第1組--攪拌器選擇

1、任務(wù)任務(wù)A0102A0102乙酸丁酯反應(yīng)器的乙酸丁酯反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)選型結(jié)構(gòu)選型攪拌器的選擇攪拌器的選擇第第1 1組組: :曹會(huì)敏曹會(huì)敏 杜鵑杜鵑 郝夢(mèng)雅郝夢(mèng)雅 季從蘭季從蘭 趙佳鵬趙佳鵬 陳新明陳新明 蔣康蔣康1.攪拌目的：均相液體的混合、液液分散、氣液相分散、固液分散、固液溶解、強(qiáng)化傳熱。2.攪拌的要求：（1）反應(yīng)釜中的物料能很快且良好地分布在反應(yīng)釜中的整個(gè)物料之中。（2）反應(yīng)釜中的物料混合要充分，沒有死角，任何一處的濃度均應(yīng)相等。 對(duì)于某些快速復(fù)雜反應(yīng)，可以防止局部濃度過高，是副反應(yīng)增加，從而導(dǎo)致選擇性降低。（3）反應(yīng)釜內(nèi)物料側(cè)的傳熱系數(shù)要求足夠大，從而使反應(yīng)熱可以及時(shí)移出或使反應(yīng)需要的熱量

2、及時(shí)傳入。（4）如果反應(yīng)受傳質(zhì)速率的控制，通過攪拌的作用可以使傳質(zhì)速率達(dá)到合適的數(shù)值。1.軸向流 物料沿?cái)嚢栎S的方向循環(huán)流動(dòng)。凡是葉輪與旋轉(zhuǎn)平面的夾角小于90度的攪拌器轉(zhuǎn)速較快時(shí)產(chǎn)生的流型主要是軸向流。軸向流的循環(huán)速度大，有利于宏觀混合，適用于 均 相 液 體 的 混 合 ， 沉 降 速 度 低 的 固 體 懸 浮 。2.徑向流 物料沿著反應(yīng)釜的半徑方向在攪拌器和釜內(nèi)壁之間流動(dòng)，徑向流剪切作用大，造成局部渦流運(yùn)動(dòng)劇烈，因此它們需要高剪切作用的攪拌過程，如氣液分散，液液分散和固體溶解。 3.切線流物料沿?cái)嚢栎S做圓周運(yùn)動(dòng)，平槳式攪拌器在轉(zhuǎn)速不大且沒有擋板時(shí)所產(chǎn)生的主要是切線流，可以提高反應(yīng)釜內(nèi)壁傳

3、熱系數(shù)，但嚴(yán)重是會(huì)產(chǎn)生打旋現(xiàn)象。 攪拌設(shè)備主要由攪拌裝置、攪拌罐和軸與軸封 3 大部分組成。攪拌裝置包括傳動(dòng)裝置、攪拌器 以及攪拌軸。而攪拌罐則包括罐體以及附件。攪拌設(shè)備結(jié)構(gòu)電機(jī)； 傳動(dòng)裝置； 罐體； 料管； 擋板； 出料管； 攪拌器； 溫度計(jì)插管； 液面化工工業(yè)中常用的攪拌裝置是機(jī)械攪拌裝置。典型的機(jī)械攪拌裝置包括：攪拌器、輔助部件和附件。工業(yè)上常用的攪拌器有：槳式攪拌器、渦輪式攪拌器、推進(jìn)式攪拌器、框式和錨式攪拌器、螺帶式攪拌器和螺桿式攪拌器。1.按槳葉攪拌結(jié)構(gòu)：分為平葉、斜（折）葉、彎葉、螺旋面葉式攪拌器。漿式、渦輪式攪拌器都有平葉和斜葉結(jié)構(gòu)；推進(jìn)式、螺桿式和螺帶式的槳葉為螺旋面葉結(jié)構(gòu)。

