实验室搅拌器

摘要  介绍了试验室用拌和器--机械拌和器和磁力拌和器,对它们的组成和作业原理进行解说,比照不同的拌和器剖析它们的的特色,简述各种拌和器运用场合及运用注意事项。各种机械拌和器的作业原理相似,依据它们的拌和棒的不同,分为不同类型的拌和器,运用的介质也不相同。磁力拌和器利用了磁场和漩涡的原理进行作业,安稳便利,较为先进,需了解其运用办法及注意事项。因此,该研讨关于进步人们对试验室拌和器的认知具有重要意义。 **词  机械拌和器   磁力拌和器  拌和棒 导言 
拌和操作是化工反响进程的重要环节,其原理触及流体力学、传热、传质及化学反响等多种进程,拌和进程就是在活动场中进行动量传递或是包含动量、热量、质量传递及化学反响的进程。拌和器有两大功用:(1)使液体发作强壮的全体活动,以确保设备内不存在中止区,到达微观均匀;(2)发作强壮的湍动,使液体微团尺度减小。拌和器选用妥当,液团分割就越纤细,使得混合的组分之间触摸面不断增大,分子涣散速率添加,也即混合作用越好。在工程规划中,常用的拌和器有推动式、涡轮式、框式以及螺带式等。众所周知,每一种拌和器都不是全能的,只要在特定的运用范围内才是高效的。 
拌和器也是有机化学试验必不可少的仪器之一,它可使反响混合物混合得愈加均匀,反响系统的温度愈加均匀,然后有利于化学反响的进行特别是非均相反响。现在,在试验室中运用的拌和器**要是两种:机械拌和器与磁力拌和器。 
1·机械拌和器 1·1概述 
    械拌和器**要包含三部分:电动机、拌和棒和拌和密封设备。电动机是动力部分,固定在支架上,由调速器调理其滚动快慢。拌和棒与电动机相连,当接通电源后,电动机就带动拌和棒滚动而进行拌和,拌和密封设备是拌和棒与反响器衔接的设备,它可以使反响在密封系统中进行。拌和的功率在很大程度上取决于拌和棒的结构,。依据反响器的巨细、形状、瓶口的巨细及反响条件的要求,挑选较为适宜的拌和棒。 
1·2品种  
    不同介质黏度的拌和 粘度系指流体对活动的阻抗才干,其界说为:液体以1cm/s的速度活动时,在每1cm2平面上所需剪应力的巨细,称为动力粘度,以Pa·s为单位。 粘度是流体的一种特色。流体在管路中活动时,有层流、过渡 流、湍流三种状况,拌和设备中相同也存在这三种活动状况,而决议这些状况的**要参数之一就是流体的粘度。 在拌和进程中,一般认为粘度小于5Pa·s的为低粘度流体,例如:水、蓖麻油、饴糖、果酱、蜂蜜、润滑油重油、低粘乳液等;5-50Pa·s的为中粘度流体,例如:油墨、牙膏等;50-500Pa·s的为高粘度流体,例如口香糖、增塑溶胶、固体燃料等;大于500Pa·s的为特高粘流体例如:橡胶混合物、塑料熔体、有机硅等。 关于低粘度介质,用小直径的高转速的拌和器就能带动周围的流体循环,并**远处。而高粘度介质的流体则否则,需直接用拌和器来推动。 适用于低粘和中粘流体的叶轮有桨式、敞开涡轮式、推动式、长薄叶螺旋桨式、圆盘涡轮式、布鲁马金式、板框桨式、三叶后弯式、MIG式等。适用于高粘和特高粘流体的叶轮有螺带式叶轮、螺杆式、锚式、框式、螺旋桨式等。有的流体粘度随反响进行而改动,就需求用能适合宽粘度范畴的叶轮,如泛能式叶轮等。**要有下列几种: ① 旋桨式拌和器  
    由2~3片推动式螺旋桨叶构成,作业转速较高,叶片外缘的圆周速度一般为5~15m/s。旋桨式拌和器**要形成轴向液流,发作较大的循环量,适用于拌和低粘度 (<2Pa·s)液体、乳浊液及固体微粒含量低于10%的悬浮液。拌和器的转轴也可水平或斜向刺进槽内,此刻液流的循环回路不对称,可添加湍动,防止液面洼陷。 
