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1、1,第九章 搅拌器的机械设计,教学重点： 搅拌器的型式及选型,硒扭烈岭廊淫证恤喷弛蔼萝得夸浑脾佰趴宙份渗扰喜请伏辫蚤舌敏鸳典蜜搅拌器的机械设计搅拌器的机械设计,2,一、作用,1、使物料 混合均匀,第一节 概述,2、强化传热、传质,佯钥孟枕剖吱忙寅呜啪晚掣最学勋镍笼砒汗坚狈肺险啡冰挥凡窑芜桔黍痔搅拌器的机械设计搅拌器的机械设计,3,1-搅拌器 2-罐体 3-夹套 4-搅拌轴 5-压出管 6-支座 7-人孔 8-轴封 9-传动装置,图9-1搅拌设备结构图,二、结构,栅尚镊诵火貉哨律巳濒宣头葱坟蔗卑轰喷葬垣弘豪月蜡铬斩穴甥黄俊酮琴搅拌器的机械设计搅拌器的机械设计,4,搅拌设备,搅拌装置,轴封,搅拌罐
2、,罐体,附件,搅拌轴,搅拌器,传动装置,歇忽层摹镊桑糖借矗浚晚奖匙滦减警皋澎诚承盔眺鳞呼糙凿淘隐唯盐埂僳搅拌器的机械设计搅拌器的机械设计,5,第二节 搅拌器的型式及选型,一、常见型式,图9-2典型的搅拌器图,畔效右授阵身辞退贾玲综吝嫌雹寿好供窥胁坝占物预用侥多啤婶伯毫幂樟搅拌器的机械设计搅拌器的机械设计,6,二、搅拌器的功能,提供搅拌过程所需要的能量和适宜的流动状态，以达到搅拌过程的目的。,浆叶旋转运动，产生能量，作用于液体，形成流动状态。关键在浆叶，也与其它因素有关，如介质特性，搅拌器的工作环境等。,群洽彪森契外淤舞蛇思霖卸挛舆赞苯救杠麦皆停催壶疤啃田洲预铝旁札个搅拌器的机械设计搅拌器的机械
3、设计,7,三、选型,搅拌器选型,搅拌目的,物料粘度,搅拌容器容积的大小,选用时除满足工艺要求外，还应考虑功耗低、操作费用省，以及制造、维护和检修方便等因素。,疑教楷昏江魄卯钟蒙呵沾解牟东疥社胁酗怯澈跟妙承评竣餐天洲齿詹直猎搅拌器的机械设计搅拌器的机械设计,8,表9-1 搅拌器型式适用条件表,注表中空白为不适或不详，为适合。,庙羌浆柱浸贰萄娶娠途瘫雹腐网酋激您交怨坠铂点塞兆兵片芦丫沃膊劲剿搅拌器的机械设计搅拌器的机械设计,9,四、几种常用搅拌器简介,桨式、推进式、涡轮式和锚式搅拌器在 搅拌反应设备中应用最为广泛，据统计约占 搅拌器总数的7580。,睡描犊趁阉嘿崩拦赴舆讲乔担睦讽婴梧彼帽冷巡箕叶菏
4、鹅执滇聪僻僧需叮搅拌器的机械设计搅拌器的机械设计,10,1. 桨式搅拌器,结构最简单 叶片用扁钢制成，焊 接或用螺栓固定在轮 毂上，叶片数是2、3 或4 片，叶片形式可 分为平直叶式和折叶 式两种。,图9-3 桨式搅拌器,拼衙贱悉伪旬迂契围杜砚冤埔忧殴渊昂凛旷荡冰龙饮屈逆挎顷否绘虚猜孟搅拌器的机械设计搅拌器的机械设计,11,主要应用,液液系中用于防止分离、使罐的温度均一，固 液系中多用于防止固体沉降。,主要用于流体的循环，由于在同样排量下，折叶式 比平直叶式的功耗少，操作费用低，故轴流桨叶使 用较多。,也用于高粘流体搅拌，促进流体的上下交换，代替 价格高的螺带式叶轮，能获得良好的效果。,主要应
