機(jī)械攪拌反應(yīng)器剖析課件

過程設(shè)備設(shè)計(jì)(下)第五章儲存設(shè)備(8學(xué)時)第八章反應(yīng)設(shè)備(6學(xué)時)第七章塔設(shè)備(8學(xué)時)第六章?lián)Q熱設(shè)備(8學(xué)時)1過程設(shè)備設(shè)計(jì)(下)第五章儲存設(shè)備(8學(xué)時)第八章第八章反應(yīng)設(shè)備第一節(jié)概述第二節(jié)機(jī)械攪拌反應(yīng)器第三節(jié)機(jī)械攪拌設(shè)備技術(shù)進(jìn)展概述2第八章反應(yīng)設(shè)備第一節(jié)概述28.2.1基本結(jié)構(gòu)8.2.2攪拌容器8.2.3攪拌器8.2.4攪拌軸設(shè)計(jì)8.2.5密封裝置8.2.6傳動裝置38.2.1基本結(jié)構(gòu)8.2.2攪拌容器8.2.3教學(xué)重點(diǎn)：（1）攪拌器；（2）攪拌軸設(shè)計(jì)。教學(xué)難點(diǎn)：（1）攪拌軸設(shè)計(jì)；

（2）機(jī)械密封。8.2機(jī)械攪拌反應(yīng)器本章重點(diǎn)4教學(xué)重點(diǎn)：8.2機(jī)械攪拌反應(yīng)器本章48.2.1基本結(jié)構(gòu)機(jī)械攪拌反應(yīng)器（攪拌釜式反應(yīng)器）適用于各種物性（如粘度、密度）和各種操作條件（溫度、壓力）的反應(yīng)過程，應(yīng)用于合成塑料、合成纖維、合成橡膠、醫(yī)藥、農(nóng)藥、化肥、染料、涂料、食品、冶金、廢水處理等行業(yè)。58.2.1基本結(jié)構(gòu)機(jī)械攪拌反應(yīng)器（攪拌釜式反應(yīng)器）適用應(yīng)用結(jié)構(gòu)化學(xué)反應(yīng)、生物反應(yīng)、混合、分散、溶解、結(jié)晶、萃取、吸收或解吸、傳熱等操作。組成——攪拌容器和攪拌機(jī)兩大部。由筒體、換熱元件及內(nèi)構(gòu)件組成。由攪拌器、攪拌軸及其密封裝置、傳動裝置等組成。6應(yīng)用結(jié)構(gòu)化學(xué)反應(yīng)、生物反應(yīng)、混合、分散、溶解、結(jié)晶、萃取1一電動機(jī)2一減速機(jī)3一機(jī)架4一人孔5一密封裝置6一進(jìn)料口7一上封頭8一筒體9一聯(lián)軸器10一攪拌軸11一夾套12一載熱介質(zhì)出口13一擋板14—螺旋導(dǎo)流板15一軸向流攪拌器16一徑向流攪拌器17一氣體分布器18一下封頭19一出料口20一載熱介質(zhì)進(jìn)口21一氣體進(jìn)口圖8-7通氣式攪拌反應(yīng)器典型結(jié)構(gòu)71一電動機(jī)11一夾套圖8-778.2.2攪拌容器8.2.2.1攪拌容器結(jié)構(gòu)圓筒體，封頭（橢圓形、錐形和平蓋，橢圓形封頭應(yīng)用最廣）。2.各種接管，滿足進(jìn)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。上封頭焊有凸緣法蘭，用于攪拌容器與機(jī)架的連接。由筒體、換熱元件及內(nèi)構(gòu)件組成。88.2.2攪拌容器8.2.2.1攪拌容器結(jié)構(gòu)圓筒容積直立式攪拌容器臥式攪拌容器筒體和左右兩封頭容積之和筒體和下封頭兩部分容積之和傳感器，測量反應(yīng)物的溫度、壓力、成分及其它參數(shù)。6.支座，小型用懸掛式支座，大型用裙式支座或支承式支座。7.裝料系數(shù)（對容積而言），通常取0.60～.85。有泡沫或呈沸騰狀態(tài)取0.6～0.7；平穩(wěn)時取0.8～0.85。9容積直立式攪拌容器臥式攪拌容器筒體和左右兩封頭容積之和表8-3幾種攪拌設(shè)備筒體的高徑比攪拌容器的強(qiáng)度計(jì)算和穩(wěn)定性分析方法見本書第4章10表8-3幾種攪拌設(shè)備筒體的高徑比攪拌容器的強(qiáng)度計(jì)算和1換熱元件夾套內(nèi)盤管8.2.2.2換熱元件優(yōu)先采用夾套，減少容器內(nèi)構(gòu)件，便于清洗，不占有效容積。11換熱夾套內(nèi)盤管8.2.2.2換熱元件優(yōu)先采用夾一、夾套結(jié)構(gòu)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。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。夾套整體夾套型鋼夾套半圓管夾套蜂窩夾套等結(jié)構(gòu)型式12一、夾套結(jié)構(gòu)在容器外側(cè)，用焊接或法蘭連接方式裝設(shè)各種形狀的表8-4各種碳鋼夾套的適用溫度和壓力范圍13表8-4各種碳鋼夾套的適用溫度和壓力范圍131.整體夾套U型圓筒型圓筒和下封頭都包有夾套，傳熱面積大，最常用結(jié)構(gòu)。傳熱面積較小，適用于換熱量要求不大的場合。141.整體夾套U型圓筒型圓筒和下封頭都包有夾套，傳熱面積圖8-8整體夾套（a）圓筒型（b）U型15圖8-8整體夾套（a）圓筒型（b）U型15連接方式可拆卸式不可拆卸式用于夾套內(nèi)載熱介質(zhì)易結(jié)垢、需經(jīng)常清洗的場合。夾套肩與筒體的聯(lián)接處，做成錐形的稱為封口錐，做成環(huán)形的稱為封口環(huán)，見圖8-9。16連接方式可拆卸式不可拆卸式用于夾套內(nèi)載熱介質(zhì)易結(jié)垢、圖8-9夾套肩與筒體的連接結(jié)構(gòu)(a)封口錐(b)封口環(huán)17圖8-9夾套肩與筒體的連接結(jié)構(gòu)(a)封口錐(b)封口環(huán)1圖8-10夾套底與封頭連接結(jié)構(gòu)封口錐封口環(huán)18圖8-10夾套底與封頭連接結(jié)構(gòu)封口錐封口環(huán)18介質(zhì)流通特點(diǎn)載熱介質(zhì)流經(jīng)夾套與筒體的環(huán)形面積，流道面積大、流速低、傳熱性能差。提高傳熱效率的措施：

①在筒體上焊接螺旋導(dǎo)流板，減小流道截面積，增加冷卻水流速，見圖8-7;②進(jìn)口處安裝擾流噴嘴，使冷卻水呈湍流狀態(tài)，提高傳熱系數(shù);③夾套的不同高度處安裝切向進(jìn)口，提高冷卻水流速，增加傳熱系數(shù)。19介質(zhì)流通特點(diǎn)載熱介質(zhì)流經(jīng)夾套與筒體的環(huán)形面積，流道面積大、流構(gòu)成——2.型鋼夾套結(jié)構(gòu)沿筒體外壁軸向布置沿筒體外壁螺旋布置型鋼的剛度大，彎曲成螺旋形時加工難度大(a)螺旋形角鋼互搭式(b)螺旋形角鋼互搭式圖8-11型鋼夾套結(jié)構(gòu)角鋼與筒體焊接組成，見圖8-11。20構(gòu)成——2.型鋼夾套結(jié)構(gòu)沿筒體外壁軸向布置型鋼的剛度大，彎曲3.半圓管夾套特性——螺旋形纏繞在筒體外側(cè)沿筒體軸向平行焊在筒體外側(cè)沿筒體圓周方向平行焊接在筒體外側(cè)結(jié)構(gòu)圖8-13半圓管或弓形管由帶材壓制而成，加工方便。當(dāng)載熱介質(zhì)流量小時宜采用弓形管。缺點(diǎn)——焊縫多，焊接工作量大，筒體較薄時易造成焊接變形。見圖8-12。213.半圓管夾套特性——螺旋形纏繞在筒體外側(cè)結(jié)構(gòu)圖8-13半圓圖8-12半圓管夾套二種結(jié)構(gòu)22圖8-12半圓管夾套二種結(jié)構(gòu)22圖8-12半圓管夾套二種結(jié)構(gòu)23圖8-12半圓管夾套二種結(jié)構(gòu)23圖8-13半圓管夾套的安裝24圖8-13半圓管夾套的安裝24圖8-13半圓管夾套的安裝25圖8-13半圓管夾套的安裝254.蜂窩夾套特點(diǎn)以整體夾套為基礎(chǔ)，采取折邊或短管等加強(qiáng)措施；提高筒體的剛度和夾套的承壓能力，減少流道面積；減薄筒體壁厚，強(qiáng)化傳熱效果。結(jié)構(gòu)折邊式拉撐式264.蜂窩夾套特點(diǎn)以整體夾套為基礎(chǔ)，采取折邊或短管等加強(qiáng)措圖8-14折邊式蜂窩夾套27圖8-14折邊式蜂窩夾套27圖8-15短管支撐式蜂窩夾套用沖壓的小錐體或鋼管做拉撐體。蜂窩孔在筒體上呈正方形或三角形布置。28圖8-15短管支撐式蜂窩夾套用沖壓的小錐體或鋼管做拉撐體二、內(nèi)盤管當(dāng)反應(yīng)器的熱量僅靠外夾套傳熱，換熱面積不夠時。常采用內(nèi)盤管結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 浸沒在物料中，熱量損失小，傳熱效果好，檢修較困難。分類螺旋形盤管

