三葉旋槳式攪拌電機攪拌軸的設(shè)計與性能研究

三葉旋槳式攪拌電機攪拌軸的設(shè)計與性能研究

在橡膠裝置中，由于換熱槽50ml的選擇不足，攪拌的效果無法滿足工藝生產(chǎn)的需要，導(dǎo)致轉(zhuǎn)換槽中形成凝膠。大鐵的出現(xiàn)增加了攪拌的負荷，導(dǎo)致電機負荷和電機跳臺。通過改造轉(zhuǎn)化槽攪拌器的結(jié)構(gòu)形式,使得徑向流與軸向流相結(jié)合,同時滿足反應(yīng)和分離的需要。1旋槳式除塵器的輸出原攪拌器技術(shù)特性:設(shè)計壓力常壓設(shè)計溫度62.8℃攪拌目的混合、分離攪拌介質(zhì)膠粒、母液電機功率7.5kW輸出轉(zhuǎn)速125r/min葉端線速度6.21r/min攪拌軸316L、?70mm攪拌器兩層三葉旋槳式攪拌器2固體顆粒攪拌系統(tǒng)由于在選型時將攪拌器設(shè)置為三葉旋槳式,槳葉直徑?890mm,攪拌器電機功率為7.5kW,該攪拌為軸向流攪拌器,攪拌混合的效果對于液-液混合和化學(xué)反應(yīng)是一種很優(yōu)良的攪拌器,其排出性能好、剪切力低。低速時呈對流循環(huán)狀態(tài),高速時呈湍流分散狀態(tài),適用于低粘度的混合、溶解、懸浮、傳熱、反應(yīng)、傳質(zhì)、萃取和結(jié)晶操作。但是用在凝聚系統(tǒng)中,有固體顆粒產(chǎn)生,特別是容易形成大的固體顆粒的攪拌系統(tǒng)中,而且固體顆粒密度比液體母液要小,浮在容器上面不及時地排出反應(yīng)容器,會凝結(jié)成大塊的顆粒,當(dāng)顆粒聚集到一定的程度,給攪拌造成相當(dāng)大的阻力,直接導(dǎo)致攪拌電機超負荷跳閘。因此,在此攪拌系統(tǒng)中三葉旋槳式攪拌器選型是不當(dāng)?shù)摹?改革措施3.1計算功率計算將電機功率提高到15kW,需對攪拌軸的強度進行校核,如果強度不夠會導(dǎo)致攪拌軸彎曲或折斷。因攪拌器的操作轉(zhuǎn)速較低,葉端線速度為6.21r/min,槳葉自身離心力所產(chǎn)生的拉應(yīng)力也很小,設(shè)計中可以不考慮。此外,作用于葉根的切應(yīng)力也很小,也可忽略不計。根據(jù)電動機的額定功率Pn確定攪拌軸的計算功率Pj,即:Pj=ηPn-Pm式中Pj——攪拌軸的計算功率,kW;Pm——軸封損耗功率,Pm=0.8kW,kW;η——傳動裝置的機械效率,η=0.95。上式代入相應(yīng)的數(shù)值后,攪拌軸的計算功率Pj=13.45kW,而計算扭矩公式為:M=9550Pj/n式中M——攪拌軸上的計算扭矩,N·m;n——攪拌轉(zhuǎn)速,r/min。上式代入相應(yīng)的數(shù)值后,攪拌軸的計算扭矩M=1027.58N·m。攪拌軸受扭轉(zhuǎn)時,產(chǎn)生的最大剪應(yīng)力計算公式為:τmax=103M/WT=9550×103Pj/(nWT)式中τmax——截面上最大的剪應(yīng)力,MPa;M——攪拌軸上的計算扭矩,N·m;Pj——攪拌軸的計算功率,kW;WT——抗扭截面模數(shù),mm3。WT=πd3/16=3.14×703/16=740451mm3,τmax=103M/WT=9550×103Pj/(nWT)=9550×103×13.45/(125×740451)=13.87MPa。攪拌軸滿足抗扭的強度條件為軸截面上最大的剪應(yīng)力τmax不大于軸材料扭轉(zhuǎn)許用剪應(yīng)力值[τ]K,即:τmax≤[τ]K攪拌軸軸材316L的扭轉(zhuǎn)許用剪應(yīng)力[τ]K=35MPa,而τmax=13.87MPa,可見攪拌軸的強度能夠滿足改造后的需要。3.2輪分離器、流式器將軸向流形式改為軸向流與徑向流混合形式,使洗滌完的膠粒能夠及時排出容器。原設(shè)計的兩層三葉旋槳式攪拌器改成了3層,下面兩層改成開啟折葉渦輪攪拌器(圖1),在最上層離顆粒出口下400mm的位置另加裝了一個平直葉槳式攪拌器(圖2)。開啟折葉渦輪攪拌器是一種軸向流式攪拌器,根據(jù)攪拌強度的需求,可以改變?nèi)~片的寬度和角度,從而滿足不同物料攪拌的需要,軸向流的攪拌效果如圖3所示。選擇這種攪拌形式能夠很好地滿足混合的目的。同時為了使轉(zhuǎn)化槽的橡膠顆粒及時從槽內(nèi)排出,最上層選擇平直葉槳式攪拌器。平直葉槳式攪拌器是一種徑向流式攪拌器,結(jié)構(gòu)簡單,但是由于這種攪拌的阻力較大,在通常情況下,攪拌葉比較窄,在這里選擇寬度B=120mm,徑向流效果如圖4所示。選擇這種攪拌形式能夠很好地滿足分離的目的。在解決分離的問題上,還應(yīng)注意容器的擋板設(shè)計。作為橡膠系統(tǒng)中,轉(zhuǎn)化槽中的反應(yīng)不劇烈,攪拌的轉(zhuǎn)速較慢,對攪拌混合的要求相對而言不是很高,而對分離的效果要求相對較高,所以槽內(nèi)不應(yīng)增加擋板,尤其是作為最上層的部位,由于擋板的存在,在局部小循環(huán)區(qū)域內(nèi)容易形成積膠,導(dǎo)致顆粒的分離不暢。4反應(yīng)和分離過程中應(yīng)注意的幾個方面通過開啟折葉渦輪攪拌器、平直葉槳式攪拌器結(jié)合使用,滿