《化工容器及設(shè)備》-反應(yīng)設(shè)備

反應(yīng)設(shè)備第一節(jié)概述第二節(jié)攪拌反應(yīng)器的罐體第三節(jié)攪拌裝置第四節(jié)攪拌反應(yīng)器的傳動裝置第五節(jié)攪拌反應(yīng)器的軸封第一節(jié)概述一、反應(yīng)設(shè)備應(yīng)用及分類二、常見反應(yīng)設(shè)備的特點三、攪拌反應(yīng)器總體結(jié)構(gòu)第一節(jié)概述（續(xù)）一、反應(yīng)設(shè)備應(yīng)用及分類1.應(yīng)用物料混合、溶解、傳熱、制備懸浮液、聚合反應(yīng)和制備催化劑等生產(chǎn)過程，是染料、油漆、農(nóng)業(yè)、生物、化學(xué)及石油化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)中的重要設(shè)備之一。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，為化學(xué)反應(yīng)提供反應(yīng)空間和反應(yīng)條件的裝置。反應(yīng)設(shè)備

（反應(yīng)器）例如：石油工業(yè)——異種原油的混合調(diào)整和精制，汽油中添加四乙基鉛等填加物。化工生產(chǎn)——制造苯乙烯、乙烯、高壓聚乙烯、聚丙烯、合成橡膠、苯胺染料、油漆顏料以及氨的合成等工藝過程。第一節(jié)概述（續(xù)）2.分類化學(xué)反應(yīng)器:生物反應(yīng)器:為細(xì)胞或酶提供適宜的反應(yīng)環(huán)境以達(dá)到細(xì)胞生長代謝和進行反應(yīng)的設(shè)備。實現(xiàn)一個或幾個化學(xué)反應(yīng)，并使反應(yīng)物轉(zhuǎn)變?yōu)榉磻?yīng)產(chǎn)物的設(shè)備。第一節(jié)概述（續(xù)）化工生產(chǎn)的典型流程前處理后處理化學(xué)反應(yīng)原料產(chǎn)品排氣排污循環(huán)第一節(jié)概述（續(xù)）化學(xué)反應(yīng)器的分類按物料相態(tài)均相非均相

氣相液相

氣—液相液—液相氣—固相液—固相氣—液—固相按操作方式間歇操作連續(xù)操作半連續(xù)操作第一節(jié)概述（續(xù)）按流動狀態(tài)

活塞流型全混流型按傳熱情況

絕熱式等溫式非等溫非絕熱式按結(jié)構(gòu)特征

攪拌釜式管式固定床流化床移動床塔式滴流床第一節(jié)概述（續(xù)）第一節(jié)概述（續(xù)）生物反應(yīng)器的分類按生物催化劑

酶催化反應(yīng)器細(xì)胞催化反應(yīng)器（發(fā)酵罐）按操作方式

間隙操作連續(xù)操作半連續(xù)操作按輸入能量攪拌漿葉式氣體噴射式（氣升式）第一節(jié)概述（續(xù)）按結(jié)構(gòu)特征

機械攪拌式氣升式流化床固定床按流動狀態(tài)

活塞流全混流第一節(jié)概述（續(xù)）二、常見反應(yīng)設(shè)備的特點1．固定床反應(yīng)器定義：氣體流經(jīng)固定不動的催化劑床層進行催化反應(yīng)的裝置?；拘问?/p>

軸向絕熱式徑向絕熱式列管式應(yīng)用：主要用于氣固相催化反應(yīng)第一節(jié)概述（續(xù)）軸向絕熱式徑向絕熱式列管式1—平頂蓋2—筒體端部3—筒體4—上觸媒框5—下觸媒框6—中心網(wǎng)筒7—升氣管8—換熱器9—半球形封頭氨合成塔第一節(jié)概述（續(xù)）固定床反應(yīng)器缺點:

床層溫度分布不均勻；床層導(dǎo)熱性較差；對放熱量大的反應(yīng)，應(yīng)增大換熱面積，及時移走反應(yīng)熱，但這會減少有效空間。

結(jié)構(gòu)簡單、操作穩(wěn)定、便于控制、易實現(xiàn)大型化和連續(xù)化生產(chǎn)等；是現(xiàn)代化工和反應(yīng)中應(yīng)用很廣泛的反應(yīng)器。固定床反應(yīng)器優(yōu)點：第一節(jié)概述（續(xù)）2．流化床反應(yīng)器（沸騰床反應(yīng)器）定義:流體（氣體或液體）以較高流速通過床層，帶動床內(nèi)固體顆粒運動，使之懸浮在流動的主體流中進行反應(yīng)，具有類似流體流動的一些特性的裝置。應(yīng)用:應(yīng)用廣泛，催化或非催化的氣—固、液—固和氣—液—固反應(yīng)。第一節(jié)概述（續(xù)）原理:固體顆粒被流體吹起呈懸浮狀態(tài)，可作上下左右劇烈運動和翻動，好象是液體沸騰一樣，故流化床反應(yīng)器又稱沸騰床反應(yīng)器。結(jié)構(gòu):殼體、氣體分布裝置、換熱裝置、氣—固分離裝置、內(nèi)構(gòu)件以及催化劑加入和卸出裝置等組成。1—旋風(fēng)分離器2—筒體擴大段3—催化劑入口4—筒體5—冷卻介質(zhì)出口6—換熱器7—冷卻介質(zhì)進口8—氣體分布板9—催化劑出口10—反應(yīng)氣入口流化床反應(yīng)器第一節(jié)概述（續(xù)）

傳熱面積大、傳熱系數(shù)高、傳熱效果好。

流態(tài)化較好的流化床，床內(nèi)各點溫度相差一般不超過5℃，可以防止局部過熱。進料、出料、廢渣排放用氣流輸送，易于實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。

物料返混大，粒子磨損嚴(yán)重；要有回收和集塵裝置；內(nèi)構(gòu)件復(fù)雜；操作要求高等。優(yōu)點:缺點:第一節(jié)概述（續(xù)）3．管式反應(yīng)器管式反應(yīng)器是將混合好的氣相及液相反應(yīng)物從管道一端進入，連續(xù)流動、連續(xù)反應(yīng)，最后從管道另一端排出。1—進氣管2—上法蘭3—下法蘭4—溫度計5—管子6—觸媒支承7—下豬尾巴管用于石腦油分解轉(zhuǎn)化的管式反應(yīng)器內(nèi)徑Φ102mm’外徑Φ143mm，長1109mm，反應(yīng)溫度為750～850℃，壓力為2.1～3.5MPa，管的下部摧化劑支撐架6內(nèi)裝有催化劑。氣體由進氣總管1進入管式反應(yīng)器，在催化劑存在條件下，石腦油轉(zhuǎn)化為H2和CO，供合成氨用。第一節(jié)概述（續(xù)）結(jié)構(gòu)簡單，制造方便?；旌虾玫臍庀嗷蛞合喾磻?yīng)物從管道一端進入，連續(xù)流動，連續(xù)反應(yīng)，從管道另一端排出。不同的反應(yīng)，管徑和管長可根據(jù)需要設(shè)計。管外壁可以進行換熱，傳熱面積大。反應(yīng)物在管內(nèi)流動快，停留時間短，經(jīng)一定的控制手段，管式反應(yīng)器有一定的溫度梯度和濃度梯度。管式反應(yīng)器可連續(xù)或間歇操作，反應(yīng)物不返混，可在高溫、高壓下操作。管式反應(yīng)器結(jié)構(gòu)特點:第一節(jié)概述（續(xù)）4.機械攪拌式反應(yīng)器在三大合成材料（塑料、合成橡膠和合成纖維，它們是用人工方法，由低分子化合物合成的高分子化合物，又叫高聚物）的生產(chǎn)中，攪拌設(shè)備作為反應(yīng)器，約占反應(yīng)器總數(shù)的90％。其他如染料、醫(yī)藥、農(nóng)藥、油漆等行業(yè)，攪拌反應(yīng)器的使用亦很廣泛。主要特征是攪拌它可以使參加反應(yīng)的物料混合均勻，使氣體在液相中很好地分散，使固體粒子在液相中均勻地懸浮，使液—液相保持懸浮或乳化，強化相間傳熱和傳質(zhì)。應(yīng)用第一節(jié)概述（續(xù)）

