真空脫泡攪拌機(jī)理論

高粘度液體真空脫泡攪拌機(jī)理論分析與計(jì)算
       真空脫泡攪拌機(jī)是高粘度液體的一種有效脫泡方式。對于高粘度液體中的氣泡,單靠自身的浮力上升,其速度是極其緩慢的,攪拌槽內(nèi)生成的氣泡主要依靠攪拌被帶到近液面而逸出。建立了攪拌流場中的氣泡運(yùn)動方程,獲得了氣泡在流場中的相對運(yùn)動速度。計(jì)算了氣泡從液面逸出的總時(shí)間。
     真空脫泡攪拌機(jī)過程主要發(fā)生在液面,論文分析了攪拌槽內(nèi)真空度大小、主流體循環(huán)到液面的次數(shù)和主流體在液面停留時(shí)間對脫泡的影響。為保證氣泡在近液面有足夠的停留時(shí)間掙脫液面張力,必須要有一個(gè)合理攪拌轉(zhuǎn)速。由于真空狀態(tài)下能顯示出許多常壓狀態(tài)下無法出現(xiàn)的工藝新特點(diǎn),真空脫泡技術(shù)在石油、化工、冶金、紡織與染料等眾多工業(yè)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。在高粘度液體脫泡過程中應(yīng)用較多的是真空脫泡攪拌機(jī)及真空薄膜脫泡等方法。對于真空脫泡攪拌,目前很少有這方面的理論研究。從理論上對脫泡機(jī)理進(jìn)行深入分析,有助于對物料快速有效地進(jìn)行脫泡處理,具有十分重要的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。
  本文主要是從理論上分析真空脫泡攪拌過程。
       首先分析了高粘度液體中氣泡形成的原因及高粘度液體的脫泡方法,然后針對一高粘度液體組合脫泡設(shè)備的攪拌結(jié)構(gòu)部分的主流場特性進(jìn)行了分析,建立了主流體中的氣泡運(yùn)動方程,獲得了氣泡在主流場中的相對運(yùn)動速度,根據(jù)氣泡相對運(yùn)動速度計(jì)算了氣泡從液面逸出的時(shí)間,并對靜止液面的真空脫泡與運(yùn)動液面的真空脫泡進(jìn)行了對比分析。
     高粘度液體脫泡液體中氣泡的產(chǎn)生是一個(gè)非常復(fù)雜的問題,對于液體中氣泡的形成機(jī)理,較為普遍認(rèn)同的觀點(diǎn)是空化現(xiàn)象即:由于氣體具有一定的溶解度,通常以氣泡核的形式存在于液體中,當(dāng)液體在極短的時(shí)間內(nèi)流過一個(gè)**壓強(qiáng)很低的區(qū)域時(shí),氣泡核會快速蒸發(fā)或游離出來的現(xiàn)象。液體中的氣泡核尺寸很小,通常其直徑為10-3~1 mm,用肉眼無法看到。本文采用的液體物料主要用于生產(chǎn)紡絲纖維,微氣泡的存在嚴(yán)重影響了紡絲的質(zhì)量,所以本文將以直徑為0·1 mm的單一微小氣泡進(jìn)行研究。
      在高粘度流體中,影響氣泡產(chǎn)生、生長及逸出的主要因素除了壓力外,液體的粘性、表面張力及液體的密度等也是不容忽視的因素。對于脫泡問題,一些文獻(xiàn)對其進(jìn)行了深入的理論分析、仿真計(jì)算和實(shí)驗(yàn)研究。研究發(fā)現(xiàn),由于液體表面曳力的作用,氣泡到達(dá)液體界面時(shí),不是立即從液面分離,而要在界面下停滯一定的時(shí)間。給出了在液體流動過程中氣泡破裂的曳力系數(shù)的預(yù)測公式。要想能有效地對高粘度物料進(jìn)行脫泡,則必須從這些影響因素進(jìn)行考慮,對高粘度液體中氣泡的運(yùn)動特性進(jìn)行分析,以便采用相應(yīng)的脫泡方法進(jìn)行脫泡。
   1.氣泡從液面下上升到近液面,并從近液面逸出到另一種介質(zhì)中通常可分為四個(gè)階段氣泡在外力作用下運(yùn)動到液面;在界面處形成液膜;薄膜破裂;氣泡從液面分離或氣泡破裂。氣泡在液體中的上升速度由多種因素決定,假設(shè)氣泡為球形,則氣泡上升的速度力將氣泡帶到液面。因此,對于高粘度的液體,目前較為有效的脫泡方式是采用真空脫泡攪拌機(jī)和真空薄膜脫泡等方法。
    2 .氣泡運(yùn)動方程的建立
攪拌槽內(nèi)主流場分析攪拌是一種常規(guī)的單元操作,但由于其流動的復(fù)雜性,目前尚未形成完善的理論體系。對于高粘度液體的攪拌,常采用慢速型攪拌器,如錨式、螺桿式、螺帶式等。槳葉轉(zhuǎn)動時(shí)能夠在攪拌槽內(nèi)產(chǎn)生二次循環(huán)而確保流體得到良好的攪拌混合.

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