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7.静态混合器|管道混合器

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更新时间：2022-08-02 11:54:44浏览次数：877次

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上海路野石化设备有限公司

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产品简介

一、结构特点、混合原理：静态混合器的混合过程是由一系列安装在空心管道中的不同规格的混合单元进行的

详细介绍

一、结构特点、混合原理：
       静态混合器的混合过程是由一系列安装在空心管道中的不同规格的混合单元进行的。由于混合单元的作用，使流体时而左旋，时而右旋，不断改变流动方向，不仅将中心液流推向周边，而且将周边流体推向中心，从而造成良好的径向混合效果。与此同时，流体自身的旋转作用在相邻组件连接处的接口上亦会发生，这种完善的径向环流混合作用，使物料获得混合均匀的目的。
本静态混合器按行业标准JB/T7660-95《静态混合器》设计、制造与验收。

二、应用范围：
       静态混合器可应用于液-液、液-气、液-固、气-气的混合、乳化、中和、吸收、萃取、反应和强化传热等工艺过程，可在很宽的粘度范围（可高到10⁶mPa·s）内应用，可在不同的流型（层流、过渡流、湍流）状态下应用，可用于间歇操作，也可用于连续操作。下面先简单介绍不同应用情况的范围。
（1）液-液混合
从层流至湍流，粘度在10⁶mPa·s的范围内的流体都能达到良好的混合。分散液滴最小直径可达到1～2μm，且大小分布均匀。

（2）液-气混合
静态混合器可以使液-气两相组分的相界面连续更新和充分接触，在一定条件下可代替鼓泡塔和筛板塔。

（3）液-固混合
当少量固体颗粒或粉末（固体占液体体积的5%左右）和液体在湍流条件下混合，使用静态混合器，可强制固体颗粒或粉末充分分散，能达到使液体萃取或脱色的要求。

（4）气-气混合
可用于冷、热气体的混合，不同气体组分的混合。

（5）强化传热
由于静态混合器提供了很好的流体接触面，增大了流体的接触面积，即提高了给热系数，一般来说对气体的冷却或加热，如果使用静态混合器，气体的给热系数可提高8倍；对于粘性液体的加热，给热系数可提高5倍；对于有大量不凝性气体存在的气体冷凝时，给热系数可提高8.5倍；对于高分子熔融体的换热可以减少管截面上熔融体的温度和粘度梯度。


   ①V型静态混合器：dh=2.3、DN25、PN1.6、L=500，不锈钢法兰，低碳钢管道，SV-2.3/25-1.6-500AB。
②双孔道H型静态混合器：dh=4.5、DN20、PN2.5、L=200，不锈钢管道法兰，即SH-4.5/20-2.5-200BB，其法兰的连接尺寸为：PN2.5、DN25。
各类静态混合器性能比较表

比较内容	SV型	SX型	SL型	SH型	SK型	空管
强化倍数①	8.7-16.2	6.0-14.3	2.1-5.10	4.7-11.9	2.6-7.5	1
粘度范围， mPa·s	≤10²	≤10⁴	≤10⁶	≤10⁴	≤10⁶	/
适用介质	清洁流体	伴杂质的流体	伴杂质的流体	清洁流体	伴杂质的流体	/
压力降倍数
层流压力降（Δp倍数）	18.6-23.5^②	11.6	1.85	8.14	1	/
*湍流压力降（Δp倍数）	2.43-4.47	11.1	2.07	8.66	1	/

①比较条件是介质、长度（混合设备）、规格相同或相近，不考虑压力降的情况下，流速取0.15-0.6m/s时与空管比较的强化倍数。
②18.6倍是指dh≥5时的Δp，23.5倍是指dh＜5时的Δp。

三、静态混合器的技术参数及压力降计算：
（1）各种静态混合器的流速适用范围
静态混合器的选用步骤要根据流体的流速和粘度、混合的要求等指标来确定。各种静态混合器的适用范围如下。

