畢 業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 1 頁 1 緒論 1.1 攪拌器的概述 1.1.1 攪拌器的應(yīng)用范圍 機(jī)械攪拌反應(yīng)器適用于各種物性（如粘度、密度）和各種操作條件（溫度、壓力）的反應(yīng)過程，廣泛應(yīng)用于合成材料、合成纖維、合成橡膠、醫(yī)藥、農(nóng)藥、化肥、染料、涂料、食品、冶金、廢水處理等行業(yè)。如實(shí)驗(yàn)室的攪拌反應(yīng)器可小至數(shù)十毫升，而污水處理、濕法冶金、磷肥等工業(yè)大型反應(yīng)器的容積可達(dá)數(shù)千立方米。除用作化學(xué)反應(yīng)器和生物反應(yīng)器外，攪拌反應(yīng)器還可大量用于混合、分散、溶解、結(jié)晶、萃取、吸收或解吸、傳熱等操作。 攪拌反應(yīng)器由攪拌容器和攪拌機(jī)兩大部分組成。攪拌容器包括筒體、 換熱元件及內(nèi)構(gòu)件。攪拌器、攪拌軸、及其密封裝置、傳動(dòng)裝置等統(tǒng)稱為攪拌機(jī)。 1.1.2 攪拌器的工作原理 通常攪拌裝置由作為原動(dòng)機(jī)的馬達(dá) (電動(dòng)、風(fēng)動(dòng)或液壓 )，減速機(jī)與其輸出軸相連的攪拌抽，和安裝在攪拌軸上的葉輪組成 減速機(jī)體通過一個(gè)支架或底板與攪拌容器相連。當(dāng)容器內(nèi)部有壓力時(shí)，攪拌軸穿過底板進(jìn)入容器時(shí)應(yīng)有一個(gè)密封裝置，常用填料密封或機(jī)械密封。通常馬達(dá)與密封均外購，研究的重點(diǎn)是葉輪。葉輪的攪拌作用表現(xiàn)為“泵送”和 渦流”，即產(chǎn)生流體速度和流體剪切，前者導(dǎo)至全容器中的回流，介質(zhì)易位，防止固體的沉淀并產(chǎn)生對(duì)換熱熱管 束 (如果有 )的沖刷；剪切是一種大回流中的微混合，可以打碎氣泡或不可溶的液滴，造成“均勻”。 1.1.3 化工反應(yīng)中的攪拌設(shè)備 根據(jù)攪拌器葉輪的形狀可以分成直葉槳式、開啟渦輪式、推進(jìn)式、圓盤渦輪式、錨式、螺帶式、螺旋式等 根據(jù)處理的掖體牯度不同可以分為低粘度液攪拌器。低粘度液攪拌器，如：三葉推進(jìn)式、折葉槳葉， 6 直葉渦輪式、超級(jí)混合葉輪式 HR 100， HV 100等；中高粘度液攪拌器如：錨式、螺桿葉輪式、雙螺旋螺帶葉輪型， MR 205， 305 超 畢 業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 2 頁 混合攪拌器等等。 1.2 化工攪拌器的適應(yīng)條件和構(gòu)造 1.2.1 化工攪拌器的適應(yīng)條件 攪拌加速傳熱和傳質(zhì)，在化工設(shè)備中廣泛運(yùn)用。化工攪拌器的作用使 化工生產(chǎn)中的液體充分混合，以滿足化學(xué)反應(yīng)能夠最大程度的進(jìn)行，該設(shè)備可以代替手動(dòng)攪拌對(duì)人體有毒或?qū)ζつw有傷害的化工原料減少對(duì)人體的危害，同時(shí)通過電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)軸加速攪拌，提高生產(chǎn)率。 攪拌加速傳熱和傳質(zhì)，在化工設(shè)備中廣泛運(yùn)用。攪拌的對(duì)象可以是液體 、固體和氣體，其中液體是必不可少的。最常見的液體是水，其粘度很低。液體也可能很粘，如黃油在室溫下可達(dá) l， 000， 000 cP。液體中如加入過多的固體，如泥沙，會(huì)失去流動(dòng)性，成為泥團(tuán)。 這種物料也可攪拌，但不在本文敘述的范圍內(nèi)。 1.2.2 化工攪拌器的構(gòu)造 化工生產(chǎn)過程中，通常用到的攪拌器種類有槳式攪拌器、渦輪式攪拌器、推進(jìn)式攪拌器、錨式攪拌器、框式攪拌器、螺帶式攪拌器等。