攪拌器的結構與設計

1、攪拌器的分類攪拌器的分類按流體流動形態(tài)按流體流動形態(tài)軸向流攪拌器軸向流攪拌器徑向流攪拌器徑向流攪拌器混合流攪拌器混合流攪拌器按攪拌器葉片結構按攪拌器葉片結構平葉平葉折葉折葉螺旋面葉螺旋面葉按攪拌用途按攪拌用途低粘流體用攪拌器低粘流體用攪拌器高粘流體用攪拌器高粘流體用攪拌器1、式攪拌器主要用于流體的循環(huán)，、式攪拌器主要用于流體的循環(huán)， 不能用于氣液分散操作。不能用于氣液分散操作。2、折葉式比平直葉式功耗少，操、折葉式比平直葉式功耗少，操 作費用低，故折葉槳使用較多。作費用低，故折葉槳使用較多。槳式攪拌器槳式攪拌器槳式攪拌器常用參數(shù)（表槳式攪拌器常用參數(shù)（表8-5）推進式攪拌器推進式攪拌器推進式攪

2、拌器常用參數(shù)（表推進式攪拌器常用參數(shù)（表8-6）推進式攪拌器的特點推進式攪拌器的特點軸向流攪拌器軸向流攪拌器常用于低粘流體的攪拌常用于低粘流體的攪拌結構簡單、制造方便結構簡單、制造方便循環(huán)量大，攪拌功率小循環(huán)量大，攪拌功率小渦輪式攪拌器渦輪式攪拌器（透平式葉輪）（透平式葉輪）1、適用物料粘度范圍廣。、適用物料粘度范圍廣。2、剪切力較大，分散流體、剪切力較大，分散流體的效果好。的效果好。3、直葉和彎葉渦輪攪拌器、直葉和彎葉渦輪攪拌器主要產(chǎn)生徑向流，折葉渦主要產(chǎn)生徑向流，折葉渦輪攪拌器主要產(chǎn)生軸向流。輪攪拌器主要產(chǎn)生軸向流。渦輪式攪拌器常用參數(shù)渦輪式攪拌器常用參數(shù)（表（表8-6）錨式攪拌器錨式攪拌

3、器渦輪式攪拌器常用參數(shù)渦輪式攪拌器常用參數(shù) （表（表8-6）框式攪拌器框式攪拌器錨式和框式攪拌器特點錨式和框式攪拌器特點1、結構簡單，制造方便。、結構簡單，制造方便。2、適用于粘度大、處理量大的物料。、適用于粘度大、處理量大的物料。3、易得到大的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。、易得到大的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。4、可減少、可減少“掛壁掛壁”的產(chǎn)生。的產(chǎn)生。螺桿式攪拌器螺桿式攪拌器螺帶式攪拌器螺帶式攪拌器 1、介質的性質、介質的性質 （1）介質的粘度）介質的粘度 隨著介質粘度增高，各種攪拌器使用的順序是：槳葉式、推隨著介質粘度增高，各種攪拌器使用的順序是：槳葉式、推進式、渦輪式、框式和錨式、螺桿（帶）式進式、渦輪式、框式

4、和錨式、螺桿（帶）式 （2）介質的密度）介質的密度 （3）介質的腐蝕性）介質的腐蝕性 2、反應過程的特性、反應過程的特性 間歇操作還是連續(xù)操作；吸熱反應還是放熱反應；是否結晶間歇操作還是連續(xù)操作；吸熱反應還是放熱反應；是否結晶或有固體沉淀物產(chǎn)生等?；蛴泄腆w沉淀物產(chǎn)生等。3、攪拌效果和攪拌功率的要求、攪拌效果和攪拌功率的要求攪拌器的選型攪拌器的選型攪拌器的選用攪拌器的選用生物反應物料的特性生物反應物料的特性生物反應都是在多相體系中進行生物反應都是在多相體系中進行大多數(shù)生物顆粒對剪切力非常敏感大多數(shù)生物顆粒對剪切力非常敏感大多數(shù)微生物發(fā)酵需要氧氣大多數(shù)微生物發(fā)酵需要氧氣影響攪拌功率的影響攪拌功率的