豎式蛇管

圖8-16圖8-17什么時候用？29二、內(nèi)盤管當(dāng)反應(yīng)器的熱量僅靠外夾套傳熱，換熱面積不夠時。圖8-16螺旋形盤管返回30圖8-16返回30圖8-17豎式蛇管對稱布置的幾組豎式蛇管：傳熱擋板作用返回31圖8-17豎式蛇管對稱布置的幾組返回318.2.3攪拌器8.2.3.1攪拌器與流動特征攪拌器又稱攪拌槳或攪拌葉輪，是攪拌反應(yīng)器的關(guān)鍵部件。提供過程所需要的能量和適宜的流動狀態(tài)。攪拌器旋轉(zhuǎn)時把機(jī)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體在攪拌容器內(nèi)循環(huán)流動。流體循環(huán)流動的途徑。定義功能原理

流型

328.2.3攪拌器8.2.3.1攪拌器與流動特征攪拌一、流型流型與攪拌的關(guān)系流型與攪拌效果、攪拌功率的關(guān)系十分密切。攪拌器的改進(jìn)和新型攪拌器的開發(fā)往往從流型著手。流型決定因素取決于攪拌器的形式、攪拌容器和內(nèi)構(gòu)件幾何特征，以及流體性質(zhì)、攪拌器轉(zhuǎn)速等因素。攪拌機(jī)頂插式中心安裝立式圓筒的三種基本流型流型徑向流

軸向流

切向流

33一、流型流型與攪拌的關(guān)系流型與攪拌效果、攪拌功流型決定因圖8-18攪拌器與流型（a）徑向流（a）徑向流流體流動方向垂直于攪拌軸，沿徑向流動，碰到容器壁面分成二股流體分別向上、向下流動，再回到葉端，不穿過葉片，形成上、下二個循環(huán)流動。34圖8-18（a）徑向流流體流動方向垂直于攪拌軸，沿徑向流動，圖8-18攪拌器與流型（b）軸向流（b）軸向流流體流動方向平行于攪拌軸，流體由槳葉推動，使流體向下流動，遇到容器底面再向上翻，形成上下循環(huán)流。35圖8-18（b）軸向流流體流動方向平行于攪拌軸，流體由槳葉推圖8-18攪拌器與流型（c）切向流（c）切向流無擋板的容器內(nèi)，流體繞軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，流速高時液體表面會形成漩渦，流體從槳葉周圍周向卷吸至槳葉區(qū)的流量很小，混合效果很差。36圖8-18（c）切向流無擋板的容器內(nèi)，流體繞軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，流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切向流應(yīng)加以抑制采用擋板可削弱切向流，增強(qiáng)軸向流和徑向流。除中心安裝的攪拌機(jī)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8-19。不同方式安裝的攪拌機(jī)產(chǎn)生的流型也各不相同。

三點(diǎn)注意：37上述三種流型通常同時存在采用擋板可削弱切向流，除中心圖8-19攪拌器在容器內(nèi)的安裝方式(a)垂直偏心式（b）底插式（c）側(cè)插式（d）斜插式（e）臥式38圖8-19攪拌器在容器內(nèi)的安裝方式(a)垂直偏心式（b（1）擋板目的——打漩——物料粘度小，攪拌轉(zhuǎn)速高，液體隨槳葉旋轉(zhuǎn)，在離心力作用下涌向內(nèi)壁面并上升，中心部分液面下降，形成漩渦，稱為打漩區(qū)。二、擋板與導(dǎo)流筒消除打漩和提高混合效果。39（1）擋板目的——打漩——物料粘度小，攪拌轉(zhuǎn)速高，液體隨槳后果隨轉(zhuǎn)速增加，漩渦中心下凹到與槳葉接觸，外面空氣進(jìn)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4塊擋板寬度為容器直徑的1/12～1/10。擋板的數(shù)量及尺寸——40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(jìn)入槳葉被全擋板條件當(dāng)再增加擋板數(shù)和擋板寬度，而功率消耗不再增加時，稱為全擋板條件。全擋板條件與擋板數(shù)量和寬度有關(guān)。攪拌容器中的傳熱蛇管可部分或全部代替擋板，裝有垂直換熱管時一般可不再安裝擋板。41全擋板條件當(dāng)再增加擋板數(shù)和擋板寬度，而功率消耗不再增加時，稱圖8-20擋板42圖8-20擋板42（2）導(dǎo)流筒作用——上下開口圓筒，安裝于容器內(nèi)，在攪拌混合中起導(dǎo)流作用。圖8-21導(dǎo)流筒43（2）導(dǎo)流筒作用——上下開口圓筒，安裝于容器內(nèi)，在攪拌混合結(jié)構(gòu)通常導(dǎo)流筒上端低于靜液面，筒身上開孔或槽，當(dāng)液面降落后流體仍可從孔或槽進(jìn)入導(dǎo)流筒。導(dǎo)流筒將攪拌容器截面分成面積相等的兩部分，導(dǎo)流筒直徑約為容器直徑的70%。當(dāng)攪拌器置于導(dǎo)流筒之下，且容器直徑又較大時，導(dǎo)流筒的下端直徑應(yīng)縮小，使下部開口小于攪拌器的直徑。44結(jié)構(gòu)通常導(dǎo)流筒上端低于靜液面，筒身上開孔或槽，當(dāng)液面降落后流動特性攪拌器從電動機(jī)獲得機(jī)械能，推動物料(流體)運(yùn)動。攪拌器對流體產(chǎn)生二種作用，剪切作用和循環(huán)作用。剪切作用與液—液攪拌體系中液滴的細(xì)化、固—液攪拌體系中固體粒子的破碎以及氣—液攪拌體系中氣泡的細(xì)微化有關(guān)。當(dāng)輸入液體的能量主要用于對流體的剪切作用時，則稱為剪切型葉輪，如徑向渦輪式、鋸齒圓盤式等。45流動特性攪拌器從電動機(jī)獲得機(jī)械能，推動物料(流體)運(yùn)動。流動特性攪拌器從電動機(jī)獲得機(jī)械能，推動物料(流體)運(yùn)動。攪拌器對流體產(chǎn)生二種作用，剪切作用和循環(huán)作用。循環(huán)作用與混合時間、傳熱、固體的懸浮等相關(guān)。當(dāng)攪拌器輸入流體的能量主要用于流體的循環(huán)作用時，稱為循環(huán)型葉輪，如框式、螺帶式、錨式、槳式、推進(jìn)式等為循環(huán)型葉輪。46流動特性攪拌器從電動機(jī)獲得機(jī)械能，推動物料(流體)運(yùn)動。循8.2.3.2攪拌器分類、圖譜及典型攪拌器特性一、攪拌器分類按流體流動形態(tài)軸向流攪拌器

徑向流攪拌器

混合流攪拌器

按結(jié)構(gòu)分為平

葉

折

葉

螺旋面葉

槳式、渦輪式、框式和錨式的槳葉都有平葉和折葉兩種結(jié)構(gòu)推進(jìn)式、螺桿式和螺帶式的槳葉為螺旋面葉478.2.3.2攪拌器分類、圖譜及典型攪拌器特性一、攪拌按攪拌用途分為低粘流體用攪拌器高粘流體用攪拌器低粘流體攪拌器有：推進(jìn)式、長薄葉螺旋槳、槳式、開啟渦輪式、圓盤渦輪式、布魯馬金式、板框槳式、三葉后彎式、MIG和改進(jìn)MIG等。高粘流體攪拌器有：錨式、框式、鋸齒圓盤式、螺旋槳式、螺帶式（單螺帶、雙螺帶）、螺旋一螺帶式等。48按攪拌低粘流體高粘流體低粘流體攪拌器有：高粘流體攪拌器有：4圖8-22攪拌器流型分類圖譜49圖8-22攪拌器流型分類圖譜49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75%～80%。50槳式、推進(jìn)式、渦輪式和錨式攪拌器在攪拌反應(yīng)設(shè)二、幾種常用攪拌器

