摘要 介紹了試驗(yàn)室用拌和器--機(jī)械拌和器和磁力拌和器，對它們的組成和作業(yè)原理進(jìn)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(yùn)用場合及運(yùn)用注意事項(xiàng)。各種機(jī)械拌和器的作業(yè)原理相似，依據(jù)它們的拌和棒的不同，分為不同類型的拌和器，運(yùn)用的介質(zhì)也不相同。磁力拌和器利用了磁場和漩渦的原理進(jìn)行作業(yè)，安穩(wěn)便利，較為先進(jìn)，需了解其運(yùn)用辦法及注意事項(xiàng)。因此，該研討關(guān)于進(jìn)步人們對試驗(yàn)室拌和器的認(rèn)知具有重要意義。 關(guān)鍵詞 機(jī)械拌和器 磁力拌和器 拌和棒 導(dǎo)言
拌和操作是化工反響進(jìn)程的重要環(huán)節(jié)，其原理觸及流體力學(xué)、傳熱、傳質(zhì)及化學(xué)反響等多種進(jìn)程，拌和進(jìn)程就是在活動(dòng)場中進(jìn)行動(dòng)量傳遞或是包含動(dòng)量、熱量、質(zhì)量傳遞及化學(xué)反響的進(jìn)程。拌和器有兩大功用：(1)使液體發(fā)作強(qiáng)壯的全體活動(dòng)，以確保設(shè)備內(nèi)不存在中止區(qū)，到達(dá)微觀均勻；(2)發(fā)作強(qiáng)壯的湍動(dòng)，使液體微團(tuán)尺度減小。拌和器選用妥當(dāng)，液團(tuán)分割就越纖細(xì)，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(guī)劃中，常用的拌和器有推動(dòng)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(yùn)用范圍內(nèi)才是高效的。
拌和器也是有機(jī)化學(xué)試驗(yàn)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(tǒng)的溫度愈加均勻，然后有利于化學(xué)反響的進(jìn)行特別是非均相反響。現(xiàn)在,在試驗(yàn)室中運(yùn)用的拌和器shou要是兩種:機(jī)械拌和器與磁力拌和器。
1·機(jī)械拌和器 1·1概述
械拌和器shou要包含三部分：電動(dòng)機(jī)、拌和棒和拌和密封設(shè)備。電動(dòng)機(jī)是動(dòng)力部分，固定在支架上，由調(diào)速器調(diào)理其滾動(dòng)快慢。拌和棒與電動(dòng)機(jī)相連，當(dāng)接通電源后，電動(dòng)機(jī)就帶動(dòng)拌和棒滾動(dòng)而進(jìn)行拌和，拌和密封設(shè)備是拌和棒與反響器銜接的設(shè)備，它可以使反響在密封系統(tǒng)中進(jìn)行。拌和的功率在很大程度上取決于拌和棒的結(jié)構(gòu)，。依據(jù)反響器的巨細(xì)、形狀、瓶口的巨細(xì)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(zhì)黏度的拌和 粘度系指流體對活動(dòng)的阻抗才干，其界說為：液體以1cm/s的速度活動(dòng)時(shí)，在每1cm2平面上所需剪應(yīng)力的巨細(xì)，稱為動(dòng)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(dòng)時(shí)，有層流、過渡 流、湍流三種狀況，拌和設(shè)備中相同也存在這三種活動(dòng)狀況，而決議這些狀況的shou要參數(shù)之一就是流體的粘度。 在拌和進(jìn)程中，一般認(rèn)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(jī)硅等。 關(guān)于低粘度介質(zhì)，用小直徑的高轉(zhuǎn)速的拌和器就能帶動(dòng)周圍的流體循環(huán)，并**遠(yuǎn)處。而高粘度介質(zhì)的流體則否則，需直接用拌和器來推動(dòng)。 適用于低粘和中粘流體的葉輪有槳式、敞開渦輪式、推動(dòng)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(jìn)行而改動(dòng)，就需求用能適合寬粘度范疇的葉輪，如泛能式葉輪等。shou要有下列幾種： ① 旋槳式拌和器
由2～3片推動(dòng)式螺旋槳葉構(gòu)成，作業(yè)轉(zhuǎn)速較高,葉片外緣的圓周速度一般為5～15m/s。旋槳式拌和器shou要形成軸向液流，發(fā)作較大的循環(huán)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(zhuǎn)軸也可水平或斜向刺進(jìn)槽內(nèi)，此刻液流的循環(huán)回路不對稱，可添加湍動(dòng)，防止液面洼陷。
