攪拌器的機(jī)械設(shè)計(jì)1

2020/4/26,第九章攪拌器的機(jī)械設(shè)計(jì),9.1概述,9.2攪拌器的型式及選型,9.3攪拌器的功率,9.5傳動(dòng)裝置及攪拌軸,9.6軸封,9.4攪拌罐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),2020/4/26,第九章攪拌器的機(jī)械設(shè)計(jì),本章重點(diǎn)：攪拌器各部件的選型本章難點(diǎn)：攪拌軸和攪拌器的設(shè)計(jì)計(jì)劃學(xué)時(shí)：4學(xué)時(shí),2020/4/26,9.1概述,攪拌設(shè)備在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用范圍較廣，它最主要的作用是使物料混合均勻，這種過(guò)程可能是物理過(guò)程，也可能是化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。如：聚酯行業(yè)，油劑調(diào)配罐，也是一個(gè)攪拌設(shè)備，使短纖油劑在水中攪拌均勻。又如，生產(chǎn)高壓聚乙烯的反應(yīng)器是超高壓反應(yīng)器，乙烯氣與催化劑、調(diào)節(jié)劑進(jìn)入反應(yīng)器后在200Mpa的超高壓、250的溫度下進(jìn)行聚合，反應(yīng)器內(nèi)有一攪拌器進(jìn)行攪拌，從而使化學(xué)反應(yīng)過(guò)程良好地進(jìn)行。,2020/4/26,9.1概述,9.1.1作用1使物料混合均勻使氣體在液相中很好地分散；使固體粒子(如催化劑)在液相中均勻地懸浮；使不相溶的另一液相均勻懸浮或充分乳化。2強(qiáng)化傳熱、傳質(zhì)強(qiáng)化相間的傳質(zhì)(如吸收等)；強(qiáng)化傳熱。混合的快慢、均勻程度和傳熱情況的好壞，都會(huì)影響反應(yīng)結(jié)果，因此，攪拌情況的改變，會(huì)很敏感地影響產(chǎn)品質(zhì)量和數(shù)量。,2020/4/26,9.1概述,9.1.2結(jié)構(gòu),2020/4/26,9.2攪拌器的型式及選型,9.2.1常見型式槳式、渦輪式、推進(jìn)式、錨式、框式、螺帶式、螺桿式(圖92)。,2020/4/26,9.2攪拌器的型式及選型,9.2.2攪拌器的功能提供攪拌過(guò)程所需要的能量和適宜的流動(dòng)狀態(tài)，以達(dá)到攪拌過(guò)程的目的。（漿葉旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生能量，給液體，形成流動(dòng)狀態(tài)，故關(guān)鍵在漿葉，當(dāng)然與其它因素也有關(guān)，如介質(zhì)特性，攪拌器的工作環(huán)境等）9.2.3選型依據(jù)考慮攪拌的目的、考慮動(dòng)力消耗等問(wèn)題(具體選型可以參看表91),2020/4/26,9.2攪拌器的型式及選型,2020/4/26,9.3攪拌器的功率,9.3.1攪拌器功率和攪拌器作業(yè)功率1定義攪拌功率：攪拌過(guò)程進(jìn)行時(shí)需要?jiǎng)恿Γ\統(tǒng)地稱這一動(dòng)力時(shí)叫做攪拌功率。攪拌器功率：為使攪拌器連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)所需要的功率稱為攪拌器功率。不包括機(jī)械傳動(dòng)和軸封部分所消耗的功率。此功率的涉及因素較多，與攪拌器幾何參數(shù)，攪拌器運(yùn)行參數(shù)有關(guān)。攪拌作業(yè)功率：攪拌器使攪拌槽中的液體以最佳方式完成攪拌過(guò)程所需要的功率叫做攪拌作業(yè)功率。最理想狀態(tài)：攪拌器功率攪拌作業(yè)功率,2020/4/26,9.3攪拌器的功率,2.影響攪拌器功率的因素1）攪拌器的幾何參數(shù)與運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)2）攪拌槽的幾何參數(shù);3）攪拌介質(zhì)的物性參數(shù)。3.從攪拌作業(yè)功率的觀點(diǎn)決定攪拌過(guò)程的功率1）液體單位體積的平均攪拌功率的推薦值(表92),2020/4/26,9.3攪拌器的功率,2）按攪拌過(guò)程求攪拌功率、從液體容積值與液體粘度值連線，交于參考線；、由該點(diǎn)與液體比重連線，并交于參考線上某點(diǎn)；、將該點(diǎn)與某一攪拌過(guò)程連線，交于攪拌功率線，即可求得該過(guò)程的攪拌功率。,2020/4/26,9.4攪拌罐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),9.4.1罐體的長(zhǎng)徑比1罐體長(zhǎng)徑比對(duì)攪拌功率的影響需要較大攪拌功率的，長(zhǎng)徑比可以選得小些；2罐體長(zhǎng)徑比對(duì)傳熱的影響體積一定時(shí)，長(zhǎng)徑比越大，表面積越大，越利于傳熱；并且此時(shí)傳熱面距罐體中心近，物料的溫度梯度就越大，有利于傳熱效果。