攪拌器設計課件

1、關于攪拌器設計1第一張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月2一、作用 1、使物料混合均勻 第一節(jié) 概述 2、強化傳熱、傳質 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強化相間的傳質（如吸收等）強化傳熱第二張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月31-攪拌器 2-罐體 3-夾套 4-攪拌軸 5-壓出管 6-支座 7-人孔 8-軸封 9-傳動裝置圖9-1攪拌設備結構圖二、結構第三張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月4攪拌設備攪拌裝置軸封攪拌罐罐體附件攪拌軸攪拌器傳動裝置第四張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月5第二節(jié) 攪拌

2、器的型式及選型一、常見型式第五張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月6二、攪拌器的功能 提供攪拌過程所需要的能量和適宜的流動狀態(tài)，以達到攪拌過程的目的。 漿葉旋轉運動，產(chǎn)生能量，作用于液體，形成流動狀態(tài)。關鍵在漿葉，也與其它因素有關，如介質特性，攪拌器的工作環(huán)境等。 第六張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月7三、選型 攪拌器選型攪拌目的 物料粘度 攪拌容器容積的大小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。第七張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月8表9-1 攪拌器型式適用條件表注表中空白為不適或不詳，為適合。攪拌器型式流動狀態(tài)攪拌目的攪

3、拌容器容積 (m3)轉速范圍(r/min)最高粘度(P)對流循環(huán)湍流擴散剪切流低粘度混合高粘度液混合傳熱反應分散溶解固體懸浮氣體吸收結晶傳熱液相反應渦輪式110010300500槳式12001030020推進式1100010500500折葉開啟渦輪式1100010300500布爾馬金式110010300500錨式110011001000螺桿式1500.5501000螺帶式1500.5501000第八張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月9四、幾種常用攪拌器簡介 槳式、推進式、渦輪式和錨式攪拌器在攪拌反應設備中應用最為廣泛，據(jù)統(tǒng)計約占攪拌器總數(shù)的7580。第九張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于20

4、22年6月101. 槳式攪拌器 結構最簡單葉片用扁鋼制成，焊接或用螺栓固定在輪轂上，葉片數(shù)是2、3或4 片，葉片形式可分為平直葉式和折葉式兩種。圖9-3 槳式攪拌器第十張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月11主要應用液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。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，故軸流槳葉使用較多。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。第十一張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月12槳式攪拌器的轉速一般為20100r/min ，最高粘度為20Pas 。缺點不能用于

5、以保持氣體和以細微化為目的的氣液分散操作中。第十二張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月132. 推進式攪拌器 推進式攪拌器（又稱船用推進器）常用于低粘流體中。結構標準推進式攪拌器有三瓣葉片，其螺距與槳直徑d相等。它直徑較小，d/D=1/41/3，葉端速度一般為 710 m/s，最高達15 m/s。圖9-4 推進式攪拌器第十三張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月14攪拌時流體由槳葉上方吸入，下方以圓筒狀螺旋形排 出，流體至容器底再沿壁面返至槳葉上方，形 成軸向流動。特點 攪拌時流體的湍流程度不高，循環(huán)量大，結構 簡單，制造方便。 循環(huán)性能好，剪切作用不大，屬于循環(huán)型攪拌器。第十四張，

6、PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月15應用粘度低、流量大的場合，用較小的攪拌功率，能獲得較好的攪拌效果。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。改進容器內(nèi)裝擋板、攪拌軸偏心安裝、攪拌器傾斜，可防止漩渦形成。第十五張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月163渦輪式攪拌器 渦輪式攪拌器（又稱透平式葉輪），是應用較廣的一種攪拌器，能有效地完成幾乎所有的攪拌操作，并能處理粘度范圍很廣的流體。圖9-5 渦輪式攪拌器第十六張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月17應用 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、液液分散、液固懸

7、浮，以及促進良好的傳熱、傳質和化學反應。第十七張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月184錨式攪拌器 結構簡單。適用于粘度在100Pas以下的流體攪拌，當流體粘度在10100Pas時，可在錨式槳中間加一橫槳葉，即為框式攪拌器，以增加容器中部的混合。圖9-6 錨式攪拌器第十八張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月19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。應用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、晶析操作。常用于攪拌高濃度淤漿和沉降性淤漿。當攪拌粘度大于100Pas 的流體時，應采用螺帶式或螺桿式。第十九張，PPT共

