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泰勒混合器

/taylor-vortex flow mixer/
条目作者初广文陈建峰
条目作者初广文

初广文

陈建峰

陈建峰

最后更新 2022-01-20
浏览 183
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基于利用泰勒涡流原理设计的强化混合的设备。

英文名称
taylor-vortex flow mixer
所属学科
化工

泰勒混合器由相对旋转的两同轴圆筒组成,当内圆筒转速高于某一临界值后,依靠离心力作用将在沿圆筒轴线方向上诱导产生一系列正反交替、有序排列的环形涡(即泰勒涡),这种强加于沿转轴旋转主体流动上的二次流动就被称为泰勒流。泰勒混合器已被应用于颗粒制备、酶催化、生物灭菌、废气废水中有机物催化降解等化工、生物、材料、环境诸多相关领域。

与传统混合器相比,泰勒混合器的优点主要有:①在层流泰勒流态下运行时,泰勒混合器内介质流动接近理想平推流反应器,内轴向返混小,反应推动力高;②泰勒涡柱的存在为反应介质提供了较大的接触表面积,有利于促进化学反应的进行;③可同时保证较高的传质系数和较小的剪切应力,泰勒涡流产生的搅拌作用轻微但有效,由内圆筒旋转造成的剪切力要远小于搅拌桨产生的剪切力,对物料破坏作用小。泰勒混合器的缺点是:泰勒流反应器多为管式结构,反应器体积普遍偏小、放大倍数有限,难以满足大规模工业化生产的需要。

泰勒混合器的操作参数包括内圆筒转速、轴向流速、半径比及纵横比。①内圆筒转速,随内圆筒转速增加,泰勒混合器内介质流态将发生变化。层流泰勒流中,涡内传质系数较大而涡间传质系数较小,其性能接近平推流反应器。当流态转入波状泰勒流或湍流泰勒流时,泰勒涡的波动或湍动作用会导致涡间传质系数大大增加,迅速达到与涡内传质系数相同的数量级,其性能更接近全混流反应器。②轴向流速,在连续式泰勒混合器中,泰勒涡在轴向流的拖动下会产生从入口至出口的移动,这种移动通常用涡柱漂移速度(即涡柱移动速度与物料沿轴向的表观流速之比)来表示。=1时,被称为渐进式涡流流动;>l时,混合器中存在逆流;<1时,泰勒混合器中存在旁流。在后两种情况下,介质的轴向流动除了依靠涡的移动外,还有一部分需要依靠旁流或逆流来实现。③半径比及纵横比,半径比被定义为混合器的内圆筒半径与外圆筒半径之比,可反映内外圆筒间环隙的大小。随着半径比增大,轴向环隙内的泰勒涡数目会增加。纵横比被定义为混合器高度与环隙宽度之比。相对于纵横比较大的泰勒混合/反应器而言,纵横比小的反应器更有利于层流泰勒涡的稳定。

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