各類攪拌器由于其構(gòu)造，性能等差異，使其能夠分別適用于化工生產(chǎn)中各種不同的工況。槳式攪拌器又可分為平直葉和折葉攪拌器兩種。這類攪拌器的結(jié)構(gòu)和加工都比較簡單。攪拌器直徑 d 與釜徑 D 之 比 d D 為 0 35 0 8，其運(yùn)轉(zhuǎn)速度為 10 100r min，為大型低速攪拌器，適用于低、中等粘度物料的混合及促進(jìn)傳熱，可溶固體的混 合與溶解等場(chǎng)合。渦輪式攪拌器又可分為開啟渦輪式和圓盤渦輪式兩類，每類又可分為平直葉、折葉、后彎葉三種。渦輪式攪拌器外形結(jié)構(gòu)上與槳式攪拌器類似，只是葉片較多。攪拌器直徑 d 與釜徑 D 之比 d D為 0 17 0 5， 轉(zhuǎn)速為 30 500r min。旋轉(zhuǎn)時(shí)有較高的局部剪切作用，能得到高分散度微團(tuán)，適用于氣液混合及液液混合或強(qiáng)烈攪拌的場(chǎng)合，常用于低中等粘度物料 (510 cP)。就一開啟式和圓盤式相比較而言，其構(gòu)造上差異造成開啟式比圓盤式循環(huán)流量更大，軸向混合效果更好。推進(jìn)式攪拌器也常被稱為旋槳式攪拌器。顧名思義 ，其葉片形式類似于輪船上的螺旋槳。攪拌器直徑 d 與釜徑 D 之比 d D 為 0 2 0 5，轉(zhuǎn)速較高，為 100 800r min。運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生較大的軸向循環(huán)流量，宏觀混合效果較好， 畢 業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 3 頁 適用于均相液體混合等攪拌不是非常強(qiáng)烈的以宏觀混合為目的的攪拌場(chǎng)合，常用于低粘度料液 (2000cP)的混合?？蚴綌嚢杵鞯臄嚢柰饩壟c釜壁間隙很小， d D 為 0 90 98，此特點(diǎn)使得攪拌時(shí)物料不易產(chǎn)生死區(qū)。轉(zhuǎn)速為 1 100r min， 為低速攪拌器，只產(chǎn)生切線流，剪切作用小，無軸向混合，適用于高粘度物料的攪拌。如精細(xì)化工產(chǎn)品涂料 油漆、化妝品的生產(chǎn)過程中常用到此類攪拌器。螺帶式攪拌器是把一定螺距的螺旋形鋼帶固定在攪拌軸上，螺帶外緣很接近釜壁。攪拌時(shí)，物料沿釜壁上升，沿軸向下運(yùn)動(dòng)。適用于高粘度料液的混合。 1.3 課題的目的、意義、國內(nèi)外現(xiàn)狀 1.3.1 課題的目的、意義 化工反應(yīng)中攪拌器的目的是借助攪拌器的作用使 化工生產(chǎn)中的液體充分混合，以滿足化學(xué)反應(yīng)能夠最大程度的進(jìn)行。該設(shè)備可以代替手動(dòng)攪拌對(duì)人體有毒或?qū)ζつw有傷害的化工原料，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，在化工生產(chǎn)應(yīng)用比較廣泛。本課題要求設(shè)計(jì)一個(gè)小型攪拌器，容積在 500 升左右，工作平穩(wěn)靈活 ，使用方便。本題目主要涉及化工生產(chǎn)中攪拌器的設(shè)備設(shè)計(jì)，主要解決的問題是化工生產(chǎn)中該設(shè)備的設(shè)計(jì)，包括：攪拌器的選擇、電動(dòng)機(jī)及減速器的選型、支撐裝置的設(shè)計(jì)、軸的選擇及密封設(shè)置、攪拌容器的設(shè)計(jì)，并畫出相應(yīng)的設(shè)備圖。 1.3.2 攪拌器的發(fā)展史及現(xiàn)狀 攪拌混合設(shè)備是一種應(yīng)用廣泛、品種繁多的流體機(jī)械產(chǎn)品，適用于化工、冶金、醫(yī)藥、食品和飼料等領(lǐng)域。