对于中、高粘度流体的混合、传热、比较慢的化学反应的情况下使用静态混合器，适合按层流条件操作，流速控制在0.1-0.3m/s。

对于低、中粘度流体的混合、萃取、中和、传热、中速反应的情况下使用静态混合器，适合按过渡流或湍流条件操作，流体流速控制在0.3-0.8m/s。

对于低粘度又比较难混合时的流体的混合、乳化、快速反应、预反应等过程的情况下使用静态混合器,适合按湍流条件操作,流体流速控制在0.8-1.2m/s。

对于气-气、液-气的混合、萃取、吸收、强化传热过程的情况下使用静态混合器，适合按*湍流条件操作，流体流速控制在1.2-14m/s。

上述流体流速是指表观空管内径的计算流速。

对于液-固两相的混合、萃取过程选用静态混合器，适合按湍流条件操作，设计选型时原则上取液体流速大于固体颗粒在液体中的沉降速度。固体颗粒在液体中的沉降速度用Stokes定律来计算。

式中	V--颗粒的沉降速度，m/s； d--颗粒直径，m； ρ₁,ρ₂--操作工况条件下的颗粒、液体的密度，kg/m²； μ--操作工况条件下的液体动力粘度，mPa·s； g--重力加速度，9.81m/s²；

（2）静态混合器的长度与混合效果的关系
静态混合器的混合效果与它的长度有一定关系，混合流体的流型不同，长度对混合效果的影响也不同。对气-气混合过程，其混合比较容易，在*湍流的情况下静态混合器的长度与管径的比L/D=2-5就行。

对液-液、液-气、液-固混合过程要根据流型不同采用不同的长度与管径之比。在湍流条件下混合效果与混合器长度无关。行业推荐的L/D=7-10，对SK型取L/D=10-15。

在过渡流条件下，行业推荐的L/D=10-15。

在层流条件下，混合效果与混合器长度有关，行业推荐的L/D=10-30。

对于既要混合均匀，又要很快分层的萃取过程，在控制流型情况下，行业推荐的L/D=7-10。

对于使用在萃取过程的静态混合器，如果连续相与分散相的体积百分比和粘度相差悬殊，混合效果与混合器的长度有关，一般取上述推荐长度的上限值。

对于乳化、传质、传热的过程使用的静态混合器，它的长度应根据工艺要求另行确定。
3）静态混合器的压力降计算
静态混合器使用在管路中，它所产生的压力降并不大。使用静态混合器的系统压力比较高时，可忽略静态混合器产生的压力降。如果使用静态混合器的系统压力比较低时，就要校核静态混合器的压力降。静态混合器的压力降计算方法因混合器的型号不同而不同。
①SV型、SX型、SL型的压力降计算公式

水力直径dh定义为混合单元空隙体积的4倍与润湿表面积(混合单元和管壁面积)之比

式中

Δp--单位长度静态混合器压力降，Pa；
f--摩擦系数；
ρc--工作条件下连续相流体密度，kg/m³；
u--混合流体流速（以空管内径计），m/s；
ξ--静态混合器空隙率，ξ=1-Aδ；
dh--水力直径，m；
Re--雷诺数；
μ--工作条件下连续相粘度，Pa·s；
L--静态混合器长度，m；
ΔA--混合器单元总单位面积，m²；
A--SV型，每m³体积中的混合单元单位面积，m²/m³；

d_h，mm	2.3	3.5	5	7	15	20
A，m²/m³	700	475	350	260	125	90

δ--混合单元材料厚度，m，一般δ=0.0002m；
D--管内径，m。
摩擦系数f与雷诺数Re的关系式见下表与下图所示。

②SH型、SK型压力降计算公式

摩擦系数f与雷诺数Re的关系式见下表与下图所示。关系式的压力降计算值允许偏差±30%，适用于液-液、液-气、液-固混合。

SV型、SX型、SL型静态混合器f与ReD关系式

混合器类型		SV-2.3/D	SV-3.5/D	SV-5～15/D	SX型	SL型
层流区	范围关系式	Re_D＞3000 f≈2.10 ≤23 f=139/Reξ	Re_D≤23 f=139/Reξ	Re_D≤150 f=150/Reξ	Re_D≤13 f=235/Reξ	Re_D≤10 f=156/Reξ
过渡流区	范围关系式	23＜Re_D≤150 f=23.1Re_D^-0.428	23＜Re_D≤150 f=43.7Re_D^-0.631	-- --	13＜Re_D≤70 f=74.7Re_D^-0.476	10＜Re_D≤100 f=57.7Re_D^-0.568
湍流区	范围关系式	150＜Re_D≤2400 f=14.1Re_D^-0.329	150＜Re_D≤2400 f=10.3Re_D^-0.351	Re_D＞150 f≈1.0	70＜Re_D≤2000 f=22.3Re_D^-0.194	100＜Re_D≤3000 f=10.8Re_D^-0.205
* 湍流区	范围关系式	Re_D＞2400 f≈1.09	Re_D＞2400 f≈0.702	-- --	Re_D＞2000 f≈5.11	Re_D＞3000 f≈2.10