缺點(diǎn)：不能用于以堅(jiān)持氣體和以纖細(xì)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(gòu)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(zhuǎn)時(shí)形成高度湍動(dòng)的徑向活動(dòng)，適用于氣體及不互溶液體的渙散和液液相反響進(jìn)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(gòu)成。槳葉直徑與高度之比為 4～10,圓周速度為1.5～3m/s，所發(fā)作的徑向液流速度較小。斜槳式拌和器的兩葉相反折轉(zhuǎn)45°或60°，因此發(fā)作軸向液流。槳式拌和器結(jié)構(gòu)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(nèi)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(chǎn)品或堆積于槽底的固體物，堅(jiān)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(dá) 200Pa·s的牛頓型流體和擬塑性流體唯拌和高粘度液體時(shí)，液層中有較大的阻滯區(qū)。 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(jī)械拌和器分為RW 20數(shù)顯型頂置式機(jī)械拌和器，RW 28根本型強(qiáng)力機(jī)械式拌和器和RW 47D微弱的機(jī)械拌和器。
拌和功率 拌和器向液體輸出的功率P,按下式計(jì)算：
P=Kd5N3ρ式中K為功率準(zhǔn)數(shù)，它是拌和雷諾數(shù)Rej(Rej=d2Nρ/μ)的函數(shù)；d和N 分別為拌和器的直徑和轉(zhuǎn)速；ρ和μ分別為混合液的密度和粘度。關(guān)于必定幾許結(jié)構(gòu)的拌和器和拌和槽,K與Rej的函數(shù)聯(lián)系可由試驗(yàn)測定，將這函數(shù)聯(lián)系繪成曲線，稱為功率曲線。⑥ 折葉式拌和器
依據(jù)不同介質(zhì)的物理學(xué)性質(zhì)、容量、拌和意圖挑選相應(yīng)的拌和器，對促進(jìn)化學(xué)反響速度、進(jìn)步出產(chǎn)功率能起到很大的作用。折葉渦輪拌和器一般適應(yīng)于氣、液相混合的反響，拌和器轉(zhuǎn)數(shù)一般應(yīng)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(dòng)機(jī)運(yùn)用**技術(shù)固定為一體。**夾頭，無松動(dòng)、無搖擺、不會(huì)掉落，安全牢靠。鍍鉻支桿，下粗上細(xì)，鋼性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)合理。具有移動(dòng)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(zhuǎn)速，對拌和功率在全體活動(dòng)和湍流脈動(dòng)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(dòng)有利，而旋槳式拌和器對全體活動(dòng)有利。關(guān)于同一類型的拌和器來說，在功率耗費(fèi)相同的條件下，大直徑、低轉(zhuǎn)速的拌和器，功率shou要耗費(fèi)于全體活動(dòng)，有利于微觀混合。小直徑、高轉(zhuǎn)速的拌和器，功率shou要耗費(fèi)于湍流脈動(dòng)，有利于微觀混合。拌和器的擴(kuò)大是與工藝進(jìn)程有關(guān)的復(fù)雜問題，**今只能經(jīng)過逐級經(jīng)歷擴(kuò)大，依據(jù)獲得的擴(kuò)大判據(jù)，外推**工業(yè)規(guī)模。
1·3作業(yè)原理
拌和機(jī)是由多個(gè)參數(shù)決議的，用任何一個(gè)單一參數(shù)來描繪一臺拌和機(jī)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(zhuǎn)速(N)是描繪一臺拌和機(jī)的五個(gè)根本參數(shù)。槳葉的排液量與槳葉自身的流量準(zhǔn)數(shù)，槳葉轉(zhuǎn)速的一次方及槳葉直徑的三次方成正比。而拌和耗費(fèi)的軸功率則與流體比重，槳葉自身的功率準(zhǔn)數(shù)，轉(zhuǎn)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(jīng)過改動(dòng)槳葉的直徑(D)和轉(zhuǎn)速(N)的匹配來調(diào)理，即大直徑槳葉配以低轉(zhuǎn)速(確保軸功率不變)的 拌和機(jī)發(fā)作較高的活動(dòng)作用和較低的壓頭，而小直徑槳葉配以高轉(zhuǎn)速則發(fā)作較高的壓頭和較低的活動(dòng)作用。