8、五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月20一、攪拌器功率和攪拌器作業(yè)功率 1、定義攪拌功率 攪拌器功率 攪拌作業(yè)功率 第三節(jié) 攪拌器的功率 最理想狀態(tài)：攪拌器功率攪拌作業(yè)功率 攪拌過程進行時需要動力，籠統(tǒng)地稱這一動力時叫做攪拌功率。為使攪拌器連續(xù)運轉所需要的功率稱為攪拌器功率。 攪拌器使攪拌槽中的液體以最佳方式完成攪拌過程所需要的功率。第二十張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月212、影響攪拌器功率的因素 攪拌器的幾何參數(shù)與運轉參數(shù) 攪拌槽的幾何參數(shù) 攪拌介質的物性參數(shù) 第二十一張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月223、從攪拌作業(yè)功率的觀點決定攪拌過程的功率液體單位體積的平均攪拌功率的推

9、薦值(表92) 攪拌過程的種類液體單位體積的平均攪拌功率/(Hp/m3)液體混合0.09固體有機物懸浮0.2640.396固體有機物溶解0.3960.528固體無機物溶解1.32乳液聚合(間歇式)1.322.64懸浮聚合(間歇式)1.5851.894氣體分散3.96注1Hp=735.499W表9-2不同攪拌種類液體單位體積的平均攪拌功率第二十二張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月23按攪拌過程求攪拌功率的算圖圖9-7 由攪拌過程求攪拌功率的算圖第二十三張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月24將該點與某一攪拌過程連線，交于攪拌功率線，即可求得該過程的攪拌功率從液體容積值與液體粘度值連

10、線，交于參考線；由該點與液體比重連線，并交于參考線上某點；圖9-7 由攪拌過程求攪拌功率的算圖第二十四張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月25一、罐體的尺寸確定 罐體長徑比對攪拌功率的影響 第四節(jié) 攪拌罐結構設計 罐體長徑比對傳熱的影響 需要較大攪拌功率的，長徑比可以選得小些。 體積一定時，長徑比越大，表面積越大，越利于傳熱；并且此時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，一般希望長徑比大一些。 1、罐體長徑比第二十五張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月26物料特性對罐體長徑比的要求 表93 幾種攪拌罐的長徑比種類設備內(nèi)物料類型長徑比

11、一般攪拌罐液-固相、液液相11.3氣液相12聚合釜懸浮液、乳化液2.083.85發(fā)酵罐類發(fā)酵液1.72.5第二十六張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月27裝料系數(shù) 初步計算筒體內(nèi)徑確定筒體直徑和高度 一般取0.60.82、攪拌罐裝料量 第二十七張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月28二、頂蓋的結構(自學) 第二十八張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月29一、傳動裝置 第五節(jié) 傳動裝置及攪拌軸 一般包括電動機、減速裝置、聯(lián)軸節(jié)及攪拌軸 圖9-8 齒輪減速機圖9-9 渦輪減速機第二十九張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月30二、軸的計算 1、軸的強度計算 2、軸的剛度計算

12、第三十張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月31二、軸封 機械攪拌反應器軸封主要有兩種軸的密封裝置填料密封機械密封避免介質通過轉軸從攪拌容器內(nèi)泄漏或外部雜質滲入攪拌容器內(nèi)。目的：第三十一張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月321、填料密封 特點：結構簡單，制造容易，適用于非腐蝕性和弱腐蝕性介質、密封要求不高、并允許定期維護的攪拌設備。填料密封的結構及工作原理組成：底環(huán)、本體、油環(huán)、填料、螺柱、壓蓋及油杯等。第三十二張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月33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

13、緊力的同時，形成一層極薄的液膜，一方面使攪拌軸得到潤滑，另一方面阻止設備內(nèi)流體的逸出或外部流體的滲入，達到密封的目的。第三十三張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月34存在問題填料中的潤滑劑會在運轉中不斷消耗，通過設置在填料中間的油環(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整壓蓋的壓緊力，并需定期更換填料。第三十四張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月35圖9-10 填料密封的結構1壓蓋2雙頭螺柱3螺母4墊圈5油杯6油環(huán)7填料8本體9底環(huán)第三十五張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月