攪拌操作是工業(yè)反應(yīng)過程的重要環(huán)節(jié)，它的原理涉及流體力學(xué)、傳熱、傳質(zhì)及化學(xué)反應(yīng)等多種過程，而攪拌器是為了使攪拌介質(zhì)獲得適宜的流動(dòng)場(chǎng)而向其輸入機(jī)械能量的裝置。因此攪拌器也叫做 Mixer，或叫做 Agitator,Stirrer。廣義的攪拌還包括將固體微粒分散懸浮在溶液里面或?qū)⑷芤鹤兂删鶆虻娜榛海虼怂ǚ稚⑵骱途|(zhì)機(jī)。某些攪拌器能產(chǎn)生極大的剪切力，以獲得細(xì)化的粒子比膠體磨大 10 倍以上的亞微米懸浮體，因此，可用于制造色拉醬、美容乳之類的精細(xì)食品和化學(xué)品。石化工業(yè)常用于聚氯乙烯合金、順丁橡膠合釜、反應(yīng)釜、汽提釜等統(tǒng)稱為攪拌容器（ Agitatored Vessels， 或 Stirred Vessels）。 畢 業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 4 頁 近年來，攪拌器和攪拌容器獲得飛速發(fā)展的同時(shí)，正面臨著滿足合理利用資源、節(jié)能降耗和對(duì) 環(huán)境保護(hù)要求的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。攪拌器和攪拌容器在服從裝置規(guī)模經(jīng)濟(jì)化和品種多樣化的同時(shí)，正日趨大型化。日立制作所自 1949 年生產(chǎn)攪拌反應(yīng)釜以來已為聚氯乙烯、對(duì)苯二甲酸、苯乙烯單體、聚丙烯等裝置生產(chǎn)了攪拌反應(yīng)釜近 4000 臺(tái)，容器的最大容量達(dá) 576m3 ，最大直徑達(dá) 7620 mm，圓筒部分最大長度達(dá) 44380 mm，設(shè)計(jì)壓力最大 28 MPa， 設(shè)計(jì)溫度最高 530 ，電機(jī)最大功率達(dá) 1100 kW?；诠?jié)能的要求，開發(fā)出變頻調(diào)速電機(jī)、小剪切阻力槳葉、以新型密封代替機(jī)械密封和填料密封，以磁力驅(qū)動(dòng)代替機(jī)械傳動(dòng)?；诮档彤a(chǎn) 品總體成本、減少維修保養(yǎng)成本和提高設(shè)備平均維修間隔時(shí)間的要求，大大提高了設(shè)備運(yùn)行壽命?；跐M足衛(wèi)生和降低清洗和殺菌成本的要求，實(shí)現(xiàn)了 CIP(就地清洗 )和 SIP(就地殺菌 )，提高了自動(dòng)化水平，避免了人與產(chǎn)品的接觸，減少了人工操作和待機(jī)時(shí)間，大大提高了產(chǎn)品的衛(wèi)生水平。 1.3.3 攪拌器的主要類型及其發(fā)展概況 根據(jù)攪拌器的形狀可以分成直葉槳式、開啟渦輪式、推進(jìn)式、圓盤渦輪式、錨式、螺帶式、螺旋式等；根據(jù)不同液體的粘度可以分為低粘度液攪拌器、中高粘度液攪拌器。低粘度液攪拌器，如：三葉推進(jìn)式葉輪，折葉槳式 (2 4 折葉 )， 6 直葉渦輪式，超級(jí)混合葉輪式 (HRO0， HV200)等 ；中高粘度液攪拌器如：錨式、螺桿葉輪式，雙螺旋螺帶葉輪型，超混臺(tái)攪拌器 (MR205， 305)等。為了達(dá)到成品高精度、高品質(zhì)化要求，國外，特別是日本開發(fā)了新型的攪拌裝置 ，以滿足高粘度產(chǎn)品的生產(chǎn)需要。如倒圓錐形螺帶翼式攪拌器、超混合攪拌器、高性能浮動(dòng)攪拌槽、超振動(dòng) 型攪拌器等。 在對(duì)物料的攪拌操作中，人們希望實(shí)現(xiàn)多種攪拌目的，因此了解各種攪拌器的特點(diǎn)，選擇適宜的葉輪型式，設(shè)計(jì)出符合流動(dòng)狀態(tài)特性的攪拌器是非常重要的。攪拌槽內(nèi)的液體進(jìn) 行著三維流動(dòng)，為了區(qū)分?jǐn)嚢铇~排液的流向特點(diǎn)，根據(jù)主要排液方向，按圓柱坐標(biāo)把典型槳葉分成徑向流葉輪和軸向流葉輪 。