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攪拌化學工程概述

流程工業的生產線是由各種功能的過程單元有序構成，其中物料不易流動、有混合需求的過程單元通常設置攪拌設備。攪拌設備作為一種流動類物料的加工方式，其一般性攪拌目的是控制流動，制備均勻體系，強化傳熱傳質，在規模化生產中實現物質轉化和分離。

攪拌效果是衡量攪拌目的達到的程度，通常度量攪拌效果的主要指標是物料在不同尺度的混合均勻程度及其混合時間。首先，物料的混合可能存在于宏觀尺度（設備級尺度）、介觀尺度（流團、流片、分散相級尺度）、微觀尺度（分子級尺度）之上。其次，不同尺度的均勻程度度量方式有所不同。宏觀混合均勻程度可能是全槽內沒有滯留、分層、短路等；介觀混合均勻程度可能是局部流團或流片或分散相等介觀尺度對象的體積分率或溫度達到全槽理想程度的某一百分比（如95%），對于攪拌槽內介觀混合必然同時伴隨宏觀混合；微觀混合均勻程度是局部分子濃度達到全槽理想程度的某一百分比（如99%），對于攪拌槽內微觀混合必然同時伴隨宏觀混合和介觀混合。最后，不同尺寸不同混合均勻程度混合時間有所不同。某些物料（例如具有制約混合的物性）在某一尺度達到某一均勻程度，可能存在最低臨界攪拌強度（例如攪拌物料的單位體積功耗），否則多長混合時間也達不到既定的均勻程度，當超過最低臨界攪拌強度之后，通常能夠縮短混合時間，但過度的攪拌強度對混合時間縮短有限，此時攪拌強度不是制約混合時間的瓶頸，而可能是物性因素。

盡管不同尺寸不同混合均勻程度混合時間與攪拌強度有直接關系，但是物料本身的物性和攪拌槳型及其組合布局也是至關重要因素，前者是后者的依據之一，后者是攪拌設備解決方案的重點內容。誠然混合需要能耗，但是將能耗恰當地輸入、分布到攪拌槽內流體空間中，須研究、設計合理槳型、布局及其參數。

攪拌化學工程解決方案之一：槳型的研究

槳型研究的目標是滿足工業過程的各種物料的流動需求。攪拌槽內流動方式存在整體循環流和局部剪切流，對應槳型有流量控制適用槳型和剪切控制適用槳型。由于物料本身的性質可能存在巨大差異（例如，粘度、密度、表面張力），其中粘度是影響流動型態（Flow regime）的主要因素，對應槳型可分湍流適用槳型和層流適用槳型。

（1）流量控制適用槳型

流量控制適用槳型主要以軸流槳為主，在攪拌槽內產生軸向流的整體循環，主要適用工業過程中互溶液體混合、固體顆粒懸浮、溶解、結晶、壁面換熱等。其中，適用湍流型態的有窄翼軸流槳CBY系列和寬翼軸流槳WH系列，通常與擋板作用配合使用；適用層流型態的有反向軸流槳CF系列、螺帶HR系列和斜帶PR系列。

（2）剪切控制適用槳型

剪切控制適用槳型主要以徑流槳為主，在攪拌槽內產生徑向流的整體循環，主要適用工業過程中不互溶液體分散、萃取、粉液分散、氣液分散、吸收、汽提、脫揮、刮壁清理等。其中，適用湍流型態的有凹葉圓盤徑流槳CDT系列和刮底槳BT系列；適用層流型態的有刮底錨BA系列和專用自清潔轉子SCR；適用兩種流態的有鋸齒ST系列和定轉子SR系列。