14、36填料密封箱的特點 b. 成型環(huán)狀填料 盤狀填料裝配時尺寸公差很難保證，填料壓緊后不能 完全保證每圈都與軸均勻良好接觸，受力狀態(tài)不好， 易造成填料密封失效而泄漏。采用具有一定公差的成 型環(huán)狀填料，密封效果可大為改善。填料一般在裁 剪、壓制成填料環(huán)后使用。 成型環(huán)狀填料的形狀見圖834。在填料箱的壓蓋上設置襯套，可提高裝配精度，使軸有良好對中，填料壓緊時受力均勻，保證填料密封在良好條件下進行工作。 第三十六張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月37圖9-11 壓制成型填料第三十七張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月38 當旋轉軸線速度大于1m/s時，摩擦熱大，填料壽命會降低，軸也易燒

15、壞。措施： 提高軸表面硬度和加工精度，提高填料自潤滑性能，如在軸表面堆焊硬質； 合金或噴涂陶瓷或采用水夾套等。軸表面的粗糙度應控制在0.8-0.2m。第三十八張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月39 填料密封的選用b. 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 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 表8-13選用。 根據(jù)設計壓力、設計溫度及介質腐蝕性選用當介 質為非易燃、易爆、有毒的一般物料且壓力不高 時，按表812選用填料密封。第三十九張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月40材料公稱壓力/MPa允許壓力范圍

16、/MPa(負值指真空)允許溫度范圍/轉軸線速度/(m/s)碳鋼填料箱常壓0.120010.60.030.62001.60.031.620300不銹鋼填料箱常壓0.120010.60.030.62001.60.031.620300表9-4 標準填料箱的允許壓力、溫度第四十張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月41表9-5 填料材料的性能填料名稱介質極限溫度/0C介質極限壓力/MPa線速度/(m/s)適用條件（接觸介質）油浸石棉填料4506蒸汽、空氣、工業(yè)用水、重質石油產(chǎn)品、弱酸液等聚四氟乙烯纖維編結填料250302強酸、強堿、有機溶劑聚四氟乙烯石棉盤根260251酸堿、強腐蝕性溶液、化學試劑

17、等石棉線或石棉線與尼龍線浸漬聚四氟乙烯填料300302弱酸、強堿、各種有機溶劑、液氨、海水、紙漿廢液等柔性石墨填料250300202醋酸、硼酸、檸檬酸、鹽酸、硫化氫、乳酸、硝酸、硫酸、硬脂酸、 水鈉、溴、礦物油料、汽油、二甲苯、四氯化碳等膨體聚四氟乙烯石墨盤根25042強酸、強堿、有機溶液第四十一張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月422、機械密封 把轉軸的密封面從軸向改為徑向，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的裝置，又稱端面密封。泄漏率低，密封性能可靠，功耗小，使用壽命長，在攪拌反應器中得到廣泛地應用。定義：特點：第四十二張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月

18、43由固定在軸上的動環(huán)及彈簧壓緊裝置、固定在設備上的靜環(huán)以及輔助密封圈組成。機械密封的結構及工作原理 結構第四十三張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月441彈簧；2動環(huán)；3靜環(huán)圖9-12 機械密封結構第四十四張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月45釜用機械密封基本結構第四十五張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月46圖9-13 機械密封的基本結構及組成第四十六張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月47當轉軸旋轉時，動環(huán)和固定不動的靜環(huán)緊密接觸，并經(jīng)軸上彈簧壓緊力的作用，阻止容器內(nèi)介質從接觸面上泄漏。工作原理動環(huán)與軸之間的密封，屬靜密封，密封件常用“O”形環(huán)。A點：圖中有四個密封點：第四十七張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月48B點：動密封,密封的關鍵動環(huán)和靜環(huán)作相對旋轉運動時的端面密封，屬動密封，是機械密封的關鍵。兩個密封端面的平面度和粗糙度要求較高，依靠介質的壓力和彈簧力使兩端面保持緊密接觸，并形成一層極薄的液膜起密封作用。第四十八張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月49靜環(huán)座與設備之間的密封，屬靜密封。通常設備