可用于均相和多相（如液—液、氣—液、液—固）反應(yīng)，可間歇或連續(xù)操作；

連續(xù)操作時，幾個釜串聯(lián)起來，通用性很大，停留時間可以得到有效地控制；靈活性大,根據(jù)生產(chǎn)需要，可生產(chǎn)不同規(guī)格、不同品種產(chǎn)品，生產(chǎn)時間可長可短；

可在常壓、加壓、真空下操作，可控范圍大；反應(yīng)結(jié)束后出料容易，反應(yīng)器的清洗方便，機械設(shè)計十分成熟。使用特點第一節(jié)概述（續(xù)）5.其它反應(yīng)器回轉(zhuǎn)筒式反應(yīng)器（滅菌）噴嘴式反應(yīng)器（干燥）鼓泡塔式反應(yīng)器第一節(jié)概述（續(xù)）三、攪拌反應(yīng)器總體結(jié)構(gòu)1.基本結(jié)構(gòu)筒體夾管內(nèi)盤管內(nèi)構(gòu)件換熱元件攪拌容器攪拌機攪拌器攪拌軸密封裝置傳動裝置機械攪拌反應(yīng)器結(jié)構(gòu)組成安全儀表附件第一節(jié)概述（續(xù)）2.按結(jié)構(gòu)分類

立式容器中心攪拌反應(yīng)器

偏心攪拌反應(yīng)器

傾斜攪拌反應(yīng)器

臥式容器攪拌反應(yīng)器機械式攪拌反應(yīng)器結(jié)構(gòu)分類1—攪拌器；2—筒體；3—夾套；4—攪拌軸；5—壓出管；6—支座；7—人孔；8—油封：9—傳動裝置；攪拌反應(yīng)器典型結(jié)構(gòu)1—電動機；2—減速機；3—機架；4—人孔；5—密封裝置；6—進料口；7—上封頭；8—筒體：9—聯(lián)軸器；10—攪拌軸；11—夾套；12—載熱介質(zhì)出口；13—擋板；14—螺旋導(dǎo)流板；15—軸向流攪拌器；16—徑向流攪拌器；17—氣體分布器；18—下封頭；19—出料口；20—載熱介質(zhì)進口；21—氣體進口通氣式攪拌反應(yīng)器典型結(jié)構(gòu)第一節(jié)概述（續(xù)）

主要內(nèi)容有反應(yīng)器所需容積、傳熱面積及構(gòu)成形式、攪拌器的形式和功率、轉(zhuǎn)速、管口方位布置等。確定的工藝要求和基本參數(shù)是機械設(shè)計、維護、檢修的依據(jù)。工藝計算+機械強度計算。攪拌反應(yīng)器的計算：工藝計算：機械強度計算①確定反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)形式和尺寸。②簡體、夾套、封頭、攪拌鈾等構(gòu)件的強度計算。③選用攪拌裝置、軸封裝置和傳動裝置。第二節(jié)攪拌反應(yīng)器的罐體一、罐體尺寸確定二、傳熱結(jié)構(gòu)三、筒體和夾套壁厚確定四、頂蓋和工藝接管第二節(jié)攪拌反應(yīng)器的罐體（續(xù)）在確定罐體結(jié)構(gòu)的時候要綜合考慮，使設(shè)備滿足工藝要求、經(jīng)濟合理，以實現(xiàn)全面結(jié)構(gòu)優(yōu)化。罐體的作用：提供空間+連接附件例如：調(diào)節(jié)反應(yīng)熱用的夾套、蛇管；攪拌裝置連接底座；

人孔、手孔和各種接管等。

在操作溫度和操作壓力下，為物料反應(yīng)、攪拌過程提供的空間，一般屬圓筒形容器，包括頂蓋、簡體和罐底，并通過支座安裝在基礎(chǔ)或平臺上。第二節(jié)攪拌反應(yīng)器的罐體（續(xù)）一、罐體尺寸確定罐體幾何尺寸示意1．筒體的高徑比決于工藝設(shè)計所要求的容積。在已知操作容積之后，首先要選擇簡體適宜的高徑比。攪拌器的功率與攪拌器直徑的五次方成正比，攪拌器直徑隨容器直徑的增大而增大，所以反應(yīng)器簡體的直徑不宜太大。第二節(jié)攪拌反應(yīng)器的罐體（續(xù)）幾種攪拌設(shè)備筒體的高徑比種類罐內(nèi)物料類型高徑比一般攪拌罐液-固相、液－液相1～1.3氣－液相1～2聚合釜懸浮液、乳化液2.08～3.85發(fā)酵罐類發(fā)酵液1.7～2.5第二節(jié)攪拌反應(yīng)器的罐體（續(xù)）2．?dāng)嚢韫薜难b料量

選擇了簡體的高徑比之后，還應(yīng)考慮物料在容器內(nèi)充裝的比例即裝料系數(shù)η。通?？扇?.6～0.85；如果物料產(chǎn)生泡沫或呈沸騰狀態(tài)，取0.6～0.7；如果物料在反應(yīng)中比較平穩(wěn)，可取0.8～0.85。3．初步計算筒體的直徑工藝給定的有效容積

直立式攪拌容器:——筒體和下封頭兩部分容積之和

臥式攪拌容器:

——筒體和左右兩封頭容積之和第二節(jié)攪拌反應(yīng)器的罐體（續(xù)）知道了筒體的高徑比和裝料系數(shù)之后，還不能直接算出筒體的直徑和高度，因為當(dāng)筒體的直徑不知道時，封頭的容積也未知，罐體容積就不能最后確定。為了便于計算，可先忽略封頭的容積，近似估算罐體容積為：罐體直徑為：或第二節(jié)攪拌反應(yīng)器的罐體（續(xù)）根據(jù)估算出罐體直徑結(jié)果圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑，再帶人下式計算出筒體高度，即筒體高度第二節(jié)攪拌反應(yīng)器的罐體（續(xù)）