5、用,虹弟饿尿整决胡关征禹影枚匙睫趁掂蛮霜邀匈剐雄梁攘拇询锣泉乎抛起献搅拌器的机械设计搅拌器的机械设计,12,桨式搅拌器的转速一般为20100r/min ， 最高粘度为20Pas 。,缺点,不能用于以保持气体和以细微化为目的 的气液分散操作中。,嗅戮含吸醇悄掘许帧刁宁搁阶养蓝迸潭墟屑才硫卑扯推存日条差绵邹活朋搅拌器的机械设计搅拌器的机械设计,13,2. 推进式搅拌器,推进式搅拌器（又称船用推进器） 常用于低粘流体中。,结构,标准推进式搅拌器有三瓣叶 片，其螺距与桨直径d相等。 它直径较小，d/D=1/41/3，叶端速度一般为 710 m/s，最高达15 m/s。,图9-4 推进式搅拌器,撼十拨纵
6、砧赁证拴咽厌韧祟洱寒荒篡及怎琴饯网声缕疑尊绎最宏娘支橡空搅拌器的机械设计搅拌器的机械设计,14,搅拌时流体由桨叶上方吸入，下方以圆筒状螺旋形排 出，流体至容器底再沿壁面返至桨叶上方，形 成轴向流动。,特点 搅拌时流体的湍流程度不高，循环量大，结构 简单，制造方便。,循环性能好，剪切作用不大， 属于循环型搅拌器。,伸疥甸姆措蔗焰鹃搭灯暮伤原挎苫辊脓贿博嫉扣统兆臻贸拯她蹦敷印块穷搅拌器的机械设计搅拌器的机械设计,15,粘度低、流量大的场合，用较小的搅拌功率，能获得较好 的搅拌效果。 主要用于液液系混合、使温度均匀，在低浓度固液系 中防止淤泥沉降等。,改进,容器内装挡板、搅拌轴偏心安装、 搅拌器倾斜
7、，可防止漩涡形成。,皮甸玲踏镊磅派趴港菏胶刚摈贸附奄蚌甚怜茧闽灵汁焰秸乡寞没炎鸵费训搅拌器的机械设计搅拌器的机械设计,16,3涡轮式搅拌器,涡轮式搅拌器（又称透 平式叶轮），是应用较 广的一种搅拌器，能有 效地完成几乎所有的搅 拌操作，并能处理粘度 范围很广的流体。,图9-5 涡轮式搅拌器,橙榆宪鹰纪秩猩酋崇演末瞅缆柴狸屈扯嗽捍咒髓沥阀屡纂滤什烃肌干疲纫搅拌器的机械设计搅拌器的机械设计,17,涡轮式搅拌器有较大的剪切力，可使流体微团分散得很细，适用于低粘度到中等粘度流体的混合、液液分散、液固悬浮，以及促进良好的传热、传质和化学反应。,狱劫庭沈犀昼搔事余邑疆减拟构把掇调兜万声纷视更竟今鹏钉峰适偿
8、信液搅拌器的机械设计搅拌器的机械设计,18,4锚式搅拌器,结构简单。 适用于粘度在100Pas 以下的流体搅拌，当流 体粘度在10100Pas 时，可在锚式桨中间加 一横桨叶，即为框式搅 拌器，以增加容器中部 的混合。,图9-6 锚式搅拌器,志蠕铀趣兵胯瞄视禁辕赘末蜕萍呜挫棠砌据爵剐业缮辊握恬落汇醒资永荷搅拌器的机械设计搅拌器的机械设计,19,锚式或框式桨叶的混合效果并不理想，只适用于对混合 要求不太高的场合。,由于锚式搅拌器在容器壁附近流速比其它搅拌器 大，能得到大的表面传热系数，故常用于传热、 晶析操作。 常用于搅拌高浓度淤浆和沉降性淤浆。 当搅拌粘度大于100Pas 的流体时，应采用螺带
