實驗室攪拌器

摘要  介紹了試驗室用拌和器--機械拌和器和磁力拌和器,對它們的組成和作業原理進行解說,比照不同的拌和器剖析它們的的特色,簡述各種拌和器運用場合及運用注意事項。各種機械拌和器的作業原理相似,依據它們的拌和棒的不同,分為不同類型的拌和器,運用的介質也不相同。磁力拌和器利用了磁場和漩渦的原理進行作業,安穩便利,較為先進,需了解其運用辦法及注意事項。因此,該研討關于進步人們對試驗室拌和器的認知具有重要意義。 **詞  機械拌和器   磁力拌和器  拌和棒 導言 
拌和操作是化工反響進程的重要環節,其原理觸及流體力學、傳熱、傳質及化學反響等多種進程,拌和進程就是在活動場中進行動量傳遞或是包含動量、熱量、質量傳遞及化學反響的進程。拌和器有兩大功用:(1)使液體發作強壯的全體活動,以確保設備內不存在中止區,到達微觀均勻;(2)發作強壯的湍動,使液體微團尺度減小。拌和器選用妥當,液團分割就越纖細,使得混合的組分之間觸摸面不斷增大,分子渙散速率添加,也即混合作用越好。在工程規劃中,常用的拌和器有推動式、渦輪式、框式以及螺帶式等。眾所周知,每一種拌和器都不是全能的,只要在特定的運用范圍內才是高效的。 
拌和器也是有機化學試驗必不可少的儀器之一,它可使反響混合物混合得愈加均勻,反響系統的溫度愈加均勻,然后有利于化學反響的進行特別是非均相反響?,F在,在試驗室中運用的拌和器**要是兩種:機械拌和器與磁力拌和器。 
1·機械拌和器 1·1概述 
    械拌和器**要包含三部分:電動機、拌和棒和拌和密封設備。電動機是動力部分,固定在支架上,由調速器調理其滾動快慢。拌和棒與電動機相連,當接通電源后,電動機就帶動拌和棒滾動而進行拌和,拌和密封設備是拌和棒與反響器銜接的設備,它可以使反響在密封系統中進行。拌和的功率在很大程度上取決于拌和棒的結構,。依據反響器的巨細、形狀、瓶口的巨細及反響條件的要求,挑選較為適宜的拌和棒。 
1·2品種  
    不同介質黏度的拌和 粘度系指流體對活動的阻抗才干,其界說為:液體以1cm/s的速度活動時,在每1cm2平面上所需剪應力的巨細,稱為動力粘度,以Pa·s為單位。 粘度是流體的一種特色。流體在管路中活動時,有層流、過渡 流、湍流三種狀況,拌和設備中相同也存在這三種活動狀況,而決議這些狀況的**要參數之一就是流體的粘度。 在拌和進程中,一般認為粘度小于5Pa·s的為低粘度流體,例如:水、蓖麻油、飴糖、果醬、蜂蜜、潤滑油重油、低粘乳液等;5-50Pa·s的為中粘度流體,例如:油墨、牙膏等;50-500Pa·s的為高粘度流體,例如口香糖、增塑溶膠、固體燃料等;大于500Pa·s的為特高粘流體例如:橡膠混合物、塑料熔體、有機硅等。 關于低粘度介質,用小直徑的高轉速的拌和器就能帶動周圍的流體循環,并**遠處。而高粘度介質的流體則否則,需直接用拌和器來推動。 適用于低粘和中粘流體的葉輪有槳式、敞開渦輪式、推動式、長薄葉螺旋槳式、圓盤渦輪式、布魯馬金式、板框槳式、三葉后彎式、MIG式等。適用于高粘和特高粘流體的葉輪有螺帶式葉輪、螺桿式、錨式、框式、螺旋槳式等。有的流體粘度隨反響進行而改動,就需求用能適合寬粘度范疇的葉輪,如泛能式葉輪等。**要有下列幾種: ① 旋槳式拌和器  
    由2~3片推動式螺旋槳葉構成,作業轉速較高,葉片外緣的圓周速度一般為5~15m/s。旋槳式拌和器**要形成軸向液流,發作較大的循環量,適用于拌和低粘度 (<2Pa·s)液體、乳濁液及固體微粒含量低于10%的懸浮液。拌和器的轉軸也可水平或斜向刺進槽內,此刻液流的循環回路不對稱,可添加湍動,防止液面洼陷。 
