第14章-攪拌設(shè)備設(shè)計

1、第第1414章章 攪拌設(shè)備設(shè)計攪拌設(shè)備設(shè)計14.114.3 攪拌裝置設(shè)計攪拌裝置設(shè)計7.2.1 板式塔的分類板式塔的分類7.2.2 板式塔的結(jié)構(gòu)板式塔的結(jié)構(gòu)14.2 攪拌容器的設(shè)計攪拌容器的設(shè)計7.3.1 填料填料 14.4 傳動裝置傳動裝置7.3.2 填料塔內(nèi)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計填料塔內(nèi)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 14.5 軸封裝置軸封裝置14.1 概述概述容器設(shè)計容器設(shè)計應用應用化學反應、生物反應、混合、分散、溶解、化學反應、生物反應、混合、分散、溶解、結(jié)晶、萃取、吸收或解吸、傳熱等操作。結(jié)晶、萃取、吸收或解吸、傳熱等操作。結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)組成組成攪拌容器攪拌容器和和攪拌機攪拌機兩大部。兩大部。由筒體、換熱元件由筒體、

2、換熱元件及內(nèi)構(gòu)件組成及內(nèi)構(gòu)件組成由攪拌器、攪拌軸及其密封由攪拌器、攪拌軸及其密封裝置、傳動裝置等組成裝置、傳動裝置等組成容器設(shè)計容器設(shè)計1電動機；電動機；2減速機；減速機；3機架；機架；4人孔；人孔；5密封裝置；密封裝置；6進料口；進料口；7上封頭；上封頭；8筒體：筒體：9聯(lián)軸器；聯(lián)軸器；10攪拌軸；攪拌軸；11夾套；夾套；12載熱介質(zhì)出口；載熱介質(zhì)出口；13擋板；擋板；14螺旋導流板；螺旋導流板；15軸向流攪拌器；軸向流攪拌器；16徑向流攪拌器；徑向流攪拌器；17氣體分布器；氣體分布器；18下封頭；下封頭；19出料口；出料口；20載熱介質(zhì)進口；載熱介質(zhì)進口；21氣體進口氣體進口圖圖14-1

3、攪拌反應器攪拌反應器典型結(jié)構(gòu)典型結(jié)構(gòu)14.1 概述概述14.2 攪拌容器的設(shè)攪拌容器的設(shè)計計容器設(shè)計容器設(shè)計14.2.1.1 攪拌容器攪拌容器 14.2.1 攪拌容器攪拌容器 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)1. 圓筒體，封頭（橢圓形、錐形和平蓋，橢圓圓筒體，封頭（橢圓形、錐形和平蓋，橢圓 形封頭應用最廣）。形封頭應用最廣）。2. 各種接管，滿足進料、出料、排氣等要求。各種接管，滿足進料、出料、排氣等要求。3. 加熱、冷卻裝置：設(shè)置外夾套或內(nèi)盤管。加熱、冷卻裝置：設(shè)置外夾套或內(nèi)盤管。4. 上封頭焊有凸緣法蘭，用于攪拌容器與機架上封頭焊有凸緣法蘭，用于攪拌容器與機架 的連接的連接。14.2 攪拌容器的設(shè)計攪拌容器的設(shè)計

4、容器設(shè)計容器設(shè)計5. 傳感器，測量反應物的溫度、壓力、成分及其它參傳感器，測量反應物的溫度、壓力、成分及其它參數(shù)。數(shù)。6. 支座，小型用懸掛式支座，大型用裙式支座或支承支座，小型用懸掛式支座，大型用裙式支座或支承式支座。式支座。7. 裝料系數(shù)（對容積而言），通常取裝料系數(shù)（對容積而言），通常取0.60.85。有。有 泡沫或呈沸騰狀態(tài)取泡沫或呈沸騰狀態(tài)取0.60.7；平穩(wěn)時??；平穩(wěn)時取0.80.85。容積容積直立式攪拌容器直立式攪拌容器臥式攪拌容器臥式攪拌容器筒體和下封頭兩部分容積之和筒體和下封頭兩部分容積之和筒體和左右兩封頭容積之和筒體和左右兩封頭容積之和14.2 攪拌容器的設(shè)計攪拌容器的設(shè)計

5、容器設(shè)計容器設(shè)計表表141 幾種攪拌設(shè)備筒體的高徑比幾種攪拌設(shè)備筒體的高徑比種類種類罐內(nèi)物料類型罐內(nèi)物料類型高徑比高徑比一般攪拌罐一般攪拌罐液液-固相、液液相固相、液液相11.3氣液相氣液相12聚合釜聚合釜懸浮液、乳化液懸浮液、乳化液2.083.85發(fā)酵罐類發(fā)酵罐類發(fā)酵液發(fā)酵液1.72.5攪拌容器的強度計算和攪拌容器的強度計算和穩(wěn)定性分析方法見前面的內(nèi)容穩(wěn)定性分析方法見前面的內(nèi)容14.2 攪拌容器的設(shè)計攪拌容器的設(shè)計容器設(shè)計容器設(shè)計14.2.1.2 換熱元件換熱元件換熱元件換熱元件夾套夾套內(nèi)盤管內(nèi)盤管優(yōu)先采用夾套，減少優(yōu)先采用夾套，減少容器內(nèi)構(gòu)件，便于清容器內(nèi)構(gòu)件，便于清洗，不占有效容積。洗，

6、不占有效容積。14.2 攪拌容器的設(shè)計攪拌容器的設(shè)計容器設(shè)計容器設(shè)計一、夾套結(jié)構(gòu)一、夾套結(jié)構(gòu)夾套夾套在容器外側(cè)，用焊接或法蘭連接方式裝設(shè)各種形在容器外側(cè)，用焊接或法蘭連接方式裝設(shè)各種形狀的鋼結(jié)構(gòu)，使其與容器外壁形成密閉的空間。狀的鋼結(jié)構(gòu)，使其與容器外壁形成密閉的空間。此空間內(nèi)通入加熱或冷卻介質(zhì)，可加熱或冷卻容此空間內(nèi)通入加熱或冷卻介質(zhì)，可加熱或冷卻容器內(nèi)的物料。器內(nèi)的物料。結(jié)構(gòu)型式結(jié)構(gòu)型式整體夾套整體夾套型鋼夾套型鋼夾套半圓管夾套半圓管夾套蜂窩夾套等蜂窩夾套等ttjDDDjDjttjDDDjDj14.2 攪拌容器的設(shè)計攪拌容器的設(shè)計容器設(shè)計容器設(shè)計圖圖14-2 整體夾套整體夾套(a) 圓筒型圓

7、筒型(b) U型型14.2 攪拌容器的設(shè)計攪拌容器的設(shè)計容器設(shè)計容器設(shè)計圖圖14-3 夾套肩與筒體的連接結(jié)構(gòu)夾套肩與筒體的連接結(jié)構(gòu)(a)封口錐封口錐(b)封口環(huán)封口環(huán)d1t1t2t1t2d1t3t1t1t2t2t1d1d114.2 攪拌容器的設(shè)計攪拌容器的設(shè)計容器設(shè)計容器設(shè)計封口環(huán)封口環(huán)圖圖14-4 夾套底與封頭連接結(jié)構(gòu)夾套底與封頭連接結(jié)構(gòu)封口錐封口錐14.2 攪拌容器的設(shè)計攪拌容器的設(shè)計容器設(shè)計容器設(shè)計圖圖14-5 型鋼夾套結(jié)構(gòu)型鋼夾套結(jié)構(gòu)(a)螺旋形角鋼互搭式螺旋形角鋼互搭式(b)角鋼螺旋形纏繞角鋼螺旋形纏繞14.2 攪拌容器的設(shè)計攪拌容器的設(shè)計容器設(shè)計容器設(shè)計二、內(nèi)盤管二、內(nèi)盤管當反應器