槳式攪拌器圖8-23槳式攪拌器結(jié)構(gòu)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。51二、幾種常用攪拌器槳式攪拌器圖8-23槳式攪拌器結(jié)構(gòu)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，代替價格高的螺帶式葉輪，能獲得良好的效果。52主要應(yīng)用液—液系中用于防止分離、使罐的溫度均一，固—液系中槳式攪拌器的轉(zhuǎn)速一般為20～100r/min，最高粘度為20Pa·s。其常用參數(shù)見表8-5。缺點(diǎn)不能用于以保持氣體和以細(xì)微化為目的的氣一液分散操作中。53槳式攪拌器的轉(zhuǎn)速一般為20～100r/min，缺點(diǎn)不能用于以表8-5槳式攪拌器常用參數(shù)注：n—轉(zhuǎn)速；v—葉端線速度；Bn—葉片數(shù)；d—攪拌器直徑；D—容器內(nèi)徑；θ—折葉角。54表8-5槳式攪拌器常用參數(shù)注：n—轉(zhuǎn)速；v—葉端線速度；2.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。圖8-24推進(jìn)式攪拌器結(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=1/4～1/3，葉端速度一般為7～10m/s，最高達(dá)15m/s552.推進(jìn)式攪拌器推進(jìn)式攪拌器（又稱船用推進(jìn)器）圖8-24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(diǎn)——攪拌時流體的湍流程度不高，循環(huán)量大，結(jié)構(gòu)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。56攪拌時——流體由槳葉上方吸入，下方以圓特點(diǎn)——攪拌時流體的湍應(yīng)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(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。常用參數(shù)見表8-657應(yīng)用粘度低、流量大的場合，用較小的攪拌功率，能獲得較好的表8-6推進(jìn)式攪拌器常用參數(shù)58表8-6推進(jìn)式攪拌器常用參數(shù)583.渦輪式攪拌器圖8-25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。見圖8-25。593.渦輪式攪拌器圖8-25渦輪式攪拌器渦輪式攪拌器（渦輪式攪拌器分為開

式盤

式開式有：平直葉、斜葉、彎葉等。葉片數(shù)為2葉和4葉。盤式有：圓盤平直葉、圓盤斜葉、圓盤彎葉等。葉片數(shù)常為6葉。為改善流動狀況，有時把槳葉制成凹形或箭形。60渦輪式攪拌器分為開式盤式開式有：盤式有：為改善流動狀應(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—固懸浮，以及促進(jìn)良好的傳熱、傳質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)。平直葉——剪切作用較大，屬剪切型攪拌器。彎葉——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。61應(yīng)用渦輪式攪拌器有較大的剪切力，可使流體表8-7渦輪式攪拌器常用參數(shù)62表8-7渦輪式攪拌器常用參數(shù)624.錨式攪拌器圖8-26錨式攪拌器結(jié)構(gòu)簡單。適用于粘度在100Pa·s以下的流體攪拌，當(dāng)流體粘度在10～100Pa·s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。634.錨式攪拌器圖8-26錨式攪拌器結(jié)構(gòu)簡單。63應(yīng)用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。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100Pa·s的流體時，應(yīng)采用螺帶式或螺桿式。64應(yīng)用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表8-8錨式攪拌器常用參數(shù)65表8-8錨式攪拌器常用參數(shù)658.2.3.3攪拌器的選用選用時除滿足工藝要求外，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。攪拌器選型一般從三個方面考慮攪拌目的攪拌容器容積的大小物料粘度668.2.3.3攪拌器的選用選用時除滿足工藝要求外，還應(yīng)常用的攪拌器選用方法:一、按攪拌目的選型

僅考慮攪拌目的時攪拌器的選型見表8-9。67常用的攪拌器選用方法:一、按攪拌目的選型僅考慮攪拌目的時攪表8-9攪拌目的與推薦的攪拌器形式68表8-9攪拌目的與推薦的攪拌器形式68表8-9攪拌目的與推薦的攪拌器形式（續(xù)）69表8-9攪拌目的與推薦的攪拌器形式（續(xù)）69二、按攪拌器型式和適用條件選型

推進(jìn)式攪拌器——渦輪式攪拌器——槳式攪拌器——用于低粘度流體的混合，循環(huán)能力強(qiáng)，動力消耗小，可應(yīng)用到很大容積的攪拌容器中。應(yīng)用范圍較廣，各種攪拌操作都適用，但流體粘度不宜超過50Pa·s。結(jié)構(gòu)簡單，在小容積的流體混合中應(yīng)用較廣，對大容積的流體混合，循環(huán)能力不足。70二、按攪拌器型式和適用條件選型推進(jìn)式攪拌器——渦輪式攪拌錨式、螺桿式、螺帶式——適用于高粘流體的混合。表8-10是以操作目的和攪拌器流動狀態(tài)選用攪拌器的。71錨式、螺桿式、螺帶式——適用于高粘流體的混合。表8-10攪拌器型式和適用條件[62]72表8-10攪拌器型式和適用條件[62]728.2.3.5生物反應(yīng)物料特性及攪拌器生物反應(yīng)器中常常采用機(jī)械攪拌式反應(yīng)器如：青霉素生產(chǎn)過程中用到的種子罐和主發(fā)酵罐常采用機(jī)械攪拌。生物反應(yīng)與化學(xué)反應(yīng)的不同——處理對象不同如：反應(yīng)器（俗稱發(fā)酵罐）處理對象是微生物，它的繁殖、生長，與化學(xué)反應(yīng)過程有很大的區(qū)別。738.2.3.5生物反應(yīng)物料特性及攪拌器生物反應(yīng)器中常常（1）生物反應(yīng)器都是在多相體系中進(jìn)行的絕大多數(shù)生物反應(yīng)體系包括氣—液—固三相，即空氣或CO2等氣體產(chǎn)物、液態(tài)培養(yǎng)基和生物細(xì)胞及其載體顆粒，如青霉素、鏈霉素、頭孢菌素等醫(yī)藥產(chǎn)品。74（1）生物反應(yīng)器都是在多相體系中進(jìn)行的絕大多數(shù)生物反應(yīng)體系包發(fā)酵液的特點(diǎn)是：a）粘度是變化的。發(fā)酵開始時，發(fā)酵液的粘度一般不大，流體屬牛頓型流體，但隨著發(fā)酵的進(jìn)行，菌體不斷繁殖和代謝物的不斷產(chǎn)生，發(fā)酵液的粘度不斷增加，流體從牛頓型流體變成非牛頓型流體；b）生物顆粒具有生命活力。它從環(huán)境中提取營養(yǎng)、獲得能量、自我繁殖。其形態(tài)可能隨著加工過程的進(jìn)行而變化，如從絲狀變?yōu)閳A球狀，從單細(xì)胞到絮凝細(xì)胞團(tuán)等。75發(fā)酵液的特點(diǎn)是：a）粘度是變化的。b）生物顆粒具有生命活力（2）大多數(shù)生物顆粒對剪切力非常敏感，剪切作用可能影響細(xì)胞的生成速率和組成比例，因此對攪拌產(chǎn)生的剪切力要控制在一定的范圍內(nèi)。（3）大多數(shù)微生物發(fā)酵需要氧氣。氧氣對需氧菌的培養(yǎng)至關(guān)重要，只要短暫缺氧，就會導(dǎo)致菌體的失活或死亡。而氧在水中溶解度極低，因此氧氣的供應(yīng)就成為十分突出的問題。76（2）大多數(shù)生物顆粒對剪切力非常敏感，剪切作用可能影響細(xì)胞的生物反應(yīng)攪拌過程要求：1）打碎空氣氣泡，使氣泡細(xì)化以增加氣液接觸界面，提高氣液面的傳質(zhì)速率；2）發(fā)酵液要有較大的流動循環(huán)量，使液體中的固形物保持懸浮狀態(tài)。結(jié)論——攪拌器既要有較強(qiáng)剪切力，又要有較大的流體循環(huán)特性。往往采用徑向流和軸向流相結(jié)合的多層攪拌器組合式攪拌系統(tǒng)。77生物反應(yīng)攪拌過程要求：1）打碎空氣氣泡，使氣泡細(xì)化以增加氣液前景生物技術(shù)產(chǎn)品的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)展，已廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)、農(nóng)業(yè)、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域。作為生物反應(yīng)過程的核心設(shè)備生物反應(yīng)器，更是生物反應(yīng)工程研究的中心內(nèi)容。近年來提出了生物反應(yīng)器工程，研究的內(nèi)容包括生物反應(yīng)特性、生物反應(yīng)器結(jié)構(gòu)、操作條件與混合、傳質(zhì)、傳熱的關(guān)系；生物反應(yīng)器的設(shè)計(jì)與放大、生物反應(yīng)器的優(yōu)化操作與控制等，可以預(yù)見生物反應(yīng)器將得到更快的發(fā)展。78前景生物技術(shù)產(chǎn)品的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)展，已廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥工業(yè)、食8.2.3.4攪拌功率計(jì)算攪拌功率——攪拌器以一定轉(zhuǎn)速進(jìn)行攪拌時，對液體做功并使之發(fā)生流動所需的功率。計(jì)算攪拌功率的目的——用于設(shè)計(jì)或校核攪拌器和攪拌軸的強(qiáng)度和剛度；用于選擇電機(jī)和減速機(jī)等傳動裝置。798.2.3.4攪拌功率計(jì)算攪拌功率——計(jì)算攪拌功率的目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。2.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(dǎo)流筒的尺寸等3.攪拌介質(zhì)的特性液體的密度、粘度。4.重力加速度80影響攪拌功率的因素很多，主要有以下四個方面：1.攪拌器的上述影響因素可用下式關(guān)聯(lián):（8-1）式中B—槳葉寬度，m；

