CN208911524U - 一种沉降搅拌设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及化工设备领域，具体公开了一种沉降搅拌设备，包括搅拌罐罐体，所述罐体内设有搅拌装置，所述搅拌装置包括转轴，所述转轴的顶部设有电机，中部设于至少一层桨叶；搅拌罐罐体的高度L和直径D满足：L/D=0.3~3，桨叶的直径d与罐体的直径D满足：d/D=0.05~0.95，桨叶的直径d与桨叶的宽度b满足：b/d=0.05~2.5。与现有技术比较，本实用新型提供了一种沉降搅拌设备，反应过程中产生的微粒不被破坏，便于快速形成大直径微粒，沉降速度快，分离效率高。
Description
技术领域
本实用新型涉及化工设备领域，具体涉及一种沉降搅拌设备。
背景技术
随着工业的迅速发展，废水的种类和数量迅猛增加，废水的污染也日趋广泛和严重，这些废水如果不经过处理而排放，会造成水体的不同性质和不同程度的污染，从而威胁人类的健康和安全，影响工农业的生产。现有对于废水处理，至少包括反应塔和沉淀塔，废水在反应塔中与加入的反应物充分反应后转移至沉淀塔中，将反应得到的颗粒沉淀分离出来，效率较低，且占地面积较大。同时，将反应后的液体转移至沉淀塔的过程中，已生成的颗粒也很容易造成管道或提升泵堵塞。
目前，对于物质的沉降多采用自然沉降和离心沉降这两种方式，且多是针对密度不同，所有的物料同时受到重力加速度g或者惯性离心加速度a，不同密度受力不同而分离。现有的沉降通常是以混合物料整体为作用对象，无法满足反应需求，效率较低。然而，现有的具有搅拌功能的反应釜也无法满足沉降需求，目前也未有具有沉降效果的搅拌设备出现。
实用新型内容
为克服现有的技术缺陷，本实用新型提供了一种具有沉降效果的搅拌设备。
为实现本实用新型的目的，采用以下技术方案予以实现：
一种沉降搅拌设备，包括搅拌罐罐体，所述罐体内设有搅拌装置，所述搅拌装置包括转轴，所述转轴的顶部设有电机，中部设于至少一层桨叶；搅拌罐罐体的高度L和直径D满足：L/D=0.3~3，桨叶的直径d与罐体的直径D满足：d/D=0.05 ~0.95，桨叶的直径d与桨叶的宽度b满足：b/d=0.05~2.5。
现有沉降技术多用重力沉降和离心沉降，力作用于设备及内容物，利用密度差造成的不同密度物质分离，宏观上连续相相对容器设备是静止的；而搅拌装置主要用于不同物料的混合分散、反应和传质传热。与现有沉降方式和搅拌器不同的是，本实用新型提供的是一种具有沉降效果的搅拌设备。对于搅拌下的沉降，粒子的沉降速度与粒子直径的2次方、连续相分散相密度差以及运动加速度成正比，与液相粘度成反比。对于指定体系，密度差和粘度是固定值，因此，粒子直径是影响粒子沉降速度的关键因素，也就是说，在搅拌过程中保证粒子的不被破坏并快速成长最为关键，所以要求不能有强烈碰撞，包括叶片和粒子、液体和粒子，要求液体流向不能有强烈湍流和反向的流动。
本实用新型通过限制罐体以及桨叶的参数，搅拌设备中的液流以层流状态运行，搅拌桨本身不破坏已经成型的粒子，罐体内大致形成两个区，搅拌桨的桨叶的搅拌区域为加速区，罐体与搅拌桨之间的区域为失速区。反应相在加速区充分接触，生成晶核或微粒，然后经桨叶搅拌甩出到失速区（非碰撞区），在失速区（非碰撞区）的粒子在径向会有一个失速的过程，使得粒子能在甩出后不碰到釜壁自由沉降，沉降过程继续反应粒子增大。
本实用新型通过使得在反应过程中所生成的晶核或微粒在搅拌过程中与桨叶、釜壁和液体之间不会发生强烈的碰撞，因此微粒或晶核能够很快的生长成为大微粒，并快速沉降下来。上述参数可根据实际反应产生晶核或者微小粒子的速度进行调整。本实用新型提供了一种在反应过程中不破坏微粒形成的搅拌设备，微粒便于快速形成大直径微粒，沉降速度快，大大提高了分离效率。
作为一种优选方案，桨叶的直径d与罐体的直径D满足：d/D=0.35~0.75，桨叶的直径d与桨叶的宽度b满足：b/d=0.30~2，搅拌罐罐体的高度L和其直径L满足：L/D=0.5~2。
作为一种优选方案，所述桨叶的层数为2~5层。
作为一种优选方案，所述桨叶为渐开线型叶轮。其中，渐开线型叶轮能提供足够的单位体积搅拌功率，其面平滑。其搅拌效果好，也能大大减少反应所生成的微粒或晶核与桨叶之间的碰撞，便于快速反应，反应固体颗粒快速增大。
