1、第14章 攪拌設(shè)備設(shè)計(jì),容器設(shè)計(jì), 14.1 概述, 14.3 攪拌裝置設(shè)計(jì),7.2.1 板式塔的分類,7.2.2 板式塔的結(jié)構(gòu),本章主要內(nèi)容, 14.2 攪拌容器的設(shè)計(jì),7.3.1 填料, 14.4 傳動裝置,7.3.2 填料塔內(nèi)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì), 14.5 軸封裝置,14.1 概述,容器設(shè)計(jì),應(yīng)用,化學(xué)反應(yīng)、生物反應(yīng)、混合、分散、溶解、 結(jié)晶、萃取、吸收或解吸、傳熱等操作。,結(jié)構(gòu),組成攪拌容器和攪拌機(jī)兩大部。,由筒體、換熱元件 及內(nèi)構(gòu)件組成,由攪拌器、攪拌軸及其密封 裝置、傳動裝置等組成,容器設(shè)計(jì),1電動機(jī)； 2減速機(jī)； 3機(jī)架； 4人孔； 5密封裝置； 6進(jìn)料口； 7上封頭； 8筒體： 9聯(lián)

2、軸器； 10攪拌軸；,11夾套； 12載熱介質(zhì)出口； 13擋板； 14螺旋導(dǎo)流板； 15軸向流攪拌器； 16徑向流攪拌器； 17氣體分布器； 18下封頭； 19出料口； 20載熱介質(zhì)進(jìn)口； 21氣體進(jìn)口,圖14-1 攪拌反應(yīng)器 典型結(jié)構(gòu),14.1 概述,14.2 攪拌容器的設(shè)計(jì),容器設(shè)計(jì),14.2.1.1 攪拌容器,14.2.1 攪拌容器,結(jié)構(gòu),圓筒體，封頭（橢圓形、錐形和平蓋，橢圓 形封頭應(yīng)用最廣）。 各種接管，滿足進(jìn)料、出料、排氣等要求。 加熱、冷卻裝置：設(shè)置外夾套或內(nèi)盤管。 上封頭焊有凸緣法蘭，用于攪拌容器與機(jī)架 的連接。,14.2 攪拌容器的設(shè)計(jì),容器設(shè)計(jì),傳感器，測量反應(yīng)物的溫度、壓

3、力、成分及其它參數(shù)。 支座，小型用懸掛式支座，大型用裙式支座或支承式支座。 7. 裝料系數(shù)（對容積而言），通常取0.60.85。有 泡沫或呈沸騰狀態(tài)取0.60.7；平穩(wěn)時(shí)取0.80.85。,容積,直立式攪拌容器,臥式攪拌容器,筒體和下封頭兩部分容積之和,筒體和左右兩封頭容積之和,14.2 攪拌容器的設(shè)計(jì),容器設(shè)計(jì),表141 幾種攪拌設(shè)備筒體的高徑比,攪拌容器的強(qiáng)度計(jì)算和 穩(wěn)定性分析方法見前面的內(nèi)容,14.2 攪拌容器的設(shè)計(jì),容器設(shè)計(jì),14.2.1.2 換熱元件,換熱元件,夾套,內(nèi)盤管,優(yōu)先采用夾套，減少 容器內(nèi)構(gòu)件，便于清 洗，不占有效容積。,14.2 攪拌容器的設(shè)計(jì),容器設(shè)計(jì),一、夾套結(jié)構(gòu),

4、夾套,在容器外側(cè)，用焊接或法蘭連接方式裝設(shè)各種形 狀的鋼結(jié)構(gòu)，使其與容器外壁形成密閉的空間。 此空間內(nèi)通入加熱或冷卻介質(zhì)，可加熱或冷卻容 器內(nèi)的物料。,結(jié)構(gòu)型式,14.2 攪拌容器的設(shè)計(jì),容器設(shè)計(jì),圖14-2 整體夾套,(a) 圓筒型,(b) U型,14.2 攪拌容器的設(shè)計(jì),容器設(shè)計(jì),圖14-3 夾套肩與筒體的連接結(jié)構(gòu),(a)封口錐,(b)封口環(huán),14.2 攪拌容器的設(shè)計(jì),容器設(shè)計(jì),封口環(huán),圖14-4 夾套底與封頭連接結(jié)構(gòu),封口錐,14.2 攪拌容器的設(shè)計(jì),容器設(shè)計(jì),圖14-5 型鋼夾套結(jié)構(gòu),(a)螺旋形角鋼互搭式,(b)角鋼螺旋形纏繞,14.2 攪拌容器的設(shè)計(jì),容器設(shè)計(jì),二、內(nèi)盤管,當(dāng)反應(yīng)器