d—攪拌器直徑，m；D—攪拌容器內(nèi)直徑，m；—弗勞德數(shù)。81上述影響因素可用下式關(guān)聯(lián):（8-1）式中B—槳h—液面高度，m；K—系數(shù)；n—轉(zhuǎn)速，1/s；—功率準(zhǔn)數(shù)；P—攪拌功率，W；r，q—指數(shù)；—雷諾數(shù)，；—密度，kg/m3；—粘度，Pa·s。82h—液面高度，m；82一般情況下弗魯勞德數(shù)Fr的影響較小。容器內(nèi)徑D、擋板寬度b等幾何參數(shù)可歸結(jié)到系數(shù)K由式(8-1)得攪拌功率P為：（8-2）上式中為已知數(shù)，故計(jì)算攪拌功率的關(guān)鍵是求得功率準(zhǔn)數(shù)。在特定的攪拌裝置上，可以測得功率準(zhǔn)數(shù)與雷諾數(shù)的關(guān)系。將此關(guān)系繪于雙對數(shù)坐標(biāo)圖上即得功率曲線。83一般情況下弗魯勞德數(shù)Fr的影響較小。容器內(nèi)徑D、擋板寬度b等圖8-27六種攪拌器的功率曲線（全擋板條件）84圖8-27六種攪拌器的功率曲線（全擋板條件）84圖8-27六種攪拌器的功率曲線（全擋板條件）85圖8-27六種攪拌器的功率曲線（全擋板條件）85圖（8-27）為六種攪拌器的功率曲線。功率準(zhǔn)數(shù)NP隨雷諾數(shù)Re變化。低雷諾數(shù)（Re≤10），層流區(qū)：流體不會打漩，重力影響可忽略，功率曲線為斜率-1的直線；10≤Re≤10000，過渡流區(qū)：功率曲線為一下凹曲線；Re＞10000，充分湍流區(qū)：功率曲線呈一水平直線，即NP與Re無關(guān)，保持不變。86圖（8-27）為六種攪拌器的功率曲線。功率準(zhǔn)數(shù)NP隨雷諾數(shù)R用式（8-2）計(jì)算攪拌功率時，功率準(zhǔn)數(shù)NP

可直接從圖8-27查得。圖8-27所示功率曲線只適用于圖示六種攪拌器的幾何比例關(guān)系。如果比例關(guān)系不同，功率準(zhǔn)數(shù)NP也不同。不同比例關(guān)系攪拌裝置的功率曲線，請參見文獻(xiàn)[67]第145～146頁。上述功率曲線是在單一液體下測得的。幾點(diǎn)注意：87用式（8-2）計(jì)算攪拌功率時，功率準(zhǔn)數(shù)NP可直接從圖8-2對于非均相的液—液或液—固系統(tǒng)，用上述功率曲線計(jì)算時，需用混合物的平均密度和修正粘度代替式（8-2）中的。計(jì)算氣—液兩相系統(tǒng)攪拌功率時，攪拌功率與通氣量的大小有關(guān)。通氣時，氣泡的存在降低了攪拌液體的有效密度，與不通氣相比，攪拌功率要低得多。解決辦法：88對于非均相的液—液或液—固系統(tǒng)，用上述功率曲線計(jì)算時，需用混例8-1攪拌反應(yīng)器的筒體內(nèi)直徑為1800mm，采用六直葉圓盤渦輪式攪拌器，攪拌器直徑600mm，攪拌軸轉(zhuǎn)速160r/min。容器內(nèi)液體的密度為1300kg/m3，粘度為0.12Pa·s。試求：1）攪拌功率；2）改用推進(jìn)式攪拌器后的攪拌功率。89例8-1攪拌反應(yīng)器的筒體內(nèi)直徑為1800mm，采用六由圖8-27功率曲線1查得，=6.3按式8-2計(jì)算攪拌功率（2）改用推進(jìn)式攪拌器，雷諾數(shù)不變，由圖8-27功率曲線3查得，=1.0。攪拌功率為90由圖8-27功率曲線1查得，=6.3（2）改用推進(jìn)8.2.4攪拌軸設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)攪拌軸應(yīng)考慮的四個因素：①扭轉(zhuǎn)變形；②臨界轉(zhuǎn)速；③扭矩和彎矩聯(lián)合作用下的強(qiáng)度；④軸封處允許的徑向位移。上述因素計(jì)算所得的軸徑是指危險截面處的直徑確定軸的實(shí)際直徑時，還得考慮腐蝕裕量，最后把直徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)軸徑。918.2.4攪拌軸設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)攪拌軸應(yīng)考慮的四個因素：①扭一、攪拌軸的力學(xué)模型

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;（2）攪拌器及軸上的其它零件（附件）的重力、慣性力、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力以及攪拌軸和攪拌器（包括附件）在組合重心處質(zhì)量偏心引起的離心力的作用。92一、攪拌軸的力學(xué)模型對攪拌軸設(shè)定：（1）剛性聯(lián)軸器聯(lián)接的可圖8-28懸臂軸受力模型93圖8-2893圖8-29單跨軸受力模型94圖8-2994二、按扭轉(zhuǎn)變形計(jì)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)變形過大會造成軸的振動，使軸封失效。應(yīng)將軸單位長度最大扭轉(zhuǎn)角γ限制在允許范圍內(nèi)。軸扭矩的剛度條件為（8-3）95二、按扭轉(zhuǎn)變形計(jì)算攪拌軸的軸徑攪拌軸受扭矩和彎矩的聯(lián)合作用，式中d—攪拌器直徑，m；G—軸材料剪切彈性模量，Pa；

—軸傳遞的最大扭矩，N·m；n—攪拌軸轉(zhuǎn)速，r/min；

—電機(jī)功率，kW；a—空心軸內(nèi)徑和外徑的比值；

—傳動裝置的效率；

—許用扭轉(zhuǎn)角。對于懸臂梁對于單跨梁96式中d—攪拌器直徑，m；96故攪拌軸的直徑為（8-4）97故攪拌軸的直徑為（8-4）97三、按臨界轉(zhuǎn)速校核攪拌軸的直徑臨界轉(zhuǎn)速

——攪拌軸的轉(zhuǎn)速達(dá)到軸自振頻率，發(fā)生強(qiáng)烈振動，并出現(xiàn)很大彎曲時的轉(zhuǎn)速。剛性軸——工作轉(zhuǎn)速低于第一臨界轉(zhuǎn)速的軸柔性軸——工作轉(zhuǎn)速大于第一臨界轉(zhuǎn)速的軸工程上要求攪拌軸的工作轉(zhuǎn)速避開臨界轉(zhuǎn)速98三、按臨界轉(zhuǎn)速校核攪拌軸的直徑臨界轉(zhuǎn)速——攪拌軸的一般攪拌軸的工作轉(zhuǎn)速較低，大都為低于第一臨界轉(zhuǎn)速下工作的剛性軸。小軸的計(jì)算方法——把軸理想化為無質(zhì)量的帶有圓盤的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)來計(jì)算軸的臨界轉(zhuǎn)速。軸徑細(xì)，長度短，質(zhì)量小99一般攪拌軸的工作轉(zhuǎn)速較低，大都為小軸的計(jì)算方法——把軸理想大軸的計(jì)算方法——直徑粗，長度長，質(zhì)量大忽略軸質(zhì)量會引起較大誤差。采用等效質(zhì)量方法，把軸本身的分布質(zhì)量和軸上各個攪拌器的質(zhì)量按等效原理，分別轉(zhuǎn)化到一個特定點(diǎn)上（如對懸臂軸為軸末端S），累加組成一個集中的等效質(zhì)量。把原來復(fù)雜多自由度轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)簡化為無質(zhì)量軸上只有一個集中等效質(zhì)量的單自由度問題。臨界轉(zhuǎn)速與支承方式、支承點(diǎn)距離及軸徑有關(guān)，不同型式支承軸的臨界轉(zhuǎn)速的計(jì)算方法不同。100大軸的計(jì)算方法——直徑粗，長度長，質(zhì)量大忽略軸質(zhì)量會按上述方法，具有Z個攪拌器的等直徑懸臂軸可簡化為圖8-28的模型，一階臨界轉(zhuǎn)速：（8-5）式中