8、的熱量僅靠外夾套傳熱，換熱面積不夠時當反應器的熱量僅靠外夾套傳熱，換熱面積不夠時常采用常采用內(nèi)盤管內(nèi)盤管結(jié)構(gòu)特點結(jié)構(gòu)特點浸沒在物料中，熱量損失小，傳熱效果好，檢修較困難。浸沒在物料中，熱量損失小，傳熱效果好，檢修較困難。分類分類螺旋形盤管螺旋形盤管豎式蛇管豎式蛇管 圖圖14-7圖圖14-814.2 攪拌容器的設(shè)計攪拌容器的設(shè)計容器設(shè)計容器設(shè)計圖圖14-7 螺旋形盤管螺旋形盤管 dDdD14.2 攪拌容器的設(shè)計攪拌容器的設(shè)計容器設(shè)計容器設(shè)計對稱布置的幾組對稱布置的幾組豎式蛇管：豎式蛇管： 傳熱傳熱 擋板作用擋板作用圖圖14-8 豎式蛇管豎式蛇管14.3 攪拌裝置設(shè)計攪拌裝置設(shè)計容器設(shè)計容器設(shè)計1

9、4.3.1 攪拌器攪拌器 14.3.1.1 攪拌器與流動特征攪拌器與流動特征 定義定義功能功能攪拌器又稱攪拌槳或攪拌葉輪，是攪拌反應器的關(guān)鍵攪拌器又稱攪拌槳或攪拌葉輪，是攪拌反應器的關(guān)鍵部件。部件。提供過程所需要的能量和適宜的流動狀態(tài)。提供過程所需要的能量和適宜的流動狀態(tài)。原理原理攪拌器旋轉(zhuǎn)時把機械能傳遞給流體，在攪拌器附近形攪拌器旋轉(zhuǎn)時把機械能傳遞給流體，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液成高湍動的充分混合區(qū)，并產(chǎn)生一股高速射流推動液體在攪拌容器內(nèi)循環(huán)流動。體在攪拌容器內(nèi)循環(huán)流動。流型流型 流體循環(huán)流動的途徑。流體循環(huán)流動的途徑。14.3 攪拌裝置設(shè)計攪拌裝置設(shè)計容

10、器設(shè)計容器設(shè)計流型流型流型與攪拌的關(guān)系流型與攪拌的關(guān)系流型與攪拌效果、攪拌功流型與攪拌效果、攪拌功率的關(guān)系十分密切。攪拌率的關(guān)系十分密切。攪拌器的改進和新型攪拌器的器的改進和新型攪拌器的開發(fā)往往從流型著手。開發(fā)往往從流型著手。流型決定因素流型決定因素取決于攪拌器的形式、攪拌取決于攪拌器的形式、攪拌容器和內(nèi)構(gòu)件幾何特征，以容器和內(nèi)構(gòu)件幾何特征，以及流體性質(zhì)、攪拌器轉(zhuǎn)速等及流體性質(zhì)、攪拌器轉(zhuǎn)速等因素。因素。攪拌機頂插式中心安裝攪拌機頂插式中心安裝立式圓筒的三種基本流型立式圓筒的三種基本流型徑向流徑向流軸向流軸向流切向流切向流流型流型14.3 攪拌裝置設(shè)計攪拌裝置設(shè)計容器設(shè)計容器設(shè)計流體流動方向垂直

11、于流體流動方向垂直于攪拌軸，攪拌軸，沿徑向流動沿徑向流動，碰到容器壁面分成二碰到容器壁面分成二股流體分別向上、向股流體分別向上、向下流動，再回到葉端，下流動，再回到葉端，不穿過葉片，形成上、不穿過葉片，形成上、下二個循環(huán)流動。下二個循環(huán)流動。(a)徑向流徑向流圖圖14-9 攪拌器與流型攪拌器與流型(a) 徑向流徑向流14.3 攪拌裝置設(shè)計攪拌裝置設(shè)計容器設(shè)計容器設(shè)計流體流動方向流體流動方向平行于平行于攪拌軸攪拌軸，流體由槳葉，流體由槳葉推動，使流體向下流推動，使流體向下流動，遇到容器底面再動，遇到容器底面再向上翻，形成上下循向上翻，形成上下循環(huán)流。環(huán)流。(b)軸向流軸向流圖圖14-9 攪拌器與

12、流型攪拌器與流型(b) 軸向流軸向流14.3 攪拌裝置設(shè)計攪拌裝置設(shè)計容器設(shè)計容器設(shè)計無擋板的容器內(nèi)，流無擋板的容器內(nèi)，流體體繞軸作旋轉(zhuǎn)運動繞軸作旋轉(zhuǎn)運動，流速高時液體表面會流速高時液體表面會形成漩渦，流體從槳形成漩渦，流體從槳葉周圍周向卷吸至槳葉周圍周向卷吸至槳葉區(qū)的流量很小，混葉區(qū)的流量很小，混合效果很差。合效果很差。(c)切向流切向流圖圖14-9 攪拌器與流型攪拌器與流型(c) 切向流切向流14.3 攪拌裝置設(shè)計攪拌裝置設(shè)計容器設(shè)計容器設(shè)計上述三種流型通常同時存在上述三種流型通常同時存在軸向流與徑向流對混合起主要作用軸向流與徑向流對混合起主要作用切向流應加以抑制切向流應加以抑制采用擋板可

13、削弱切向流，采用擋板可削弱切向流，增強軸向流和徑向流增強軸向流和徑向流除中心安裝的攪拌機外，還有偏心式、底插式、側(cè)除中心安裝的攪拌機外，還有偏心式、底插式、側(cè)插式、斜插式、臥式等安裝方式，見圖插式、斜插式、臥式等安裝方式，見圖14-10。不同方式安裝的攪拌機產(chǎn)生的流型也各不相同。不同方式安裝的攪拌機產(chǎn)生的流型也各不相同。14.3 攪拌裝置設(shè)計攪拌裝置設(shè)計容器設(shè)計容器設(shè)計圖圖14-10 攪拌器在容器內(nèi)的安裝方式攪拌器在容器內(nèi)的安裝方式(a) 垂直垂直偏心式偏心式(b) 底插式底插式(c) 側(cè)插式側(cè)插式(d) 斜插式斜插式(e) 臥式臥式14.3 攪拌裝置設(shè)計攪拌裝置設(shè)計容器設(shè)計容器設(shè)計擋板與導流

14、筒擋板與導流筒目的目的消除打漩和提高混合效果。消除打漩和提高混合效果。物料粘度小，攪拌轉(zhuǎn)速高，物料粘度小，攪拌轉(zhuǎn)速高，液體隨槳葉旋轉(zhuǎn)，在離心液體隨槳葉旋轉(zhuǎn)，在離心力作用下涌向內(nèi)壁面并上力作用下涌向內(nèi)壁面并上升，中心部分液面下降，升，中心部分液面下降，形成漩渦，稱為打漩區(qū)。形成漩渦，稱為打漩區(qū)。打漩打漩14.3 攪拌裝置設(shè)計攪拌裝置設(shè)計容器設(shè)計容器設(shè)計后果后果隨轉(zhuǎn)速增加，漩渦中心下凹到與槳葉接觸，外面空氣進隨轉(zhuǎn)速增加，漩渦中心下凹到與槳葉接觸，外面空氣進入槳葉被吸到液體中，使其密度減小，混合效果降低。入槳葉被吸到液體中，使其密度減小，混合效果降低。一般在容器內(nèi)壁面均勻安裝一般在容器內(nèi)壁面均勻安裝