在拌和槽中，要使微團(tuán)彼此磕碰，僅有的辦法是提供滿足的剪切速率。從拌和機(jī)理看，正是因?yàn)榱黧w速度差的存在，才使流體各層之間彼此混合，因此，凡拌和進(jìn)程總是觸及到流體剪切速率。剪切應(yīng)力是一種力，是拌和運(yùn)用中氣泡渙散和液滴破碎等的真實(shí)原因。有必要指出的是，整個(gè)拌和槽中流體各點(diǎn)剪切速率的巨細(xì)并不是共同的。經(jīng)過對剪切速率散布的研討標(biāo)明，在一個(gè)拌和槽中**少存在四種剪切速率數(shù)值，它們是：試驗(yàn)研討標(biāo)明，就槳葉區(qū)而言，不管何種漿型，當(dāng)
槳葉直徑必守時(shí)，**大剪切速率和均勻剪切速率都隨轉(zhuǎn)速的進(jìn)步而添加。但當(dāng)轉(zhuǎn)速必守時(shí)，**大剪切速率和均勻剪切速率與槳葉直徑的聯(lián)系與漿型有關(guān)。當(dāng)轉(zhuǎn)速必守時(shí)，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(xì)無關(guān)。這些有關(guān)槳葉區(qū)剪切速率的概念，在拌和機(jī)縮小及擴(kuò)大規(guī)劃中需求特別留神。因小槽與大槽比較，小槽拌和機(jī)往往具有高轉(zhuǎn)速(N)、小槳葉直徑(D)及低葉尖速度(ND)等特性，而大槽拌和機(jī)往往具有低轉(zhuǎn)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(jìn)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(dāng)?shù)鬃l(fā)作磁場后，帶動(dòng)拌和子成圓周循環(huán)運(yùn)動(dòng)然后到達(dá)拌和液體的意圖。配合溫度操控設(shè)備，可以依據(jù)詳細(xì)的試驗(yàn)要求操控并維持樣本溫度，協(xié)助試驗(yàn)者設(shè)定試驗(yàn)條件，極大的進(jìn)步了試驗(yàn)重復(fù)性的可能。
2·2作業(yè)原理
磁力拌和器的作業(yè)原理遵從磁的庫侖定律，即兩個(gè)相隔必定間隔的磁體，因?yàn)榇艌龈袘?yīng)效應(yīng)，它們不需求任何傳統(tǒng)機(jī)械構(gòu)件，經(jīng)過磁體的耦合力，就能把功率從一個(gè)磁體傳遞到另外一個(gè)磁體，構(gòu)成一個(gè)非觸摸傳遞扭矩組織。作業(yè)時(shí)經(jīng)過電機(jī)(或電機(jī)減速機(jī))帶動(dòng)外部**磁體進(jìn)行滾動(dòng)，一起耦合驅(qū)動(dòng)封閉在阻隔套內(nèi)的另一組**磁體及轉(zhuǎn)子作同步旋轉(zhuǎn)，然后無觸摸、無沖突地將外部動(dòng)力傳送到內(nèi)部轉(zhuǎn)子，并經(jīng)過聯(lián)軸器與下軸及拌和槳聯(lián)成一體，完成拌和的意圖。磁力拌和器內(nèi)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(gòu)成一個(gè)封閉密封腔，使釜內(nèi)介質(zhì)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(qū)別
磁力拌和器是由微電機(jī)帶動(dòng)高溫強(qiáng)力磁鐵發(fā)作旋轉(zhuǎn)磁場來驅(qū)動(dòng)容器內(nèi)的拌和子滾動(dòng)，以到達(dá)對溶液進(jìn)行加熱，然后使溶液在設(shè)定的溫度中得到充沛的混合反響，故廣泛運(yùn)用于生物、醫(yī)藥、化學(xué)、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(gè)密閉的容器中加熱，需求防止暴沸，例如在蒸餾進(jìn)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(fā)速度，縮短時(shí)刻。和一般拌和機(jī)比較，磁力拌和器的長處如下：
1、磁力拌和器選用優(yōu)質(zhì)直流電機(jī)，噪音小調(diào)速平穩(wěn)；
2、由聚四氟乙烯和優(yōu)質(zhì)磁鋼精制成的拌和子，耐高溫、耐磨、耐化學(xué)腐蝕、磁性強(qiáng)；
3、全封閉式加熱盤可作輔佐加熱之用，可長時(shí)間加熱運(yùn)用；
4、可在密閉的容器中進(jìn)行調(diào)混作業(yè)，運(yùn)用非常抱負(fù)與便利； 5、拌和器可設(shè)定溫度及溫度顯現(xiàn)，可長時(shí)間加熱運(yùn)用，數(shù)顯直觀精確.
