機(jī)械攪拌法簡(jiǎn)介

實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，采用機(jī)械攪拌法可以獲得很高的剪切速率，有利于形成細(xì)小的球形微觀結(jié)構(gòu)，但是在攪拌腔體內(nèi)部往往存在攪拌不到的死區(qū)，影響漿料的均勻性，而且存在攪拌葉片的腐蝕問(wèn)題以及它對(duì)半固態(tài)金屬漿料的污染問(wèn)題。

機(jī)械攪拌法制備的半固態(tài)金屬漿料的固相百分比一般在30%~60%之間。低于30%時(shí)，破碎的樹(shù)枝狀晶粒在后續(xù)的凝固過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生粗化，傾向于向枝晶發(fā)展; 而高于60%時(shí)，漿料黏度過(guò)高，浸人半固態(tài)漿料的攪拌器有停止和破損的危險(xiǎn)。機(jī)械攪拌法還存在攪拌操作困難，生產(chǎn)效率低的缺點(diǎn)。

目前，機(jī)械攪拌的研究重點(diǎn)是改進(jìn)攪拌器結(jié)構(gòu)，以改善漿液的攪拌效果，比如采用螺旋式攪拌器制備半固態(tài)漿料，可強(qiáng)化桶內(nèi)金屬液的整體流動(dòng)強(qiáng)度，并使金屬液產(chǎn)生向下的壓力，促進(jìn)澆注，提高生產(chǎn)效率和坯料的質(zhì)量。2100433B

機(jī)械攪拌機(jī)旋槳式攪拌機(jī)

由2～3片推進(jìn)式螺旋槳葉構(gòu)成(圖2)，工作轉(zhuǎn)速較高,葉片外緣的圓周速度一般為5～15m/s。旋槳式攪拌器主要造成軸向液流，產(chǎn)生較大的循環(huán)量，適用于攪拌低粘度 (<2Pa·s)液體、乳濁液及固體微粒含量低于10%的懸浮液。攪拌器的轉(zhuǎn)軸也可水平或斜向插入槽內(nèi)，此時(shí)液流的循環(huán)回路不對(duì)稱，可增加湍動(dòng)，防止液面凹陷。

機(jī)械攪拌機(jī)渦輪式攪拌機(jī)

由在水平圓盤上安裝2～4片平直的或彎曲的葉片所構(gòu)成（圖3）。槳葉的外徑、寬度與高度的比例，一般為20:5:4，圓周速度一般為 3～8m/s。渦輪在旋轉(zhuǎn)時(shí)造成高度湍動(dòng)的徑向流動(dòng)，適用于氣體及不互溶液體的分散和液液相反應(yīng)過(guò)程。被攪拌液體的粘度一般不超過(guò)25Pa·s。

機(jī)械攪拌機(jī)槳式攪拌機(jī)

有平槳式和斜槳式兩種。平槳式攪拌器由兩片平直槳葉構(gòu)成。槳葉直徑與高度之比為 4～10,圓周速度為1.5～3m/s，所產(chǎn)生的徑向液流速度較小。斜槳式攪拌器（圖4）的兩葉相反折轉(zhuǎn)45°或60°，因而產(chǎn)生軸向液流。槳式攪拌器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，常用于低粘度液體的混合以及固體微粒的溶解和懸浮。

機(jī)械攪拌機(jī)錨式攪拌機(jī)

槳葉外緣形狀與攪拌槽內(nèi)壁要一致（圖5），其間僅有很小間隙,可清除附在槽壁上的粘性反應(yīng)產(chǎn)物或堆積于槽底的固體物，保持較好的傳熱效果。槳葉外緣的圓周速度為0.5～1.5m/s,可用于攪拌粘度高達(dá) 200Pa·s的牛頓型流體和擬塑性流體（見(jiàn)粘性流體流動(dòng)。唯攪拌高粘度液體時(shí)，液層中有較大的停滯區(qū)。

機(jī)械攪拌機(jī)螺帶式攪拌機(jī)

專門用于攪拌高粘度液體(200～500Pa·s)及擬塑性流體，通常在層流狀態(tài)下操作。

攪拌器的類型、尺寸及轉(zhuǎn)速，對(duì)攪拌功率在總體流動(dòng)和湍流脈動(dòng)之間的分配都有影響。一般說(shuō)來(lái)，渦輪式攪拌器的功率分配對(duì)湍流脈動(dòng)有利，而旋槳式攪拌器對(duì)總體流動(dòng)有利。對(duì)于同一類型的攪拌器來(lái)說(shuō)，在功率消耗相同的條件下，大直徑、低轉(zhuǎn)速的攪拌器，功率主要消耗于總體流動(dòng)，有利于宏觀混合。小直徑、高轉(zhuǎn)速的攪拌器 ，功率主要消耗于湍流脈動(dòng)，有利于微觀混合。攪拌器的放大是與工藝過(guò)程有關(guān)的復(fù)雜問(wèn)題，至今只能通過(guò)逐級(jí)經(jīng)驗(yàn)放大，根據(jù)取得的放大判據(jù)，外推至工業(yè)規(guī)模。

它是借攪拌渦輪輸入混合以及相際傳質(zhì)所需要的功率。這種反應(yīng)器的適應(yīng)性最強(qiáng)，從牛頓型流體直到非牛頓型的絲狀菌發(fā)酵液，都能根據(jù)實(shí)際情況和需要，為之提供較高的傳質(zhì)速率和必要的混合速度。缺點(diǎn)是機(jī)械攪拌器的驅(qū)動(dòng)功率較高，一般(2-4)kw/m3，這對(duì)大型的反應(yīng)器來(lái)說(shuō)是個(gè)巨大負(fù)擔(dān)。