攪拌器設(shè)計資料

第九章攪拌器的機(jī)械設(shè)計9.1概述9.2攪拌器的型式及選型9.3攪拌器的功率9.5傳動裝置及攪拌軸9.6軸封9.4攪拌罐結(jié)構(gòu)設(shè)計2024/5/14第九章攪拌器的機(jī)械設(shè)計本章重點：攪拌器各部件的選型本章難點：攪拌軸和攪拌器的設(shè)計計劃學(xué)時：4學(xué)時2024/5/149.1概述

攪拌設(shè)備在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用范圍較廣，它最主要的作用是使物料混合均勻，這種過程可能是物理過程，也可能是化學(xué)反應(yīng)過程。如：聚酯行業(yè)，油劑調(diào)配罐，也是一個攪拌設(shè)備，使短纖油劑在水中攪拌均勻。又如，生產(chǎn)高壓聚乙烯的反應(yīng)器是超高壓反應(yīng)器，乙烯氣與催化劑、調(diào)節(jié)劑進(jìn)入反應(yīng)器后在200Mpa的超高壓、250℃的溫度下進(jìn)行聚合，反應(yīng)器內(nèi)有一攪拌器進(jìn)行攪拌，從而使化學(xué)反應(yīng)過程良好地進(jìn)行。2024/5/149.1概述9.1.1作用1使物料混合均勻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??；使不相溶的另一液相均勻懸浮或充分乳化。2強(qiáng)化傳熱、傳質(zhì)強(qiáng)化相間的傳質(zhì)(如吸收等)；強(qiáng)化傳熱?；旌系目炻⒕鶆虺潭群蛡鳠崆闆r的好壞，都會影響反應(yīng)結(jié)果，因此，攪拌情況的改變，會很敏感地影響產(chǎn)品質(zhì)量和數(shù)量。2024/5/149.1概述9.1.2結(jié)構(gòu)攪拌設(shè)備攪拌裝置軸封攪拌罐傳動裝置攪拌軸攪拌器罐體附件2024/5/149.2攪拌器的型式及選型9.2.1常見型式槳式、渦輪式、推進(jìn)式、錨式、框式、螺帶式、螺桿式(圖9－2)。2024/5/149.2攪拌器的型式及選型9.2.2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(dá)到攪拌過程的目的。（漿葉旋轉(zhuǎn)運動，產(chǎn)生能量，給液體，形成流動狀態(tài)，故關(guān)鍵在漿葉，當(dāng)然與其它因素也有關(guān)，如介質(zhì)特性，攪拌器的工作環(huán)境等）9.2.3選型依據(jù)考慮攪拌的目的、考慮動力消耗等問題(具體選型可以參看表9－1)2024/5/149.2攪拌器的型式及選型2024/5/149.3攪拌器的功率9.3.1攪拌器功率和攪拌器作業(yè)功率1定義攪拌功率：攪拌過程進(jìn)行時需要動力，籠統(tǒng)地稱這一動力時叫做攪拌功率。攪拌器功率：為使攪拌器連續(xù)運轉(zhuǎn)所需要的功率稱為攪拌器功率。不包括機(jī)械傳動和軸封部分所消耗的功率。此功率的涉及因素較多，與攪拌器幾何參數(shù)，攪拌器運行參數(shù)有關(guān)。攪拌作業(yè)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叫做攪拌作業(yè)功率。最理想狀態(tài)：攪拌器功率＝攪拌作業(yè)功率2024/5/149.3攪拌器的功率2.影響攪拌器功率的因素1）攪拌器的幾何參數(shù)與運轉(zhuǎn)參數(shù)2）攪拌槽的幾何參數(shù);3）攪拌介質(zhì)的物性參數(shù)。3.從攪拌作業(yè)功率的觀點決定攪拌過程的功率1）液體單位體積的平均攪拌功率的推薦值(表9－2)2024/5/149.3攪拌器的功率2）按攪拌過程求攪拌功率①、從液體容積值與液體粘度值連線，交于參考線Ⅰ；②、由該點與液體比重連線，并交于參考線Ⅱ上某點；③、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。2024/5/149.4攪拌罐結(jié)構(gòu)的設(shè)計9.4.1罐體的長徑比1罐體長徑比對攪拌功率的影響需要較大攪拌功率的，長徑比可以選得小些；2罐體長徑比對傳熱的影響體積一定時，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。3物料特性對罐體長徑比的要求需要足夠液料高度的，希望長徑比大些。2024/5/149.4攪拌罐結(jié)構(gòu)的設(shè)計9.4.2攪拌罐裝料量