5、的熱量僅靠外夾套傳熱，換熱面積不夠時(shí),常采用 內(nèi)盤管,結(jié)構(gòu)特點(diǎn),浸沒在物料中，熱量損失小，傳熱效果好，檢修較困難。,分類,螺旋形盤管,豎式蛇管,圖14-7,圖14-8,14.2 攪拌容器的設(shè)計(jì),容器設(shè)計(jì),圖14-7 螺旋形盤管,14.2 攪拌容器的設(shè)計(jì),容器設(shè)計(jì),對稱布置的幾組 豎式蛇管： 傳熱 擋板作用,圖14-8 豎式蛇管,14.3 攪拌裝置設(shè)計(jì),容器設(shè)計(jì),14.3.1 攪拌器,14.3.1.1 攪拌器與流動特征,定義,功能,攪拌器又稱攪拌槳或攪拌葉輪，是攪拌反應(yīng)器的關(guān)鍵 部件。,提供過程所需要的能量和適宜的流動狀態(tài)。,原理,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 成高湍動的充分混

6、合區(qū)，并產(chǎn)生一股高速射流推動液 體在攪拌容器內(nèi)循環(huán)流動。,流型,流體循環(huán)流動的途徑。,14.3 攪拌裝置設(shè)計(jì),容器設(shè)計(jì),流型,流型與攪拌的關(guān)系,流型與攪拌效果、攪拌功 率的關(guān)系十分密切。攪拌 器的改進(jìn)和新型攪拌器的 開發(fā)往往從流型著手。,流型決定因素,取決于攪拌器的形式、攪拌 容器和內(nèi)構(gòu)件幾何特征，以 及流體性質(zhì)、攪拌器轉(zhuǎn)速等 因素。,攪拌機(jī)頂插式中心安裝 立式圓筒的三種基本流型,徑向流,軸向流,切向流,流型,14.3 攪拌裝置設(shè)計(jì),容器設(shè)計(jì),流體流動方向垂直于 攪拌軸，沿徑向流動， 碰到容器壁面分成二 股流體分別向上、向 下流動，再回到葉端， 不穿過葉片，形成上、 下二個(gè)循環(huán)流動。,(a)徑

7、向流,圖14-9 攪拌器與流型 (a) 徑向流,14.3 攪拌裝置設(shè)計(jì),容器設(shè)計(jì),流體流動方向平行于 攪拌軸，流體由槳葉 推動，使流體向下流 動，遇到容器底面再 向上翻，形成上下循環(huán)流。,(b)軸向流,圖14-9 攪拌器與流型 (b) 軸向流,14.3 攪拌裝置設(shè)計(jì),容器設(shè)計(jì),無擋板的容器內(nèi)，流 體繞軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動， 流速高時(shí)液體表面會 形成漩渦，流體從槳 葉周圍周向卷吸至槳 葉區(qū)的流量很小，混 合效果很差。,(c)切向流,圖14-9 攪拌器與流型 (c) 切向流,14.3 攪拌裝置設(shè)計(jì),容器設(shè)計(jì),上述三種流型通常同時(shí)存在,軸向流與徑向流對混合起主要作用,切向流應(yīng)加以抑制,采用擋板可削弱切向流，