4、根據(jù)安裝要求又可分為整體式和剖分式，便于把攪拌器直接固定在攪拌軸上而不用拆除聯(lián)軸器等其他部件。2.按攪拌器的用途：分為低黏流體用攪拌器、高黏流體用攪拌器。用于低黏流體的攪拌器有：推進(jìn)式、漿式、開啟渦輪式、圓盤渦輪式、布魯馬金式、板框漿式、三葉后完式等。用于高黏流體的攪拌器有：錨式、框式鋸齒圓盤式、螺旋漿式、螺帶式等。3.按流體流動(dòng)形態(tài)：分為軸向流攪拌器和徑向流攪拌器。有些攪拌器在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，流體即產(chǎn)生軸向流又產(chǎn)生徑向流的稱為混合流型攪拌器。推進(jìn)式攪拌器是軸流型的代表，平直葉圓盤渦輪攪拌器是徑流型的代表，而斜葉渦輪攪拌器是混合流型的代表。漿式攪拌器框式攪拌器錨式攪拌器旋槳式攪拌器渦輪式攪拌器螺帶式攪

5、拌器三葉推進(jìn)式攪拌器螺桿式攪拌器主要根據(jù)物料性質(zhì)、攪拌目的及各種攪拌器的性能特征來進(jìn)行。 1. 按物料粘度選型 對(duì)于低粘度液體，應(yīng)選用小直徑、高轉(zhuǎn)速攪拌器，如推進(jìn)式、渦輪式； 對(duì)于高粘度液體，就選用大直徑、低轉(zhuǎn)速攪拌器，如錨式、框式和槳式。 2.按攪拌目的選型 2.按攪拌目的選型 （1） 對(duì)低粘度均相液體混合， 主要考慮循環(huán)流量， 各種攪拌器的循環(huán)流量按從大到小順序排列： 推進(jìn)式、渦輪式、槳式。 （2）對(duì)于非均相液-液分散過程，首先考慮剪切作用，同時(shí)要求有較大的循環(huán)流量，各種攪拌 器的剪切作用按從大到小的順序排列：渦輪式、推進(jìn)式、槳式。 （3）對(duì)于氣液分散過程，首先考慮剪切作用，其次是循環(huán)流量

6、，可優(yōu)先選擇渦輪式。 （4）對(duì)于固體懸浮操作，主要考慮總體循環(huán)流量，但固體懸浮操作情況復(fù)雜，要具體分析。（5）對(duì)于固體溶解，除了要有較大的循環(huán)流量，還要有較強(qiáng)的剪切作用，以促使固體溶解。（6）對(duì)于結(jié)晶過程，需要控制晶體的形狀和大小。對(duì)于微粒結(jié)晶，要求有較強(qiáng)的剪切作用和較 大的循環(huán)流量，所以選擇渦輪式攪拌器。對(duì)于密度較大的結(jié)晶，只要求有一定的循環(huán)流量和較 低的剪切作用，因此可選擇槳式攪拌器。 （7）對(duì)于以傳熱為主的攪拌操作，控制因素為總體循環(huán)流量和換熱面上的高速流動(dòng)，因此，可 選用渦輪式攪拌器。攪拌器選型步驟分析介紹：在設(shè)計(jì)選型時(shí)首先要根據(jù)工藝對(duì)攪拌作業(yè)的目的和要求，確定攪拌器型式、電動(dòng)機(jī)功率、

7、 攪拌速度，然后選擇減速機(jī)、機(jī)架、攪拌軸、軸封等各部件。具體步驟方法如下：1. 按照工藝條件、攪拌目的和要求，選擇攪拌器型式，選擇攪拌器型式時(shí)應(yīng)充分掌握攪拌器的 動(dòng)力特性和攪拌器在攪拌過程中所產(chǎn)生的流動(dòng)狀態(tài)與各種攪拌目的的因果關(guān)系。2.按照所確定的攪拌器型式及攪拌器在攪拌過程中所產(chǎn)生的流動(dòng)狀態(tài)，工藝對(duì)攪拌混合時(shí)間、 沉降速度、分散度的控制要求，通過實(shí)驗(yàn)手段和計(jì)算機(jī)模擬設(shè)計(jì)，確定電動(dòng)機(jī)功率、攪拌速度、 攪拌器直徑。 3.按照電動(dòng)機(jī)功率、攪拌轉(zhuǎn)速及工藝條件，從減速機(jī)選型表中選擇確定減速機(jī)機(jī)型。如果按照 實(shí)際工作扭矩來選擇減速機(jī)，則實(shí)際工作扭矩應(yīng)小于減速機(jī)許用扭矩。 4.按照減速機(jī)的輸出軸頭 d 和

