淺析反應(yīng)釜的攪拌原理

　　攪拌是涂料生產(chǎn)中重要的單元操作，攪拌裝置是反應(yīng)釜的重要組成部分。攪拌能起到液一液或液一固相間充分混合或分散的作用，從而達(dá)到強(qiáng)化傳熱、加速溶解和化學(xué)反應(yīng)等目的。

　　在樹脂生產(chǎn)過程中，合理地利用攪拌，對(duì)提高產(chǎn)品的質(zhì)量和縮短反應(yīng)時(shí)間都有重要的意義。

　　反應(yīng)釜攪拌的基本原理

　?、倏傮w流動(dòng)與湍流脈動(dòng)攪拌糟內(nèi)液體運(yùn)動(dòng)的方式，不外是周向(切向)流動(dòng)、徑向流動(dòng)和軸向流動(dòng)以及這3種流動(dòng)的組合，這些流動(dòng)統(tǒng)稱為總體流動(dòng)。從流體力學(xué)原理得知，流體做湍流運(yùn)動(dòng)時(shí)，除總體流動(dòng)外.還存在著湍流脈動(dòng)(或稱湍動(dòng))。所以攪拌槽內(nèi)處于湍流狀態(tài)的液體，同時(shí)有總體流動(dòng)和湍流脈動(dòng)存在。這是物料得以均勻混合的兩個(gè)因素。總體流動(dòng)是液體以一定的方向并在較大范圍內(nèi)的宏觀流動(dòng)，它可以使混合液體破碎成較大的液團(tuán)，從而使槽內(nèi)各部分物料得到初步的混合。湍流脈動(dòng)是液體質(zhì)點(diǎn)在很小距離內(nèi)做不規(guī)則的微觀流動(dòng)，它是由平均流動(dòng)與大量不同尺寸、不同強(qiáng)度的旋渦運(yùn)動(dòng)疊加而成，高速旋轉(zhuǎn)的旋渦與液團(tuán)之問會(huì)產(chǎn)生很大的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和剪切力，液團(tuán)在這種剪切力作用下被破碎得更加細(xì)小，液團(tuán)中的被分散物進(jìn)一步細(xì)分，從而達(dá)到更小尺度上的均勻混合。

　　總體流動(dòng)的大小可用容積循環(huán)速率來衡量.它是指單位時(shí)間內(nèi)直接由槳葉排出的液體量及夾帶液體一起運(yùn)動(dòng)的液體量，與攪拌器的類型、直徑、轉(zhuǎn)速及液體的黏度等因素有關(guān)。湍流脈動(dòng)的強(qiáng)弱程度(湍流強(qiáng)度)與液體離開槳葉時(shí)的速度頭有關(guān)。速度頭越大，液體的湍動(dòng)越強(qiáng)，這股液體與攪拌槽內(nèi)其他液體之間的速度梯度和剪切力也越大。速度頭也稱動(dòng)壓頭，可表示為w2/2g，ω為流速(m/s)，g為重力加速度(m/s2)。位體積消耗的能量N/V有著密切的關(guān)系，N/V越大，液體的湍動(dòng)越強(qiáng)總之.一個(gè)混合過程一方面是通過主體流動(dòng)達(dá)到一定的調(diào)勻度，另一方面通過湍流脈動(dòng)進(jìn)一步降低分隔尺度，使之從微觀上去看也更加均勻了。

　?、诖蜾霈F(xiàn)象當(dāng)攪拌槳葉置于攪拌糟中心位置(大多如此)，槽內(nèi)液體黏度不高，且攪拌槳葉的轉(zhuǎn)速足夠高時(shí)，槽內(nèi)液體都會(huì)產(chǎn)生切向流動(dòng)，甚至使全部液體圍繞著攪拌軸團(tuán)團(tuán)轉(zhuǎn)。槽內(nèi)液體在離心力作用下涌向槽壁，使周邊部分的液面上升，中心部分的液面自然下降，于是形成一個(gè)大旋渦(。攪拌槳葉的轉(zhuǎn)速越高，旋渦的深度越深。這種流動(dòng)形態(tài)叫“打漩”。打漩時(shí)混合效果不好，特別是靠近中心處.不同液體層之間，幾乎無速度梯度，形成了所謂“固體回轉(zhuǎn)部”的不良混合區(qū)。此外，旋渦的形成使容器的容積利用率降低，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)吸入空氣，使液體中混入氣泡，并使攪拌軸受液流沖擊，攪拌器振動(dòng)加劇。因此，在一般情況下都要抑制打漩。抑制打漩的方法主要有兩種，一種是攪拌軸偏置，另一種常用的方法是在攪拌槽內(nèi)設(shè)置擋板。