攪拌器的型式

1、 攪拌器的分類攪拌器的分類 按流體流動形態(tài)按流體流動形態(tài) 軸向流攪拌器軸向流攪拌器 徑向流攪拌器徑向流攪拌器 混合流攪拌器混合流攪拌器 按攪拌器葉片結(jié)構(gòu)按攪拌器葉片結(jié)構(gòu) 平葉平葉 折葉折葉 螺旋面葉螺旋面葉 按攪拌用途按攪拌用途 低粘流體用攪拌器低粘流體用攪拌器 高粘流體用攪拌器高粘流體用攪拌器 1、式攪拌器主要用于流體的循環(huán)，、式攪拌器主要用于流體的循環(huán)， 不能用于氣液分散操作。不能用于氣液分散操作。 2、折葉式比平直葉式功耗少，操、折葉式比平直葉式功耗少，操 作費用低，故折葉槳使用較多。作費用低，故折葉槳使用較多。 槳式攪拌器槳式攪拌器 槳式攪拌器常用參數(shù)（表槳式攪拌器常用參數(shù)（表8-5）

2、 推進(jìn)式攪拌器推進(jìn)式攪拌器 推進(jìn)式攪拌器常用參數(shù)（表推進(jìn)式攪拌器常用參數(shù)（表8-6） 推進(jìn)式攪拌器的特點推進(jìn)式攪拌器的特點 軸向流攪拌器軸向流攪拌器 常用于低粘流體的攪拌常用于低粘流體的攪拌 結(jié)構(gòu)簡單、制造方便結(jié)構(gòu)簡單、制造方便 循環(huán)量大，攪拌功率小循環(huán)量大，攪拌功率小 渦輪式攪拌器渦輪式攪拌器 （透平式葉輪）（透平式葉輪） 1、適用物料粘度范圍廣。、適用物料粘度范圍廣。 2、剪切力較大，分散流體、剪切力較大，分散流體 的效果好。的效果好。 3、直葉和彎葉渦輪攪拌器、直葉和彎葉渦輪攪拌器 主要產(chǎn)生徑向流，折葉渦主要產(chǎn)生徑向流，折葉渦 輪攪拌器主要產(chǎn)生軸向流。輪攪拌器主要產(chǎn)生軸向流。 渦輪式攪拌

3、器常用參數(shù)渦輪式攪拌器常用參數(shù) （表（表8-6） 錨式攪拌器錨式攪拌器 渦輪式攪拌器常用參數(shù)渦輪式攪拌器常用參數(shù) （表（表8-6） 框式攪拌器框式攪拌器 錨式和框式攪拌器特點錨式和框式攪拌器特點 1、結(jié)構(gòu)簡單，制造方便。、結(jié)構(gòu)簡單，制造方便。 2、適用于粘度大、處理量大的物料。、適用于粘度大、處理量大的物料。 3、易得到大的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。、易得到大的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。 4、可減少、可減少“掛壁掛壁”的產(chǎn)生。的產(chǎn)生。 螺桿式攪拌器螺桿式攪拌器 螺帶式攪拌器螺帶式攪拌器 1、介質(zhì)的性質(zhì)、介質(zhì)的性質(zhì) （1）介質(zhì)的粘度）介質(zhì)的粘度 隨著介質(zhì)粘度增高，各種攪拌器使用的順序是：槳葉式、推隨著介質(zhì)粘度增高，各種

4、攪拌器使用的順序是：槳葉式、推 進(jìn)式、渦輪式、框式和錨式、螺桿（帶）式進(jìn)式、渦輪式、框式和錨式、螺桿（帶）式 （2）介質(zhì)的密度）介質(zhì)的密度 （3）介質(zhì)的腐蝕性）介質(zhì)的腐蝕性 2、反應(yīng)過程的特性、反應(yīng)過程的特性 間歇操作還是連續(xù)操作；吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)；是否結(jié)晶間歇操作還是連續(xù)操作；吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)；是否結(jié)晶 或有固體沉淀物產(chǎn)生等。或有固體沉淀物產(chǎn)生等。 3、攪拌效果和攪拌功率的要求、攪拌效果和攪拌功率的要求 攪拌器的選型攪拌器的選型 攪拌器的選用攪拌器的選用 生物反應(yīng)物料的特性生物反應(yīng)物料的特性 生物反應(yīng)都是在多相體系中進(jìn)行生物反應(yīng)都是在多相體系中進(jìn)行 大多數(shù)生物顆粒對剪切力非常敏感大多

