第三章 液体搅拌-制药工程原理与设备.

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1、第三章第三章 液体搅拌液体搅拌1制药工程原理与设备制药工程原理与设备第三章第三章 液体搅拌液体搅拌1制药工程原理与设备制药工程原理与设备第一节第一节 概述概述第二节第二节 搅拌器及其选型搅拌器及其选型第三节第三节 搅拌功率搅拌功率第一节第一节 概述概述1制药工程原理与设备制药工程原理与设备一、搅拌一、搅拌二、搅拌的类型二、搅拌的类型三、总体循环流动与湍流运动三、总体循环流动与湍流运动制药工程原理与设备制药工程原理与设备一、搅拌一、搅拌使釜（或槽）内物料形成某种特定方式的运动（通使釜（或槽）内物料形成某种特定方式的运动（通常为循环流动）。常为循环流动）。注重的是釜内物料的运动方式和剧烈程度，以及

2、这注重的是釜内物料的运动方式和剧烈程度，以及这种运动状况对于给定过程的适应性。种运动状况对于给定过程的适应性。搅拌目的：搅拌目的： 制备均匀混合物；制备均匀混合物； 促进传质；促进传质； 促进传热；促进传热； 上述三种目的之间的组合。上述三种目的之间的组合。液体的机械搅拌液体的机械搅拌二、搅拌的类型二、搅拌的类型1 1、 机械搅拌机械搅拌* *2 2、 气流搅拌：利用气泡的上升对液体的扰动而产生气流搅拌：利用气泡的上升对液体的扰动而产生搅拌作用。搅拌作用。l 混合的机理;l 搅拌器的选型;l 搅拌器功率的计算;制药工程原理与设备制药工程原理与设备1 1、 机械搅拌装置机械搅拌装置圆筒形釜体一般

3、由钢板直接卷焊而成，釜底和釜盖一般为椭圆形封头。根据物料的性质， 釜体内壁可内衬橡胶搪玻璃、聚四氟乙烯等耐腐蚀材料。为控制过程温度及强化传热和传质效果，釜外可设臵夹套，釜内可安装蛇管、挡板及导流筒等内件。2 2、气流搅拌、气流搅拌 气流搅拌是将气体通入液层中而形成上升气泡，利用气流搅拌是将气体通入液层中而形成上升气泡，利用上升气泡对液体的扰动而产生搅拌作用。上升气泡对液体的扰动而产生搅拌作用。 与机械搅拌相比，气流搅拌的效果较差，因而不适合与机械搅拌相比，气流搅拌的效果较差，因而不适合于高黏度液体的搅拌。于高黏度液体的搅拌。 对物料没有机械损伤对物料没有机械损伤三、总体循环流动与湍流运动三、总

4、体循环流动与湍流运动 搅拌过程实质就是通过叶轮的旋转将机械能搅拌过程实质就是通过叶轮的旋转将机械能传递给液体，使液体在设备内部作强制对流，并传递给液体，使液体在设备内部作强制对流，并达到均匀混合状态。搅拌过程中，液体作强制对达到均匀混合状态。搅拌过程中，液体作强制对流的方式有两种：流的方式有两种：1 1、 总体循环流动总体循环流动2 2、 湍流运动湍流运动1 1、总体循环流动、总体循环流动将两种不同的液体置于搅拌釜内，将两种不同的液体置于搅拌釜内， 搅拌器通过叶轮将搅拌器通过叶轮将能量传递给液体，从而产生高速液流。该液流又会推动能量传递给液体，从而产生高速液流。该液流又会推动周围的液体，从而在

5、釜内形成一定的循环流动，这种宏周围的液体，从而在釜内形成一定的循环流动，这种宏观流动即称为总体循环流动。观流动即称为总体循环流动。 总体循环流动可促进釜内液体在宏观上的均匀混合，总体循环流动可促进釜内液体在宏观上的均匀混合，其特点是液体以较大的尺度（相当于或略小于设备尺寸其特点是液体以较大的尺度（相当于或略小于设备尺寸） 运动，且具有一定的流动方向，流动范围较大。运动，且具有一定的流动方向，流动范围较大。2 2、湍流运动、湍流运动 当叶轮旋转所产生的高速液流通过静止的或运动速当叶轮旋转所产生的高速液流通过静止的或运动速度较低的液体时，在高速液体与低速液体的交界面上产度较低的液体时，在高速液体与

