反应釜设计培训课程

第六章第六章 反应釜设计反应釜设计第一节第一节 概概 述述 机械搅拌反应釜机械搅拌反应釜(搅拌反应釜搅拌反应釜)：适用于各种物性（如粘度、密度）和各种操作条件（温度、压力）的反应过程，应用于合成塑料、合成纤维、合成橡胶、医药、农药、化肥、染料、涂料、食品、冶金、废水处理等行业。在化工生产过程中，为化学反应提供在化工生产过程中，为化学反应提供反应空间反应空间和和反应条件反应条件的装置的装置，称称为为反应设备反应设备或或反应釜。反应釜。一、搅拌的目的一、搅拌的目的A A）独立的单元操作（以促进混合为主要目的）：）独立的单元操作（以促进混合为主要目的）：液液-液混合、固液混合、固-液液悬浮、气悬浮、气-液分散、液液分散、液-液分散和液液分散和液-液乳化等液乳化等;B B）其他单元操作的必要手段（以促进传热、传质、化学反应为主要）其他单元操作的必要手段（以促进传热、传质、化学反应为主要目的）：目的）：流体的加热与冷却、萃取、吸收、溶解、结晶、聚合等操作。流体的加热与冷却、萃取、吸收、溶解、结晶、聚合等操作。二、搅拌反应釜的基本结构二、搅拌反应釜的基本结构主要由主要由反应釜、搅拌装置、传动装置反应釜、搅拌装置、传动装置和和轴封轴封等组成。等组成。l反应釜：反应釜：釜体、传热装置。它是提供反釜体、传热装置。它是提供反应空间和反应条件的部件。如夹套、蛇管、应空间和反应条件的部件。如夹套、蛇管、工艺接管等。工艺接管等。l搅拌装置：搅拌装置：搅拌器、搅拌轴。靠搅拌轴搅拌器、搅拌轴。靠搅拌轴传递动力，由搅拌器达到搅拌目的。传递动力，由搅拌器达到搅拌目的。l传动装置：传动装置：为搅拌器提供搅拌动力为搅拌器提供搅拌动力 。l轴封：轴封：为反应釜和搅拌轴之间的密封装为反应釜和搅拌轴之间的密封装置，以封住釜内的流体不致泄漏。置，以封住釜内的流体不致泄漏。三、搅拌反应釜机械设计的依据三、搅拌反应釜机械设计的依据四、搅拌反应釜机械设计的内容四、搅拌反应釜机械设计的内容 工艺设计所确定的对搅拌反应釜的要求。工艺设计所确定的对搅拌反应釜的要求。1 1）确定反应釜的结构形式与尺寸；）确定反应釜的结构形式与尺寸；2 2）选择材料；）选择材料；3 3）计算强度或稳定性；）计算强度或稳定性；4 4）选用主要零部件；）选用主要零部件；5 5）绘制图样，提出技术要求。）绘制图样，提出技术要求。第二节第二节 釜体与传热装置釜体与传热装置搅拌反应釜釜体主要部分是一圆柱形容器搅拌反应釜釜体主要部分是一圆柱形容器,其结构形式与传热方式有关。其结构形式与传热方式有关。常用的传热形式有两种常用的传热形式有两种:夹套式壁外传热结构、釜体内部蛇管传热结构 和夹套和蛇管联合使用。一、釜体几何尺寸的确定一、釜体几何尺寸的确定表表1 1 反应釜的反应釜的H/DH/Di i高径比高径比种类种类种类种类罐内物料类型罐内物料类型罐内物料类型罐内物料类型高径比高径比高径比高径比一般搅拌罐一般搅拌罐一般搅拌罐一般搅拌罐液液液液-固相、液液相固相、液液相固相、液液相固相、液液相1 1 1 11.31.31.31.3气液相气液相气液相气液相1 1 1 12 2 2 2发酵罐类发酵罐类发酵罐类发酵罐类发酵液发酵液发酵液发酵液1.71.71.71.72.52.52.52.5 釜体的几何尺寸必须满足化工工艺要求，对釜体的几何尺寸必须满足化工工艺要求，对于带搅拌器的反应釜于带搅拌器的反应釜,其其容积容积V V为主要决定参数。为主要决定参数。在确定反应釜直径及高度时在确定反应釜直径及高度时,还应根据反应釜操作时所允许的装料程度一装料还应根据反应釜操作时所允许的装料程度一装料系数系数等予以综合考虑等予以综合考虑,装料系数装料系数：通常取通常取0.60.60.850.85 1 1）物料在反应过程中产生泡沫或呈沸腾状态：）物料在反应过程中产生泡沫或呈沸腾状态：0.60.60.7;0.7;2 2）反应状态平稳：）反应状态平稳：0.80.80.850.85。