8、 增強(qiáng)軸向流和徑向流,除中心安裝的攪拌機(jī)外，還有偏心式、底插式、側(cè)插式、斜插式、臥式等安裝方式，見圖14-10。 不同方式安裝的攪拌機(jī)產(chǎn)生的流型也各不相同。,14.3 攪拌裝置設(shè)計(jì),容器設(shè)計(jì),圖14-10 攪拌器在容器內(nèi)的安裝方式,(a) 垂直偏心式,(b) 底插式,(c) 側(cè)插式,(d) 斜插式,(e) 臥式,14.3 攪拌裝置設(shè)計(jì),容器設(shè)計(jì),擋板與導(dǎo)流筒,目的消除打漩和提高混合效果。,物料粘度小，攪拌轉(zhuǎn)速高，液體隨槳葉旋轉(zhuǎn)，在離心力作用下涌向內(nèi)壁面并上升，中心部分液面下降，形成漩渦，稱為打漩區(qū)。,打漩,14.3 攪拌裝置設(shè)計(jì),容器設(shè)計(jì),后果,隨轉(zhuǎn)速增加，漩渦中心下凹到與槳葉接觸，外面空氣進(jìn)

9、 入槳葉被吸到液體中，使其密度減小，混合效果降低。,一般在容器內(nèi)壁面均勻安裝4塊擋板 寬度為容器直徑的1/121/10。,14.3 攪拌裝置設(shè)計(jì),容器設(shè)計(jì),圖14-11 擋板,14.3 攪拌裝置設(shè)計(jì),容器設(shè)計(jì),14.3.1.2 攪拌器分類及典型攪拌器特性,一、攪拌器分類,按流體流動形態(tài),軸向流攪拌器,徑向流攪拌器,按結(jié)構(gòu)分為,平葉,折葉,螺旋面葉,槳式、渦輪式、框式和 錨式的槳葉都有平葉和 折葉兩種結(jié)構(gòu),推進(jìn)式、螺桿式和螺帶 式的槳葉為螺旋面葉,混合流攪拌器,軸向流攪拌器,14.3 攪拌裝置設(shè)計(jì),容器設(shè)計(jì),槳式、推進(jìn)式、渦輪式和錨式攪拌器在 攪拌反應(yīng)設(shè)備中應(yīng)用最為廣泛，據(jù)統(tǒng)計(jì)約占 攪拌器總數(shù)的

10、7580。,14.3 攪拌裝置設(shè)計(jì),容器設(shè)計(jì),二、幾種常用攪拌器：,1. 槳式攪拌器,結(jié)構(gòu)最簡單 葉片用扁鋼制成，焊 接或用螺栓固定在輪 轂上，葉片數(shù)是2、3 或4 片，葉片形式可 分為平直葉式和折葉 式兩種。,圖14-12 槳式攪拌器,14.3 攪拌裝置設(shè)計(jì),容器設(shè)計(jì),主要應(yīng)用,也用于高粘流體攪拌，促進(jìn)流體的上下交換，代替 價(jià)格高的螺帶式葉輪，能獲得良好的效果。,液液系中用于防止分離、使罐的溫度均一，固 液系中多用于防止固體沉降。,主要用于流體的循環(huán)，由于在同樣排量下，折葉式 比平直葉式的功耗少，操作費(fèi)用低，故軸流槳葉使 用較多。,14.3 攪拌裝置設(shè)計(jì),容器設(shè)計(jì),槳式攪拌器的轉(zhuǎn)速一般為20

11、100r/min ， 最高粘度為20Pas 。其常用參數(shù)見表14-5。,缺點(diǎn),不能用于以保持氣體和以細(xì)微化為目的 的氣液分散操作中。,14.3 攪拌裝置設(shè)計(jì),容器設(shè)計(jì),表14-2 槳式攪拌器常用參數(shù),注：n轉(zhuǎn)速； v葉端線速度； Bn葉片數(shù)； d攪拌器直徑；D容器內(nèi)徑：折葉角。,14.3 攪拌裝置設(shè)計(jì),容器設(shè)計(jì),2. 推進(jìn)式攪拌器,推進(jìn)式攪拌器（又稱船用推進(jìn)器） 常用于低粘流體中。,結(jié)構(gòu),標(biāo)準(zhǔn)推進(jìn)式攪拌器有三瓣葉 片，其螺距與槳直徑d相等。 它直徑較小，d/D=1/41/3，葉端速度一般為 710 m/s，最高達(dá)15 m/s。,圖14-13 推進(jìn)式攪拌器,14.3 攪拌裝置設(shè)計(jì),容器設(shè)計(jì),應(yīng)用