8、攪拌軸系支承方式選擇與 d 相同型號(hào)規(guī)格的機(jī)架、聯(lián)軸器 5.按照機(jī)架攪拌軸頭 do 尺寸、安裝容納空間及工作壓力、工作溫度選擇軸封型式 6.按照安裝形式和結(jié)構(gòu)要求，設(shè)計(jì)選擇攪拌軸結(jié)構(gòu)型式，并校檢其強(qiáng)度、剛度。 如按剛性軸設(shè)計(jì)，在滿足強(qiáng)度條件下 n/nk0.7 如按柔性軸設(shè)計(jì)，在滿足強(qiáng)度條件下 n/nk=1.3 7.按照機(jī)架的公稱心寸 DN、攪拌軸的擱軸型式及壓力等級(jí)、選擇安裝底蓋、凸緣底座或凸緣法蘭 8.按照支承和抗振條件，確定是否配置輔助支承。攪拌附件通常是指在攪拌罐內(nèi)為了改善流動(dòng)狀態(tài)而增設(shè)的零件，如擋板、導(dǎo)流筒等。有時(shí)，攪拌罐內(nèi)的某些零件不是專為改變流動(dòng)狀態(tài)而設(shè)的，但因?yàn)樗鼘?duì)液流也有一定阻

9、力，也會(huì)起到這方面的部分作用，如傳熱蛇管、溫度計(jì)套管等。擋板是一種重要的攪拌裝置附件，擋板一般是指長條形的豎向固定在罐壁上的板，主要是在湍流狀態(tài)時(shí)為了消除罐中央的“圓柱狀回轉(zhuǎn)區(qū)”（也稱打漩區(qū)，漩渦）而增設(shè)的，“圓柱狀回轉(zhuǎn)區(qū)”混合效果很差，混合時(shí)間較長，不利于攪拌過程，所以一般情況下都要設(shè)法縮小這個(gè)區(qū)域。顯然擋板的安裝目的就是為了消除“圓柱狀回轉(zhuǎn)區(qū)”，將切向流轉(zhuǎn)變?yōu)閺较蚧蜉S向流，同時(shí)還可以增大湍動(dòng)程度，改善攪拌效果，降低攪拌載荷的波動(dòng)，使功率保持穩(wěn)定，提高葉輪的剪切性能，如有的懸浮聚合的攪拌裝置，在設(shè)有擋板時(shí)可使顆粒細(xì)而均勻?qū)Я魍彩欠N非常重要的攪拌裝置附件，導(dǎo)流筒主要用于推進(jìn)式、螺桿式攪拌器的導(dǎo)

10、流，渦輪式攪拌裝置有時(shí)也用導(dǎo)流筒。導(dǎo)流筒是一個(gè)圓筒形，緊包圍著葉輪?？梢员闳~輪排出的液體在導(dǎo)流筒內(nèi)部與外部（導(dǎo)流筒與罐的環(huán)隙內(nèi)）形成上下的循環(huán)流動(dòng)。應(yīng)用導(dǎo)流筒可使流型得以嚴(yán)格控制，還可得到高速渦流和高倍循環(huán)。導(dǎo)流筒可以為液體限定一個(gè)流動(dòng)路線，防止短路；也可迫使流體高速流過加熱面，利于傳熱。對(duì)于混合和分散過程，導(dǎo)流筒也都能起到強(qiáng)化作用。根據(jù)推進(jìn)式、螺桿式的旋向和轉(zhuǎn)向，可使液體有不同的循環(huán)方向。較多的流向是導(dǎo)流筒內(nèi)液體向下，外面環(huán)隙內(nèi)液體向上。在渦輪式攪拌裝置所用的導(dǎo)流筒內(nèi)側(cè)，設(shè)有與槳葉同等數(shù)目或更多的折葉片，折葉角度隨操作目的而異，例如氣-液相操作中，折葉使氣-液相在導(dǎo)流筒內(nèi)向下流動(dòng)；在固-液相操作中，折葉使固-液相在導(dǎo)流筒內(nèi)向上流動(dòng)。物料性質(zhì)物料性質(zhì)