5、數(shù)生物顆粒對剪切力非常敏感 大多數(shù)微生物發(fā)酵需要氧氣大多數(shù)微生物發(fā)酵需要氧氣 影響攪拌功率的影響攪拌功率的 主要參數(shù)主要參數(shù) 攪拌器的攪拌器的 運(yùn)動參數(shù)運(yùn)動參數(shù) 被攪拌介被攪拌介 質(zhì)的特性質(zhì)的特性 攪拌器的攪拌器的 幾何尺寸幾何尺寸 重力參數(shù)重力參數(shù) 攪拌容器攪拌容器 的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 攪拌軸和攪拌器的強(qiáng)度和剛度計算 電機(jī)和減速機(jī)的選型 P=f（n，d，g ）=K na db c e gf K-系統(tǒng)幾何構(gòu)形的總形狀系數(shù)系統(tǒng)幾何構(gòu)形的總形狀系數(shù) 功率關(guān)聯(lián)式：功率關(guān)聯(lián)式： ,.),()()( 53 D h D B D d fFRK dn P N q r r eP 功率表達(dá)式功率表達(dá)式 53 dnNP

6、P 攪拌軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計攪拌軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 計算攪拌軸的直徑計算攪拌軸的直徑 攪拌軸材料選擇攪拌軸材料選擇 加工直線度加工直線度 的要求的要求 耐腐蝕要求耐腐蝕要求 足夠的強(qiáng)度、足夠的強(qiáng)度、 剛度和韌性剛度和韌性 優(yōu)良的切削優(yōu)良的切削 加工性能加工性能 攪拌軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計攪拌軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 軸頸設(shè)計軸頸設(shè)計 軸身設(shè)計軸身設(shè)計 軸頭設(shè)計軸頭設(shè)計 攪拌軸直徑計算攪拌軸直徑計算 影響攪拌軸直徑的四個因素影響攪拌軸直徑的四個因素 1、扭轉(zhuǎn)變形、扭轉(zhuǎn)變形 2、臨界轉(zhuǎn)速、臨界轉(zhuǎn)速 3、扭轉(zhuǎn)和彎矩聯(lián)合作用下的強(qiáng)度、扭轉(zhuǎn)和彎矩聯(lián)合作用下的強(qiáng)度 4、軸封處允許的徑向位移、軸封處允許的徑向位移 攪拌軸的力學(xué)模型攪拌軸的力學(xué)

7、模型 按扭轉(zhuǎn)變形計算攪拌軸的直徑按扭轉(zhuǎn)變形計算攪拌軸的直徑 )1 ( 6 .583 44 max Gd M n 剛度條件剛度條件 軸徑軸徑 4 1 4 max ) )1 ( (92. 4 G M d n 按臨界轉(zhuǎn)速校核攪拌軸的直徑按臨界轉(zhuǎn)速校核攪拌軸的直徑 s c mLL EI n )( )1 (330 1 2 1 4 臨界轉(zhuǎn)速臨界轉(zhuǎn)速 要求要求 n 0.7 nc（剛性軸）剛性軸） 1.3 nc （柔性軸）柔性軸） 攪拌軸臨界轉(zhuǎn)速的選取攪拌軸臨界轉(zhuǎn)速的選?。ū恚ū?-11） 當(dāng)攪拌軸轉(zhuǎn)速當(dāng)攪拌軸轉(zhuǎn)速n 200r/min時，應(yīng)進(jìn)時，應(yīng)進(jìn) 行臨界轉(zhuǎn)速的驗算。行臨界轉(zhuǎn)速的驗算。 按強(qiáng)度計算攪拌軸的直

8、徑按強(qiáng)度計算攪拌軸的直徑 22 max MMM M W M nte te P te 當(dāng)量扭矩 強(qiáng)度條件強(qiáng)度條件 軸徑軸徑 3 1 4 ) )1( (72. 1 te M d 按軸封處允許徑向位移驗算軸徑按軸封處允許徑向位移驗算軸徑 軸封處的允許徑向位移 總徑向位移 Lo Lo LoLo 限制條件限制條件 （1）軸徑應(yīng)同時滿足強(qiáng)度、剛度、臨界轉(zhuǎn)速等條件）軸徑應(yīng)同時滿足強(qiáng)度、剛度、臨界轉(zhuǎn)速等條件。 （2）在確定軸的結(jié)構(gòu)尺寸時，還應(yīng)考慮軸上鍵槽及開孔）在確定軸的結(jié)構(gòu)尺寸時，還應(yīng)考慮軸上鍵槽及開孔 所引起的局部削弱，軸徑應(yīng)適當(dāng)增大。所引起的局部削弱，軸徑應(yīng)適當(dāng)增大。 （3）軸徑應(yīng)圓整到標(biāo)準(zhǔn)公稱軸徑系列