已知長徑比H/Di公稱容積Vg：操作時盛裝物料的容積1）裝料系數(shù)ηVg＝V·η2024/5/149.4攪拌罐結(jié)構(gòu)的設(shè)計一般取0.6～0.85

。物料在反應(yīng)過程中要起泡沫或呈沸騰狀態(tài)，裝料系數(shù)取低值，約為0.6～0.7；物料反應(yīng)平穩(wěn)，可取0.8～0.85，物料粘度較大可取大值。2）初步計算筒體直徑3）確定筒體直徑和高度2024/5/149.4攪拌罐結(jié)構(gòu)的設(shè)計式中V0－封頭容積，m3；

Di－由式9－3計算值經(jīng)圓整后的筒體直徑，m。將上式算出的筒體高度進(jìn)行圓整，然后核算H/Di及η，如大致符合要求即可。9.4.2頂蓋的結(jié)構(gòu)(自學(xué))2024/5/149.5傳動裝置及攪拌軸9.5.1傳動裝置

一般包括電動機(jī)、減速裝置、聯(lián)軸節(jié)及攪拌軸。9.5.2軸的計算1軸的強(qiáng)度計算

承受扭轉(zhuǎn)和彎曲作用，以扭轉(zhuǎn)為主，工程上只考慮扭矩，然后用增加安全系數(shù)以降低材料2024/5/149.5傳動裝置及攪拌軸的許用應(yīng)力來彌補(bǔ)由于忽略受彎曲作用所引起的誤差。軸扭轉(zhuǎn)的強(qiáng)度條件：

在靜載荷作用下，[τ]=(0.5~0.6)[σ]

軸的抗扭截面系數(shù)Wp為：對于實心軸，Wp＝πd3/16，便可計算軸的直徑。2024/5/149.5傳動裝置及攪拌軸2軸的剛度計算為了防止轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生過大的扭轉(zhuǎn)變形，以免在運轉(zhuǎn)中產(chǎn)生震動，造成軸封失敗，應(yīng)該將軸的扭轉(zhuǎn)變形限制在一個允許的范圍內(nèi)。工程上以單位長度的扭轉(zhuǎn)角φo不得超過許用扭轉(zhuǎn)角[φo]作為扭轉(zhuǎn)剛度條件。式中φo－軸扭轉(zhuǎn)變形的扭轉(zhuǎn)角，o/m。

Jp－軸截面的極慣性矩，mm4。G0－軸材質(zhì)的剪切彈性模量，MPa，對于碳鋼及合金鋼＝8.1×104MPa。2024/5/149.5傳動裝置及攪拌軸工程上將G0Jp稱為扭轉(zhuǎn)剛度。對于許用扭轉(zhuǎn)角一般取值如下：①在精密穩(wěn)定的傳動中，[φo]取0.25～0.5；②在一般傳動和攪拌軸的計算中可取0.5～1.0；③對精度要求低的傳動中可取[φo]>1。3還要考慮軸截面局部削弱，因此應(yīng)按計算直徑給予適當(dāng)增大。2024/5/149.6軸封9.6.1填料密封(圖9－11)1、原理

填料中含有潤滑劑，在對攪拌軸產(chǎn)生徑向壓緊力的同時，形成極薄的液膜，一方面使攪拌軸受到潤滑，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)到密封目的。2、特點應(yīng)允許填料密封有一定的泄漏量。使用過程中需要經(jīng)常調(diào)整填料壓蓋的壓緊力。2024/5/149.6軸封2024/5/149.6軸封9.6.2機(jī)械密封(圖9－12)1、原理

機(jī)械密封是依靠垂直于軸的兩個密封元件的平面相互貼合(依靠介質(zhì)壓力或彈簧力)，并作相對運動達(dá)到密封的裝置。又稱端面密封。四個密封點：A動環(huán)和軸之間的密封(靜密封)，B動環(huán)和靜環(huán)作相對旋轉(zhuǎn)運動時的端面密封(動密封)，C靜環(huán)與靜環(huán)座之間的密封(靜密封)