通常實現金屬粉末機械合金化的球磨裝置主要有以下幾種：攪拌球磨機、滾動球磨機、行星式球磨機和震動球磨機，如圖所示。其工作原理如下:

（1）      攪拌球磨機（圖a）是一種最有發展前途而且是能量利用率最高的超細粉碎設備，同樣也是重要的機械化設備。攪拌球磨機又稱攪拌磨，它主要由一個靜止的球磨筒體和一個裝在筒體中心的攪拌器組成，筒體內裝有磨球，磨球由裝在中心的攪拌器帶動，攪拌器的支臂固定在攪拌軸上，當攪拌器旋時，磨球與物料作多維度的循環運動和自傳運動，從而在磨筒內不斷地上下、左右相互置換位置產生強烈的運動，由磨球介質重力與螺旋回轉產生的擠壓力對物料產生沖擊、摩擦和剪切作用，使物料粉碎。

（2）        滾動球磨機（圖b）也稱臥式球磨機，球磨筒體繞其橫軸轉動。粉碎物料的作用效果主要取決于球和物料的運動狀態，而球和物料的運動狀態又取決于球磨筒體的轉速。在重力和旋轉所產生的離心力綜合作用下，球體上下翻滾砸在粉末上從而達到破碎和機械化的效果。但其球磨效果一般，效率低。

（3）        振動球磨機（圖c）振動球磨機是利用磨球在作高頻振動的筒體內對物料進行沖擊、摩擦、剪切等作用從而使物料粉碎的球磨裝置。一維振動式球磨機，筒體作縱向振動，在此過程中，磨球拋起落下，砸在粉末上進行研磨。三維振動式，其工作原理和一維振動球磨機相同，但是在三個方向上，自由振動工作情況更為復雜，球體不但和桶壁發生碰撞，還與筒體的頂部和底部碰撞，但其球磨效果也一般，效率低。

         中心傳動刮泥機采用中心傳動、懸掛式，污水從工作橋下進水管流入導流筒擴散后，均勻的向周邊呈輻射狀流出，呈懸浮狀的污泥經沉淀后沉積于池底，驅動裝置帶動中心立軸旋轉，并帶動刮臂及刮泥板轉動，將污泥從池周刮向中心集泥槽后，靠池內靜水壓由排泥管排出池外，水面上的浮渣通過旋轉撇渣裝置撇向池邊，再由刮渣耙刮進排渣斗內排出池外；而上清液則通過三角形出水堰板溢入出水槽內排出。

設備主要特點

        1、驅動裝置采用三級擺線針輪減速機傳動，傳動穩定，結構緊湊，機械效率高；

        2、刮泥機立軸下端設有水下支承，避免立軸轉動時的偏擺；

        3、設置機械和電子雙重過載保護，運轉安全可靠；

       4、設備操作簡便，可直接就地/遠程控制設備的運行。

 脫硫攪拌器機械密封要滿足熱量的散發以及流體的流動性，防止流體從腔內流出或從腔外滲入進去。密封件長期在這些油類及雜質的作用下，難免會出現變形現象，導致密封失效，這時候就要拆除，然后重新安裝新的。

一、脫硫攪拌器機械密封拆除步驟

1、將脫硫攪拌器后蓋打開，然后拆下軸支架。

2、拆除鍵銷、機械密封靜環壓盤螺栓。

 3、將軸支架反冋套入軸中，并用攪拌器配備螺栓固定，然后用扳手扳動螺帽，將軸拉出來，拉到一定位置后，用管鉗將軸向順時針方向旋轉，直到軸的快速接頭完全咬合，再將脫硫攪拌器機械密封擋板取下。

 4、用卡簧鉗將兩只卡簧拆下，用螺栓固定在攪拌器機械密封靜環上，這樣便于靜環的取岀。取出靜環后，再將卡靜環的卡簧裝上，作為撬力點，用起子或撬棍將機封的動環和軸套一起取下。

二、脫硫攪拌器機械密封安裝步驟

 1、防止脫硫攪拌器軸套內的型圈在安裝時不被損壞，先用生料帶將卡簧槽填滿，再將軸套與動環座一起套入，并用專用管子均勻敲打到位，然后將卡簧取下

2、安裝動環0型圈，再將動環裝上，安裝動環時要注意對準凹凸點，并且要求同時進入。

3、安裝靜環，卡上卡簧。將靜環安裝到位，使靜環0型圈進入脫硫攪拌器機體并卡上軸套卡簧。

 4、將靜環壓盤裝上，再將軸架反向套入，用專用螺栓固定住。用管鉗逆時針方向旋轉，并且慢慢地將軸壓入到位，再緊固靜環壓盤。

 5、拆除軸架，重新正向、受力均勻安裝軸架，然后將后蓋裝上。這樣，為脫硫攪拌器更換機封的工作就完成了。

 脫硫攪拌器機械密封分為很多種，一般情況下課按照上述步驟拆裝，而有的零配件數目多，且復雜。無論是哪一種都需要工作人員做好記錄，不得裝反。

 　　脫硫攪拌器在運行的時候是不能進行人為的對攪拌料的操作的，它作為一種機械設備在運轉的時候由于慣性它的速度會非常快，所以大家在想要查看物料攪拌效果時應停下查看，為了安全使用操作還需注意以下幾點：