6、低速液体的交界面上产生速度梯度，使界面上的液体受到很强的剪切作用，从生速度梯度，使界面上的液体受到很强的剪切作用，从而产生大量旋涡，并迅速向四周扩散，在上下、左右、而产生大量旋涡，并迅速向四周扩散，在上下、左右、前后等各个方向上产生紊乱且又是瞬间改变速度的运动前后等各个方向上产生紊乱且又是瞬间改变速度的运动，即湍流运动。，即湍流运动。2 2、湍流运动、湍流运动 可视为一种微观流动，在这种微观流动的作用下液体可视为一种微观流动，在这种微观流动的作用下液体被破碎成微团，微团的尺寸取决于旋涡的大小。被破碎成微团，微团的尺寸取决于旋涡的大小。 特点：流体以很小的微团尺度运动，运动距离很短，特点：流体以

7、很小的微团尺度运动，运动距离很短，且不规则。且不规则。 与总体循环流动相比，湍流运动所引起的混合速度要与总体循环流动相比，湍流运动所引起的混合速度要快得多，且随着湍动程度加剧，混合速度随之加快。快得多，且随着湍动程度加剧，混合速度随之加快。 实际混合过程：总体流动、湍流运动以及分子扩散作实际混合过程：总体流动、湍流运动以及分子扩散作用等共同作用的结果。用等共同作用的结果。第二节第二节 搅拌器及其选型搅拌器及其选型1制药工程原理与设备制药工程原理与设备一、常见搅拌器二、二、搅拌过程的强化三、三、搅拌器选型 ( (一一) )小直径高转速搅拌器小直径高转速搅拌器( (二）大直径低转速搅拌器二）大直径

8、低转速搅拌器螺旋桨式搅拌器螺旋桨式搅拌器(propeller agitator )涡轮式搅拌器涡轮式搅拌器 (turbine agitator)浆式搅拌器浆式搅拌器(paddle agitator)螺带式搅拌器螺带式搅拌器(Helical ribbon agitator)锚式和框式搅拌器锚式和框式搅拌器(Anchor and grid agitator) 一、常见搅拌器一、常见搅拌器（二二）搅拌器的类型）搅拌器的类型一、搅拌桨一、搅拌桨( (核心核心) )产生的三种基本流型产生的三种基本流型切向流切向流-流体打旋，出现这种流型流体打旋，出现这种流型时，流体主要从浆叶排向周围，时，流体主要从浆叶

9、排向周围，卷吸至桨叶区的流体量甚小，卷吸至桨叶区的流体量甚小，垂直方向的流体混合效果很差。垂直方向的流体混合效果很差。轴向流轴向流-液体沿着与搅拌轴平行的液体沿着与搅拌轴平行的 方向流动方向流动径向流径向流-液体沿半径方向运动，然后液体沿半径方向运动，然后 向上、向下输送向上、向下输送 上述三种流型，通常可能同时存在。上述三种流型，通常可能同时存在。其中，轴向流与径向流对混合起主要作其中，轴向流与径向流对混合起主要作用，而切向流应加以抑制，可加入挡板用，而切向流应加以抑制，可加入挡板削弱切向流，增强轴向流与径向流。削弱切向流，增强轴向流与径向流。（二二）搅拌器的类型）搅拌器的类型桨叶桨叶-核心

10、部件核心部件轴向流桨轴向流桨-各种推进式桨（螺旋桨）各种推进式桨（螺旋桨） 、新型翼型桨、新型翼型桨四叶推进式桨四叶推进式桨异形四叶异形四叶双螺带式双螺带式（适用高黏度的物料）（适用高黏度的物料） 螺杆式螺杆式螺杆螺带式螺杆螺带式三叶推进式桨三叶推进式桨（二二）搅拌器的类型）搅拌器的类型桨叶桨叶-核心部件核心部件径向流桨径向流桨-各种直叶、弯叶涡轮桨（通常带有圆盘）各种直叶、弯叶涡轮桨（通常带有圆盘）六直叶涡轮桨六直叶涡轮桨六弯叶圆盘涡轮桨六弯叶圆盘涡轮桨锚式锚式d( (一一) )小直径高转速搅拌器小直径高转速搅拌器实质上是一个无外壳的轴流泵。叶轮直径d=0.20.5D（釜内径） 转速n:10

11、0500rpm， 叶端圆周速度：515ms-1。使釜内液体产生轴向和切向运动。1.1. 螺旋浆式搅拌器螺旋浆式搅拌器( (推进式搅拌器推进式搅拌器) )（二二）搅拌器的类型）搅拌器的类型工作时，推进式搅拌器如同一台无工作时，推进式搅拌器如同一台无外壳的轴流泵，高速旋转的叶轮使外壳的轴流泵，高速旋转的叶轮使液体作液体作轴向轴向和和切向切向运动。运动。F轴向分速度使液体沿轴向向下流动， 流至釜底时再沿釜壁折回， 并重新返回旋桨入口, 形成总体循环流动， 起到混合液体的作用。F切向分速度使釜内液体产生圆周运动,并形成旋涡,不利于液体的混合,且当物料为多相体系时,还会产生分层或分离现象应抑制应用领域应