15、4塊擋板塊擋板寬度為容器直徑的寬度為容器直徑的1/121/10。14.3 攪拌裝置設(shè)計攪拌裝置設(shè)計容器設(shè)計容器設(shè)計圖圖14-11 擋板擋板 14.3 攪拌裝置設(shè)計攪拌裝置設(shè)計容器設(shè)計容器設(shè)計14.3.1.2 攪拌器分類及典型攪拌器特性攪拌器分類及典型攪拌器特性 一、攪拌器分類一、攪拌器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按結(jié)構(gòu)分為按結(jié)構(gòu)分為平葉平葉 折葉折葉 螺旋面葉螺旋面葉槳式、渦輪式、框式和槳式、渦輪式、框式和錨式的槳葉都有平葉和錨式的槳葉都有平葉和折葉兩種結(jié)構(gòu)折葉兩種結(jié)構(gòu)推進式、螺桿式和螺帶推進式、螺桿式和螺帶式的槳葉為螺旋面葉式的槳葉為螺旋面

16、葉混合流攪拌器混合流攪拌器軸向流攪拌器軸向流攪拌器14.3 攪拌裝置設(shè)計攪拌裝置設(shè)計容器設(shè)計容器設(shè)計 槳式、推進式、渦輪式槳式、推進式、渦輪式和和錨式錨式攪拌器在攪拌器在攪拌反應設(shè)備中應用最為廣泛，據(jù)統(tǒng)計約占攪拌反應設(shè)備中應用最為廣泛，據(jù)統(tǒng)計約占攪拌器總數(shù)的攪拌器總數(shù)的7580。14.3 攪拌裝置設(shè)計攪拌裝置設(shè)計容器設(shè)計容器設(shè)計二、幾種常用攪拌器：二、幾種常用攪拌器：1. 槳式攪拌器槳式攪拌器 結(jié)構(gòu)最簡單結(jié)構(gòu)最簡單葉片用扁鋼制成，焊葉片用扁鋼制成，焊接或用螺栓固定在輪接或用螺栓固定在輪轂上，葉片數(shù)是轂上，葉片數(shù)是2、3或或4 片，葉片形式可片，葉片形式可分為平直葉式和折葉分為平直葉式和折葉式兩

17、種。式兩種。圖圖14-12 槳式攪拌器槳式攪拌器 14.3 攪拌裝置設(shè)計攪拌裝置設(shè)計容器設(shè)計容器設(shè)計主要應用主要應用也用于高粘流體攪拌，促進流體的上下交換，代替也用于高粘流體攪拌，促進流體的上下交換，代替價格高的螺帶式葉輪，能獲得良好的效果。價格高的螺帶式葉輪，能獲得良好的效果。液液液系中用于防止分離、使罐的溫度均一，固液系中用于防止分離、使罐的溫度均一，固液系中多用于防止固體沉降。液系中多用于防止固體沉降。主要用于流體的循環(huán)，由于在同樣排量下，折葉式主要用于流體的循環(huán)，由于在同樣排量下，折葉式比平直葉式的功耗少，操作費用低，故比平直葉式的功耗少，操作費用低，故軸流槳葉使軸流槳葉使用較多用較多

18、。14.3 攪拌裝置設(shè)計攪拌裝置設(shè)計容器設(shè)計容器設(shè)計槳式攪拌器的轉(zhuǎn)速一般為槳式攪拌器的轉(zhuǎn)速一般為20100r/min ，最高粘度為最高粘度為20Pas 。其常用參數(shù)見表。其常用參數(shù)見表14-5。缺點缺點不能用于以保持氣體和以細微化為目的不能用于以保持氣體和以細微化為目的的氣的氣液分散操作中。液分散操作中。14.3 攪拌裝置設(shè)計攪拌裝置設(shè)計容器設(shè)計容器設(shè)計表表14-2 槳式攪拌器常用參數(shù)槳式攪拌器常用參數(shù)常用尺寸常用尺寸常用運常用運轉(zhuǎn)條件轉(zhuǎn)條件常用介常用介質(zhì)粘度質(zhì)粘度范圍范圍流動狀態(tài)流動狀態(tài)備注備注d/D=0.350.8b/d=0.10.25Bn=2n=1100r/minv=1.05.0m/s小

19、于小于2Pas低轉(zhuǎn)速時水平低轉(zhuǎn)速時水平環(huán)向流為主；環(huán)向流為主；轉(zhuǎn)速高時為徑轉(zhuǎn)速高時為徑向流；有擋板向流；有擋板時為上下循環(huán)時為上下循環(huán)流流當當d/D=0.9以上，以上，并設(shè)置多層槳葉并設(shè)置多層槳葉時，可用于高粘時，可用于高粘度液體的低速攪度液體的低速攪拌。在層流區(qū)操拌。在層流區(qū)操作，適用的介質(zhì)作，適用的介質(zhì)粘度可達粘度可達100Pas,v=1.03.0m/s折葉式折葉式=45，60折葉式有軸向、折葉式有軸向、徑向和環(huán)向分徑向和環(huán)向分流作用流作用 注：注：n轉(zhuǎn)速；轉(zhuǎn)速； v葉端線速度；葉端線速度； Bn葉片數(shù)；葉片數(shù)； d攪拌器直徑；攪拌器直徑；D容器內(nèi)徑：容器內(nèi)徑：折葉角。折葉角。 14.3

20、攪拌裝置設(shè)計攪拌裝置設(shè)計容器設(shè)計容器設(shè)計2. 推進式攪拌器推進式攪拌器 推進式攪拌器（又稱船用推進器）推進式攪拌器（又稱船用推進器）常用于低粘流體中。常用于低粘流體中。結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)標準推進式攪拌器有三瓣葉標準推進式攪拌器有三瓣葉片，其螺距與槳直徑片，其螺距與槳直徑d相等。相等。它直徑較小，它直徑較小，d/D=1/41/3，葉端速度一般為葉端速度一般為 710 m/s，最高達最高達15 m/s。圖圖14-13 推進式攪拌器推進式攪拌器 14.3 攪拌裝置設(shè)計攪拌裝置設(shè)計容器設(shè)計容器設(shè)計應用應用粘度低、流量大的場合，用較小的攪拌功率，能獲得較好粘度低、流量大的場合，用較小的攪拌功率，能獲得較好的攪拌效

21、果。的攪拌效果。主要用于液液系混合、使溫度均勻，在低濃度固液系主要用于液液系混合、使溫度均勻，在低濃度固液系中防止淤泥沉降等中防止淤泥沉降等改進改進容器內(nèi)裝擋板、攪拌軸偏心安裝、容器內(nèi)裝擋板、攪拌軸偏心安裝、攪拌器傾斜，可防止漩渦形成。攪拌器傾斜，可防止漩渦形成。常用參數(shù)見表常用參數(shù)見表14-314.3 攪拌裝置設(shè)計攪拌裝置設(shè)計容器設(shè)計容器設(shè)計表表14-3 推進式攪拌器常用參數(shù)推進式攪拌器常用參數(shù)常用尺寸常用尺寸常用運常用運轉(zhuǎn)條件轉(zhuǎn)條件常用介質(zhì)常用介質(zhì)粘度范圍粘度范圍流動狀態(tài)流動狀態(tài)備注備注d/D=0.20.5(以以0.33居多居多)p/d=1,2Bn=2,3,4(以以3居多居多)p螺距螺距n