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(qiáng)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(jī)溶劑的特性。 磁力拌和器拌和速度和加熱溫度均可接連調(diào)理(AM-3250A型溫度調(diào)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(dǎo)熱作用，又具有較強(qiáng)的抗冷熱、耐腐蝕性能。 加熱盤底部選用雙重融熱設(shè)備，可充沛進(jìn)步功率，并防止熱量傳導(dǎo)**機(jī)殼。 全體成機(jī)殼和其上部的凸面規(guī)劃可有效防止在拌和進(jìn)程中不小心溢出的溶液流入磁力拌和器內(nèi)損壞電子器件。
2·5磁力拌和器的運(yùn)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(shí)針調(diào)理調(diào)速旋鈕，速度由慢**快，調(diào)**所需速度，拌和子旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)溶液進(jìn)行拌和操作； 3、需恒溫加熱時(shí)，將溫度丈量探頭刺進(jìn)溶液中，并將插頭刺進(jìn)拌和器座上(對應(yīng)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(nèi)部，無此步驟)，調(diào)理溫度旋鈕**所需溫度；
4、若不需加熱，只要把溫度調(diào)理旋鈕調(diào)**室溫以下即可；
5、需進(jìn)行守時(shí)操作時(shí)，將守時(shí)開關(guān)順時(shí)針旋**所需的時(shí)刻位上，此刻電源燈亮，儀器處于作業(yè)，當(dāng)守時(shí)開關(guān)主動(dòng)轉(zhuǎn)到起始位時(shí)，拌和主動(dòng)中止(此步僅針對有此守時(shí)功用的機(jī)型而言)；
6、運(yùn)用結(jié)束封閉電源開關(guān)，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(xiàng)
1、依據(jù)運(yùn)用場合挑選適宜的磁力拌和器；
2、**次運(yùn)用時(shí)，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(yùn)用時(shí)**好可以使儀器接地杰出；
4、往容器中盛放溶液時(shí), 請勿過滿，必留下滿足的空間，防止拌和進(jìn)程中溶液溢灑出來腐蝕磁盤幾機(jī)體；
5、調(diào)速時(shí)應(yīng)由低速逐漸調(diào)**高速，**好不要從高速檔直接起動(dòng)，防止拌和子不同步，引起跳動(dòng)；
6、中速工作可延長拌和器的運(yùn)用壽命；
7、拌和時(shí)如果發(fā)拌和子跳動(dòng)或不拌和，請查看一下燒杯是否平穩(wěn)，位是否平允，轉(zhuǎn)速是否適宜； 8、滾動(dòng)守時(shí)開關(guān)時(shí)不該過快過猛，防止發(fā)作損壞(僅對有守時(shí)功用的機(jī)型而言)；
9、溫度丈量探頭放入溶液中高度應(yīng)適宜，不能使拌和子磕碰探頭，以防損壞探頭(對應(yīng)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(nèi)部，無此約束)；
10、一般的加熱式磁力拌和器，不拌和時(shí)不能進(jìn)行加熱，70℃以上接連加熱不得超越2小時(shí)(水浴集熱式磁力拌和器無此約束)；
11、儀器應(yīng)堅(jiān)持清潔枯燥，特別不要使溶液進(jìn)入機(jī)內(nèi)，運(yùn)用結(jié)束，應(yīng)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(xiàng)
1、依據(jù)運(yùn)用場合挑選適宜的磁力拌和器；2、**次運(yùn)用時(shí)，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(yùn)用時(shí)**好可以使儀器接地杰出；
4、往容器中盛放溶液時(shí), 請勿過滿，必留下滿足的空間，防止拌和進(jìn)程中溶液溢灑出來腐蝕磁盤幾機(jī)體；
5、調(diào)速時(shí)應(yīng)由低速逐漸調(diào)**高速，**好不要從高速檔直接起動(dòng)，防止拌和子不同步，引起跳動(dòng)；
6、中速工作可延長拌和器的運(yùn)用壽命；
7、拌和時(shí)如果發(fā)拌和子跳動(dòng)或不拌和，請查看一下燒杯是否平穩(wěn)，位是否平允，轉(zhuǎn)速是否適宜；
8、滾動(dòng)守時(shí)開關(guān)時(shí)不該過快過猛，防止發(fā)作損壞(僅對有守時(shí)功用的機(jī)型而言)；
9、溫度丈量探頭放入溶液中高度應(yīng)適宜，不能使拌和子磕碰探頭，以防損壞探頭(對應(yīng)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(nèi)部，無此約束)；
10、一般的加熱式磁力拌和器，不拌和時(shí)不能進(jìn)行加熱，70℃以上接連加熱不得超越2小時(shí)(水浴集熱式磁力拌和器無此約束)；
11、儀器應(yīng)堅(jiān)持清潔枯燥，特別不要使溶液進(jìn)入機(jī)內(nèi)，運(yùn)用結(jié)束，應(yīng)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(jié)
1、每一種拌和器都不是全能的，只要在特定的運(yùn)用范圍內(nèi)才是高效的，要合理挑選恰當(dāng)?shù)陌韬推鳌?nbsp;
2、各種拌和器在運(yùn)用時(shí)應(yīng)遵從各自的辦法，正確的運(yùn)用拌和器才干有利于試驗(yàn)的進(jìn)行，并防止一些危險(xiǎn)。