12、,粘度低、流量大的場合，用較小的攪拌功率，能獲得較好 的攪拌效果。 主要用于液液系混合、使溫度均勻，在低濃度固液系 中防止淤泥沉降等,改進(jìn),容器內(nèi)裝擋板、攪拌軸偏心安裝、 攪拌器傾斜，可防止漩渦形成。,常用參數(shù)見表14-3,14.3 攪拌裝置設(shè)計(jì),容器設(shè)計(jì),表14-3 推進(jìn)式攪拌器常用參數(shù),14.3 攪拌裝置設(shè)計(jì),容器設(shè)計(jì),渦輪式攪拌器（又稱透 平式葉輪），是應(yīng)用較 廣的一種攪拌器，能有 效地完成幾乎所有的攪 拌操作，并能處理粘度 范圍很廣的流體。見圖 1414。,3渦輪式攪拌器,圖14-14 渦輪式攪拌器,14.3 攪拌裝置設(shè)計(jì),容器設(shè)計(jì),渦輪式攪拌器分為,開式,盤式,開式有： 平直葉、斜葉

13、、彎葉等。 葉片數(shù)為2葉和4葉,盤式有： 圓盤平直葉、圓盤斜葉、 圓盤彎葉等。葉片數(shù)常 為6葉。,為改善流動狀況， 有時(shí)把槳葉制成凹形或箭形,14.3 攪拌裝置設(shè)計(jì),容器設(shè)計(jì),渦輪式攪拌器有較大的剪切力，可使流體微團(tuán)分散得 很細(xì)，適用于低粘度到中等粘度流體的混合、液液分散、 液固懸浮，以及促進(jìn)良好的傳熱、傳質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)。,平直葉剪切作用較大，屬剪切型攪拌器。 彎葉 指葉片朝著流動方向彎曲，可降低功率 消耗，適用于含有易碎固體顆粒的流體攪拌。,14.3 攪拌裝置設(shè)計(jì),容器設(shè)計(jì),表14-4 渦輪式攪拌器常用參數(shù),14.3 攪拌裝置設(shè)計(jì),容器設(shè)計(jì),4錨式攪拌器,結(jié)構(gòu)簡單。 適用于粘度在100Pas

14、以下的流體攪拌，當(dāng)流 體粘度在10100Pas 時(shí)，可在錨式槳中間加 一橫槳葉，即為框式攪 拌器，以增加容器中部 的混合。,圖14-15 錨式攪拌器,14.3 攪拌裝置設(shè)計(jì),容器設(shè)計(jì),應(yīng)用,錨式或框式槳葉的混合效果并不理想，只適用于對混合 要求不太高的場合。,由于錨式攪拌器在容器壁附近流速比其它攪拌器 大，能得到大的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，故常用于傳熱、 晶析操作。 常用于攪拌高濃度淤漿和沉降性淤漿。 當(dāng)攪拌粘度大于100Pas 的流體時(shí)，應(yīng)采用螺帶 式或螺桿式。,14.3 攪拌裝置設(shè)計(jì),容器設(shè)計(jì),表14-5 錨式攪拌器常用參數(shù),14.3 攪拌裝置設(shè)計(jì),容器設(shè)計(jì),14.3.1.3 攪拌器的選用,選用時(shí)除

15、滿足工藝要求外，還應(yīng)考慮功耗低、操作 費(fèi)用省，以及制造、維護(hù)和檢修方便等因素。,攪拌器選型一般從三個(gè)方面考慮,攪拌目的,物料粘度,攪拌容器容積的大小,14.3 攪拌裝置設(shè)計(jì),容器設(shè)計(jì),按攪拌器型式和適用條件選型,推進(jìn)式攪拌器用于低粘度流體的混合，循環(huán)能力強(qiáng)， 動力消耗小，可應(yīng)用到很大容積的攪 拌容器中。,槳式攪拌器 結(jié)構(gòu)簡單，在小容積的流體混合中應(yīng) 用較廣，對大容積的流體混合，循環(huán) 能力不足。,渦輪式攪拌器應(yīng)用范圍較廣，各種攪拌操作都適用， 但流體粘度不宜超過50Pas。,14.3 攪拌裝置設(shè)計(jì),容器設(shè)計(jì),表14-6 是以操作目的和攪拌器流動狀態(tài)選用攪拌器的,錨式、螺桿式、螺帶式適用于高粘流體