   缺點:不能用于以堅持氣體和以纖細化為意圖的氣—液渙散操作中。 ② 渦輪式拌和器  
    由在水平圓盤上裝置2~4片平直的或曲折的葉片所構成。槳葉的外徑、寬度與高度的比例,一般為20:5:4,圓周速度一般為 3~8m/s。渦輪在旋轉時形成高度湍動的徑向活動,適用于氣體及不互溶液體的渙散和液液相反響進程。被拌和液體的粘度一般不超越25Pa·s。 ③ 槳式拌和器  
    有平槳式和斜槳式兩種。平槳式拌和器由兩片平直槳葉構成。槳葉直徑與高度之比為 4~10,圓周速度為1.5~3m/s,所發作的徑向液流速度較小。斜槳式拌和器的兩葉相反折轉45°或60°,因此發作軸向液流。槳式拌和器結構簡略,常用于低粘度液體的混合以及固體微粒的溶解和懸浮。 ④ 錨式拌和器  
槳葉外緣形狀與拌和槽內壁要共同,其間僅有很小空隙,可鏟除附在槽壁上的粘性反響產品或堆積于槽底的固體物,堅持較好的傳熱作用。槳葉外緣的圓周速度為0.5~1.5m/s,可用于拌和粘度高達 200Pa·s的牛頓型流體和擬塑性流體唯拌和高粘度液體時,液層中有較大的阻滯區。 ⑤ 螺帶式拌和器  
    螺帶的外徑與螺距持平,專門用于拌和高粘度液體(200~500Pa·s)及擬塑性流體,通常在層流狀況下操作。 
IKA®機械拌和器分為RW 20數顯型頂置式機械拌和器,RW 28根本型強力機械式拌和器和RW 47D微弱的機械拌和器。 
拌和功率  拌和器向液體輸出的功率P,按下式計算: 
P=Kd5N3ρ式中K為功率準數,它是拌和雷諾數Rej(Rej=d2Nρ/μ)的函數;d和N 分別為拌和器的直徑和轉速;ρ和μ分別為混合液的密度和粘度。關于必定幾許結構的拌和器和拌和槽,K與Rej的函數聯系可由試驗測定,將這函數聯系繪成曲線,稱為功率曲線。⑥ 折葉式拌和器 
  依據不同介質的物理學性質、容量、拌和意圖挑選相應的拌和器,對促進化學反響速度、進步出產功率能起到很大的作用。折葉渦輪拌和器一般適應于氣、液相混合的反響,拌和器轉數一般應挑選300r/min以上。  ⑦ 變頻雙層拌和器 
  變頻拌和器的底座、支桿、電動機運用**技術固定為一體。**夾頭,無松動、無搖擺、不會掉落,安全牢靠。鍍鉻支桿,下粗上細,鋼性強、結構合理。具有移動便利,重量輕等長處。適合各類小型容器。

拌和器的類型、尺度及轉速,對拌和功率在全體活動和湍流脈動之間的分配都有影響。一般說來,渦輪式拌和器的功率分配對湍流脈動有利,而旋槳式拌和器對全體活動有利。關于同一類型的拌和器來說,在功率耗費相同的條件下,大直徑、低轉速的拌和器,功率**要耗費于全體活動,有利于微觀混合。小直徑、高轉速的拌和器,功率**要耗費于湍流脈動,有利于微觀混合。拌和器的擴大是與工藝進程有關的復雜問題,**今只能經過逐級經歷擴大,依據獲得的擴大判據,外推**工業規模。 
1·3作業原理 