 　　1、檢修漿液箱和脫硫攪拌器時，運行時盡量降低液面高度以及漿液濃度，停機后盡可能將剩余的漿液排地溝。

　　2、在檢查系統時，需要停止各個系統設備的運行。此時只有地坑攪拌器投用。

脫硫攪拌器

　　3、在停運漿液箱、脫硫攪拌器前，盡量降低石灰石卸料斗料位和石灰石儲倉料位。

 　　4、在停運時用完石灰石，如石灰石儲倉在儲存了石灰石的狀態下停運，應關閉石灰石儲倉下手動插板閥，以防止石灰石在石灰石儲倉中堵塞。

 　　5、在脫硫攪拌器停止工作期間，為避免石灰石漿液沉降聚集，在停止石灰石液泵、漿液箱之前，要先排空石灰石漿液箱。

 　　脫硫攪拌器的使用應按照使用要求進行操作，否則發生物料泄露及報廢是輕，造成人員傷亡就得不償失了，所以為了安全著想建議工人在使用之前要做好用前須知培訓及安全意識的培養。

 反應罐具有工藝先進、質量穩定、傳動平穩、操作方便等特點，反應罐廣泛應用于石油、橡膠、染料、化工、食品、科研等行業，完成聚合、縮合、硫化、氫化等化學工藝過程。是以參加反應物質的充分混合為前提，對于加熱、冷卻、和液體萃取以及氣體吸收等物理變化過程均需要采用攪拌裝置才能得到較好的效果，并可為客戶設計。

 分類：反應罐規格多樣，容積有0.1~10m3不等，加熱方式有夾套加熱或盤管蒸汽加熱、電加熱、油加熱等。反應罐可根據物料的生產要求和用戶所需而確定壓力、溫度、材質、攪拌裝置類型、轉速、密封結構、加熱方式等進行設計制造。反應罐具有可加熱、冷卻、保溫、攪拌、計量等功能，由釜體（筒體）、夾套或盤管（加熱、冷卻、循環）、攪拌器、傳動裝置（電機、減速機）軸封裝置（機械密封）支撐（平臺、支腿）保溫介質等組成。反應罐的管口配有人孔、進料口、出料口、視鏡、射燈、呼吸口、CIP（配萬向清潔球）、取樣口、溫度表、溫度傳感器、冷熱介質進出口等工藝管口。

 反應罐加熱形式有電加熱、油加熱、氣加熱、水加熱、（或冷卻）等。夾套形式分為：夾套型和外半管型，夾套油加熱型都設有導流裝置。攪拌形式一般有槳式、錨式、框式、刮壁式等。高轉速類有分散葉輪式、渦輪式、高剪切式、推進器式，供客戶根據工藝選擇。傳動形式有普通電機、防爆電機、電磁調速電機、變頻器等、換熱器有擺線針輪式、渦輪式、行星無級變速式。軸封為普通水冷卻填料密封、組合式四氟填料密封、機械密封、出料型式有球閥、下展閥。

高速分散攪拌罐定制

 不銹鋼攪拌罐在平時運轉時需要很多步驟的配合，下面我們給大家介紹一下每一個步驟。為消除攪拌容器內液體的打旋現象，使被攪拌的液體上下翻騰而達到均勻的混合，通常需要再攪拌容器內加擋板。通常擋板的寬度約為容器內直徑的1/12～1/10，其中設備內的附件如溫度計、傳熱蛇管或各種支撐體也可以起到一定的擋板作用的，但往往達不到“全擋板條件”。通常增加擋板數計其寬度，功率消耗也會增加，但增加到一定值以后，功率消耗就不會再增加，此時的工況就稱為“全擋板條件”。在不銹鋼攪拌罐容器內，流體可沿各個方向流向攪拌器，流體的行程長短不一，在需要控制回流的速度和方向，用于確定某一流況時可使用導流筒。導流筒是上下開口的圓筒，安裝在容器內。

高速分散攪拌罐定制

 攪拌罐也可以稱之為一種混合容器，是將多種不同物料進行混合攪拌使之完全混合融為一種液體或調成適宜稠度的一種機械設備，那么這個攪拌過成是如何進行的呢，整個混合過程又是如何讓進行的呢？這里為大家詳細介紹一下。攪拌罐的主要作用部件是攪拌軸，在不同液體置入攪拌罐后，啟動攪拌罐開啟開關，攪拌軸周將進行左右旋轉式運轉，由于流體速度差的存在，才使流體各層之間相互混合，因此，凡攪拌過程總是涉及到流體剪切速率。剪切應力是一種力，是攪拌應用中氣泡分散和液滴破碎等的真正原因。必須指出的是，整個攪拌罐中流體各點剪切速率的大小并不是一致的。正是這種不同流速的物料相互碰撞結合才使得物料的混合更加均勻。攪拌罐分為好多種，有強制式攪拌罐、單臥軸攪拌罐、雙臥軸攪拌機等等。但是每一種制裁的攪拌罐都是不銹鋼制材，所以了解不銹鋼攪拌罐的運行原理就學會了所有的攪拌罐的操作要領！高速分散攪拌罐定制