計算出來的筒體高度H值圓整，然后核算高徑比H/Di，看是否在規(guī)定的范圍內(nèi)，如果差值較大，則需要重新進行尺寸調(diào)整，直至滿足為止。第二節(jié)攪拌反應(yīng)器的罐體（續(xù)）二、傳熱結(jié)構(gòu)

換熱裝置可以傳遞化學(xué)反應(yīng)所需的熱量或帶走反應(yīng)生成的熱量，保持一定的操作溫度。常用的換熱結(jié)構(gòu)元件有夾套和蛇管，另外還有電感應(yīng)加熱、直接蒸汽加熱或外部換熱器加熱等。這里僅討論夾套和蛇管結(jié)構(gòu)。第二節(jié)攪拌反應(yīng)器的罐體（續(xù)）1．夾套結(jié)構(gòu)在容器的外側(cè)裝設(shè)各種形狀的結(jié)構(gòu)，使其與容器外壁形成密閉的空間。通入載熱流體，加熱或冷卻容器內(nèi)的物料，以維持物料的溫度在預(yù)定的范圍。

整體夾套；型鋼夾套；半圓管夾套；蜂窩夾套等主要結(jié)構(gòu)形式夾套第二節(jié)攪拌反應(yīng)器的罐體（續(xù)）各種碳鋼夾套的適用溫度和壓力范圍夾套型式最高溫度/℃最高壓力/MPa整體夾套U型圓筒型3503000.61.6型鋼夾套2002.5蜂窩夾套短管支撐折邊錐體2002502.54.0半圓管夾套3506.4第二節(jié)攪拌反應(yīng)器的罐體（續(xù)）整體夾套(a)圓筒型(b)U型第二節(jié)攪拌反應(yīng)器的罐體（續(xù)）第二節(jié)攪拌反應(yīng)器的罐體（續(xù)）型鋼夾套結(jié)構(gòu)(a)螺旋形角鋼互搭式(b)角鋼螺旋形纏繞型鋼的剛度大彎曲成型加工難度大第二節(jié)攪拌反應(yīng)器的罐體（續(xù)）半圓管夾套結(jié)構(gòu)1焊縫多，焊接量大，易使筒體變形第二節(jié)攪拌反應(yīng)器的罐體（續(xù)）半圓管夾套結(jié)構(gòu)2第二節(jié)攪拌反應(yīng)器的罐體（續(xù)）半圓管夾套的安裝(a)螺旋形纏繞(b)平行排管第二節(jié)攪拌反應(yīng)器的罐體（續(xù)）折邊式蜂窩夾套第二節(jié)攪拌反應(yīng)器的罐體（續(xù)）用沖壓的小錐體或鋼管做拉撐體。蜂窩孔在筒體上呈正方形或三角形布置短管支撐式蜂窩夾套第二節(jié)攪拌反應(yīng)器的罐體（續(xù)）

一般按公稱直徑系列選取，這樣有利于按標(biāo)準(zhǔn)選擇夾套封頭。具體使用時可根據(jù)筒體直徑按表選取。夾套直徑和筒體直徑的關(guān)系（mm）夾套封頭——根據(jù)夾套直徑及封頭類型按標(biāo)準(zhǔn)選用。夾套直徑第二節(jié)攪拌反應(yīng)器的罐體（續(xù)）

主要取決于傳熱面積的大小，為了保證傳熱充分，夾套上端一般應(yīng)高于反應(yīng)釜內(nèi)料液的高度，因此夾套高度為夾套高度第二節(jié)攪拌反應(yīng)器的罐體（續(xù)）整體夾套與罐體的連接方式不可拆卸式夾套的結(jié)構(gòu)簡單，密封可靠，主要適用于同一材料制成的攪拌設(shè)備。如果罐體與夾套用不同材料

制造，兩者不能用焊接方法

連接，或者因反應(yīng)條件惡劣

要求定期檢查距體表面的，

應(yīng)采用可拆卸連接?？刹鹦妒讲豢刹鹦妒降诙?jié)攪拌反應(yīng)器的罐體（續(xù)）可拆卸整體央套結(jié)構(gòu)不可拆卸整體夾套結(jié)構(gòu)第二節(jié)攪拌反應(yīng)器的罐體（續(xù)）封口錐封口環(huán)夾套肩與筒體的連接結(jié)構(gòu)第二節(jié)攪拌反應(yīng)器的罐體（續(xù)）封口環(huán)封口錐夾套底與封頭連接結(jié)構(gòu)第二節(jié)攪拌反應(yīng)器的罐體（續(xù)）2．蛇管結(jié)構(gòu)

當(dāng)反應(yīng)釜所需傳熱面積較大，而夾套傳熱不能滿足要求時，可增加蛇管傳熱。蛇管螺旋式盤管豎式蛇管第二節(jié)攪拌反應(yīng)器的罐體（續(xù)）第二節(jié)攪拌反應(yīng)器的罐體（續(xù)）對稱布置的幾組豎式蛇管：傳熱擋板作用

豎式蛇管第二節(jié)攪拌反應(yīng)器的罐體（續(xù)）蛇管沉浸在物料中，熱量損失小，傳熱效果好，同時還能起到導(dǎo)流筒的作用，但檢修較麻煩。蛇管不宜太長，一是因為凝液積聚會降低傳熱效果，二是因為要從很長的蛇管中排出蒸汽中夾帶的惰性氣體也是很困難的。蛇管管長與管徑的最大比值見表。鴕管管長與管徑的最大比值第二節(jié)攪拌反應(yīng)器的罐體（續(xù)）同心圓蛇管組結(jié)構(gòu)尺寸

如果要求蛇管傳熱面很大時，可做成幾個并聯(lián)的同心圓蛇管組，其結(jié)構(gòu)尺寸如圖內(nèi)圈和外圈的間距t=(2～3)d，各圈的垂直排列距離h=(1.5～2)d，d為蛇管的外徑。最外圍直徑D0=Di-(200～300)mm。第二節(jié)攪拌反應(yīng)器的罐體（續(xù)）如果蛇管中心因直徑較小或因數(shù)不多、質(zhì)量不大時，可以利用蛇管進出口接管固定在頂蓋上，不再另設(shè)支架固定。當(dāng)蛇管中心圓直徑較大、比較笨重或攪拌有振動時，則需要支架以增加蛇管的剛性。蛇管的固定型式較多第二節(jié)攪拌反應(yīng)器的罐體（續(xù)）常用蛇管的固定方式如圖。半U形螺栓固定：制造方便，缺點是擰緊時易偏斜，難于擰緊，可用于操作壓力不大及管徑較小的場合（一般＜Φ45mm）。U形螺栓固定：能很好地固定蛇管，適用于振動較大和管徑較大的場合；采用一個螺桂固定，比較簡單。第二節(jié)攪拌反應(yīng)器的罐體（續(xù)）支托在扁鋼上，不用螺栓固定，沒有因壓緊而產(chǎn)生的局部應(yīng)力通過兩塊扁鋼和螺拴夾緊并支托蛇管，適用于蛇管密排的攪拌設(shè)備中兼作導(dǎo)流筒的情況。該結(jié)構(gòu)安全可靠，適合于有劇烈振動的場合。第二節(jié)攪拌反應(yīng)器的罐體（續(xù)）蛇管出口——一般均設(shè)在頂蓋上常用的結(jié)構(gòu)1適用于蛇管與封頭可以一起抽出的情況。第二節(jié)攪拌反應(yīng)器的罐體（續(xù)）常用的結(jié)構(gòu)2適用于蛇管需要經(jīng)常拆卸，而設(shè)備內(nèi)有足夠空間允許裝卸法蘭的情況。第二節(jié)攪拌反應(yīng)器的罐體（續(xù)）常用的結(jié)構(gòu)3簡單，使用可靠，需要拆卸接頭時，可在設(shè)備外面短筒節(jié)的焊縫處割斷，安裝時再實施焊接。第二節(jié)攪拌反應(yīng)器的罐體（續(xù)）常用的結(jié)構(gòu)4有襯里的蛇管進出口結(jié)構(gòu)。第二節(jié)攪拌反應(yīng)器的罐體（續(xù)）常用的結(jié)構(gòu)5為管端法蘭采用螺紋連接，用于經(jīng)常要求拆卸的場合，但碳鋼螺紋易腐蝕而使拆卸困難，應(yīng)盡量少用。螺紋連接第二節(jié)攪拌反應(yīng)器的罐體（續(xù)）三、筒體和夾套壁厚確定