拌和機是由多個參數決議的,用任何一個單一參數來描繪一臺拌和機是不可能的。軸功率(P)、 槳葉排液量(Q)、壓頭(H)、槳葉直徑(D)及拌和轉速(N)是描繪一臺拌和機的五個根本參數。槳葉的排液量與槳葉自身的流量準數,槳葉轉速的一次方及槳葉直徑的三次方成正比。而拌和耗費的軸功率則與流體比重,槳葉自身的功率準數,轉速的三次方及槳葉直徑的五次方成正比。在必定功率及槳葉方式情況下,槳葉排液量(Q)以及壓頭(H)可以經過改動槳葉的直徑(D)和轉速(N)的匹配來調理,即大直徑槳葉配以低轉速(確保軸功率不變)的 拌和機發作較高的活動作用和較低的壓頭,而小直徑槳葉配以高轉速則發作較高的壓頭和較低的活動作用。在拌和槽中,要使微團彼此磕碰,僅有的辦法是提供滿足的剪切速率。從拌和機理看,正是因為流體速度差的存在,才使流體各層之間彼此混合,因此,凡拌和進程總是觸及到流體剪切速率。剪切應力是一種力,是拌和運用中氣泡渙散和液滴破碎等的真實原因。有必要指出的是,整個拌和槽中流體各點剪切速率的巨細并不是共同的。經過對剪切速率散布的研討標明,在一個拌和槽中**少存在四種剪切速率數值,它們是:試驗研討標明,就槳葉區而言,不管何種漿型,當
槳葉直徑必守時,**大剪切速率和均勻剪切速率都隨轉速的進步而添加。但當轉速必守時,**大剪切速率和均勻剪切速率與槳葉直徑的聯系與漿型有關。當轉速必守時,徑向型槳葉**大剪切速率隨槳葉直徑的添加而添加,而均勻剪切速率與槳葉直徑巨細無關。這些有關槳葉區剪切速率的概念,在拌和機縮小及擴大規劃中需求特別留神。因小槽與大槽比較,小槽拌和機往往具有高轉速(N)、小槳葉直徑(D)及低葉尖速度(ND)等特性,而大槽拌和機往往具有低轉速(N) 大槳葉直徑(D)及高葉尖速度(ND)等特性。 
 
2·磁力拌和器 2·1概述 
    磁力拌和器適用于拌和或加熱拌和一起進行,適用于粘稠度不是很大的液體或許固液混合物。利用了磁場和漩渦的原理將液體放入容器中后,將拌和子一起放入液體,當底座發作磁場后,帶動拌和子成圓周循環運動然后到達拌和液體的意圖。配合溫度操控設備,可以依據詳細的試驗要求操控并維持樣本溫度,協助試驗者設定試驗條件,極大的進步了試驗重復性的可能。 
2·2作業原理  
磁力拌和器的作業原理遵從磁的庫侖定律,即兩個相隔必定間隔的磁體,因為磁場感應效應,它們不需求任何傳統機械構件,經過磁體的耦合力,就能把功率從一個磁體傳遞到另外一個磁體,構成一個非觸摸傳遞扭矩組織。作業時經過電機(或電機減速機)帶動外部**磁體進行滾動,一起耦合驅動封閉在阻隔套內的另一組**磁體及轉子作同步旋轉,然后無觸摸、無沖突地將外部動力傳送到內部轉子,并經過聯軸器與下軸及拌和槳聯成一體,完成拌和的意圖。磁力拌和器內的壓力是由耐壓牢靠且中止的阻隔套來接受,阻隔套與釜體構成一個封閉密封腔,使釜內介質處于徹底封閉狀況,因此可完成靜密封、耐高壓、無泄漏的意圖。 
2·3 磁力拌和器與一般拌和器的區別 
磁力拌和器是由微電機帶動高溫強力磁鐵發作旋轉磁場來驅動容器內的拌和子滾動,以到達對溶液進行加熱,然后使溶液在設定的溫度中得到充沛的混合反響,故廣泛運用于生物、醫藥、化學、化工等范疇.拌和的作用,是使反響物混合均勻,使溫度均勻;在一個密閉的容器中加熱,需求防止暴沸,例如在蒸餾進程中,可以參加沸石,也可以用磁力拌和器;加速反響速度,或許蒸發速度,縮短時刻。和一般拌和機比較,磁力拌和器的長處如下: 
   1、磁力拌和器選用**直流電機,噪音小調速平穩; 
    2、由聚四氟乙烯和**磁鋼精制成的拌和子,耐高溫、耐磨、耐化學腐蝕、磁性強; 
   3、全封閉式加熱盤可作輔佐加熱之用,可長時間加熱運用; 
   4、可在密閉的容器中進行調混作業,運用非常抱負與便利;         5、拌和器可設定溫度及溫度顯現,可長時間加熱運用,數顯直觀**. 