16、的混合。,14.3 攪拌裝置設(shè)計(jì),容器設(shè)計(jì),表14-6 攪拌器型式和適用條件,14.3 攪拌裝置設(shè)計(jì),容器設(shè)計(jì),14.3.1.4 攪拌功率計(jì)算,攪拌功率 指攪拌器以一定轉(zhuǎn)速進(jìn)行攪拌時(shí)，對液體做功并使之發(fā)生流動所需的功率。,計(jì)算攪拌功率的目的 用于設(shè)計(jì)或校核攪拌器和攪拌軸的強(qiáng)度和剛度， 用于選擇電機(jī)和減速機(jī)等傳動裝置。,14.3 攪拌裝置設(shè)計(jì),容器設(shè)計(jì),影響攪拌功率的因素很多，主要有以下四個(gè)方面：,1. 攪拌器的幾何尺寸與轉(zhuǎn)速 攪拌器直徑、槳葉寬度、槳葉傾斜角、轉(zhuǎn)速、單個(gè) 攪拌器葉片數(shù)、攪拌器距離容器底部的距離等。 2. 攪拌容器的結(jié)構(gòu) 容器內(nèi)徑、液面高度、擋板數(shù)、擋板寬度、導(dǎo)流筒 的尺寸等。

17、3. 攪拌介質(zhì)的特性 液體的密度、粘度。 4. 重力加速度,14.3 攪拌裝置設(shè)計(jì),容器設(shè)計(jì),上述影響因素可用下式關(guān)聯(lián)：,（14-1）,式中 B槳葉寬度，m； d攪拌器直徑，m； D攪拌容器內(nèi)直徑，m；,Fr弗勞德數(shù)，,14.3 攪拌裝置設(shè)計(jì),容器設(shè)計(jì),h液面高度，m； K系數(shù)； n轉(zhuǎn)速，1/s；,密度，kg/m3； 粘度，Pas。,Np功率準(zhǔn)數(shù)；,P攪拌功率，W； r , q指數(shù)；,Re雷諾數(shù)， ；,14.3 攪拌裝置設(shè)計(jì),容器設(shè)計(jì),一般情況下弗魯勞德數(shù)Fr的影響較小。容器內(nèi)徑D、 擋板寬度b等幾何參數(shù)可歸結(jié)到系數(shù)K。 由式（141）得攪拌功率P為：,（14-2）,上式中 、n、d為已知數(shù)，

18、故計(jì)算攪拌功率的關(guān)鍵是 求得功率準(zhǔn)數(shù)Np。在特定的攪拌裝置上，可以測得功 率準(zhǔn)數(shù)Np與雷諾數(shù)Re的關(guān)系。 將此關(guān)系繪于雙對數(shù)坐標(biāo)圖上即得功率曲線。,14.3 攪拌裝置設(shè)計(jì),容器設(shè)計(jì),圖14-16 六種攪拌器的功率曲線(全擋板條件),14.3 攪拌裝置設(shè)計(jì),容器設(shè)計(jì),14.3.2 攪拌軸設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)攪拌軸應(yīng)考慮的四個(gè)因素：, 扭轉(zhuǎn)變形； 臨界轉(zhuǎn)速； 扭矩和彎矩聯(lián)合作用下的強(qiáng)度； 軸封處允許的徑向位移。,確定軸的實(shí)際直徑時(shí)， 還得考慮腐蝕裕量， 最后把直徑圓整為標(biāo) 準(zhǔn)軸徑。,上述因素計(jì)算所得 的軸徑是指 危險(xiǎn)截面處的直徑,14.3 攪拌裝置設(shè)計(jì),容器設(shè)計(jì),一、攪拌軸的力學(xué)模型,對攪拌軸設(shè)定：,（1）