3 3）釜体的容积）釜体的容积V V与操作容积与操作容积V V0 0的关系的关系:V:V0 0=V V容积容积直立式搅拌容器直立式搅拌容器卧式搅拌容器卧式搅拌容器筒体和下封头两部分容积之和筒体和下封头两部分容积之和筒体和左右两封头容积之和筒体和左右两封头容积之和根据釜体容积根据釜体容积V V和物料性质，选定和物料性质，选定H/DH/Di i，估算筒体内径，估算筒体内径D Di i已知：已知：则：则：圆整为标准直径，筒体高度圆整为标准直径，筒体高度H H为：为：计算值是否符合表计算值是否符合表1 1要求要求二、二、传热元件传热元件传热元件传热元件夹套夹套蛇管蛇管优先采用夹套，减少容优先采用夹套，减少容器内构件，便于清洗，器内构件，便于清洗，不占有效容积。不占有效容积。1 1）夹套的结构和尺寸）夹套的结构和尺寸 在容器外侧，用焊接或法兰连接方式装设各种形状的钢结构，使其与容器外壁在容器外侧，用焊接或法兰连接方式装设各种形状的钢结构，使其与容器外壁形成密闭的空间。此空间内通入加热或冷却介质，可加热或冷却容器内的物料。形成密闭的空间。此空间内通入加热或冷却介质，可加热或冷却容器内的物料。结构型式：结构型式：整体夹套、型钢夹套、半圆管夹套和蜂窝夹套等。整体夹套、型钢夹套、半圆管夹套和蜂窝夹套等。各种碳钢夹套的适用温度和压力范围各种碳钢夹套的适用温度和压力范围夹套型式夹套型式夹套型式夹套型式最高温度最高温度最高温度最高温度/最高压力最高压力最高压力最高压力/MPa/MPa/MPa/MPa整体夹套整体夹套整体夹套整体夹套 U U U U型型型型 圆筒型圆筒型圆筒型圆筒型3503503503503003003003000.60.60.60.61.61.61.61.6 型钢夹套型钢夹套型钢夹套型钢夹套2002002002002.52.52.52.5 蜂窝夹套蜂窝夹套蜂窝夹套蜂窝夹套 短管支撑式短管支撑式短管支撑式短管支撑式 折边锥体式折边锥体式折边锥体式折边锥体式2002002002002502502502502.52.52.52.54.04.04.04.0 半圆管夹套半圆管夹套半圆管夹套半圆管夹套3503503503506.46.46.46.4ttjDDDjDjttjDDDjDj圆筒和下封头都包有夹套，传热面积大，圆筒和下封头都包有夹套，传热面积大，最常用结构最常用结构a.a.整体夹套整体夹套 圆筒型圆筒型U U型型传热面积较小，适用于换热量要传热面积较小，适用于换热量要求不大的场合求不大的场合分段式分段式全包式全包式(a)(a)圆筒圆筒型型(b)U(b)U型型连接方式连接方式可拆卸式可拆卸式不可拆卸式不可拆卸式要求定期检查筒体外表面或更换夹要求定期检查筒体外表面或更换夹套时；当筒体与夹套采用不同材料套时；当筒体与夹套采用不同材料制造，两者又不能采用焊接连接时。制造，两者又不能采用焊接连接时。夹套肩与筒体的联接处，做成锥形夹套肩与筒体的联接处，做成锥形的称为封口锥，做成环形的称为封的称为封口锥，做成环形的称为封口环，加工简单，密封可靠。口环，加工简单，密封可靠。夹套上介质进出口的规定：夹套上介质进出口的规定：1 1）蒸汽作为载热体时：蒸汽一般从上端进入夹套，冷凝液从夹套底部排出。）蒸汽作为载热体时：蒸汽一般从上端进入夹套，冷凝液从夹套底部排出。2 2）液体作为冷却液时：采取下端进，上端出，以使夹套中经常充满液体，充分利）液体作为冷却液时：采取下端进，上端出，以使夹套中经常充满液体，充分利用传热面用传热面,加强传热效果。加强传热效果。强化传热措施：强化传热措施：当采用液体作为载热体时当采用液体作为载热体时,为了加强传热效果为了加强传热效果,在釜体外壁焊接螺旋导流板在釜体外壁焊接螺旋导流板 。导流板以扁钢绕制而成，与简体可采用双面交错焊，导流板与夹套筒体内壁间隙越导流板以扁钢绕制而成，与简体可采用双面交错焊，导流板与夹套筒体内壁间隙越小越好。小越好。注：注：夹套内径夹套内径DiDi一般按公称尺寸系列选取一般按公称尺寸系列选取,以利于按标以利于按标准选择夹套封头准选择夹套封头,具体可根据筒体直径具体可根据筒体直径DiDi按下表中推荐按下表中推荐数值选用。