夾套承受內(nèi)壓時按內(nèi)壓計算；

筒體既承受內(nèi)壓，同時又承受外壓，應(yīng)該根據(jù)可能出現(xiàn)的最危險的狀況計算；

當(dāng)反應(yīng)器為真空外帶夾套時，則筒體按外壓設(shè)計，設(shè)計壓力等于真空容器的設(shè)計壓力再加上夾套內(nèi)的設(shè)計壓力；

當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)為常壓操作時，則筒體按外壓計算，設(shè)計壓力等于夾套內(nèi)的設(shè)計壓力；

當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)為正壓操作時，則簡體按承受內(nèi)壓和外壓分別計算，最后取兩者中的較大值。第二節(jié)攪拌反應(yīng)器的罐體（續(xù)）四、頂蓋和工藝接管反應(yīng)器的頂蓋(上封頭)為了滿足需要常做成可拆卸的，即通過法蘭將頂蓋與筒體相連接。帶有夾套的反應(yīng)器，其接管口大多設(shè)在頂蓋上，此外，反應(yīng)器的傳動裝置也大多直接支在頂蓋上，故頂蓋必須有足夠的強度和剛度。頂蓋的結(jié)構(gòu)形式有平蓋、碟形蓋、錐形蓋，使用較多的是橢圓形頂差。反應(yīng)器上的工藝接管口，包括進出料管口、儀表接口、溫度計及壓力計管口等，其結(jié)構(gòu)和容器接管類似。接管口徑和方位由工藝要求確定。第二節(jié)攪拌反應(yīng)器的罐體（續(xù)）1．進料管加料管下端的開口截成450角，開口方向朝向設(shè)備中心，以防止沖刷罐體。一般常用結(jié)構(gòu)第二節(jié)攪拌反應(yīng)器的罐體（續(xù)）一般套管式結(jié)構(gòu)，便于裝拆、更換和清洗，適用于易腐蝕、易磨損、易堵塞的介質(zhì)。第二節(jié)攪拌反應(yīng)器的罐體（續(xù)）管子較長，沉浸于料液中，可減少進料時產(chǎn)生的飛濺和對液面的沖擊．并可起到液封作用。為避免虹吸，在管子上部開有小孔。第二節(jié)攪拌反應(yīng)器的罐體（續(xù)）2．出料管出料管分上部出料管和下部出料管兩種。下部出料適用于黏性大或含有固體顆粒的介質(zhì)。用于不帶夾套的筒體有夾套溫差較大的場合第二節(jié)攪拌反應(yīng)器的罐體（續(xù)）上部出料管及固定方式當(dāng)物料需要輸送到較高位置或需要密閉輸送時，必須裝設(shè)壓料管，使物料從上部排出。為使物料排出干凈，應(yīng)使壓出管下端位置盡可能低些，且底部做成與釜底相似形狀。第三節(jié)攪拌裝置一、攪拌器形式和選擇二、攪拌器附件三、攪拌器功率第三節(jié)攪拌裝置（續(xù)）

在攪拌反應(yīng)器中，為增快反應(yīng)速度、強化傳熱效果以及加強混合作用，常裝有攪拌裝置。

——提供過程所需要的能量和適宜的流動狀態(tài)。

——攪拌器旋轉(zhuǎn)時把機械能傳遞給流體，在攪拌器附近形成高湍動的充分混合區(qū)，并產(chǎn)生一股高速射流推動液體在攪拌容器內(nèi)循環(huán)流動。由攪拌器及攪拌軸組成。又稱攪拌槳和攪拌葉輪，是攪拌反應(yīng)器的關(guān)鍵部件。功能原理流型與攪拌效果、攪拌功率的關(guān)系十分密切。攪拌器的改進和新型攪拌器的開發(fā)往往從流型著手。第三節(jié)攪拌裝置（續(xù)）a.漿葉的形狀、尺寸、數(shù)量、轉(zhuǎn)速；b.攪拌介質(zhì)的物性；c.攪拌器的工作環(huán)境；d.攪拌器在槽內(nèi)的安裝位置和方式。

——流體循環(huán)流動的途徑。流型影響攪拌器功能的因素流型與攪拌的關(guān)系影響流型的因素第三節(jié)攪拌裝置（續(xù)）攪拌機頂插式中心安裝立式圓筒的三種基本流型徑向流軸向流切向流消除方法—加擋板→削弱切向流，增強軸向流和徑向流上述三種流型通常同時存在軸向流與徑向流對混合起主要作用切向流應(yīng)加以抑制說明徑向流流體流動方向垂直于攪拌軸，沿徑向流動，碰到容器壁面分成二股流體分別向上、向下流動，再回到葉端，不穿過葉片，形成上、下二個循環(huán)流動。攪拌器與流型(a)徑向流流體流動方向平行于攪拌軸，流體由槳葉推動，使流體向下流動，遇到容器底面再向上翻，形成上下循環(huán)流。軸向流攪拌器與流型

(b)軸向流無擋板的容器內(nèi)，流體繞軸作旋轉(zhuǎn)運動，流速高時液體表面會形成漩渦，流體從槳葉周圍周向卷吸至槳葉區(qū)的流量很小，混合效果很差。切向流攪拌器與流型