9、，如）軸徑應(yīng)圓整到標(biāo)準(zhǔn)公稱軸徑系列，如30、40、 50、65、80、95、110等。等。 攪拌軸直徑的確定攪拌軸直徑的確定 減小軸端撓度、提高攪拌軸減小軸端撓度、提高攪拌軸 臨界轉(zhuǎn)速的措施臨界轉(zhuǎn)速的措施 縮短懸臂段的長度縮短懸臂段的長度 增大軸徑增大軸徑 設(shè)置底軸承或中間軸承設(shè)置底軸承或中間軸承 設(shè)置穩(wěn)定器設(shè)置穩(wěn)定器 作用作用 維持設(shè)備內(nèi)的壓力，防止介質(zhì)泄漏維持設(shè)備內(nèi)的壓力，防止介質(zhì)泄漏。 基本要求基本要求 密封可靠，使用壽命長。密封可靠，使用壽命長。 結(jié)構(gòu)簡單，裝拆方便。結(jié)構(gòu)簡單，裝拆方便。 類型類型 填料密封填料密封 機(jī)械密封機(jī)械密封 （軸封裝置）（軸封裝置） 填料密封允許有填料密封允許

10、有 一定的泄漏量一定的泄漏量 填料需定期更換填料需定期更換 軸有一定的磨損軸有一定的磨損 填料填料 （1）填料應(yīng)富有彈性。在壓蓋壓緊后，彈性變形要大，）填料應(yīng)富有彈性。在壓蓋壓緊后，彈性變形要大， 這樣才能貼緊轉(zhuǎn)軸并對轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生一定的抱緊力。這樣才能貼緊轉(zhuǎn)軸并對轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生一定的抱緊力。 （2）填料應(yīng)耐磨。填料和軸之間的摩擦系數(shù)要小，以降）填料應(yīng)耐磨。填料和軸之間的摩擦系數(shù)要小，以降 低摩擦功率的損耗，延長填料的使用壽命。低摩擦功率的損耗，延長填料的使用壽命。 通常填料需要加潤滑油以降低摩擦系數(shù)，有些填料（如石通常填料需要加潤滑油以降低摩擦系數(shù)，有些填料（如石 墨、聚四氟乙烯、耐磨尼龍等）本身具有自

11、潤滑作用，可墨、聚四氟乙烯、耐磨尼龍等）本身具有自潤滑作用，可 有效地降低摩擦系數(shù)。有效地降低摩擦系數(shù)。 （3）導(dǎo)熱性要好，能夠?qū)⒛Σ廉a(chǎn)生的熱量盡快傳遞出去。）導(dǎo)熱性要好，能夠?qū)⒛Σ廉a(chǎn)生的熱量盡快傳遞出去。 （4）高溫高壓條件下使用的填料，要求具有耐高溫性能）高溫高壓條件下使用的填料，要求具有耐高溫性能 及足夠的機(jī)械強(qiáng)度。及足夠的機(jī)械強(qiáng)度。 填料及其選用填料及其選用 等）金屬填料（鋼、鉛、銅 人造纖維 礦物纖維 動物纖維 植物纖維 非金屬填料 填料 表（表（8-13） 填料箱填料箱 填料箱寬度：填料箱寬度： dS)24 . 1 ( 填料箱高度：填料箱高度： 由填料的尺寸和由填料的尺寸和 圈數(shù)確

12、定圈數(shù)確定 表（表（8-13） 標(biāo)準(zhǔn)填料箱標(biāo)準(zhǔn)填料箱 填料壓蓋高度：填料壓蓋高度： Hh) 3 2 3 1 ( （端面密封）（端面密封） 動、靜界面動、靜界面 密封點密封點 徑向密封徑向密封 端面比壓端面比壓 動環(huán)和靜環(huán)動環(huán)和靜環(huán) 彈簧壓緊裝置彈簧壓緊裝置 密封圈密封圈 機(jī)械密封的分類機(jī)械密封的分類 雙端面機(jī)械密封 單端面機(jī)械密封 按密封面的對數(shù)分 ) 1 ) 1 k k 非平衡型（ 平衡型（ 的影響分按介質(zhì)壓力對端面比壓 內(nèi)裝式機(jī)械密封 外裝式機(jī)械密封 外分按密封元件置于釜體內(nèi) 表（表（8-14） 外裝式和裝內(nèi)式機(jī)械密封外裝式和裝內(nèi)式機(jī)械密封 雙端面機(jī)械密封 雙端面機(jī)械密封雙端面機(jī)械密封 K

