第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備

1、第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備第二十章第二十章 攪拌反應(yīng)設(shè)備攪拌反應(yīng)設(shè)備主要內(nèi)容：主要內(nèi)容： 概述概述 斧體與傳熱裝置斧體與傳熱裝置 攪拌裝置攪拌裝置 傳動裝置傳動裝置 軸封裝置軸封裝置第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備20-1 概述概述反應(yīng)釜為反應(yīng)提供反應(yīng)空間和反應(yīng)條件的反應(yīng)設(shè)備攪拌方法機(jī)械攪拌、氣流攪拌、射流攪拌、靜態(tài)（管道）攪拌和電磁攪拌機(jī)械攪拌應(yīng)用最早，機(jī)械攪拌反應(yīng)釜簡稱攪拌反應(yīng)釜 應(yīng) 用 p各種物性（如粘度、密度）和各種操作條件（溫度、壓力）的反應(yīng)過程p合成塑料、合成纖維、合成橡膠、醫(yī)藥、農(nóng)藥化肥、染料涂料、食品、冶金等行業(yè)p混

2、合、分散、溶解、結(jié)晶、萃取、吸收等操作第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備 攪拌的目的攪拌的目的使不相溶液體混合均勻，制備均勻混合液、 乳化液，強(qiáng)化傳質(zhì)過程使氣體在液體中充分分散，強(qiáng)化傳質(zhì)或化學(xué)反應(yīng) 制備均勻懸浮液，促使固體加速溶解、浸取 或液-固化學(xué)反應(yīng) 強(qiáng)化傳熱，防止局部過熱或過冷第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備 攪拌反應(yīng)釜的基本結(jié)構(gòu)攪拌反應(yīng)釜的基本結(jié)構(gòu)攪拌反應(yīng)釜反應(yīng)釜提供反應(yīng)空間和反應(yīng)條件的部件如蛇管、夾套等攪拌裝置由攪拌軸和攪拌器組成傳動裝置為攪拌器提供攪拌動力和相應(yīng)的條件軸封裝置封住釜體內(nèi)的液體不致泄露第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備第二十章攪

3、拌反應(yīng)設(shè)備 攪拌反應(yīng)釜機(jī)械設(shè)計(jì)的依據(jù)攪拌反應(yīng)釜機(jī)械設(shè)計(jì)的依據(jù)工藝要求：包括反應(yīng)釜的容積、最大工作壓力、工作溫度、工作介 質(zhì)及腐蝕情況、傳熱面積、換熱方式、攪拌形式、轉(zhuǎn)速及功率、接口管方位與尺寸的 確定等。 攪拌反應(yīng)釜機(jī)械設(shè)計(jì)的內(nèi)容攪拌反應(yīng)釜機(jī)械設(shè)計(jì)的內(nèi)容p確定攪拌反應(yīng)的結(jié)構(gòu)形式和尺寸； p選擇材料； p計(jì)算強(qiáng)度或穩(wěn)定性； p選用主要零部件； p繪制圖樣 p提出技術(shù)要求。 第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備20-2 釜體與傳熱裝置釜體與傳熱裝置常用傳熱方式有兩種：夾套式壁外傳熱結(jié)構(gòu)和釜體內(nèi)部蛇管傳熱結(jié)構(gòu)第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備 釜體幾何尺寸的確定釜體幾何尺寸的確定一、選取反

4、應(yīng)釜的H/ Di 二、選取反應(yīng)釜的裝料系數(shù)n一般可取0.60.8n反應(yīng)過程產(chǎn)生泡沫或呈沸騰狀態(tài) 取0.60.7n反應(yīng)狀態(tài)平穩(wěn) 取0.80.85釜體的容積V與操作容積Vo應(yīng)有如下關(guān)系：Vo= V第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備三、確定反應(yīng)釜的內(nèi)徑 Di 和高度 H第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備 夾套的結(jié)構(gòu)與尺寸夾套的結(jié)構(gòu)與尺寸夾套的主要結(jié)構(gòu)形式有整體夾套、型鋼夾套、半圓管夾套和蜂窩夾套等，其適用的溫度和壓力范圍如表20-2所示.第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備 一、整體夾套(1)整體夾套的結(jié)構(gòu)形式圖20-4（a）為圓筒型夾套，傳熱面積小，適用于換熱量不大的場合；圖20-