(c)切向流第三節(jié)攪拌裝置（續(xù)）常用攪拌器及流型示意第三節(jié)攪拌裝置（續(xù)）不同方式安裝的攪拌機產(chǎn)生的流型也各不相同。攪拌器在容器內(nèi)安裝方式中心式偏心式底插式側(cè)插式斜插式臥式等第三節(jié)攪拌裝置（續(xù)）攪拌器在容器內(nèi)的安裝方式(a)垂直偏心式(b)底插式(c)側(cè)插式(d)斜插式(e)臥式第三節(jié)攪拌裝置（續(xù)）流動特性:攪拌器從電動機獲取機械能量，推動物料（流體）運動。對流體產(chǎn)生兩個作用剪切作用循環(huán)作用與液—液攪拌體系中液滴的細(xì)化；固—液攪拌體系中固體粒子的破碎；氣—液攪拌體系中氣泡的細(xì)微化有關(guān)。與混合時間、傳熱、固體的懸浮等相關(guān)。第三節(jié)攪拌裝置（續(xù)）剪切型葉輪輸入液體的能量主要用于對流體的剪切作用。如徑向渦輪式、鋸齒圓盤式等。循環(huán)型葉輪輸入流體的能量主要用于對流體的循環(huán)作用。如框式、螺帶式、錨式、槳式、推進式等第三節(jié)攪拌裝置（續(xù)）一、攪拌器形式和選擇1.攪拌器形式按流體流動形態(tài)軸向流攪拌器徑向流攪拌器混合流攪拌器按結(jié)構(gòu)分為平葉折葉螺旋面葉

按攪拌用途分為低粘流體用攪拌器高粘流體用攪拌器第三節(jié)攪拌裝置（續(xù)）低粘流體攪拌器有：推進式、長薄葉螺旋槳、槳式、開啟渦輪式、圓盤渦輪式、布魯馬金式、板框槳式、三葉后彎式、MIG和改進MIG等。高粘流體攪拌器有：錨式、框式、鋸齒圓盤式、螺旋槳式、螺帶式（單螺帶、雙螺帶）、螺旋—螺帶式等。槳式；渦輪式；框式；錨式；推進式；螺桿式；螺帶式；螺旋槳；…等。工程上常用的形式第三節(jié)攪拌裝置（續(xù)）典型攪拌器形式第三節(jié)攪拌裝置（續(xù)）第三節(jié)攪拌裝置（續(xù)）第三節(jié)攪拌裝置（續(xù)）

槳式、推進式、渦輪式和錨式攪拌器在攪拌反應(yīng)設(shè)備中應(yīng)用最為廣泛，據(jù)統(tǒng)計約占攪拌器總數(shù)的75～80％。第三節(jié)攪拌裝置（續(xù)）(1)槳式攪拌器

結(jié)構(gòu)最簡單葉片用扁鋼制成，焊接或用螺栓固定在輪轂上，葉片數(shù)是2、3或4片，葉片形式可分為平直葉式和折葉式兩種。槳式攪拌器的直徑一般為容器直徑的1/2～4/5，轉(zhuǎn)速一般為20～100r/min，圓周速度在1.5～3m/s。最高粘度為20Pa·s。常用參數(shù)見表。第三節(jié)攪拌裝置（續(xù)）槳式攪拌器常用參數(shù)常用尺寸常用運轉(zhuǎn)條件常用介質(zhì)粘度范圍流動狀態(tài)備注d/D=0.35～0.8b/d=0.1～0.25Bn=2折葉式有軸向、徑向和環(huán)向分流作用小于2Pa·s低轉(zhuǎn)速時水平環(huán)向流為主；轉(zhuǎn)速高時為徑向流；有擋板時為上下循環(huán)流當(dāng)d/D=0.9以上，并設(shè)置多層槳葉時，可用于高粘度液體的低速攪拌。在層流區(qū)操作，適用的介質(zhì)粘度可達(dá)100Pa·s,v=1.0～3.0m/s折葉式θ=45°，60°折葉式有軸向、徑向和環(huán)向分流作用注：n－轉(zhuǎn)速；v－葉端線速度；Bn－葉片數(shù)；

d－攪拌器直徑；D－容器內(nèi)徑：θ－折葉角。

第三節(jié)攪拌裝置（續(xù)）主要應(yīng)用

液—液系統(tǒng)中防止分離、溫度均一，固—液系統(tǒng)中防止固體沉降。流體的循環(huán)，由于在同樣排量下，折葉式比直葉式的功耗少，操作費用低，故軸流漿葉使用較多。也用于高粘度流體攪拌，促進流體的上下交換，代替價格高的螺帶式葉輪，能獲得良好的效果。注意：不能用于以保持氣體和以細(xì)微化為目的的氣—液分散操作中。第三節(jié)攪拌裝置（續(xù)）(2)推進式攪拌器（又稱船用推進器）常用于低粘流體中標(biāo)準(zhǔn)推進式攪拌器有三瓣葉片，其螺距與槳直徑d相等。它直徑較小，d/D=1/4～1/3，葉端速度一般為7～10m/s，最高達(dá)15m/s。第三節(jié)攪拌裝置（續(xù)）推進式攪拌器常用參數(shù)常用尺寸常用運轉(zhuǎn)條件常用介質(zhì)粘度范圍流動狀態(tài)備注d/D=0.2～0.5(以0.33居多)p/d=1,2Bn=2,3,4(以3居多)p－螺距n=100～500r/minv=3～15m/s小于2Pa·s軸流型，循環(huán)速率高，剪切力小。采用擋板或?qū)Я魍矂t軸向循環(huán)更強最高轉(zhuǎn)速可達(dá)1750r/min:最高葉端線速度可達(dá)25m/s。轉(zhuǎn)速在500r/min以下，適用介質(zhì)粘度可達(dá)50Pa.s第三節(jié)攪拌裝置（續(xù)）攪拌時——流體由槳葉上方吸人，下方以圓筒狀螺旋形排出，流體至容器底再沿壁面返至槳葉上方，形成軸向流動。

流體的湍流程度不高，但循環(huán)量大。能使物料在反應(yīng)器內(nèi)循環(huán)流動，所起作用以容積循環(huán)為主，剪切作用較小，上下翻騰效果良好。當(dāng)需要有更大的流速時，反應(yīng)釜內(nèi)設(shè)有導(dǎo)流筒。結(jié)構(gòu)簡單，常用整體鑄造，加工方便。特點：循環(huán)為性能好剪切作用不大屬于循環(huán)型。第三節(jié)攪拌裝置（續(xù)）

粘度低、流量大的場合，用較小的攪拌功率，能獲得較好的攪拌效果。主要用于液—液系統(tǒng)混合、使溫度均勻，在低濃度固—液系統(tǒng)中防止淤泥沉降等。應(yīng)用改進容器內(nèi)裝擋板、攪拌軸偏心安裝、攪拌器傾斜，可防止漩渦形成。第三節(jié)攪拌裝置（續(xù)）(3)渦輪式攪拌器（又稱透平式葉輪）