22、=100500r/minv=315m/s小于小于2Pas軸流型，循軸流型，循環(huán)速率高，環(huán)速率高，剪切力小。剪切力小。采用擋板或采用擋板或?qū)Я魍矂t軸導流筒則軸向循環(huán)更強向循環(huán)更強最高轉(zhuǎn)速可達最高轉(zhuǎn)速可達1750r/min:最最高葉端線速度高葉端線速度可達可達25m/s。轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)速在速在500r/min以下，適用介以下，適用介質(zhì)粘度可達質(zhì)粘度可達50Pa.s 14.3 攪拌裝置設(shè)計攪拌裝置設(shè)計容器設(shè)計容器設(shè)計渦輪式攪拌器（又稱透渦輪式攪拌器（又稱透平式葉輪），是應用較平式葉輪），是應用較廣的一種攪拌器，能有廣的一種攪拌器，能有效地完成幾乎所有的攪效地完成幾乎所有的攪拌操作，并能處理粘度拌操作，并能處

23、理粘度范圍很廣的流體。見圖范圍很廣的流體。見圖1414。3渦輪式攪拌器渦輪式攪拌器 圖圖14-14 渦輪式攪拌器渦輪式攪拌器 14.3 攪拌裝置設(shè)計攪拌裝置設(shè)計容器設(shè)計容器設(shè)計渦輪式攪拌器分為渦輪式攪拌器分為開式開式盤式盤式開式有：開式有：平直葉、斜葉、彎葉等。平直葉、斜葉、彎葉等。葉片數(shù)為葉片數(shù)為2葉和葉和4葉葉盤式有：盤式有：圓盤平直葉、圓盤斜葉、圓盤平直葉、圓盤斜葉、圓盤彎葉等。葉片數(shù)常圓盤彎葉等。葉片數(shù)常為為6葉。葉。為改善流動狀況，為改善流動狀況，有時把槳葉制成凹形或箭形有時把槳葉制成凹形或箭形14.3 攪拌裝置設(shè)計攪拌裝置設(shè)計容器設(shè)計容器設(shè)計應用應用 渦輪式攪拌器有較大的剪切力，可

24、使流體微團分散得渦輪式攪拌器有較大的剪切力，可使流體微團分散得很細，適用于低粘度到中等粘度流體的混合、液很細，適用于低粘度到中等粘度流體的混合、液液分散、液分散、液液固懸浮，以及促進良好的傳熱、傳質(zhì)和化學反應。固懸浮，以及促進良好的傳熱、傳質(zhì)和化學反應。平直葉平直葉剪切作用較大，屬剪切型攪拌器。剪切作用較大，屬剪切型攪拌器。彎葉彎葉 指葉片朝著流動方向彎曲，可降低功率指葉片朝著流動方向彎曲，可降低功率 消耗，適用于含有易碎固體顆粒的流體攪拌。消耗，適用于含有易碎固體顆粒的流體攪拌。14.3 攪拌裝置設(shè)計攪拌裝置設(shè)計容器設(shè)計容器設(shè)計表表14-4 渦輪式攪拌器常用參數(shù)渦輪式攪拌器常用參數(shù)型型式式常

25、用尺寸常用尺寸常用運轉(zhuǎn)常用運轉(zhuǎn)條件條件常用介質(zhì)常用介質(zhì)粘度范圍粘度范圍流動狀態(tài)流動狀態(tài)備注備注開開式式渦渦輪輪d/D=0.20.5(以以0.33居多居多)b/d=0.2Bn=,3,4,6,8(以以6居多居多)折葉式折葉式=30,45,60后彎式后彎式=30,50,60后彎角后彎角n=10300r/minv=410m/s折葉式折葉式v=26m/s小于小于50Pas，折葉和后折葉和后彎葉小于彎葉小于10Pas平直葉、平直葉、后彎葉為后彎葉為徑向流型。徑向流型。在有擋板在有擋板時以槳葉時以槳葉為界形成為界形成上下兩個上下兩個循環(huán)流。循環(huán)流。折葉的還折葉的還有軸向分有軸向分流，近于流，近于軸流型軸流型

26、最高轉(zhuǎn)速最高轉(zhuǎn)速可達可達600r/min圓盤上下圓盤上下液體的混液體的混合不如開合不如開式渦輪式渦輪盤盤式式渦渦輪輪d:l:b=20:5:4d/D=0.20.5(以以0.33居多居多)Bn=4,6,8=45,60=45n=10300r/minv=410m/s折葉式折葉式v=26m/s小于小于50Pas，折葉和折葉和后彎葉后彎葉小于小于10Pas14.3 攪拌裝置設(shè)計攪拌裝置設(shè)計容器設(shè)計容器設(shè)計4錨式攪拌器錨式攪拌器 結(jié)構(gòu)簡單。結(jié)構(gòu)簡單。適用于粘度在適用于粘度在100Pas以下的流體攪拌，當流以下的流體攪拌，當流體粘度在體粘度在10100Pas時，可在錨式槳中間加時，可在錨式槳中間加一橫槳葉，即

27、為一橫槳葉，即為框式攪框式攪拌器，拌器，以增加容器中部以增加容器中部的混合。的混合。圖圖14-15 錨式攪拌器錨式攪拌器 14.3 攪拌裝置設(shè)計攪拌裝置設(shè)計容器設(shè)計容器設(shè)計應用應用錨式或框式槳葉的混合效果并不理想，只適用于對混合錨式或框式槳葉的混合效果并不理想，只適用于對混合要求不太高的場合。要求不太高的場合。由于錨式攪拌器在容器壁附近流速比其它攪拌器由于錨式攪拌器在容器壁附近流速比其它攪拌器大，能得到大的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，故常用于傳熱、大，能得到大的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，故常用于傳熱、晶析操作。晶析操作。常用于攪拌高濃度淤漿和沉降性淤漿。常用于攪拌高濃度淤漿和沉降性淤漿。當攪拌粘度大于當攪拌粘度大于10

28、0Pas 的流體時，應采用螺帶的流體時，應采用螺帶式或螺桿式。式或螺桿式。14.3 攪拌裝置設(shè)計攪拌裝置設(shè)計容器設(shè)計容器設(shè)計常用尺寸常用尺寸常用運轉(zhuǎn)條常用運轉(zhuǎn)條件件常用介質(zhì)常用介質(zhì)粘度范圍粘度范圍流動狀態(tài)流動狀態(tài)備注備注d/D=0.90.914b/D=0.1h/D=0.48 1.0n=1100r/minv=15m/s小于小于100Pas不同高度不同高度上的水平上的水平環(huán)向流環(huán)向流為了增大攪為了增大攪拌范圍，可拌范圍，可根據(jù)需要在根據(jù)需要在槳葉上增加槳葉上增加立葉立葉和和橫梁橫梁表表14-5 錨式攪拌器常用參數(shù)錨式攪拌器常用參數(shù)14.3 攪拌裝置設(shè)計攪拌裝置設(shè)計容器設(shè)計容器設(shè)計14.3.1.3

29、攪拌器的選用攪拌器的選用選用時除滿足工藝要求外，還應考慮功耗低、操作選用時除滿足工藝要求外，還應考慮功耗低、操作費用省，以及制造、維護和檢修方便等因素。費用省，以及制造、維護和檢修方便等因素。攪拌器選型一般從三個方面考慮攪拌器選型一般從三個方面考慮攪拌目的攪拌目的 物料粘度物料粘度 攪拌容器容積的大小攪拌容器容積的大小14.3 攪拌裝置設(shè)計攪拌裝置設(shè)計容器設(shè)計容器設(shè)計按攪拌器型式和適用條件選型按攪拌器型式和適用條件選型推進式攪拌器推進式攪拌器用于低粘度流體的混合，循環(huán)能力強，用于低粘度流體的混合，循環(huán)能力強， 動力消耗小，可應用到很大容積的攪動力消耗小，可應用到很大容積的攪 拌容器中。拌容器中

