非对称型表面曝气桨制造技术

本发明专利技术涉及的非对称型倾斜安装的表面曝气装置，包括搅拌轴２及安装在搅拌轴２上的非对称型表面曝气桨１；曝气搅拌桨１的中心轴孔为倾斜开孔，与轴中心线成１０°－３５°倾角；曝气搅拌桨１为Ｒｕｓｈｔｏｎ表面曝气桨、六直叶表面曝气桨、叶片型表面曝气桨或半平面型表面曝气桨；表面曝气桨的叶片数目为４－１２片；在同一搅拌桨轴上可以安装多个非对称型搅拌桨；本发明专利技术的非对称型表面曝气装置具有强烈的周期性三维搅拌作用，对液面扰动强烈，吸气量大，气泡分散状况好，气液传质速率高，表面曝气效率性能优越。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种需要表面曝气的机械搅拌装置，特别涉及一种非对称型的表面曝气装置，广泛适用于石油化工、环境工程、生物以及制药等行业。
技术介绍
在机械搅拌表面曝气装置中，气体的吸入主要依靠搅拌桨的强烈搅拌，从而导致液面达到剧烈湍动的状态来实现。但通常使用的Rushton桨、六直叶桨等表面曝气桨，均为对称型结构，即以搅拌轴为中心线的轴对称构型和以水平中心线为对称的上下对称构型；旋转中由于上下平面均与液面水平，水平排出流亦与液面平行，对液面湍动的强化主要依靠桨的径向排出流与搅拌槽挡板和槽壁的相互作用来实现，缺乏对液面湍动的直接促进；此外，对称型表面曝气桨的水平排出流对吸入气泡的轴向分散能力差，气相主要集中在表面曝气桨周围，在搅拌槽的下方存在气泡无法到达的“死区”。上述缺陷导致对称型表面曝气桨的吸入气量小，气相分散能力差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述对称型表面曝气桨的缺陷，提供一种非水平排出流，周期性三维搅拌作用明显，液面湍动剧烈，吸入气量大，气泡分散状况好和轴向作用范围广的非对称型结构的表面曝气桨装置。本专利技术的技术方案如下本专利技术提供的非对称型倾斜安装的表面曝气装置，包括搅拌轴2及安装在搅拌轴2上的非对称型表面曝气桨1，其特征在于，所述曝气搅拌桨1的中心轴孔为倾斜开孔，与轴中心线成10°-35°倾角。所述曝气搅拌桨1为Rushton表面曝气桨，叶片数目为4-12片；所述曝气搅拌桨1为六直叶表面曝气桨，叶片数目为4-12片；所述曝气搅拌桨1为叶片型表面曝气桨，其上的垂向叶片12为直板型叶片，数目为4-12片，垂向叶片12外缘与水平圆环11外缘对齐，水平圆环11内径为其外径的40-80％；所述曝气搅拌桨1为半平面型表面曝气桨，其上的垂向叶片13为直板型叶片，交替分布在中心圆盘的上方和下方，数目为4，8或12片；本专利技术提供的非对称型表面曝气装置，其工作原理是非对称型表面曝气桨与水平面成一定倾角，旋转过程中，桨的旋转并非保持在同一水平面内，而是在轴向上有一定的晃动，使得桨的轴向作用范围变大，对液面的扰动更为强烈，液面漩涡数目增加，气体的吸入量增大；其排出流也不仅限于水平方向，而且在轴向向上方向上也有一定分量，直接推动了液面的湍动；此外，表面曝气桨作用空间内的某一固定位置在不同时刻桨的作用都在发生变化，周期性三维搅拌作用明显，强化了气泡破碎效果、气液混合与传质；同时，排出流中轴向向下的流体，将吸入的气泡直接带入搅拌槽内下方，使气相的轴向分散更为均匀，防止气相集中在表面曝气桨周围，有利于搅拌槽下方气泡无法到达的所谓“死区”的消除。提高了表面曝气装置的吸入气量，强化了气液传质效应。总之，本专利技术提供的非对称型表面曝气装置具有强烈的周期性三维搅拌作用，对液面的扰动强烈，吸气量大，气泡分散状况好，气液传质速率高，表面曝气效率性能优越的特性。在同一搅拌桨轴上安装多个非对称型搅拌桨，可以使周期性三维搅拌作用遍及整个容器，得到更好的搅拌和混合效果，从液面吸入的气泡也更容易分散到搅拌槽的下部。同时，适当调节多个非对称型搅拌桨的安装位置，可以使搅拌桨轴受到的非平衡扭矩减小，使搅拌槽机械装置运行更加平稳。附图说明附图1为非对称型Rushton表面曝气桨结构示意图。附图2为非对称型六直叶表面曝气桨结构示意图。附图3为非对称型叶片型表面曝气桨结构示意图。附图4为非对称型半平面型表面曝气桨结构示意图。附图5为本专利技术一实施例结构示意图。附图6为本专利技术又一实施例结构示意图。附图7为本专利技术另一实施例结构示意图。