 加熱形式有夾套電加熱、盤管加熱，該設備結構設計合理、工藝先進、經久耐用，并具受熱面積大，熱效率高，加熱均勻，淮料沸騰時間短，加熱溫度容易控制等特點，是理想的投資少、投產快、收益高的化工設備。電加熱攪拌罐、調配罐為上開啟式結構，具有可加熱自動控溫、保溫、攪拌功能；傳熱快、適應溫差大、清洗方便等優點。廣泛應用于食(乳)品、、日化、飲料、油脂、化工、顏料等行業做為加熱、混合調配或殺菌處理。特別適合于無蒸汽熱源的單位與科研機構的小、中試使用。并可按工藝需要采用全封閉式結構。主要技術及結構性能：容積：50L、100L、200L、300L、500L、600L、1000L～5000L。加熱方式：采用電熱棒插入夾套內。

 高速分散攪拌罐由攪拌罐體、上下封頭、攪拌器、支承、傳動裝置、軸封裝置等組成，還可根據工藝要求配置加熱裝置或冷卻裝置或計量裝置。可根據不同的工藝要求選用碳鋼或不銹鋼等材料來制作。根據工藝要求開進料、出料、觀察、測溫、測壓、放空、固體投料等工藝管孔。

 上部配置有傳動裝置（電機或減速器），由傳動軸驅動攪拌罐內的攪拌器進行攪拌混合。軸封裝置可采用機封或填料密封等，機械密封和填料密封又分別有很多種類，供用戶選用。

 高速分散攪拌罐具有可加熱、冷卻、保溫、攪拌、分散、計量等功能，廣泛應用于涂料、醫藥、建材、化工、食品等行業。根據生產及工藝的要求，可設計有加熱、冷卻，密封承壓系統，真空系統，計量系統。

 根據客戶需求可安裝CIP清洗裝置、液位計（物位計）、人孔（手孔）、呼吸器（阻火防爆）、視鏡射燈、溫度傳感器、壓力表、真空表、下展式放料閥、球閥、進液口、出液口、排污口等。

一、高速分散攪拌罐技術參數表：

 公稱容積 100L 300L 500L 1000L 2000L 3000L 5000L 10000L

 內徑尺寸（mm） 500 800 900 1100 1400 1500 1800 2100

換熱面積(m2) 0.9 2.0 2.7 4.5 7.5 10.0 13.5 22

攪拌功率(KW) 0.55 0.75 1.5 3.0 4.0 5.5 7.5 11.0

轉速(r/m) 轉速在200-2900r/min

攪拌形式 按物料性質、攪拌轉速、分散要求設計制造

工作壓力（Mpa） 按工藝條件設計制造

工作溫度℃ -5℃-300℃

夾套加熱/冷卻介質 蒸汽/冷卻水/導熱油/冷媒

計量方式 稱重混料或者液位計量或流量計量

保溫材料 聚氨酯/巖棉

管口配置 滿足條件下可按需進行設計

罐體材質 SUS304/316L/Q235-B 二、高速分散攪拌罐使用和維護：

1、應嚴格按產品銘牌上標定的工作壓力和工作溫度操作使用，以免造成危險。

2、嚴格遵守產品使用說明書中關于冷卻、注油等方面的規定，做好設備的維護和保養。

3、通常的攪拌罐多為常壓設備，按常壓設備的使用規程操作。

 4、根據不用的生產工藝如乳品、制藥企業即對衛生要求較高的工藝，要嚴格注意攪拌罐的清洗與日常保養。清洗與保養可見設備的使用說明書。

三、高速分散攪拌罐設備安裝、調試：

 1、請檢查設備在運輸中是否存在嚴重損傷及嚴重變形的地方，以及檢查設備的緊固件是否有松掉等現象。

 2、高轉速攪拌罐的需要打地腳的，請用戶采用預埋地腳螺栓的方式，在牢固的基礎上對該設備進行水平安裝。

 3、請在專業人士的指導下，進行設備、電氣控制裝置及配件的正確安裝，并檢查管路是否暢通，安裝的儀表是否正確，是否有損壞現象。啟動設備前請檢查設備內外及周邊是否有影響該設備正常運轉的人或物體存在，以免發生危險。

 4、安裝好后，請首先進行幾秒鐘的試運行，確定無電氣短路或無異常聲響后，方可進行短時間的試轉。

 5、若攪拌罐上配有機械密封，在主機啟動前其機封潤滑槽內必須注入適量的10#或縫紉機油，水冷卻式機械密封其機封冷卻腔內必須通入冷卻水，以便機封裝置得到良好的潤滑和冷卻。

 6、設備在正常運轉后，請檢查軸承溫度，運行平穩度，密封性等，以及儀表是否正常，確認正常后方可投料運行。

    氣液固三相的攪拌混合行為主要關注的是由攪拌器產生的流型怎樣影響

（1） 分散：容器中的氣體分散受固體顆粒濃度和粒徑分布的影響。

（2） 懸浮：容器中固體顆粒的懸浮受氣體速率和和氣泡大小的影響。

    三相體系常常涉及多個攪拌器的使用，分別實現氣液分散和固液懸浮。 

4.1 臨界轉速

    在三相混合體系中，存在兩個臨界轉速：氣體分散的臨界轉速和固體顆粒的臨界懸浮轉速。顆粒密度和液體密度的相對大小對臨界轉速的影響十分顯著。當顆粒密度遠大于液體密度時，顆粒懸浮比氣體分散困難，而且通氣對顆粒懸浮產生不利影響。若兩者密度接近時，顆粒的懸浮比氣體的分散容易。而且氣速越大，顆粒懸浮的臨界轉速越小。

