攪拌器設(shè)計(jì)課件

1、關(guān)于攪拌器設(shè)計(jì)1第一張，PPT共五十四頁(yè)，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(qiáng)化傳熱、傳質(zhì) 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(qiáng)化相間的傳質(zhì)（如吸收等）強(qiáng)化傳熱第二張，PPT共五十四頁(yè)，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(dòng)裝置圖9-1攪拌設(shè)備結(jié)構(gòu)圖二、結(jié)構(gòu)第三張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月4攪拌設(shè)備攪拌裝置軸封攪拌罐罐體附件攪拌軸攪拌器傳動(dòng)裝置第四張，PPT共五十四頁(yè)，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(jiàn)型式第五張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月6二、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，作用于液體，形成流動(dòng)狀態(tài)。關(guān)鍵在漿葉，也與其它因素有關(guān)，如介質(zhì)特性，攪拌器的工作環(huán)境等。 第六張，PPT共五十四頁(yè)，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(shí)除滿足工藝要求外，還應(yīng)考慮功耗低、操作費(fèi)用省，以及制造、維護(hù)和檢修方便等因素。第七張，PPT共五十四頁(yè)，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(dòng)狀態(tài)攪拌目的攪

3、拌容器容積 (m3)轉(zhuǎn)速范圍(r/min)最高粘度(P)對(duì)流循環(huán)湍流擴(kuò)散剪切流低粘度混合高粘度液混合傳熱反應(yīng)分散溶解固體懸浮氣體吸收結(jié)晶傳熱液相反應(yīng)渦輪式110010300500槳式12001030020推進(jìn)式1100010500500折葉開(kāi)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(yè)，創(chuàng)作于2022年6月9四、幾種常用攪拌器簡(jiǎn)介 槳式、推進(jìn)式、渦輪式和錨式攪拌器在攪拌反應(yīng)設(shè)備中應(yīng)用最為廣泛，據(jù)統(tǒng)計(jì)約占攪拌器總數(shù)的7580。第九張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于20

4、22年6月101. 槳式攪拌器 結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)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(yè)，創(chuàng)作于2022年6月11主要應(yīng)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(fèi)用低，故軸流槳葉使用較多。也用于高粘流體攪拌，促進(jìn)流體的上下交換，代替價(jià)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(yè)，創(chuàng)作于2022年6月12槳式攪拌器的轉(zhuǎn)速一般為20100r/min ，最高粘度為20Pas 。缺點(diǎn)不能用于

5、以保持氣體和以細(xì)微化為目的的氣液分散操作中。第十二張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月132. 推進(jìn)式攪拌器 推進(jìn)式攪拌器（又稱船用推進(jìn)器）常用于低粘流體中。結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)推進(jìn)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(dá)15 m/s。圖9-4 推進(jìn)式攪拌器第十三張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月14攪拌時(shí)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(dòng)。特點(diǎn) 攪拌時(shí)流體的湍流程度不高，循環(huán)量大，結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)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(yè)，創(chuàng)作于2022年6月15應(yīng)用粘度低、流量大的場(chǎng)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(jìn)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(yè)，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(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(yè)，創(chuàng)作于2022年6月17應(yīng)用 渦輪式攪拌器有較大的剪切力，可使流體微團(tuán)分散得很細(xì)，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(jìn)良好的傳熱、傳質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)。第十七張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月184錨式攪拌器 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。適用于粘度在100Pas以下的流體攪拌，當(dāng)流體粘度在10100Pas時(shí)，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(yè)，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(duì)混合要求不太高的場(chǎng)合。應(yīng)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(dāng)攪拌粘度大于100Pas 的流體時(shí)，應(yīng)采用螺帶式或螺桿式。第十九張，PPT共

8、五十四頁(yè)，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(guò)程進(jìn)行時(shí)需要?jiǎng)恿?，籠統(tǒng)地稱這一動(dòng)力時(shí)叫做攪拌功率。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。 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。第二十張，PPT共五十四頁(yè)，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(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù) 攪拌槽的幾何參數(shù) 攪拌介質(zhì)的物性參數(shù) 第二十一張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月223、從攪拌作業(yè)功率的觀點(diǎn)決定攪拌過(guò)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(guò)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(jī)物懸浮0.2640.396固體有機(jī)物溶解0.3960.528固體無(wú)機(jī)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(yè)，創(chuàng)作于2022年6月23按攪拌過(guò)程求攪拌功率的算圖圖9-7 由攪拌過(guò)程求攪拌功率的算圖第二十三張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月24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)程的攪拌功率從液體容積值與液體粘度值連

10、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)；圖9-7 由攪拌過(guò)程求攪拌功率的算圖第二十四張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月25一、罐體的尺寸確定 罐體長(zhǎng)徑比對(duì)攪拌功率的影響 第四節(jié) 攪拌罐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 罐體長(zhǎng)徑比對(duì)傳熱的影響 需要較大攪拌功率的，長(zhǎng)徑比可以選得小些。 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。 1、罐體長(zhǎng)徑比第二十五張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月26物料特性對(duì)罐體長(zhǎng)徑比的要求 表93 幾種攪拌罐的長(zhǎng)徑比種類設(shè)備內(nèi)物料類型長(zhǎng)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(yè)，創(chuàng)作于2022年6月27裝料系數(shù) 初步計(jì)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(yè)，創(chuàng)作于2022年6月28二、頂蓋的結(jié)構(gòu)(自學(xué)) 第二十八張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月29一、傳動(dòng)裝置 第五節(jié) 傳動(dòng)裝置及攪拌軸 一般包括電動(dòng)機(jī)、減速裝置、聯(lián)軸節(jié)及攪拌軸 圖9-8 齒輪減速機(jī)圖9-9 渦輪減速機(jī)第二十九張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月30二、軸的計(jì)算 1、軸的強(qiáng)度計(jì)算 2、軸的剛度計(jì)算