数值选用。夹套内径夹套内径DjDj 与筒体内径与筒体内径DiDi的关系的关系 Di Di500500600600700700180018002000200030003000 DjDjDi+50Di+50Di+100Di+100Di+200Di+200 夹套筒体高度夹套筒体高度HjHj主要由传热面积确定主要由传热面积确定,一般应不低于料液高度一般应不低于料液高度,以保证充分以保证充分传热。根据装料系数传热。根据装料系数 和操作容积和操作容积 V,V,夹套筒体的高度夹套筒体的高度HjHj可由下式估算可由下式估算:确定夹套简体高度考虑因素确定夹套简体高度考虑因素:1）当反应釜简体与上封头采用法兰连接时,夹套顶边应在法兰下150m200mm处(视法兰螺栓长度及拆卸方便而定);2）当反应釜具有悬挂支座时,应考虑避免因夹套顶部位置而影响支座的焊接。b b型钢夹套型钢夹套 构成构成角钢与筒体焊接组成。结构为沿筒体外壁轴向布置和沿角钢与筒体焊接组成。结构为沿筒体外壁轴向布置和沿筒体外壁螺旋布置（筒体外壁螺旋布置（型钢的刚度大，弯曲成螺旋形加工难度大）型钢的刚度大，弯曲成螺旋形加工难度大）c c半圆管夹套半圆管夹套 半圆管或弓形管由带材压制而成，加工方便。半圆管或弓形管由带材压制而成，加工方便。当载热介质流量小时宜采用弓形管。焊缝多，焊当载热介质流量小时宜采用弓形管。焊缝多，焊接工作量大，筒体较薄时易造成焊接变形。接工作量大，筒体较薄时易造成焊接变形。bL3L2Lt1L3(a)(a)螺旋形缠绕螺旋形缠绕半圆管夹套的安装半圆管夹套的安装Dt1(b)(b)平行排管平行排管结构结构螺旋形缠绕在筒体外侧螺旋形缠绕在筒体外侧沿筒体轴向平行焊在筒体外侧沿筒体轴向平行焊在筒体外侧沿筒体圆周方向平行焊接在筒体外侧沿筒体圆周方向平行焊接在筒体外侧d d蜂窝夹套蜂窝夹套 特点特点 以整体夹套为基础，采取折边或短管等加强措施；提高筒体的刚度和夹套以整体夹套为基础，采取折边或短管等加强措施；提高筒体的刚度和夹套的承压能力，减少流道面积；减薄筒体壁厚，强化传热效果。的承压能力，减少流道面积；减薄筒体壁厚，强化传热效果。2)2)蛇管的布置蛇管的布置当反应器的热量仅靠外夹套传热，换热面积不够时可采用;釜体内衬里隔热不能采用夹套时可采用。它浸没在物料中，热量损失小，传热效果好，检修较困难。图图a a 螺旋形蛇管螺旋形蛇管 dDdD图图b b 竖式蛇管竖式蛇管对称布置的几组对称布置的几组竖式蛇管：传热竖式蛇管：传热和挡板作用和挡板作用（一）蛇管的长度与排列（一）蛇管的长度与排列蒸汽压力（蒸汽压力（蒸汽压力（蒸汽压力（MPMPMPMP）0.0450.0450.0450.0450.1250.1250.1250.1250.20.20.20.20.30.30.30.30.50.50.50.5管长与管径最大比值管长与管径最大比值管长与管径最大比值管长与管径最大比值100100100100150150150150200200200200225225225225275275275275表表1 1 蛇管长度与直径比值蛇管长度与直径比值（二）蛇管的固定（二）蛇管的固定 蛇管的固定型式蛇管的固定型式 (a)(a)单螺栓固定型式单螺栓固定型式 ;(b);(b)单螺栓加固型式单螺栓加固型式 ;(c);(c)双螺栓固定型式双螺栓固定型式 ;(b)(b)(d)(d)自由支承型式自由支承型式 ;(e);(e)紧密排列固定型式紧密排列固定型式 ;(f);(f)防振加固型式防振加固型式蛇管的进出口结构蛇管的进出口结构(a)(a)与封头固定与封头固定 ;(b);(b)用法兰连接用法兰连接 ;(c);(c)与短圆筒节焊接与短圆筒节焊接 ;(d)(d)带衬里结构带衬里结构 ;(e);(e)螺螺纹连接纹连接（三）蛇管的进出口结构三）蛇管的进出口结构比较简单，用在比较简单，用在允许有少量飞溅允许有少量飞溅和冲击的场合。和冲击的场合。套管式接管，用于易腐蚀、套管式接管，用于易腐蚀、易堵塞的场合，内管便于清易堵塞的场合，内管便于清洗和更换，需要时还可用不洗和更换，需要时还可用不同于外管的材料制造。