4.2 三相攪拌設備

    主要包括釜、槳、分布器和擋板等。

    釜型多為平底或碟底的直立圓筒容；常用的槳型有直葉圓盤渦輪，上推式斜葉圓盤渦輪，下壓式斜葉圓盤渦輪，上推式斜葉形式渦輪，下壓式斜葉開式渦輪，推進槳，三葉后掠槳等；擋板有平擋板和指形擋板;氣體分布器有單孔垂直管、水平管、水平交又管、分布環、同心分布環簇和錐型分布器，此外采用指形擋板時多用指形擋板兼作分布器。

4.2.1 釜

    釜底形狀對顆粒的懸浮影響很大，這是因為攪拌器產生的流型是流線型，平底釜的非流線形狀對攪拌器產生的流型是不利的，可使液流速度降低。而顆粒懸浮的前提是顆粒在釜底的滑移，滑移的動力是流液速度，因此平底釜對顆粒的懸起是不利的，會在釜底中央或釜底邊壁形成沉積的顆粒帶，這些顆粒最難懸浮，故平底釜的懸浮性能比球底釜、碟底釜的差。

    同樣氣量時，釜徑越大、氣速越低、氣體對顆粒懸浮的影響越小。

4.2.2 攪拌器

    采用直葉圓盤渦輪和上推式斜葉圓盤渦輪時，最后懸起的粒子位于釜底中心附近的環形帶上，而采用下壓式斜葉開式渦輪時則位于釜底壁角上。這說明采用不同攪拌器時，顆粒的懸浮難點和分散途徑是不同的，從流型角度來研究顆粒的懸浮分散是比較合適的。

4.2.3 氣體分布器

    有分布器但不通氣時，位于釜底的分布器對顆粒的懸浮造成了很大的阻礙作用，需要更高的轉速才能使顆粒懸起。分布環離釜底的距離過小時不利于粒子的完全懸浮。氣體分布環的直徑越大、環上開孔越多，臨界轉速就越低，這是因為采用大分布環時從環孔噴出的氣泡相對來說速度較低，孔數越多，從環孔噴出的氣泡速度也越低，對釜底的顆粒懸起影響較小。

4.3 操作工藝條件

    從臨界分散轉速角度看，不同工藝條件時最佳的結構變量是不同的，低氣量時下壓式渦輪不錯，高氣量時上推式渦輪最好，這是由于氣量很高時氣升作用很強，只有把氣升作用與攪拌作用協調起來才能取得最佳的效果。

    此外，各種氣體分布環中以大分布環為優。

4.4 典型的氣液固三相攪拌反應

    液相催化加氫是典型的氣液固三相攪拌反應，液相加氫技術已廣泛代替鐵粉、硫化堿、水合肼等傳統還原法，可減少三廢排放90％以上，并提高了產品收率與質量。該技術主要用于炔烴、芳烴和含氰基、硝基、亞胺基、羰基等不飽和化合物的還原。

    液相催化加氫中，氣相為氫氣，固相為催化劑顆粒。在各種加氫設備中，最為典型的是自吸式攪拌器和軸流槳的組合。反應器示意圖見下圖。

    由于通入的氫氣相對有限，這可能會嚴重制約反應速率的提高，使用自吸式攪拌機將釜內液面上的氫氣重新吸入并分散于液相，可大幅度提高氣含率和氣液相的接觸面積，從而達到提高反應速率的目的。

    如果液體較深的話，自吸式攪拌器的吸氣效果和對氣體的分散效果會大大降低，此時需要配以軸流槳以改善流型、增加吸氣及氣體分散效果。

自吸式攪拌器和軸流槳的組合式反應器的典型應用有對氨基甲苯、間氨基甲苯、3,3’-二氯聯苯胺（DCB）、天然VE轉型、鄰氨基苯甲醚、對氨基苯甲酸乙酯（苯佐卡因）、EDB、脂肪氨、異丙甲草胺、普魯卡因、鄰氨基對叔丁基苯酚等。

    在許多過程中，氣液接觸是十分重要的，氣體需要與液體進行充分且有效的接觸以提供足夠的質量傳遞或熱量傳遞能力。比如有的氯化和磺化反應是快反應，這需要攪拌器能提供很高的傳質強度；有的反應需要吸收難以溶解的氧氣，這又需要攪拌器能提供很高的分散能力。

    早期研究認為，氣液分散是氣體直接被攪拌器剪切成細小的氣泡而形成的。但近年的研究表明，氣液分散是受氣穴控制的。當氣速過大或攪拌轉速過低時，整個攪拌器被氣穴包裹，氣體穿過攪拌器直接上升到液面，發生氣泛。

    氣液接觸過程的主要有有以下幾種：氣相和液相需要的停留時間分布、允許壓力降、相對質量流率、是否逆流接觸、局部混合能力、是否需要補充或移出熱量、腐蝕條件、泡沫行為與相分離、反應時需要的流型、反應與傳質的關系、層流和過渡區的流變行為等。這些因素又大都與攪拌器關系密切。

