在設(shè)計(jì)生物反應(yīng)器中,槳葉的具有雙重的作用,一方面轉(zhuǎn)動(dòng)的槳葉能夠帶動(dòng)反應(yīng)器內(nèi)液體運(yùn)動(dòng),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)液體內(nèi)物質(zhì)的混合,利于整個(gè)反應(yīng)器內(nèi)細(xì)胞吸收營養(yǎng)物質(zhì)。另一方面槳葉轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)致流體內(nèi)部速度梯度的形成,進(jìn)而產(chǎn)生剪切力,當(dāng)剪切力到達(dá)一定值時(shí)會(huì)造成細(xì)胞損傷,不利于細(xì)胞培養(yǎng)。槳葉的結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)速?zèng)Q定了反應(yīng)器內(nèi)的混合效果和產(chǎn)生的剪切力大小,這兩個(gè)因素往往互相矛盾,即混合效果好時(shí)產(chǎn)生的剪切力大,混合效果差時(shí)產(chǎn)生的剪切力小,如何在保證混合效果的情況下,使攪拌產(chǎn)生的剪切力是生物反應(yīng)器槳葉設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在。
攪拌槳是攪拌裝置中的關(guān)鍵部件,為了提供能量,并形成液體的所需的流動(dòng)狀態(tài),達(dá)到攪拌的目的,必須有合理的結(jié)構(gòu)和足夠的強(qiáng)度。
攪拌槳的結(jié)構(gòu)大致有槳式、渦輪式、推進(jìn)式、錨式、框式、螺帶式、螺桿式等類型,除推進(jìn)式、螺帶式等特殊形狀的槳葉加工難度較大外,多數(shù)槳葉形狀與加工都比較簡單。槳葉與軸的連接方式也是大同小異,一般從安裝檢修的方便角度考慮,采用整體式或可拆式的連接結(jié)構(gòu)。
葉輪葉片的大小一般以槳徑的大小(所謂槳徑是指葉輪回轉(zhuǎn)時(shí)前端軌跡圓的直徑)和葉輪的寬度來衡量。槳徑的選擇與攪拌器的種類有關(guān),與攪拌罐罐徑的大小有關(guān)。
生產(chǎn)中當(dāng)攪拌罐中出現(xiàn)“圓柱狀回轉(zhuǎn)區(qū)”漩渦時(shí),這個(gè)部分的混合很差,致使混合時(shí)間較長,不利于攪拌過程,所以一般都要設(shè)法縮小這個(gè)區(qū)域。如果減小槳徑就可以縮小“圓柱狀回轉(zhuǎn)區(qū)”的半徑關(guān)于葉輪寬度的影響.可從攪拌器的動(dòng)力消耗方面來分析。在高黏度液體中,層流范圍內(nèi)動(dòng)力消耗幾乎和槳寬成正比,而在低黏度液中,僅在葉輪寬度范圍較小時(shí),動(dòng)力消耗隨槳寬增加而增加,當(dāng)槳寬大到一定范圍以上,動(dòng)力消耗就不再因槳寬增大而增大了。
攪拌槳適用情況分類:
1、槳式:主要用于流體的循環(huán),不能用于氣液分散操作。
2、推進(jìn)式:適用于低粘度反應(yīng)物料,屬于軸向攪拌。
3、渦輪式:適用物料粘度范圍比較大,斜葉槳式攪拌器尺寸,剪切力較大,用于分散流體的效果比較好。
4、框式和錨式:適用于粘度大,處理大量物料的反應(yīng)釜,能大限度達(dá)到表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。
5、螺旋式:主要用于高粘度液體的攪拌。
需要根據(jù)物料的粘度從低到高使用的攪拌槳順序?yàn)椋簶~式<推進(jìn)式<渦輪式<框式<錨式<螺桿式。
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