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如今的许多实验，无论是在实验规模、中试规模还是工业规模，都涉及一种或多种试剂的混合，以产生反应或将固体颗粒溶解到液体介质中。
混合过程的有效性是决定整个过程在任何规模上是否可行的关键，并且可能是反应是否有效和高收率与低收率之间的区别。在这里，我们剖析了流体混合过程背后的原理，并看看在学术和工业实验室中使用的几种主要设备类型。2020欧洲杯下注官网
混合的原则
混合过程的有效性是由液体的流速决定的，而流速又决定了多少试剂/添加剂被溶解到系统中。有两种主要类型的流-层流(均匀和非均匀)和紊流。
系统内流动的类型由两个主要参数之一决定，即流体体积流量和质量流量，这取决于混合的类型。对于这些流动参数，流体体积流动与溶液本身有关，并由在给定时间流过某一确定点的溶液的数量决定，而质量流量涉及流过某一给定点的质量运动的数量。
也有很多因素会影响流量。影响流量的主要参数是液体的粘度、液体的密度和液体与混合容器接触时的摩擦力。
根据容器的大小和类型，流体衍生混合的类型可能非常重要。在大多数情况下，实现紊流是有益的，因为它允许在混合容器中更好地横向和纵向混合。但这并不总是可行的，所以有时必须使用层流混合。
层流
层流式混合是最不有效的混合方法，常用于大型中试设备，如食品搅拌器，或磁性搅拌方法。2020欧洲杯下注官网磁搅拌通过搅拌器热板可以达到紊流，但在较低的速度只产生层流。
层流是指液体在相互越过的层流中进行混合。它们可以是均匀的，也可以是非均匀的，并分别导致轴对称流和非对称流。
层流中的流体沿着平滑的路径流动，各层流体之间不会相互干扰，因此这种类型的混合并不总是有效的。然而，在层流型混合中，流体的速度在流体内部的任何一点都是恒定的。
湍流
湍流流确保了更大的混合效率，并经常在高速下产生，无论是从搅拌器热板，旋涡混合机，球磨机混合机或大型高速混合机。
与层流不同的是，紊流扭曲了混合容器中流体层之间的界面，将它们分解，并允许在横向和纵向两方面进行混合。紊流混合通常会形成漩涡——如果你使用的反应容器没有形成漩涡，那么你还没有形成紊流。
这种混合类型对于溶解和反应物的混合特别有用，因为它允许所有组件在容器的所有3个维度中混合。紊流以更高的速度发生，因为打破界面所需的能量很高，但是，流体的速度不是在每一点都是恒定的。流变成湍流的那一点通常是用雷诺数来定义的。
雷诺数
雷诺数是用于预测流体流动模式的无量纲数值。这延伸到一般流体流动和混合过程中的流动。雷诺数结合了流体密度、流体速度、以米为单位的线性尺寸、流体的动态粘度和流体的运动速度等参数，输出一个与流体是层流还是湍流流型相对应的数字。
简单地说，雷诺数是由流体中的惯性力和粘性力的比值决定的。实现紊流的值取决于流体溶液中颗粒的类型、大小和形状，因此是一个随过程而变的量。
大部分搅拌机
散装搅拌器大小不一，从小型磁力搅拌器热板，到中试规模的食品搅拌器和工业规模的化学搅拌器。对于这些类型的混合器，混合过程的流速通常决定容器内的流动类型，层流和湍流混合都是可能的。
在散装搅拌机类中，在科学机构中发现的最常见的一种是搅拌器热板。这些设备有多种形式和制造商，包括Stuart Equipment、Thermo Fischer Scientific、Ca2020欧洲杯下注官网mlab、Corning和IKA等。这些只在小规模混合时有用。
对于混合应用，磁搅拌板和搅拌热板都可以使用。对于需要同时混合和加热的反应，搅拌器热板是最好的选择，但对于一般的混合应用，两者都可以使用。
请从化学混合器获取更多信息
这些搅拌板使用磁性搅拌棒，通常涂有特氟龙，以混合溶液。混合的速度将决定混合的效率，但是，在高速下，磁力搅拌器在磁场中会变得不平衡，不再提供任何进一步的旋转/混合。所以，在让船只单独进行混合之前，找到最佳速度是关键。
这些方法广泛应用于所有科学学科，在大多数学术实验室和小规模研发实验室中也很常见。还可以内置温度计来保持溶液温度恒定，也可以购买多个搅拌板搅拌器。
对于较大的混合应用，可以使用中试规模的混合机。然而，在反应容器中，随着体积和体积流量的增大，许多规模较大的混合器产生层流而不是紊流，这有时会导致在放大过程中出现问题，因为这两种规模具有不同的混合动力学。然而，更大的混合容器可以产生更大的剪切力，这有助于弥补紊流的缺乏。
这些搅拌器种类繁多，在化学混合和食品研究应用中都很常见。对于食品研发应用，最常见的类型是温克沃斯搅拌机。由于一些食品的易碎性，食品研究搅拌机一般不具有与化学搅拌机相同的剪切能力。
一般化学混合的中试规模设备由Kevin2020欧洲杯下注官网 Process Technologies、Silverson、IKA和Ross等制造商生产。工业规模的混合机，即那些涉及商业规模生产的混合机，是由许多公司生产的，包括莫顿混合机，细川美光有限公司和约翰R布恩，其中一些其他制造商已经提到。
旋涡混合器
旋涡混合机，也称为涡旋器，通常用于实验室，以实现高效混合使用高速低体积的环境。其结果是紊流，它可以有效地混合溶液/分散固体，均质溶液和破坏细胞。旋涡混合器使用特定的低体积管，易于安装到单位。
涡流混合器使用一个带有垂直传动轴和顶部橡胶片的电机。当马达打开时，样品瓶被放置在搅拌器上，循环运动被传递到液体样品，在足够的速度下形成一个漩涡。
旋涡搅拌器仅用于小型研究实验室，通常用于生物应用，但也用于一些化学和工程样品。市场上有许多旋涡搅拌器，常见的制造商是斯图尔特，VWR，康宁，IKA, Fischer Scientific和SciQuip。
球磨机搅拌机
球磨机混合机在实验室中不太常见，但在混合、均质、细胞分裂和DNA恢复方面很有用。球磨机本质上是一种高速振动筛。如果你拿一个小的样品瓶，沿着它的垂直轴摇动里面的东西，那么你会做和球磨机一样的工作，尽管效率会大大降低。
球磨机混合机一般用于小规模的研发实验室，无论是在学术或工业设置。他们利用冲击和摩擦能有效地混合样品。球磨机混合机一般是高能混合机，能量的多少取决于购买的设备，适用于干、湿和低温样品。2020欧洲杯下注官网
高速球磨机中的重力足以使岩石和陶瓷样品破碎、分散。可以同时运行多个样品，大多数机器可同时容纳两个样品。常见的球磨机混合机制造商有Retsch, SPEX SamplePrep和Horiba。
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