[发明专利]一种强剪切循环流桨叶

说明书

技术领域

本涉及一种轴向循环流桨叶，特别是涉及一种用于液液两相或多相的内循环式搅拌反应器内的强剪切循环流桨叶。

背景技术

液液两相或多相烷基化反应是一种快速强放热反应，需要物料能够快速混合并分散均匀以满足反应的传质要求，同时还需要有足够高的流体流动速度以满足反应的换热需求。

常规的桨叶按其流体的排出流动流型可分为径向流桨叶和轴向流桨叶。径向流桨叶功率输入能力强，以剪切混合为主要功能目标；轴向流桨叶则功率输入能力弱，以流体的高速循环流动混合为主要功能目标。经典的径向流桨叶为Rushton Turbine桨，表征其功率输入能力的功率数约5.5，在搅拌反应器中不能轴向循环。经典的轴向流桨叶为各种结构的螺旋桨，其功率数在0.3左右，可以驱动流体产生高速轴向流动，但剪切分散能力较弱。

中国专利 CN2151805公开了一种搅拌反应釜用的翼型轴流搅拌桨，包括一轮毂，二片或二片以上可拆卸或不可拆卸地安装在轮毂上的叶片，该叶片在其半径方向的宽度范围内与任一与其轮毂共轴的圆柱面相交所形成的剖面均为机翼型。从叶片的叶梢至叶根，每一半径处的翼型剖面的最大拱度比，最大翼厚比，以及螺距角和盘面比根据不同的混合要求，可采取不同的值。这种叶片造成的流动是轴向流，具有很高的升阻比，在较小的功耗下可获得较大的流量，适用于液固、气液、液液及气液固各相物料间的混合。中国专利CN 102179227 A公开了一种翼型轴流式搅拌器。该搅拌器在叶片上开设有与叶片的中心线相垂直的多个等腰梯形通槽，并在叶片上呈对称分布。上述专利的优点是能够减少流体对搅拌桨叶面背部的冲击力，加强轴向循环和流动，但此翼型搅拌器的搅拌功率输入能力较一般的翼型桨低。

中国专利CN 1462710A公开了一种新型螺旋桨，由一轮轴和多个叶片构成，叶片尾部轴向长度延长至二至四倍。叶片边缘由防阻线、旋外线、连接线及让水线四条曲线构成，旋外线为以轮轴轴心为圆心的圆弧线，以此圆半径的一半为半径画圆形成圆弧线，旋外线以内及上述圆弧线以外的叶片部分沿以径向相垂直方向呈凹面，且与轴截面呈13-23度角。中国专利CN 202237928 U涉及一种等螺旋距的桨叶，其桨叶为双层结构，桨叶的表面为流线型结构，机翼型剖面，桨叶工作面积增大，可增加循环流量。上述桨叶，前者为为船舶用螺旋桨，对搅拌反应器的剪切混合与分散没有明显优势，且叶片结构参数复杂；后者则没有同时兼顾剪切分散与循环流动的需求。

发明内容

本的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种具有强剪切能力，同时兼顾液液剪切分散及流体的高速循环流动的强剪切循环流桨叶。

本采用如下技术方案实现：

一种强剪切循环流桨叶，包括轮毂及安装在轮毂上的叶片，其特征是：所述叶片安装于轮毂上的根部轮廓投影线与轮毂的中轴线的夹角α为10°~80°。

所述叶片为3~6片，均匀分布在轮毂上。

所述叶片为一展开外缘投影轮廓为扇形、叶片外缘一角以某一曲率半径R进行弯曲的新型叶片。

所述扇形中心角β为30°~90°。

所述曲率半径R为所述桨叶直径D的1/4~3/4。

所述叶片外缘一角的弯曲的起始位置L位于所述叶片径向由内向外的1/4~3/4处。

所述叶片外缘一角的弯曲的起始位置L在所述叶片上的贯穿线与所述叶片的另一边的夹角γ为10°~45°。

所述轮毂上还设有用于安装叶片的叶根。

所述轮毂和叶根为一体结构。

本通过对叶片结构及其在轮毂上的安装方式进行精心设计，以叶片安装角度控制其与流体的剪切作用，以叶片结构调整流体的流动方向，合理分配了剪切与循环流动功耗，因而兼顾了液液剪切分散及流体的高速循环流动，使两种不互溶的液体在本的桨叶作用之下，其分散相能够被有效地剪切分散成细小的液滴以提供足够的传质面积；同时还能产生很高的排出流量，使反应介质产生强烈的循环流动，以保证分散相在反应器内的流动过程中不会分相，还为反应体系换热提供所需的足够的液相流动速度。

附图说明

图1：轮毂2和叶根4结构示意图；

图2：叶片展开轮廓示意图；

图3：叶片弯曲结构示意图；

图4：有叶根强剪切循环流桨叶结构示意图；

图5：无叶根强剪切循环流桨叶结构示意图。

具体实施方式