攪拌器的機(jī)械設(shè)計.ppt

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1,第九章攪拌器的機(jī)械設(shè)計,教學(xué)重點(diǎn)：攪拌器的型式及選型,2,一、作用,1、使物料混合均勻,第一節(jié)概述,2、強(qiáng)化傳熱、傳質(zhì),3,1-攪拌器2-罐體3-夾套4-攪拌軸5-壓出管6-支座7-人孔8-軸封9-傳動裝置,圖9-1攪拌設(shè)備結(jié)構(gòu)圖,二、結(jié)構(gòu),4,,攪拌設(shè)備,攪拌裝置,軸封,攪拌罐,罐體,附件,攪拌軸,攪拌器,傳動裝置,,,,5,第二節(jié)攪拌器的型式及選型,,一、常見型式,圖9-2典型的攪拌器圖,6,二、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(yùn)動，產(chǎn)生能量，作用于液體，形成流動狀態(tài)。關(guān)鍵在漿葉，也與其它因素有關(guān)，如介質(zhì)特性，攪拌器的工作環(huán)境等。,7,三、選型,,攪拌器選型,攪拌目的,物料粘度,攪拌容器容積的大小,,選用時除滿足工藝要求外，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。,8,表9-1攪拌器型式適用條件表,,注表中空白為不適或不詳，○為適合。,9,四、幾種常用攪拌器簡介,,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)計約占攪拌器總數(shù)的75～80％。,10,,,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9-3槳式攪拌器,11,,,主要應(yīng)用,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。,也用于高粘流體攪拌，促進(jìn)流體的上下交換，代替價格高的螺帶式葉輪，能獲得良好的效果。,,主要應(yīng)用,12,槳式攪拌器的轉(zhuǎn)速一般為20～100r/min，最高粘度為20Pas。,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。,,13,2.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=1/4～1/3，葉端速度一般為7～10m/s，最高達(dá)15m/s。,,圖9-4推進(jìn)式攪拌器,14,,攪拌時——流體由槳葉上方吸入，下方以圓筒狀螺旋形排出，流體至容器底再沿壁面返至槳葉上方，形成軸向流動。,特點(diǎn)——攪拌時流體的湍流程度不高，循環(huán)量大，結(jié)構(gòu)簡單，制造方便。,,循環(huán)性能好，剪切作用不大，屬于循環(huán)型攪拌器。,15,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。,16,3．渦輪式攪拌器,,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。,圖9-5渦輪式攪拌器,17,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)。,18,4．錨式攪拌器,,結(jié)構(gòu)簡單。適用于粘度在100Pas以下的流體攪拌，當(dāng)流體粘度在10～100Pas時，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9-6錨式攪拌器,19,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，應(yīng)采用螺帶式或螺桿式。,20,一、攪拌器功率和攪拌器作業(yè)功率,1、定義,,攪拌功率,攪拌器功率,攪拌作業(yè)功率,第三節(jié)攪拌器的功率,最理想狀態(tài)：攪拌器功率＝攪拌作業(yè)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。,為使攪拌器連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)所需要的功率稱為攪拌器功率。,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。,,21,2、影響攪拌器功率的因素,22,3、從攪拌作業(yè)功率的觀點(diǎn)決定攪拌過程的功率,液體單位體積的平均攪拌功率的推薦值(表9－2),,注1Hp=735.499W,表9-2不同攪拌種類液體單位體積的平均攪拌功率,23,按攪拌過程求攪拌功率的算圖,,,圖9-7由攪拌過程求攪拌功率的算圖,24,③將該點(diǎn)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,,,,,①從液體容積值與液體粘度值連線，交于參考線Ⅰ；,②由該點(diǎn)與液體比重連線，并交于參考線Ⅱ上某點(diǎn)；,,,圖9-7由攪拌過程求攪拌功率的算圖,25,一、罐體的尺寸確定,罐體長徑比對攪拌功率的影響,第四節(jié)攪拌罐結(jié)構(gòu)設(shè)計,罐體長徑比對傳熱的影響,需要較大攪拌功率的，長徑比可以選得小些。,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。,1、罐體長徑比,26,物料特性對罐體長徑比的要求,表9—3幾種攪拌罐的長徑比,27,裝料系數(shù),初步計算筒體內(nèi)徑,確定筒體直徑和高度,一般取0.6～0.8,2、攪拌罐裝料量,,,28,二、頂蓋的結(jié)構(gòu)(自學(xué)),,29,一、傳動裝置,第五節(jié)傳動裝置及攪拌軸,,,一般包括電動機(jī)、減速裝置、聯(lián)軸節(jié)及攪拌軸,圖9-8齒輪減速機(jī),圖9-9渦輪減速機(jī),30,二、軸的計算,,,1、軸的強(qiáng)度計算,2、軸的剛度計算,,,31,二、軸封,,,,,,,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,,32,,,1、填料密封,,,,,圖9-10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),33,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，形成一層極薄的液膜，一方面使攪拌軸得到潤滑，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)到密封的目的。,,,34,,,2、機(jī)械密封,,,,,,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。,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),,,,35,,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。,機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)及工作原理,結(jié)構(gòu),36,1—彈簧；2—動環(huán)；3—靜環(huán),圖9-12機(jī)械密封結(jié)構(gòu),37,圖9-13機(jī)械密封的基本結(jié)構(gòu)及組成,38,,,當(dāng)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時，動環(huán)和固定不動的靜環(huán)緊密接觸，并經(jīng)軸上彈簧壓緊力的作用，阻止容器內(nèi)介質(zhì)從接觸面上泄漏。,工作原理,動環(huán)與軸之間的密封，屬靜密封，密封件常用“O”形環(huán)。,A點(diǎn)：,圖中有四個密封點(diǎn)：,39,,,B點(diǎn)：,動密封,密封的關(guān)鍵,動環(huán)和靜環(huán)作相對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時的端面密封，屬動密封，是機(jī)械密封的關(guān)鍵。兩個密封端面的平面度和粗糙度要求較高，依靠介質(zhì)的壓力和彈簧力使兩端面保持緊密接觸，并形成一層極薄的液膜起密封作用。,,40,,,靜環(huán)座與設(shè)備之間的密封，屬靜密封。通常設(shè)備凸緣做成凹面，靜環(huán)座做成凸面，中間用墊片密封。,C點(diǎn)：,靜環(huán)與靜環(huán)座之間的密封，屬靜密封。,D點(diǎn)：,