13、1K=1 dD1dD1d=D1 平衡型機(jī)械密封：平衡型機(jī)械密封：K=0.60.9 非平衡型機(jī)械密封：非平衡型機(jī)械密封：K=1.11.2 （1）耐磨性和導(dǎo)熱性）耐磨性和導(dǎo)熱性動環(huán)和靜環(huán)做相對摩擦滑動環(huán)和靜環(huán)做相對摩擦滑 動，會產(chǎn)生發(fā)熱和磨損現(xiàn)象，要求動環(huán)和靜環(huán)的耐動，會產(chǎn)生發(fā)熱和磨損現(xiàn)象，要求動環(huán)和靜環(huán)的耐 磨性好，并且能將摩擦產(chǎn)生的熱量及時傳導(dǎo)出去。磨性好，并且能將摩擦產(chǎn)生的熱量及時傳導(dǎo)出去。 （2）硬度）硬度由于動環(huán)形狀復(fù)雜，容易變形，所以由于動環(huán)形狀復(fù)雜，容易變形，所以 要求動環(huán)的硬度比靜環(huán)大。（表要求動環(huán)的硬度比靜環(huán)大。（表8-15） （3）耐腐蝕性）耐腐蝕性 動環(huán)和靜環(huán)的材料要求動環(huán)和

14、靜環(huán)的材料要求 介質(zhì)易燃、易爆介質(zhì)易燃、易爆 貴重物料貴重物料 高純度物料高純度物料 高真空操作高真空操作 劇毒物料劇毒物料 優(yōu)點優(yōu)點 1、功耗小、效率高。、功耗小、效率高。 2、電機(jī)過載保護(hù)。、電機(jī)過載保護(hù)。 3、可承受較高壓力。、可承受較高壓力。 缺點缺點 1、內(nèi)軸承壽命短。、內(nèi)軸承壽命短。 2、渦流、磁滯等損耗。、渦流、磁滯等損耗。 3、使用溫度的限制。、使用溫度的限制。 適用于單跨軸適用于單跨軸適用于懸臂軸適用于懸臂軸 1、釜體的結(jié)構(gòu)型式和尺寸的確定、釜體的結(jié)構(gòu)型式和尺寸的確定 包括釜體結(jié)構(gòu)、釜體尺寸（直徑、高度）、封頭形式的選擇等。包括釜體結(jié)構(gòu)、釜體尺寸（直徑、高度）、封頭形式的選擇

15、等。 2、材料的選擇、材料的選擇 根據(jù)工作溫度、壓力、物料的性質(zhì)、設(shè)備加工要求等條件選擇。根據(jù)工作溫度、壓力、物料的性質(zhì)、設(shè)備加工要求等條件選擇。 3、強(qiáng)度計算及校核（包括帶夾套反應(yīng)釜的穩(wěn)定性校核）、強(qiáng)度計算及校核（包括帶夾套反應(yīng)釜的穩(wěn)定性校核） 如釜體壁厚的計算、封頭壁厚的計算、攪拌軸直徑的確定等。如釜體壁厚的計算、封頭壁厚的計算、攪拌軸直徑的確定等。 4、主要零部件的選用、主要零部件的選用 攪拌器、傳動裝置、軸封裝置等的選擇。攪拌器、傳動裝置、軸封裝置等的選擇。 5、繪圖、編制技術(shù)文件、繪圖、編制技術(shù)文件 裝配圖、各種零部件圖、設(shè)計計算書、設(shè)計說明書、技術(shù)要求等。裝配圖、各種零部件圖、設(shè)計計算書、設(shè)計說明書、技術(shù)要求等。 攪拌反應(yīng)器的機(jī)械設(shè)計內(nèi)容攪拌反應(yīng)器的機(jī)械設(shè)計內(nèi)容 某一帶夾套的立式攪拌反應(yīng)器，設(shè)備容積某一帶夾套的立式攪拌反應(yīng)器，設(shè)備容積V=2.5 m3，操作容操作容 積積V0=2 m3，長徑比（長徑比（H/D）=1，工藝要求傳熱面積為工藝要求傳熱面積為7 m2， 攪拌功率為攪拌功率為1.4KW，攪拌軸轉(zhuǎn)速為攪拌軸轉(zhuǎn)速為50r/min。已知釜內(nèi)壓力為已知釜內(nèi)壓力為 0