同于外管的材料制造。很长，浸在液层中，可减少很长，浸在液层中，可减少飞溅和冲击液面引起的泡沫，飞溅和冲击液面引起的泡沫，还有液封作用，管子上部的还有液封作用，管子上部的小孔是为了避免虹吸现象。小孔是为了避免虹吸现象。进料管结构进料管结构 (a)(a)固定式固定式 ;(b);(b)可拆式可拆式 ;(c);(c)内伸式内伸式三、工艺接管三、工艺接管（一）进料管（一）进料管（二）出料管（二）出料管管卡材料管卡材料 Q235-AQ235-A上出料上出料管管下下出料出料管管1.1.搅拌器分类搅拌器分类按流体流动形态按流体流动形态径向流搅拌器径向流搅拌器按结构分类按结构分类平叶平叶 折叶折叶 螺旋面叶螺旋面叶桨式、涡轮式、框式和锚式的桨式、涡轮式、框式和锚式的桨叶都有平叶和折叶两种结构桨叶都有平叶和折叶两种结构推进式、螺杆式和螺带式的桨推进式、螺杆式和螺带式的桨叶为螺旋面叶叶为螺旋面叶混合流搅拌器混合流搅拌器轴向流搅拌器轴向流搅拌器一、搅拌器的形式和选用一、搅拌器的形式和选用第三节第三节 反应釜的搅拌装反应釜的搅拌装置置按搅拌用途分类按搅拌用途分类低低粘流体粘流体用搅拌器用搅拌器高高粘流体粘流体用搅拌器用搅拌器推进式、长薄叶螺旋桨、桨式、开启涡轮推进式、长薄叶螺旋桨、桨式、开启涡轮式、圆盘涡轮式、三叶后弯式等。式、圆盘涡轮式、三叶后弯式等。锚式、框式、锯齿圆盘式、螺旋桨式、螺锚式、框式、锯齿圆盘式、螺旋桨式、螺带式（单螺带、双螺带）、螺旋带式（单螺带、双螺带）、螺旋螺带式螺带式轴流式轴流式混流式混流式径流式径流式搅拌器搅拌器 桨式、推进式、涡轮式和锚式桨式、推进式、涡轮式和锚式搅拌器在搅拌反应设备中应用最为广泛，据统计约占搅拌器总搅拌器在搅拌反应设备中应用最为广泛，据统计约占搅拌器总数的数的75758080。2.2.搅拌器的形式搅拌器的形式1)1)桨式搅拌器桨式搅拌器 结构最简单结构最简单,叶片用扁钢制叶片用扁钢制成，焊接或用螺栓固定在成，焊接或用螺栓固定在轮毂上，叶片数是轮毂上，叶片数是2 2、3 3或或4 4 片，叶片形式可分为平直片，叶片形式可分为平直叶式和折叶式两种。叶式和折叶式两种。2)2)涡轮式搅拌器涡轮式搅拌器 涡轮式搅拌器（又称透平式涡轮式搅拌器（又称透平式叶轮），是应用较广的一种搅拌叶轮），是应用较广的一种搅拌器，能有效地完成几乎所有的搅器，能有效地完成几乎所有的搅拌操作，并能处理粘度范围很广拌操作，并能处理粘度范围很广的流体。的流体。平直叶平直叶剪切作用较大，属剪切型搅拌器。剪切作用较大，属剪切型搅拌器。弯叶弯叶叶片朝着流动方向弯曲，降低功率消耗，适用含有易碎固体颗粒的流体搅拌。叶片朝着流动方向弯曲，降低功率消耗，适用含有易碎固体颗粒的流体搅拌。涡轮式搅拌器涡轮式搅拌器 :(a)(a)开开式式直叶涡轮直叶涡轮(b)(b)开开式式弯叶涡轮式弯叶涡轮式(c)(c)开开式式折叶涡轮式折叶涡轮式 (d)(d)圆盘直叶涡轮式圆盘直叶涡轮式(e)(e)圆盘弯叶涡轮式圆盘弯叶涡轮式 (f)(f)闭式弯叶涡轮式闭式弯叶涡轮式3 3）锚式、框式搅拌器）锚式、框式搅拌器 结构简单。适用于粘度在结构简单。适用于粘度在100Pas100Pas以下的流体搅拌；以下的流体搅拌；当流体粘度在当流体粘度在100Pas100Pas以以上时，可在锚式桨中间加上时，可在锚式桨中间加一横桨叶，即为一横桨叶，即为框式搅拌框式搅拌器，器，以增加容器中部的混以增加容器中部的混合。合。铺式和框式搅拌器铺式和框式搅拌器(a)(a)适合于椭圆形或碟形下封头的锚式搅拌器适合于椭圆形或碟形下封头的锚式搅拌器 ;(b)(b)适合于椭圆形或碟形下封头的框式搅拌器适合于椭圆形或碟形下封头的框式搅拌器 ;(c)(c)适用于锥形封头的搅拌器适用于锥形封头的搅拌器4 4）推进式搅拌器）推进式搅拌器 推进式搅拌器（又称船用推推进式搅拌器（又称船用推进器）常用于低粘流体中。进器）常用于低粘流体中。