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上篇 混合设备概论 3

第1章 搅拌设备的类型 3

1.1 槽体 4

1.2 槽与轴的相对位置 5

1.3 叶轮 6

1.4 附件 7

1.5 传动装置 12

参考文献 16

第2章 常用搅拌设备的选型 17

2.1 搅拌对象的性质 17

2.2 叶轮的剪切-循环特性 20

2.3 流动状态与叶轮性能的关系 23

2.4 几种常用叶轮的特性 25

2.5 超高粘流体混合设备 30

2.6 搅拌的目的 32

2.7 叶轮的选型 34

参考文献 36

第3章 搅拌技术的进展 37

3.1 新型搅拌设备 37

3.1.1 新型轴向流搅拌叶轮 38

3.1.2 新型宽粘度域搅拌叶轮 39

3.1.3 新型卧式搅拌设备 40

3.1.4 处理高粘流体的搅拌设备 42

3.1.5 其它新型搅拌设备 45

3.2 流场的测量和计算流体力学 46

3.3 搅拌设备的机电一体化和智能化 47

3.4 搅拌设备选型和设计的软件 47

参考文献 48

第4章 固体混合设备 49

4.1 固体粒子概述 49

4.2 混合度 50

4.3 混合机理 52

4.4 固体混合设备 52

4.4.1 容器回转型 53

4.4.2 容器固定型 56

4.4.3 常用固体混合设备的规格 60

4.5 固体混合技术的进展 62

4.5.1 精细混合 62

4.5.2 精细混合技术与设备 63

参考文献 66

下篇 混合设备的设计和放大 69

第5章 搅拌设备中的流场 69

5.1 搅拌设备流场概述 69

5.2 流场测量方法简介 70

5.2.1 照相法 71

5.2.2 激光多普勒测速仪法 72

5.2.3 流场数值模拟 77

5.3.1 操作条件对流型的影响 78

5.3.2 流体的流变行为对流型的影响 78

5.3 操作条件和流体的流变行为对流型的影响 78

5.4 从流场信息优化搅拌叶轮设计和操作 81

5.4.1 开发新型轴向流叶轮 81

5.4.2 高粘液体用叶轮的设计和操作优化 82

5.4.3 多层叶轮的设计优化 82

参考文献 89

第6章 均相搅拌设备的功耗、排量和混合 90

6.1 湍流域常用叶轮的特性参数 90

6.1.1 搅拌功率和排量 91

6.1.2 排量、循环量和混合的关系 105

6.2.1 搅拌器在层流域和过渡流域的功耗和混合概述 111

6.2 层流和过渡流域常用叶轮的特性参数 111

6.2.2 常用叶轮搅拌高粘流体时的功耗 116

6.2.3 高粘流体用叶轮的排量、循环量和混合 131

6.2.4 三种新型搅拌叶轮的功耗和混合 132

参考文献 136

第7章 搅拌槽的传热 138

7.1 搅拌槽传热概述 138

7.2 热载体侧的表面传热系数 139

7.2.1 管中流体对管壁的表面传热系数 139

7.2.2 夹套中热载体对槽壁的表面传热系数 140

7.3 被搅液侧的表面传热系数 142

7.3.1 牛顿流体的表面传热系数 142

7.3.2 非牛顿流体的表面传热系数 145

7.3.3 三种新型搅拌器的表面传热系数 153

7.4.1 刮壁式传热概论 155

7.4 高粘流体的刮壁式传热 155

7.4.2 刮板固定方式、形状和材料 157

7.4.3 刮壁式搅拌器的流型 158

7.4.4 刮壁式搅拌器的功耗和传热 161

7.5 CFD在优化刮壁式搅拌设备中的应用 163

7.5.1 用CFD模拟搅拌槽流场的概况 163

7.5.2 流场的模拟 165

7.5.3 刮壁式搅拌器的功耗及切应变速率分布 168

7.5.4 刮壁槽内的传热过程的解析 170

7.5.5 结语 176

参考文献 177

8.1 固体粒子概述 179

第8章 固体粒子的性质和测量 179

8.2 固体粒子的粒径及粒径分布 180

8.2.1 粒径的表示方式 180

8.2.2 粒径分布 182

8.2.3 平均粒径 187

8.2.4 粒子的形态和形态系数 188

8.2.5 沉降速度 192

8.3 颗粒间的附着力 195

8.3.1 水合作用力 195

8.3.2 静电结合力 197

8.3.3 范德华结合力 197

8.3.4 各种结合力的相互作用 197

8.4.1 固体粒子流动性和泛溢性的测量方法 198

8.4 固体粒子的流动性、泛溢性和流态化性的测量 198

8.4.2 固体粒子的流态化特性 210

参考文献 211

第9章 粉粒体混合设备 212

9.1 粉粒体混合设备的形式和操作条件的决定 212

