1、全國化工化學(xué)工程設(shè)計(jì)技術(shù)中心站全國化工化學(xué)工程設(shè)計(jì)技術(shù)中心站2007年年會年年會State Key Lab. of Polymer Reaction EngineeringCollege of Materials Science & Chemical Eng.Zhejiang University, Hangzhou 310027, P. R. ChinaTel: Email: 攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì) 我的理解我的理解馮連芳馮連芳 教授教授浙江大學(xué)材料與化學(xué)工程學(xué)院浙江大學(xué)材料與化學(xué)工程學(xué)院聚合反應(yīng)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室聚合反應(yīng)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

2、攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)2攪拌反應(yīng)器構(gòu)成：攪拌反應(yīng)器構(gòu)成：攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)3常用的攪拌器：常用的攪拌器：攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)41.空心夾套空心夾套3.螺旋導(dǎo)流板夾套螺旋導(dǎo)流板夾套2.噴咀噴咀4.半管夾套半管夾套5.內(nèi)部夾套內(nèi)部夾套NEW!常用的夾套：常用的夾套：攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)5常用的擋板：常用的擋板：攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)6常用的內(nèi)冷管：常用的內(nèi)冷管：攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)7帶刮壁機(jī)構(gòu)的導(dǎo)流筒帶刮壁機(jī)構(gòu)的導(dǎo)流筒攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)8錐螺帶錐螺帶(VCR)前進(jìn)式前進(jìn)式(AR)最大葉片

3、式最大葉片式泛能式泛能式葉片組合式葉片組合式扭格子式扭格子式EKATO同軸同軸多臂行星式多臂行星式真空乳化釜真空乳化釜新型新型立式立式攪拌攪拌攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)9LIAS-AP瑞士瑞士LIST全相型全相型BIVOLAK(住友重機(jī)全相型住友重機(jī)全相型)(三菱重工三菱重工)HVRSCR新型臥式攪拌新型臥式攪拌砂磨機(jī)砂磨機(jī)CONTERNA(德國連續(xù)德國連續(xù) 捏和機(jī)捏和機(jī))攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)10攪拌反應(yīng)器設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)攪拌反應(yīng)器設(shè)計(jì)的基礎(chǔ) 攪拌器的選型原則攪拌器的選型原則？ 攪拌反應(yīng)器的放大準(zhǔn)則攪拌反應(yīng)器的放大準(zhǔn)則？攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)11攪拌器的攪拌器

4、的分類分類選型選型注注:有有者為合用，表元中空白者為不詳或不合用。者為合用，表元中空白者為不詳或不合用。攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)12低粘度低粘度高粘度高粘度10410310210110-110-210-3粘度粘度(Pas)常見物質(zhì)的粘度常見物質(zhì)的粘度水：約水：約1mPas低粘乳液：約數(shù)低粘乳液：約數(shù) mPas重油：約數(shù)十重油：約數(shù)十 mPas潤滑油：約潤滑油：約 0.1Pas蜂蜜：約蜂蜜：約 1 Pas涂料：約數(shù)涂料：約數(shù) Pas油墨：約數(shù)十油墨：約數(shù)十 Pas牙膏：約牙膏：約 50 Pas口香糖：約口香糖：約 100 Pas嵌縫膠：約嵌縫膠：約 千千 Pas塑料熔體：近萬塑料熔體

5、：近萬Pas橡膠混合物：近萬橡膠混合物：近萬Pas推進(jìn)式推進(jìn)式齒片式齒片式槳式、渦輪式槳式、渦輪式三葉后掠式三葉后掠式螺帶和螺桿式螺帶和螺桿式INTERMIG、MIG傳傳統(tǒng)統(tǒng)葉葉輪輪錨式、框式錨式、框式新軸向流葉輪新軸向流葉輪泛能式、最大葉泛能式、最大葉片式、葉片組合片式、葉片組合式式超級葉片式超級葉片式EKATO 同軸同軸前進(jìn)式前進(jìn)式（AR）錐螺帶錐螺帶（VCR）扭格子式扭格子式復(fù)動式復(fù)動式多臂行星式多臂行星式均質(zhì)器均質(zhì)器新新立立式式攪攪拌拌器器真空乳化釜真空乳化釜砂磨機(jī)砂磨機(jī)新新臥臥式式攪攪拌拌器器LIST-APBIVOLAKSCRHVRCONTERNA捏和機(jī)捏和機(jī)三輥輾磨機(jī)三輥輾磨機(jī)雙螺