5 5）其他搅拌器）其他搅拌器 螺杆式搅拌器螺杆式搅拌器 螺带式搅拌器螺带式搅拌器3.3.搅拌器的选用搅拌器的选用 搅拌器选型一般考虑搅拌目的、物料粘度和搅拌容器容积的大小。搅拌器选型一般考虑搅拌目的、物料粘度和搅拌容器容积的大小。选用时除满足工艺要求外，还应考虑功耗低、操作费用省，以及制造、维选用时除满足工艺要求外，还应考虑功耗低、操作费用省，以及制造、维 护和检修方便等因素。护和检修方便等因素。搅拌目的搅拌目的搅拌目的搅拌目的挡板条件挡板条件挡板条件挡板条件推荐形式推荐形式推荐形式推荐形式流动状态流动状态流动状态流动状态互溶液体的混合及在互溶液体的混合及在互溶液体的混合及在互溶液体的混合及在其中进行化学反应其中进行化学反应其中进行化学反应其中进行化学反应无挡板无挡板无挡板无挡板三叶折叶涡轮、六叶折叶开启涡轮、桨三叶折叶涡轮、六叶折叶开启涡轮、桨三叶折叶涡轮、六叶折叶开启涡轮、桨三叶折叶涡轮、六叶折叶开启涡轮、桨式、圆盘涡轮式、圆盘涡轮式、圆盘涡轮式、圆盘涡轮 湍流湍流湍流湍流(低粘流体低粘流体低粘流体低粘流体)有导流筒有导流筒有导流筒有导流筒三叶折叶涡轮、六叶折叶开启涡轮、推三叶折叶涡轮、六叶折叶开启涡轮、推三叶折叶涡轮、六叶折叶开启涡轮、推三叶折叶涡轮、六叶折叶开启涡轮、推进式进式进式进式有或无导流筒有或无导流筒有或无导流筒有或无导流筒桨式、螺杆式、框式、螺带式、锚式桨式、螺杆式、框式、螺带式、锚式桨式、螺杆式、框式、螺带式、锚式桨式、螺杆式、框式、螺带式、锚式层流层流层流层流(高粘流体高粘流体高粘流体高粘流体)固固固固液相分散及在其液相分散及在其液相分散及在其液相分散及在其中溶解和进行化学反中溶解和进行化学反中溶解和进行化学反中溶解和进行化学反应应应应有或无挡板有或无挡板有或无挡板有或无挡板桨式、六叶折叶开启式涡轮桨式、六叶折叶开启式涡轮桨式、六叶折叶开启式涡轮桨式、六叶折叶开启式涡轮湍流湍流湍流湍流(低粘流体低粘流体低粘流体低粘流体)有导流筒有导流筒有导流筒有导流筒三叶折叶涡轮、六叶折叶开启涡轮、推三叶折叶涡轮、六叶折叶开启涡轮、推三叶折叶涡轮、六叶折叶开启涡轮、推三叶折叶涡轮、六叶折叶开启涡轮、推进式进式进式进式有或无导流筒有或无导流筒有或无导流筒有或无导流筒螺带式、螺杆式、锚式螺带式、螺杆式、锚式螺带式、螺杆式、锚式螺带式、螺杆式、锚式层流层流层流层流(高粘流体高粘流体高粘流体高粘流体)液液液液液相分散（互溶液相分散（互溶液相分散（互溶液相分散（互溶的液体）及在其中强的液体）及在其中强的液体）及在其中强的液体）及在其中强化传质和进行化学反化传质和进行化学反化传质和进行化学反化传质和进行化学反应应应应有挡板有挡板有挡板有挡板三叶折叶涡轮、六叶折叶开启涡轮、桨三叶折叶涡轮、六叶折叶开启涡轮、桨三叶折叶涡轮、六叶折叶开启涡轮、桨三叶折叶涡轮、六叶折叶开启涡轮、桨式、圆盘涡轮式、推进式式、圆盘涡轮式、推进式式、圆盘涡轮式、推进式式、圆盘涡轮式、推进式湍流湍流湍流湍流(低粘流体低粘流体低粘流体低粘流体)搅拌目的与推荐的搅拌器形式搅拌目的与推荐的搅拌器形式液液液液液相分散（不液相分散（不液相分散（不液相分散（不互溶的液体）及在互溶的液体）及在互溶的液体）及在互溶的液体）及在其中强化传质和进其中强化传质和进其中强化传质和进其中强化传质和进行化学反应行化学反应行化学反应行化学反应有挡板有挡板有挡板有挡板圆盘涡轮、六叶折叶开启涡轮圆盘涡轮、六叶折叶开启涡轮圆盘涡轮、六叶折叶开启涡轮圆盘涡轮、六叶折叶开启涡轮湍流湍流湍流湍流(低粘流体低粘流体低粘流体低粘流体)有反射物有反射物有反射物有反射物三叶折叶涡轮三叶折叶涡轮三叶折叶涡轮三叶折叶涡轮有导流筒有导流筒有导流筒有导流筒三叶折叶涡轮、六叶折叶开启涡轮、推进三叶折叶涡轮、六叶折叶开启涡轮、推进三叶折叶涡轮、六叶折叶开启涡轮、推进三叶折叶涡轮、六叶折叶开启涡轮、推进式式式式有或无导流筒有或无导流筒有或无导流筒有或无导流筒螺带式、螺杆式、锚式螺带式、螺杆式、锚式螺带式、螺杆式、锚式螺带式、螺杆式、锚式层流层流层流层流(高粘流体高粘流体高粘流体高粘