反应釜的搅拌装置设计

第三章反应釜的搅拌装置搅拌装置由搅拌器、轴及其支撑组成。搅拌器的形式很 多，根据任务说明书的要求，本次设计采用的是推进式搅拌 器。推进式搅拌器的特点是能使液体产生激烈流动及湍流运 动的性能很高。推进式搅拌器的主要运用范围是搅拌及混合 绝对粘度小于36000厘泊的各种流动性的液体，以及制成乳 浊液或悬浮液。3推进式搅拌器机械设计的主要内容是： 确定搅拌轴的直 径、搅拌器直径、搅拌器与搅拌轴的连接结构。进行搅拌轴 的强度设计和临界转速校核、选择轴的支撑结构及材料的选 用。由于介质具有一定的腐蚀性，搅拌装置的材料选用与反 应罐主体材料相同的材料06Gr19Ni10同一数字代号 S30403o由前三章的相关设计得知反应釜净直径Di=1500mm，净高H=1900mm;工作温度：25C；工作压力：0.125MPa；搅拌目的：搅拌均匀图3-1搅拌装置第3.1节搅拌器形式的确定根据实际生产要求，初步设定搅拌器为两层搅拌，采用三叶开启涡轮式搅拌 器（又称为螺旋推进式搅拌器）图3-2推进式搅拌器搅拌器直径Dj取标准值，即搅拌容器直径的三分之一：4Dj=Di/3=1500m/3=500mm （3-1）底间距（C）即搅拌器距容器底部高度，通常底间距与搅拌容器内径比值一 般在0.050.3范围内选取。贝UC=（0.050.3） Dj=15150mm（3-2）因为底间距比值越小，固相完全离底悬浮临界转数越小，所以在满足底层桨 轴向排量的前提下，该比值尽量取得最小。但是考虑到实际生产中容器底部会出 现一定量的沉积物，C值不能太小;C值太大搅拌效果不足，结合实际取C=130mm搅拌器浸入搅拌容器液面下的深度（2S），搅拌器浸入液体内的最佳深度为:错误！未找到引用源。 （3-3）对于双层搅拌器，搅拌器层间距（Sp）与桨径之比一般为0.52范围内，由 搅拌桨的轴向作用范围和反应釜的高度决定搅拌桨层数。对于两层以上的多层 桨，要调整桨径和层数取得合理的层间距，达到搅拌效果好，轴功率低的效果。2Sp= ( 0.91.5 ) Di=2501000mm(3-4)取 Sp=700mm搅拌器和容器的几何参数条件如表 3-1:表3-1搅拌器容器几何参数条件挡板数量无搅拌器距容器底部距离D. 150C = - = = 5033挡板宽度无搅拌器潜液深度S=1200挡板与容器内壁间距无搅拌器直径Dj=500搅拌器桨叶数量乙=3搅拌器桨叶的螺距Pt=Dj=500表3-2推进式桨叶尺寸表2djdd1螺钉66h键槽aP/n不大于d2bt1503060M1210540833.151 31 0.0082003060M1210545833.143 220.0082504080M12105551243.636 110.013004080M12126651243.639 590.014005090M16148951655.135 190.03150065110M1618101051870.634 390.06260065110M2022121251870.629 590.1170080140M2022121502487.232 140.16注：表中P/n为搅拌器桨叶强度所允许的数值，其计算温度 0.9谐波齿轮传动谐波减速机 0.83圆柱齿轮传动开式传动，铸齿（考虑轴承损失）0.9 0.93开式传动，铁齿（考虑轴承损失）0.95单级圆柱齿轮减速器0.97 0.98双级圆柱齿轮减速器0.95 0.96 :行星齿轮减速器0.9 0.93圆锥齿轮传动开式传动，铸齿（考虑轴承损失）10.9 0.93开式传动，铁齿（考虑轴承损失）0.9 0.93 :单级圆锥齿轮减速器0.9 0.93双级圆锥一圆柱齿轮减速器0.9 0.93蜗杆传动自锁的0.40 0.45 :单头蜗杆0.70 0.75双头蜗杆0.80 0.92三头和四头蜗杆0.40 0.45 1蜗杆传动圆弧面蜗杆传动0.85 0.95皮带传动0.95 0.96链传动开式传动 链浸入油池中传动0.92 0.940.95 0.97变速器无级变速器0.8轴承传动轴承 滑动轴承0.99 0.9950.93 0.995MBmai = 9553 = 9553 X2Kw281r/min67.9N * m因为电动机功率 错误！未找到引用源。故可得则由式3-2-4可得：错误！未找到引用源。圆整可得：di=65mm（搅拌轴标准值）52、按强度计算搅拌轴直径d21）搅拌轴上的流体径向力：错误！ 未找到 引 用源（3-10）式中ki搅拌器的流体径向系数 取0.16则错误！未找到引用源2）搅拌器的质量mj - 7.5Kg3）搅拌轴的质量：错误！未找到引用源。4）搅拌轴的组合质量：错误！未找到引用源。5）搅拌轴的临界转速：如果搅拌轴的工作转速等于或接近于轴的固有频率时，轴将发生强烈震动，即发生共振现象。发生共振时的转速称为临界转速。工程上轴的转速应避开临界 转速。搅拌轴与搅拌器作为一个整体，有多个临界转速。对于刚性轴，要求n搅拌器桨叶宽度在轴线上的投影长度，但I不得小于d。查表3-3-1得：l=195mm采用键连接的方式，查表3-3-2及参考资料:键的工作长度l=110mm 键的高度h=11mm 键的宽度B=18mm2、键连接强度校核计算键链接的挤压强度条件错误！未找到引用源。 （3-19）式中Mn q搅拌轴上每个搅拌器的扭矩错误！未找到引用源。P每一层搅拌器的设计功率错误！未找到引用源。一-(3-20)hk键的高度11mmI键的工作长度110mmn搅拌器转速281r/mind搅拌轴直径65mm各数值代入可得：错误！未找到引用源。键连接的剪切强度条件错误！未找到引用源。（3-21）式3-3-4中t键的剪应力 MPaB键的宽度 18mm各数值代入式3-3-4中得：错误！未找到引用源。第3.4节搅拌轴的支撑一般搅拌轴可依靠减速器内的一对轴承支承。当搅拌轴较长时，轴的刚度条件变坏。为保证搅拌轴悬臂稳定性，轴的悬臂长L,轴径d和两轴承间距a应满足以下关系：L/a 45, L/d 4（50,否则就要增加中间轴承或底轴承。由 于本次的设计中轴的悬臂长L,轴径d和两轴承间距a不能满足这两个要求， 故增加轴承。搅拌轴的支承常采用滚动轴承。安装轴承处的公差带常采用 K6.外壳孔的公 差带常采用H7。安装轴承处轴的配合表面粗糙度 Ra取0.8 1.6外壳孔与轴承 配合表面粗糙度Ra取1.65为保证搅拌轴的稳定，防止在转动过程中产生晃动，在罐底部加上了轴承，称之为底轴承，搅拌轴的底轴承选用参考资料推荐结构，其机构特点是再不拆除搅拌轴的情况下可装、拆底轴承。其形式有两种：1型为碳钢轴承；U型为不锈 钢轴承。本次设计选用U型，其结构和尺寸查图3-4-1和表3-4-1表3-6 搅拌轴底轴承尺寸表轴径序号dd1d2d3LL1L2L3BB1B2HH1Sl11130223845225128155751304070170140855142504060702651521809516558902101701078173806595105360200235135240901303102501010817