1、第九章 攪拌器的機械設(shè)計9.1 概 述9.2 攪拌器的型式及選型9.3 攪拌器的功率9.5 傳動裝置及攪拌軸9.6 軸 封9.4 攪拌罐結(jié)構(gòu)設(shè)計2022/8/21第九章 攪拌器的機械設(shè)計本章重點：攪拌器各部件的選型本章難點：攪拌軸和攪拌器的設(shè)計計劃學(xué)時：4學(xué)時2022/8/219.1 概 述 攪拌設(shè)備在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用范圍較廣，它最主要的作用是使物料混合均勻，這種過程可能是物理過程，也可能是化學(xué)反應(yīng)過程。 如：聚酯行業(yè)，油劑調(diào)配罐，也是一個攪拌設(shè)備，使短纖油劑在水中攪拌均勻。 又如，生產(chǎn)高壓聚乙烯的反應(yīng)器是超高壓反應(yīng)器，乙烯氣與催化劑、調(diào)節(jié)劑進(jìn)入反應(yīng)器后在200Mpa的超高壓、250的溫度下進(jìn)行

2、聚合，反應(yīng)器內(nèi)有一攪拌器進(jìn)行攪拌，從而使化學(xué)反應(yīng)過程良好地進(jìn)行。2022/8/219.1 概 述9.1.1 作用1 使物料混合均勻 使氣體在液相中很好地分散；使固體粒子(如催化劑)在液相中均勻地懸?。皇共幌嗳艿牧硪灰合嗑鶆驊腋』虺浞秩榛?。2 強化傳熱、傳質(zhì) 強化相間的傳質(zhì)(如吸收等)；強化傳熱。 混合的快慢、均勻程度和傳熱情況的好壞，都會影響反應(yīng)結(jié)果，因此，攪拌情況的改變，會很敏感地影響產(chǎn)品質(zhì)量和數(shù)量。2022/8/219.1 概 述9.1.2 結(jié)構(gòu)攪拌設(shè)備攪拌裝置軸 封攪 拌 罐傳動裝置攪 拌 軸攪 拌 器罐 體附 件2022/8/219.2 攪拌器的型式及選型9.2.1常見型式 槳式、渦輪

3、式、推進(jìn)式、錨式、框式、螺帶式、螺桿式(圖92)。2022/8/219.2 攪拌器的型式及選型9.2.2 攪拌器的功能 提供攪拌過程所需要的能量和適宜的流動狀態(tài)，以達(dá)到攪拌過程的目的。（漿葉旋轉(zhuǎn)運動，產(chǎn)生能量，給液體，形成流動狀態(tài)，故關(guān)鍵在漿葉，當(dāng)然與其它因素也有關(guān)，如介質(zhì)特性，攪拌器的工作環(huán)境等）9.2.3 選型依據(jù) 考慮攪拌的目的、考慮動力消耗等問題(具體選型可以參看表91)2022/8/219.2 攪拌器的型式及選型2022/8/219.3 攪拌器的功率9.3.1攪拌器功率和攪拌器作業(yè)功率1 定義 攪拌功率：攪拌過程進(jìn)行時需要動力，籠統(tǒng)地稱這一動力時叫做攪拌功率。 攪拌器功率：為使攪拌器

4、連續(xù)運轉(zhuǎn)所需要的功率稱為攪拌器功率。不包括機械傳動和軸封部分所消耗的功率。此功率的涉及因素較多，與攪拌器幾何參數(shù)，攪拌器運行參數(shù)有關(guān)。 攪拌作業(yè)功率：攪拌器使攪拌槽中的液體以最佳方式完成攪拌過程所需要的功率叫做攪拌作業(yè)功率。 最理想狀態(tài)：攪拌器功率攪拌作業(yè)功率2022/8/219.3 攪拌器的功率2.影響攪拌器功率的因素1）攪拌器的幾何參數(shù)與運轉(zhuǎn)參數(shù)2）攪拌槽的幾何參數(shù);3）攪拌介質(zhì)的物性參數(shù)。3.從攪拌作業(yè)功率的觀點決定攪拌過程的功率1）液體單位體積的平均攪拌功率的推薦值(表92)2022/8/219.3 攪拌器的功率2）按攪拌過程求攪拌功率、從液體容積值與液體粘度值連線，交于參考線；、由該