   缺点:不能用于以坚持气体和以纤细化为意图的气—液涣散操作中。 ② 涡轮式拌和器  
    由在水平圆盘上装置2~4片平直的或曲折的叶片所构成。桨叶的外径、宽度与高度的比例,一般为20:5:4,圆周速度一般为 3~8m/s。涡轮在旋转时形成高度湍动的径向活动,适用于气体及不互溶液体的涣散和液液相反响进程。被拌和液体的粘度一般不超越25Pa·s。 ③ 桨式拌和器  
    有平桨式和斜桨式两种。平桨式拌和器由两片平直桨叶构成。桨叶直径与高度之比为 4~10,圆周速度为1.5~3m/s,所发作的径向液流速度较小。斜桨式拌和器的两叶相反折转45°或60°,因此发作轴向液流。桨式拌和器结构简略,常用于低粘度液体的混合以及固体微粒的溶解和悬浮。 ④ 锚式拌和器  
桨叶外缘形状与拌和槽内壁要共同,其间仅有很小空隙,可铲除附在槽壁上的粘性反响产品或堆积于槽底的固体物,坚持较好的传热作用。桨叶外缘的圆周速度为0.5~1.5m/s,可用于拌和粘度高达 200Pa·s的牛顿型流体和拟塑性流体唯拌和高粘度液体时,液层中有较大的阻滞区。 ⑤ 螺带式拌和器  
    螺带的外径与螺距持平,专门用于拌和高粘度液体(200~500Pa·s)及拟塑性流体,通常在层流状况下操作。 
IKA®机械拌和器分为RW 20数显型顶置式机械拌和器,RW 28根本型强力机械式拌和器和RW 47D微弱的机械拌和器。 
拌和功率  拌和器向液体输出的功率P,按下式计算: 
P=Kd5N3ρ式中K为功率准数,它是拌和雷诺数Rej(Rej=d2Nρ/μ)的函数;d和N 分别为拌和器的直径和转速;ρ和μ分别为混合液的密度和粘度。关于必定几许结构的拌和器和拌和槽,K与Rej的函数联系可由试验测定,将这函数联系绘成曲线,称为功率曲线。⑥ 折叶式拌和器 
  依据不同介质的物理学性质、容量、拌和意图挑选相应的拌和器,对促进化学反响速度、进步出产功率能起到很大的作用。折叶涡轮拌和器一般适应于气、液相混合的反响,拌和器转数一般应挑选300r/min以上。  ⑦ 变频双层拌和器 
  变频拌和器的底座、支杆、电动机运用**技术固定为一体。**夹头,无松动、无摇摆、不会掉落,安全牢靠。镀铬支杆,下粗上细,钢性强、结构合理。具有移动便利,重量轻等长处。适合各类小型容器。

拌和器的类型、尺度及转速,对拌和功率在全体活动和湍流脉动之间的分配都有影响。一般说来,涡轮式拌和器的功率分配对湍流脉动有利,而旋桨式拌和器对全体活动有利。关于同一类型的拌和器来说,在功率耗费相同的条件下,大直径、低转速的拌和器,功率**要耗费于全体活动,有利于微观混合。小直径、高转速的拌和器,功率**要耗费于湍流脉动,有利于微观混合。拌和器的扩大是与工艺进程有关的复杂问题,**今只能经过逐级经历扩大,依据获得的扩大判据,外推**工业规模。 
1·3作业原理 
