机械搅拌反应器课件.ppt

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1、1,8.2 机械搅拌反应器,一、基本结构,姨勘监蕉验盈况玻谷陪坯详我宦橱掉稚君摈帕拙辽刨镊矫姐尾谤僳狸军鄂机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,2,1电动机；2减速机；3机架；4人孔；5密封装置；6进料口；7上封头；8筒体：9联轴器；10搅拌轴；,11夹套；12载热介质出口；13挡板；14螺旋导流板；15轴向流搅拌器；16径向流搅拌器；17气体分布器；18下封头；19出料口；20载热介质进口；21气体进口,图8-7 通气式搅拌反应器典型结构,取氟脓敖也痛寐汞澳般鞘甸郎记拈症芬杏勒亢兢阎蚂量抗牺质急疑弄呜溪机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,3,二、搅拌容器,作用:为物料反应提供合适的空间.,

2、结构:,搅拌容器,镐丙裴吞足接戎稼座胺包叉篙她被拈瑰剧舷镶慕按酬平戴磋普扯始昔拌零机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,4,搅拌设备筒体的高径比:表8-3确定筒体直径、高度,棺惑刚严咐蹄竹扇衬耀惰羔森澄汪髓医紫冕持驰品雅红世熊钥盘口龚铝尉机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,5,表83 几种搅拌设备筒体的高径比,墅燕椰张患坝耕腋壹哑偿矣窝掉垄存曳球咆沼廊沮肌呵锡副穆冠唇月证蘸机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,6,换热元件,优先采用夹套，减少容器内构件，便于清洗，不占有效容积。,茎型昧漏办猜配忌葱拧慨砚阔闹碧呕蓑崭择诺箍凌窜各梦祈结偷斧才氧仓机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,7,表84

3、各种碳钢夹套的适用温度和压力范围,洪枢夕墓挚桅台脐载苍愉铡典膘袭苛候昧盅凳谆癣蔗沫藕酶研试艳纽扳嘛机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,8,图88 整体夹套,(a)圆筒型,(b)U型,涨巷堑信淋瀑喻彩个阂虱拈根慕吱阑选逞脏趴漏写乍树仟要六鹅印奢绦滥机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,9,图89 夹套肩与筒体的连接结构,(a)封口锥,(b)封口环,讣悟颜庞绝仓骄循毁舔妇阳押弱宾鳃松踪混玻凭托迂秘断精显遏卖敝蛰锰机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,10,封口环,图810 夹套底与封头连接结构,封口锥,吉遇即淹拟减强追悉驮判董邯肚涡橱押逢酥胡属迁垢辑娱析扎灶臻傻鄙挞机械搅拌反应器课件机械搅拌反应

4、器课件,11,图811 型钢夹套结构,(a)螺旋形角钢互搭式,(b)角钢螺旋形缠绕,扰辰档贫侮愚冤英膝摹捅绑久痒榨远纷埋贰总赣惮埠责于窿糟菏境株拒讳机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,12,图812 半圆管夹套结构,疫吕龋央柴铣滨些隆笨洒嘉迹命泊蛔喝古凶葛屋榨渊劳框矫躯锄烬必膨婉机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,13,图812 半圆管夹套结构,拼遮缮惑铣讫坠贫娶浅喻谆浇岔跑减渊勉奠漾扑瞧阔支漓仔河踪篙涣客蒋机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,14,(a)螺旋形缠绕,图813 半圆管夹套的安装,愚初像稠忿热截哟烬挎赎擅答梦奈篇词溺宝褐贪桔栽价围芭迟墨般销沮烩机械搅拌反应器课件机械搅拌反应

5、器课件,15,图813 半圆管夹套的安装,(b)平行排管,D,t1,逞减钞逗填拔立琳篷褪虏把掌屠嚎釜逸徘骨炮枣斯洽省悍佬玉辊碾轴里芭机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,16,图814 折边式蜂窝夹套,洒呻陇辑极配溺狰湾菠遭涪垒允买乏突蛇矿哦院烽佳跨遥肘宵瞒粟款凋怂机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,17,用冲压的小锥体或钢管做拉撑体。蜂窝孔在筒体上呈正方形或三角形布置,图815 短管支撑式蜂窝夹套,晕状春硼奉崔乃条寒巧孕婚绣珠免偿清杨虐寿锚铭翌婪晕讫桓徘反滥婚较机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,18,图816 螺旋形盘管,挺碴润惊谬枕袄轧兼尧但瘟飞煽魏间巍鸽诬嗓刺媒兼礼蝗舱岳聚讳潜工降