5、主要參數(shù)主要參數(shù)攪拌器的攪拌器的運動參數(shù)運動參數(shù)被攪拌介被攪拌介質的特性質的特性攪拌器的攪拌器的幾何尺寸幾何尺寸重力參數(shù)重力參數(shù)攪拌容器攪拌容器的結構的結構攪拌軸和攪拌器的強度和剛度計算電機和減速機的選型P=f（n，d，g ）=K na db c e gf K-系統(tǒng)幾何構形的總形狀系數(shù)系統(tǒng)幾何構形的總形狀系數(shù) 功率關聯(lián)式：功率關聯(lián)式：,.),()()(53DhDBDdfFRKdnPNqrreP 功率表達式功率表達式53dnNPP攪拌軸的結構設計攪拌軸的結構設計計算攪拌軸的直徑計算攪拌軸的直徑攪拌軸材料選擇攪拌軸材料選擇加工直線度加工直線度的要求的要求耐腐蝕要求耐腐蝕要求足夠的強度、足夠的強度、

6、剛度和韌性剛度和韌性優(yōu)良的切削優(yōu)良的切削加工性能加工性能 攪拌軸的結構設計攪拌軸的結構設計 軸頸設計軸頸設計 軸身設計軸身設計軸頭設計軸頭設計攪拌軸直徑計算攪拌軸直徑計算影響攪拌軸直徑的四個因素影響攪拌軸直徑的四個因素1、扭轉變形、扭轉變形2、臨界轉速、臨界轉速3、扭轉和彎矩聯(lián)合作用下的強度、扭轉和彎矩聯(lián)合作用下的強度4、軸封處允許的徑向位移、軸封處允許的徑向位移攪拌軸的力學模型攪拌軸的力學模型按扭轉變形計算攪拌軸的直徑按扭轉變形計算攪拌軸的直徑)1 (6 .58344maxGdMn剛度條件剛度條件414max)1 (92. 4GMdn按臨界轉速校核攪拌軸的直徑按臨界轉速校核攪拌軸的直徑scm

7、LLEIn)()1 (3301214臨界轉速臨界轉速n 0.7 nc（剛性軸）剛性軸）1.3 nc （柔性軸）柔性軸）攪拌軸臨界轉速的選取攪拌軸臨界轉速的選取（表（表8-11）當攪拌軸轉速當攪拌軸轉速n 200r/min時，應進時，應進行臨界轉速的驗算。行臨界轉速的驗算。按強度計算攪拌軸的直徑按強度計算攪拌軸的直徑22maxMMMMWMntetePte當量扭矩強度條件強度條件314)1(72. 1teMd按軸封處允許徑向位移驗算軸徑按軸封處允許徑向位移驗算軸徑軸封處的允許徑向位移總徑向位移LoLoLoLo限制條件限制條件（1）軸徑應同時滿足強度、剛度、臨界轉速等條件）軸徑應同時滿足強度、剛度、

8、臨界轉速等條件。（2）在確定軸的結構尺寸時，還應考慮軸上鍵槽及開孔）在確定軸的結構尺寸時，還應考慮軸上鍵槽及開孔所引起的局部削弱，軸徑應適當增大。所引起的局部削弱，軸徑應適當增大。（3）軸徑應圓整到標準公稱軸徑系列，如）軸徑應圓整到標準公稱軸徑系列，如30、40、50、65、80、95、110等。等。 攪拌軸直徑的確定攪拌軸直徑的確定減小軸端撓度、提高攪拌軸減小軸端撓度、提高攪拌軸臨界轉速的措施臨界轉速的措施縮短懸臂段的長度縮短懸臂段的長度增大軸徑增大軸徑設置底軸承或中間軸承設置底軸承或中間軸承設置穩(wěn)定器設置穩(wěn)定器作用作用維持設備內(nèi)的壓力，防止介質泄漏維持設備內(nèi)的壓力，防止介質泄漏?；疽蠡?/p>

9、本要求密封可靠，使用壽命長。密封可靠，使用壽命長。結構簡單，裝拆方便。結構簡單，裝拆方便。類型類型填料密封填料密封機械密封機械密封（軸封裝置）（軸封裝置）填料密封允許有填料密封允許有一定的泄漏量一定的泄漏量填料需定期更換填料需定期更換軸有一定的磨損軸有一定的磨損填料填料 （1）填料應富有彈性。在壓蓋壓緊后，彈性變形要大，）填料應富有彈性。在壓蓋壓緊后，彈性變形要大，這樣才能貼緊轉軸并對轉軸產(chǎn)生一定的抱緊力。這樣才能貼緊轉軸并對轉軸產(chǎn)生一定的抱緊力。 （2）填料應耐磨。填料和軸之間的摩擦系數(shù)要小，以降）填料應耐磨。填料和軸之間的摩擦系數(shù)要小，以降低摩擦功率的損耗，延長填料的使用壽命。低摩擦功率的