19、剛性聯(lián)軸器聯(lián)接的可拆軸視為整體軸； （2）攪拌器及軸上的其它零件(附件)的重力、慣性 力、流體作用力均作用在零件軸套的中部； （3）軸受扭矩作用外，還考慮攪拌器上流體的徑向 力以及攪拌軸和攪拌器(包括附件)在組合重心 處質(zhì)量偏心引起的離心力的作用。,14.3 攪拌裝置設(shè)計(jì),容器設(shè)計(jì), 懸臂軸兩支點(diǎn)間距 離； D 攪拌器直徑； Fe 攪拌軸及各層圓盤 組合重心處質(zhì)量偏 心引起的離心力； Fh 攪拌器上流體徑向力； Le 攪拌軸及各層圓盤 組合重心離軸承 （對懸臂軸為攪拌 側(cè)軸承，對單跨軸 為傳動側(cè)軸承）的 距離。,圖14-17 懸臂軸受力模型,14.3 攪拌裝置設(shè)計(jì),容器設(shè)計(jì),L 兩支點(diǎn)間距離；

20、 d 攪拌器直徑； Fe 攪拌軸及各層圓盤 組合重心處質(zhì)量偏 心引起的離心力； Fh 攪拌器上流體徑向 力； Le 攪拌軸及各層圓盤 組合重心離軸承 （對懸臂軸為攪拌 側(cè)軸承，對單跨軸 為傳動側(cè)軸承）的 距離。,圖14-18 單跨軸受力模型,14.3 攪拌裝置設(shè)計(jì),容器設(shè)計(jì),二、按扭轉(zhuǎn)變形計(jì)算攪拌軸的軸徑,攪拌軸受扭矩和彎矩的聯(lián)合作用，扭轉(zhuǎn)變形過大會 造成軸的振動，使軸封失效。 應(yīng)將軸單位長度最大扭轉(zhuǎn)角限制在允許范圍內(nèi)。,（14-3）,軸扭矩的剛度條件為,14.3 攪拌裝置設(shè)計(jì),容器設(shè)計(jì),14.3 攪拌裝置設(shè)計(jì),容器設(shè)計(jì),故攪拌軸的直徑為,（14-4）,14.3 攪拌裝置設(shè)計(jì),容器設(shè)計(jì),三、按

21、臨界轉(zhuǎn)速校核攪拌軸的直徑,臨界轉(zhuǎn)速nc攪拌軸的轉(zhuǎn)速達(dá)到軸自振頻率，發(fā)生 強(qiáng)烈振動，并出現(xiàn)很大彎曲時(shí)的轉(zhuǎn)速。,剛性軸工作轉(zhuǎn)速低于 第一臨界轉(zhuǎn)速的軸 柔性軸工作轉(zhuǎn)速大于 第一臨界轉(zhuǎn)速的軸,n1.3nc,n0.7nc,nc,工程上要求 攪拌軸的工 作轉(zhuǎn)速避開 臨界轉(zhuǎn)速,14.3 攪拌裝置設(shè)計(jì),容器設(shè)計(jì),按上述方法，具有z個(gè)攪拌器的等直徑懸臂軸可簡化為圖 14-17的模型，一階臨界轉(zhuǎn)速nc：,（14-5）,懸臂軸兩支點(diǎn)間距離，m；,式中,E軸材料的彈性模量，Pa；,I軸的慣性矩，m4,L1第1個(gè)攪拌器懸臂長度，m；,14.3 攪拌裝置設(shè)計(jì),容器設(shè)計(jì),nc臨界轉(zhuǎn)速，r/min；,ms軸及攪拌器有效質(zhì)量在

22、s點(diǎn)的 等效質(zhì)量之和，kg。,等效質(zhì)量ms計(jì)算公式：,式中 m懸臂軸L1段自身質(zhì)量及附帶液體質(zhì)量在軸 末端S點(diǎn)的等效質(zhì)量，kg； mi第 i 個(gè)攪拌器自身質(zhì)量及附帶液體質(zhì)量在 軸末端S點(diǎn)的等效質(zhì)量，kg； z攪拌器的數(shù)量。,14.3 攪拌裝置設(shè)計(jì),容器設(shè)計(jì),表14-7 攪拌軸臨界轉(zhuǎn)速的選取,注：葉片式攪拌器包括：槳式、開啟渦輪式、圓盤渦輪 式、三葉后掠式、推進(jìn)式； 不包括：錨式、框式、螺帶式。,14.3 攪拌裝置設(shè)計(jì),容器設(shè)計(jì),四、按強(qiáng)度計(jì)算攪拌軸的直徑,攪拌軸的強(qiáng)度條件是：,（14-6）,式中,M彎矩， M= MR+ MA MA由軸向力引起的軸的彎矩， Nm； Mn扭矩，Nm； MR水平推力