流体)气气气气液相分散及在液相分散及在液相分散及在液相分散及在其中强化传质和进其中强化传质和进其中强化传质和进其中强化传质和进行化学反应行化学反应行化学反应行化学反应有挡板有挡板有挡板有挡板圆盘涡轮、闭式涡轮圆盘涡轮、闭式涡轮圆盘涡轮、闭式涡轮圆盘涡轮、闭式涡轮湍流湍流湍流湍流(低粘流体低粘流体低粘流体低粘流体)有反射物有反射物有反射物有反射物三叶折叶涡轮三叶折叶涡轮三叶折叶涡轮三叶折叶涡轮有导流筒有导流筒有导流筒有导流筒三叶折叶涡轮、六叶折叶开启涡轮、推进三叶折叶涡轮、六叶折叶开启涡轮、推进三叶折叶涡轮、六叶折叶开启涡轮、推进三叶折叶涡轮、六叶折叶开启涡轮、推进式式式式有导流筒有导流筒有导流筒有导流筒螺杆式螺杆式螺杆式螺杆式层流层流层流层流(高粘流体高粘流体高粘流体高粘流体)无导流筒无导流筒无导流筒无导流筒锚式、螺带式锚式、螺带式锚式、螺带式锚式、螺带式搅拌目的与推荐的搅拌器形式（续）搅拌目的与推荐的搅拌器形式（续）二、按搅拌器型式和适用条件选型二、按搅拌器型式和适用条件选型搅拌机顶插式中心安装立式圆筒的三种基本流型：搅拌机顶插式中心安装立式圆筒的三种基本流型：径向流、轴向流和切向流。径向流、轴向流和切向流。流体流动方向垂直于搅拌轴，流体流动方向垂直于搅拌轴，沿径向流动，碰到容器壁面沿径向流动，碰到容器壁面分成二股流体分别向上、向分成二股流体分别向上、向下流动，再回到叶端，不穿下流动，再回到叶端，不穿过叶片，形成上、下二个循过叶片，形成上、下二个循环流动。环流动。流体流动方向平行于搅拌流体流动方向平行于搅拌轴，流体由桨叶推动，使轴，流体由桨叶推动，使流体向下流动，遇到容器流体向下流动，遇到容器底面再向上翻，形成上下底面再向上翻，形成上下循环流。循环流。无挡板的容器内，流体绕轴无挡板的容器内，流体绕轴作旋转运动，流速高时液体作旋转运动，流速高时液体表面会形成漩涡，流体从桨表面会形成漩涡，流体从桨叶周围周向卷吸至桨叶区的叶周围周向卷吸至桨叶区的流量很小，混合效果很差。流量很小，混合效果很差。注：有注：有者为可用，空白者不详或不合用者为可用，空白者不详或不合用 搅拌器在容器内的安装方式搅拌器在容器内的安装方式(a)(a)垂直偏心垂直偏心式式(b)(b)底插式底插式(c)(c)侧插式侧插式(d)(d)斜插式斜插式(e)(e)卧式卧式三、搅拌附件三、搅拌附件 为了改善物料的流动状态为了改善物料的流动状态 ,在搅拌反应釜内增设的零件称为搅拌附件在搅拌反应釜内增设的零件称为搅拌附件 ,通常指挡板和导流筒。通常指挡板和导流筒。(一一)挡板挡板消除打漩和提高混合效果。消除打漩和提高混合效果。一般在容器内壁面均匀安装一般在容器内壁面均匀安装4 4块挡板块挡板,宽度为容器直径的宽度为容器直径的1/121/121/101/10。搅拌容器中的传热蛇管可部分或全部代替挡板，装有垂直换热管搅拌容器中的传热蛇管可部分或全部代替挡板，装有垂直换热管 时一般可不再安装挡板。时一般可不再安装挡板。竖向挡板的安装位置：竖向挡板的安装位置：要根据实际情况而定，安装竖挡板时，一般可使挡板的上端与静液面相要根据实际情况而定，安装竖挡板时，一般可使挡板的上端与静液面相齐，其下端略低于下封头与筒的焊缝线即可。齐，其下端略低于下封头与筒的焊缝线即可。在高黏度物料中使用桨式搅拌器时，可安装在高黏度物料中使用桨式搅拌器时，可安装横挡板横挡板以增加掺合作用，挡以增加掺合作用，挡板宽度可与搅拌叶同宽。板宽度可与搅拌叶同宽。(二二)导流筒导流筒 1)1)上下开口圆筒，导流筒直径约为容器直径的上下开口圆筒，导流筒直径约为容器直径的70%70%。安装于容器内，在搅拌混合中起导。安装于容器内，在搅拌混合中起导流作用。流作用。2)2)导流筒的作用导流筒的作用：提高混合效率。提高混合效率。一方面提高对筒内液体搅拌程度一方面提高对筒内液体搅拌程度 ,加强搅拌器对液体的直接机械剪切作用加强搅拌器对液体的直接机械剪切作用 ;一方面一方面 ,由于限制了流体的循环路径由于限制了流体的循环路径 ,确定充确定充 分循环的流型分循环的流型 ，使反应釜内所有物使反应釜内所有物料均能通过导流筒内的强烈混合区料均能通过导流筒内的强烈混合区 ,减小走短路的机会。