作为一种优选方案，所述桨叶的层数为3层。
作为一种优选方案，所述桨叶（2）的层间距b2=0.5b~5b。桨叶之间层间距在此范围内既能保证各层的搅拌效果，保证体系中的液流以层流状态运行，同时垂直方向没有轴向流，如此便于颗粒的快速沉降。
作为一种优选方案，为了进一步避免搅拌设备中的流体形成强烈的湍流和反向流动，相邻层的所述桨叶（2）的叶片不重合。
作为一种优选方案，桨叶（2）的直径d与罐体（3）直径D满足：d/D=0.44，桨叶（2）的直径d与桨叶（2）的宽度b满足：b/d=0.48，搅拌罐罐体（3）的高度L和其直径L满足：L/D=1；所述桨叶（2）的层间距b2=1.2b。
为了便于收集反应生成的粒子而不粘附在管体底部，本实用新型在所述转轴底部还设有刮底部分。为了便于刮底，还可将所述罐体的底部设置成倒锥形。
作为一种优选方案，所述罐体（3）中的流体的雷诺数Re=0.05~300。优选地，所述罐体（3）中的流体的雷诺数Re=33.33。
作为一种优选方案，所述搅拌装置的转速为1~300 rpm。优选地，所述搅拌装置的转速为5rpm。
与现有技术比较，本实用新型提供了一种沉降搅拌设备，反应过程中产生的微粒不被破坏，便于快速形成大直径微粒，沉降速度快，分离效率高。
附图说明
图1为沉降搅拌设备的剖面结构示意图。
图2为A-A和B-B的示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型实施方式作进一步详细地说明。
实施例
本实施例提供了一种搅拌设备，该搅拌设备能使得反应过程中产生的微粒不被破坏，便于快速形成大直径微粒，沉降速度快，分离效率高
如图1所示，本实施例提供的是一种沉降搅拌设备，包括搅拌罐的罐体3，罐体3内设有搅拌装置，其中搅拌装置包括旋转轴、安装于旋转轴顶部的电机1、安装于旋转轴中部的桨叶2以及安装于旋转轴底部的刮底部分5；为便于刮底，罐体3的底部设计成倒圆锥状。
其中，沉降搅拌设备的顶部还可以设置至少一个进料口，用于直接向体系中加入反应物以得到反应相。除此之外，还可以是在进入沉降搅拌设备前在体系中加入反应物，之后再转移到沉降搅拌设备中进行搅拌反应。
由于体系的反应速度、物料粘度、密度差、界面张力参数及固相颗粒大小都会影响到体系中所生成的颗粒的沉降：1.反应速度和搅拌功率基本上成正比，固相的快速沉降能加快反应；2.连续相粘度越大，沉降越慢；3.密度差越大，沉降越快，但是对于固定的反应物，其密度差是固定值；4.界面张力对于我们的固定体系也是一个不变的值；5.颗粒越大，沉降越快，并且是平方关系，所以颗粒不被打小，逐渐长大非常关键。
为达到不破坏反应过程中生成的晶核/微粒这一目的，在沉降过程中，首先，要求单位体积的搅拌功率较大，尽可能让反应相充分接触，让反应产物固体颗粒受离心力，甩出过程中粒子粒径增大；其次，搅拌设备中的液流应当以层流状态运行，搅拌桨本身不破坏已经成型的粒子，被甩出后能不碰到釜壁就自由沉降，其径向有一个失速的过程，粒子快速长大，而不被破坏；最后，为方便快速沉降，不能有悬浮力，不能有垂直方向的轴向流。
如图1所示，本实施例设置以下条件：
1.搅拌罐罐体的高度L和直径D满足：L/D=0.3~3；
2. 桨叶的直径d与罐体的直径D满足：d/D=0.05 ~0.95；
3.桨叶的直径d与桨叶的宽度b满足：b/d=0.05~2.5；
4.雷诺数Re=0.05~300之间均可，搅拌装置的转速1~300rpm；
5.搅拌装置桨叶的层数为1-N层均可，层间距b2=0.5b~5b。
在实际应用中，根据反应产生晶核或者微小粒子的速度来调整1~5的各项参数。
其中，搅拌装置的桨叶2可以选用桨式、涡轮、螺杆、螺带等，本实施例中所用渐开线型叶轮为此条件下最优。
本实施例中采用三层桨叶，且桨叶之间的层间距b2为桨叶宽度b的1.2倍。为了进一步避免搅拌设备中的流体形成强烈的湍流和反向流动，如图2所示，图2a为A-A剖面图，图2b为B-B剖面图，从俯视角度来看，本实施例中设置相邻层的桨叶的叶片是不重合的。如此，搅拌时由于各层桨叶所形成的水流之间不易出现相互碰撞，且体系不易形成湍流和反向流动。
其中，在其中一个优选的实施例中，最优的实施方案的参数为：d/D=0.44，b/d=0.48，L/D=1，桨叶层数为3层，b2/b=1.2，转速5rpm，Re=33.33，电机顺时针运转。