5、點與液體比重連線，并交于參考線上某點；、將該點與某一攪拌過程連線，交于攪拌功率線，即可求得該過程的攪拌功率。2022/8/219.4 攪拌罐結(jié)構(gòu)的設(shè)計9.4.1 罐體的長徑比1 罐體長徑比對攪拌功率的影響 需要較大攪拌功率的，長徑比可以選得小些；2 罐體長徑比對傳熱的影響 體積一定時，長徑比越大，表面積越大，越利于傳熱；并且此時傳熱面距罐體中心近，物料的溫度梯度就越大，有利于傳熱效果。因此，單純從夾套傳熱角度考慮，一般希望長徑比大一些。3 物料特性對罐體長徑比的要求 需要足夠液料高度的，希望長徑比大些。2022/8/219.4 攪拌罐結(jié)構(gòu)的設(shè)計9.4.2 攪拌罐裝料量 已知長徑比H/Di 公稱

6、容積Vg：操作時盛裝物料的容積1）裝料系數(shù) VgV2022/8/219.4 攪拌罐結(jié)構(gòu)的設(shè)計 一般取0.60.85 。物料在反應(yīng)過程中要起泡沫或呈沸騰狀態(tài)，裝料系數(shù)取低值，約為0.60.7；物料反應(yīng)平穩(wěn)，可取0.80.85，物料粘度較大可取大值。2）初步計算筒體直徑3）確定筒體直徑和高度2022/8/219.4 攪拌罐結(jié)構(gòu)的設(shè)計式中 V0封頭容積，m3； Di由式93計算值經(jīng)圓整后的筒體直徑，m。 將上式算出的筒體高度進(jìn)行圓整，然后核算H/Di及，如大致符合要求即可。9.4.2 頂蓋的結(jié)構(gòu)(自學(xué))2022/8/219.5 傳動裝置及攪拌軸9.5.1 傳動裝置 一般包括電動機、減速裝置、聯(lián)軸節(jié)及

7、攪拌軸。9.5.2 軸的計算1 軸的強度計算 承受扭轉(zhuǎn)和彎曲作用，以扭轉(zhuǎn)為主，工程上只考慮扭矩，然后用增加安全系數(shù)以降低材料2022/8/219.5 傳動裝置及攪拌軸的許用應(yīng)力來彌補由于忽略受彎曲作用所引起的誤差。 軸扭轉(zhuǎn)的強度條件： 在靜載荷作用下，=(0.50.6) 軸的抗扭截面系數(shù)Wp為：對于實心軸，Wpd3/16，便可計算軸的直徑。2022/8/219.5 傳動裝置及攪拌軸2 軸的剛度計算 為了防止轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生過大的扭轉(zhuǎn)變形，以免在運轉(zhuǎn)中產(chǎn)生震動，造成軸封失敗，應(yīng)該將軸的扭轉(zhuǎn)變形限制在一個允許的范圍內(nèi)。工程上以單位長度的扭轉(zhuǎn)角o不得超過許用扭轉(zhuǎn)角o作為扭轉(zhuǎn)剛度條件。式中 o軸扭轉(zhuǎn)變形的扭轉(zhuǎn)

8、角，o/m。 Jp軸截面的極慣性矩，mm4。 G0軸材質(zhì)的剪切彈性模量，MPa，對于碳鋼及合金鋼8.1104MPa。2022/8/219.5 傳動裝置及攪拌軸 工程上將G0Jp稱為扭轉(zhuǎn)剛度。 對于許用扭轉(zhuǎn)角一般取值如下： 在精密穩(wěn)定的傳動中， o取0.250.5； 在一般傳動和攪拌軸的計算中可取0.51.0； 對精度要求低的傳動中可取o1。3 還要考慮軸截面局部削弱，因此應(yīng)按計算直徑給予適當(dāng)增大。2022/8/219.6 軸 封9.6.1 填料密封(圖911)1、原理 填料中含有潤滑劑，在對攪拌軸產(chǎn)生徑向壓緊力的同時，形成極薄的液膜，一方面使攪拌軸受到潤滑，另一方面阻止設(shè)備內(nèi)流體的逸出或外部流體的滲入，達(dá)到密封目的。2、特點 應(yīng)允許填料密封有一定的泄漏量。使用過程中需要經(jīng)常調(diào)整填料壓蓋的壓緊力。2022/8/219.6 軸 封2022/8/219.6 軸 封9.6.2 機械密封(圖912)1、原理 機械密封是依靠垂直于軸的兩個密封元件的平面相互貼合(依靠介質(zhì)壓力或彈簧力)，并作相對運動達(dá)到密封的裝置。又稱端面密封。 四個密封點：A動環(huán)和軸之間的密封(靜密封)，B動環(huán)和靜環(huán)作相對旋轉(zhuǎn)運動時的端面密封(動密封) ，C 靜環(huán)與靜環(huán)座之間的密封 (靜密封)， D 靜環(huán)座與