①使固體粒子完全離釜底懸浮起來,簡稱完全離底懸浮。其主要作用是降低固體周圍的擴散阻力，以便于固體物料的溶解或結(jié)晶,以及加強反應(yīng)物料與催化劑之間的接觸和傳質(zhì)

②使固體粒子在全釜均勻懸浮,簡稱均勻懸浮。其主要作用是制備均勻懸浮液。

1.固液懸浮機理

(1)完全離底懸浮一般認為,固體懸浮是由湍動漩渦控制的。導(dǎo)致釜底沉積顆粒懸浮的原因是具有一定尺度小渦漩的擾動。假定與顆粒尺寸同一數(shù)量級的小渦漩作用于固體顆粒,并將能量傳遞給固體顆粒,當渦漩的作用力克服了固體顆粒所受重力與浮力之差時,則顆粒將被舉起,此時顆粒即被懸浮起來另一種觀點則認為,釜底附近的主體流動導(dǎo)致顆粒懸浮。釜底附近顆粒懸浮的條件是流體向上運動的速度與顆粒的沉降速度相平衡

(2)均勻懸浮主要是由循環(huán)流動引起的。只要釜內(nèi)循環(huán)流速達到一定值,使粒子沉降速度等于流體上升速度,就能形成固液均勻懸浮狀態(tài)。這一方面要求攪拌器能提供較高的循環(huán)流量;另一方面還要求釜內(nèi)有足夠數(shù)量的湍動漩渦進入粒子沉積區(qū),使沉積的粒子完全懸浮起來,即要求釜內(nèi)流體漩渦湍動強度較高。

2.固-液懸浮判據(jù)

(1)以釜底未懸浮固體量作判據(jù)固體粒子在釜底的停留時間不超過1~2s,則認為達到了完全離底懸浮,能滿足此條件的zui低的攪拌轉(zhuǎn)速稱完全離底懸浮臨界轉(zhuǎn)速,用N。表示。在達到完全離底懸浮時,釜內(nèi)各處的固體含量是不均一的。

(2)以釜內(nèi)懸浮液的均勻程度作判據(jù)對于大多數(shù)懸浮體系,粒子在釜內(nèi)是不可能達到真正均一分布的。

固液攪拌設(shè)備的設(shè)計

(1)設(shè)計要點

(2)固液體系的表現(xiàn)形式一般要比氣液體系復(fù)雜得多,通?？梢苑譃楹唵喂腆w和復(fù)雜固體來討論

所謂簡單固體,就是可以用 Zwietering關(guān)聯(lián)式描述其行為的固體。這種體系的行為通常只受固體粒子的尺寸、密度、體積分率、尺寸分布的影響

復(fù)雜固體行為是指固體的表面化學(xué)和粒子本身的表面物理問題控制了粒子行為的過程。這些表面化學(xué)因素包括偶極作用、離子效應(yīng)、極化效應(yīng)、PH值和其他化學(xué)效應(yīng);表面物理問題包括團聚、絮凝、表面電荷、多層吸附、黏結(jié)等。這些因素的共同作用,控制著固液體系的結(jié)構(gòu)和流變行為。

簡單固體懸浮體系的混合流型類似于單相混合,所需混合功率也接近于單相混合。在固體含量比較低時,通常不影響功耗;當固體含量比較高時,黏度會顯著增加,從而改變體系流動區(qū)進入層流區(qū),這樣功耗就會增加。有時候,當固體含量比較高時,如達到50%~80%,體系會轉(zhuǎn)換成剪切增稠體系,這樣功耗就會大幅度增加

簡單固體懸浮的設(shè)計目標通常是完全離底懸浮,以提供完全的接觸表面和穩(wěn)定操作,但有時候希望消除粒子分布的效應(yīng),就會以完全均勻分布為設(shè)計目標。離底懸浮轉(zhuǎn)速與釜底的結(jié)構(gòu)及釜底附近的流況關(guān)系很大,釜太大或攪拌器太小,粒子就容易沉積在釜底。如果把攪拌器接近于釜底安裝則有利于降低懸浮轉(zhuǎn)速,但如使用多個攪拌器通常并沒有幫助,有時反而起到相反的效果。

粒子的形成可以是化學(xué)反應(yīng)通過沉析或成核的結(jié)果。形成的粒子可以繼續(xù)增長或溶解消失。因此粒子的尺寸分布會直接影響化學(xué)反應(yīng)和溶解速率。由于小粒子具有較高的比表面積,因而小粒子通常比大粒子的活性高得多

此外,完全均勻懸浮需要的功耗比離底懸浮高得多,可以達到離底懸浮功耗的4~10倍。