a—懸臂軸兩支點(diǎn)間距離，m；E—軸材料的彈性模量，Pa；I—軸的慣性矩，；

—第1個攪拌器懸臂長度，m；101按上述方法，具有Z個攪拌器的等直徑懸臂軸可簡化為圖8-28的—臨界轉(zhuǎn)速，r/min；—軸及攪拌器有效質(zhì)量在S點(diǎn)的等效質(zhì)量之和，kg。等效質(zhì)量計(jì)算公式：式中

m—懸臂軸段自身質(zhì)量及附帶液體質(zhì)量在軸末端S點(diǎn)的等效質(zhì)量，kg；—第i個攪拌器自身質(zhì)量及附帶液體質(zhì)量在軸末端S點(diǎn)的等效質(zhì)量，kg；Z—攪拌器的數(shù)量。102—臨界轉(zhuǎn)速，r/min；等效質(zhì)量計(jì)算等直徑懸臂軸、單跨軸的臨界轉(zhuǎn)速詳細(xì)計(jì)算見文獻(xiàn)[64]第91～99頁。不同型式的攪拌器、攪拌介質(zhì)，剛性軸和柔性軸的工作轉(zhuǎn)速n與臨界轉(zhuǎn)速的比值可參考表8-11。103等直徑懸臂軸、單跨軸的臨界轉(zhuǎn)速詳細(xì)計(jì)算見文獻(xiàn)[64]第91～表8-11攪拌軸臨界轉(zhuǎn)速的選取注：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(jìn)式；不包括：錨式、框式、螺帶式。104表8-11攪拌軸臨界轉(zhuǎn)速的選取注：葉片式攪拌器包括：槳式四、按強(qiáng)度計(jì)算攪拌軸的直徑攪拌軸的強(qiáng)度條件是：（8-6）式中；—由軸向力引起的軸的彎矩，N·m；—扭矩，N·m；—水平推力引起的軸的彎矩，N·m；—軸上扭轉(zhuǎn)和彎矩聯(lián)合作用時的當(dāng)量扭矩，N·m；105四、按強(qiáng)度計(jì)算攪拌軸的直徑攪拌軸的強(qiáng)度條件是：（8-6）式中—抗扭截面模量，對空心圓軸，m3；—軸材料的許用切應(yīng)力，Pa；—截面上最大切應(yīng)力，Pa；—軸材料的抗拉強(qiáng)度，Pa。則攪拌軸的直徑（8-7）106—抗扭截面模量，對空心圓軸五、按軸封處允許徑向位移驗(yàn)算軸徑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。軸封處的徑向位移主要由三個因素引起:（1）軸承的徑向游隙；（2）流體形成的水平推力；（3）攪拌器及附件組合質(zhì)量不均勻產(chǎn)生的離心力。107五、按軸封處允許徑向位移驗(yàn)算軸徑軸封處徑向圖8-30徑向位移計(jì)算模型108圖8-30108要分別計(jì)算其徑向位移，然后疊加，使總徑向位移小于允許的徑向位移，即（8-8）當(dāng)設(shè)計(jì)壓力p=0.1～0.6MPa，n>100r/min時，一般物料。109要分別計(jì)算其徑向位移，然后疊加，使總徑向位移小于攪拌軸軸徑必須滿足強(qiáng)度和臨界轉(zhuǎn)速的要求。當(dāng)有要求時，還應(yīng)滿足扭轉(zhuǎn)變形、徑向總位移的要求。有關(guān)攪拌軸的詳細(xì)計(jì)算及參數(shù)的選取見文獻(xiàn)[64]第82頁至第103頁。110攪拌軸軸徑必須滿足強(qiáng)度和臨界轉(zhuǎn)速110六、減小軸端撓度、提高攪拌軸臨界轉(zhuǎn)速的措施（1）縮短懸臂段攪拌軸的長度受到端部集中力作用的懸臂梁，其端點(diǎn)撓度與懸臂長度的三次方成正比?？s短攪拌軸懸臂長度，可以降低梁端的撓度，這是減小撓度最簡單的方法，但會改變設(shè)備的高徑比，影響攪拌效果。111六、減小軸端撓度、提高攪拌軸臨界轉(zhuǎn)速的措施（1）縮短懸臂段攪（2）增加軸徑（3）設(shè)置底軸承或中間軸承軸徑越大，軸端撓度越小。但軸徑增加，與軸連接的零部件均需加大規(guī)格，如軸承、軸封、聯(lián)軸器等，導(dǎo)致造價增加。設(shè)置底軸承或中間軸承改變了軸的支承方式，可減小攪拌軸的撓度。但底軸承和中間軸承浸沒在物料中，潤滑不好，如物料中有固體顆粒，更易磨損，需經(jīng)常維修，影響生產(chǎn)。展趨勢是盡量避免采用底軸承和中間軸承。112（2）增加軸徑（3）設(shè)置底軸承或中間軸承軸徑越大，軸端（4）設(shè)置穩(wěn)定器工作原理：穩(wěn)定器受到介質(zhì)阻尼作用力的方向與攪拌器對攪拌軸施加的水平作用力的方向相反，減少軸的擺動量。穩(wěn)定器擺動時，阻尼力與承受阻尼作用的面積有關(guān)，迎液面積越大，阻尼作用越明顯，穩(wěn)定效果越好。采用穩(wěn)定器可改善攪拌設(shè)備的運(yùn)行性能，延長軸承的壽命113（4）設(shè)置穩(wěn)定器工作原理：穩(wěn)定器受到介質(zhì)阻尼作用力的方向與采穩(wěn)定器分類圓筒型葉片型為空心圓筒，安裝在攪拌器下面，見圖8-31。圓筒型穩(wěn)定器的應(yīng)用效果較好，因?yàn)榉€(wěn)定筒的迎液面積較大，產(chǎn)生的阻尼力也較大，且位于軸下端。114穩(wěn)定器分類圓筒型葉片型為空心圓筒，安裝在攪拌器下面，見圖8-圖8-31穩(wěn)定筒空心圓筒，安裝在攪拌器下面115圖8-31穩(wěn)定筒空心圓筒，安裝在攪拌器下面115穩(wěn)定器分類圓筒型葉片型有多種安裝方式，葉片切向布置在攪拌器下面，見圖8-32(a)，葉片安裝在軸上，并與軸垂直，見圖8-32(b)、(c)、(d)。安裝在軸上的葉片，距離上部軸承較近，阻尼產(chǎn)生的反力矩較小，穩(wěn)定效果較差。穩(wěn)定葉片的尺寸一般取為：w/d=0.25，h/d=0.25。116穩(wěn)定器分類圓筒型葉片型有多種安裝方式，葉片切向布置在攪拌器下圖8-32葉片型穩(wěn)定器（a）葉片切向布置在攪拌器下面117圖8-32葉片型穩(wěn)定器（a）葉片切向布置在攪拌器下面11圖8-32葉片型穩(wěn)定器（b）葉片安裝在軸上，并與軸垂直118圖8-32葉片型穩(wěn)定器（b）葉片安裝在軸118圖8-32葉片型穩(wěn)定器119圖8-32葉片型穩(wěn)定器1198.2.5密封裝置機(jī)械攪拌反應(yīng)器軸封主要有兩種填料密封機(jī)械密封軸的密封裝置避免介質(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)。目的：1208.2.5密封裝置機(jī)械攪拌反應(yīng)器軸封主要有兩種填料密封機(jī)一、填料密封特點(diǎn)：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(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121一、填料密封特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，適用于非腐蝕性和弱腐蝕工作原理：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(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。122工作原理：在壓蓋壓力作用下，裝在攪拌軸與填料122存在問題：填料中的潤滑劑會在運(yùn)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。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。在操作過程中應(yīng)適當(dāng)調(diào)整壓蓋的壓緊力，并需定期更換填料。123存在問題：填料中的潤滑劑會在運(yùn)轉(zhuǎn)中不斷消耗，1238-33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)1248-33填料密封的結(jié)構(gòu)1—壓蓋1242.填料密封箱的特點(diǎn)在填料箱的壓蓋上設(shè)置襯套，可提高裝配精度，使軸有良好對中，填料壓緊時受力均勻，保證填料密封在良好條件下進(jìn)行工作。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8-34。1252.填料密封箱的特點(diǎn)在填料箱的壓蓋上設(shè)置襯套，可提高裝配精圖8-34壓制成型填料126圖8-34壓制成型填料126當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸線速度大于1m/s時，摩擦熱大，填料壽命會降低，軸也易燒壞。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(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0.8-0.2μm。127當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸線速度大于1m/s時，摩擦熱大，填料3.填料密封的選用根據(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，按表8一12選用填料密封。b.根據(jù)填料的性能選用：當(dāng)密封要求不高時，選用一般石棉或油浸石棉填料，當(dāng)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。1283.