    攪拌槽內的氣體分散大致有以下幾個狀態：氣泛狀態（大部分氣體未分散，氣泡沿攪拌軸直接上升到液面），載氣狀態（氣體基本得到分散，分布器以下分布不良），完全分散狀態。

2 氣液攪拌設備的結構類型

    氣液分散攪拌器主要有三種：通氣式、自吸式和表面更新式。

2.1 通氣式

    工業上約80％采用了通氣式攪拌器。通氣式常采用各種渦輪攪拌器，主要由氣體分布器、攪拌器、攪拌槽構成。

2.2 自吸式

     自吸式機械攪拌反應器，是攪拌槳具有開小孔的空心軸或在攪拌軸外裝有軸套，利用葉輪將液體甩出形成的負壓從液面上部吸入氣體，再靠槳葉分散氣泡。

    氣-液相接觸面積的大小顯著影響反應速率的高低，一般的攪拌設備總是圍繞如何提高新鮮補充氣體的分散特性而設計制造的，但補充的新鮮氣體流量有時是十分有限的，這就嚴重制約了反應速率提高。而自吸式攪拌機具備將釜內液面上的氣體重新吸入并分散于液相的顯著特點，可大幅度提高氣含率和氣-液相的接觸面積，從而達到提高反應速率的目的。

    自吸式氣液攪拌槳葉中氣泡從槳端逸出，呈球形，運動至釜壁，經擋板碰擊后分別向上向下形成兩個環流流動。就整個反應器而言，氣泡在宏觀上分布比較均勻。氣泡直徑大多是2-3mm的圓球形氣泡，并不象通氣式攪拌中的氣泡要發生變形。

    這種攪拌器不需要氣體分布器，主要用在粘度很低的流體。普通的自吸式攪拌器只適用于深度不超過2.5m的反應器，如果配上高效軸流槳，自吸式攪拌器的操作深度可達5m。目前這種深槽操作的自吸式攪拌器已經在工業上得到了很好的應用，取得了良好的效果。

    如果用在三相反應中，比如液相加氫中有顆粒催化劑時，自吸式攪拌器則通常要配以能懸浮催化劑顆粒的攪拌器。

2.3 表面更新式

    表面更新式攪拌器利用攪拌產生的湍流使氣液接觸表面不斷更新，增加氣液傳質。但是，由于既沒有外部氣體通入，又不能像自吸式攪拌器那樣吸入氣體，因此補充的氣體很有限，適用在所需氣體不多的場合。

3 流型與操作

    氣液攪拌體系的宏觀流動狀態大部分為湍流狀態。其中液體的流動主要與攪拌槳相關，可分為徑向流、軸向流和切向流，此處不再介紹，僅介紹氣體的流型。

3.1 氣體的流型

    氣體的流型控制著氣相的再循環和返混程度，并決定了氣液傳質推動力。它還對液相的宏觀流動和均一程度有著顯著的影響。評價氣體返混的指標是再循環比例。一般來說，大反應器的氣體再循環比例要小于小反應器的。氣速較小時，氣體的流動主要受攪拌器的影響；氣速較大時，則主要受氣速的影響。

    軸向流葉輪比徑向流葉輪能更好地控制氣體地流動。葉輪與氣體分布器地距離直接決定了氣體地流動，如下圖所示。

3.2 液體的混合時間

    液體的混合時間主要和氣速以及攪拌功率有關。液體溫度高時的混合要大大高于低溫時的。大氣速時，由于氣體的再循環比例減小，導致了液體的混合能力減弱。

    值得注意的是：多層槳的情況與單層槳的情況大不一樣，比如高徑比為3、采用3層槳的混合能力要遠遠低于高徑比為1、采用單層槳的。

4 氣液分散與傳質

    攪拌槽內的氣液傳質大都由液側阻力控制，比界面積越大，傳質能力越強。因此比界面積直接決定了傳質速率，而比界面積又是由氣液分散決定的。

4.1 葉輪形式對氣液分散的影響

4.1.1 直葉圓盤渦輪

    排量較大。圓盤可以阻止氣泡直接穿過攪拌器，從而降低泛點轉速，若沒有圓盤易發生氣泛。

4.1.2 斜葉圓盤渦輪

    屬循環剪切兼顧型。可獲得較好的氣液分散，氣含率和傳質系數大，攪拌功率較小，泛點轉速較低。

4.1.3 彎葉圓盤渦輪

    和直葉圓盤渦輪相似，但降低了攪拌功率。

4.1.4半管圓盤

    直葉圓盤渦輪背面易形成氣穴而降低效率，而半管葉片的彎曲抑制了氣穴的形成，具有了以下優點：

    載氣能力提高，泛點轉速提高；

    改善了分散和傳質性能；

    泵送能力提高。

4.1.5 寬葉翼流型攪拌器

    葉輪區的面積率很大，延長了氣體的停留時間，且泵送能力強。

4.2 氣體分布器對氣液分散的影響

    氣體進入攪拌容器的方式十分重要。氣體一般是在攪拌器下方被噴入容器，噴射環的直徑小于攪拌器直徑，這樣可以使氣體被充分分散，最大程度的增加氣液接觸面積。但是噴射環較小會導致攪拌葉片背后形成氣穴。工業中約有80％的氣體分布采用噴射環。

