到目前为止,已经开发了许多新型的改进的涡轮桨搅拌釜。通过增加叶片高度并同时向叶片添加穿孔,Roman等人设计了穿孔涡轮桨搅拌釜,其具有降低的功率消耗和提高的氧传递效率。Chen和Chen研究了梳刀和多孔刀片盘式叶轮。发现后者在类似的功率输入下具有比标准涡轮桨搅拌釜更高的体积气 - 液传质系数。Warmoeskerken和Smith提出了CD-6叶轮,其具有类似于从管段切割的凹形叶片。这个和随后的研究证实,这种叶轮提供比传统的Rushton叶轮更好的气液混合性能。从那时起,连续开发具有非平叶片的其它叶轮。例如,中空半椭圆叶片分散涡轮机(HEDT)应用于Chen等人在搅拌罐中的气-液和气-液-固混合。 研究了不同操作条件下的空隙率分布,包括叶轮转速,功率输入,气体流速和温度。Vasconcelos et al。得出结论,最好的性能可以预期从具有流线型叶片的改进的涡轮桨搅拌釜,其降低功率数,导致更少的充气功率下降,延迟叶轮溢流,并且因此被证实更有效并且能够处理气体。这可能归因于具有流线型叶片的叶轮可以增加叶片曲率并改变拖尾涡流特性的事实。
标准涡轮桨搅拌釜的另一个有希望的改进的方向是自诱导型涡轮桨搅拌釜。探讨了混合机理,并且这种叶轮在气 - 液 - 固和气 - 液分散应用中的优点由一些研究人员实验和数值验证。Bakker等人[20-22]发明了具有垂直非对称叶片的Scaba(也称为BT-6)叶轮。显示该叶轮具有更平坦的充气功率曲线,并且在溢流之前可以比具有对称叶片的叶轮分散更多的气体。此外,还有柔性叶轮叶轮。与刚性叶片叶轮相比,允许柔性叶片叶轮在流体的作用下弯曲成期望的弯曲构造。不幸的是,迄今为止还没有关于在涉及微生物的方法中应用柔性叶片叶轮的现有信息。
在这项工作中,我们调查位移叶片涡轮桨搅拌釜在气体液体混合在挡板搅拌容器使用实验和CFD方法。该叶轮具有与标准涡轮桨搅拌釜相同的部件尺寸,除了叶片被替代地安装在叶轮盘的上方和下方。确切地说,三个叶片在叶轮盘的上方,并且每个叶片的底部边缘与盘的底部表面对准。对于其他三个叶片,它们在盘下方,并且它们的顶部边缘平行于盘的顶部表面。有关这种叶轮的更多细节,读者可参考文献。