30、。 槳式攪拌器槳式攪拌器 結(jié)構(gòu)簡單，在小容積的流體混合中應結(jié)構(gòu)簡單，在小容積的流體混合中應 用較廣，對大容積的流體混合，循環(huán)用較廣，對大容積的流體混合，循環(huán) 能力不足。能力不足。渦輪式攪拌器渦輪式攪拌器應用范圍較廣，各種攪拌操作都適用，應用范圍較廣，各種攪拌操作都適用， 但流體粘度不宜超過但流體粘度不宜超過50Pas。14.3 攪拌裝置設(shè)計攪拌裝置設(shè)計容器設(shè)計容器設(shè)計表表14-6 是以是以操作目的操作目的和攪拌器和攪拌器流動狀態(tài)流動狀態(tài)選用攪選用攪拌器的拌器的錨式、螺桿式、螺帶式錨式、螺桿式、螺帶式適用于高粘流體的混合。適用于高粘流體的混合。14.3 攪拌裝置設(shè)計攪拌裝置設(shè)計容器設(shè)計容器設(shè)計表

31、表14-6 攪拌器型式和適用條件攪拌器型式和適用條件注：有注：有者為可用，空白者不詳或不合用者為可用，空白者不詳或不合用 14.3 攪拌裝置設(shè)計攪拌裝置設(shè)計容器設(shè)計容器設(shè)計14.3.1.4 攪拌功率計算攪拌功率計算攪拌功率攪拌功率指攪拌器以一定轉(zhuǎn)速進行攪拌時，對液體做功并使指攪拌器以一定轉(zhuǎn)速進行攪拌時，對液體做功并使之發(fā)生流動所需的功率。之發(fā)生流動所需的功率。計算攪拌功率的計算攪拌功率的目的目的用于設(shè)計或校核攪拌器和攪拌軸的強度和剛度，用于設(shè)計或校核攪拌器和攪拌軸的強度和剛度，用于選擇電機和減速機等傳動裝置。用于選擇電機和減速機等傳動裝置。14.3 攪拌裝置設(shè)攪拌裝置設(shè)計計容器設(shè)計容器設(shè)計影響

32、攪拌功率的因素很多，主要有以下四個方面：影響攪拌功率的因素很多，主要有以下四個方面：1. 攪拌器的幾何尺寸與轉(zhuǎn)速攪拌器的幾何尺寸與轉(zhuǎn)速 攪拌器直徑、槳葉寬度、槳葉傾斜角、轉(zhuǎn)速、單個攪拌器直徑、槳葉寬度、槳葉傾斜角、轉(zhuǎn)速、單個 攪拌器葉片數(shù)、攪拌器距離容器底部的距離等。攪拌器葉片數(shù)、攪拌器距離容器底部的距離等。2. 攪拌容器的結(jié)構(gòu)攪拌容器的結(jié)構(gòu) 容器內(nèi)徑、液面高度、擋板數(shù)、擋板寬度、導流筒容器內(nèi)徑、液面高度、擋板數(shù)、擋板寬度、導流筒 的尺寸等。的尺寸等。3. 攪拌介質(zhì)的特性攪拌介質(zhì)的特性 液體的密度、粘度。液體的密度、粘度。4. 重力加速度重力加速度14.3 攪拌裝置設(shè)計攪拌裝置設(shè)計容器設(shè)計容器

33、設(shè)計,.,)(Re)53DhDBDdfFrKdnPNqrp上述影響因素可用下式關(guān)聯(lián)：上述影響因素可用下式關(guān)聯(lián)：（14-1） 式中式中 B槳葉寬度，槳葉寬度，m； d攪拌器直徑，攪拌器直徑，m； D攪拌容器內(nèi)直徑，攪拌容器內(nèi)直徑，m；gdnFr2Fr弗勞德數(shù)，弗勞德數(shù)，14.3 攪拌裝置設(shè)計攪拌裝置設(shè)計容器設(shè)計容器設(shè)計h液面高度，液面高度，m；K系數(shù)；系數(shù)；n轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速，1/s； 密度，密度，kg/m3；粘度，粘度，Pas。Np功率準數(shù)；功率準數(shù)；P攪拌功率，攪拌功率，W；r , q指數(shù)；指數(shù)； ndRe2 Re雷諾數(shù)，雷諾數(shù)， ；14.3 攪拌裝置設(shè)計攪拌裝置設(shè)計容器設(shè)計容器設(shè)計一般情況下弗魯

34、勞德數(shù)一般情況下弗魯勞德數(shù)Fr的影響較小。容器內(nèi)徑的影響較小。容器內(nèi)徑D、擋板寬度擋板寬度b等幾何參數(shù)可歸結(jié)到系數(shù)等幾何參數(shù)可歸結(jié)到系數(shù)K。由式（由式（141）得攪拌功率）得攪拌功率P為：為：53pdnNP（14-2） 上式中上式中 、n、d為已知數(shù)，故計算攪拌功率的關(guān)鍵是為已知數(shù)，故計算攪拌功率的關(guān)鍵是求得功率準數(shù)求得功率準數(shù)Np。在特定的攪拌裝置上，可以測得功。在特定的攪拌裝置上，可以測得功率準數(shù)率準數(shù)Np與雷諾數(shù)與雷諾數(shù)Re的關(guān)系。的關(guān)系。將此關(guān)系繪于雙對數(shù)坐標圖上即得功率曲線。將此關(guān)系繪于雙對數(shù)坐標圖上即得功率曲線。14.3 攪拌裝置設(shè)計攪拌裝置設(shè)計容器設(shè)計容器設(shè)計圖圖14-16 六種

35、攪拌器的功率曲線六種攪拌器的功率曲線(全擋板條件全擋板條件)14.3 攪拌裝置設(shè)計攪拌裝置設(shè)計容器設(shè)計容器設(shè)計14.3.2 攪拌軸設(shè)計攪拌軸設(shè)計設(shè)計攪拌軸應考慮的四個因素：設(shè)計攪拌軸應考慮的四個因素： 扭轉(zhuǎn)變形；扭轉(zhuǎn)變形； 臨界轉(zhuǎn)速；臨界轉(zhuǎn)速； 扭矩和彎矩聯(lián)合作用下的強度；扭矩和彎矩聯(lián)合作用下的強度； 軸封處允許的徑向位移。軸封處允許的徑向位移。確定軸的實際直徑時，確定軸的實際直徑時，還得考慮腐蝕裕量，還得考慮腐蝕裕量，最后把直徑圓整為標最后把直徑圓整為標準軸徑。準軸徑。上述因素計算所得上述因素計算所得的軸徑是指的軸徑是指危險截面處的直徑危險截面處的直徑14.3 攪拌裝置設(shè)攪拌裝置設(shè)計計容器設(shè)

36、計容器設(shè)計一、攪拌軸的力學模型一、攪拌軸的力學模型 對攪拌軸設(shè)定：對攪拌軸設(shè)定：（1）剛性聯(lián)軸器聯(lián)接的可拆軸視為整體軸；）剛性聯(lián)軸器聯(lián)接的可拆軸視為整體軸；（2）攪拌器及軸上的其它零件）攪拌器及軸上的其它零件(附件附件)的重力、慣性的重力、慣性 力、流體作用力均作用在零件軸套的中部；力、流體作用力均作用在零件軸套的中部；（3）軸受扭矩作用外，還考慮攪拌器上流體的徑向）軸受扭矩作用外，還考慮攪拌器上流體的徑向 力以及攪拌軸和攪拌器力以及攪拌軸和攪拌器(包括附件包括附件)在組合重心在組合重心 處質(zhì)量偏心引起的離心力的作用。處質(zhì)量偏心引起的離心力的作用。14.3 攪拌裝置設(shè)計攪拌裝置設(shè)計容器設(shè)計容器