齒片式、平葉槳式、直葉圓盤渦輪式和彎曲葉渦輪式在無擋板攪拌槽中除了使液體產(chǎn)生與葉輪一起回轉(zhuǎn)的周向流外，還由于葉輪的離心力是液體沿葉片向槽壁射出，形成強(qiáng) 大有力的徑向流，故稱這些葉輪為徑向流葉輪。徑向流葉輪攪拌器旋轉(zhuǎn)時(shí)，將物料由軸向吸入再徑向排出，葉輪功率消耗大，攪拌速度較快，剪切力強(qiáng)。如圖 1.1、圖 1.2 所示，是典型的徑向流葉輪型式。 畢 業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 5 頁 圖 1.1 徑向流葉輪 圖 1.2 徑向流葉輪 在湍流狀態(tài)下，推進(jìn)式葉輪除了產(chǎn)生周向流動(dòng)外，還產(chǎn)生大量軸向流動(dòng)，是典型的軸向流葉輪。折葉渦輪式葉輪與直葉圓盤渦輪和彎曲葉渦輪式葉輪相比，軸向流成分較多，多用于軸向流的場(chǎng)合。螺帶式和螺桿式葉輪使高粘度物料產(chǎn)生軸向流動(dòng)，也屬軸向流葉輪型式。軸向流葉輪攪拌器不存在分區(qū)循環(huán)，單位功率產(chǎn)生的流量大，剪切速率小且在槳葉附近較大范圍內(nèi)分布均勻，具有較強(qiáng)的最大防脫流能力。如圖 1.3、圖 1.4 所示，是典型的軸向流葉輪型式。 圖 1.3 軸向流葉輪 圖 1.4 軸 向流葉輪 新型軸向流葉輪 在通常情況下，大量的攪拌設(shè)備用于低粘物系的混合和固一液懸浮操作，要求葉輪能以低的能耗提供高的軸向循環(huán)流量。由于傳統(tǒng)的推進(jìn)式葉輪葉片為復(fù)雜的立體曲面，雖能滿足要求，但制造卻很困難，亦不易大型化。因此競(jìng)相開發(fā)節(jié)能高效 、造價(jià)低廉且易于大型化的第二代高效軸流攪拌器成為混合設(shè)備公司的目標(biāo)。美國萊寧公司開發(fā)了 A310 和 A315 系列 (如圖 1.5，圖 1.6 所示 )。 畢 業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 6 頁 圖 1.5 A310 圖 1.6 A315 國內(nèi)如北京化工大學(xué)和華東理工大學(xué)等也分別開發(fā)了 CBY 軸流槳和翼型槳；中國石油化工學(xué)院的沈惠平教授等人還研制開發(fā)了一種新型高效易于加工的軸流式攪拌葉輪。它是一種空間扭曲板材型槳葉，從葉片端部看，它由許多相似的拱組成，與其所處半徑有關(guān)，且具有合理的葉片傾角、拱度及葉片寬度。 新型攪拌混合設(shè)備 近年來歐洲和 Et本開發(fā)了很多種適用于高粘和超高粘物系的臥式自清潔攪拌設(shè)備。瑞士臥式雙軸全相 (AllPhase) 型攪拌機(jī)就是典型的一例。如圖 1.7 所示。 圖 1.7 瑞士 LIST 公司全相 型自清潔反應(yīng)器 畢 業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 7 頁 圖 1.8 復(fù)合式攪拌器的結(jié)構(gòu) 另外，北京燕山石油化工有限公司設(shè)計(jì)院針對(duì)在大直徑、低轉(zhuǎn)速、介質(zhì)較粘稠的場(chǎng)合，設(shè)計(jì)了一種復(fù)合式攪拌器，很好地解決了無法配備大功率的電機(jī)，存在制造、檢修 以及安裝的困難等問題。復(fù)合式攪拌器的結(jié)構(gòu)如圖 1.8 所示。 設(shè)備設(shè)計(jì)智能化的實(shí)現(xiàn) 根據(jù)混合專家的經(jīng)驗(yàn)和常識(shí)，將攪拌混合設(shè)備與自動(dòng)控制技術(shù)相結(jié)合，在混合設(shè)備選型和設(shè)計(jì)中運(yùn)用人工智能技術(shù) (AJ)和基于知識(shí)的系統(tǒng) (KBS)，即實(shí)現(xiàn)了混合設(shè)備選型和設(shè)計(jì)的智能化。 