搅拌器的结构与设计

,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,搅拌器的型式,搅拌器的分类,按流体流动形态,轴向流搅拌器,径向流搅拌器,混合流搅拌器,按搅拌器叶片结构,平叶,折叶,螺旋面叶,按搅拌用途,低粘流体用搅拌器,高粘流体用搅拌器,1、式搅拌器主要用于流体的循环，,不能用于气液分散操作。,2、折叶式比平直叶式功耗少，操,作费用低，故折叶桨使用较多。,桨式搅拌器,桨式搅拌器常用参数（表8-5）,推进式搅拌器,推进式搅拌器常用参数（表8-6）,推进式搅拌器的特点,轴向流搅拌器,常用于低粘流体的搅拌,结构简单、制造方便,循环量大，搅拌功率小,涡轮式搅拌器,（透平式叶轮）,1、适用物料粘度范围广。,2、剪切力较大，分散流体,的效果好。,3、直叶和弯叶涡轮搅拌器,主要产生径向流，折叶涡,轮搅拌器主要产生轴向流。,涡轮式搅拌器常用参数,（表8-6）,锚式搅拌器,涡轮式搅拌器常用参数,（表8-6）,框式搅拌器,锚式和框式搅拌器特点,1、结构简单，制造方便。,2、适用于粘度大、处理量大的物料。,3、易得到大的表面传热系数。,4、可减少“挂壁”的产生。,螺杆式搅拌器,螺带式搅拌器,1、介质的性质,（1）介质的粘度,随着介质粘度增高，各种搅拌器使用的顺序是：桨叶式、推进式、涡轮式、框式和锚式、螺杆（带）式,（2）介质的密度,（3）介质的腐蚀性,2、反应过程的特性,间歇操作还是连续操作；吸热反应还是放热反应；是否结晶或有固体沉淀物产生等。,3、搅拌效果和搅拌功率的要求,搅拌器的选型,搅拌器的选用,生物反应物料的特性,生物反应都是在多相体系中进行,大多数生物颗粒对剪切力非常敏感,大多数微生物发酵需要氧气,搅拌功率的计算,影响搅拌功率的,主要参数,搅拌器的,运动参数,被搅拌介质的特性,搅拌器的几何尺寸,重力参数,搅拌容器的结构,搅拌轴和搅拌器的强度和刚度计算,电机和减速机的选型,P=f（n，d，g ）=K n,a,d,b,c,e,g,f,K-,系统几何构形的总形状系数,功率关联式：,功率表达式,搅拌轴设计,搅拌轴的结构设计,计算搅拌轴的直径,搅拌轴材料选择,加工直线度的要求,耐腐蚀要求,足够的强度、刚度和韧性,优良的切削加工性能,搅拌轴的结构设计,轴颈设计,轴身设计,轴头设计,搅拌轴直径计算,影响搅拌轴直径的四个因素,1、扭转变形,2、临界转速,3、扭转和弯矩联合作用下的强度,4、轴封处允许的径向位移,搅拌轴的力学模型,按扭转变形计算搅拌轴的直径,刚度条件,轴径,按临界转速校核搅拌轴的直径,临界转速,要求,n 0.7 n,c,（,刚性轴）,1.3 n,c,（,柔性轴）,搅拌轴临界转速的选取（表8-11）,当搅拌轴转速,n 200r/min,时，应进行临界转速的验算。,按强度计算搅拌轴的直径,强度条件,轴径,按轴封处允许径向位移验算轴径,限制条件,（1）轴径应同时满足强度、刚度、临界转速等条件,。,（2）在确定轴的结构尺寸时，还应考虑轴上键槽及开孔所引起的局部削弱，轴径应适当增大。,（3）轴径应圆整到标准公称轴径系列，如,30、40、50、65、80、95、110,等。,搅拌轴直径的确定,减小轴端挠度、提高搅拌轴临界转速的措施,缩短悬臂段的长度,增大轴径,设置底轴承或中间轴承,设置稳定器,密封装置,作用,维持设备内的压力，防止介质泄漏,。,基本要求,密封可靠，使用寿命长。,结构简单，装拆方便。,类型,填料密封,机械密封,（轴封装置）,填料密封允许有一定的泄漏量,填料需定期更换,轴有一定的磨损,填料密封,填料,（1）填料应富有弹性。在压盖压紧后，弹性变形要大，这样才能贴紧转轴并对转轴产生一定的抱紧力。,（2）填料应耐磨。填料和轴之间的摩擦系数要小，以降低摩擦功率的损耗，延长填料的使用寿命。,通常填料需要加润滑油以降低摩擦系数，有些填料（如石墨、聚四氟乙烯、耐磨尼龙等）本身具有自润滑作用，可有效地降低摩擦系数。,（3）导热性要好，能够将摩擦产生的热量尽快传递出去。,（4）高温高压条件下使用的填料，要求具有耐高温性能及足够的机械强度。,填料及其选用,表（8-13）,填料箱,填料箱宽度：,填料箱高度：,由填料的尺寸和圈数确定,表（8-13）,标准填料箱,填料压盖高度：,机械密封,（端面密封）,动、静界面,密封点,径向密封,端面比压,动环和静环,弹簧压紧装置,密封圈,机械密封的分类,表（8-14）,外装式和装内式机械密封,双端面机械密封,双端面机械密封,K1,K=1,dD,1,dD,1,d=D,1,平衡型机械密封：,K=0.60.9,非平衡型机械密封：,K=1.11.2,（1）耐磨性和导热性动环和静环做相对摩擦滑动，会产生发热和磨损现象，要求动环和静环的耐磨性好，并且能将摩擦产生的热量及时传导出去。,（2）硬度由于动环形状复杂，容易变形，所以要求动环的硬度比静环大。（表8-15）,（3）耐腐蚀性,动环和静环的材料要求,全封闭密封,介质易燃、易爆,贵重物料,高纯度物料,高真空操作,剧毒物料,优点,1、功耗小、效率高。,2、电机过载保护。,3、可承受较高压力。,缺点,1、内轴承寿命短。,2、涡流、磁滞等损耗。,3、使用温度的限制。,传动装置,适用于单跨轴,适用于悬臂轴,1、釜体的结构型式和尺寸的确定,包括釜体结构、釜体尺寸（直径、高度）、封头形式的选择等。,2、材料的选择,根据工作温度、压力、物料的性质、设备加工要求等条件选择。,3、强度计算及校核（包括带夹套反应釜的稳定性校核）,如釜体壁厚的计算、封头壁厚的计算、搅拌轴直径的确定等。,4、主要零部件的选用,搅拌器、传动装置、轴封装置等的选择。,5、绘图、编制技术文件,装配图、各种零部件图、设计计算书、设计说明书、技术要求等。,搅拌反应器的机械设计内容,