1、搅拌器的机械设计教学重点：搅拌器的型式及选型1一、作用 1、使物料混合均匀 第一节 概述 2、强化传热、传质 使气体在液相中很好地分散使固体粒子（如催化剂）在液相中均匀地悬浮使不相溶的另一液相均匀悬浮或充分乳化强化相间的传质（如吸收等）强化传热 21-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3搅拌设备搅拌装置轴封搅拌罐罐体附件搅拌轴搅拌器传动装置4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 5二、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
2、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。 6三、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。7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。搅 拌器型式 流 动 状 态 搅 拌目的 搅 拌容器容 积 (m3)转 速范围(r/min)最高粘度(P)对流循环湍流扩散剪切流低粘度混合高粘度液混合传热反 应分散溶解固体悬浮气体吸收结晶传热液相反应涡轮 式 1100 10300 500桨 式 1200 10300 20推 进 式
3、 11000 10500 500折叶开启 涡轮 式 11000 10300 500布 尔 马 金式 1100 10300 500锚 式 1100 1100 1000螺杆式 150 0.550 1000螺 带 式 150 0.550 10008四、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 75 80。91. 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 10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
4、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。主要应用11桨式搅拌器的转速一般为 20 100r/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。122. 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=1/4 1/3，叶端速度一般为 7 10 m/s，最高达 15 m/s。 图 9-4 推进式搅拌器13搅
5、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。14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，可防止漩涡形成。主要应用153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 16涡轮式搅拌器有较大的剪切力
6、，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。主要应用174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 10 100Pas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 18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，应采用螺带式或螺杆式。主要应用19一
7、、 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。202、影响 搅 拌器功率的因素 搅 拌器的几何参数与运 转 参数 搅 拌槽的几何参数 搅 拌介 质 的物性参数 213、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 9 2) 搅 拌 过 程的种 类 液体 单 位体 积 的平均
8、 搅 拌功率 /(Hp/m3)液体混合 0.09固体有机物 悬 浮 0.2640.396固体有机物溶解 0.3960.528固体无机物溶解 1.32乳液聚合 (间 歇式 ) 1.322.64悬 浮聚合 (间 歇式 ) 1.5851.894气体分散 3.96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22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 23 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
9、的算图 24一、 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25物料特性对罐体长径比的要求 表 93 几种搅拌罐的长径比种 类 设备 内物料 类 型 长 径比一般 搅 拌罐 液 -固相、液液相 1 1.3气液相 1 2聚合釜 悬 浮液、乳化液 2.08 3.85发 酵罐 类 发 酵液 1.7 2.526装料系数 初步计算筒体内径确定筒体直径和高度 一般取 0.6 0.82、 搅 拌罐装料量 27二、 顶 盖的 结 构 (自学 ) 28一、 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 图 9-9 涡轮减速机 29二、轴的计算 1、轴的强度计算 2、轴的刚度计算 30