减小走短路的机会。涡轮式或桨式搅拌器导流筒涡轮式或桨式搅拌器导流筒置于桨叶的上方置于桨叶的上方推进式搅拌器导流推进式搅拌器导流筒套在桨叶外面，筒套在桨叶外面，或略高于桨叶。或略高于桨叶。第四节第四节 传动装置传动装置传动装置包括电动机、减速机、联轴器、机座和机架。传动装置包括电动机、减速机、联轴器、机座和机架。1电动机；电动机；22减速机；减速机；33联轴器；联轴器；44支架；支架；55搅拌轴；搅拌轴；66轴封装置；轴封装置；77凸缘；凸缘；88上封头上封头由搅拌功率计算电动机的功率由搅拌功率计算电动机的功率P P ：一、电动机的选型一、电动机的选型式中式中P Pe e搅拌功率，搅拌功率，kWkW；P Ps s轴封消耗功率，轴封消耗功率，kWkW；传动系统的机械效率。传动系统的机械效率。电动机的型号应根据功率、工作环境等因素选择。工作环境包括防爆、防护等电动机的型号应根据功率、工作环境等因素选择。工作环境包括防爆、防护等级、腐蚀环境等。功率级、腐蚀环境等。功率18.5KW18.5KW电机采用电机采用6 6极电机（转速极电机（转速950-1000r/min950-1000r/min），其余），其余用用6 6极电机（转速极电机（转速950-1000r/min950-1000r/min）或）或4 4极电机（转速极电机（转速1450-1500r/min1450-1500r/min）。2 2极电机极电机（转速（转速2950-3000r/min2950-3000r/min）二、减速机选型二、减速机选型 常用摆线针轮行星减速机、齿轮减速机、三角皮带减速机以及圆柱蜗杆减速机。常用摆线针轮行星减速机、齿轮减速机、三角皮带减速机以及圆柱蜗杆减速机。选用原则：选用原则：根据功率、转速。选用时应优先考虑传动效率高的根据功率、转速。选用时应优先考虑传动效率高的齿轮减速机齿轮减速机和和摆摆线针轮行星减速机。线针轮行星减速机。摆线针轮行星摆线针轮行星减速机减速机两级齿轮两级齿轮减速机减速机三角皮带三角皮带减速机减速机特性参数特性参数特性参数特性参数减速机类型减速机类型减速机类型减速机类型摆线针轮行星减摆线针轮行星减摆线针轮行星减摆线针轮行星减速机速机速机速机齿轮减速机齿轮减速机齿轮减速机齿轮减速机三角皮带减速三角皮带减速三角皮带减速三角皮带减速机机机机圆柱蜗杆减速圆柱蜗杆减速圆柱蜗杆减速圆柱蜗杆减速机机机机传动比传动比传动比传动比i i i i878787879 9 9 9121212126 6 6 64.534.534.534.532.962.962.962.968080808015151515输出轴转输出轴转输出轴转输出轴转速速速速/(r/min)/(r/min)/(r/min)/(r/min)171717171601601601606565656525025025025020020020020050050050050012121212100100100100输入功率输入功率输入功率输入功率/kW/kW/kW/kW0.040.040.040.04555555550.550.550.550.553153153153150.550.550.550.552002002002000.550.550.550.5555555555传动效率传动效率传动效率传动效率0.930.930.930.930.950.950.950.950.950.950.950.950.960.960.960.960.850.850.850.850.860.860.860.860.800.800.800.800.900.900.900.90传动原理传动原理传动原理传动原理利用少齿差内啮利用少齿差内啮利用少齿差内啮利用少齿差内啮合行星传动合行星传动合行星传动合行星传动两级同中距并流两级同中距并流两级同中距并流两级同中距并流式斜齿轮传动式斜齿轮传动式斜齿轮传动式斜齿轮传动单级三角皮带单级