6、桿擠出機(jī)雙螺桿擠出機(jī)橡橡塑塑機(jī)機(jī)械械密煉機(jī)密煉機(jī)攪拌器的攪拌器的粘度粘度選型選型攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)13攪拌釜幾何相似放大法攪拌釜幾何相似放大法幾何相似放大法其實(shí)只回答一個問題：在直幾何相似放大法其實(shí)只回答一個問題：在直徑為徑為D1的中試槽中，當(dāng)轉(zhuǎn)速為的中試槽中，當(dāng)轉(zhuǎn)速為N1時能獲滿意時能獲滿意結(jié)果；則在直徑為結(jié)果；則在直徑為D2的工業(yè)槽中，轉(zhuǎn)速的工業(yè)槽中，轉(zhuǎn)速N2為為多少時能重復(fù)中試槽的結(jié)果？多少時能重復(fù)中試槽的結(jié)果？幾何相似法可歸結(jié)為：幾何相似法可歸結(jié)為：(N2/N1)(D2/D1) -b b，故，故求取求取b b 值是幾何相似放大的核心。值是幾何相似放大的核心。攪拌反應(yīng)器

7、放大設(shè)計(jì)攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)14常用的幾何相似放大準(zhǔn)則常用的幾何相似放大準(zhǔn)則著眼的過程著眼的過程 放大過程中需保持恒等的量（準(zhǔn)則）放大過程中需保持恒等的量（準(zhǔn)則）1 1. . 均均一一系系混混合合速速度度( (Q Qd d/ /V V) )0 0. .3 33 3 P Pv v0 0. .1 16 6( (與與N N0 0. .8 81 1d d0 0. .3 32 2等等效效) )2 2. . 分分散散相相混混合合速速度度P Pv v0 0. .5 5 1 1. .1 13 3. . 對對應(yīng)應(yīng)的的流流速速一一定定N N d d4 4. . 同同一一液液滴滴直直徑徑N N3 3d d2 2( (

8、與與P Pv v等等效效) )5 5. . 使使液液滴滴分分散散的的最最小小轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速 N N d d1 1. .1 16 6. . 相相際際傳傳質(zhì)質(zhì)速速度度N N3 3 d d2 27 7. . 固固液液懸懸浮浮N Nd d或或N N4 4 d d3 38 8. . 溶溶解解速速度度( (Q Qd d/ /V V) )0 0. .2 24 4 P Pv v0 0. .1 11 1或或N N3 3 d d2 2攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)15問題的提出：問題的提出：1.1. 反應(yīng)器選型與設(shè)計(jì)強(qiáng)烈反應(yīng)器選型與設(shè)計(jì)強(qiáng)烈依賴經(jīng)驗(yàn)和實(shí)依賴經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)，對其的優(yōu)劣很難用理論預(yù)測。，對其的優(yōu)劣很難用

9、理論預(yù)測。 2.2. 逐級放大逐級放大來以達(dá)到攪拌設(shè)備被要求的來以達(dá)到攪拌設(shè)備被要求的傳質(zhì)、傳熱和混合，周期長、耗費(fèi)大。傳質(zhì)、傳熱和混合，周期長、耗費(fèi)大。攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)16問題的提出：問題的提出：3.3. 幾何相似放大的幾何相似放大的缺陷缺陷： 誤區(qū)：幾何相似動力相似誤區(qū)：幾何相似動力相似釋：幾何相似條件下若釋：幾何相似條件下若Re和和Fr都相等，則動力相似都相等，則動力相似。然而，然而，Re = d2 N r r / h h ，F(xiàn)r = d N2 /g，除非除非(h/rh/r)2/(h/rh/r)1=(D2/D1)3/2，否，否則不可能則不可能Re和和Fr同時相等。同時