本实施例所提供的沉降搅拌设备，每层叶轮中反应产生固相颗粒，经过平缓而有力的搅拌甩出到非碰撞区自由沉降到釜底，到釜底后，不会再被液流带起来。颗粒粒子成长的过程尽可能长，并且不会有破坏，从而加速了反应，同时由于所生成的粒子颗粒较大，非常方便分离。
上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种沉降搅拌设备，其特征在于，包括搅拌罐罐体（3），所述罐体（3）内设有搅拌装置，所述搅拌装置包括转轴，所述转轴的顶部设有电机（1），中部设于至少一层桨叶（2）；搅拌罐罐体（3）的高度L和直径D满足：L/D=0.3~3，桨叶（2）的直径d与罐体（3）的直径D满足：d/D=0.05~0.95，桨叶（2）的直径d与桨叶（2）的宽度b满足：b/d=0.05~2.5。
2.根据权利要求1所述的沉降搅拌设备，其特征在于，桨叶（2）的直径d与罐体（3）的直径D满足：d/D=0.35~0.75，桨叶（2）的直径d与桨叶（2）的宽度b满足：b/d=0.30~2，搅拌罐罐体（3）的高度L和其直径L满足：L/D=0.5~2。
3.根据权利要求1所述的沉降搅拌设备，其特征在于，所述桨叶（2）的层数为2~5层。
4.根据权利要求3所述的沉降搅拌设备，其特征在于，所述桨叶（2）为渐开线型叶轮；和/或所述桨叶（2）的层数为3层。
5.根据权利要求3或4所述的沉降搅拌设备，其特征在于，所述桨叶（2）的层间距b2=0.5b~5b。
6.根据权利要求3或4所述的沉降搅拌设备，其特征在于，相邻层的所述桨叶（2）的叶片不重合。
7.根据权利要求5所述的沉降搅拌设备，其特征在于，桨叶（2）的直径d与罐体（3）直径D满足：d/D=0.44，桨叶（2）的直径d与桨叶（2）的宽度b满足：b/d=0.48，搅拌罐罐体（3）的高度L和其直径L满足：L/D=1；所述桨叶（2）的层间距b2=1.2b。
8.根据权利要求1~4任一项或7所述的沉降搅拌设备，其特征在于，所述罐体（3）的底部呈倒锥形状；和/或所述转轴底部还设有刮底部分。
9.根据权利要求1~4任一项或7所述的沉降搅拌设备，其特征在于，所述罐体（3）中的流体的雷诺数Re=0.05~300。
10.根据权利要求1~4任一项或7所述的沉降搅拌设备，其特征在于，所述搅拌装置的转速为1~300 rpm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201821466105.6U CN208911524U (zh) | 2018-09-07 | 2018-09-07 | 一种沉降搅拌设备 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN208911524U true CN208911524U (zh) | 2019-05-31 |
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ID=66703608
Family Applications (1)
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Country Status (1)
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| CN (1) | CN208911524U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109224537A (zh) * | 2018-09-07 | 2019-01-18 | 佛山市科顺建筑材料有限公司 | 一种沉降搅拌设备 |
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2018
- 2018-09-07 CN CN201821466105.6U patent/CN208911524U/zh active Active
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