23、引起的軸的彎矩，Nm； Mte軸上扭轉(zhuǎn)和彎矩聯(lián)合作用時(shí)的當(dāng)量扭矩， ，Nm；,14.3 攪拌裝置設(shè)計(jì),容器設(shè)計(jì),Wp抗扭截面模量，對空心圓軸 ，m3,軸材料的許用切應(yīng)力， ，Pa,max截面上最大切應(yīng)力，Pa；,軸材料的抗拉強(qiáng)度，Pa。,則攪拌軸的直徑：,（14-7）,14.3 攪拌裝置設(shè)計(jì),容器設(shè)計(jì),軸封處徑向位移的大小直接影響密封的性 能，徑向位移大，易造成泄漏或密封的失效。,五、按軸封處允許徑向位移驗(yàn)算軸徑,（1）軸承的徑向游隙； （2）流體形成的水平推力； （3）攪拌器及附件組合質(zhì)量不均勻產(chǎn)生的離心力。,軸封處的徑向位移主要由三個(gè)因素引起：,14.3 攪拌裝置設(shè)計(jì),容器設(shè)計(jì),L0 小于

24、允許的徑向位移L0，即,要分別計(jì)算其徑向位移，然后疊加，使總徑向位移,（14-8）,式中 L0軸封處的允許徑向位移，,mm,通常,K3徑向位移系數(shù)， 當(dāng)設(shè)計(jì)壓力 p0.10.6MPa，n100r/min時(shí)， 一般物料K30.3。,14.3 攪拌裝置設(shè)計(jì),容器設(shè)計(jì),攪拌軸軸徑必須滿足強(qiáng)度和臨界轉(zhuǎn)速的要求。,當(dāng)有要求時(shí)，還應(yīng)滿足扭轉(zhuǎn)變形、徑向總位移的要求。,有關(guān)攪拌軸的詳細(xì)計(jì)算及參數(shù)的選取見文獻(xiàn)HG/T20569-94機(jī)械攪拌設(shè)備 第142頁至第103頁。,14.4 傳動裝置,容器設(shè)計(jì),14.2.6 傳動裝置,包括,電動機(jī),減速機(jī),聯(lián)軸器,機(jī)架,14.4 傳動裝置,容器設(shè)計(jì),1電動機(jī)； 2減速機(jī)；

25、 3聯(lián)軸器； 4支架； 5攪拌軸； 6軸封裝置； 7凸緣； 8上封頭,圖14-19 傳動裝置,軸承,14.4 傳動裝置,容器設(shè)計(jì),由攪拌功率計(jì)算電動機(jī)的功率Pe ：,一、電動機(jī)的選型,（14-9）,式中 Ps軸封消耗功率，kW； 傳動系統(tǒng)的機(jī)械效率。,電動機(jī)的型號應(yīng)根據(jù)功率、工作環(huán)境等因素選擇。 工作環(huán)境包括防爆、防護(hù)等級、腐蝕環(huán)境等。,14.4 傳動裝置,容器設(shè)計(jì),根據(jù)功率、轉(zhuǎn)速。 選用時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮傳動效率高的齒輪減速機(jī)和擺線針輪行星減速機(jī)。,二、減速機(jī)選型,考慮：,載荷變化、有振動、連續(xù)生產(chǎn)。,常用：,擺線針輪行星減速機(jī)、齒輪減速機(jī)、三角皮帶減速機(jī)以及圓柱蝸桿減速機(jī)。,選用原則：,14.4