填料密封的選用根據(jù)設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度及介質(zhì)腐蝕性選表8-12標(biāo)準(zhǔn)填料箱的允許壓力、溫度129表8-12標(biāo)準(zhǔn)填料箱的允許壓力、溫度1298-13填料材料的性能1308-13填料材料的性能130二、機(jī)械密封定義把轉(zhuǎn)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(yùn)動達(dá)到密封的裝置，又稱端面密封。特點(diǎn)泄漏率低，密封性能可靠，功耗小，使用壽命長，在攪拌反應(yīng)器中得到廣泛地應(yīng)用。131二、機(jī)械密封定義把轉(zhuǎn)軸的密封面從軸向改為徑向，通過動環(huán)和靜環(huán)1.機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)及工作原理結(jié)構(gòu)：由固定在軸上的動環(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。1321.機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)及工作原理結(jié)構(gòu)：由固定在軸上的動環(huán)及彈圖8-35機(jī)械密封結(jié)構(gòu)1—彈簧2—動環(huán)3—靜環(huán)133圖8-351—彈簧133釜用機(jī)械密封基本結(jié)構(gòu)134釜用機(jī)械密封基本結(jié)構(gòu)134機(jī)械密封的基本結(jié)構(gòu)及組成135機(jī)械密封的基本結(jié)構(gòu)及組成135工作原理：當(dāng)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)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(zhì)從接觸面上泄漏。A點(diǎn)動環(huán)與軸之間的密封，屬靜封，密封件常用“O”形環(huán)。圖中有四個密封點(diǎn)：136工作原理：當(dāng)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時，動環(huán)和固定不動的靜環(huán)B點(diǎn)動密封，密封的關(guān)鍵動環(huán)和靜環(huán)作相對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時的端面密封，屬動密封，是機(jī)械密封的關(guān)鍵。兩個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。137B點(diǎn)動密封，密封的關(guān)鍵動環(huán)和靜環(huán)作相對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時的端面C點(diǎn)靜環(huán)與靜環(huán)座之間的密封，屬靜密封。D點(diǎn)靜環(huán)座與設(shè)備之間的密封，屬靜密封。通常設(shè)備凸緣做成凹面，靜環(huán)座做成凸面，中間用墊片密封。138C點(diǎn)靜環(huán)與靜環(huán)座之間的密封，屬靜密封。D點(diǎn)靜環(huán)座與設(shè)備之間的端面比壓：密封面上單位面積所受的力稱為端面比壓。它是動環(huán)受介質(zhì)壓力和彈簧力的共同作用下，緊壓在靜環(huán)上引起的，是操作時保持密封所必需的凈壓力。動環(huán)和靜環(huán)之間的摩擦面稱為密封面端面比壓過大造成摩擦面發(fā)熱，摩擦加劇，功率消耗增加，使用壽命縮短。端面比壓過小密封面因壓不緊而泄漏，密封失效。139端面比壓：密封面上單位面積所受的力稱為端面比壓。動環(huán)和靜環(huán)之2.機(jī)械密封分類機(jī)械密封分類按密封面數(shù)目分為按密封面負(fù)荷平衡情況分為單端面雙端面平衡型非平衡型一對密封面二對密封面1402.機(jī)械密封分類機(jī)械密封分類按密封面數(shù)目分為按密封面負(fù)荷單端面與雙端面圖8-35所示的單端面密封結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、維修方便、應(yīng)用廣泛。雙端面密封有二個密封面，且可在二密封面之間的空腔中注入中性液體，使其壓力略大于介質(zhì)的操作壓力，起到堵封及潤滑的雙重作用，故密封效果好。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造、拆裝比較困難，需一套封液輸送裝置，且不便于維修。141單端面與雙端面圖8-35所示的單端面密封結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、b.平衡型與非平衡型根據(jù)密封面負(fù)荷平衡情況分為平衡型和非平衡型，見圖8-36。平衡型與非平衡型是以液體壓力負(fù)荷面積對端面密封面積的比值大小判別的。142b.平衡型與非平衡型根據(jù)密封面負(fù)荷平衡情況分為平14（8-9）液壓負(fù)荷面積密封面接觸面積由圖8-36可知143（8-9）液壓負(fù)荷面積密封面接觸面積由圖8-36可知143經(jīng)過適當(dāng)?shù)某叽邕x擇，可使機(jī)械密封設(shè)計(jì)成K<1,K=1或K>l。圖8-36(a)機(jī)械密封的K值K<1時：平衡型機(jī)械密封平衡型密封由于液壓負(fù)荷面積減小，使接觸面上的凈負(fù)荷也越小。K=0.6~0.9144經(jīng)過適當(dāng)?shù)某叽邕x擇，可使機(jī)械密封設(shè)計(jì)成K<1,K=1或K>圖8-36(b)、(c)機(jī)械密封的K值K>1時:非平衡型。K=1.1～1.2145圖8-36(b)、(c)機(jī)械密封的K值K>1時:非平衡型。3.機(jī)械密封的選用當(dāng)介質(zhì)為易燃、易爆、有毒物料時，宜選用機(jī)械密封機(jī)械密封已標(biāo)準(zhǔn)化，其使用的壓力和溫度范圍見表8-14。表8-14機(jī)械密封許用的壓力和溫度范圍1463.機(jī)械密封的選用當(dāng)介質(zhì)為易燃、易爆、有毒物料時，宜選用單端面非平衡型機(jī)械密封：設(shè)計(jì)壓力小于0.6MPa且密封要求一般的場合。內(nèi)置軸承的機(jī)械密封：平衡型機(jī)械密封：密封要求較高，攪拌軸承受較大徑向力時。內(nèi)置軸承不能作為軸的支點(diǎn)。含循環(huán)保護(hù)系統(tǒng)的機(jī)械密封：設(shè)計(jì)壓力大于0.6MPa。當(dāng)介質(zhì)溫度高于80℃，攪拌軸的線速度超過1.5m/s。147單端面非平衡型機(jī)械密封：設(shè)計(jì)壓力小于0.6MPa且密封要求一4.動環(huán)、靜環(huán)的材料組合選材考慮耐磨性及耐腐蝕性。硬度不同：動環(huán)高，靜環(huán)低。因?yàn)閯迎h(huán)的形狀比較復(fù)雜，在改變操作壓力時容易產(chǎn)生變形，故動環(huán)選用彈性模量大、硬度高的材料，但不宜用脆性材料。動環(huán)、靜環(huán)及密封圈材料的組合推薦見表8-15。1484.動環(huán)、靜環(huán)的材料組合選材考慮耐磨性及耐腐蝕性。硬度不表8-15機(jī)械密封常用動環(huán)和靜環(huán)材料組合149表8-15機(jī)械密封常用動環(huán)和靜環(huán)材料組合149全封閉磁力密封應(yīng)用場合：三、全封閉密封介質(zhì)為劇毒、易然、易爆、昂貴的物料，高純度物資以及在高真空下操作，密封要求很高，采用填料密封和機(jī)械密封均無法滿足時的場合。150全封閉磁力密封應(yīng)用場合：三、全封閉密封介質(zhì)為全封閉密封工作原理：套裝在輸入機(jī)械能轉(zhuǎn)子上的外磁轉(zhuǎn)子，和套裝在攪拌軸上的內(nèi)磁轉(zhuǎn)子，用隔離套使內(nèi)外轉(zhuǎn)子隔離，靠內(nèi)外磁場進(jìn)行傳動，隔離套起到全封閉密封作用。套在內(nèi)外軸上的渦磁轉(zhuǎn)子稱為磁力聯(lián)軸器。磁力聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)平面式聯(lián)軸器套筒式聯(lián)軸器151全封閉密封工作原理：套裝在輸入機(jī)械能轉(zhuǎn)子上的1—外軸2—外磁轉(zhuǎn)子3—隔離套4—內(nèi)磁轉(zhuǎn)子5—內(nèi)軸圖8-37平面式聯(lián)軸器由裝在攪拌軸上的內(nèi)磁轉(zhuǎn)子和裝在電機(jī)軸上的外磁轉(zhuǎn)子組成。平面隔離套1521—外軸圖8-37平面式聯(lián)軸器由裝在攪拌軸上的內(nèi)磁轉(zhuǎn)子和圖8-38套筒式聯(lián)軸器1—外磁轉(zhuǎn)子2—內(nèi)磁轉(zhuǎn)子3—隔離套4—反應(yīng)器筒體5—軸承套筒隔離套153圖8-38套筒式聯(lián)軸器1—外磁轉(zhuǎn)子套筒隔離套153套筒式聯(lián)軸器：由內(nèi)磁轉(zhuǎn)子、外磁轉(zhuǎn)子、隔離套、軸、軸承等組成。