10、相等。 單位體積傳熱面積的下降，反應(yīng)器內(nèi)熱傳導(dǎo)單位體積傳熱面積的下降，反應(yīng)器內(nèi)熱傳導(dǎo)距離增加距離增加 單位體積傳質(zhì)界面的減少（脫揮？），傳質(zhì)單位體積傳質(zhì)界面的減少（脫揮？），傳質(zhì)路徑增加路徑增加 僅單一特征混合參數(shù)的相同僅單一特征混合參數(shù)的相同攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)17幾何相似放大準(zhǔn)則舉例幾何相似放大準(zhǔn)則舉例槽槽 容容 積積 放放大大 125倍倍 時時 各各混混 合合 參參數(shù)數(shù) 的的變變 化化參參數(shù)數(shù)模模試試槽槽0.019m3工工業(yè)業(yè)槽槽2.37m3Pv v恒恒定定Qd d V恒恒定定N d恒恒定定Re恒恒定定D1.05.05.05.05.0P1.01253125250.2Pv

11、v1.01.0250.20.0016N1.00.341.00.20.04Qd d V1.00.341.00.20.04Nd1.01.75.01.00.2Re1.08.525.05.01.0Qd d1.042.5125255.0取不同的放大準(zhǔn)則可使過程能耗相差很大，必須予以重視。取不同的放大準(zhǔn)則可使過程能耗相差很大，必須予以重視。保持保持QdV 恒定（即翻轉(zhuǎn)次數(shù)恒定）的放大法是最耗能的放大法。恒定（即翻轉(zhuǎn)次數(shù)恒定）的放大法是最耗能的放大法。而保持而保持Re恒定，一般不能重現(xiàn)過程結(jié)果。恒定，一般不能重現(xiàn)過程結(jié)果。實(shí)用的放大法是保持實(shí)用的放大法是保持Pv恒定或恒定或Nd恒定，或取二者之間。恒定，或取

12、二者之間。攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)18反應(yīng)器傳熱能力變化反應(yīng)器傳熱能力變化(湍流湍流)槽徑槽徑放大放大倍數(shù)倍數(shù)N3 3d2 2恒定恒定Nd恒定恒定N 0.810.81d0.320.32恒定恒定hQ VhQ VhQ V30.8850.2950.6930.2311.0860.36150.8360.1670.5850.1171.1280.226100.7740.0770.4640.0461.1890.119r rr r -1/9-1/9r r -10/9-10/9r r -1/3-1/3r r -4/3-4/3r r0.0750.075r r-0.925-0.925使用上表的三種放大準(zhǔn)則

13、時，隨槽徑增大，單位體積傳熱量使用上表的三種放大準(zhǔn)則時，隨槽徑增大，單位體積傳熱量QV均以較大幅度下降。均以較大幅度下降。以以N3d2或或Nd恒定放大時，二者的恒定放大時，二者的QV相差無幾，所以若攪拌槽中相差無幾，所以若攪拌槽中僅進(jìn)行傳熱過程時，可采用省能的使僅進(jìn)行傳熱過程時，可采用省能的使Nd恒等的放大法恒等的放大法。攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)19反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)的突破反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)的突破？攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)20攪拌反應(yīng)器放大的根本目標(biāo)攪拌反應(yīng)器放大的根本目標(biāo)反應(yīng)器放大就是在小試或中試工藝研究反應(yīng)器放大就是在小試或中試工藝研究基礎(chǔ)上，運(yùn)用化學(xué)工程原理進(jìn)行工業(yè)規(guī)基礎(chǔ)

14、上，運(yùn)用化學(xué)工程原理進(jìn)行工業(yè)規(guī)模反應(yīng)器設(shè)計(jì)的技術(shù)。其要求是在工業(yè)模反應(yīng)器設(shè)計(jì)的技術(shù)。其要求是在工業(yè)反應(yīng)器中反應(yīng)器中重現(xiàn)重現(xiàn)小試或中試的小試或中試的過程結(jié)果過程結(jié)果。過程結(jié)果是指過程結(jié)果是指反應(yīng)速率、反應(yīng)速率、收率、收率、產(chǎn)品質(zhì)量（分子量、顆粒形態(tài)等）。產(chǎn)品質(zhì)量（分子量、顆粒形態(tài)等）。攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)21反應(yīng)器放大基本準(zhǔn)則反應(yīng)器放大基本準(zhǔn)則 影響過程結(jié)果的因素有影響過程結(jié)果的因素有溫度、濃度、傳質(zhì)溫度、濃度、傳質(zhì)和剪切率和剪切率（非均相）四個變量。（非均相）四個變量。 若工業(yè)反應(yīng)器中每個反應(yīng)單元的溫度、濃若工業(yè)反應(yīng)器中每個反應(yīng)單元的溫度、濃度、傳質(zhì)和所受剪切率與小試或中試一樣

