攪拌是通過攪拌器發生某種循環,使得溶液中的氣體、液體甚至懸浮的顆粒得以混合均勻。而為了達到這一目的,需要通過強制對流、均勻混合的器件來實現,即攪拌器的內部構件。

攪拌是有機制備實驗中常用的一項操作,目的是能使反應物間充分混合避免由于反應物濃度不均勻局部過大,受熱不均勻,導致副反應的發生或有機物分解。通過攪拌,使反應物充分混合、受熱均勻,縮短反應時間,提高反應產率。

攪拌在工業生產中的應用有:
① 氣泡在液體中的分散,如空氣分散于發酵液中,以提供發酵過程所需的氧;
② 液滴在與其不互溶的液體中的分散,如油分散于水中制成乳濁液;
③ 固體顆粒在液體中的懸浮,如向樹脂溶液中加入顏料,以調制涂料;
④ 互溶液體的混合,如使溶液稀釋,或為加速互溶組分間的化學反應等。
⑤ 攪拌還可以強化液體與固體壁面之間的傳熱,并使物料受熱均勻。

攪拌槽內液體的運動,從尺度上分為總體流動和湍流脈動。總體流動的流量稱為循環量,加大循環量有利于提高宏觀混合的調勻度。湍流脈動的強度與流體離開攪拌器時的速度有關,加強湍流脈動有利于減小分隔尺度與分隔強度。不同的過程對這兩種流動有不同的要求。液滴、氣泡的分散,需要強烈的湍流脈動;固體顆粒的均勻懸浮,有賴于總體流動。攪拌時能量在這兩種流動上的分配,是攪拌器設計中的重要問題。

在攪拌混合物時,兩相的密度差、粘度及界面張力對攪拌操作有很大影響。密度差和界面張力越小,物系越易于達到穩定的分散;粘度越大越不利于形成良好的循環流動和足夠的湍流脈動,并消耗較大的攪拌功率。

攪拌槽內流體的運動是復雜的單相流或多相流,目前都還沒有完整的描述方法。非牛頓流體的攪拌,在流動狀態和功率消耗方面都有一些特殊的規律。攪拌槽內流體流動參數的測量,攪拌功率的預計,以及攪拌裝置的放大方法等,都是攪拌理論研究和工程應用中的重要課題。

攪拌的概念
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