外磁轉(zhuǎn)子與電機(jī)軸相連，安裝在隔離套和內(nèi)磁轉(zhuǎn)子上。

隔離套為一薄壁圓筒，將內(nèi)磁轉(zhuǎn)子和外磁轉(zhuǎn)子隔開，對攪拌容器內(nèi)介質(zhì)起全封閉作用。

內(nèi)外磁轉(zhuǎn)子傳遞的力矩與內(nèi)外磁轉(zhuǎn)子的間隙有關(guān)，間隙的大小決定了隔離套厚度。154套筒式聯(lián)軸器：由內(nèi)磁轉(zhuǎn)子、外磁轉(zhuǎn)子、隔離套、軸如隔離套厚度薄了，受強(qiáng)度、剛度的限制，用于壓力低的場合。

一般隔離套是由非磁性金屬材料組成。隔離套在高速下切割磁力線將造成較大的渦流和磁滯等損耗，必須考慮用電阻率高的抗拉強(qiáng)度大的材料制造。

目前，較多采用合金鋼或欽合金等。155如隔離套厚度薄了，受強(qiáng)度、剛度的限155全封閉型密封的磁力傳動的優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)無接觸和摩擦，功耗小，效率高；b.超載時內(nèi)外磁轉(zhuǎn)子相對滑脫，可保護(hù)電機(jī)過載；c.可承受較高壓力，且維護(hù)工作量小。筒體內(nèi)軸承與介質(zhì)直接接觸影響了軸承的壽命；隔離套的厚度影響傳遞力矩，且轉(zhuǎn)速高時造成較大的渦流和磁滯等損耗；溫度較高時會造成磁性材料嚴(yán)重退磁而失效，使用溫度受到限制。156全封閉型密封的磁力傳動的優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)無接觸和摩擦，功筒體四、氣體潤滑機(jī)械密封基本原理：在動環(huán)或靜環(huán)的密封面上開有螺旋形的槽及孔。當(dāng)旋轉(zhuǎn)時利用緩沖氣，密封面之間引入氣體，使動環(huán)和靜環(huán)之間產(chǎn)生氣體動壓及靜壓，密封面不接觸，分離微米級距離，起到密封作用。157四、氣體潤滑機(jī)械密封基本原理：在動環(huán)或靜環(huán)的密封面上開有螺旋應(yīng)用：適合于反應(yīng)設(shè)備內(nèi)無菌、無油的工藝要求，特別適用于高溫、有毒氣體等特殊要求的場合。

氣體潤滑機(jī)械密封與常規(guī)機(jī)械密封相比，使用壽命長，可達(dá)4年以上，不需要潤滑油系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)，維護(hù)方便，避免了產(chǎn)品的污染。與全封閉密封相比，運(yùn)行費(fèi)用少，傳遞功率不受限制，投資成本低，維護(hù)方便。158應(yīng)用：適合于反應(yīng)設(shè)備內(nèi)無菌、無油的工藝要求，特1588.2.6傳動裝置電動機(jī)減速機(jī)聯(lián)軸器機(jī)架包括1598.2.6傳動裝置電動機(jī)包括159圖8-39傳動裝置1—電動機(jī)2—減速機(jī)3—聯(lián)軸器4—支架5—攪拌軸6—軸封裝置7—凸緣8—上封頭軸承160圖8-39傳動裝置1—電動機(jī)軸承160一、電動機(jī)的選型由攪拌功率計(jì)算電動機(jī)的功率：（8-10）式中——軸封消耗功率，kW；——傳動系統(tǒng)的機(jī)械效率。電動機(jī)的型號應(yīng)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(hù)等級、腐蝕環(huán)境等。161一、電動機(jī)的選型由攪拌功率計(jì)算電動機(jī)的功率：（8-二、減速機(jī)選型考慮：載荷變化、有振動、連續(xù)生產(chǎn)。常用：擺線針輪行星減速機(jī)、齒輪減速機(jī)、三角皮帶減速機(jī)以及圓柱蝸桿減速機(jī)。選用原則：根據(jù)功率、轉(zhuǎn)速。選用時應(yīng)優(yōu)先考慮傳動效率高的齒輪減速機(jī)和擺線針輪行星減速機(jī)。162二、減速機(jī)選型考慮：載荷變化、有振動、連續(xù)生產(chǎn)。常用：擺線針三、機(jī)架機(jī)架無支點(diǎn)機(jī)架單支點(diǎn)機(jī)架(圖8-40)雙支點(diǎn)機(jī)架(圖8-41)一般僅適用于傳遞小功率和小的軸向載荷的條件適用于電動機(jī)或減速機(jī)可作為一個支點(diǎn)，或容器內(nèi)可設(shè)置中間軸承和底軸承的情況適用于懸臂軸163三、機(jī)架機(jī)架無支點(diǎn)機(jī)架單支點(diǎn)機(jī)架(圖8-40)雙支點(diǎn)機(jī)架(圖表8-16四種常用減速機(jī)的基本特性164表8-16四種常用減速機(jī)的基本特性164表8-16四種常用減速機(jī)的基本特性（續(xù)）165表8-16四種常用減速機(jī)的基本特性（續(xù)）165支撐方式：懸臂式和單跨式。由于筒體內(nèi)不設(shè)置中間軸承或底軸承，維護(hù)檢修方便，特別對衛(wèi)生要求高的生物反應(yīng)器，減少了筒體內(nèi)的構(gòu)件，應(yīng)優(yōu)先采用懸臂軸166支撐方式：懸臂式和單跨式。由于筒體內(nèi)不設(shè)置中間軸承或底軸承，懸臂軸選用機(jī)架時應(yīng)考慮（1）無支點(diǎn)機(jī)架：

當(dāng)減速機(jī)中的軸承完全能夠承受液體攪拌所產(chǎn)生的軸向力，可在軸封下面設(shè)置一個滑動軸承來控制軸的橫向擺動，選無支點(diǎn)機(jī)架。計(jì)算：看作一個支點(diǎn)在減速機(jī)出軸上的滾動軸承，另一個支點(diǎn)為滑動軸承的雙支點(diǎn)支承懸臂式軸。攪拌軸與減速機(jī)出軸的聯(lián)接用剛性聯(lián)軸器。167懸臂軸選用機(jī)架時應(yīng)考慮（1）無支點(diǎn)機(jī)架：計(jì)算：看作一個支點(diǎn)在（2）單支點(diǎn)機(jī)架：當(dāng)減速機(jī)中的軸承能承受部分軸向力，可采用單支點(diǎn)機(jī)架，機(jī)架上的滾動軸承承擔(dān)大部分軸向力。計(jì)算：看作一個支點(diǎn)在減速機(jī)上的滾動軸承，另一個支點(diǎn)在機(jī)架上的滾動軸承組成的雙支點(diǎn)支承懸臂式結(jié)構(gòu)。攪拌軸與減速機(jī)出軸的聯(lián)接采用剛性聯(lián)軸器。168（2）單支點(diǎn)機(jī)架：計(jì)算：看作一個支點(diǎn)在減速機(jī)上的滾動軸承，另當(dāng)減速機(jī)中的軸承不能承受液體攪拌所產(chǎn)生的軸向力，應(yīng)選用雙支點(diǎn)機(jī)架，由機(jī)架上二個支點(diǎn)的滾動軸承承受全部軸向力。

攪拌軸與減速機(jī)出軸的聯(lián)接采用彈性聯(lián)軸器，有利于攪拌軸的安裝對中要求，確保減速機(jī)只承受扭矩作用。對于大型設(shè)備，對攪拌密封要求較高的場合以及攪拌軸載荷較大的情況，一般都推薦采用雙支點(diǎn)機(jī)架（3）雙支點(diǎn)機(jī)架：169當(dāng)減速機(jī)中的軸承不能承受液體攪拌所產(chǎn)生（3）雙支點(diǎn)機(jī)架：圖8-40單支點(diǎn)機(jī)架170圖8-40單支點(diǎn)機(jī)架170圖8-41雙支點(diǎn)機(jī)架171圖8-41雙支點(diǎn)機(jī)架171過程設(shè)備設(shè)計(jì)(下)第五章儲存設(shè)備(8學(xué)時)第八章反應(yīng)設(shè)備(6學(xué)時)第七章塔設(shè)備(8學(xué)時)第六章?lián)Q熱設(shè)備(8學(xué)時)172過程設(shè)備設(shè)計(jì)(下)第五章儲存設(shè)備(8學(xué)時)第八章第八章反應(yīng)設(shè)備第一節(jié)概述第二節(jié)機(jī)械攪拌反應(yīng)器第三節(jié)機(jī)械攪拌設(shè)備技術(shù)進(jìn)展概述173第八章反應(yīng)設(shè)備第一節(jié)概述28.2.1基本結(jié)構(gòu)8.2.2攪拌容器8.2.3攪拌器8.2.4攪拌軸設(shè)計(jì)8.2.5密封裝置8.2.6傳動裝置1748.2.1基本結(jié)構(gòu)8.2.2攪拌容器8.2.3教學(xué)重點(diǎn)：（1）攪拌器；（2）攪拌軸設(shè)計(jì)。教學(xué)難點(diǎn)：（1）攪拌軸設(shè)計(jì)；