15、，度、傳質(zhì)和所受剪切率與小試或中試一樣，工業(yè)反應(yīng)器的過程結(jié)果必然與小試或中試工業(yè)反應(yīng)器的過程結(jié)果必然與小試或中試相近，放大問題就解決了。相近，放大問題就解決了。0EnnRTAAArkCk eC攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)22“放大問題放大問題”的轉(zhuǎn)移的轉(zhuǎn)移如何實(shí)現(xiàn)如何實(shí)現(xiàn)溫度、濃度、傳質(zhì)溫度、濃度、傳質(zhì)和剪切的相同和剪切的相同？過程過程結(jié)果結(jié)果：速率、收率、質(zhì)量速率、收率、質(zhì)量過程過程狀態(tài)狀態(tài)：溫度、濃度、傳質(zhì)、剪切溫度、濃度、傳質(zhì)、剪切影影響響攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)23攪拌反應(yīng)器放大的實(shí)現(xiàn)策略攪拌反應(yīng)器放大的實(shí)現(xiàn)策略不同規(guī)模反應(yīng)器中溫度、濃度、傳質(zhì)和剪切不同規(guī)模反應(yīng)器中

16、溫度、濃度、傳質(zhì)和剪切率的完全相同實(shí)際上是不可能的！率的完全相同實(shí)際上是不可能的！放大技術(shù)的主要手法就是千方百計(jì)使工業(yè)反放大技術(shù)的主要手法就是千方百計(jì)使工業(yè)反應(yīng)器中的溫度、濃度、傳質(zhì)和剪切率這四者應(yīng)器中的溫度、濃度、傳質(zhì)和剪切率這四者的平均值及其分布與中試反應(yīng)器的平均值及其分布與中試反應(yīng)器相近相近。許多場合并非要求工業(yè)反應(yīng)器中重現(xiàn)中試反許多場合并非要求工業(yè)反應(yīng)器中重現(xiàn)中試反應(yīng)器的所有過程結(jié)果，有些反應(yīng)也并不對上應(yīng)器的所有過程結(jié)果，有些反應(yīng)也并不對上述四個量都敏感，放大設(shè)計(jì)就有可能述四個量都敏感，放大設(shè)計(jì)就有可能簡化簡化。攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)24對策對策1：非幾何相似放大：非幾何

17、相似放大幾何相似放大法通常僅適合于簡單的物理過幾何相似放大法通常僅適合于簡單的物理過程，對于聚合反應(yīng)這樣的復(fù)雜過程無能為力。程，對于聚合反應(yīng)這樣的復(fù)雜過程無能為力。幾何相似僅是簡化放大計(jì)算的手段，反應(yīng)器幾何相似僅是簡化放大計(jì)算的手段，反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)完全沒有必要被幾何相似所制約。放大設(shè)計(jì)完全沒有必要被幾何相似所制約。反應(yīng)器非幾何相似放大的實(shí)質(zhì)反應(yīng)器非幾何相似放大的實(shí)質(zhì)使工業(yè)反使工業(yè)反應(yīng)器中盡可能多的混合參數(shù)與中試相同，從應(yīng)器中盡可能多的混合參數(shù)與中試相同，從而能使工業(yè)中更好地重復(fù)中試的過程結(jié)果。而能使工業(yè)中更好地重復(fù)中試的過程結(jié)果。攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)25非幾何相似放大法非幾何相

18、似放大法明確所著手的反應(yīng)中那些是必須重現(xiàn)的過程結(jié)明確所著手的反應(yīng)中那些是必須重現(xiàn)的過程結(jié)果。通過一定規(guī)模的中試（至少幾十升），掌果。通過一定規(guī)模的中試（至少幾十升），掌握影響主要過程結(jié)果的主要變量。握影響主要過程結(jié)果的主要變量。明確明確關(guān)鍵混合參數(shù)關(guān)鍵混合參數(shù)。對于某個特定的反應(yīng)過程，。對于某個特定的反應(yīng)過程，并非在放大時需要大槽與小槽的全部混合參數(shù)并非在放大時需要大槽與小槽的全部混合參數(shù)相同。相同。p常用的混合參數(shù)：單位體積攪拌功率常用的混合參數(shù)：單位體積攪拌功率PV、槳端線速度、槳端線速度Ut、整體流速、整體流速UA、循環(huán)次數(shù)、循環(huán)次數(shù)NC、翻轉(zhuǎn)次數(shù)、翻轉(zhuǎn)次數(shù)NT、單位、單位體積傳熱面體積