SH型、SK型静态混合器f与ReD关系式

混合器类型		SH型	SK型
层流区	范围关系式	Re_D≤30 f=3500/Re_D	Re_D≤23 f=430/Re_D
过渡流区	范围关系式	30＜Re_D≤320 f=646Re_D^-0.503	23＜Re_D≤300 f=87.2Re_D^-0.491
湍流区	范围关系式	Re_D＞320 f=80.1Re_D^-0.141	300＜Re_D≤1100 f=17.0Re_D^-0.2051
* 湍流区	范围关系式	-- --	Re_D＞11000 f≈2.53

③气-气混合压力降计算公式
气-气混合一般均采用SV型静态混合器，其压力降与静态混合器长度和流速成正比，与混合器单元水力直径成反比。对不同规格SV型静态混合器测试，关联成以下经验计算公式

式中	Δp--单位长度静态混合器压力降，Pa； u--混合气工作条件下流速，m/s； ρ_c--工作条件下混合气密度，kg/m³； L--静态混合器长度，m； d_h--水力直径，mm。

四、静态混合器的安装：

静态混合器在安装时应尽可能靠近二股或多股流体的初始混合处。在不同的使用场合，他们的安装形式也有一定差别。具体要求见下表

静态混合器安装形式

型号	安装形式
SV	气-液相：垂直安装（并流）液-气相：水平或垂直（自上而下）安装气-气相：水平或垂直（气相密度差小，方向不限）安装
SX	液-液相：水平或垂直（自上而下）安装
SL	液-液相：水平或垂直（自上而下）安装液-固相：水平或垂直（自上而下）安装
SH	气-液相：两端法兰尺寸按产品公称直径放大一级来定，采用SL型安装形式
SK	气-液相：以可拆内件不固定的一端为进口

注：气-液相指气相物流是工作物流，而液相物流是被动物流。
　　液-气相指液相物流是工作物流，而气相物流是被动物流。

工程设计一般以单台或串联静态混合器来完成混合目的，如果以两台静态混合器并联操作时，配管设计时应保证流体分配均匀。

当使用小规格SV型时，如果介质中含有杂质，应在混合器前设置两个并联切换操作的过滤器，滤网规格一般选用40-20目的不锈钢滤网。

静态混合器上尽量不安装流量、温度、压力等指示仪表和检测点，特殊要求时在订货时出图说明。

对于需要在混合器外壳设置换热夹套管时，要在订货时说明。

对于SH系列产品，由于其加工精度高，维修困难，要求使用的介质清洁或能用溶剂倒置清洗，要不就是介质在高温下能熔化才行。

对于SV系列产品，若因流体不清洁而堵塞，可拆卸设备、用水（蒸汽）或溶剂倒置清洗，也可拆掉单元，取出堵物。

对于SK系列的活络单元产品，可将整个单元抽出清洗，但拉出时切忌敲击，以免单元变形。

A、SV型静态混合器

1.产品特性
单元是由一定规格的波纹板组装而成的圆柱体，它的技术性能：的分散程度为1-2μm，液-液相的不均匀度为Δ≤1-5%。

2.产品型号

规格	DN	dh	Q	规格	DN	dh	Q
SV-2.3/20	20	2.3	0.5-1.2	SV-5-20/200	200	5-20	5-110
SV-2.3/25	25	2.3	0.9-1.8	SV-5-20/250	250	5-20	88-176
SV-3.5/32	32	3.5	1.4-2.9	SV-5-30/300	300	7-30	125-250
SV-3.5/40	40	3.5	2.2-4.5	SV-7-30/350	350	7-30	173-346
SV-3.5/50	50	3.5	3.5-7	SV-7-30/400	400	7-30	226-452
SV-3.5/65	65	3.5	5-12	SV-7-30/450	450	7-30	286-572
SV-5/80	80	5	9-18	SV-7-30/500	500	7-30	353-706
SV-5/100	100	5	14-28	SV-7-30/600	600	7-30	505-1010
SV-5-7/125	125	5-7	24-34	SV-7-30/1000	1000	7-30	1413-2826
SV-5-7/150	150	5-7	30-60	SV-15-30/1200	1200	15-30	1630-3260