是應(yīng)用較廣的一種攪拌器，能有效地完成幾乎所有的攪拌操作，并能處理粘度范圍很廣的流體。

葉輪直徑一般為容器直徑的1/3～1/2，轉(zhuǎn)速較高，切線速度約3～80m/s，轉(zhuǎn)速范圍300～600r/min。第三節(jié)攪拌裝置（續(xù)）渦輪式攪拌器常用參數(shù)型式常用尺寸常用運轉(zhuǎn)條件常用介質(zhì)粘度范圍流動狀態(tài)備注開式渦輪d/D=0.2～0.5(以0.33居多)b/d=0.2Bn=,3,4,6,8(以6居多)折葉式θ=30°,45°,60°后彎式?=30°,50°,60°?后彎角n=10～300r/minv=4～10m/s折葉式v=2～6m/s小于50Pa·s，折葉和后彎葉小于10Pa·s平直葉、后彎葉為徑向流型。在有擋板時以槳葉為界形成上下兩個循環(huán)流。折葉的還有軸向分流，近于軸流型最高轉(zhuǎn)速可達(dá)600r/min圓盤上下液體的混合不如開式渦輪盤式渦輪d:l:b=20:5:4d/D=0.2～0.5(以0.33居多)Bn=4,6,8θ=45°,60°?=45°n=10～300r/minv=4～10m/s折葉式v=2～6m/s小于50Pa·s，折葉和后彎葉小于10Pa·s第三節(jié)攪拌裝置（續(xù)）渦輪式攪拌器可分為：開式和盤式兩類。常用的葉片數(shù)為2葉或4葉盤式渦輪以6葉最為常見槳葉的形狀有平直葉、斜葉和彎葉等。為改善流動狀況，有時把槳葉制成凹形或箭形。第三節(jié)攪拌裝置（續(xù)）

可使流體微團分散得很細(xì)，適用于低粘度到中等粘度流體的混合、液—液分散、液—固懸浮，以及促進良好的傳熱、傳質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)。平直葉——剪切作用較大，屬剪切型攪拌器。彎葉——葉片朝著流動方向彎曲，可降低功率消耗，適用于含有易碎固體顆粒的流體攪拌。應(yīng)用第三節(jié)攪拌裝置（續(xù)）(4)框式和錨式攪拌器

結(jié)構(gòu)簡單；適用于粘度在100Pa·s以下的流體攪拌，當(dāng)流體粘度在10～100Pa·s時，可在錨式槳中間加一橫槳葉，即為框式攪拌器，以增加容器中部的混合。攪拌器的直徑與反應(yīng)器直徑非常接近，其間距一般只有25～50mm。外緣形狀也是根據(jù)釜內(nèi)壁的形狀而定。第三節(jié)攪拌裝置（續(xù)）常用尺寸常用運轉(zhuǎn)條件常用介質(zhì)粘度范圍流動狀態(tài)備注d/D=0.9～0.98b/D=0.1h/D=0.48-1.0n=1～100r/minv=1～5m/s小于100Pa·s不同高度上的水平環(huán)向流為了增大攪拌范圍，可根據(jù)需要在槳葉上增加立葉和橫梁錨式攪拌器常用參數(shù)第三節(jié)攪拌裝置（續(xù)）

轉(zhuǎn)速很低，葉片端部的圓周速度為0.5～1.5m/s。它基本上不產(chǎn)生軸向液流，但攪動范圍很大，不會形成死區(qū)?；旌闲Ч⒉焕硐耄贿m用于對混合要求不太高的場合。由于在容器壁附近流速比其他攪拌器大，能得到大的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，故常用于傳熱、晶析操作。也常用于攪拌高濃度淤漿和沉降性淤漿。當(dāng)攪拌強度大于100Pa·s的流體時應(yīng)采用螺帶式或螺桿式攪拌器。特點和應(yīng)用第三節(jié)攪拌裝置（續(xù)）(5)螺旋式攪拌器

是由槳式攪拌器變化而來的。它的。

主要特點：是消耗功率比較小。在雷諾數(shù)相同的情況下，單螺旋攪拌器消耗的功率是錨式攪拌器消耗功率的1/2，因此在化工生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，并主要適合在高粘度、低轉(zhuǎn)速的情況下使用。第三節(jié)攪拌裝置（續(xù)）2．?dāng)嚢杵鞯倪x用選用時除滿足工藝要求外，還應(yīng)考慮功耗低、操作費用省，以及制造、維護和檢修方便等因素。一個理想的選型方案必須同時滿足工藝、安全與經(jīng)濟等方面的要求。攪拌器選型依據(jù)

攪拌目的

物料粘度攪拌容器容積的大小第三節(jié)攪拌裝置（續(xù)）攪拌器適用粘度范圍液體的粘度對攪拌狀態(tài)有很大影響，因此根據(jù)攪拌介質(zhì)粘度大小來選型是一種最基本的方法。第三節(jié)攪拌裝置（續(xù)）攪拌目的與推薦的攪拌器形式第三節(jié)攪拌裝置（續(xù)）攪拌目的與推薦的攪拌器形式（續(xù)）第三節(jié)攪拌裝置（續(xù)）攪拌器型式和適用條件第三節(jié)攪拌裝置（續(xù)）二、攪拌器附件

在液體粘度較低、攪拌器轉(zhuǎn)速較高時，容易產(chǎn)生游渦或稱為“柱狀回轉(zhuǎn)區(qū)”，使攪拌器的功率顯著下降，為了改變流體在攪拌過程中的游渦現(xiàn)象，通常在反應(yīng)器內(nèi)增設(shè)擋板或?qū)Я魍惨愿淖兞黧w的流動狀態(tài)。1．擋板目的——消除打漩和提高混合效果。第三節(jié)攪拌裝置（續(xù)）作用——a.將切向流→變?yōu)檩S向流徑向流b.使被攪動液體的湍流程度↑

→改善攪拌效果↑數(shù)量z—一般在容器內(nèi)壁面均勻安裝2～8塊擋板，4或6塊居多。寬度w—容器直徑的1/12～1/10，在高教度時也可減少到Di/20。全擋板條件—當(dāng)再增加擋板數(shù)和擋板寬度，而功率消耗不再增加時，稱為全擋板條件。第三節(jié)攪拌裝置（續(xù)）擋板的安裝第三節(jié)攪拌裝置（續(xù)）2．導(dǎo)流筒導(dǎo)流筒是上下開口圓筒，安裝于容器內(nèi)第三節(jié)攪拌裝置（續(xù)）a.上下開口圓筒，安裝于容器內(nèi)；

b.通常導(dǎo)流筒上端低于靜液面，筒身上開孔或槽，當(dāng)液面降落后流體仍可從孔或槽進入導(dǎo)流筒。

c.導(dǎo)流筒將攪拌容器截面分成面積相等的兩部分，導(dǎo)流筒直徑約為容器直徑的70%。

d.當(dāng)攪拌器置于導(dǎo)流筒之下，且容器直徑又較大時，導(dǎo)流筒的下端直徑應(yīng)縮小，使下部開口小于攪拌器的直徑。結(jié)構(gòu)第三節(jié)攪拌裝置（續(xù)）作用—a.導(dǎo)流，可以為流體限定一個流動路線，