19、傳熱面FU、雷諾數(shù)、雷諾數(shù)Re攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)26非幾何相似放大法非幾何相似放大法不是在放大過程中簡單地要求某個混合參數(shù)不是在放大過程中簡單地要求某個混合參數(shù)（如（如PV、Nd等）恒等便能解決放大問題。等）恒等便能解決放大問題。l有時要求一個混合參數(shù)的某個冪值恒等有時要求一個混合參數(shù)的某個冪值恒等l可能同時還要求另一個混合參數(shù)需大于某個臨界值可能同時還要求另一個混合參數(shù)需大于某個臨界值l有時還可能要有第三和第四個需同時滿足的條件有時還可能要有第三和第四個需同時滿足的條件l更復(fù)雜的情況是隨反應(yīng)的進(jìn)行物料的物性發(fā)生變化，更復(fù)雜的情況是隨反應(yīng)的進(jìn)行物料的物性發(fā)生變化，這時放大準(zhǔn)則

20、也要相應(yīng)改變。如在聚合初期與聚合這時放大準(zhǔn)則也要相應(yīng)改變。如在聚合初期與聚合后期可能需要不同的攪拌轉(zhuǎn)速。后期可能需要不同的攪拌轉(zhuǎn)速。進(jìn)一步，反應(yīng)器放大時可采用一切物理的和化進(jìn)一步，反應(yīng)器放大時可采用一切物理的和化學(xué)的手段，必要時可在一定范圍內(nèi)改變配方。學(xué)的手段，必要時可在一定范圍內(nèi)改變配方。攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)27攪拌攪拌等級等級整體整體流速流速（ms）說說 明明120.03050.0610 1級和級和2級攪拌適用于要求最低整體流速的工藝過程，級攪拌適用于要求最低整體流速的工藝過程，2級攪拌的能力級攪拌的能力為：為：可將液體相對密度差小于可將液體相對密度差小于0.1的互溶液體混

21、合均勻；的互溶液體混合均勻；如果大量的液體的粘度小于其它液體粘度的如果大量的液體的粘度小于其它液體粘度的1100時，可把互溶液時，可把互溶液體混合均勻；體混合均勻；可使不同批量的液體物料在較長的時間內(nèi)達(dá)到混合；可使不同批量的液體物料在較長的時間內(nèi)達(dá)到混合；可使混合物料表面產(chǎn)生平穩(wěn)的流動?？墒够旌衔锪媳砻娈a(chǎn)生平穩(wěn)的流動。34560.09140.1120.1520.183 3至至6級攪拌適用于化工中大多數(shù)混合操作，級攪拌適用于化工中大多數(shù)混合操作，6級攪拌的能力為：級攪拌的能力為：可將液體相對密度差小于可將液體相對密度差小于0.6的互溶液體混合均勻；的互溶液體混合均勻；如果大量的液體的粘度小于其它

22、液體粘度的如果大量的液體的粘度小于其它液體粘度的110000時，可把互溶時，可把互溶液體混合均勻；液體混合均勻；可使小于可使小于2的、沉降速度為的、沉降速度為0.01020.0203 ms的微量固體懸浮；的微量固體懸浮；可使粘度較低的液體表面產(chǎn)生小的波動?？墒拐扯容^低的液體表面產(chǎn)生小的波動。789100.2130.2440.2740.305 7至至10級攪拌適用于要求高整體流速的工藝過程，如要求強(qiáng)烈攪拌的級攪拌適用于要求高整體流速的工藝過程，如要求強(qiáng)烈攪拌的反應(yīng)器，反應(yīng)器，10級攪拌的能力為：級攪拌的能力為：可將液體相對密度差小于可將液體相對密度差小于1.0的互溶液體混合均勻；的互溶液體混合均