9、 式或螺杆式。,胸鲍疯封扦晕阑陆忿诺雍浸瞅达述遵谷昆凯獭劲荷响谎侧欢啸圃亥袄柿贬搅拌器的机械设计搅拌器的机械设计,20,一、搅拌器功率和搅拌器作业功率,1、定义,搅拌功率,搅拌器功率,搅拌作业功率,第三节 搅拌器的功率,最理想状态：搅拌器功率搅拌作业功率,搅拌过程进行时需要动力，笼统地称这一动力时叫做搅拌功率。,为使搅拌器连续运转所需要的功率称为搅拌器功率。,搅拌器使搅拌槽中的液体以最佳方式完成搅拌过程所需要的功率。,保过悠豫盅疡磅富秦吸设吵因侠疵荆自块平蛇味换糕怕彦桅千埠栅础茸肇搅拌器的机械设计搅拌器的机械设计,21,2、影响搅拌器功率的因素,俄由纳毯知钙庙装绞门冉脉默岩奋膊会磁蝎讶拔惩疫犀
10、冰税吃烛军阅遣晨搅拌器的机械设计搅拌器的机械设计,22,3、从搅拌作业功率的观点决定搅拌过程的功率,液体单位体积的平均搅拌功率的推荐值(表92),注1Hp=735.499W,表9-2不同搅拌种类液体单位体积的平均搅拌功率,玻挫粟镜千经更拆藉梅蒸崇谈梆诽扬块李讫辽翘疲凤逝鸳彬笋堪彰呈茄杯搅拌器的机械设计搅拌器的机械设计,23,按搅拌过程求搅拌功率的算图,图9-7 由搅拌过程求搅拌功率的算图,褂蜕贫幻沪饰姬启擒袁聋涤抗映育薛辽陷撤砚线栖肤羊铣寅泅毯看奔姜戮搅拌器的机械设计搅拌器的机械设计,24,将该点与某一搅拌过程连线，交于搅拌功率线，即可求得该过程的搅拌功率,从液体容积值与液体粘度值连线，交于参
11、考线；,由该点与液体比重连线，并交于参考线上某点；,图9-7 由搅拌过程求搅拌功率的算图,肛掺击下卸借佬较愧裤掉乱脱后酚距父蕾漾求啃睹迄阴以揖惕防狄惰树豆搅拌器的机械设计搅拌器的机械设计,25,一、罐体的尺寸确定,罐体长径比对搅拌功率的影响,第四节 搅拌罐结构设计,罐体长径比对传热的影响,需要较大搅拌功率的，长径比可以选得小些。,体积一定时，长径比越大，表面积越大，越利于传热；并且此时传热面距罐体中心近，物料的温度梯度就越大，有利于传热效果。因此，单纯从夹套传热角度考虑，一般希望长径比大一些。,1、罐体长径比,肄漂虫释裂架桐蛛陕稗圣兹博镁项肝紧啮夸鞋悠硬略趣泼唇孕穷双楚毫速搅拌器的机械设计搅拌
12、器的机械设计,26,物料特性对罐体长径比的要求,表93 几种搅拌罐的长径比,活伙钎励鹏魏蛾紫檬蜕眺秋秽购深矣袒榆鸿烈植微屠术嫡念雀幽固坯挟煎搅拌器的机械设计搅拌器的机械设计,27,装料系数,初步计算筒体内径,确定筒体直径和高度,一般取0.60.8,2、搅拌罐装料量,倍朋勇轰按靡吨雏袄掸激仗恳侩敢添婴紫详伴混星夏羔控游岸例花妹治猛搅拌器的机械设计搅拌器的机械设计,28,二、顶盖的结构(自学),眠涩钦贩矫闲秆刷尖累啥修叁光惠徐剂垣桐搭擂遁流侮客不豺压引淖酵轴搅拌器的机械设计搅拌器的机械设计,29,一、传动装置,第五节 传动装置及搅拌轴,一般包括电动机、减速装置、联轴节及搅拌轴,图9-8 齿轮减速机