SV型外形图

3.产品用途
适用于粘度≤10²厘泊的液-液、液-气、气-气的混合、乳化、反应、吸收、萃取、强化传热等过程。

B、SK型静态混合器
1.产品特性
单元由单孔道左、右扭转的螺旋片组焊而成，它的技术性能：分散程度≤10μm，液-液、液-固相的不均匀度为Δ≤1-5%。
2.产品型号

规格	DN	dh	Q	规格	DN	dh	Q
SK-5/10	10	5	0.15-0.3	SK-50/100	100	50	14-28
SK-7.5/15	15	7.5	0.3-0.6	SK-62.5/125	125	62.5	22-44
SK-10/20	20	10	0.6-1.2	SK-75/150	150	75	31-64
SK-12.5/25	25	12.5	0.9-1.8	SK-100/200	200	100	56-110
SK-16/32	32	16	1.4-3.2	SK-125/250	250	125	88-177
SK-20/40	40	20	2.2-4.5	SK-150/300	300	150	127-255
SK-25/50	50	25	3.5-7.0	SK-175/350	350	175	173-346
SK-32.5/65	65	32.5	5.9-12	SK-200/400	400	200	226-452
SK-40/80	80	40	9-18	SK-250/500	500	250	353-706

SK型外形图

3.产品用途
适用于化工、石油、制药、食品、精细化工、塑料、环保、合成纤维、矿冶等部门的混合、反应、萃取、吸收、注塑、配色、传热等过程，对较小流量并伴有杂质或粘度≤10⁶厘泊的高粘性介质尤为适用。

C、SX型静态混合器
1.产品特性
单元由交叉的横条按一定规律构成许多X型单元，技术特性：混合不均匀度Δ≤1-5%。

2.产品型号

规格	DN	dh	Q	规格	DN	dh	Q
SX-12.5/50	50	12.5	3.5-7.0	SX-50/200	200	50	56-110
SX-16.25/65	65	16.25	6-12	SX-62.5/250	250	62.5	88-176
SX-20/80	80	20	9-18	SX-75/300	300	75	125-250
SX-25/100	100	25	14-28	SX-87.5/350	350	87.5	173-346
SX-31.25/125	125	31.25	22-44	SX-100/400	400	100	226-452
SX-37.5/150	150	37.5	30-60	SX-125/500	450	125	353-706

SX型外形图

3.产品用途
适用于粘度≤10⁴厘泊的中高粘度液-液反应、混合、吸收过程或生产高聚物流体的混合、反应过程，处理量较大时使用效果更佳。

D、SL型静态混合器
1.产品特性
单元由交叉的横条按一定规律构成单X型单元，技术特性：液-液、液-固相混合不均匀度Δ≤1-5%。

2.产品型号

规格	DN	dh	Q	规格	DN	dh	Q
SL-12.5/25	25	12.5	0.7-1.4	SL-100/200	200	100	56-110
SL-16/32	32	16	1.4-2.9	SL-125/250	250	125	88-176
SL-20/40	40	20	2.3-4.6	SL-150/300	300	150	127-255
SL-25/50	50	25	3.5-7	SL-175/350	350	175	173-346
SL-40/80	80	40	9-18	SL-200/400	400	200	226-452
SL-50/100	100	50	14-28	SL-250/500	500	250	353-705
SL-75/150	150	75	32-64	SL-300/600	600	300	41-814

SL型外形图

3.产品用途
适用于化工、石油、油脂等行业，粘度≤10⁶厘泊或伴有高聚物介质的混合，同时进行传热、混合和传热反应的热交换器，加热或冷却粘性产品等单元操作。

E、SH型静态混合器
1.产品特性
单元由双孔道组成，单元之间设有流体再分配室。技术特性：分散程度1-2μm，液-液相不均匀度为Δ≤1-5%。

2.产品型号

规格	DN	dh	Q	规格	DN	dh	Q
SH-3/15	15	3	0.1-0.2	SH-19/80	80	19	4.0-8.0
SH-4.5/20	20	4.5	0.2-0.4	SH-24/100	100	24	6.5-13.0
SH-5/25	25	5	0.5-1.1	SH-36/150	150	36	31-63
SH-7/32	32	7	0.9-1.8	SH-49/200	200	49	54-108
SH-9/40	40	9	1.6-3.2	SH-74/300	300	74	124/248
SH-12/50	50	12	2.3-4.6	SH-124/500	500	124	174-348