三角皮带单级三角皮带单级三角皮带传动传动传动传动圆弧齿圆柱蜗圆弧齿圆柱蜗圆弧齿圆柱蜗圆弧齿圆柱蜗杆传动杆传动杆传动杆传动四种常用减速机的基本特性四种常用减速机的基本特性四种常用减速机的基本特性（续）四种常用减速机的基本特性（续）主要特点主要特点主要特点主要特点传动效率高，传动传动效率高，传动传动效率高，传动传动效率高，传动比大，结构紧凑，比大，结构紧凑，比大，结构紧凑，比大，结构紧凑，拆装方便，寿命长，拆装方便，寿命长，拆装方便，寿命长，拆装方便，寿命长，重量轻，体积小，重量轻，体积小，重量轻，体积小，重量轻，体积小，承载能力高，工作承载能力高，工作承载能力高，工作承载能力高，工作平稳。对过载和冲平稳。对过载和冲平稳。对过载和冲平稳。对过载和冲击载荷有较强的承击载荷有较强的承击载荷有较强的承击载荷有较强的承受能力，允许正反受能力，允许正反受能力，允许正反受能力，允许正反转，可用于防爆要转，可用于防爆要转，可用于防爆要转，可用于防爆要求。求。求。求。在相同传动比范在相同传动比范在相同传动比范在相同传动比范围内具有体积小，围内具有体积小，围内具有体积小，围内具有体积小，传动效率高，制传动效率高，制传动效率高，制传动效率高，制造成本低，结构造成本低，结构造成本低，结构造成本低，结构简单，装配检修简单，装配检修简单，装配检修简单，装配检修方便，可以正反方便，可以正反方便，可以正反方便，可以正反转，不允许承受转，不允许承受转，不允许承受转，不允许承受外加轴向载荷，外加轴向载荷，外加轴向载荷，外加轴向载荷，可用于防爆要求。可用于防爆要求。可用于防爆要求。可用于防爆要求。结构简单，过结构简单，过结构简单，过结构简单，过载时能打滑，载时能打滑，载时能打滑，载时能打滑，可起安全保护可起安全保护可起安全保护可起安全保护作用，但传动作用，但传动作用，但传动作用，但传动比不能保持精比不能保持精比不能保持精比不能保持精确，不能用于确，不能用于确，不能用于确，不能用于防爆要求。防爆要求。防爆要求。防爆要求。凹凸圆弧齿廓凹凸圆弧齿廓凹凸圆弧齿廓凹凸圆弧齿廓啮合，磨损小，啮合，磨损小，啮合，磨损小，啮合，磨损小，发热低，效率发热低，效率发热低，效率发热低，效率高，承载能力高，承载能力高，承载能力高，承载能力高，体积小，高，体积小，高，体积小，高，体积小，重量轻，结构重量轻，结构重量轻，结构重量轻，结构紧凑，广泛用紧凑，广泛用紧凑，广泛用紧凑，广泛用于搪玻璃反应于搪玻璃反应于搪玻璃反应于搪玻璃反应罐，可用于防罐，可用于防罐，可用于防罐，可用于防爆要求。爆要求。爆要求。爆要求。特性参数特性参数特性参数特性参数减速机类型减速机类型减速机类型减速机类型摆线针轮行星减速摆线针轮行星减速摆线针轮行星减速摆线针轮行星减速机机机机齿轮减速机齿轮减速机齿轮减速机齿轮减速机三角皮带减速三角皮带减速三角皮带减速三角皮带减速机机机机圆柱蜗杆减速圆柱蜗杆减速圆柱蜗杆减速圆柱蜗杆减速机机机机三、机座三、机座 机架机架无支点机架无支点机架单支点机架单支点机架双支点机架双支点机架一般仅适用于传递小功率和一般仅适用于传递小功率和小的轴向载荷的条件小的轴向载荷的条件适用于电动机或减速机可适用于电动机或减速机可作为一个支点，或容器内作为一个支点，或容器内可设置中间轴承和底轴承可设置中间轴承和底轴承的情况的情况适用于悬臂轴适用于悬臂轴 单支点机架单支点机架双支点机架双支点机架 由于筒体内不设置中间轴承或底轴承，维护检修方便，特别对卫生由于筒体内不设置中间轴承或底轴承，维护检修方便，特别对卫生要求高的生物反应器，减少了筒体内的构件，应要求高的生物反应器，减少了筒体内的构件，应优先采用悬臂轴。优先采用悬臂轴。四、底座四、底座简化底座简化底座 1 1 一衬里一衬里挂顶盖曲率加工挂顶盖曲率加工 焊接底座焊接底座1 1 一底座一底座 ;2;2 一封头一封头 ;3 3 一填料箱一填料箱 ;4;4 一搅拌轴一搅拌轴衬里底座衬里底座 1 1 一封头一封头 ;2-;2-支撑块支撑块 ;3 3 一底座一底座1 12 23 34 41 1