《搅拌桨叶的选型和设计计算.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《搅拌桨叶的选型和设计计算.pdf（13页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、 Word 资料 . 第二节搅拌桨叶的设计和选型 一、搅拌机结构与组成 组成：搅拌器电动机 减速器容器 排料管挡板 适用物料：低粘度物料 二、混合机理 利用低粘度物料流动性好的特性实现混合 1、对流混合 在搅拌容器中.通过搅拌器的旋转把机械能传给液体物料造成液体的流动.属强制对流。包括 两种形式： （1）主体对流：搅拌器带动物料大围的循环流动 （2）涡流对流：旋涡的对流运动 液体层界面强烈剪切旋涡扩散 主体对流宏观混合 涡流对流 2、分子扩散混合 液体分子间的运动微观混合 作用：形成液体分子间的均匀分布 对流混合可提高分子扩散混合 3、剪切混合 剪切混合：搅拌桨直接与物料作用.把物料撕成越来越
2、薄的薄层.达到混合的目的。 高粘度过物料混合过程.主要是剪切作用。 电 动 机 减速器 搅 拌 器 容 器 排料管 对流混合速度取绝被混合 物料的湍动程度，湍动程 度混合速度 Word 资料 . 三、混合效果的度量 1、调匀度I 设 A、 B 两种液体 .各取体积vA 及 vB 置于一容器中. A B A B a b 则容器液体A 的平均体积浓度CA0 为： （理论值） 经过搅拌后 .在容器各处取样分析实际体积浓度CA.比较 CA0 、CA . 若各处CA0=CA 则表明搅拌均匀 若各处CA0=CA 则表明搅拌尚不均匀.偏离越大 .均匀程度越差。 引入调匀度衡量样品与均匀状态的偏离程度 定义某
3、液体的调匀度I 为： （当样品中CA CA0 时） 或（当样品中CA CA0 时） 显然I 1 若取 m 个样品 .则该样品的平均调匀度为 当混合均匀时 2、混合尺度 设有 A、B 两种液体混合后达到微粒均布状态。 BA A A VV V C 0 0A A C C I 0 1 1 A A C C I m III I m21 1I Word 资料 . A B A B （ a）（ b） 混合尺度分设备尺度 微团尺度 分子尺度 对上述两种状态： 在设备尺度上：两者都是均匀的（宏观均匀状态） 在微团尺度上：两者具有不同的均匀度。 在分子尺度上：两者都是不均匀的（当微团消失.称分子尺度的均匀或微观均匀）
4、 如取样尺寸远大于微团尺寸.则两种状态的平均调匀度接近于己于1。 如取样尺寸小到与b 中微团尺寸相近时.则 b 状态调匀度下降.而 a 状态调匀度不变。 即：同一个混合状态的调匀度随所取样品的尺寸而变化.说明单平调匀度不能反映混 合物的均匀程度 四、搅拌机主要结构 1、搅拌器 搅拌器由电动机带动.物料按一定规律运动（主体对流）.桨型不同 .物料产生的流型不同。 桨作用于物料 .物料产生三个方向的速度分量： 轴向分量 经向分量 切向分量当 . 桨对中安装 . n 。 液体绕轴整体旋转. 不利于混 合。 （1）旋桨式搅拌器 类似于无壳的轴流泵结构： Word 资料 . d j= （ 0.20.5)
5、D (0.33 居多 ) d j：L：b=20 ：5：4 适合混合中低粘度的物料. 5000c u=48m/s n=10300r.p.m。 回路较曲折.出口速度大 .湍动程度强 .剪切力大 .可将微团细化。 特点： 流型：径向流型 伴有轴向流 切向流 有两个回路 易产生 “ 分层效应 ” （不适于混合含有较重固体颗 粒悬浮液） 特点： a、流型： 轴流型， 以轴流 混合为主， 伴有切向流， 经向流， 湍动程度不高。 b、循环量大，适用于宏观混合 c、适用低粘度物料混合， 2000c p。 d 、 桨 转 速 较 高 ， 圆 周 速 度 u=515m/s n=100500rpm e、d j=(0
