2006年2月
电大理工
DiandaLigong第1期总第226期
静态混合器的作用原理及应用实例
齐辉
沈阳广播电视大学(沈阳110003)
摘要静态混合器具有无需机械搅拌,可连续生产,无污染,占地面积小,投资成本低等优点,被广泛应用
-
I-~ff,传热,萃取,吸收,乳化等4E_r-单元操作中.本文就静态混合器的作用原理和在国际,国内的
应用实例做以
简单介绍.
关冀词静态混合器作用原理应用实例
上个世纪60年代末期,由荷兰人首先提出了一
种新型化工单元设备——静态混合器.静态混合器
诺数范围内进行流体的混合,而又没有机械或可动
部件的流体结构件.自静态混合器问世以来,得到
了高速发展,科学家对它进行了大量的开发和研究
工作,到目前为止,全世界有约六十多种静态混合
器在化工,制药,食品,环保等生产领域被应用.
1静态混合器原理简介
现有的混合器中,混合元件虽形状各异,种类
繁多,却很多都是大同小异,归纳起来大致分两大
类:一类是由扭旋叶片构成,以SK型为代表,还有
如Hi型,岛崎管道静态混合器等;二是由波纹片,
窄板条等成空间交错排列而成,以SMV型为代表,
有SMX型,有SMXL型,BKM型等静态混合器.
下面以SK型和SV型为例分别讲述其工作原理.
1.1SK型静态混合器
流体在自身动能的作用下进入交错排列着螺旋
元件的管道,在流动中流体被迫产生切割,扭曲,
分离和混合.在这里,分流作用方式和径向混合作
用方式同时进行,表现出近似平均活塞流型的流动
特征.对两种混合方式分别加以分析.
(1)分流作用方式
流体流经一个扭旋叶片时,被叶片分割成两部
分,从叶片的两侧流入.当流经下一个叶片时,再
一
次被切割.显然,流体流经n个扭旋叶片,被切
割,1次,切割的层数为:s=2"(1)
切割后每一层的厚度为:d=DI2"(2)
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(2)径向混合作用方式
流体在静态混合器混合管内沿管壁向前移动的
同时,被迫沿扭旋叶片产生旋转运动,其旋转轴心
为管中心.除此之外,流体还有一种自身旋转运动,
即绕半圆形截面的水力学中心作环行旋转.而且专
家们研究发现,流体的这种自旋转方向正好同扭旋
叶片的扭旋方向相反.正是这种自旋转,使管内任
一
处的流体在向前移动的同时,不断沿该处的半径
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方向向管壁移动,实现径向混合.由于相连的叶片
之间错开900夹角,且扭旋方向发生改变,使流体在
流入下个扭旋叶片时被迫发生翻动,湍动程度增加,
加强了混合管的径向混合作用.
1.2SV型静态混合器
SV型静态混合器每一个混合单元是由一组平面
斜角为45.的波纹片交错重叠组成.它对流体主要有
切割作用和分散混合作用.流体流入每一个单元,
入口处的波纹片都对流体产生切割,a个波纹片将流
体分割成a+l层,流入下一混合单元时,波纹片互
相错开90.,流体再一次被切割.显然,流经,1个混
合元件后,流体被分割成份.
(口+1)"(3)
当a,,l较大时,是一个非常大的数,所以,
SV型混合器能将流体切割成很多微小的液滴.
流体在每一个混合单元内沿波纹片的沟槽流
动,重叠的波纹片间沟槽错开为90.,沟槽交叉处可
视为一混合小池.流体在混合小池内实现混合后,
分散成两股沿沟槽分别流入下一个混合小池,同另
一
股流体进行混合,再分散流入下一个小池,反复
不断以实现流体的分散混合.而且相邻单元波纹片
所在平面交叉成90.,使流体在流动中流动平面发生
变化,形成空间三维流动,使流体能更好实现混合.
2静态混合器的实际应用
由于静态混合器有许多独到的优点,现在许多
工厂,实验室在进行混合,传热,萃取,吸收,乳
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化等单元操作时大胆使用静态混合器替代原有设
备,都取得理想效果.下边介绍几则实例.
广东茂名石油公司炼油厂在进行923油产沥青
同减四抽出油混合器时,采用凯尼斯型静态混合器
代替低温往复泵,不仅混合效果良好,而且降低成
本,减少能耗,没有污染.
上海化工研究院在用水冷却热空气时,使用
单乙醇胺
现代汉语语音学SV.5/80型静态混合器对传热进行强化.测定结果表
明,在1.7m/s～4.4m/s的流速范围内,混合器的传
热系数是空管的7～8倍,大大提高了传热效率.
镇海石化总厂用传统的填料式萃取塔和筛板式
萃取塔用水从C烃中萃取甲烷,传质强度低,萃取
级效率也不理想.后来采用SV型静态混合器取代传
统设备,使传质强度提高500倍以上,萃取级效率
接近l,进料C4烃中甲烷含量400～600ppm经一级
萃取后即可达到要求(小于30ppm).
日本东丽人造丝公司使用dg=20ml/l的Hi型
科尔曼混合器代替曝气槽内吹送空气的喷头,在压力为
l～1.4kgf/cm.,流速为1.32～2.38m/s时,使溶存氧和
氧的吸收效率都大大提高,并且降低能耗达50%.
厦门鱼肝油厂原来使用均化器制备鱼肝油,后
同上海化工研究院一起研究使用SV-2.3/20型静态混
合器替代传统设备.在u--0.87m/s时用4096鱼肝油,
0.9%西胶,55.5%的蒸馏水,1.2%乳化剂混合配制鱼
肝油,生产能力由原来200kgna,提高到800～l000
kgna,压降由300kgf/cm下降到123kgf/cm,设备
成本由2万元降到l万元.
南京化工厂二氯苯氯化需要230.c,120～130
kgf/cm.高压条件下进行,采用SV-2.3/20型静态混合
器做高压管道反应器,不仅降低成本,而且由混合
元件使氨水和二氯苯得以良好的混合,保证反应正
轻点CHINA学生CHINESE常进行.
由于静态混合器的优点和在生产中的广泛运
用,许多科学家对静态混合器的研究和开发做了大
量工作,取得了很多经验性的结论,但目前静态混
合器管内流体阻力降的计算式和传热效率都缺乏理
论依据.因此,如何建立管内流体流动模型,从理
论上导出流动阻力降和传热效率的计算式正是目前
许多学者探索的方向.
|-}考文献
【1]S.J,Chen.PressureDropintheStaticMixerUnit:38(1996)
【2】叶培德.静态混合器.广州化工.1987(1).
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