（2）機(jī)械密封。8.2機(jī)械攪拌反應(yīng)器本章重點(diǎn)175教學(xué)重點(diǎn)：8.2機(jī)械攪拌反應(yīng)器本章48.2.1基本結(jié)構(gòu)機(jī)械攪拌反應(yīng)器（攪拌釜式反應(yīng)器）適用于各種物性（如粘度、密度）和各種操作條件（溫度、壓力）的反應(yīng)過程，應(yīng)用于合成塑料、合成纖維、合成橡膠、醫(yī)藥、農(nóng)藥、化肥、染料、涂料、食品、冶金、廢水處理等行業(yè)。1768.2.1基本結(jié)構(gòu)機(jī)械攪拌反應(yīng)器（攪拌釜式反應(yīng)器）適用應(yīng)用結(jié)構(gòu)化學(xué)反應(yīng)、生物反應(yīng)、混合、分散、溶解、結(jié)晶、萃取、吸收或解吸、傳熱等操作。組成——攪拌容器和攪拌機(jī)兩大部。由筒體、換熱元件及內(nèi)構(gòu)件組成。由攪拌器、攪拌軸及其密封裝置、傳動裝置等組成。177應(yīng)用結(jié)構(gòu)化學(xué)反應(yīng)、生物反應(yīng)、混合、分散、溶解、結(jié)晶、萃取1一電動機(jī)2一減速機(jī)3一機(jī)架4一人孔5一密封裝置6一進(jìn)料口7一上封頭8一筒體9一聯(lián)軸器10一攪拌軸11一夾套12一載熱介質(zhì)出口13一擋板14—螺旋導(dǎo)流板15一軸向流攪拌器16一徑向流攪拌器17一氣體分布器18一下封頭19一出料口20一載熱介質(zhì)進(jìn)口21一氣體進(jìn)口圖8-7通氣式攪拌反應(yīng)器典型結(jié)構(gòu)1781一電動機(jī)11一夾套圖8-778.2.2攪拌容器8.2.2.1攪拌容器結(jié)構(gòu)圓筒體，封頭（橢圓形、錐形和平蓋，橢圓形封頭應(yīng)用最廣）。2.各種接管，滿足進(jìn)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。上封頭焊有凸緣法蘭，用于攪拌容器與機(jī)架的連接。由筒體、換熱元件及內(nèi)構(gòu)件組成。1798.2.2攪拌容器8.2.2.1攪拌容器結(jié)構(gòu)圓筒容積直立式攪拌容器臥式攪拌容器筒體和左右兩封頭容積之和筒體和下封頭兩部分容積之和傳感器，測量反應(yīng)物的溫度、壓力、成分及其它參數(shù)。6.支座，小型用懸掛式支座，大型用裙式支座或支承式支座。7.裝料系數(shù)（對容積而言），通常取0.60～.85。有泡沫或呈沸騰狀態(tài)取0.6～0.7；平穩(wěn)時取0.8～0.85。180容積直立式攪拌容器臥式攪拌容器筒體和左右兩封頭容積之和表8-3幾種攪拌設(shè)備筒體的高徑比攪拌容器的強(qiáng)度計(jì)算和穩(wěn)定性分析方法見本書第4章181表8-3幾種攪拌設(shè)備筒體的高徑比攪拌容器的強(qiáng)度計(jì)算和1換熱元件夾套內(nèi)盤管8.2.2.2換熱元件優(yōu)先采用夾套，減少容器內(nèi)構(gòu)件，便于清洗，不占有效容積。182換熱夾套內(nèi)盤管8.2.2.2換熱元件優(yōu)先采用夾一、夾套結(jié)構(gòu)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。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。夾套整體夾套型鋼夾套半圓管夾套蜂窩夾套等結(jié)構(gòu)型式183一、夾套結(jié)構(gòu)在容器外側(cè)，用焊接或法蘭連接方式裝設(shè)各種形狀的表8-4各種碳鋼夾套的適用溫度和壓力范圍184表8-4各種碳鋼夾套的適用溫度和壓力范圍131.整體夾套U型圓筒型圓筒和下封頭都包有夾套，傳熱面積大，最常用結(jié)構(gòu)。傳熱面積較小，適用于換熱量要求不大的場合。1851.整體夾套U型圓筒型圓筒和下封頭都包有夾套，傳熱面積圖8-8整體夾套（a）圓筒型（b）U型186圖8-8整體夾套（a）圓筒型（b）U型15連接方式可拆卸式不可拆卸式用于夾套內(nèi)載熱介質(zhì)易結(jié)垢、需經(jīng)常清洗的場合。夾套肩與筒體的聯(lián)接處，做成錐形的稱為封口錐，做成環(huán)形的稱為封口環(huán)，見圖8-9。187連接方式可拆卸式不可拆卸式用于夾套內(nèi)載熱介質(zhì)易結(jié)垢、圖8-9夾套肩與筒體的連接結(jié)構(gòu)(a)封口錐(b)封口環(huán)188圖8-9夾套肩與筒體的連接結(jié)構(gòu)(a)封口錐(b)封口環(huán)1圖8-10夾套底與封頭連接結(jié)構(gòu)封口錐封口環(huán)189圖8-10夾套底與封頭連接結(jié)構(gòu)封口錐封口環(huán)18介質(zhì)流通特點(diǎn)載熱介質(zhì)流經(jīng)夾套與筒體的環(huán)形面積，流道面積大、流速低、傳熱性能差。提高傳熱效率的措施：

①在筒體上焊接螺旋導(dǎo)流板，減小流道截面積，增加冷卻水流速，見圖8-7;②進(jìn)口處安裝擾流噴嘴，使冷卻水呈湍流狀態(tài)，提高傳熱系數(shù);③夾套的不同高度處安裝切向進(jìn)口，提高冷卻水流速，增加傳熱系數(shù)。190介質(zhì)流通特點(diǎn)載熱介質(zhì)流經(jīng)夾套與筒體的環(huán)形面積，流道面積大、流構(gòu)成——2.型鋼夾套結(jié)構(gòu)沿筒體外壁軸向布置沿筒體外壁螺旋布置型鋼的剛度大，彎曲成螺旋形時加工難度大(a)螺旋形角鋼互搭式(b)螺旋形角鋼互搭式圖8-11型鋼夾套結(jié)構(gòu)角鋼與筒體焊接組成，見圖8-11。191構(gòu)成——2.型鋼夾套結(jié)構(gòu)沿筒體外壁軸向布置型鋼的剛度大，彎曲3.半圓管夾套特性——螺旋形纏繞在筒體外側(cè)沿筒體軸向平行焊在筒體外側(cè)沿筒體圓周方向平行焊接在筒體外側(cè)結(jié)構(gòu)圖8-13半圓管或弓形管由帶材壓制而成，加工方便。當(dāng)載熱介質(zhì)流量小時宜采用弓形管。缺點(diǎn)——焊縫多，焊接工作量大，筒體較薄時易造成焊接變形。見圖8-12。1923.半圓管夾套特性——螺旋形纏繞在筒體外側(cè)結(jié)構(gòu)圖8-13半圓圖8-12半圓管夾套二種結(jié)構(gòu)193圖8-12半圓管夾套二種結(jié)構(gòu)22圖8-12半圓管夾套二種結(jié)構(gòu)194圖8-12半圓管夾套二種結(jié)構(gòu)23圖8-13半圓管夾套的安裝195圖8-13半圓管夾套的安裝24圖8-13半圓管夾套的安裝196圖8-13半圓管夾套的安裝254.蜂窩夾套特點(diǎn)以整體夾套為基礎(chǔ)，采取折邊或短管等加強(qiáng)措施；提高筒體的剛度和夾套的承壓能力，減少流道面積；減薄筒體壁厚，強(qiáng)化傳熱效果。結(jié)構(gòu)折邊式拉撐式1974.蜂窩夾套特點(diǎn)以整體夾套為基礎(chǔ)，采取折邊或短管等加強(qiáng)措圖8-14折邊式蜂窩夾套198圖8-14折邊式蜂窩夾套27圖8-15短管支撐式蜂窩夾套用沖壓的小錐體或鋼管做拉撐體。蜂窩孔在筒體上呈正方形或三角形布置。199圖8-15短管支撐式蜂窩夾套用沖壓的小錐體或鋼管做拉撐體二、內(nèi)盤管當(dāng)反應(yīng)器的熱量僅靠外夾套傳熱，換熱面積不夠時。常采用內(nèi)盤管結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 浸沒在物料中，熱量損失小，傳熱效果好，檢修較困難。分類螺旋形盤管

豎式蛇管

圖8-16圖8-17什么時候用？200二、內(nèi)盤管當(dāng)反應(yīng)器的熱量僅靠外夾套傳熱，換熱面積不夠時。圖8-16螺旋形盤管返回201圖8-16返回30圖8-17豎式蛇管對稱布置的幾組豎式蛇管：傳熱擋板作用返回202圖8-17豎式蛇管對稱布置的幾組返回318.2.3攪拌器8.2.3.1攪拌器與流動特征攪拌器又稱攪拌槳或攪拌葉輪，是攪拌反應(yīng)器的關(guān)鍵部件。提供過程所需要的能量和適宜的流動狀態(tài)。攪拌器旋轉(zhuǎn)時把機(jī)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體在攪拌容器內(nèi)循環(huán)流動。流體循環(huán)流動的途徑。定義功能原理

流型