23、勻；如果大量的液體的粘度小于其它液體粘度的如果大量的液體的粘度小于其它液體粘度的1100000時，可把互溶時，可把互溶液體混合均勻；液體混合均勻；可使小于可使小于2的、沉降速度為的、沉降速度為0.02030.0305 ms的微量固體懸??；的微量固體懸??；可使粘度較低的液體表面產(chǎn)生激烈的湍動。可使粘度較低的液體表面產(chǎn)生激烈的湍動。Chemical Engineering雜志在雜志在1976年發(fā)表年發(fā)表 例例1：整體流速法（低粘均相）：整體流速法（低粘均相）攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)28l對于均相混合攪拌槽，用整體流速的設(shè)計(jì)法對于均相混合攪拌槽，用整體流速的設(shè)計(jì)法可以看作最簡單的非幾何相

24、似放大法。該法可以看作最簡單的非幾何相似放大法。該法適用于不同尺寸、不同攪拌器（低粘）。適用于不同尺寸、不同攪拌器（低粘）。l按上表，若要達(dá)到按上表，若要達(dá)到6級混合強(qiáng)度，只要整體級混合強(qiáng)度，只要整體流速達(dá)到流速達(dá)到0.183m/s便可?？梢允褂帽憧伞？梢允褂肁310葉輪，也可使用葉輪，也可使用45折葉渦輪，甚至可使用折葉渦輪，甚至可使用標(biāo)準(zhǔn)盤式渦輪，當(dāng)然使用不同葉輪其能耗有標(biāo)準(zhǔn)盤式渦輪，當(dāng)然使用不同葉輪其能耗有很大差別。很大差別。非幾何相似放大非幾何相似放大整體流速法整體流速法攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)29例例2：氯乙烯懸浮聚合反應(yīng)器放大：氯乙烯懸浮聚合反應(yīng)器放大放大準(zhǔn)則：放大準(zhǔn)則

25、：液液分散，顆粒大小與形態(tài)液液分散，顆粒大小與形態(tài)PV=11.2 kW/m3聚合物分子量（全槽溫差小于聚合物分子量（全槽溫差小于0.2）循環(huán)次數(shù)循環(huán)次數(shù)NC大于每分鐘大于每分鐘7次次反應(yīng)器高空時產(chǎn)率反應(yīng)器高空時產(chǎn)率有足夠的傳熱能力（內(nèi)夾套）有足夠的傳熱能力（內(nèi)夾套）復(fù)合引發(fā)劑，均勻放熱復(fù)合引發(fā)劑，均勻放熱攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)30攪拌器選型攪拌器選型 底伸式三葉后掠式底伸式三葉后掠式葉輪（液液分散、顆葉輪（液液分散、顆粒分布、大型化、內(nèi)構(gòu)件簡化）。在開粒分布、大型化、內(nèi)構(gòu)件簡化）。在開發(fā)發(fā)80m3釜前國內(nèi)沒有使用三葉后掠式釜前國內(nèi)沒有使用三葉后掠式槳生產(chǎn)槳生產(chǎn)PVC的裝置。的裝置

26、。 對釜的長徑比、槳徑對釜的長徑比、槳徑/槽徑比、葉片寬槽徑比、葉片寬/槽徑比、葉片截面形狀槽徑比、葉片截面形狀對對NP、NC的影響，的影響，以及夾套和內(nèi)冷管的傳熱作了系統(tǒng)的研以及夾套和內(nèi)冷管的傳熱作了系統(tǒng)的研究。究。攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)31PV=Np r r n3 d 5 /V NC=Nqc N d 3 / V混合參數(shù)的冷模研究混合參數(shù)的冷模研究NP (d/D )-1.1(b/D )0.9Nqd (d/D )-1.1(b/D )0.4Nqc = Nqd 1+0.16(D/d )2-1攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)32序序號號 擋擋板板數(shù)數(shù) 槳槳葉葉截截 面面形形狀狀 槳

27、槳徑徑 m m 葉葉寬寬 m m 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速 r r/ /s s P PV V k kW W/ /m m3 3 N NC C m mi in n- -1 1 1 1 4 4 園園角角矩矩形形 2 2 0 0. .3 35 50 0 1 1. .4 40 0 1 1. .3 33 3 7 7. .3 3 2 2 4 4 園園角角矩矩形形 2 2 0 0. .4 43 30 0 1 1. .2 27 7 1 1. .1 15 5 7 7. .3 3 3 3 4 4 扁扁園園形形 2 2 0 0. .3 35 50 0 1 1. .4 40 0 1 1. .2 27 7 7 7. .1 1 符合符合P