因此，單純從夾套傳熱角度考慮，一般希望長(zhǎng)徑比大一些。3物料特性對(duì)罐體長(zhǎng)徑比的要求需要足夠液料高度的，希望長(zhǎng)徑比大些。,2020/4/26,9.4攪拌罐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),9.4.2攪拌罐裝料量已知長(zhǎng)徑比H/Di公稱容積Vg：操作時(shí)盛裝物料的容積1）裝料系數(shù)VgV,2020/4/26,9.4攪拌罐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),一般取0.60.85。物料在反應(yīng)過(guò)程中要起泡沫或呈沸騰狀態(tài)，裝料系數(shù)取低值，約為0.60.7；物料反應(yīng)平穩(wěn)，可取0.80.85，物料粘度較大可取大值。2）初步計(jì)算筒體直徑,3）確定筒體直徑和高度,2020/4/26,9.4攪拌罐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),式中V0封頭容積，m3；Di由式93計(jì)算值經(jīng)圓整后的筒體直徑，m。將上式算出的筒體高度進(jìn)行圓整，然后核算H/Di及，如大致符合要求即可。9.4.2頂蓋的結(jié)構(gòu)(自學(xué)),2020/4/26,9.5傳動(dòng)裝置及攪拌軸,9.5.1傳動(dòng)裝置一般包括電動(dòng)機(jī)、減速裝置、聯(lián)軸節(jié)及攪拌軸。9.5.2軸的計(jì)算1軸的強(qiáng)度計(jì)算承受扭轉(zhuǎn)和彎曲作用，以扭轉(zhuǎn)為主，工程上只考慮扭矩，然后用增加安全系數(shù)以降低材料,2020/4/26,9.5傳動(dòng)裝置及攪拌軸,的許用應(yīng)力來(lái)彌補(bǔ)由于忽略受彎曲作用所引起的誤差。軸扭轉(zhuǎn)的強(qiáng)度條件：在靜載荷作用下，=(0.50.6)軸的抗扭截面系數(shù)Wp為：,對(duì)于實(shí)心軸，Wpd3/16，便可計(jì)算軸的直徑。,2020/4/26,9.5傳動(dòng)裝置及攪拌軸,2軸的剛度計(jì)算為了防止轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生過(guò)大的扭轉(zhuǎn)變形，以免在運(yùn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)生震動(dòng)，造成軸封失敗，應(yīng)該將軸的扭轉(zhuǎn)變形限制在一個(gè)允許的范圍內(nèi)。工程上以單位長(zhǎng)度的扭轉(zhuǎn)角o不得超過(guò)許用扭轉(zhuǎn)角o作為扭轉(zhuǎn)剛度條件。式中o軸扭轉(zhuǎn)變形的扭轉(zhuǎn)角，o/m。Jp軸截面的極慣性矩，mm4。G0軸材質(zhì)的剪切彈性模量，MPa，對(duì)于碳鋼及合金鋼8.1104MPa。,2020/4/26,9.5傳動(dòng)裝置及攪拌軸,工程上將G0Jp稱為扭轉(zhuǎn)剛度。對(duì)于許用扭轉(zhuǎn)角一般取值如下：在精密穩(wěn)定的傳動(dòng)中，o取0.250.5；在一般傳動(dòng)和攪拌軸的計(jì)算中可取0.51.0；對(duì)精度要求低的傳動(dòng)中可取o1。3還要考慮軸截面局部削弱，因此應(yīng)按計(jì)算直徑給予適當(dāng)增大。,2020/4/26,9.6軸封,9.6.1填料密封(圖911)1、原理填料中含有潤(rùn)滑劑，在對(duì)攪拌軸產(chǎn)生徑向壓緊力的同時(shí)，形成極薄的液膜，一方面使攪拌軸受到潤(rùn)滑，另一方面阻止設(shè)備內(nèi)流體的逸出或外部流體的滲入，達(dá)到密封目的。2、特點(diǎn)應(yīng)允許填料密封有一定的泄漏量。使用過(guò)程中需要經(jīng)常調(diào)整填料壓蓋的壓緊力。,2020/4/26,9.6軸封,2020/4/26,9.6軸封,9.6.2機(jī)械密封(圖912)1、原理機(jī)械密封是依靠垂直于軸的兩個(gè)密封元件的平面相互貼合(依靠介質(zhì)壓力或彈簧力)，并作相對(duì)運(yùn)動(dòng)達(dá)到密封的裝置。又稱端面密封。四個(gè)密封點(diǎn)：A動(dòng)環(huán)和軸之間的密封(靜密封)，B動(dòng)環(huán)和靜環(huán)作相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)的端面密封(動(dòng)密封)，C靜環(huán)與靜環(huán)座之間的密封(靜密封)