搅拌桨作用与型式

搅拌器的型式搅拌器的分类按流体流动形态轴向流搅拌器径向流搅拌器混合流搅拌器按搅拌器叶片结构平叶折叶螺旋面叶按搅拌用途低粘流体用搅拌器高粘流体用搅拌器1、式搅拌器主要用于流体的循环，不能用于气液分散操作。2、折叶式比平直叶式功耗少，操作费用低，故折叶桨使用较多。桨式搅拌器常用参数（表8-5）桨式搅拌器推进式搅拌器常用参数（表8-6）推进式搅拌器推进式搅拌器的特点轴向流搅拌器常用于低粘流体的搅拌结构简单、制造方便循环量大，搅拌功率小（透平式叶轮）涡轮式搅拌器1、适用物料粘度范围广。2、剪切力较大，分散流体的效果好。3、直叶和弯叶涡轮搅拌器主要产生径向流，折叶涡轮搅拌器主要产生轴向流。涡轮式搅拌器常用参数（表8-6）涡轮式搅拌器常用参数（表8-6）锚式搅拌器框式搅拌器锚式和框式搅拌器特点1、结构简单，制造方便。2、适用于粘度大、处理量大的物料。3、易得到大的表面传热系数。4、可减少“挂壁”的产生。螺带式搅拌器螺杆式搅拌器1、介质的性质（1）介质的粘度随着介质粘度增高，各种搅拌器使用的顺序是：桨叶式、推进式、涡轮式、框式和锚式、螺杆（带）式（2）介质的密度（3）介质的腐蚀性2、反应过程的特性间歇操作还是连续操作；吸热反应还是放热反应；是否结晶或有固体沉淀物产生等。3、搅拌效果和搅拌功率的要求搅拌器的选型搅拌器的选用生物反应都是在多相体系中进行大多数生物颗粒对剪切力非常敏感大多数微生物发酵需要氧气生物反应物料的特性搅拌功率的计算影响搅拌功率的主要参数搅拌器的运动参数被搅拌介质的特性搅拌器的几何尺寸重力参数搅拌容器的结构搅拌轴和搅拌器的强度和刚度计算电机和减速机的选型P=f（n，d，ρ，μ，g）=KnadbρcμegfK---系统几何构形的总形状系数功率关联式：,....),,()()(53DhDBDdfFRKdnPNqrreP功率表达式53dnNPP搅拌轴设计搅拌轴的结构设计计算搅拌轴的直径加工直线度的要求耐腐蚀要求足够的强度、刚度和韧性优良的切削加工性能搅拌轴材料选择轴颈设计轴身设计轴头设计搅拌轴的结构设计影响搅拌轴直径的四个因素1、扭转变形2、临界转速3、扭转和弯矩联合作用下的强度4、轴封处允许的径向位移搅拌轴直径计算搅拌轴的力学模型按扭转变形计算搅拌轴的直径][)1(6.58344maxGdMn刚度条件轴径414max))1(][(92.4GMdn按临界转速校核搅拌轴的直径scmLLEIn)()1(3301214临界转速要求n≤0.7nc（刚性轴）1.3nc（柔性轴）搅拌轴临界转速的选取—（表8-11）当搅拌轴转速n≥200r/min时，应进行临界转速的验算。按强度计算搅拌轴的直径22max][MMMMWMntetePte当量扭矩强度条件轴径314))1]([(72.1teMd按轴封处允许径向位移验算轴径轴封处的允许径向位移总径向位移LoLoLoLo][][限制条件（1）轴径应同时满足强度、刚度、临界转速等条件。（2）在确定轴的结构尺寸时，还应考虑轴上键槽及开孔所引起的局部削弱，轴径应适当增大。（3）轴径应圆整到标准公称轴径系列，如φ30、φ40、φ50、φ65、φ80、φ95、φ110等。搅拌轴直径的确定缩短悬臂段的长度增大轴径设置底轴承或中间轴承设置稳定器减小轴端挠度、提高搅拌轴临界转速的措施密封装置作用维持设备内的压力，防止介质泄漏。基本要求密封可靠，使用寿命长。结构简单，装拆方便。类型填料密封机械密封（轴封装置）填料密封允许有一定的泄漏量填料需定期更换轴有一定的磨损填料密封填料（1）填料应富有弹性。