9.1.1 混合设备形式的选择 212

9.1.2 影响混合的因素 213

9.2 粉粒体混合设备的功耗 214

9.2.1 容器回转型混合机的功耗 214

9.2.2 容器固定型混合机的功耗 216

参考文献 232

10.1 固-液悬浮的判据 233

第10章 固-液搅拌设备 233

10.1.1 以槽底未悬浮固体量作判据 234

10.1.2 以槽内悬浮液的均匀程度作判据 234

10.1.3 其它有关悬浮程度的判据 234

10.2 固-液悬浮搅拌设备 235

10.2.1 搅拌器 235

10.2.2 桨径与槽径之比 239

10.2.3 槽底形状 240

10.2.4 叶轮的离底高度 242

10.2.5 挡板和导流筒 243

10.3 临界转速 243

10.3.1 完全离底的临界转速 243

10.3.2 完全均匀悬浮 247

10.4.2 固相含量的影响 248

10.4 物料性质对固-液悬浮的影响 248

10.4.1 液相粘度的影响 248

10.4.3 粒子大小的影响 249

10.5 固-液悬浮搅拌槽的放大 249

10.6 晶析和细粉在高粘流体中的均匀分散 249

10.6.1 晶析设备 249

10.6.2 细粉在高粘流体中的分散 251

参考文献 253

第11章 液-液搅拌设备 254

11.1 液-液搅拌设备 255

11.2 液-液分散的机理 255

11.3.1 有关各向同性湍流的基础知识 256

11.3 无表面活性剂存在时对平均滴径和滴径分布的理论分析 256

11.3.2 关于平均滴径和滴径分布的解析 260

11.4 液-液分散的实验研究结果 264

11.4.1 临界转速 264

11.4.2 逆分散操作 267

11.4.3 平均滴径和滴径分布 267

11.5 有表面活性剂存在下的液-液分散 272

11.6 液-液分散液的密度和粘度 272

11.7 乳液聚合和悬浮聚合反应器 272

11.7.1 悬浮聚合和乳液聚合中的液-液分散 272

11.7.2 悬浮聚合和乳聚合反应器 274

参考文献 278

12.1.1 气-液分散状态和临界分散转速 280

第12章 气-液和气-液-固搅拌设备 280

12.1 标准槽中的气-液分散和功耗 280

12.1.2 通气时的搅拌功率 283

12.1.3 比界面积、持气率和气泡平均直径 287

12.2 叶轮形式与分布器对气-液分散的影响 291

12.2.1 叶轮形式的影响 291

12.2.2 气体分布器的影响 295

12.3 用于气-液分散的多层搅拌器 296

12.4 气-液系的传热 299

12.5.2 搅拌功率 303

12.5.4 搅拌器和气体分布器 303

12.5.3 气含率、比界面积、传质系数和传热系数 303

12.5.1 临界转速 303

12.5 气-液-固三相体系 303

参考文献 304

第13章 搅拌槽的放大技术 307

13.1 搅拌槽式反应器放大技术概述 307

13.2 几何相似放大法 307

13.2.1 几何相似放大法概要 307

13.2.2 不同搅拌目的时的放大准则 308

13.2.3 采用不同的放大准则时，混合参数的变化规律 310

13.2.4 采用不同放大准则时，传热系数的变化规律 311

13.2.5 由实验确定几何相似放大准则 312

13.3.1 非几何相似放大法概要 313

13.3.2 搅拌槽式聚合反应器的非几何相似放大实例 313

13.3 非几何相似放大法 313

13.3.3 非几何相似放大法的技术要点 319

13.4 关于数学模型放大 322

参考文献 325

第14章 搅拌设备的计算机辅助设计 326

14.1 引言 326

14.2 搅拌设备常规设计方法 326

14.2.1 搅拌设备设计过程 326

14.2.2 搅拌设备的选型 328

14.2.3 搅拌设备的化学工程设计 331

14.2.4 搅拌设备的机械设计 333

14.3.1 专家系统介绍 334

14.3 专家系统及其化工应用 334

14.3.2 专家系统的结构 335

14.3.3 专家系统的开发 336

14.3.4 专家系统在化工过程设计中的应用 339

14.4 搅拌设备智能设计系统构成 342

14.4.1 系统的功能和设计覆盖范围 342

14.4.2 系统的基本结构 343

14.5 搅拌器预选型决策分析 347

14.5.1 AHP选型决策过程 347

14.5.2 知识处理 351

14.5.3 系统实现 354

14.5.4 AHP方法分析讨论 358

附录 搅拌设备设计用户条件表 360

参考文献 361