37、設(shè)計 懸臂軸兩支點間距懸臂軸兩支點間距 離；離； D 攪拌器直徑；攪拌器直徑； Fe 攪拌軸及各層圓盤攪拌軸及各層圓盤 組合重心處質(zhì)量偏組合重心處質(zhì)量偏 心引起的離心力；心引起的離心力； Fh 攪拌器上流體徑向力；攪拌器上流體徑向力； Le 攪拌軸及各層圓盤攪拌軸及各層圓盤 組合重心離軸承組合重心離軸承 （對懸臂軸為攪拌（對懸臂軸為攪拌 側(cè)軸承，對單跨軸側(cè)軸承，對單跨軸 為傳動側(cè)軸承）的為傳動側(cè)軸承）的 距離。距離。圖圖14-17 懸臂軸受力模型懸臂軸受力模型 LeSFAm1FhiFh1FemiLiL1D14.3 攪拌裝置設(shè)計攪拌裝置設(shè)計容器設(shè)計容器設(shè)計L 兩支點間距離；兩支點間距離；d 攪拌

38、器直徑；攪拌器直徑；Fe 攪拌軸及各層圓盤攪拌軸及各層圓盤 組合重心處質(zhì)量偏組合重心處質(zhì)量偏 心引起的離心力；心引起的離心力；Fh 攪拌器上流體徑向攪拌器上流體徑向 力；力；Le 攪拌軸及各層圓盤攪拌軸及各層圓盤 組合重心離軸承組合重心離軸承 （對懸臂軸為攪拌（對懸臂軸為攪拌 側(cè)軸承，對單跨軸側(cè)軸承，對單跨軸 為傳動側(cè)軸承）的為傳動側(cè)軸承）的 距離。距離。圖圖14-18 單跨軸受力模型單跨軸受力模型 LeFhiFh1FASm1miFedLiL1L14.3 攪拌裝置設(shè)計攪拌裝置設(shè)計容器設(shè)計容器設(shè)計二、按扭轉(zhuǎn)變形計算攪拌軸的軸徑二、按扭轉(zhuǎn)變形計算攪拌軸的軸徑 攪拌軸受扭矩和彎矩的聯(lián)合作用，扭轉(zhuǎn)變形

39、過大會攪拌軸受扭矩和彎矩的聯(lián)合作用，扭轉(zhuǎn)變形過大會造成軸的振動，使軸封失效。造成軸的振動，使軸封失效。應將軸單位長度最大扭轉(zhuǎn)角應將軸單位長度最大扭轉(zhuǎn)角限制在允許范圍內(nèi)。限制在允許范圍內(nèi)。 )1 (6 .58344maxGdMn（14-3）軸扭矩的剛度條件為軸扭矩的剛度條件為14.3 攪拌裝置設(shè)計攪拌裝置設(shè)計容器設(shè)計容器設(shè)計nPMnn9553max式中式中 d攪拌軸直徑，攪拌軸直徑，m；G軸材料剪切彈性模量，軸材料剪切彈性模量，Pa；Mn max 軸傳遞的最大扭矩，軸傳遞的最大扭矩， Nm； n攪拌軸轉(zhuǎn)速，攪拌軸轉(zhuǎn)速，r/min；Pn電機功率，電機功率，kW；空心軸內(nèi)徑和外徑的比值；空心軸內(nèi)徑和

40、外徑的比值；傳動裝置效率；傳動裝置效率； 許用扭轉(zhuǎn)角，對于懸臂梁許用扭轉(zhuǎn)角，對于懸臂梁= 0.350/m， 對于單跨梁對于單跨梁= 0.70/m。 14.3 攪拌裝置設(shè)計攪拌裝置設(shè)計容器設(shè)計容器設(shè)計 414max)1 (92. 4GMdn故攪拌軸的直徑為故攪拌軸的直徑為（14-4）14.3 攪拌裝置設(shè)計攪拌裝置設(shè)計容器設(shè)計容器設(shè)計三、按臨界轉(zhuǎn)速校核攪拌軸的直徑三、按臨界轉(zhuǎn)速校核攪拌軸的直徑 臨界轉(zhuǎn)速臨界轉(zhuǎn)速nc攪拌軸的轉(zhuǎn)速達到軸自振頻率，發(fā)生攪拌軸的轉(zhuǎn)速達到軸自振頻率，發(fā)生 強烈振動，并出現(xiàn)很大彎曲時的轉(zhuǎn)速。強烈振動，并出現(xiàn)很大彎曲時的轉(zhuǎn)速。剛性軸剛性軸工作轉(zhuǎn)速工作轉(zhuǎn)速低于低于 第一臨界轉(zhuǎn)速的

41、軸第一臨界轉(zhuǎn)速的軸 柔性軸柔性軸工作轉(zhuǎn)速工作轉(zhuǎn)速大于大于 第一臨界轉(zhuǎn)速的軸第一臨界轉(zhuǎn)速的軸n1.3ncn0.7ncnc工程上要求工程上要求攪拌軸的工攪拌軸的工作轉(zhuǎn)速避開作轉(zhuǎn)速避開臨界轉(zhuǎn)速臨界轉(zhuǎn)速14.3 攪拌裝置設(shè)計攪拌裝置設(shè)計容器設(shè)計容器設(shè)計按上述方法，具有按上述方法，具有z個攪拌器的等直徑懸臂軸可簡化為圖個攪拌器的等直徑懸臂軸可簡化為圖14-17的模型，一階臨界轉(zhuǎn)速的模型，一階臨界轉(zhuǎn)速nc：scmaLLEIn1214)1 (330（14-5）懸臂軸兩支點間距離，懸臂軸兩支點間距離，m；式中式中 E軸材料的彈性模量，軸材料的彈性模量，Pa； I軸的慣性矩，軸的慣性矩，m4L1第第1個攪拌器懸

42、臂長度，個攪拌器懸臂長度，m；14.3 攪拌裝置設(shè)計攪拌裝置設(shè)計容器設(shè)計容器設(shè)計nc臨界轉(zhuǎn)速，臨界轉(zhuǎn)速，r/min；ms軸及攪拌器有效質(zhì)量在軸及攪拌器有效質(zhì)量在s點的點的 等效質(zhì)量之和，等效質(zhì)量之和，kg。等效質(zhì)量等效質(zhì)量ms計算公式：計算公式：ziiSmmm1式中式中 m懸臂軸懸臂軸L1段自身質(zhì)量及附帶液體質(zhì)量在軸段自身質(zhì)量及附帶液體質(zhì)量在軸 末端末端S點的等效質(zhì)量，點的等效質(zhì)量，kg； mi第第 i 個攪拌器自身質(zhì)量及附帶液體質(zhì)量在個攪拌器自身質(zhì)量及附帶液體質(zhì)量在 軸末端軸末端S點的等效質(zhì)量，點的等效質(zhì)量，kg； z攪拌器的數(shù)量。攪拌器的數(shù)量。 14.3 攪拌裝置設(shè)計攪拌裝置設(shè)計容器設(shè)計容

43、器設(shè)計攪拌介質(zhì)攪拌介質(zhì)剛性軸剛性軸柔性軸柔性軸攪拌器（葉片攪拌器（葉片式攪拌器除外）式攪拌器除外）葉片式攪拌器葉片式攪拌器高速攪拌器高速攪拌器氣體氣體n/nc0.7不推薦不推薦液體液體液體液體 液體液體固體固體n/nc0.7和和 n/nc (0.450.55)n/nc=1.31.6液體液體氣體氣體n/nc0.6n/nc0.4 不推薦不推薦表表14-7 攪拌軸臨界轉(zhuǎn)速的選取攪拌軸臨界轉(zhuǎn)速的選取7 . 0cnn注：葉片式攪拌器包括：槳式、開啟渦輪式、圓盤渦輪注：葉片式攪拌器包括：槳式、開啟渦輪式、圓盤渦輪 式、三葉后掠式、推進式；式、三葉后掠式、推進式； 不包括：錨式、框式、螺帶式。不包括：錨式、

