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攪拌設(shè)備混合過(guò)程設(shè)計(jì)要點(diǎn)

混合時(shí)間和循環(huán)時(shí)間是混合設(shè)計(jì)中的重要參數(shù)。循環(huán)時(shí)間是指流體質(zhì)點(diǎn)在攪拌作用下循環(huán)回到原出發(fā)點(diǎn)所需要的時(shí)間。對(duì)一個(gè)具有擋板的湍流攪拌操作,混合時(shí)間通常是循環(huán)時(shí)內(nèi)3~4倍;對(duì)湍流噴射混合過(guò)程,混合時(shí)間通常近似地等于循環(huán)時(shí)間;而在無(wú)擋板的層流混合過(guò)程中,混合時(shí)間一般為循環(huán)時(shí)間的8~10倍

合適的過(guò)程幾何是消除無(wú)效混合的關(guān)鍵。如果攪拌設(shè)備的體積太大,混合就可能難以有效地完成。這是由于混合時(shí)間通常是混合設(shè)備的定性長(zhǎng)度和設(shè)備體積為指數(shù)的函數(shù),當(dāng)體積大到一定程度,混合設(shè)備的設(shè)計(jì)就比較困難。通常混合過(guò)程的設(shè)計(jì)有這樣一些特點(diǎn),如果混合設(shè)備設(shè)計(jì)得當(dāng),混合行為不會(huì)因?yàn)榧恿戏绞?、示蹤劑加入量以及流體性質(zhì)的改變而明顯改變。但如果混合設(shè)備設(shè)計(jì)不當(dāng),所有這些因素,如加料方式、示蹤劑加入量、加入位置以及流體性質(zhì)的改變都將影響混合行為。實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的設(shè)備總是具有良好的混合效果,且與加料位置無(wú)關(guān)。但這種混合效果和功率消耗通常很難在工業(yè)過(guò)程中重現(xiàn)。一般情況下,在工業(yè)規(guī)模的設(shè)備中,混合速率大大下降,且與加料位置有關(guān)。

一般氣液質(zhì)量傳遞的濃度推動(dòng)力有兩種表示方法:(1)如果氣相和液相處于全混狀態(tài),則出口處的推動(dòng)力就代表整個(gè)過(guò)程的推動(dòng)力;(2)如果氣體不發(fā)生混合,并且以平推流的形式流過(guò),則在釜底部有一濃度推動(dòng)力,在釜頂部有另一濃度推動(dòng)力,通常取釜底部和頂部的對(duì)數(shù)平均值表示全釜的濃度推動(dòng)力。使用經(jīng)驗(yàn)表明,對(duì)工業(yè)規(guī)模的攪拌設(shè)備,對(duì)數(shù)平均濃度推動(dòng)力是zui符合實(shí)際的,并且也是zui實(shí)用的。

在氣-液攪拌設(shè)備設(shè)計(jì)中,傳質(zhì)速率是所需考慮的zui重要的參數(shù)之一,特別是對(duì)于那些帶反應(yīng)而傳質(zhì)又是控制步驟的過(guò)程。而傳質(zhì)快慢的主要標(biāo)志之一是容積傳質(zhì)系數(shù),由于攪拌設(shè)備內(nèi)流場(chǎng)及氣液兩相流動(dòng)的復(fù)雜性,使得釜內(nèi)傳質(zhì)過(guò)程也變得復(fù)雜了,至今還不能完全從理論分析來(lái)預(yù)測(cè)容積傳質(zhì)系數(shù),主要依靠實(shí)驗(yàn)來(lái)研究容積傳質(zhì)系數(shù)。目前,容積傳質(zhì)系數(shù)的測(cè)定方法主要有化學(xué)方法和動(dòng)態(tài)響應(yīng)法,而較多的是采用動(dòng)態(tài)響應(yīng)法。