本发明涉及一种新型混合搅拌装置，其具体是涉及用于PIV观测实验中使荧光粒子和水均匀混合的搅拌装置。
背景技术：
搅拌操作广泛应用于化工、冶金、食品、医药、发酵等领域，是工业反应过程的重要环节，搅拌效果的优劣也是影响PIV实验效果好坏的重要因素。传统的搅拌方法搅拌效率低、功耗大，在搅拌的过程中会产生较多气泡，且气泡直径较大，拍照时容易遮挡示踪颗粒，观测效果较差，且固态示踪颗粒在液体中的跟随性偏差、悬浮时间较短，也影响实验观测的精确度。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服背景技术的不足,提供一种具有良好的轴流性能、剪切作用小、循环速率高、上下翻腾效果好且能耗低的搅拌器，以提高示踪粒子的跟随性，有效减缓荧光粒子下沉的速度，使其悬浮在液体中达到均匀混合的目的，同时减少较大气泡的产生。
为实现以上目的，本发明采用了以下的技术方案：
一种减缓固体颗粒沉降的搅拌装置,包括搅拌容器以及设置在搅拌容器内腔的搅拌器；所述搅拌器包括竖直定位在搅拌容器中央且由动力装置驱动的搅拌轴以及均匀布置在搅拌轴周边的搅拌器叶片；其特征在于：所述搅拌器叶片由三个对称分布于搅拌轴轴线的叶片组成，该叶片采用平板扭弯而成，叶片表面的各点按以下方程分布：
式中：
z轴与搅拌轴轴线重合；
叶片根部的端点落在x轴与y轴所形成的平面；
r为叶片上任一点与坐标原点的距离；
x、y、z分别是叶片上任一点的坐标。
所述叶片根部端的半径为150mm，叶片厚度小于8mm。
所述叶片上开有导流和减小阻尼的导流孔。
所述搅拌容器的内壁均匀布置由3块竖直布置的挡板。
本发明的有益效果是：
由于叶片呈旋桨状，所以当搅拌器转动时叶片对搅拌容器内的液体产生推和挤的作用，使搅拌器产生一股高速流体从轴向射出，因射流夹带使周围更多的流体一起流动，从而形成一个上下循环的总体运动；这种循环流动能够涉及搅拌容器内较大范围，使搅拌容器内液体产生上下翻腾的效果，起到体积循环作用。因此固体颗粒下沉的速度得到减缓使其悬浮在液体中达到均匀混合的目的。同时叶片上开制有导流孔，可减少较大气泡的产生，方便了观测，极大提高了示踪粒子的跟随性。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图。
图2是图1中叶片的放大结构示意图。
图3是本发明中叶片的受力分析示意图。
具体实施方式
下面结合附图所示的实施例，对本发明专利作进一步说明，但本发明专利并不局限于以下实施例。
图1所示的搅拌装置，包括搅拌容器以及设置在搅拌容器内腔的搅拌器，所述搅拌器包括竖直定位在搅拌容器中央且由动力装置驱动的搅拌轴6以及均匀布置在搅拌轴周边的搅拌器叶片7(以下简称叶片；图中显示的叶片安装在叶轮周边，且通过叶轮与搅拌轴连为一体)；动力装置为电机，通过减速器1以及联轴器2带动搅拌轴。图中还有：凸缘法兰5、联轴器2、挡板8。
所述搅拌器叶片由三个对称分布于搅拌轴轴线的叶片组成；该叶片采用平板扭弯而成，因而是等厚度的叶片；具体厚度可根据需要确定，推荐厚度小于8mm；该叶片表面(上表面或下表面)上的各点按以下方程分布：
式中：
z轴与搅拌轴轴线重合；
叶片根部的端点(叶片上距离z轴的最短点；叶轮为圆柱形时，叶片与叶轮的相交线上可任选一端点)落在x轴与y轴所形成的平面；
r为叶片上任一点与坐标原点的距离；
x、y、z分别是叶片上任一点的坐标。
该叶片根部端点的半径也可根据需要确定，推荐半径为150mm。
为提高消除气泡的效果，所述叶片上开有导流和减小阻尼的导流孔7-1。导流孔的大小和分布位置可根据需要确定。孔的中心到叶片根部的距离与孔的中心到叶片尖端的距离之比优选为2：1(图2中可见)。可减小叶片在旋转方向上的投影面积，降低能耗，同时在搅拌系统中产生射流，能进一步强化涡流扩散，这种穿流型搅拌能够在较小的能耗情况下强化搅拌效果。
当电机启动时，电机通过减速器1变速后带动搅拌器在一定转速下旋转；当搅拌器转动时，叶片对液体产生推和挤的作用，产生一股高速流体从轴向射出，因射流夹带使周围更多的流体一起流动，形成一个上下循环的总体运动，这种循环流动能够涉及搅拌罐内较大范围，使搅拌容器内液体产生上下翻腾的效果，起到体积循环的作用。因此固体颗粒下沉的速度得到减缓，并使其悬浮在液体中达到均匀混合的目的。
搅拌容器内的液体运动不仅有沿壁面及搅拌轴的上下循环流，还有圆周运动，由于圆周运动对混合搅拌没有显著作用，所以容器内还设置了3块均匀分布的挡板限制了液体的切向速度，增加了轴向速度分量，将液体的圆周运动改为垂直翻转运动提高搅拌效果。该挡板为竖直固定在搅拌容器内壁面平面挡板，挡板顶端的高度设置优选为搅拌容器内腔高度的三分之二处，挡板底端抵压在搅拌容器内腔底部；挡板宽度优选为搅拌容器半径的五分之一；挡板的一个平面(两个平面任选)优选与搅拌容器的直径重合。
这样的叶片结构可以提供较大的轴向分速度、传送距离也比较大，使搅拌器内的液体产生一个上下的循环运动，从而产生上下翻腾的效果，减缓固体颗粒下沉的速度，使其与液体混合均匀。
图3是以某直径r柱面与叶片截交得到叶切面的结构关系图；每截面螺旋升角θ可用求得。沿叶片扭转曲线，选取螺旋升角β角度，曲线两端点处进行受力分析：
旋桨上均布载荷:Fa1＝ΔP·D·sin(π/z)
轴向力：Fa2＝2Tg/Dg·tanβ
所取螺旋升角β，及其叶形参数Z，可使该行线旋桨切割流体时，产生的轴向分力远大于同等尺寸下其他桨叶，同时还能产生额外的周向分力。