12、第三十張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月31二、軸封 機(jī)械攪拌反應(yīng)器軸封主要有兩種軸的密封裝置填料密封機(jī)械密封避免介質(zhì)通過(guò)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)。目的：第三十一張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月321、填料密封 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(hù)的攪拌設(shè)備。填料密封的結(jié)構(gòu)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(yè)，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(duì)攪拌軸表面產(chǎn)生徑向壓緊力。填料中含有潤(rùn)滑劑，在對(duì)攪拌軸產(chǎn)生徑向壓

13、緊力的同時(shí)，形成一層極薄的液膜，一方面使攪拌軸得到潤(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)到密封的目的。第三十三張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月34存在問(wèn)題填料中的潤(rùn)滑劑會(huì)在運(yùn)轉(zhuǎn)中不斷消耗，通過(guò)設(shè)置在填料中間的油環(huán)向填料內(nèi)加油，保持潤(rùn)滑。填料密封不可能絕對(duì)不漏。增加壓緊力，填料緊壓在轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，會(huì)加速軸與填料間的磨損，使密封更快失效。在操作過(guò)程中應(yīng)適當(dāng)調(diào)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(yè)，創(chuàng)作于2022年6月35圖9-10 填料密封的結(jié)構(gòu)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(yè)，創(chuàng)作于2022年6月

14、36填料密封箱的特點(diǎn) b. 成型環(huán)狀填料 盤狀填料裝配時(shí)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(jiàn)圖834。在填料箱的壓蓋上設(shè)置襯套，可提高裝配精度，使軸有良好對(duì)中，填料壓緊時(shí)受力均勻，保證填料密封在良好條件下進(jìn)行工作。 第三十六張，PPT共五十四頁(yè)，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(yè)，創(chuàng)作于2022年6月38 當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸線速度大于1m/s時(shí)，摩擦熱大，填料壽命會(huì)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(rùn)滑性能，如在軸表面堆焊硬質(zhì)； 合金或噴涂陶瓷或采用水夾套等。軸表面的粗糙度應(yīng)控制在0.8-0.2m。第三十八張，PPT共五十四頁(yè)，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(dāng)密封要求不高時(shí)，選用一般石棉或油浸石棉填 料，當(dāng)密封要求較高時(shí)，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(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度及介質(zhì)腐蝕性選用當(dāng)介 質(zhì)為非易燃、易爆、有毒的一般物料且壓力不高 時(shí)，按表812選用填料密封。第三十九張，PPT共五十四頁(yè)，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(fù)值指真空)允許溫度范圍/轉(zhuǎn)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(biāo)準(zhǔn)填料箱的允許壓力、溫度第四十張，PPT共五十四頁(yè)，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(zhì)極限溫度/0C介質(zhì)極限壓力/MPa線速度/(m/s)適用條件（接觸介質(zhì)）油浸石棉填料4506蒸汽、空氣、工業(yè)用水、重質(zhì)石油產(chǎn)品、弱酸液等聚四氟乙烯纖維編結(jié)填料250302強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、有機(jī)溶劑聚四氟乙烯石棉盤根260251酸堿、強(qiáng)腐蝕性溶液、化學(xué)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(qiáng)堿、各種有機(jī)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(qiáng)酸、強(qiáng)堿、有機(jī)溶液第四十一張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月422、機(jī)械密封 把轉(zhuǎn)軸的密封面從軸向改為徑向，通過(guò)動(dòng)環(huán)和靜環(huán)兩個(gè)端面的相互貼合，并作相對(duì)運(yùn)動(dòng)達(dá)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(zhǎng)，在攪拌反應(yīng)器中得到廣泛地應(yīng)用。定義：特點(diǎn)：第四十二張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月

18、43由固定在軸上的動(dòng)環(huán)及彈簧壓緊裝置、固定在設(shè)備上的靜環(huán)以及輔助密封圈組成。機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)及工作原理 結(jié)構(gòu)第四十三張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月441彈簧；2動(dòng)環(huán)；3靜環(huán)圖9-12 機(jī)械密封結(jié)構(gòu)第四十四張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月45釜用機(jī)械密封基本結(jié)構(gòu)第四十五張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月46圖9-13 機(jī)械密封的基本結(jié)構(gòu)及組成第四十六張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月47當(dāng)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，動(dòng)環(huán)和固定不動(dòng)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(zhì)從接觸面上泄漏。工作原理動(dòng)環(huán)與軸之間的密封，屬靜密封，密封件常用“O”形環(huán)。A點(diǎn)：圖中有四個(gè)密封點(diǎn)：第四十七張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月48B點(diǎn)：動(dòng)密封,密封的關(guān)鍵動(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，屬動(dòng)密封，是機(jī)械密封的關(guān)鍵。兩個(gè)密封端面的平面度和粗糙度要求較高，依靠介質(zhì)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(yè)，創(chuàng)作于2022年6月49靜環(huán)座與設(shè)備之間的密封，屬靜密封。通常設(shè)備