如圖 1.9 所示，攪拌設(shè)備設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)采用總 設(shè)計(jì)任務(wù)控制各階段設(shè)計(jì)分任務(wù)，分任務(wù)調(diào)度相應(yīng)的設(shè)計(jì)知識(shí)和數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)混合設(shè)備的專家系統(tǒng)設(shè)計(jì)的組織方法。通過仔細(xì)的分析、歸屬，用智能化設(shè)計(jì)系統(tǒng)原型階段性地實(shí)現(xiàn)混合設(shè)備的設(shè)計(jì)過程，可以把其表示為一系列的設(shè)計(jì)過程的鏈?zhǔn)叫蛄?。各階段相對(duì)獨(dú)立又相互連續(xù)，其中每一個(gè)設(shè)計(jì)階段都將設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)傳遞給后繼設(shè)計(jì)過程 L6j。 該系統(tǒng)從攪拌葉輪的選型、過程設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)和經(jīng)濟(jì)分析評(píng)價(jià)，到最終機(jī)械繪圖的全過程的都給出了智能化的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。它可應(yīng)用于牛頓流體和非牛頓流體，液一液體系、固 一液體系和氣 一液體系，并且可以處理容積超過上百立方 米的應(yīng)用體系。 20 世紀(jì) 90 年代以來，有關(guān)攪拌設(shè)備選型和設(shè)計(jì)的專家系統(tǒng)在國外已有少量報(bào)道。如 1994 年美國 Chemineer 公司報(bào)道了該公司有一個(gè)用于渦輪式攪拌設(shè)備設(shè)計(jì)的知識(shí)庫軟件 AgDesign，據(jù)稱該公司 90 頂伸人攪拌器的設(shè) 畢 業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 8 頁 備均已用此軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)。芬蘭的 Lappeenranta 工業(yè)大學(xué)在 1994 年發(fā)表了有關(guān)混合設(shè)備初步設(shè)計(jì)的知識(shí)庫系統(tǒng)的論文。在國內(nèi)，浙江大學(xué)也正與大型石化企業(yè)合作開發(fā)攪拌槽式反應(yīng)器的智能化輔助選型和設(shè)計(jì)軟件。 圖 1.9 混合設(shè)計(jì)智能化設(shè)計(jì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu) 1.3.4 結(jié)語 攪拌操 作是工業(yè)反應(yīng)過程的重要環(huán)節(jié)，攪拌混合設(shè)備在化學(xué)工業(yè)中擔(dān)當(dāng)著非常重要的角色?，F(xiàn)代化學(xué)工業(yè)要求有更高更好的攪拌混合技術(shù)，因此必須改進(jìn)傳統(tǒng)攪拌裝置、研制新型混合設(shè)備；同時(shí)使用 LDV、 PIV 和 EPT 等先進(jìn)量測(cè)技術(shù)，運(yùn)用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)知識(shí)，深入分析攪拌反應(yīng)器內(nèi)的流體流動(dòng)機(jī)理和微觀混合，安全和優(yōu)化設(shè)計(jì)、提高過程效率性能和降低失敗風(fēng)險(xiǎn)，并最終提高反應(yīng)產(chǎn)率。