上海交通大学：《生物工程单元操作原理》课程教学资源_液体搅拌_液体搅拌

第三章 液体的搅拌 液体搅拌

第三章 液体的搅拌

流体的搅拌 使两种或多种不同的物料到达均匀混合的单元操作称为搅拌 或混合。液体介质的搅拌（包括液-液、固-液、气-液）是许 多生产过程中重要的单元操作。 搅拌的目的 (1)使被搅拌物料各处达到均质混合状态。 (2)强化传热过程。 (3)强化传质过程。 (4)促进化学反应。 根据搅拌目的的不同，采用相应的方法来评估搅拌效果。对 于混合和分散，可用调匀度或分隔尺度来度量

流体的搅拌 使两种或多种不同的物料到达均匀混合的单元操作称为搅拌 或混合。液体介质的搅拌（包括液-液、固-液、气-液）是许 多生产过程中重要的单元操作。 搅拌的目的 （1）使被搅拌物料各处达到均质混合状态。 （2）强化传热过程。 （3）强化传质过程。 （4）促进化学反应。 根据搅拌目的的不同，采用相应的方法来评估搅拌效果。对 于混合和分散，可用调匀度或分隔尺度来度量

搅拌目的

搅拌目的

调匀度 设有A,B两种液体，各取体积V及V置于同一容器中，A与B 不发生化学反应，忽略两种液体互溶造成的体积变化，则容 器内液体4A的平均体积分数为： V 经过一段时间的搅拌后，在容器中各处取样分析， 若各处样 品的体积分数皆等于c40,表明已搅拌均匀；与c0偏差越大， 说明均匀度越差。定义某一样品的调匀度为： CA CAO 显然调匀度I不可能大于1

调匀度 设有A，B两种液体，各取体积VA及VB置于同一容器中，A与B 不发生化学反应，忽略两种液体互溶造成的体积变化，则容 器内液体A的平均体积分数为： 0 A A A B V c V V   经过一段时间的搅拌后，在容器中各处取样分析，若各处样 品的体积分数皆等于cA0，表明已搅拌均匀；与cA0偏差越大， 说明均匀度越差。定义某一样品的调匀度I为： 0 0 A A A A c I c c c   0 0 1 1 A A A A c I c c c     显然调匀度 I 不可能大于1

调匀度 1-CA CA>CAO 40 1一CA0 显然调匀度I不可能大于1。 取全部样品的调匀度取平均值，得平均调匀度。 1+12+…+1m m 平均调匀度可以度量整个液体的混合效果，即均匀程度。当 混合均匀时，其值等于1

调匀度 0 0 A A A A c I c c c   0 0 1 1 A A A A c I c c c     显然调匀度 I 不可能大于1。 取全部样品的调匀度取平均值，得平均调匀度。 1 2 m I I I I m     平均调匀度可以度量整个液体的混合效果，即均匀程度。当 混合均匀时，其值等于1

分隔尺度 若需用搅拌将液体或气体以液滴或气泡的形式分散于另一种 互不相溶的液体中，此时单凭调匀度并不足以说明物系的均 因程度。 液体A都已成微团均 布于另一种液体B中。 但液体微团的尺寸却 相差很大。 同一个混合状态下的调匀度是随取样品的尺寸而变的。因此 对于多相分散物系，分隔尺度（如气泡、液滴和固体颗粒的 大小和直径分布)是搅拌操作的重要指标

分隔尺度 若需用搅拌将液体或气体以液滴或气泡的形式分散于另一种 互不相溶的液体中，此时单凭调匀度并不足以说明物系的均 因程度。 液体A都已成微团均 布于另一种液体B中。 但液体微团的尺寸却 相差很大。 同一个混合状态下的调匀度是随取样品的尺寸而变的。因此， 对于多相分散物系，分隔尺度（如气泡、液滴和固体颗粒的 大小和直径分布）是搅拌操作的重要指标

宏观混合和微观混合 混合效果的度量与考察的尺度有关。 从设备尺度上考虑，两者都是 均匀的宏观混合。 当考察尺度缩小到微团或最小 的漩涡尺度时，两者具有不同 的调匀度。 0 如果以分子尺度上考察物系的均匀性，即微观混合，则两者都 是不均匀的。 真正的微观混合，只有依赖于分子扩散，来达到分子尺度上的均 匀性

宏观混合和微观混合 混合效果的度量与考察的尺度有关。 从设备尺度上考虑，两者都是 均匀的宏观混合。 当考察尺度缩小到微团或最小 的漩涡尺度时，两者具有不同 的调匀度。 如果以分子尺度上考察物系的均匀性，即微观混合，则两者都 是不均匀的。 真正的微观混合，只有依赖于分子扩散，来达到分子尺度上的均 匀性

搅拌设备 典型的机械搅拌设备一般由搅拌装置、轴封及搅拌釜三大部 分组成。其构成结构如下： 叶轮 搅拌器 搅拌装置 搅拌轴 传动机构 搅拌设备 轴封 釜体 搅拌釜 附件

搅拌设备 典型的机械搅拌设备一般由搅拌装置、轴封及搅拌釜三大部 分组成。其构成结构如下： 搅拌设备 搅拌装置 搅拌器 传动机构 叶轮 搅拌轴 轴封 搅拌釜 釜体 附件

发酵罐 @0

发酵罐

Motor Steam pH pH controller Acid-base reservoir Sterile and pump seal Viewing port Exhaust Impeller Cooling water out Cooling jacket Culture broth Cooling water in Sparger (air Sterile air Steam