搅拌是通过搅拌器发生某种循环,使得溶液中的气体、液体甚至悬浮的颗粒得以混合均匀。而为了达到这一目的,需要通过强制对流、均匀混合的器件来实现,即搅拌器的内部构件。

搅拌是有机制备实验中常用的一项操作,目的是能使反应物间充分混合避免由于反应物浓度不均匀局部过大,受热不均匀,导致副反应的发生或有机物分解。通过搅拌,使反应物充分混合、受热均匀,缩短反应时间,提高反应产率。

搅拌在工业生产中的应用有:
① 气泡在液体中的分散,如空气分散于发酵液中,以提供发酵过程所需的氧;
② 液滴在与其不互溶的液体中的分散,如油分散于水中制成乳浊液;
③ 固体颗粒在液体中的悬浮,如向树脂溶液中加入颜料,以调制涂料;
④ 互溶液体的混合,如使溶液稀释,或为加速互溶组分间的化学反应等。
⑤ 搅拌还可以强化液体与固体壁面之间的传热,并使物料受热均匀。

搅拌槽内液体的运动,从尺度上分为总体流动和湍流脉动。总体流动的流量称为循环量,加大循环量有利于提高宏观混合的调匀度。湍流脉动的强度与流体离开搅拌器时的速度有关,加强湍流脉动有利于减小分隔尺度与分隔强度。不同的过程对这两种流动有不同的要求。液滴、气泡的分散,需要强烈的湍流脉动;固体颗粒的均匀悬浮,有赖于总体流动。搅拌时能量在这两种流动上的分配,是搅拌器设计中的重要问题。

在搅拌混合物时,两相的密度差、粘度及界面张力对搅拌操作有很大影响。密度差和界面张力越小,物系越易于达到稳定的分散;粘度越大越不利于形成良好的循环流动和足够的湍流脉动,并消耗较大的搅拌功率。

搅拌槽内流体的运动是复杂的单相流或多相流,目前都还没有完整的描述方法。非牛顿流体的搅拌,在流动状态和功率消耗方面都有一些特殊的规律。搅拌槽内流体流动参数的测量,搅拌功率的预计,以及搅拌装置的放大方法等,都是搅拌理论研究和工程应用中的重要课题。

搅拌的概念
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