44、框式、螺帶式。14.3 攪拌裝置設(shè)計攪拌裝置設(shè)計容器設(shè)計容器設(shè)計四、按強度計算攪拌軸的直徑四、按強度計算攪拌軸的直徑 pWteMmax攪拌軸的強度條件是：攪拌軸的強度條件是：（14-6）式中式中 M彎矩，彎矩， M= MR+ MAMA由軸向力引起的軸的彎矩，由軸向力引起的軸的彎矩， Nm；Mn扭矩，扭矩，Nm；MR水平推力引起的軸的彎矩，水平推力引起的軸的彎矩，Nm；Mte軸上扭轉(zhuǎn)和彎矩聯(lián)合作用時的軸上扭轉(zhuǎn)和彎矩聯(lián)合作用時的當量扭矩當量扭矩， ，Nm；22MMMnte14.3 攪拌裝置設(shè)計攪拌裝置設(shè)計容器設(shè)計容器設(shè)計43116dWpWp抗扭截面模量，對空心圓軸抗扭截面模量，對空心圓軸 ，m3

45、16b軸材料的許用切應力，軸材料的許用切應力， ，Pa max截面上最大切應力，截面上最大切應力，Pa；b軸材料的抗拉強度軸材料的抗拉強度，Pa。 314)1 (72. 1teMd則攪拌軸的直徑：則攪拌軸的直徑：（14-7） 14.3 攪拌裝置設(shè)計攪拌裝置設(shè)計容器設(shè)計容器設(shè)計 軸封處徑向位移的大小直接影響密封的性軸封處徑向位移的大小直接影響密封的性能，徑向位移大，易造成泄漏或密封的失效。能，徑向位移大，易造成泄漏或密封的失效。五、按軸封處允許徑向位移驗算軸徑五、按軸封處允許徑向位移驗算軸徑 （1）軸承的徑向游隙；）軸承的徑向游隙；（2）流體形成的水平推力；）流體形成的水平推力；（3）攪拌器及附

46、件組合質(zhì)量不均勻產(chǎn)生的離心力。）攪拌器及附件組合質(zhì)量不均勻產(chǎn)生的離心力。軸封處的軸封處的徑向位移徑向位移主要由三個因素引起：主要由三個因素引起：14.3 攪拌裝置設(shè)計攪拌裝置設(shè)計容器設(shè)計容器設(shè)計L0 小于允許的徑向位移小于允許的徑向位移L0，即，即 00LL要分別計算其徑向位移，然后疊加，使總徑向位移要分別計算其徑向位移，然后疊加，使總徑向位移（14-8） 式中式中 L0軸封處的允許徑向位移，軸封處的允許徑向位移， dKL301 . 0 mm 通常通常 K3徑向位移系數(shù)，徑向位移系數(shù)， 當設(shè)計壓力當設(shè)計壓力 p0.10.6MPa，n100r/min時，時， 一般物料一般物料K30.3。14.3

47、 攪拌裝置設(shè)計攪拌裝置設(shè)計容器設(shè)計容器設(shè)計攪拌軸軸徑必須滿足攪拌軸軸徑必須滿足強度強度和和臨界轉(zhuǎn)速臨界轉(zhuǎn)速的要求。的要求。當有要求時，還應滿足當有要求時，還應滿足扭轉(zhuǎn)變形扭轉(zhuǎn)變形、徑向總位移徑向總位移的要求。的要求。有關(guān)攪拌軸的詳細計算及參數(shù)的選取見文獻有關(guān)攪拌軸的詳細計算及參數(shù)的選取見文獻HG/T20569-94機械攪拌設(shè)備機械攪拌設(shè)備 第第142頁至第頁至第103頁。頁。14.4 傳動裝置傳動裝置容器設(shè)計容器設(shè)計14.2.6 傳動裝置傳動裝置包括包括電動機電動機減速機減速機聯(lián)軸器聯(lián)軸器機架機架 14.4 傳動裝置傳動裝置容器設(shè)計容器設(shè)計1電動機；電動機；2減速機；減速機；3聯(lián)軸器；聯(lián)軸器；

48、4支架；支架；5攪拌軸；攪拌軸；6軸封裝置；軸封裝置；7凸緣；凸緣；8上封頭上封頭圖圖14-19 傳動裝置傳動裝置軸承軸承14.4 傳動裝置傳動裝置容器設(shè)計容器設(shè)計由攪拌功率計算電動機的功率由攪拌功率計算電動機的功率Pe ：一、電動機的選型一、電動機的選型sePPP（14-9）式中式中 Ps軸封消耗功率，軸封消耗功率，kW； 傳動系統(tǒng)的機械效率。傳動系統(tǒng)的機械效率。電動機的型號應根據(jù)功率、工作環(huán)境等因素選擇。電動機的型號應根據(jù)功率、工作環(huán)境等因素選擇。工作環(huán)境包括防爆、防護等級、腐蝕環(huán)境等。工作環(huán)境包括防爆、防護等級、腐蝕環(huán)境等。14.4 傳動裝置傳動裝置容器設(shè)計容器設(shè)計根據(jù)功率、轉(zhuǎn)速。根據(jù)功

49、率、轉(zhuǎn)速。選用時應優(yōu)先考慮傳動效率高的齒輪減速機和擺線針選用時應優(yōu)先考慮傳動效率高的齒輪減速機和擺線針輪行星減速機。輪行星減速機。二、減速機選型二、減速機選型 考慮：考慮：載荷變化、有振動、連續(xù)生產(chǎn)。載荷變化、有振動、連續(xù)生產(chǎn)。常用：常用：擺線針輪行星減速機、齒輪減速機、三角皮帶擺線針輪行星減速機、齒輪減速機、三角皮帶減速機以及圓柱蝸桿減速機。減速機以及圓柱蝸桿減速機。選用原則：選用原則：14.4 傳動裝置傳動裝置容器設(shè)計容器設(shè)計特性參特性參數(shù)數(shù)減速機類型減速機類型擺線針輪行擺線針輪行星減速機星減速機齒輪減速機齒輪減速機三角皮帶減三角皮帶減速機速機圓柱蝸桿減圓柱蝸桿減速機速機傳動比傳動比i87

50、91264.532.968015輸出軸輸出軸轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速/(r/min)171606525020050012100輸入功輸入功率率/kW0.04550.553150.552000.5555傳動效傳動效率率0.90.950.950.960.950.960.800.93傳動原傳動原理理利用少齒差利用少齒差內(nèi)嚙合行星內(nèi)嚙合行星傳動傳動兩級同中距并兩級同中距并流式斜齒輪傳流式斜齒輪傳動動單級三角皮單級三角皮帶傳動帶傳動圓弧齒圓柱圓弧齒圓柱蝸桿傳動蝸桿傳動表表14-8 四種常用減速機的基本特性四種常用減速機的基本特性14.4 傳動裝置傳動裝置容器設(shè)計容器設(shè)計三、機架三、機架 機架機架無支點機架無支點機架單支

51、點機架（圖單支點機架（圖14-40）雙支點機架（圖雙支點機架（圖14-41）一般僅適用于傳遞小功率和一般僅適用于傳遞小功率和小的軸向載荷的條件小的軸向載荷的條件適用于電動機或減速適用于電動機或減速機可作為一個支點，機可作為一個支點，或容器內(nèi)可設(shè)置中間或容器內(nèi)可設(shè)置中間軸承和底軸承的情況軸承和底軸承的情況適用于懸臂軸適用于懸臂軸 14.4 傳動裝置傳動裝置容器設(shè)計容器設(shè)計圖圖14-20 單支點機架單支點機架14.4 傳動裝置傳動裝置容器設(shè)計容器設(shè)計圖圖14-21 雙支點機架雙支點機架14.5 軸封裝置軸封裝置容器設(shè)計容器設(shè)計14.2.5 密封密封機械攪拌反應器機械攪拌反應器軸封軸封主要有兩種主要