    大直徑、靠近槽壁安裝的環形分布器能有效防止氣泛的發生，但對氣體的分散能力降低了。

5 傳熱

    攪拌槽中的氣體行為從兩種途徑影響著傳熱系數：一是產生兩次循環流，提高湍流強度；一是氣泡在還熱面上附著，增大熱阻。

    斜葉圓盤渦輪＆直葉圓盤渦輪的組合式攪拌器表面傳熱系數較高，對氣速的變化不敏感。

6 多層攪拌器

    對高徑比大的攪拌容器，采用單層槳不能獲得好的混合能力時就需要采用多層攪拌器，比如在發酵工業中。

    多層攪拌器中，常采用多種型式的攪拌器組合以獲得較高的攪拌效果，使軸向循環能力和剪切分散能力得到綜合的平衡。比如，有的攪拌過程需要循環與剪切兼顧，這時采用了上兩層循環能力強的寬葉翼流型攪拌器，下層采用了剪切能力強的半管圓盤葉輪。

    不同層攪拌槳之間的層間距對氣體的分散效果有較大影響。增大層間距可使下層葉輪的分散性能提高，并能提高平均氣含率。

7 新型攪拌器

    現在，氣液反應和攪拌系統又有了一些新進展：（1）高蒸汽壓系統，比如沸騰。（2）高氣速行為（表觀氣速>0.08m/s）。（3）攪拌器范圍的擴大，包括凹面槳的設計和寬槳葉的液壓成形。（4）氣體的再循環率及其傳質推動力關系的正確計算。

    氣液攪拌中，為了得到更長的氣體停留時間，或者更好的氣體流型，有研究機構和公司開始設計新型的攪拌器。

    比如有的反應器在液體表面增加了一個自吸式攪拌器，使溢出的氣體重新返回液體中，增加了氣體的停留時間。

    有專家正在研究一種可以改變氣體流型的攪拌器，如下圖所示。這是一種多層槳，最下層是徑流槳，上兩層是起吸氣作用的翼流槳，通過翼流槳可以強制改善氣體的流型。

8 氣液攪拌設備的應用

    氣液攪拌設備主要用于加氫、氧化氣體脫除等物理化學過程。在加氫、氧化、氯化、磺化等過程中，需要攪拌器能提供較高的氣液分散能力，增加氣體的停留時間。在發酵等過程中，需要循環剪切兼顧，宜用多層組合槳。

    固液懸浮是在機械攪拌的情況下進行的，固液攪拌的基本目的是產生與維持懸浮液，以及增強氣固相間的質量傳遞。固液攪拌通常分為以下幾個部分：（1）：固體顆粒的懸浮；（2）：沉降顆粒的再懸浮；（3）：懸浮顆粒滲入液體；（4）利用顆粒之間以及顆粒與槳之間的作用力使顆粒團聚體分散或者控制顆粒大小；（5）液固之間的質量傳遞。

    典型的固液攪拌設備如下圖所示：

2 固液體系的主要影響因素

    固體顆粒和液體的特性都影響著流體流動和粒子懸浮，槽的幾何形狀和攪拌器的參數也有著同樣重要的影響。歸納起來，這些影響因素包括：

2.1 液體的物理性質

    包括密度、固液密度差和粘度等。

2.2 固體的物理性質

    包括密度、粒徑、幾何形狀與球形度、濕潤特性、捕捉外部氣體的能力、團聚性質以及硬度和摩擦特性等。

2.3 工藝操作條件

    包括槽內液體的深度、粒子濃度、粒子的體積分數以及有無氣泡的出現或消失等。

2.4 幾何參數

    包括槽徑、槽底的幾何形狀（平底、圓底、橢圓底、錐底）、攪拌器的形狀與幾何尺寸、攪拌器的安裝位置以及葉片的個數等。

2.5 攪拌條件

    包括攪拌器的轉速、攪拌功率、槳端線速度、懸浮等級、液體流型和槽內湍流強度的分布等。

3 固液體系的懸浮狀態

    從固液攪拌的特性來分，固液攪拌設備的目的主要有兩個：（1）使固體粒子完全懸浮起來，簡稱完全離底懸浮。（2）使固體粒子在全槽均勻懸浮，簡稱均勻懸浮。這也是兩個不同的懸浮狀態。

    另外，將漂浮在液面上的固體顆粒懸浮在液體中也是懸浮狀態之一。

3.1 完全離底懸浮

    完全離底懸浮的作用是降低固體周圍的擴散阻力，以便于固體顆粒的溶解或結晶以及固液的質量交換。有時僅僅是防止固體粒子在槽底堆積而堵塞出料口。固體粒子在槽底的停留時間不超過1-2 s就認為達到了完全離底懸浮，能滿足此條件的最低轉速稱為完全離底懸浮的臨界轉速。