5、4（b）為U形夾套，是最常用的典型結(jié)構(gòu)；圖20-4（c)為分段式夾套，適用于釜體細(xì)長的場合；圖20-4（d）為全包式夾套，傳熱面積最大。第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備(2)夾套與釜體的連接方式連接方式有可拆式連接和不可拆式連接（a）可拆式連接適應(yīng)于需要檢修內(nèi)筒外表面以及定期更換夾 套，或者由于特殊要求夾套與內(nèi)筒之間不能焊接的場合圖。(b)較常用，加工簡單，密封可靠第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備(3)夾套上介質(zhì)的進(jìn)出口用蒸汽作為載熱體時(shí)，蒸汽從上端進(jìn)入夾套，冷凝液從底部排除；用液體作為冷凝液時(shí)，從下端進(jìn)，上端出，為加強(qiáng)傳熱效果，可在釜體外壁焊接螺旋導(dǎo)流板。第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備

6、第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備(4)夾套的尺寸Hj-夾套筒體高度 Dj -夾套內(nèi)徑u當(dāng)反應(yīng)釜筒體與上封頭采用法蘭連接時(shí)，夾套頂 折應(yīng)在法蘭下150200mm處（參見圖20-5（b）u當(dāng)反 應(yīng)釜具有懸掛短座時(shí)應(yīng)考慮避免因夾套頂部位置而影響短座的焊接。 第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備 二、型鋼夾套優(yōu)點(diǎn)：能承受更高的壓力缺點(diǎn)：制造難度增加第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備 三、半圓管夾套優(yōu)點(diǎn)：加工方便缺點(diǎn)：焊縫多，焊接工作量大，筒體較薄時(shí) 易造成焊接變形第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備 四、蜂窩夾套蜂窩夾套是以整體夾套為基礎(chǔ)采取折邊或短管等加強(qiáng)措施以提高筒體的剛度和夾套的承載能力，減小

7、流道面積，從而減小筒體厚度，強(qiáng)化傳熱效果。第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備 釜體和夾套壁厚的確定釜體和夾套壁厚的確定一、釜體 （1）壁厚確定p不帶夾套受內(nèi)壓時(shí)，筒體與上下封頭均按內(nèi)壓容器設(shè)計(jì)p真空反應(yīng)器按承受外壓設(shè)計(jì)p帶夾套時(shí)，按承受內(nèi)壓和外壓分別計(jì)算（2）水壓試驗(yàn)二、夾套 第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備 蛇管的布置蛇管的布置 蛇管優(yōu)點(diǎn)：熱量損失小，傳熱效果 缺點(diǎn)：檢修麻煩第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備一、蛇管的長度與排布 蛇管不宜太長，長徑比可按表20-4選取為減小蛇管長度，又不影響傳熱面積，可采用多根蛇管串級使用，形成同心圓的蛇管組第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備第二十章攪

8、拌反應(yīng)設(shè)備二、蛇管的固定l蛇管中心圓直徑較小或圈數(shù)不多時(shí)，無需另設(shè)短架固管l中心圓直徑較大或有振動時(shí)，安裝短架固管。短架結(jié)構(gòu)如圖第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備 工藝接管工藝接管工藝接管包括進(jìn)、出料接管，儀表接管，溫度計(jì)及壓力表接管等，其結(jié)構(gòu)與容器接管結(jié)構(gòu)基本相同。一、進(jìn)料管進(jìn)料管從頂端引入，在管端開45切口結(jié)構(gòu)有固定式、可拆式、內(nèi)伸式三種第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備二、出料管出料有上出料和下出料兩種方式p采用上出料：反應(yīng)釜內(nèi)液體物料需要被輸送到位置更 高或與它并列的另一設(shè)備p采用下出料：反應(yīng)釜內(nèi)物料需放入位置較低的設(shè)備以及物料粘稠或物料含有固體顆粒第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備第二

9、十章攪拌反應(yīng)設(shè)備20-3 攪拌裝置攪拌裝置 攪拌器的形式與選用攪拌器的形式與選用結(jié)構(gòu)簡單，漿頁一般以扁鋼制造，有平直頁和折頁兩種，折頁比平直頁攪拌更均勻一、槳式攪拌器第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備二、渦輪式攪拌器應(yīng)用較廣的一種攪拌器，能有效地完成幾乎所有的攪拌操作，并能處理黏度范圍很廣的流體。第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備三、錨式和框式攪拌器適用于有固體沉淀或容易掛料的場合第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備四、推進(jìn)式攪拌器及其他形式攪拌器第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備 攪拌器的選型攪拌器的選型一、攪拌目的選型第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備 一、按攪