10、損耗，延長填料的使用壽命。通常填料需要加潤滑油以降低摩擦系數(shù)，有些填料（如石通常填料需要加潤滑油以降低摩擦系數(shù)，有些填料（如石墨、聚四氟乙烯、耐磨尼龍等）本身具有自潤滑作用，可墨、聚四氟乙烯、耐磨尼龍等）本身具有自潤滑作用，可有效地降低摩擦系數(shù)。有效地降低摩擦系數(shù)。 （3）導熱性要好，能夠將摩擦產(chǎn)生的熱量盡快傳遞出去。）導熱性要好，能夠將摩擦產(chǎn)生的熱量盡快傳遞出去。 （4）高溫高壓條件下使用的填料，要求具有耐高溫性能）高溫高壓條件下使用的填料，要求具有耐高溫性能及足夠的機械強度。及足夠的機械強度。填料及其選用填料及其選用等）金屬填料（鋼、鉛、銅人造纖維礦物纖維動物纖維植物纖維非金屬填料填料表（

11、表（8-13）填料箱填料箱填料箱寬度：填料箱寬度：dS)24 . 1 (填料箱高度：填料箱高度：由填料的尺寸和由填料的尺寸和圈數(shù)確定圈數(shù)確定表（表（8-13）標準填料箱標準填料箱填料壓蓋高度：填料壓蓋高度：Hh)3231(（端面密封）（端面密封）動環(huán)和靜環(huán)動環(huán)和靜環(huán)彈簧壓緊裝置彈簧壓緊裝置密封圈密封圈機械密封的分類機械密封的分類 雙端面機械密封單端面機械密封按密封面的對數(shù)分) 1) 1kk非平衡型（平衡型（的影響分按介質壓力對端面比壓內(nèi)裝式機械密封外裝式機械密封外分按密封元件置于釜體內(nèi)表（表（8-14）外裝式和裝內(nèi)式機械密封外裝式和裝內(nèi)式機械密封雙端面機械密封雙端面機械密封雙端面機械密封K1K

12、=1dD1dD1d=D1平衡型機械密封：平衡型機械密封：K=0.60.9非平衡型機械密封：非平衡型機械密封：K=1.11.2 （1）耐磨性和導熱性）耐磨性和導熱性動環(huán)和靜環(huán)做相對摩擦滑動環(huán)和靜環(huán)做相對摩擦滑動，會產(chǎn)生發(fā)熱和磨損現(xiàn)象，要求動環(huán)和靜環(huán)的耐動，會產(chǎn)生發(fā)熱和磨損現(xiàn)象，要求動環(huán)和靜環(huán)的耐磨性好，并且能將摩擦產(chǎn)生的熱量及時傳導出去。磨性好，并且能將摩擦產(chǎn)生的熱量及時傳導出去。 （2）硬度）硬度由于動環(huán)形狀復雜，容易變形，所以由于動環(huán)形狀復雜，容易變形，所以要求動環(huán)的硬度比靜環(huán)大。（表要求動環(huán)的硬度比靜環(huán)大。（表8-15） （3）耐腐蝕性）耐腐蝕性動環(huán)和靜環(huán)的材料要求動環(huán)和靜環(huán)的材料要求介質

13、易燃、易爆介質易燃、易爆貴重物料貴重物料高純度物料高純度物料高真空操作高真空操作劇毒物料劇毒物料優(yōu)點優(yōu)點1、功耗小、效率高。、功耗小、效率高。2、電機過載保護。、電機過載保護。3、可承受較高壓力。、可承受較高壓力。缺點缺點1、內(nèi)軸承壽命短。、內(nèi)軸承壽命短。2、渦流、磁滯等損耗。、渦流、磁滯等損耗。3、使用溫度的限制。、使用溫度的限制。適用于單跨軸適用于單跨軸適用于懸臂軸適用于懸臂軸1、釜體的結構型式和尺寸的確定、釜體的結構型式和尺寸的確定包括釜體結構、釜體尺寸（直徑、高度）、封頭形式的選擇等。包括釜體結構、釜體尺寸（直徑、高度）、封頭形式的選擇等。2、材料的選擇、材料的選擇根據(jù)工作溫度、壓力、物料的性質、設備加工要求等條件選擇。根據(jù)工作溫度、壓力、物料的性質、設備加工要求等條件選擇。3、強度計算及校核（包括帶夾套反應釜的穩(wěn)定性校核）、強度計算及校核（包括帶夾套反應釜的穩(wěn)定性校核）如釜體