《一种双层搅拌桨组合装置.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种双层搅拌桨组合装置.pdf（8页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、10申请公布号CN102350250A43申请公布日20120215CN102350250ACN102350250A21申请号201110186528922申请日20110705B01F7/26200601B01J19/1820060171申请人中国科学院过程工程研究所地址100190北京市海淀区中关村北二条1号72发明人杨超冯鑫王涛毛在砂李向阳程景才范平54发明名称一种双层搅拌桨组合装置57摘要本发明涉及一种双层搅拌桨组合装置，包括一搅拌轴，在搅拌轴由上至下依次安装错位桨和向心桨。与传统组合搅拌桨相比，其特征在于搅拌轴上部安装有错位桨，桨叶交错垂直均匀分布于圆盘上下方，叶片在圆盘上沿径向方向。
2、安装；搅拌轴下部安装有向心桨，桨叶与圆盘径向相比向旋转方向前倾2070度。该组合桨有利于降低搅拌能耗，减少混合时间，增加轴向循环能力从而改善液固悬浮。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图2页CN102350253A1/1页21一种双层搅拌桨组合装置，包括搅拌轴1，其特征在于在搅拌轴1上由上至下依次安装错位桨4和向心桨5。2按权利要求1所述的双层搅拌桨组合装置，其特征在于上层桨为错位桨，其圆盘上安装有412片矩形桨叶，交错垂直均匀分布于圆盘上下方，叶片在圆盘上沿径向方向安装。3按权利要求1所述的双层搅拌桨组合装置，其特征在于下层桨为向心桨，其。
3、圆盘上装有412片矩形桨叶，桨叶与圆盘径向相比向旋转方向前倾2070度。4按权利要求2所述的双层搅拌桨组合装置，其特征在于错位桨桨径以与槽径D的比值计算D/4D/2，桨叶尺寸高D/15D/10，宽D/8D/4。5按权利要求3所述的双层搅拌桨组合装置，其特征在于向心桨桨径以与槽径D的比值计算D/4D/2，桨叶尺寸高D/15D/6，宽D/8D/4。权利要求书CN102350250ACN102350253A1/4页3一种双层搅拌桨组合装置技术领域0001本发明属于石油化工、湿法冶金、环保和生化制药等领域的混合搅拌装置，特别适用于气液、液固、气液固等多相体系的分散、混合和化学反应过程。背景技术0002。
4、工业搅拌操作根据不同的体系需要来选择相应的搅拌装置。一般而言，对于气液体系混合过程，需要选择剪切能力强的径流桨如RUSHTON搅拌桨，这种桨具有很强的气体分散能力，有利于液体的循环流动和气泡的破碎。对于液固体系混合，需要选择轴向循环能力强的轴流桨如斜叶桨、螺旋桨，这种桨有利于固相悬浮和液固体系均匀混合，而且功率消耗较低。对于更为复杂的气液固三相体系混合过程，既要实现气体的完全分散，又要满足固体的完全离底悬浮，这对搅拌装置提出了更高的要求。中国发明专利申请号2008101032625提出了一种叶片改良型圆盘涡轮搅拌装置，目的在于克服径流桨在轴向混合能力方面的缺陷。但是对于固含率较高的体系，这种桨。
5、的轴向循环能力还不够强。因此，单一搅拌桨无法满足多相复杂体系的混合要求，需要使用多层桨的组合形式来达到多相体系均匀混合的目的。目前工业中应用最多的是RUSHTON涡轮搅拌桨或斜叶桨的组合桨，但是这种组合桨的能耗偏高。实际应用中还缺乏能耗较低，又能保证多相体系混合均匀的搅拌装置。0003“组合搅拌桨”中国专利，授权公告号CN201500517U主要应用于高固含率、粘稠体系以及低气含率的多相体系，应用范围有限，且螺带式搅拌桨产生的剪切力过大，不适用于有活性生物参与的反应体系比如生物冶金；“组合式表面曝气搅拌桨”中国专利，专利号ZL00102745X仅适用于气液体系，不适用于有固相悬浮的混合操作。发。
6、明内容0004本发明的目的是提供一种双层搅拌桨组合装置。该组合桨有利于降低搅拌能耗、缩短混合时间、增加轴向循环能力，从而改善液固悬浮。0005本发明的具体内容如下一种双层搅拌桨组合装置，包括一搅拌轴1，在搅拌轴1上由上至下依次安装错位桨4中国发明专利申请号2008101032625和向心桨5中国发明专利申请号2009102366454。与传统组合搅拌桨相比，其特征在于在搅拌轴1上部安装有错位桨4，桨叶交错垂直均匀分布于圆盘上下方，叶片在圆盘上沿径向方向安装，桨径以与槽径D的比值计算D/4D/2，桨叶尺寸高D/15D/10，宽D/8D/4；在搅拌轴1下部安装有向心桨5，桨叶与圆盘径向相比向旋转方。
7、向前倾2070度，桨径以与槽径D的比值计算D/4D/2，桨叶尺寸高D/15D/6，宽D/8D/4。0006本发明的一种双层搅拌桨组合装置，上层桨为错位桨，圆盘上下的叶片交替产生如同波一样的径向流动，产生耦合效应，使得叶轮工作区域流场的稳定性和连续性被打破，并有扩散至整个流场，轴向循环能力得以增强；下层桨为向心桨，这种桨能利用叶片与圆盘径向的偏角，推动流体产生向心流动。错位桨和向心桨组合后，下层的向心桨推动流体向心说明书CN102350250ACN102350253A2/4页4运动，这些流体遇到圆盘的阻挡产生向上和向下的轴向流动，向下的轴向流有利于减少液固体系中桨叶下方的固体堆积，向上的轴向流与。