28、VC懸浮聚合反應(yīng)器放大準(zhǔn)則的方案懸浮聚合反應(yīng)器放大準(zhǔn)則的方案實(shí)際采用第實(shí)際采用第2方案，一次試車成功。方案，一次試車成功。放大方案的實(shí)施放大方案的實(shí)施攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)33國產(chǎn)國產(chǎn)30m3國產(chǎn)國產(chǎn)80m3日本信越日本信越127m3工業(yè)級工業(yè)級PVC聚合釜聚合釜攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)34美國美國Goodrich70m3德國德國Huls200m3日本神鋼泛技術(shù)日本神鋼泛技術(shù)75m3工業(yè)級工業(yè)級PVC聚合釜聚合釜攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)35日本往友重機(jī)的二種新日本往友重機(jī)的二種新PVC反應(yīng)器反應(yīng)器(90m3以上以上)NEW！內(nèi)夾套：內(nèi)夾套：KA40新攪拌：

29、新攪拌：KA20攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)36對策對策2：混合設(shè)備智能設(shè)計(jì)？：混合設(shè)備智能設(shè)計(jì)？L設(shè)計(jì)空間大設(shè)計(jì)空間大 應(yīng)用體系、攪拌設(shè)備、操作條件和物性的多樣性應(yīng)用體系、攪拌設(shè)備、操作條件和物性的多樣性L設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)缺乏設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)缺乏 文獻(xiàn)中數(shù)據(jù)和公式雜亂分散且不系統(tǒng)，適用范圍窄文獻(xiàn)中數(shù)據(jù)和公式雜亂分散且不系統(tǒng)，適用范圍窄L對設(shè)計(jì)者要求較高對設(shè)計(jì)者要求較高 涉及化工、機(jī)械和混合技術(shù)等多方面知識涉及化工、機(jī)械和混合技術(shù)等多方面知識 人工實(shí)現(xiàn)復(fù)雜耗時且易出錯人工實(shí)現(xiàn)復(fù)雜耗時且易出錯 L設(shè)計(jì)理論不健全設(shè)計(jì)理論不健全 與塔器等過程設(shè)備相比，無完善設(shè)計(jì)理論與塔器等過程設(shè)備相比，無完善設(shè)計(jì)理論 需要

30、領(lǐng)域?qū)＜覒{借豐富的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)需要領(lǐng)域?qū)＜覒{借豐富的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)37實(shí)現(xiàn)方法：決策分析規(guī)則實(shí)例實(shí)現(xiàn)方法：決策分析規(guī)則實(shí)例預(yù)選型預(yù)選型過程設(shè)計(jì)過程設(shè)計(jì) 專家決策系統(tǒng)專家決策系統(tǒng) 規(guī)則基專家系統(tǒng)規(guī)則基專家系統(tǒng)實(shí)例基專家系統(tǒng)實(shí)例基專家系統(tǒng)知識的采集、表示和處理知識的采集、表示和處理混合設(shè)備的智能化設(shè)計(jì)混合設(shè)備的智能化設(shè)計(jì)混合設(shè)備設(shè)計(jì)的問題混合設(shè)備設(shè)計(jì)的問題攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)38對策對策3：CFD輔助設(shè)計(jì)輔助設(shè)計(jì)Where is CFD used? Aerospace Appliances Automotive Biomedical Chemica

31、l Processing HVAC&R Hydraulics Marine Oil & Gas Power Generation SportsF18 Store Separation Computational Fluid Dynamics 攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)39CFD模擬（流場）模擬（流場）6PTU-6DTd/D=0.45150rpm 攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)40CFD模擬（混合）模擬（混合）T0sT=7sT=40sT=92sT=118s攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)41CFD模擬（模擬（氣含率分布）氣含率分布）6PTU-6DTd/D=0.45250rpm Q=10m3/h 攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)42CFD模擬（模擬（ LDPE 聚合）聚合）攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)攪拌反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)43終結(jié)：設(shè)備放大過程放大終結(jié)：設(shè)備放大過