在這些現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)的推動(dòng)下，攪拌混合技術(shù)一定會(huì)向一個(gè)更新的階段發(fā)展。 1.4 本課題的設(shè)計(jì)思路 畢 業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 9 頁 本課題的設(shè)備思路可分為以下步驟： 1、按設(shè)計(jì)要求可用的 D T(輪徑 罐徑 )值，和對(duì)攪拌時(shí)間、攪拌程度的要求，選定若干個(gè)不同轉(zhuǎn)速下的扭矩或功率要求； 2、選定合理的葉輪安裝高度，結(jié)合設(shè)備情況，估計(jì)近似的攪拌軸長； 3、估計(jì)合理的電動(dòng)機(jī)功率； 4、根據(jù)葉輪功耗。輸出軸、支架等等，選擇能滿足前三項(xiàng)要求的攪拌器； 5、按照葉尖切線速度等條件，確定最合適的轉(zhuǎn)速，對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，按已確定的條件，對(duì)軸系進(jìn)行動(dòng)力和強(qiáng)度等因素的驗(yàn)算和分析。 畢 業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 10 頁 2 攪拌容器的設(shè)計(jì) 2.1 攪拌容器的設(shè)計(jì)探討 攪拌容器的作用是為物料反應(yīng)提供合適的空間。攪拌容器的筒體基本上是 圓柱筒，封頭常采用橢圓形封頭、錐形封頭和平蓋，以橢圓形封頭應(yīng)用最廣。下封頭與筒體一般為焊接連接，上封頭與筒體也可采用焊接連接，但在筒體直徑 DN1500mm的場(chǎng)合多采用法蘭連接。 筒體的直徑和高度是容器設(shè)計(jì)的基本尺寸。工藝條件通常給出設(shè)備容積 V 或操作容積 V0 ,有時(shí)也給出筒體內(nèi)徑 Di，或者筒體高度 H1 和筒體內(nèi)徑 Di 之比（稱為長徑比） ,其中 V0=nV， n 為裝料系數(shù)，表明容器操作時(shí)所允許的裝滿程度，在確定攪拌容器的容積時(shí)，其值通?？扇?0.60.85.如果物料在反應(yīng)中產(chǎn)生泡沫或沸騰狀態(tài)，取 0.60.7；如果物 料在反應(yīng)中比較平穩(wěn)，可取 0.80.85. 一般攪拌罐根據(jù)罐內(nèi)物料類型筒體的高徑比可分為液固相、液液相 11.3， 氣液相12. 據(jù)設(shè)計(jì)要求，要求攪拌器的 容積在 500 升左右，液體粘度為 0.3Pa.s， 液體的密度為=1500kg/m3，運(yùn)轉(zhuǎn)速度為 40r/min， v=5m/s。 結(jié)合實(shí)際條件，本課題選用筒式攪拌器。將攪拌器的外殼設(shè)計(jì)成圓筒形，攪拌器旋轉(zhuǎn)時(shí)，把機(jī)械能傳遞給流體，在攪拌器附近形成高湍動(dòng)的充分混和區(qū)，并產(chǎn)生一股高速射流，使流體具有較高的壓頭，推動(dòng)液體在攪拌容器內(nèi)循環(huán)流動(dòng)。在圓筒的導(dǎo)流作用下，介質(zhì)從簡體 的頂部和底部流入筒內(nèi)，完成一個(gè)循環(huán)，使介質(zhì)產(chǎn)生高速的徑向流和軸向流，同時(shí)加大介質(zhì)流量，介質(zhì)流動(dòng)更均勻。 通過筒式攪拌器與渦輪式攪拌器和推進(jìn)式攪拌器的功率對(duì)比試驗(yàn)，在相同的拌情況下，筒式攪拌器將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率更高，如圖 2.1 所示。 畢 業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 11 頁 圖 2.1 三種攪拌器功率曲線 (1) 筒式攪拌器的攪拌流型適于低黏度液體的攪拌，攪拌釜內(nèi)的攪拌死角較少。 (2) 筒式攪拌器對(duì)電能的利用率高，在相同的情況下，筒式攪 拌器的功率準(zhǔn)數(shù)較小，耗能少，表明筒式攪拌器在節(jié)能方面具有非常好的效果。 (3) 筒式攪拌器的攪拌混合效率高，在相同的情況下，是渦輪式和推進(jìn)式攪拌器的2 3 倍。 因此，本課題選用的筒式攪拌器能夠滿足設(shè)計(jì)的要求。 2.2 攪拌容器的設(shè)計(jì)計(jì)算 2.2.1 確定筒體的幾何參數(shù) （ 1） 筒體型式 選擇圓柱形筒體 （ 2） 確定內(nèi)筒筒體的直徑和高度 由于攪拌過程是液 液相混合，一般來說攪拌裝置的高徑比 （ H D） 為 11.3，本次設(shè)計(jì)選用高徑比為 1.2。已知攪拌容積是 500L，根據(jù)公式 D= 3 /4 DHV（ 2.1） 可以計(jì)算處筒體的內(nèi)直徑 D=0.80m，筒體高 H=0.96 m。 （ 3） 筒體材料的選擇及估算筒體鋼板的厚度 根據(jù)冶金手冊(cè)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)，我們選用普通碳素鋼，根據(jù) GB150 1998 中對(duì)碳素鋼 畢 業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 12 頁 的要求和鋼板之間的差別，我們選用 Q235 B 熱軋鋼板，厚度尺寸選用 9mm。 （ 4） 計(jì)算筒體的壁厚及強(qiáng)度校核 按照材料力學(xué)中的強(qiáng)度理論，對(duì)于鋼制容器適宜采用第三、第四強(qiáng)度理論，但是由于 第一強(qiáng)度理論在容器設(shè)計(jì)史上使用最早，有成熟的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，而且由于強(qiáng)度條件不同而引起的誤差已考慮在安全系數(shù)內(nèi)，所以至今在容器常規(guī)設(shè)計(jì)中仍采用第一強(qiáng)度理論，即 1 式中是器壁中 1 三個(gè)主應(yīng)力中最大一個(gè)主應(yīng)力。對(duì)于內(nèi)壓薄壁容器的回轉(zhuǎn)殼體，軸向應(yīng)力 為第一主應(yīng)力，徑向應(yīng)力 為第二主應(yīng)力，而另一個(gè)主應(yīng)力 z 是徑向應(yīng)力，由于 、 與 z 相比可忽略不計(jì)，即 3=z=0，所以第三強(qiáng)度理論與第一強(qiáng)度理論趨于一致。因此在對(duì)容器個(gè)元件進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，主要確定 1，并將其控制在許用應(yīng)力范圍內(nèi)，進(jìn)而求取容器的壁厚。 容器圓筒承受均勻內(nèi)壓作用時(shí)，其器壁中產(chǎn)生的如下薄膜應(yīng)力（圓筒的平均直徑為D，壁厚為 t）： =tPD2=tPD4很顯然， 1=， 故按照第一強(qiáng)度理論，有 1 = tPD2 t （ 2.2） 在容器設(shè)計(jì)中，一般只給出內(nèi)徑值 Di，則 D=Di + t，將其代入上式，得 P(Di+t)/2t t （ 2.3） 容器 圓筒在制造時(shí)由鋼板卷焊而成，焊縫區(qū)金屬強(qiáng)度一般低于木材，所以上式中的 t 應(yīng)乘以系數(shù) 。所以，考慮容器內(nèi)部介質(zhì)和周圍大氣腐蝕、供貨鋼板厚度的負(fù)偏差等原因，設(shè)計(jì)厚度應(yīng)比計(jì)算厚度大。設(shè) t 為圓筒的計(jì)算厚度，則由上式可得 mmppDt t t 2（ 2.4） 畢 業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 13 頁 式中 p 設(shè)計(jì)內(nèi)壓力， Mpa Di 圓筒內(nèi)直徑， mm t 計(jì)算厚度， mm 焊縫系數(shù)， 1.0 t 設(shè)計(jì)溫度下圓筒材料的作用應(yīng)力， Mpa。 