在压盖压紧后，弹性变形要大，这样才能贴紧转轴并对转轴产生一定的抱紧力。（2）填料应耐磨。填料和轴之间的摩擦系数要小，以降低摩擦功率的损耗，延长填料的使用寿命。通常填料需要加润滑油以降低摩擦系数，有些填料（如石墨、聚四氟乙烯、耐磨尼龙等）本身具有自润滑作用，可有效地降低摩擦系数。（3）导热性要好，能够将摩擦产生的热量尽快传递出去。（4）高温高压条件下使用的填料，要求具有耐高温性能及足够的机械强度。填料及其选用等）金属填料（钢、铅、铜人造纤维矿物纤维动物纤维植物纤维非金属填料填料表（8-13）填料箱填料箱宽度：dS)2~4.1(填料箱高度：由填料的尺寸和圈数确定表（8-13）标准填料箱填料压盖高度：Hh)32~31(机械密封（端面密封）动、静界面密封点径向密封端面比压动环和静环弹簧压紧装置密封圈机械密封的分类双端面机械密封单端面机械密封按密封面的对数分)1)1kk非平衡型（平衡型（的影响分按介质压力对端面比压内装式机械密封外装式机械密封外分按密封元件置于釜体内表（8-14）外装式和装内式机械密封双端面机械密封双端面机械密封K1K=1dD1dD1d=D1平衡型机械密封：K=0.6~0.9非平衡型机械密封：K=1.1~1.2（1）耐磨性和导热性—动环和静环做相对摩擦滑动，会产生发热和磨损现象，要求动环和静环的耐磨性好，并且能将摩擦产生的热量及时传导出去。（2）硬度—由于动环形状复杂，容易变形，所以要求动环的硬度比静环大。（表8-15）（3）耐腐蚀性动环和静环的材料要求全封闭密封介质易燃、易爆贵重物料高纯度物料高真空操作剧毒物料优点1、功耗小、效率高。2、电机过载保护。3、可承受较高压力。缺点1、内轴承寿命短。2、涡流、磁滞等损耗。3、使用温度的限制。传动装置适用于单跨轴适用于悬臂轴1、釜体的结构型式和尺寸的确定包括釜体结构、釜体尺寸（直径、高度）、封头形式的选择等。2、材料的选择根据工作温度、压力、物料的性质、设备加工要求等条件选择。3、强度计算及校核（包括带夹套反应釜的稳定性校核）如釜体壁厚的计算、封头壁厚的计算、搅拌轴直径的确定等。4、主要零部件的选用搅拌器、传动装置、轴封装置等的选择。5、绘图、编制技术文件装配图、各种零部件图、设计计算书、设计说明书、技术要求等。搅拌反应器的机械设计内容作业11.以机械搅拌反应器为例，说明搅拌反应器由哪几部分组成，包括哪些构件。2.搅拌器的功能是什么？中心顶插式搅拌器可形成哪几种流型？如何控制切向流？3.分析桨式、推进式、涡轮式、锚式搅拌器的结构特点和适用场合。4.搅拌器可通过哪几种方式与搅拌轴连接？5.搅拌轴主要承受什么载荷？如何确定搅拌轴直径？6.机械密封有哪几个密封点？分别采用什么密封方式？7.平衡型和非平衡型密封结构有何不同？画简图说明。某一带夹套的立式搅拌反应器，设备容积V=2.5m3，操作容积V0=2m3，长径比（H/D）=1，工艺要求传热面积为7m2，搅拌功率为1.4KW，搅拌轴转速为50r/min。已知釜内压力为0.2Mpa，夹套内压力为0.3Mpa，内筒壁厚10mm，内筒与夹套采用相同材料，[σ]t=113Mpa，σs=235Mpa，G=8×104Mpa。（1）计算夹套壁厚（取腐蚀裕量C2=2mm），并进行水压试验应力校核。（2）计算并确定搅拌轴直径（搅拌轴材料为45号钢，[τ]=30Mpa）（3）计算内筒和夹套的直径、高度，并对传热面积进行校核。（已知φ1400mm椭圆形封头容积Vh=0.421m3，表面积Ah=2.29m2）作业2