6、.20.5)D ( 以 0.33 居多 ) （2）涡轮式搅拌器 相似于无壳的离心泵 组成：圆盘、轴、 叶片（ 48） Word 资料 . （3）桨式搅拌器 当搅拌器提供的机械能因粘性阻力而消耗湍动程度主体流动围 例：同一规格的涡轮式搅拌器.混合不同粘度的物料.混合效果差别很大。 结构： 水的搅动范围为4D 当5000c p 时，其搅动 范围为 0.5D，离桨较远处 流体流动缓慢，甚至静止， 混合效果不佳。 当时，应采用D n 的桨 Word 资料 . 桨式搅拌器特点： 桨叶尺寸大 , dj/D=0.50.8 宽度大 ,b：dj=0.10.25 转速低 ,u=1.52m/s ; n=1100 r
7、pm 流型：径向流 切向流 桨叶倾斜 .可产生小围轴向流 适合低粘度物料 5000CP 当容器液位较高时.可在同一轴上安装几个桨叶。 Word 资料 . （4）锚删式搅拌器 结构： 2、搅拌容器 形状： 敞开式 封闭式 锥型底圆弧底 圆弧底：有利于产生流型.加速混合 .没有死角 .功耗低。 锥型底：有利于底部排料.流型差 .底部易产生停滞现象. 均匀程度差。 （2）设计 容器壁厚按压力容器设计标准及技术条件进行设计。 （3）容器容量及结构尺寸 容器长径流比H/D 搅拌容器装料量 搅拌容器装满程度用装满系数表示 根据实验一般： H/D=13 液固相 液液相 H/D=12 气液相 H/D=1.7
8、2.5 发酵容器 H D Word 资料 . =Vg/ V 式中 : V g 实际盛装物料的容积 V 容器全容积 =0.60.85 如搅拌过程中起泡沫或呈沸腾状态 =0.60.7 (取低值 ) 当物料反映平稳或粘度较大时 =0.80.85 (取高值 ) 容器直径与高度 确定方法 :先初算 (忽略封头容积),后较核计算 . 直径计算 : 将 H/D 及 V=V g/ 代入 注:D 应圆整为标准直径 容器高度计算 : 式中 :v 封头部分容积 注:H 应圆整 校核 :H/D 及值是否在推荐围 3、挡板 （1）打漩 当被搅拌液料出现沿圆周做整体旋转运动时.这种流动状态叫打旋。 （2）打旋的危害 几乎
9、不存在轴向混合.会出现分离现象。 液面下凹 .有效容积降低。 当旋涡较深时.会发生从液体表面吸气现象.引起液体密度变化或机械振动。 （3）常见消除打旋的方法 偏心安装 D H DHDV 32 44 3 )/( 4 DH Vg D HDvV 2 4 2 4 D v Vg H Word 资料 . 倾斜安装 側壁安装 消除打旋最简单常用的方法是在容器加设挡板 （4）挡板的结构与作用 结构 Word 资料 . 作用： 消除打旋 将切向流改变为轴向流和径向流 增大液体的湍动程度 （5）充分挡板化 实践证明：实现充分挡板化的条件为 式中： W b挡板宽度 d j 液轮直径 n b 挡板数目 通常： 是否所
10、有液体搅拌机无论混合物料的粘度多大都应加设挡板？ A、低粘度物料 .转速较高 .桨对中按装时.应加挡板 .挡板紧贴壁。 B、中粘度物料.挡板离开壁面安装.防止死区。 C、高粘度物料（ =12000cp ） 流体粘度足以抑制打旋.可不加挡板 35.0.)( 2.1 b b n dj W 10 1 dj Wb 4 b n Word 资料 . 4、轴封 （1）填料密封 特点： 结构简单 成本低 对轴磨损大 摩擦功耗大 需经常调解 （2）机械密封 特点： 密封可靠 对轴无磨损 摩擦功耗小 使用寿命长 无需调整 结构复杂 成本高 5、传动系统 组成： 电机、 减速器、 联轴器、 搅拌器 Word 资料
11、. 五、功率计算 1、计算方法 影响功率的因素： N=f(n,d j, , ,g) 结构参数： d j 、 D 、 H 、W b 运动参数： n 找出无因次数群 物性参数：、 用 式中： 功率因素 当加设挡板时 .消除打旋 .Y=0, Fr=1. =Np=k Rex 对数式： logNp =logK + XlogRe 以或 Np 为纵坐标 .以 Re为横坐标绘制功率曲线 2、功率曲线 x e y r p RK F N Word 资料 . （1）Re 104 时.(湍流区 ) 曲线呈水平 无挡板 ,功率消耗少 ,易打旋 ,效果差 有挡板 ,功率消耗增加,效果好。 注：为无因次数群.不针对特定尺寸 与曲线描述的搅拌器几何尺寸相近的均可用该曲线计算