3.2 均勻懸浮

    在制造涂料、油墨和化妝品時，需要使固體粒子在液體中完全均勻分散。根據槽內不同位置的固體含量，用濃度方差來定義懸浮均勻度，均勻度越高表明懸浮越均勻。

不同的懸浮狀態如下圖所示。

3.3 漂浮物的懸浮

    典型的懸浮顆粒有以下幾種：顆粒密度較小、顆粒會吸附很多空氣（如面粉）、顆粒很難吸收液體而結團（如有些聚合物）。

    促使懸浮物進入液體的一個重要原因是流體漩渦的形成，因此，能夠使流體產生強烈漩渦的攪拌器才能夠產生較強的懸浮能力，如能夠強制流體向下流動的45°斜槳。上翻？

4 懸浮攪拌設備

    懸浮攪拌設備一般包括攪拌器、槽和擋板等幾部分。

    影響固液懸浮的因素較多，主要有以下幾種：

4.1 攪拌器

    對于完全離底懸浮，只需使用一層葉輪。而對于均勻懸浮，必須使用多層葉輪，但臨界轉速仍由最下層的葉輪所決定。

    某些高效軸向流葉輪非常適合固液懸浮操作，這些葉輪都有變葉寬和變傾角的特點。典型的固液攪拌葉輪如下圖所示。

典型的固液攪拌葉輪

4.2 槳徑與槽徑之比

采用渦輪式或槳式葉輪時，若粘度變化不大，槳徑與槽徑之比一般取0.35到0.5之間。

4.3 槽底形狀

平底槽和錐形槽容易產生粒子堆積，碟形槽功耗較大，曲面底槽可避免上述困難。

4.4 葉輪的離底高度

葉輪離底太近，槽底的顆粒堆積會導致葉輪啟動障礙。葉輪離底太遠，對槽底顆粒的懸浮作用會減弱。較合適的高度為槽徑的0.25倍左右。

4.5 擋板和導流筒

為避免形成液體回轉部，一般要安裝擋板，有時還要安裝導流筒。

5 懸浮攪拌設備的選擇

選擇懸浮攪拌設備主要根據工藝的需要，主要包括以下方面：

5.1 工藝問題

（1） 分批、半分批還是連續過程？

（2） 工藝過程中，會出現什么相？

（3） 固液間是否有化學反應發生？

（4） 液固相的物理特性是什么？

（5） 需要多大的懸浮程度？

（6） 達到這個懸浮狀態需要的最小轉速是多少？

（7） 如果攪拌轉速減小或者攪拌中斷會出現什么情況？

（8） 攪拌轉速上升時懸浮情況有何變化？

（9） 容器的幾何形狀對工藝有何影響？

（10） 最適合該工藝的設備材料是什么？

5.2槽與攪拌器的問題

包括槽底形狀的設計、槽的大小與直徑、擋板與其他附件。

包括槳的形狀、數量與方向；槳的位置；槳的轉速與功率；槳葉的直徑與長度；電機與密封系統。

6 懸浮攪拌設備的應用

懸浮攪拌設備的應用主要應用在以下幾個方面：

6.1 固體分散

攪拌器的作用使顆粒或團聚體分散并懸浮在液體中，形成均勻懸浮或者漿液。應用于制備固體反應物漿液和催化劑漿液，然后進入下一個反應器；或者僅僅使固體分散成顆粒懸浮在液體中。

6.2 溶解與過濾

溶解是使液固質量傳遞的單元操作，固體粒子被液體吸收而變小并最終消失。過濾是使液體中的可溶成分析出的單元操作，有些樹脂與塑料，析出時會因吸收了液體而溶脹。在許多體系中，溶解與過濾后的液體的密度與粘度會發生變化。在這一過程中，攪拌的目的是得到需要的溶解或過濾速率。

6.3 結晶與沉淀析出

未加晶種前，溶液中的粒子是自由粒子，經結晶或沉析操作形成顆粒，操作時，顆粒的直徑與數量在同步增長，與此同時，漿液的密度和粘度也發生改變。本工藝的目的是控制成核與粒子增長速率，使粒子的破碎與磨損達到最小。平均粒徑與粒徑分布是一個重要的指標。控制液相的濃度，避免局部濃度過大也是需要控制的。

6.4 吸收、解吸與離子交換

也是質量交換的過程。

6.5 催化顆粒反應

該操作將反應物吸收到催化劑表面并從催化劑表面移除生成物，催化劑在液體中的均勻懸浮是操作的關鍵。另外，攪拌器降低了質量傳遞的邊界層，增強了液固的質量交換。

6.6 聚合反應

反應開始時，攪拌器要使單體液滴得到穩定的分散。隨著反應的進行，生成的聚合物變得很粘，攪拌器又要控制單體與催化劑的接觸，并進而控制聚合物的粒徑與粒徑分布。在聚合反應中，攪拌的目的是維持單體與聚合物的均勻分散。

    采用液液分散操作通常是為了以下目的：（1）通過液液分散使相界面增加；（2）使分散相液滴外部的擴散阻力減小；（3）產生湍流促進濃度和溫度均一化；（4）使分散相液滴反復進行破碎凝并從而促進分散相液滴間的傳質。

在液液分散中，攪拌起著關鍵的作用，它控制著液滴的聚并、破裂以及懸浮。攪拌影響液體流動的強度與方向并進而影響液滴的分布與均一性。

2 互溶液體的攪拌與混合

2.1 低粘液體的攪拌與混合

    互溶液體的攪拌是兩種及兩種以上互溶液體在攪拌作用下，任意一點的濃度、密度、溫度以及其他物理狀態達到均勻的過程，通常又稱為混勻過程，它是攪拌過程中最基本的一種過程。有時為了強調其屬于均相攪拌的特點。也稱其為調和或調勻。

    低粘度互溶液體攪拌過程的主要特征是不存在傳遞過程的相界面。對于一個純物理混合過程，低粘度互溶液體的混合屬于最容易完成的過程。但如果混合過程伴有化學反應時，則往往會使過程復雜化，主要表現在兩個方面:一是對混合時間有比較嚴格的要求，以避免發生一些不希望的副反應;二是大多有反應熱的導出或熱量的導入，從而增加了混合過程的控制難度。低粘度互溶液體的攪拌操作一般都是在湍流狀態下進行的。因而這一過程就具有較強的主體擴散、湍流擴散和分子擴散，在宏觀混合的過程同時伴有很強的微觀混合過程。