52、有兩種軸的密封裝置軸的密封裝置填料密封填料密封機械密封機械密封避免介質(zhì)通過轉(zhuǎn)軸從攪拌容器內(nèi)泄漏或外部避免介質(zhì)通過轉(zhuǎn)軸從攪拌容器內(nèi)泄漏或外部雜質(zhì)滲入攪拌容器內(nèi)。雜質(zhì)滲入攪拌容器內(nèi)。目的：目的：14.5 軸封裝置軸封裝置容器設(shè)計容器設(shè)計14.5.1 14.5.1 填料密封填料密封 特點：特點：結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，適用于非腐蝕性和弱腐蝕性介質(zhì)、結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，適用于非腐蝕性和弱腐蝕性介質(zhì)、密封要求不高、并允許定期維護的攪拌設(shè)備。密封要求不高、并允許定期維護的攪拌設(shè)備。1填料密封的結(jié)構(gòu)及工作原理填料密封的結(jié)構(gòu)及工作原理組成：組成：底環(huán)、本體、油環(huán)、填料、螺柱、壓蓋及油杯等。底環(huán)、本體、油環(huán)、填料、

53、螺柱、壓蓋及油杯等。14.5 軸封裝置軸封裝置容器設(shè)計容器設(shè)計14-22 填料密封的結(jié)構(gòu)填料密封的結(jié)構(gòu)1壓蓋壓蓋2雙頭螺柱雙頭螺柱3螺母螺母4墊圈墊圈5油杯油杯6油環(huán)油環(huán)7填料填料8本體本體9底環(huán)底環(huán)14.5 軸封裝置軸封裝置容器設(shè)計容器設(shè)計工作原理：工作原理：在壓蓋壓力作用下，裝在攪拌軸與填料箱本體之間在壓蓋壓力作用下，裝在攪拌軸與填料箱本體之間的填料，對攪拌軸表面產(chǎn)生徑向壓緊力。的填料，對攪拌軸表面產(chǎn)生徑向壓緊力。填料中含有潤滑劑，在對攪拌軸產(chǎn)生徑向壓緊力的填料中含有潤滑劑，在對攪拌軸產(chǎn)生徑向壓緊力的同時，形成一層極薄的液膜，一方面使攪拌軸得到同時，形成一層極薄的液膜，一方面使攪拌軸得到潤

54、滑，另一方面阻止設(shè)備內(nèi)流體的逸出或外部流體潤滑，另一方面阻止設(shè)備內(nèi)流體的逸出或外部流體的滲入，達到密封的目的。的滲入，達到密封的目的。14.5 軸封裝置軸封裝置容器設(shè)計容器設(shè)計存在問題：存在問題：填料中的潤滑劑會在運轉(zhuǎn)中不斷消耗，通過設(shè)置在填料填料中的潤滑劑會在運轉(zhuǎn)中不斷消耗，通過設(shè)置在填料中間的油環(huán)向填料內(nèi)加油，保持潤滑。中間的油環(huán)向填料內(nèi)加油，保持潤滑。填料密封不可能絕對不漏。增加壓緊力，填料緊壓在轉(zhuǎn)填料密封不可能絕對不漏。增加壓緊力，填料緊壓在轉(zhuǎn)動軸上，會加速軸與填料間的磨損，使密封更快失效。動軸上，會加速軸與填料間的磨損，使密封更快失效。在操作過程中應適當調(diào)整壓蓋的壓緊力，并需定期更換

55、在操作過程中應適當調(diào)整壓蓋的壓緊力，并需定期更換填料。填料。14.5 軸封裝置軸封裝置容器設(shè)計容器設(shè)計2填料密封的選用填料密封的選用b. 根據(jù)填料的性能選用：根據(jù)填料的性能選用： 當密封要求不高時，選用一般石棉或油浸石棉填當密封要求不高時，選用一般石棉或油浸石棉填 料，當密封要求較高時，選用膨體聚四氟乙烯、料，當密封要求較高時，選用膨體聚四氟乙烯、 柔性石墨等填料。各種填料材料的性能不同，按柔性石墨等填料。各種填料材料的性能不同，按 表表14-10選用。選用。a. 根據(jù)設(shè)計壓力、設(shè)計溫度及介質(zhì)腐蝕性選用當介根據(jù)設(shè)計壓力、設(shè)計溫度及介質(zhì)腐蝕性選用當介 質(zhì)為非易燃、易爆、有毒的一般物料且壓力不高質(zhì)

56、為非易燃、易爆、有毒的一般物料且壓力不高 時，按表時，按表149選用填料密封。選用填料密封。14.5 軸封裝置軸封裝置容器設(shè)計容器設(shè)計材料材料公稱壓力公稱壓力/MPa允許壓力范圍允許壓力范圍/MPa(負值指真空負值指真空)允許溫度允許溫度范圍范圍/轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)軸線速度速度/(m/s)碳鋼填料箱碳鋼填料箱常壓常壓0.120010.60.030.62001.60.031.620300不銹鋼填料箱不銹鋼填料箱常壓常壓0.120010.60.030.62001.60.031.620300表表14-9 標準填料箱的允許壓力、溫度標準填料箱的允許壓力、溫度14.5 軸封裝置軸封裝置容器設(shè)計容器設(shè)計14-10

57、填料材料的性能填料材料的性能填料名稱填料名稱介質(zhì)極限介質(zhì)極限溫度溫度/0C介質(zhì)極介質(zhì)極限壓力限壓力/MPa線速線速度度/(m/s)適用條件（接觸介質(zhì)）適用條件（接觸介質(zhì)）油浸石棉填料油浸石棉填料4506蒸汽、空氣、工業(yè)用水、重質(zhì)蒸汽、空氣、工業(yè)用水、重質(zhì)石油產(chǎn)品、弱酸液等石油產(chǎn)品、弱酸液等聚四氟乙烯纖維編聚四氟乙烯纖維編結(jié)填料結(jié)填料250302強酸、強堿、有機溶劑強酸、強堿、有機溶劑聚四氟乙烯石棉盤聚四氟乙烯石棉盤根根260251酸堿、強腐蝕性溶液、化學試酸堿、強腐蝕性溶液、化學試劑等劑等石棉線或石棉線與石棉線或石棉線與尼龍線浸漬聚四氟尼龍線浸漬聚四氟乙烯填料乙烯填料300302弱酸、強堿、各種有機溶劑、弱酸、強堿、各種有機溶劑、液氨、海水、紙漿廢液等液氨、海水、紙漿廢液等柔性石墨填料柔性石墨填料250300202醋酸、硼酸、檸檬酸、鹽酸、醋酸、硼酸、檸檬酸、鹽酸、硫化氫、乳酸、硝酸、硫酸、硫化氫、乳酸、硝酸、硫酸、硬脂酸、硬脂酸、 水鈉、溴、礦物油料、水鈉、溴、礦物油料、汽油、二甲苯、四氯化碳等汽油、二甲苯、四氯化碳等膨體聚四氟乙烯石膨體聚四氟乙烯石墨盤根墨盤根25042強酸、強堿、有機溶液強酸、強堿、有機溶液14.5 軸封裝置軸封裝置容器設(shè)計容器設(shè)計把轉(zhuǎn)軸的密封面從軸向改為把轉(zhuǎn)軸的密封面從軸向改為徑向徑向，通過動環(huán)和靜，通過動環(huán)和靜環(huán)兩個端面的相互貼合，并作相對運動達到密封環(huán)