附图8为本专利技术另一实施例结构示意图。附图9为本专利技术另一实施例结构示意图。附图10为本专利技术再一实施例结构示意图。其中非对称型表面曝气桨1搅拌轴2液面3搅拌槽挡板4下层非对称型表面曝气桨5圆环11直叶片12 半平面型桨直叶片13实施例1针对气液两相体系，在内径154mm，高300mm，有4个搅拌槽挡板4的圆柱形搅拌槽中，介质为水，槽内液位高154mm，表面曝气桨1分别采用Rushton表面曝气桨和本专利技术的非对称型Rushton表面曝气桨，桨直径均为77mm，浸没深度30mm。在搅拌转速为350r/min时，以浓度为0.1mol/L的亚硫酸钠溶液作流加试剂，采用流加亚硫酸钠法测定气液体积传质系数。Rushton表面曝气装置(如图5)的气液传质系数为0.013s-1。采用本专利技术的非对称型Rushton表面曝气装置(如图6)，本实施例的非对称型Rushton表面曝气桨的叶片为直板型叶片，叶片数目为6，中心轴孔为倾斜开孔，与轴中心线分别成10°、15°、20°、25°、30°、35°的倾角。气液传质系数分别为0.018s-1、0.019s-1、0.019s-1、0.021s-1、0.022s-1、0.020s-1，较Rushton表面曝气装置的气液传质系数增大38.5％-69.2％。实施例2针对气液两相体系，在结构和尺寸同实施例1的圆柱形搅拌槽中，介质为水，槽内液位初始高度为154mm，表面曝气桨1分别采用Rushton表面曝气桨和本专利技术的非对称型六直叶表面曝气桨，桨直径均为77mm，距槽底124mm。采用逐渐增加转速的方法测定临界曝气转速，将开始吸入气泡的转速定义为临界曝气转速。通过改变液位高度来改变桨的浸没深度。在浸没深度分别为30、40、50mm时，Rushton表面曝气装置(如图5)的临界曝气转速分别为256、264、265、254r/min；采用本专利技术的非对称型六直叶表面曝气装置(如图7)，测得临界曝气转速分别为192、220、224、221r/min，临界曝气转速降低了13％-25％，表面曝气能力得到增强。实施例3针对气液两相体系，在内径154mm，高300mm，有4个搅拌槽挡板4的圆柱形搅拌槽中，介质为水，槽内液位高154mm，表面曝气桨1分别采用Rushton表面曝气桨和本专利技术的非对称型叶片型表面曝气桨，桨直径均为77mm，浸没深度30mm。在搅拌转速为400r/min时，以浓度为0.1mol/L的亚硫酸钠溶液作流加试剂，采用流加亚硫酸钠法测定气液体积传质系数。Rushton表面曝气装置(如图5)的气液传质系数为0.019s-1。采用本专利技术的非对称型叶片型表面曝气装置(如图8)，本实施例的非对称型叶片型表面曝气桨的叶片为直板型叶片，叶片数目为6，中心轴孔为倾斜开孔，与轴中心线分别成10°、15°、20°、25°、30°、35°的倾角。气液传质系数分别为0.024s-1、0.025s-1、0.026s-1、0.027s-1、0.029s-1、0.027s-1，较Rushton表面曝气装置的气液传质系数增大26.3％-52.6％。实施例4针对气液两相体系，在内径154mm，高300mm，有4个搅拌槽挡板4的圆柱形搅拌槽中，介质为水，槽内液位高154mm，表面曝气桨1分别采用Rushton表面曝气桨和本专利技术的非对称型半平面型表面曝气桨，桨直径均为77mm，浸没深度30mm。在搅拌转速为400r/min时，以浓度为0.5mol/L的氯化钾溶液作为示踪剂，采用电导探头测量，计算机采样的方法测定流体的混合时间。Rushton表面曝气装置(如图5)的混合时间为1.23s。采用本专利技术的非对称型半平面型表面曝气装置(如图9)，本实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非对称型倾斜安装的表面曝气装置，包括搅拌轴２及安装在搅拌轴２上的非对称型表面曝气桨１，其特征在于：所述曝气搅拌桨１的中心轴孔为倾斜开孔，与轴中心线成１０°－３５°倾角。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：禹耕之，杨超，毛在砂，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]