式 （ 2.4） 即為內(nèi)壓圓筒厚度的計(jì)算公式。已知 Q235 B 鋼的設(shè)計(jì)內(nèi)壓力 P1.6 Mpa，選用 P=1.0Mpa，許用應(yīng)力 t=125 Mpa， =125 Mpa， =0.5， 所以計(jì)算厚度 t=（ 1.0800） （ 21250.5 1） =7mm。 代入公式 （ 2.2） 驗(yàn)算得 1=61.41.0125 Mpa。 故封頭壁厚取 7mm可以滿足穩(wěn)定性的要求。 畢 業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 15 頁 此處省略 NNNNNNNNNNNN字。如需要完整說明書和 設(shè)計(jì) 圖紙等 .請(qǐng)聯(lián)系 在線 扣扣： 九七一九二零八零零 另提供全套機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)下載！ 全部設(shè)計(jì)都已通過答辯 結(jié)論 一方面我們可以根據(jù)操作目的、操作條件、操作方法、原料和成品的特性、安全等初選攪拌器葉輪的型式；另一方面還需要依據(jù)各種攪拌器葉輪的性能及其應(yīng)用實(shí)例、使用經(jīng)驗(yàn)，綜合考慮 選擇攪拌器。 另一方面設(shè)計(jì)攪拌器時(shí)，除了運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)和公式計(jì)算所需要?jiǎng)恿?、回轉(zhuǎn)數(shù)等參數(shù)外，還需要以中小模擬試驗(yàn)為基準(zhǔn)，進(jìn)行放大，以符合實(shí)際操作達(dá)到預(yù)期的效果。 最后必須改進(jìn)現(xiàn)有的攪拌器和設(shè)計(jì)新型的攪拌器，達(dá)到合適的攪拌液體流動(dòng)狀態(tài)，以適應(yīng)各種粘度攪拌的需要和滿足產(chǎn)品的性能要求，最終實(shí)現(xiàn)裝置高效、節(jié)能的效果。 畢 業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 16 頁 致謝 經(jīng)過半年的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，作為一個(gè)本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我 由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方， 在以后的學(xué)習(xí)和工作中我會(huì)注意一些細(xì)節(jié)問題。 本次設(shè)計(jì)得到了楊漢嵩老師的大力幫助，為本人完成本次設(shè)計(jì)提供了大量的幫助，在設(shè)計(jì)中提出了許多有益的意見，提出了設(shè)計(jì)中的不足，使我及時(shí)得到改正。同時(shí)，本次設(shè)計(jì)也得到了同學(xué)們的大力幫助。給我提出了許多好的意見和建議。對(duì)此，我向楊漢嵩老師及同學(xué)們表示衷心的感謝。 最后 我要感謝我的母校 黃河科技學(xué)院 ，是母校給我們提供了優(yōu)良的學(xué)習(xí)環(huán)境； 畢 業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 17 頁 另外，我還要感謝那些曾給我授過課的每一位老師，是你們教會(huì)我專業(yè)知識(shí)。在此，我再說一次謝謝！謝謝大家！。 參考文獻(xiàn) 1 潘紅良，赫俊文主編 .過程設(shè)備機(jī) 械設(shè)計(jì) M.上海：華東理工大學(xué)出版社， 2006.7.