在做溶解時是同向攪拌效率高還是混亂攪拌效率高?
受邀。但我不準備正面回答此問題。任何正面回答都比不上現有的書籍來得系統。混合(mixing)問題應該是化工原理課本中的內容。由於其性質複雜,也有獨立成書專論。例如:
Mixing in the Process Industries: Second Edition
http://books.google.com.hk/books?id=LxdFnHQcXhgClpg=PP1hl=zh-CNpg=PP1#v=onepageqf=false
書的剩餘部分從經驗和原理兩方面詳細討論,然後在此基礎上討論儀器設計。
註:抱歉,中文書找不到可預覽的。建議在貴城市的公共圖書館檢閱類似《化工原理》、《混合設備》的題目。
溶解的現象本質上是一種固液接觸後固體分子逐漸融入到液體中去的情況.
因此要提高溶解速率的主要方法,就是增加接觸表面積.
增加表面積的一般方法就是,攪拌液體,促進流動,同時固體會被分散,而且有助於降低液體中固體分子的濃度梯度問題.(也就是固體分子的流動是有速度的,在固液接觸的地方濃度必然比其他地方濃度高,攪拌有助於使濃度加快平均從而進一步提高溶解速度.)
其實前面都是廢話,翻了下&<化工原理&>,攪拌的部分以介紹如何選擇葉輪為主,也就是對於選擇什麼方式採取了直接忽略的態度. 而葉輪旋轉,顯然只有一種方法啦。應該視溶劑溶質性質跟容器形狀而不同吧。比如水平同向攪拌會降低縱向混合效率,而混亂攪拌會有相互沖抵的亂流。
題主這個問題的提出就有一定的不精確性,所以導致沒有確定的答案。
第一,題主沒有確定攪拌槳的類型,就直接問同向攪拌溶解效率高還是所謂「混亂」攪拌溶解效率高的話,這兩者就沒有可比性了,對於某些槳型來說,同向攪拌要混合的好一些,對於另外一些槳型來說,同向攪拌就沒有很好的攪拌效果,反倒容易形成切向流,切向流的存在會讓流體看著被攪的天翻地覆,其實就是繞著攪拌軸在打旋,混合程度很差,當然溶解的效率就很低,這就是所謂的偽均勻。所以說到提高溶解或者混合效果,一般是先槳後法,也就是先就槳型進行選擇,是使用軸向槳、徑向槳還是軸徑槳,是剛性槳、柔性槳,還是剛柔混合槳,槳型確定後,再根據工況和槳型的耦合進行綜合分析確定攪拌方式和轉速等等。
第二,題主說的「混亂」攪拌也是不嚴謹的,現階段出現在研究攪拌領域中的一個詞叫「混沌」,是一個數學概念,我想題主說的混亂的意思應該就是混沌。混沌概念很複雜,但是如果通俗的來講,就是「亂」,使攪拌達到混沌狀態就是要想方設法讓攪拌域愈亂愈好。而且因為湍流較容易達到混沌,所以近些年研究重點均放在低雷諾數下的機械攪拌中,研究方向也主要分為偏心攪拌、變速攪拌、往複攪拌等幾種。偏心顧名思義,攪拌軸偏離攪拌槽中心,偏心度的不同導致攪拌效果的差異。變速攪拌是周期性改變攪拌速度來強化攪拌,多次試驗與模擬同步進行得出最優的攪拌速度比與周期長短。往複攪拌是使攪拌軸進行上下往複的運動使攪拌域達到混沌狀態。除此之外還有正交攪拌、自傳公轉攪拌等等等等……而每一種攪拌方式搭配不同的槳型後攪拌的效果又是不同的,有些可能無甚變化,有些卻可能差異巨大。所以題主,一個所謂的「混亂」攪拌就有這麼許多方式,再搭配不同的槳型、工況,與同向攪拌比……我感覺確實不好比啊,若非簡化一些條件,忽略一些因素,還真不好下結論呢。
我的初中老師告訴我們,一個方向攪拌溶解更快,並讓我們上講台去試試(雖然我忘了當時是效果明顯還是沒有區別)。
後來回家仔細一想,確實應該是同向攪拌溶解快:這樣就使溶劑一直保持在高速運轉,和溶質分子充分且全面接觸,並且由於動能產生的分子熱效應也會影響溶解速率加快。而胡亂攪拌會影響溶解的流動速度,互相抵消,趨於靜止。
以上是我胡鄒(ps.胡謅)的,如有錯誤,懇請指正。
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