26、 傳動裝置,容器設(shè)計(jì),表14-8 四種常用減速機(jī)的基本特性,14.4 傳動裝置,容器設(shè)計(jì),三、機(jī)架,機(jī)架,無支點(diǎn)機(jī)架,單支點(diǎn)機(jī)架（圖14-40）,雙支點(diǎn)機(jī)架（圖14-41）,一般僅適用于傳遞小功率和小的軸向載荷的條件,適用于電動機(jī)或減速機(jī)可作為一個(gè)支點(diǎn)，或容器內(nèi)可設(shè)置中間軸承和底軸承的情況,適用于懸臂軸,14.4 傳動裝置,容器設(shè)計(jì),圖14-20 單支點(diǎn)機(jī)架,14.4 傳動裝置,容器設(shè)計(jì),圖14-21 雙支點(diǎn)機(jī)架,14.5 軸封裝置,容器設(shè)計(jì),14.2.5 密封,機(jī)械攪拌反應(yīng)器 軸封主要有兩種,軸的密封裝置,填料密封,機(jī)械密封,避免介質(zhì)通過轉(zhuǎn)軸從攪拌容器內(nèi)泄漏或外部 雜質(zhì)滲入攪拌容器內(nèi)。,目的

27、：,14.5 軸封裝置,容器設(shè)計(jì),14.5.1 填料密封,特點(diǎn)：,結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，適用于非腐蝕性和弱腐蝕性介質(zhì)、 密封要求不高、并允許定期維護(hù)的攪拌設(shè)備。,1填料密封的結(jié)構(gòu)及工作原理,組成：,底環(huán)、本體、油環(huán)、填料、螺柱、壓蓋及油杯等。,14.5 軸封裝置,容器設(shè)計(jì),14-22 填料密封的結(jié)構(gòu),1壓蓋 2雙頭螺柱 3螺母 4墊圈 5油杯 6油環(huán) 7填料 8本體 9底環(huán),14.5 軸封裝置,容器設(shè)計(jì),工作原理：,在壓蓋壓力作用下，裝在攪拌軸與填料箱本體之間的填料，對攪拌軸表面產(chǎn)生徑向壓緊力。 填料中含有潤滑劑，在對攪拌軸產(chǎn)生徑向壓緊力的 同時(shí)，形成一層極薄的液膜，一方面使攪拌軸得到 潤滑，另

28、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)到密封的目的。,14.5 軸封裝置,容器設(shè)計(jì),存在問題：,填料中的潤滑劑會在運(yùn)轉(zhuǎn)中不斷消耗，通過設(shè)置在填料中間的油環(huán)向填料內(nèi)加油，保持潤滑。 填料密封不可能絕對不漏。增加壓緊力，填料緊壓在轉(zhuǎn)動軸上，會加速軸與填料間的磨損，使密封更快失效。 在操作過程中應(yīng)適當(dāng)調(diào)整壓蓋的壓緊力，并需定期更換填料。,14.5 軸封裝置,容器設(shè)計(jì),2填料密封的選用,b. 根據(jù)填料的性能選用： 當(dāng)密封要求不高時(shí)，選用一般石棉或油浸石棉填 料，當(dāng)密封要求較高時(shí)，選用膨體聚四氟乙烯、 柔性石墨等填料。各種填料材料的性能不同，按 表14-10選用。,根據(jù)設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度及介質(zhì)

29、腐蝕性選用當(dāng)介 質(zhì)為非易燃、易爆、有毒的一般物料且壓力不高 時(shí)，按表149選用填料密封。,14.5 軸封裝置,容器設(shè)計(jì),表14-9 標(biāo)準(zhǔn)填料箱的允許壓力、溫度,14.5 軸封裝置,容器設(shè)計(jì),14-10 填料材料的性能,14.5 軸封裝置,容器設(shè)計(jì),把轉(zhuǎn)軸的密封面從軸向改為徑向，通過動環(huán)和靜 環(huán)兩個(gè)端面的相互貼合，并作相對運(yùn)動達(dá)到密封 的裝置，又稱端面密封。,14.5.2機(jī)械密封,泄漏率低，密封性能可靠，功耗小，使用壽命長， 在攪拌反應(yīng)器中得到廣泛地應(yīng)用。,定義：,特點(diǎn)：,14.5 軸封裝置,容器設(shè)計(jì),由固定在軸上的動環(huán)及彈簧壓緊裝置、固定在設(shè)備 上的靜環(huán)以及輔助密封圈組成。,1機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)及工作原理,結(jié)構(gòu)：,14.5