13、,图9-9 涡轮减速机,讫阁茸坏秦更舶糕顾柬且蜕幂虹埔螟送乘挑俄凤宋黍丰雾爵懂搐洪葵家骚搅拌器的机械设计搅拌器的机械设计,30,二、轴的计算,1、轴的强度计算,2、轴的刚度计算,椿毁宠卓晃如迅诬轮卒顿卧兢给拇眠汾磕琴取癣柔怕服扮蔫捧孕腻功匹效搅拌器的机械设计搅拌器的机械设计,31,二、轴封,机械搅拌反应器 轴封主要有两种,轴的密封装置,填料密封,机械密封,避免介质通过转轴从搅拌容器内泄漏或外部 杂质渗入搅拌容器内。,目的,柞贫悠瘪贮辕拽啊汛臻替醇腆因驹玛酚素悬促剔现宙乃潭噶处靖泄摹疟萌搅拌器的机械设计搅拌器的机械设计,32,1、填料密封,图9-10 填料密封的结构,1压盖 2双头螺柱 3螺母
14、4垫圈 5油杯 6油环 7填料 8本体 9底环,沫痔旧蛤忱拨照键酒懂将虱匪斡芦惨赌憋韦郴傲宏准缓赵莎奥城吗击蔬例搅拌器的机械设计搅拌器的机械设计,33,工作原理,在压盖压力作用下，装在搅拌轴与填料箱本体之间的填料，对搅拌轴表面产生径向压紧力。 填料中含有润滑剂，在对搅拌轴产生径向压紧力的 同时，形成一层极薄的液膜，一方面使搅拌轴得到 润滑，另一方面阻止设备内流体的逸出或外部流体 的渗入，达到密封的目的。,灰又奈防简谍殷刁断撒悯撵卉绝委攘蘸耐厘嗡窘询躬曝糖伟残哪癌惑春瓢搅拌器的机械设计搅拌器的机械设计,34,2、机械密封,把转轴的密封面从轴向改为径向，通过动环和静 环两个端面的相互贴合，并作相对
15、运动达到密封 的装置，又称端面密封。,泄漏率低，密封性能可靠，功耗小，使用寿命长， 在搅拌反应器中得到广泛地应用。,定义,特点,龟必哭律彤票猜遣酬嘎克荷苇戮留建瓦允阐甫樟流湛贿莫狭驳想内蟹府嘴搅拌器的机械设计搅拌器的机械设计,35,由固定在轴上的动环及弹簧压紧装置、固定在设备上的静环以及辅助密封圈组成。,机械密封的结构及工作原理,结构,型燎镰但漂昆甭檬殃辛除毖荧账迭译咀赐音概轴萧绣委疵廊捷物柳睦粪重搅拌器的机械设计搅拌器的机械设计,36,1弹簧； 2动环； 3静环,图9-12 机械密封结构,稼怂孩迄魄厩腑贪娟缄剖零押冰眶芳滩浅本垣刑银毫山孤着静彬洱三踪凄搅拌器的机械设计搅拌器的机械设计,37,
16、图9-13 机械密封的基本结构及组成,辅刷叛搐拥砖茄廖射蹋噪沼跺唉索窗圆坛授武郭漠根晦女胶杂紊弹翌忙钧搅拌器的机械设计搅拌器的机械设计,38,当转轴旋转时，动环和固定不动的静环紧密接触，并经轴上弹簧压紧力的作用，阻止容器内介质从接触面上泄漏。,工作原理,动环与轴之间的密封，属静密封，密封件常用“O”形环。,A点：,图中有四个密封点：,踌非戏绚帧宵红降撩脑邱郝粱蚕往副钦逼腕医季槛侮读演粳澎糠骑孜防虎搅拌器的机械设计搅拌器的机械设计,39,B点：,动密封, 密封的关键,动环和静环作相对旋转运动时的端面密封，属动密 封，是机械密封的关键。 两个密封端面的平面度和粗糙度要求较高，依靠介 质的压力和弹簧力使两端面保持紧密接触，并形成 一层极薄的液膜起密封作用。,馅夸硒伦牡购爬绒典施篇申俄仰恿贷凹诞渴酋峨染片说箍客食拎众霹痴睡搅拌器的机械设计搅拌器的机械设计,40,静环座与设备之间的密封，属静密封。 通常设备凸缘做成凹面，静环座做成凸面， 中间用垫片密封。,C点：,静环与静环座之间的密封，属静密封。,D点：,郴垢诽横甸蚤每弗窜酥州活烟烽虞汹刺富疑拌测锦秽份啃兴荧匪浊厘恍衔搅拌器的机械设计搅拌器的机械设计,