10、拌器形式和試用條件選型第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備 流型流型攪拌器旋轉(zhuǎn)時(shí)把機(jī)械能傳遞給流體，在攪拌器附近形成高湍動的充分混合區(qū)，并產(chǎn)生一 股高速射流，推動流體在攪拌釜內(nèi)循環(huán)流動。這種循環(huán)流動的途徑稱為流型。流型概念對 于頂插入式中心安裝的立式圓筒有三種基本流型 ：徑向流、軸向流、切向流第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備 擋板附件擋板附件攪拌附件通常指擋板和導(dǎo)流筒 一、擋 板為了消除“圓柱回旋區(qū)”和“打旋”現(xiàn)象，在反應(yīng)釜中設(shè)置擋板。擋板分為豎擋板和橫擋板兩種，豎擋板較常用第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備 二、導(dǎo)流筒p提高了對筒內(nèi)液體的攪拌程度，加強(qiáng)了攪拌器對液體的直接機(jī)

11、械剪切作用；p確定了充分循環(huán)的流型，使反應(yīng)釜內(nèi)所有物料均能通過導(dǎo)流筒內(nèi)的強(qiáng)烈混合區(qū)，減小了走短路的機(jī)會。結(jié)論：提高混合效率第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備 攪拌軸攪拌軸 一、攪拌軸直徑的確定根據(jù)強(qiáng)度條件和剛度條件初步確定攪拌軸直徑（1）攪拌軸的強(qiáng)度計(jì)算第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備（2）攪拌軸的剛度計(jì)算第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備 二、攪拌軸的臨界轉(zhuǎn)速臨界轉(zhuǎn)速臨界轉(zhuǎn)速nc第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備 三、攪拌軸的支承第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備20-4 傳動裝置傳動裝置 電動機(jī)電動機(jī)Pe為電動機(jī)功率， KW ； Pa 為攪拌功率 ，KW；

12、Pf 為軸封摩擦損失功率，KW；為傳動系統(tǒng)的機(jī)械效率 減速器減速器反應(yīng)釜用立式減速器主要有兩級齒輪減速器、帶減速器和擺線針輪 、行星減速器、諧波減速器。第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備20-5 軸封裝置軸封裝置 概 念 防止介質(zhì)從轉(zhuǎn)動軸與封頭之間的間隙泄漏的密封裝置 分 類 填料密封機(jī)械密封結(jié)構(gòu)簡單，宜于制造，適用于低溫低壓場合填料密封耗功小、泄露量低、密封可靠，廣泛應(yīng)用于攪拌反應(yīng)釜密封第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備 一、填料密封 （1）填料的結(jié)構(gòu)和工作原理 填料中含有一定量的潤滑劑，在對攪拌軸產(chǎn)生徑向壓緊力的同時(shí)形成一層極薄的液膜，它一方面使攪拌軸得到潤滑，另一方面阻止設(shè)備

13、內(nèi)流體逸出或外部流體滲入而達(dá)到密封作用。工作原理第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備基本要求（1）富有彈性（2）良好的耐磨性。 （3）與攪拌軸的摩擦因數(shù)?。?）良好的導(dǎo)熱性 （5）耐介質(zhì)及潤滑劑的浸和 腐蝕。 具體選用參見填料材料選用表20-9，P125（2）填 料 （3）填 料 箱 使用條件按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HG 21537.18第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備 二、機(jī)械密封 1、機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)和工作原理 由于彈簧的作用，使動環(huán)緊緊壓在靜環(huán)上，而靜環(huán)靜止不動，這樣?xùn)|環(huán)和靜環(huán)相接觸的環(huán)形端面就阻止了介質(zhì)的泄露。第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備 2、機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)形式 （1）單端面和雙端面 單端面結(jié)構(gòu)簡單，制造拆卸容易，適用于操作壓力低和密封要求一般的場合單端面適用于密封要求嚴(yán)格和操作壓力較高的場合第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備（2）大彈簧和小彈簧 大彈簧又稱單彈簧，結(jié)構(gòu)簡單，用于軸徑小于22mm的情況小彈簧又稱多彈簧，彈簧力分布均勻，用于軸徑大于28mm和密封力較高時(shí)的情況第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備第二十章攪拌反應(yīng)設(shè)備（3）內(nèi)裝式和外裝式 攪拌反應(yīng)