第4期合成橡胶土业255高粘度非牛顿流体用搅拌器的混合特性朱秀林宋秋安徐步泉王凯(浙江大学化工系)对高粘度非牛顿流体,在层流域测定了双螺带一锚、内外单螺带一锚、四螺带一锚、交叉斜桨(MIG)一锚、椭圆板一锚、框一螺带一锚和偏框一锚等七种搅拌器的混合时间,研究了它们的混合特性。确认在上述搅拌器中,内外单螺带一锚搅拌器的混合性能最佳,混合时间随流体的流动行为指数n值的降低而增大。在高粘度流体的混合中,搅拌器的混合性能直接影响搅拌槽中流体的传质、传热、分散等操作的好坏。尤其在处理高粘度非牛顿流体时,由于槽中流体的表观粘度随剪切速率而变化,离桨叶较远的区域,流动滞缓,混合效率下降,因而对搅拌器的混合性能提出了更高的要求。然而,如何根据工艺要求选择最佳型式的搅拌器,至今尚无统一的标准。在这些方面,岛田〔。、藤本〔2〕先后提出了一些方法。本工作为配合乙丙橡胶聚合釜搅拌器的开发,选用了七种组合型搅拌器(见图1一瑞\懊迭一左方处共屯(a)图2(b)四螺带一锚和MIG一锚搅拌器(a)四螺带一锚搅拌器:d=o.o5D,di=o.52D,h,二。.7od;五:=0.27了D,W二o.osD,叶高=x.28D(b)MIG一锚搅拌器:d=o.o5D,di=o。62D,L,二0.2oD,W:二o.Zo5D,W:=W:二o.164D,O=35。鬓父飞、}口半⋯.又飞‘上卜一!丁}叹认~下互{:一飞、(a)!ll可!_(b)(a)(b)图3框一螺带一锚和偏框一锚搅拌器图i双螺带一锚和内外单螺带一锚搅拌器(a)双螺带一锚搅拌器:d=o.95D:h,二d,五:=o.277D,W=o.o95D(b)内外单螺带一锚搅拌器:d=0.gsD一bZ二0.70D一h:=0.277D,d卜o.52D,W=0.osD,叶高=i.ZsD(a)框一螺带一锚搅拌器:d=0.如D多中=6,L产=D,h:=o。277D,W二o.ogsD,W:=o.ioD(b)偏框一锚搅拌器:d:=o.42D,d:=0.2sD,L=z.oD,W=o.og5D,中=a本文于1984年1月19日收到。.256·合成橡胶工业第7卷4),测定了混合时间准数C:,并使用搅拌器特性参数C,、C:、C3和C‘,评价其混合特性。搅拌动力数据使用以前测得的结果(见下表)。律模型描述其流变行为,流动行为指数称及稠度系数K在5一100秒一‘的剪切速率范围内回归求取。本研究使用两种不同元值的流体进行了测试。芯.l一飞以混合特性参数图d二0.95D,4椭圆板一锚擞拌器L二了Zd;W二0.lod,0二‘5。实验装置和测试方法搅拌槽用有机玻璃制成,内径为18毫米,槽底为椭圆形封头,槽直边高度为450毫米,槽四周带有有机玻璃夹套,可通入循环水恒温操作。七种组合搅拌器的底部锚高度均为h:=0.277D,倾斜45。安装,浸液深度取搅拌叶高度,搅拌轴按顺时针方向转动。试料流体选用狡甲基纤维素(CMC)水溶液,流变特性用NXS一n型粘度计测定,搅拌轴转速用XJ一10型转速数字显示仪测定。混合时间采用12一Na:S:O:的脱色反应进行测定,Na:S:03和I:的当量比为1.4,用目测法确定混合终点。CMC水溶液用幕在高粘度流体搅拌层流区域,搅拌器的混合性能可以用下列几个特性参数来表示。混合时间准数C,表示达到一定的混合要求(TM)所需搅拌总转数。C,二NT、,(1)c:的大小反映了搅拌器轴向循环性能的好坏。C:二TM侧尸、/群(2)C:表示达到一定的混合要求流体单元所受到的全剪切量,它反映了搅拌器循环性能和剪切性能的综合效应的优劣。C:值愈小,混合效率愈高。C。二(1/N)了P、·/召(3)由于训户万i了具有剪切速率的因次(秒一‘),所以c3为搅拌器转一次流体单元所受到的平均剪切量的一个参数。另外,把C:平方,则可得到另一个重要参数C、,C‘二C全二TM“尸v/产二T、Wv/拜C‘表示达到一定的混合要求所需要的(4)比粘KP、Ks和特性二0。62;h二2。2.56,K=5.参数e:1zne‘Wv(Wv):R_1!nC‘Wv吸Wv):R一:盆C一双螺带一锚搅拌器_{‘2“·3}32·叫35·叫67”‘“·‘1‘3·。⋯‘·。}37·叫7‘8⋯,“·‘{,3·2⋯,·。内外男螺甲一锚搅士半器}“06·7⋯“8·‘⋯38·51“‘6⋯‘6·01‘2·”⋯“·78⋯4‘·o⋯“56{‘6·01’3·0}”·了9四缨一锚禅拌器⋯477,“{39·。}27·3⋯5‘9⋯“0·1⋯‘2·6}“·77{“o·o{“03⋯“0·‘j’2·“{”·79框一螺带一种搅拌器⋯“74·3}’8·6}5‘·01”99⋯‘8·51‘3·8⋯’·7‘}“7·0}‘054⋯’8·5⋯’3·9}‘·了7缨板二锚搅拌器!3‘2·‘{‘6·3{3。·。{6‘。⋯‘6·‘{‘2·9{‘·03{‘2·o{“89}’6·4}’3·’{...
