一．课题目的

机械搅拌反应器作为反应器中的一种，广泛应用于石油、化工、医药、农药、染料、肥料、食品等领域，它有通用性广、适应性好等特点。搅拌器是机械搅拌反应器中最主要组成部分，其主要作用是使两种或多种不同物质在彼此间相互分散，从而达到均匀混合；也可以加速传热和传质过程。随着生产规模的扩大，对搅拌器提出了更高的要求。

在发酵罐内，混合、传热和传质对菌体生长和产物的合成有重要作用。搅拌器是搅拌式发酵罐中的关键部件，涉及到发酵罐内的混合、传热和传质等过程，其性能的好坏直接影响到发酵产物的得率，生产项目的经济性。而目前国内外许多公司和研究机构都在研究新型搅拌器，以期开发出传质混合效果更好，同时又更节能的搅拌器。在搅拌器性能的研究中，功率准数是表征搅拌器性能的重要参数，不同大小的功率准数反映了搅拌器功率的消耗情况，同时在搅拌器的设计、放大过程中，功率准数是一个重要参数。

本课题拟以六直叶圆盘涡轮桨作为研究对象，在300L搅拌罐中对其进行功率准数的测定，研究内容包括：改变搅拌雷诺准数的方法研究，不同质量分数CMC溶液粘度的测定，测定功率准数并绘制功率准数曲线。

二、搅拌器分类及研究历史

按不同工况条件分类，常用搅拌器可分为桨式、涡轮式、推进式、锚式、框式、螺带式。近年来随着相关产业的需求，越来越多的新型高效搅拌器被开发出来，并得到运用，主要有以下几类：（1）新型轴向流搅拌器（2）新型径流式搅拌器。（3）新型宽粘度域搅拌器（4）新型卧式搅拌设备（5）处理高粘度流体的搅拌设备[1, 2]。

在轴流搅拌器方面，全球著名的美国莱宁公司开发了A310搅拌器，其叶轮由钢板按一定规律弯曲而成，且叶片可拆，易于较大型叶轮的装配。A310搅拌器比传统45#176;折叶涡轮节能50%。莱宁公司还开发了一系列高效节能轴流搅拌器，如A315搅拌器、A6000搅拌器，这些搅拌器有一个共同特点，叶片倾角随径向距离不同变化，在这点上与船舶推进器相同。Maxflow 搅拌器同样为凯米尼尔开发，其泵液效率比传统轴流搅拌器提高10%以上，适用于固体悬浮搅拌操作条件。

径向流搅拌器常用于气液相搅拌过程。20世纪80年代以来，世界各大公司开发了各种新型圆盘涡轮，例如第二代半圆管圆盘涡轮、第三代抛物面圆盘涡轮等，这些新型搅拌器具有非常高的气体分散能力，与第一代搅拌器相比，功耗有较大下降。在好氧生物发酵过程中，这些新型圆盘涡轮通常与轴流搅拌器搭配使用组成高效的搅拌系统，使气体在罐内能良好分散[3-5]。目前常见的几种径向流搅拌器，D-6搅拌器为第一代径向流圆盘涡轮，通用性好，最常见于气液分散环境中。CD-6圆盘涡轮为凯米尼尔公司研制的第二代径向流圆盘涡轮，其叶片为半圆管形，这样的外形能有效抑制叶片后气穴的产生，其最大气体分散能力约为D-6圆盘涡轮的2.4倍。BT-6搅拌器是凯米尼尔公司研制的第三代径向流圆盘涡轮，其叶片弯曲曲线呈抛物线或半椭圆形，其最大气液分散能力约为D-6搅拌器的6倍，在载气时功率降小于CD-6搅拌器，传质能力比CD-6提高约10%，且对粘度的敏感度要低于其它搅拌器[6, 7]。

三、功率曲线

1. 功率准数#8212;雷诺准数关系曲线