防止短路

b.使筒內(nèi)液體攪拌程度↑→混合效率↑

c.迫使流體高速流過加熱面→利于傳熱應(yīng)用—常用于渦輪式、槳式、推進式攪拌器中。第三節(jié)攪拌裝置（續(xù)）三、攪拌器功率

具有一定結(jié)構(gòu)形狀的設(shè)備中裝有一定的流體，當(dāng)用一定類型的攪拌器以一定速度攪拌物料對其做功并使之湍動時，為使攪拌器連續(xù)運轉(zhuǎn)所需要的功率稱為攪拌器功率。攪拌器功率包括攪拌功率、軸封所消耗的功率及機械功率三個部分。計算攪拌器功率的目的：設(shè)計或校核攪拌器和攪拌軸的強度和剛度；選擇電動機和減速機等傳動裝置。第三節(jié)攪拌裝置（續(xù)）影響攪拌功率的因素：a.攪拌器的幾何尺寸與轉(zhuǎn)速（攪拌器直徑、槳葉寬度、槳葉傾斜角、轉(zhuǎn)速、單個攪拌器葉片數(shù)、攪拌器距離容器底部的距離等）；

b.攪拌容器的結(jié)構(gòu)（容器內(nèi)徑、液面高度、擋板數(shù)、擋板寬度、導(dǎo)流筒的尺寸等）；

c.攪拌介質(zhì)的特性（液體的密度、粘度）；

d.重力加速度。第三節(jié)攪拌裝置（續(xù)）上述影響因素可用下式關(guān)聯(lián):式中B－槳葉寬度，m；

d－攪拌器直徑，m；

D－攪拌容器內(nèi)直徑，m；Fr－弗魯?shù)聹?zhǔn)數(shù)，Re－雷諾數(shù)，；第三節(jié)攪拌裝置（續(xù)）h－液面高度，m；K－系數(shù)；n－轉(zhuǎn)速，1/s；ρ－密度，kg/m3；μ－粘度，Pa·s。Np－功率準(zhǔn)數(shù)；P－攪拌功率，W；r,q－指數(shù)；

第三節(jié)攪拌裝置（續(xù)）

一般情況下：弗魯?shù)聹?zhǔn)數(shù)Fr的影響較小。容器內(nèi)徑D、擋板寬度b等幾何參數(shù)可歸結(jié)到系數(shù)K。得攪拌功率P為：關(guān)鍵求功率準(zhǔn)數(shù)（查攪拌器的功率曲線）第三節(jié)攪拌裝置（續(xù)）常見六種攪拌器的功率曲線(全擋板條件)第三節(jié)攪拌裝置（續(xù)）常見六種攪拌器的幾何尺寸比例關(guān)系第三節(jié)攪拌裝置（續(xù)）

低雷諾數(shù)(Re≤10)→層流區(qū)：

流體不會打漩，重力影響可忽略，功率曲線為斜率-1的直線；

10≤Re≤10000→過渡流區(qū)：

功率曲線為一下凹曲線；

Re＞10000→充分湍流區(qū)：

功率曲線呈一水平直線，即Np與Re無關(guān)，保持不變。由攪拌器的功率曲線可知:第三節(jié)攪拌裝置（續(xù)）a.圖所示功率曲線只適用于圖示六種攪拌器。如果比例關(guān)系不同，功率準(zhǔn)數(shù)Np也不同。b.上述功率曲線是在單一液體下測得的。對于非均相物系:液－液或液－固:用平均氣－液:通氣攪拌功率＜均相液體攪拌功率注意：第四節(jié)攪拌反應(yīng)器的傳動裝置一、電動機選用二、減速器類型和選用三、聯(lián)軸器類型和選用四、機座和底座設(shè)計五、攪拌軸第四節(jié)反應(yīng)器的傳動裝置（續(xù)）攪拌反應(yīng)器的

典型傳動裝置1—電動機；2—減速機；3—聯(lián)軸器；4—支架；5—攪拌軸；6—軸封裝置；7—凸緣；8—上封頭功能：

——由傳動裝置帶動攪拌器運動。組成：——一般包括電動機、減速器、聯(lián)軸節(jié)及攪拌軸等通常設(shè)置在反應(yīng)器的頂蓋（上封頭）上，一般采用立式布置。第四節(jié)反應(yīng)器的傳動裝置（續(xù)）一、電動機選用1.選型：依據(jù)——功率、轉(zhuǎn)速、工作環(huán)境

一般異步電機變速異步電機防暴異步電機

……等。選用電動機往往與減速器配套使用。因此，電動機的選用還需要與減速器的選用配合考慮。第四節(jié)反應(yīng)器的傳動裝置（續(xù)）2.電機功率:式中Ps—軸封消耗功率，kW；

η—傳動系統(tǒng)的機械效率。

P—攪拌功率一般由工藝要求給出第四節(jié)反應(yīng)器的傳動裝置（續(xù)）表9-7傳動系統(tǒng)的機械效率第四節(jié)反應(yīng)器的傳動裝置（續(xù)）二、減速器類型和選用傳遞運動和改變轉(zhuǎn)動速度，以滿足工藝條件要求。載荷變化、有振動、連續(xù)生產(chǎn)。

擺線針輪行星減速機；齒輪減速機；三角皮帶減速機；圓柱蝸桿減速機；

……等?？紤]：作用常用：第四節(jié)反應(yīng)器的傳動裝置（續(xù)）

根據(jù)功率、轉(zhuǎn)速；

選用時應(yīng)優(yōu)先考慮傳動效率高的齒輪減速機和擺線針輪行星減速機；

在許多場合下，電動機和減速器配套供應(yīng)，設(shè)計時可根據(jù)選定的減速器選用相配套的電動機。選用原則一般類比方法進行選擇選擇方法第四節(jié)反應(yīng)器的傳動裝置（續(xù)）利用少齒差內(nèi)嚙合行星傳動的減速裝置。減速比87～9，轉(zhuǎn)速16～160r/min，功率0.6～30kw。其特點是傳動效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、拆裝方便、壽命長、承載能力高、工作平穩(wěn)、質(zhì)量小、體積小，對過載和沖擊載荷有較強的承受能力，允許反正轉(zhuǎn)，可用于防爆的場合，與電動機直連供應(yīng)。1.擺線針齒行星減速機第四節(jié)反應(yīng)器的傳動裝置（續(xù)）兩級同中心距并流式斜齒輪減速傳動裝置。減速比11.6～6，轉(zhuǎn)速125～250r/min，功率0.6～30kw。它具有體積小、效率高、制造成本低、結(jié)構(gòu)簡單、裝配檢修方便，可以反正轉(zhuǎn)，不允許承受外加軸向載荷，只允許使用在攪拌軸軸向力較小的場合，可達(dá)到防爆要求，與電動機直連供應(yīng)。2.兩級齒輪減速機第四節(jié)反應(yīng)器的傳動裝置（續(xù)）單級v帶傳動的減速裝置。減速比4.53～2.9，轉(zhuǎn)速320～500r/min，功率0.6～5.5kw。其結(jié)構(gòu)簡單，過載時能產(chǎn)生打滑，因此，對電動機能起到安全保護作用，但不能保持精確的傳動比。允許反正轉(zhuǎn)，攪拌器和軸的重力均由本機承受，不能用于要求防爆的場合。3.V帶減速機第四節(jié)反應(yīng)器的傳動裝置（續(xù)）利用行星輪是柔輪的少齒差內(nèi)嚙合的新型機械傳動裝置，減速比359～90，轉(zhuǎn)速為4～16r/min，功率0.6～13kw。與其他嚙合傳動相比，具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、質(zhì)量小、承載能力高、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、封閉性好等特點。不需多級傳動而達(dá)到轉(zhuǎn)速極低的要求，可用于有防爆要求的場合。4.諧波減速機第四節(jié)反應(yīng)器的傳動裝置（續(xù)）三、聯(lián)軸器類型和選用——將兩個獨立設(shè)備的軸牢固連接在一起，以傳遞運動和功率。為了確保傳動質(zhì)量，一方面要求被連接的軸要同心，另一方面則要求傳動中一方工作有振動、沖擊，盡量不要傳遞給另一方。聯(lián)軸器的作用聯(lián)鈾器結(jié)構(gòu)類型較多第四節(jié)反應(yīng)器的傳動裝置（續(xù)）剛性聯(lián)軸器彈性聯(lián)軸器第四節(jié)反應(yīng)器的傳動裝置（續(xù)）四、機座和底座設(shè)計1．機座

