攪拌器中固液相的攪拌
固液相攪拌的問題要比均相液體的攪拌復(fù)雜得很多,因?yàn)槠渲杏袃上鄦栴},兩相的物性又有許多參數(shù),而且一般兩相的密度又相差較大。固液相攪拌的用途較廣,有的是制備均勻懸浮液,有的是用于清楚槽底的固體不使其沉淀,有的是使固定體溶解于液體中,有的是使固液間發(fā)生化學(xué)反應(yīng),還有的是從過飽和溶液中析出晶體等。其中有的僅是流體動力過程,有的還要發(fā)生傳熱與傳質(zhì)。這些過程雖然目的不相同,但對流動狀態(tài)都有個共同的要求,就是要使固體顆粒在液相中懸浮起來,所以又可統(tǒng)稱為固相懸浮的問題。這就要考慮固體顆粒在液相中的沉降速度。如果固體粒度很小濃度也不高,而且其密度與液體的幾乎相同,則固體顆粒也可近似看作就是液體的一部分,這時的攪拌操作基本上類似與均相液體的攪拌。如果固體顆粒的密度較大,即股液相的重度差較大,則固體顆粒在液相中的沉降速度必然較大,這就必須進(jìn)行更充分地攪拌,才能保持固體顆粒的懸浮狀態(tài)。從理論上來看,只要攪拌液流的上升流速等于或大于固體顆粒的沉降速度,就可使固體顆粒懸浮。
固體顆粒的沉降速度除受到固液重度差影響外,還受到固體顆粒的幾何形狀、固相在液相中的濃度以及液相黏度大小等影響。固相懸浮操作多少處于湍流狀態(tài)下,而固體顆粒在湍流去的沉降規(guī)律比在靜止液中要復(fù)雜的多,從一些試驗(yàn)結(jié)果可以看到,由于湍流傳輸?shù)臓t體阻力而使固體顆粒的沉降速度減小了,但目前湍流狀態(tài)下的固體顆粒沉降速度與懸浮程度之間的關(guān)系還無法說明。許多試驗(yàn)都證明在固相懸浮過程中存在一個使固相懸浮的攪拌轉(zhuǎn)速,稱為固相懸浮的臨界攪拌轉(zhuǎn)速。這個臨界攪拌轉(zhuǎn)速與固液相的密度差、液相密度、固相濃度、液相黏度、粒徑等物相條件,也與攪拌罐、攪拌器的幾何關(guān)系有關(guān)。