同心雙軸攪拌器氣液分散性能的實驗研究

孫 寧, 高鵬飛, 楊 潮, 劉寶慶, 金志江

(浙江大學 化工機械研究所, 浙江 杭州 310027)

1 前 言

氣液攪拌操作在生物制藥、石油化工、食品加工、廢水處理等工業生產中應用廣泛，其功能一般是使氣體分散為微細氣泡，在液相中均勻分布，形成穩定的分散質，或液相充分吸收氣相，發生化學反應[1]。攪拌釜中氣液分散效果的好壞，對產物品質和生產經濟性具有重要影響。傳統的攪拌器多為單軸單層槳，其結構簡單，操作方便，一般適用于低黏體系的攪拌[2-3]。然而，過程工業中涉及黏稠體系的場合較多，同時攪拌釜向大型化發展，傳統單軸槳在近壁區可能出現惰性區，且不能很好地適應變黏體系全周期的攪拌需求。因此，應工業發展的需求逐漸出現了單軸多層攪拌器和雙軸攪拌器，其中有關單軸多層攪拌器氣液分散特性研究較多[4-8]，而有關雙軸攪拌器的氣液分散特性的研究鮮有報道。MONTANTE 等[4]考察了配有 Rushton 槳的氣液攪拌釜內的流場和氣泡尺寸分布；LEE 等[7]使用光學探針測量法研究了攪拌釜內的氣液分散特性及其時域演變；PAN 等[8]考察了單槳和雙組合槳對氣液攪拌釜傳質特性的影響，并確定了優化結構。

雙軸攪拌器由內部開放式攪拌槳和外部閉隙攪拌槳組合而成，具有兩套獨立的傳動系統，能實現同向旋轉、反向旋轉、內槳獨立旋轉和外槳獨立旋轉共4 種運行模式，能有效改善釜底和近壁區的流動與混合狀態，特別在高黏、變黏體系中具有良好適應性。有關雙軸攪拌器的研究，以往主要針對單相體系下的功率和混合特性等展開[9-18]。……