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　　間歇式齒形和徑向排放的轉子-定子混合器款式從實驗室小樣制備到工業規模生產都有各種不同規格可供選擇。在實驗室應用中，混合頭（轉子和定子的組件）可以小至0.01m（Turrax，Silverson），處理的液體量可以從幾毫升到幾升不等。在圖5.3所示的工業應用模型中，混合頭的直徑最大為0.5m，可以批量處理幾立方米的流體。

　　如上所述，對轉子-定子混合器中的混合/分散過程的理解仍然非常有限。因此，Silverson的大規模生產的轉子和定子的幾何形狀與實驗室規模使用的轉子和定子的幾何形狀是相同。同樣，Turrax的轉子-定子組件的形狀在不同規格上實際上是相同的。

　　在實際應用中，用于特定乳化過程的轉子-定子混合器的選擇取決于所需的產品形態，通常根據平均液滴尺寸或液滴尺寸分布（DSD）以及處理產品的單批次數量的大小。在開放文獻中，很少有文獻提及可以計算出轉子-定子混合器的平均液滴尺寸，也沒有方法可以估算DSD。因此，為特定配方選擇合適的混合器和加工條件常常是通過試錯來完成的。許多領先的制造商要么為混合器使用提供試用期，要么對給定的配方進行實驗室規模的乳化，通過測試優選他們制造的混合器的不同類型/幾何形狀。顯然，后一種選擇對于許多公司而言可能是不可接受的，因為它們用于制造基于乳液的產品的工藝具有商業敏感性。一旦在實驗室規模確定了攪拌機的類型及其運行參數，就需要把工藝放大擴大該過程到生產規模。

　　大多數的乳化實驗室測試都是在小間歇式容器中進行的，因為它比連續操作更容易，更便宜。因此，在擴大轉子-定子混合器的規模之前，必須決定工業乳化應間歇式進行還是連續化進行。對于產品配方需要較長處理時間（通常與緩慢的化學反應有關）的過程，建議使用間歇式混合器。它們需要簡單的控制系統，但是在大型容器中空間均勻性可能是個問題，這可能導致更長的處理時間。在通過連續相和分散相之間的機械/流體動力學相互作用或通過快速化學反應控制產品質量的過程中，需要大量能量以確保充分混合，建議使用在線轉子-定子混合器。在線混合器也被推薦用于有效處理大噸位流體。

　　在間歇式處理的情況下，將轉子-定子裝置采用頂部入口侵入的混合器（圖5.4a）在機械上是最簡單的布置，但在某些過程中，底部入口混合器（圖5.4b）可確保更好的批量混合，但是在這種情況下，密封比較復雜。通常，由于受混合器的無死角體積混合能力的限制，間歇式轉子-定子混合器的效率會隨著容器尺寸的增加和加工液體粘度的增加而降低。如果液體/乳液的表觀粘度較低，Turrax的開放式結構混合器即使在相對較大的容器中也經常能夠進行充分的無死角混合。但對于加工非常粘稠的乳液則需要額外的葉輪（通常是錨定型）來導流并通過轉子-定子混合器使乳液循環。另一方面，間歇式的Silverson轉子-定子混合器的泵送能力非常有限，即使在實驗室規模下，它們也可以安裝在容器中心之外（偏心安裝），以改善整體混合效果。大規模地，總是需要至少一個額外的葉輪（圖5.3b），并且對于非常大的容器單元，需要在同軸安裝多個葉輪促進導流。

　　圖5.3工業規模的轉子-定子混合器：（a）齒形混合器–IKA中型Ultra Turrex，最大批量6m3；（b）大型Silverson的間歇徑向排放混合器，最大分批體積為35m3；（c）混合器（b）中使用的開槽篩網（最大直徑為0.5m），以及（d）在混合器（b）中使用的粉碎篩網

　　在大型容器中安裝大型重型攪拌機還存在機械問題。首先，電動機/軸組件的重量需要足夠的支撐，其次，以每分鐘數千轉的速度旋轉的長軸可能需要額外的支撐/軸承，以避免振動和擺動。通過將攪拌器安裝在帶有較短且更穩定軸的容器底部（圖5.4b）可以避免這些問題，但是在這種情況下，必須使用適當的密封件。而且，混合器距離容器底部的距離很近，這進一步限制了混合器的泵送能力。因此，在這種配置中，需要額外的葉輪來進行無死角混合。

　　圖5.4(a,b)間歇工藝處理時轉子-定子混合器的可能安排

　　使用間歇式轉子-定子混合器處理大量流體的相關問題可以通過將間歇式混合器替換為前面簡要討論過的在線(連續)混合器來避免。不同的供應商(Silverson,IKA等)提供了許多可供選擇的設計型號，轉子和定子的幾何形狀的差異與主要與定子和轉子的設計方案適用于不同的應用目的相關。間歇式轉子-定子混合器和在線式轉子-定子混合器的主要區別是后者有很強的泵送能力，因此它們直接安裝在管道中。相對于間歇式混合器在線式轉子-定子混合器的主要優點之一是對于相同的功率負荷，在線式混合器需要一個小得多的混合器，因此它們更適合處理大量的流體。當處理容器的規模增加時，達到某個點，使用在線轉子-定子混合器就會會比通過增大間歇式混合器直徑的辦法更加有效。因為功率消耗隨著轉子直徑的增大而急劇增加(達到五次方)，在大直徑混合轉子需要一個非常大的電機。過渡點取決于流體流變學，但對于粘度類似于水的流體，推薦大約處理液體在1-1.5 t的體積時從間歇式轉子-定子混合器改為在線轉子-定子混合器工藝進行處理。

　　大多數制造商同時提供單級和多級混合器，后者被建議用于要求更高的混合過程，例如高粘度液體的乳化或固/液系統中的加工/粒徑減小。單級和兩級轉子－定子混合器的示例如圖5.5所示。

　　圖5.5 Silverson的在線轉子-定子混合頭幾何形狀(64mm直徑):(a)單級轉子和(b)單級定子;(c)雙級轉子和(d)雙級定子

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