2·4磁力拌和器特色 磁力拌和器特色:外殼由特別阻燃增強型塑料注塑成型,磁力拌和器有非常高的抗熱、抗酸堿及有機溶劑的特性。 磁力拌和器拌和速度和加熱溫度均可接連調理(AM-3250A型溫度調理步距為1°C),廣泛適用于不同粘稠度溶劑的拌和。 加熱盤由鋁合金制成,外部噴涂特氟龍資料,使其既有杰出的導熱作用,又具有較強的抗冷熱、耐腐蝕性能。 加熱盤底部選用雙重融熱設備,可充沛進步功率,并防止熱量傳導**機殼。 全體成機殼和其上部的凸面規劃可有效防止在拌和進程中不小心溢出的溶液流入磁力拌和器內損壞電子器件。 
2·5磁力拌和器的運用辦法 
    1、插上電源,將盛有溶液的器皿放底盤中部,并把拌和子沉入器皿底部;     2、敞開電源,指示燈亮,然順時針調理調速旋鈕,速度由慢**快,調**所需速度,拌和子旋轉帶動溶液進行拌和操作;     3、需恒溫加熱時,將溫度丈量探頭刺進溶液中,并將插頭刺進拌和器座上(對應于水浴集熱式磁力拌和器而言,因其溫度丈量探頭是集成水浴鍋內部,無此步驟),調理溫度旋鈕**所需溫度; 
    4、若不需加熱,只要把溫度調理旋鈕調**室溫以下即可; 
    5、需進行守時操作時,將守時開關順時針旋**所需的時刻位上,此刻電源燈亮,儀器處于作業,當守時開關主動轉到起始位時,拌和主動中止(此步僅針對有此守時功用的機型而言); 
    6、運用結束封閉電源開關,將反響裝拆卸,并拔掉磁力拌和器電源插頭。 2·6磁力拌和器的注意事項 
    1、依據運用場合挑選適宜的磁力拌和器; 
    2、**次運用時,先對照儀器說明書查看儀器所帶件是否齊,比如拌和子、電源線等; 
    3、運用時**好可以使儀器接地杰出; 
    4、往容器中盛放溶液時, 請勿過滿,必留下滿足的空間,防止拌和進程中溶液溢灑出來腐蝕磁盤幾機體; 
    5、調速時應由低速逐漸調**高速,**好不要從高速檔直接起動,防止拌和子不同步,引起跳動; 
    6、中速工作可延長拌和器的運用壽命; 
    7、拌和時如果發拌和子跳動或不拌和,請查看一下燒杯是否平穩,位是否平允,轉速是否適宜;     8、滾動守時開關時不該過快過猛,防止發作損壞(僅對有守時功用的機型而言); 
    9、溫度丈量探頭放入溶液中高度應適宜,不能使拌和子磕碰探頭,以防損壞探頭(對應于水浴集熱式磁力拌和器而言,因其溫度丈量探頭是集成水浴鍋內部,無此約束); 
    10、一般的加熱式磁力拌和器,不拌和時不能進行加熱,70℃以上接連加熱不得超越2小時(水浴集熱式磁力拌和器無此約束); 
    11、儀器應堅持清潔枯燥,特別不要使溶液進入機內,運用結束,應將溫度丈量探頭、拌和子等清洗潔凈,磁盤外表用潔凈的布擦洗清潔。 
2.6磁力拌和器的注意事項 
    1、依據運用場合挑選適宜的磁力拌和器;2、**次運用時,先對照儀器說明書查看儀器所帶件是否齊,比如拌和子、電源線等; 
    3、運用時**好可以使儀器接地杰出; 
    4、往容器中盛放溶液時, 請勿過滿,必留下滿足的空間,防止拌和進程中溶液溢灑出來腐蝕磁盤幾機體; 
    5、調速時應由低速逐漸調**高速,**好不要從高速檔直接起動,防止拌和子不同步,引起跳動; 
    6、中速工作可延長拌和器的運用壽命; 
    7、拌和時如果發拌和子跳動或不拌和,請查看一下燒杯是否平穩,位是否平允,轉速是否適宜; 
    8、滾動守時開關時不該過快過猛,防止發作損壞(僅對有守時功用的機型而言); 
    9、溫度丈量探頭放入溶液中高度應適宜,不能使拌和子磕碰探頭,以防損壞探頭(對應于水浴集熱式磁力拌和器而言,因其溫度丈量探頭是集成水浴鍋內部,無此約束); 
    10、一般的加熱式磁力拌和器,不拌和時不能進行加熱,70℃以上接連加熱不得超越2小時(水浴集熱式磁力拌和器無此約束); 
    11、儀器應堅持清潔枯燥,特別不要使溶液進入機內,運用結束,應將溫度丈量探頭、拌和子等清洗潔凈,磁盤外表用潔凈的布擦洗清潔。 
總結 
1、每一種拌和器都不是全能的,只要在特定的運用范圍內才是高效的,要合理挑選恰當的拌和器。 
2、各種拌和器在運用時應遵從各自的辦法,正確的運用拌和器才干有利于試驗的進行,并防止一些危險。
 
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