    為達到攪拌液體的混合均勻狀態，低粘度互溶液體的攪拌首先要求提供足夠的循環量，避免在設備內出現死區，使所有攪拌液體都能產生快速對流循環運動。其次，還要求攪拌器造成的液體湍流強度或剪切速度要大，尤其是當兩種液體粘度相差比較大時，剪切的存在將有利于高粘度液體在設備中的分散，有利于湍流擴散的強化。此外，當需要混勻的兩種液體數量相差較大時，少量液體的加料位置是很重要的，理想的位置是葉輪區，或是在葉輪吸入口附近，以保證進料能很快通過葉輪，促使攪拌液體很快達到濃度均化。

    評價攪拌器混合效果的主要性能指標有混合時間、能耗及剪切性能等。其中混合時間是判斷混合效果的最重要性能指標。

2.1 高粘液體的攪拌與混合

    工業生產中高粘度流體的應用日益增多，許多高分子聚合物都是高粘度流體，它們很多又是非牛頓流體。在攪拌過程中粘度還會發生變化，因而對攪拌器的要求就更高，要求攪拌器能夠適應粘度的變化完成攪拌操作。高粘流體的攪拌常泛指互溶的高粘度液體間的混合。但高粘流體攪拌在工業中也有分散、固體溶解、化學反應等多種非均相操作。

    攪拌操作時，用攪拌器對低粘度互溶液造成湍流并不困難.但粘度達到較高水平后，由于粘滯力的影響，就只能出現層流狀態。尤其困難的是，這種層流也只能出現在攪拌器的附近，離槳葉稍遠些地方的高粘度液體仍是靜止的。這樣就很難造成液體在攪拌設備內的循環流動，即在設備內會有死區存在，對混合、分散、傳熱、反應等各種攪拌過程十分不利。所以，高粘度液體攪拌的首要問題就是要解決流體流動與循環的問題。在這種情況下，不能靠增大攪拌轉速來提高攪拌器的循環流量，因為流體粘度較高時，攪拌器排出的流量很少，轉速過高還會在高粘度溶液中形成溝流，而周圍液體仍為死區。較為有效的解決辦法是設法使攪拌器推動更大范圍的流體。因此，高粘度液體的攪拌器直徑與設備內徑之比、槳葉的寬度與設備內徑之比都要求比較大，有時還要求增加攪拌器的層數，以增大攪拌范圍。

    從攪拌機理來看，在層流區混合高粘度液體時，液體單元經受剪切細分作用被拉長、拉細或分割，隨著剪切時間的增加，逐漸達到混合。同時，由于攪拌設備內剪切場不是均勻的，例如錨式攪拌器在錨與釜壁間的間隙區是強剪切區，液體的混合速率較快，而釜中部區域則是低剪切區，混合速率較慢，因此，高剪切區與低剪切區間的液體交換速率或液體在釜內的循環能力也是影響混合的重要因素。此外，設備內流體的速度波動也能促進混合。換言之，高粘度液體的混合速率主要取決于攪拌器與釜壁表面間的相對運動速率及相互之間的距離，為此也要求用于高粘流體的攪拌器，攪拌器直徑與設備內徑的比值都相當大。實際生產過程中，常用的粘性流體攪拌器有錨式攪拌器、螺帶式攪拌器、框式攪拌器等。

    評價攪拌器混合效果的主要性能指標有混合時間、單位體積混合能等。其中混合時間是判斷混合效果的最重要性能指標。

3 不互溶液體的分散操作

    通過攪拌使互不相溶的兩種液體進行分散是一個重要的單元操作，常用于萃取、乳液聚合和懸浮聚合等。

    液液分散時，液相密度較大的稱為重相，另一相則為輕相。絕大多數場合是將輕相分散在重相中，例如油分散在水中，然而在一定條件下也能使重相分散在輕相中。

    在液液分散操作中，通常應把攪拌器置于連續相內，并應選擇適宜的攪拌器型式和尺寸。如果攪拌器的直徑太小，則大量的輕相液仍然停留在液面的邊緣上；反之，輕相液將停留在攪拌軸的周圍難以分散。一般情況下，可加擋板以增加效果。

    攪拌互不相溶的液液兩相時，在連續相內液滴不斷地破碎和凝并，經過一段時間以后，液滴的破碎速率和凝并速率相等，達到動態平衡，于是在設備內形成穩定的分散體系。

    通常用完全分散和均勻分散兩個概念來描述液液兩相的分散程度。完全分散狀態只能粗略地反映分散程度。當攪拌設備各部位的液滴濃度都相等時，即認為達到了均勻分散狀態。分散過程如下圖所示：

通過攪拌使一個液相完全分散于另一個與它不相溶的液相中時所需的最低攪拌轉速稱臨界轉速。

4 不互溶液液攪拌設備

    流動區、液滴破裂-凝并、界面積、液滴直徑、質量傳遞系數等都是重要的設計參數。液滴的破裂和液滴尺寸由攪拌器的結構和輸入功率決定。斜槳圓盤渦輪由于具有高的泵送能力，通常用于液液分散體系，有利于克服可能存在的相密度差。平槳圓盤渦輪比較適合于產生穩定乳液和適當的氣體夾帶。

    對于容器較高的液液分散，可能還需要多層攪拌器，或者在加上部擋板以及導流筒等。如下圖所示：