攪拌反應(yīng)器的傳動裝置是通過機座安裝在反應(yīng)器頂上，其結(jié)構(gòu)要考慮安裝聯(lián)軸器、軸封裝置以及與之配套的減速器輸出軸徑和定位結(jié)構(gòu)尺寸的需要。攪拌反應(yīng)器專用機座的常用結(jié)構(gòu)有單支點機架和雙支點機架兩種。

單支點和雙支點機架已有標(biāo)準(zhǔn)系列產(chǎn)品。標(biāo)準(zhǔn)對機架的用途和適應(yīng)范圍、結(jié)構(gòu)形式、基本參數(shù)和尺寸、主要技術(shù)要求都做了相應(yīng)的規(guī)定，選用是可直接查取。第四節(jié)反應(yīng)器的傳動裝置（續(xù)）單支點機架結(jié)構(gòu)機架軸承適用于電動機或減速機可作為一個支點，或容器內(nèi)可設(shè)置中間軸承和底軸承的情況。攪拌軸的軸徑應(yīng)在30～160mm范圍內(nèi)。第四節(jié)反應(yīng)器的傳動裝置（續(xù)）雙支點機架結(jié)構(gòu)當(dāng)減速器中的軸承不能承受液體攪拌所產(chǎn)生的軸向力時，應(yīng)選用雙支點機架。機架上的兩個支點承受全部軸向載荷。對于大型設(shè)備，攪拌密封要求較高的場合，一般多采用雙支點機架。機架上軸承下軸承第四節(jié)反應(yīng)器的傳動裝置（續(xù)）2．底座安裝底座用于文托機架和軸封，軸封和機架定位于底座，有一定的同心度，從而保證攪拌軸既與減速器連接又穿過軸封還能順利運轉(zhuǎn)。視釜內(nèi)物料的腐蝕情況，底座有不襯里和襯里兩種。安裝方式有上裝式（傳動裝置設(shè)置在釜體上部）和下裝式（傳動裝置設(shè)置在釜體下部）兩種第四節(jié)反應(yīng)器的傳動裝置（續(xù)）上裝式1—軸封；2—機架；3—安裝底蓋；4—凸緣法蘭第四節(jié)反應(yīng)器的傳動裝置（續(xù)）下裝式1—軸封；2—機架；3—安裝底蓋；4—凸緣法蘭第四節(jié)攪拌反應(yīng)器的傳動裝置五、攪拌軸

攪拌軸無標(biāo)準(zhǔn)可采用，其機械計算內(nèi)容與一般傳動軸類似，主要是結(jié)構(gòu)設(shè)計和強度校核。對于轉(zhuǎn)速超過200r/min的攪拌軸還應(yīng)進行臨界轉(zhuǎn)速的校核。1．?dāng)嚢栎S的結(jié)構(gòu)與材料

攪拌軸常用實心和空心直軸，其結(jié)構(gòu)形式視軸上安裝的攪拌器、支撐的結(jié)構(gòu)和數(shù)量而定，同時還要考慮聯(lián)軸器的連接要求和腐蝕等因素。

常用45鋼，強度要求不高的攪拌軸可選用Q235鋼。當(dāng)介質(zhì)有腐蝕性或不允許鐵離子污染時，應(yīng)采用防腐措施或選用不銹耐蝕鋼。第四節(jié)反應(yīng)器的傳動裝置（續(xù)）攪拌軸軸頭結(jié)構(gòu)攪拌軸的支撐第四節(jié)反應(yīng)器的傳動裝置（續(xù)）懸臂軸受力模型單跨軸受力模型第四節(jié)反應(yīng)器的傳動裝置（續(xù)）

若軸的直徑裕度大，攪拌器經(jīng)過平衡檢驗且轉(zhuǎn)速較低時可取偏大值。當(dāng)不能滿足上述要求或攪拌軸轉(zhuǎn)速較快而密封要求較高時，可考慮安裝中間軸承或底軸承。懸臂支撐的軸應(yīng)滿足以下條件，即第四節(jié)反應(yīng)器的傳動裝置（續(xù)）2．?dāng)嚢栎S的強度計算攪拌軸的扭轉(zhuǎn)強度條件為式中M—彎矩，M=MR+MAMA—由軸向力引起的軸的彎矩，N·m；Mn—扭矩，N·m；MR—水平推力引起的軸的彎矩，N·m；Mte—軸上扭轉(zhuǎn)和彎矩聯(lián)合作用時的當(dāng)量扭矩，，N·m；第四節(jié)反應(yīng)器的傳動裝置（續(xù)）Wp—抗扭截面模量，對空心圓軸，m3[τ]—軸材料的許用剪應(yīng)力，Paτmax

—截面上最大剪應(yīng)力，Pa；—軸材料的抗拉強度，Pa。攪拌軸的直徑：第四節(jié)反應(yīng)器的傳動裝置（續(xù)）3．?dāng)嚢栎S的剛度計算攪拌軸的扭矩剛度條件為故攪拌軸的直徑為第四節(jié)反應(yīng)器的傳動裝置（續(xù)）式中d—攪拌軸直徑，m；G—軸材料剪切彈性模量，Pa；Mn

max—軸傳遞的最大扭矩，N·m；n—攪拌軸轉(zhuǎn)速，r/min；Pn—電機功率，kW；α—空心軸內(nèi)徑和外徑的比值；η—傳動裝置效率；[γ]—許用扭轉(zhuǎn)角，對于懸臂梁[γ]=0.350/m，

對于單跨梁[γ]=0.70/m。

第四節(jié)反應(yīng)器的傳動裝置（續(xù)）4．軸的臨界轉(zhuǎn)速

當(dāng)攪拌軸的轉(zhuǎn)速達(dá)到其自振頻率時會發(fā)生強烈振動，并出現(xiàn)很大彎曲，這個轉(zhuǎn)速稱為臨界轉(zhuǎn)速nc。在靠近臨界轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)軸常因強烈振動而損壞，或破壞軸封而停產(chǎn)。因此，工程上要求攪拌軸的工作轉(zhuǎn)速避開臨界轉(zhuǎn)速。工作轉(zhuǎn)速低于第一臨界轉(zhuǎn)速的軸稱為剛性軸，要求n＜0.7nc；工作轉(zhuǎn)速大于第一臨界轉(zhuǎn)速的軸稱為柔性軸，要求n＞