8、上层错位桨产生的波动流相耦合，形成了大流量的整体循环。在通气搅拌状态下，两个桨的圆盘能阻止气泡穿过搅拌桨，降低了泛点速度，同时由于叶轮的高剪切力以及离心力的作用，气体会沿圆盘自中心向外转折，并被桨叶击碎成细小气泡，并随液体在槽内循环。0007总之，本发明所提供的多相双层搅拌桨组合装置，相对于传统的组合搅拌桨，提高了整体的循环能力，降低了搅拌能耗，同时缩短了混合时间，改善了液固悬浮。附图说明0008附图1为本发明的一种双层搅拌桨组合装置示意图；0009附图2为传统双层RUSHTON搅拌桨组合示意图。0010其中搅拌轴1、6挡板2、7搅拌槽3、80011错位桨4向心桨5双层RUSHTON桨9001。
9、2实施方式0013附图1和2为本发明的实施案例的结构示意图，包括搅拌轴1，在搅拌轴1上由上至下依次安装错位桨4和向心桨5，挡板2，搅拌槽壁3。与传统组合搅拌桨相比，其特征在于搅拌轴1上部安装有错位桨4，桨叶交错垂直均匀分布于圆盘上下方，叶片在圆盘上沿径向方向安装，桨径以与槽径D的比值计算D/4D/2，桨叶尺寸高D/15D/10，宽D/8D/4；在搅拌轴1下部安装有向心桨5，桨叶与圆盘径向相比向旋转方向前倾2070度，桨径以与槽径D的比值计算D/4D/2，桨叶尺寸高D/15D/6，宽D/8D/4。0014附图1为本发明的一种双层搅拌桨组合装置示意图，附图2为传统双层RUSHTON搅拌桨组合示意图。
10、。0015实施例10016针对液固两相体系，在内径380MM、高960MM的圆柱形平底敞口搅拌槽中，使用自来水作为液相，石英砂作为固相密度2650KG/M3，粒径范围75150M。槽内液位高532MM，搅拌桨直径均为127MM，下层桨离底高度127MM，上层桨距离液面60MM。0017临界离底悬浮是液固混合操作中一种很重要的分散状态，这时固相和液相的有效接触面积达到最大值，与之相对应的转速称为临界离底悬浮转速NJS，NJS可以用来衡量搅拌桨固体悬浮的能力。下表给出了不同固含率G/100ML条件下本发明组合搅拌桨和传统双RUSHTON搅拌桨组合的临界离底悬浮转速NJSRPM。可以看出本发明搅拌桨。
11、组合装置的NJS在测量固含率范围内均低于传统双层RUSHTON搅拌桨，其液固悬浮能力更强。0018表1不同搅拌桨组合的临界离底悬浮转速NJS的比较00190020实施例20021针对气液两相体系，在结构如实施例1所述的搅拌槽装置中，使用自来水作为液说明书CN102350250ACN102350253A3/4页5相，空气作为气相并由环形气体分布器从搅拌桨下方通入，通气量为02M3/H。0022下表给出了在不同转速下S1的单位体积功耗KW/M3。可以看出，本发明搅拌桨组合装置在气液两相条件下，在功率消耗方面有明显的改善，相同转速条件下的单位体积功率消耗约为传统双层RUSHTON桨组合的600779。
12、3。0023表2不同搅拌桨组合的单位体积功耗的比较00240025实施例30026混合时间是表征搅拌槽反应器混合性能的一个重要参数。本实施例在结构如实施例1的搅拌槽中，采用电导法测定了单液相体系在不同搅拌转速S1条件下的宏观混合时间S。具体实施如下以饱和NACL溶液250G/L作为示踪剂，在搅拌槽的液面处加入，电导电极放置于接近槽底的另一侧，用于测定局部电导率随时间的变化，电导电极输出信号经放大及转换后由计算机进行数据采集处理。由于电导率仪的输出信号总是有一定的波动，因此通常取电导率仪的输出信号与最后稳定输出平均值相差在5以内即认为混合均匀，所需的时间即为混合时间，对某一个操作条件重复5次实验。
13、并取平均值以消除随机实验误差。0027实验结果如下表所示，可以看出在相同搅拌转速条件下，本发明专利搅拌桨组合装置所需要的混合时间，只有传统双层RUSHTON搅拌桨组合的87279231。0028表3不同搅拌桨组合的混合时间的比较00290030实施例40031云高CLOUDDEPTH是指液固混合中固体颗粒随着流体流动所能达到的垂直高度，一般用09HH为液面高度来衡量液固悬浮是否达到均匀混合，与之相对应的转速称为云高转速N09H。0032本实施例的搅拌槽结构同实施例1，下表给出不同固含率G/100ML条件下的云高转速RPM。可以看出在相同固含率条件下，本发明搅拌桨组合装置的N09H均低于传统双层RUSHTON搅拌桨，液固悬浮能力更强。0033表4不同搅拌桨组合的云高转速的比较0034说明书CN102350250ACN102350253A4/4页6说明书CN102350250ACN102350253A1/2页7图1说明书附图CN102350250ACN102350253A2/2页8图2说明书附图CN102350250A。