拌和机是由多个参数决议的,用任何一个单一参数来描绘一台拌和机是不可能的。轴功率(P)、 桨叶排液量(Q)、压头(H)、桨叶直径(D)及拌和转速(N)是描绘一台拌和机的五个根本参数。桨叶的排液量与桨叶自身的流量准数,桨叶转速的一次方及桨叶直径的三次方成正比。而拌和耗费的轴功率则与流体比重,桨叶自身的功率准数,转速的三次方及桨叶直径的五次方成正比。在必定功率及桨叶方式情况下,桨叶排液量(Q)以及压头(H)可以经过改动桨叶的直径(D)和转速(N)的匹配来调理,即大直径桨叶配以低转速(确保轴功率不变)的 拌和机发作较高的活动作用和较低的压头,而小直径桨叶配以高转速则发作较高的压头和较低的活动作用。在拌和槽中,要使微团彼此磕碰,仅有的办法是提供满足的剪切速率。从拌和机理看,正是因为流体速度差的存在,才使流体各层之间彼此混合,因此,凡拌和进程总是触及到流体剪切速率。剪切应力是一种力,是拌和运用中气泡涣散和液滴破碎等的真实原因。有必要指出的是,整个拌和槽中流体各点剪切速率的巨细并不是共同的。经过对剪切速率散布的研讨标明,在一个拌和槽中**少存在四种剪切速率数值,它们是:试验研讨标明,就桨叶区而言,不管何种浆型,当
桨叶直径必守时,**大剪切速率和均匀剪切速率都随转速的进步而添加。但当转速必守时,**大剪切速率和均匀剪切速率与桨叶直径的联系与浆型有关。当转速必守时,径向型桨叶**大剪切速率随桨叶直径的添加而添加,而均匀剪切速率与桨叶直径巨细无关。这些有关桨叶区剪切速率的概念,在拌和机缩小及扩大规划中需求特别留神。因小槽与大槽比较,小槽拌和机往往具有高转速(N)、小桨叶直径(D)及低叶尖速度(ND)等特性,而大槽拌和机往往具有低转速(N) 大桨叶直径(D)及高叶尖速度(ND)等特性。 
 
2·磁力拌和器 2·1概述 
    磁力拌和器适用于拌和或加热拌和一起进行,适用于粘稠度不是很大的液体或许固液混合物。利用了磁场和漩涡的原理将液体放入容器中后,将拌和子一起放入液体,当底座发作磁场后,带动拌和子成圆周循环运动然后到达拌和液体的意图。配合温度操控设备,可以依据详细的试验要求操控并维持样本温度,协助试验者设定试验条件,极大的进步了试验重复性的可能。 
2·2作业原理  
磁力拌和器的作业原理遵从磁的库仑定律,即两个相隔必定间隔的磁体,因为磁场感应效应,它们不需求任何传统机械构件,经过磁体的耦合力,就能把功率从一个磁体传递到另外一个磁体,构成一个非触摸传递扭矩组织。作业时经过电机(或电机减速机)带动外部**磁体进行滚动,一起耦合驱动封闭在阻隔套内的另一组**磁体及转子作同步旋转,然后无触摸、无冲突地将外部动力传送到内部转子,并经过联轴器与下轴及拌和桨联成一体,完成拌和的意图。磁力拌和器内的压力是由耐压牢靠且中止的阻隔套来接受,阻隔套与釜体构成一个封闭密封腔,使釜内介质处于彻底封闭状况,因此可完成静密封、耐高压、无泄漏的意图。 
2·3 磁力拌和器与一般拌和器的区别 
磁力拌和器是由微电机带动高温强力磁铁发作旋转磁场来驱动容器内的拌和子滚动,以到达对溶液进行加热,然后使溶液在设定的温度中得到充沛的混合反响,故广泛运用于生物、医药、化学、化工等范畴.拌和的作用,是使反响物混合均匀,使温度均匀;在一个密闭的容器中加热,需求防止暴沸,例如在蒸馏进程中,可以参加沸石,也可以用磁力拌和器;加速反响速度,或许蒸发速度,缩短时刻。和一般拌和机比较,磁力拌和器的长处如下: 
   1、磁力拌和器选用**直流电机,噪音小调速平稳; 
    2、由聚四氟乙烯和**磁钢精制成的拌和子,耐高温、耐磨、耐化学腐蚀、磁性强; 
   3、全封闭式加热盘可作辅佐加热之用,可长时间加热运用; 
   4、可在密闭的容器中进行调混作业,运用非常抱负与便利;         5、拌和器可设定温度及温度显现,可长时间加热运用,数显直观**. 
