弗鲁克高剪切混合器宏观混合与溶解特性研究

在中试规模的高剪切乳化机混合器中,采用电导率探针法实时监测在氯化钠溶液示踪剂或球形氯化钙颗粒脉冲加入后搅拌槽内电导率的变化,计算得到了宏观混合时间、溶解混合时间、固液传质系数;考察了定转子结构参数和转子转速对宏观混合与固相溶解性能的影响规律,结合CFD模拟结果,揭示了其影响机制。上海弗鲁克科技发展有限公司研究结果表明:高剪切乳化机剪切头定转子尺寸、定子底板开孔直径以及转子转速的增加可以减少宏观混合时间和溶解混合时间、增大固液传质系数,相比之下采用后弯型桨叶以及增加转子倾角强化效果更明显,定子的存在会阻碍宏观混合过程但对于溶解过程有增强效果;对于测定的轴功率数据,在完全湍流状态下,不同转速的湍流功率准数为一个恒定的常数,上海弗鲁克剪切头定转子尺寸和转子倾角的增加、定子底板开孔直径的减小、转子弯曲方向的改变以及定子的存在会使湍流功率准数增加。高剪切乳化机对实验数据进行拟合分析,获得了宏观混合时间、溶解混合时间、固液传质系数及湍流功率准数关联式,其拟合值与实验值的平均偏差分别为7.4%、5.07%、6.3%和2.7%,最大偏差分别为17.5%、14.9%、14.7%和5.0%,可以较好地预测捷流式高剪切混合器的混合时间、固液传质系数和轴功率,为其结构优化和工业放大提供了依据。