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搅拌槽中不互溶的液-液两相体系在制药、食品、聚合和石油工业中有着广泛的应用。目前,液-液两相体系的研究方向主要为液滴的聚合、破碎现象,液滴平均直径及平均直径分布(DSD)、临界搅拌转速、相反转、流体动力学特性以及各种模型和计算方法的研究等,有关宏观混合时间的研究在国内外还尚未见报道。因此,本文针对四种具有代表性的搅拌桨,对它们的宏观混合特性和功率特性进行了实验研究,并拟合得到混合时间的关联式。
实验选取自来水和煤油作为研究体系,水为连续相,煤油为分散相,考察了标准Rushton桨、六叶半圆管圆盘涡轮桨、上推式和下推式45°六折叶涡轮桨的混合特性和功率特性。宏观混合特性主要考察混合时间和混合时间准数,使用电导率仪进行测量。功率特性主要考察了功率准数和单位体积功率消耗,使用轴上扭矩法测量。实验考察了桨型、搅拌转速、桨离底高度、分散相体积分数、分散相物性、示踪剂注入位置以及电导率检测位置的影响。
实验结果表明:液-液两相的混合时间随操作条件变化趋势与单液相和气-液两相体系相似;在分散相体积分数较大时,第二液相的存在对宏观混合有阻碍作用,而小体积分数时则有促进作用;增加分散相的粘度使混合时间延长;下推式六折叶涡轮桨的混合效率在四种桨型中最高。