2·4磁力拌和器特色 磁力拌和器特色:外壳由特别阻燃增强型塑料注塑成型,磁力拌和器有非常高的抗热、抗酸碱及有机溶剂的特性。 磁力拌和器拌和速度和加热温度均可接连调理(AM-3250A型温度调理步距为1°C),广泛适用于不同粘稠度溶剂的拌和。 加热盘由铝合金制成,外部喷涂特氟龙资料,使其既有杰出的导热作用,又具有较强的抗冷热、耐腐蚀性能。 加热盘底部选用双重融热设备,可充沛进步功率,并防止热量传导**机壳。 全体成机壳和其上部的凸面规划可有效防止在拌和进程中不小心溢出的溶液流入磁力拌和器内损坏电子器件。 
2·5磁力拌和器的运用办法 
    1、插上电源,将盛有溶液的器皿放底盘中部,并把拌和子沉入器皿底部;     2、敞开电源,指示灯亮,然顺时针调理调速旋钮,速度由慢**快,调**所需速度,拌和子旋转带动溶液进行拌和操作;     3、需恒温加热时,将温度丈量探头刺进溶液中,并将插头刺进拌和器座上(对应于水浴集热式磁力拌和器而言,因其温度丈量探头是集成水浴锅内部,无此步骤),调理温度旋钮**所需温度; 
    4、若不需加热,只要把温度调理旋钮调**室温以下即可; 
    5、需进行守时操作时,将守时开关顺时针旋**所需的时刻位上,此刻电源灯亮,仪器处于作业,当守时开关主动转到起始位时,拌和主动中止(此步仅针对有此守时功用的机型而言); 
    6、运用结束封闭电源开关,将反响装拆卸,并拔掉磁力拌和器电源插头。 2·6磁力拌和器的注意事项 
    1、依据运用场合挑选适宜的磁力拌和器; 
    2、**次运用时,先对照仪器说明书查看仪器所带件是否齐,比如拌和子、电源线等; 
    3、运用时**好可以使仪器接地杰出; 
    4、往容器中盛放溶液时, 请勿过满,必留下满足的空间,防止拌和进程中溶液溢洒出来腐蚀磁盘几机体; 
    5、调速时应由低速逐渐调**高速,**好不要从高速档直接起动,防止拌和子不同步,引起跳动; 
    6、中速工作可延长拌和器的运用寿命; 
    7、拌和时如果发拌和子跳动或不拌和,请查看一下烧杯是否平稳,位是否平允,转速是否适宜;     8、滚动守时开关时不该过快过猛,防止发作损坏(仅对有守时功用的机型而言); 
    9、温度丈量探头放入溶液中高度应适宜,不能使拌和子磕碰探头,以防损坏探头(对应于水浴集热式磁力拌和器而言,因其温度丈量探头是集成水浴锅内部,无此约束); 
    10、一般的加热式磁力拌和器,不拌和时不能进行加热,70℃以上接连加热不得超越2小时(水浴集热式磁力拌和器无此约束); 
    11、仪器应坚持清洁枯燥,特别不要使溶液进入机内,运用结束,应将温度丈量探头、拌和子等清洗洁净,磁盘外表用洁净的布擦洗清洁。 
2.6磁力拌和器的注意事项 
    1、依据运用场合挑选适宜的磁力拌和器;2、**次运用时,先对照仪器说明书查看仪器所带件是否齐,比如拌和子、电源线等; 
    3、运用时**好可以使仪器接地杰出; 
    4、往容器中盛放溶液时, 请勿过满,必留下满足的空间,防止拌和进程中溶液溢洒出来腐蚀磁盘几机体; 
    5、调速时应由低速逐渐调**高速,**好不要从高速档直接起动,防止拌和子不同步,引起跳动; 
    6、中速工作可延长拌和器的运用寿命; 
    7、拌和时如果发拌和子跳动或不拌和,请查看一下烧杯是否平稳,位是否平允,转速是否适宜; 
    8、滚动守时开关时不该过快过猛,防止发作损坏(仅对有守时功用的机型而言); 
    9、温度丈量探头放入溶液中高度应适宜,不能使拌和子磕碰探头,以防损坏探头(对应于水浴集热式磁力拌和器而言,因其温度丈量探头是集成水浴锅内部,无此约束); 
    10、一般的加热式磁力拌和器,不拌和时不能进行加热,70℃以上接连加热不得超越2小时(水浴集热式磁力拌和器无此约束); 
    11、仪器应坚持清洁枯燥,特别不要使溶液进入机内,运用结束,应将温度丈量探头、拌和子等清洗洁净,磁盘外表用洁净的布擦洗清洁。 
总结 
1、每一种拌和器都不是全能的,只要在特定的运用范围内才是高效的,要合理挑选恰当的拌和器。 
2、各种拌和器在运用时应遵从各自的办法,正确的运用拌和器才干有利于试验的进行,并防止一些危险。