搅拌反应器中气液分散特性研究

王佳男 冯大龙(浙江省天正设计工程有限公司，浙江 杭州 30012)

1 对搅拌反应器进行试验

实验装置。选用的搅拌反应器的椭圆底不锈钢搅拌槽表面加有特定的保温层，搅拌槽的直径为0.48m，槽内均匀布置四块挡板，我们在这种搅拌槽中进行实验。实验所用的搅拌桨是通过实验专门配套的实验装置，非常适合本次实验的使用。

试验方法。本次实验中利用利用空气流量计进行计量空气流量，加工实验所用的气量控制在常温气量范围之内。搅拌反应器的搅拌转速为5r/s左右，采用精密的温度计对其中的温度进行测量，并且利用德国科隆公司生产的雷达液位计来测定通气前后搅拌槽内的液位，并用下面的公式进行计算气含率：

实验物料。实验所用的气相是压缩空气，液相是用去离子水以及去离子水配制的各种实验所需浓度的硫酸钠溶液。

2 实验结果以及探讨

2.1 对实验搅拌功率的分析

硫酸钠浓度对搅拌功率影响的分析。（1）将气体通入搅拌槽内后，根据相关测量仪器显示，气液两相体系中的搅拌功率低于纯液相的搅拌功率。在搅拌转速相同时，通气后的功率消耗明显降低，低于未通气时的功率消耗，我们将通气消耗功率/未通气消耗功率来表示通气流量对通气功率的影响。小于1的时候，两者的比值越小，就表示通气后搅拌功率下降的更加厉害，搅拌桨的工作效率就相应的降低，就不利于气液分散混合。（2）在搅拌反应器搅拌转速不相同，其他条件不变的情况下，硫酸钠溶液浓度对功率的影响。通气消耗功率/未通气消耗功率的比值随着硫酸钠浓度的升高将会越来越低，当硫酸钠溶液的浓度大于0.2时，两者的功率比值将不再变化；当浓度达到0.5时，两者的比值约为去离子水体系中的百分之九十二。

在没有通气的条件下，硫酸钠溶液中的搅拌功率大于去离子水中，造成这个现象的原因是以为硫酸钠溶液的密度不断升高导致的。通气之后，搅拌功率会随着气速的增大而逐渐变小，最后就会小于去水离子体系，造成这种结果的原因是因为气液分散效果比去水离子好，随着气速的不断增大，硫酸钠气体含量就会变大，密度就会小于去水离子体系。

温度和搅拌功率。根据绘制的表格分析，在温度不相同时，通气消耗功率/未通气消耗功率的壁纸将会随着变化。在通气量相同的情况下，温度越高，两者的功率消耗比值就越大。原因是温度升高，水得粘度变小，造成体系中气泡较大的气泡由液相中溢出，搅拌桨中的气含率降低，体系因气泡较少而平均密度较高，这就导致比值变大。

2.2 对实验气含率的分析

硫酸钠浓度对气含率影响的分析。气含率是搅拌槽液体内所含有的气体体积，搅拌反应器的体积、结构、物料提留时间、反应时间以及搅拌桨位置等进行实验时，应该了解气含率的大小，用最适合的气含率进行工作。在分析气含率与搅拌功率时，我们必须要知道机械能PT、通气后的搅拌功率Pg、排开液体时能Pc之和，即PT=Pg+Pe，Pe由下式计算：

不同的搅拌功率下的硫酸钠浓度越高，气含率就会升高；上升的趋势会随着浓度的升高而减缓。当硫酸钠浓度达到0.5的时候，气含率比去水离子体系增大了百分之四十八。

温度对气含率的影响分析。通过实验分析，在硫酸钠浓度及通气速率不变的条件下，气含率会随着温度的升高而变低。这是因为温度升高之后，液体粘度就会降低，气泡就会更容易形成，而且会很大；在相同的搅拌速率下，温度在升高的时候，会在低压区产生大量的水蒸气。所以在相同通气的情况下，温度高的通气量就比常温通气量大，气泡在上升时速度就会增大，停留的时间就比较小，导致气含率变低。

2.3 结语

在以硫酸钠作为电解质进行实验时，通气消耗功率/未通气消耗功率的比值明显的比去水离子体系小，而且比值将会随着硫酸钠浓度升高而变低，当硫酸钠浓度大于0.2的时候，通气消耗功率/未通气消耗功率的比值将会随着浓度的变化而减小；硫酸钠浓度达到0.5的时候，两者的比值约为去水离子体系的百分之九十二。体系中的气含率随着气速以及转速的增大而增大，还会随着硫酸钠溶液浓度升高而变大，但是上升的趋势将会随着浓度的升高而减缓，浓度达到0.5的时候，气含率比水离子体系大百分之四十八。

3 结语

搅拌反应器的应用在现实生活中非常的广泛，具有非常高的使用价值，应该将它的功能给彻底挖掘出来。为了将搅拌反应器的作用给挖掘出来，我们对它的气液分散特性进行了研究，从而从根本上研究它的工作效率，发挥其最大价值。

[1].龙建刚.搅拌槽内的企业分散特性研究[J].北京化工大学学报.2005，1-5.

[2].高正明.搅拌槽内非常温体系的气含率分布[J].化工学报.2000.