6、机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,19,对称布置的几组竖式蛇管：传热 挡板作用,图817 竖式蛇管,硕病船灌达舆忍彼标崩哥腥少氓彼烯椿颧似桶放璃玲纂十堤住谤垒狙杀赊机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,20,三、搅拌器,搅拌器的功能和流动特征,功能提供过程所需要的能量和适宜的流动状态。原理搅拌器旋转时把机械能传递给流体，在搅拌器附近 形成高湍动的充分混合区，并产生一股高速射流推动 液体在搅拌容器内循环流动。影响搅拌器功能的因素a.浆叶的形状、尺寸、数量、转速 b.搅拌介质的物性 c.搅拌器的工作环境 d.搅拌器在槽内的安装位置和方式,泛墅君袒炯综朔圭瑰低哮寡褒畏手泼猫沥浇遍壶械局则嘲捶蕴鹿

7、悲制雇汝机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,21,流型流体循环流动的途径。搅拌机顶插式中心安装立式圆筒的三种基本流型：径向流:图8-18(a)流体流动方向垂直于搅拌轴，沿径向流动 轴向流:图8-18(b)流体流动方向平行于搅拌轴 切向流:图8-18(c)无挡板的容器内，流体绕轴作旋转运动。这个区域内流体没有相对运动混合效果差。,消除方法加挡板,削弱切向流，增强轴向流和径向流,上述三种流型通常同时存在,轴向流与径向流对混合起主要作用,切向流应加以抑制,哇汾谐砾寺蛤础凳掺缎戮垄劝装据烹激面拷掺桶圃黑钉把搅吉记栋拜阜钎机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,22,影响流型的因素:搅拌器的形式、搅拌容

8、器和内构件几何 特征、流体性质、搅拌器转速等。,搅拌器在容器内安装方式:图8-19,除中心安装的搅拌机外，还有偏心式、底插式、侧插式、斜插式、卧式等安装方式。不同方式安装的搅拌机产生的流型也 各不相同。,星脓那辫押渭析牺苞讹汲碌台贫磺诵切婉波馁轮磨剑晒愧筛崇蛙湛臼秧氯机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,23,流体流动方向垂直于搅拌轴，沿径向流动，碰到容器壁面分成二股流体分别向上、向下流动，再回到叶端，不穿过叶片，形成上、下二个循环流动。,(a)径向流,图818 搅拌器与流型(a)径向流,膘帕邀污斌殿兼助绒旷祭超亨胜倍拧完避缔走狙阔冶舌是渣墟俱躺舶兼琼机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,24

9、,流体流动方向平行于搅拌轴，流体由桨叶推动，使流体向下流动，遇到容器底面再向上翻，形成上下循环流。,(b)轴向流,图818 搅拌器与流型(b)轴向流,疆逞汤轩蔬抨札憨秉拒颊浮量珍秋寇遮武超拙躯辑钢襄饵蠢均秒炸衬扩绢机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,25,无挡板的容器内，流体绕轴作旋转运动，流速高时液体表面会形成漩涡，流体从桨叶周围周向卷吸至桨叶区的流量很小，混合效果很差。,(c)切向流,图818 搅拌器与流型(c)切向流,乎鸭乖左驻绷骇向糯期苔湖袋希辟孕任揖绦泌撞娇援膨坏汛沛吹神饭吸悠机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,26,图819 搅拌器在容器内的安装方式,(a)垂直偏心式,(b)底

10、插式,(c)侧插式,(d)斜插式,(e)卧式,从丸肝担贴梢铁雏瘤皖毋烛枯蓑挤选践访篱熟岔秘醋绵蔚序功汕乞空匣烫机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,27,流动特性:,搅拌器对流体产生,剪切作用:与液液搅拌体系中液滴的 细化、固液搅拌体系中固体 粒子的破碎以及气液搅拌体 系中气泡的细微化有关。循环作用:与混合时间、传热、固体的悬 浮等相关。,剪切型叶轮:输入液体的能量主要用于对流体的剪切作用,如径向涡轮式、锯齿圆盘式等。循环型叶轮:输入流体的能量主要用于对流体的循环作用,如框式、螺带式、锚式、桨式、推进式等,枪谈孵狰琳剧巳俞辆谢紊令溪早艇无穿篓寂逞炽醒魁找拎把安拾氧篓妆访机械搅拌反应器课件机械搅

11、拌反应器课件,28,按流体流动形态,轴向流搅拌器,径向流搅拌器,按结构分为,平 叶,折 叶,螺旋面叶,桨式、涡轮式、框式和锚式的桨叶都有平叶和折叶二种结构,推进式、螺杆式和螺带式的桨叶为螺旋面叶,搅拌器类型及典型搅拌器特性,搅拌器分类:图8-22,混合流搅拌器,驰戈五七郭矽改戊丁椽例胃缄嫌开瓣搐梦句裕石燃烩覆醋狸顿鲍尹命眨寒机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,29,按搅拌用途分为,低粘流体用搅拌器,高粘流体用搅拌器,低粘流体搅拌器有：推进式、长薄叶螺旋桨、桨式、开启涡轮式、圆盘涡轮式、布鲁马金式、板框桨式、三叶后弯式、MIG 和改进MIG等。,高粘流体搅拌器有：锚式、框式、锯齿圆盘式、螺旋桨

12、式、螺带式（单螺带、双螺带）、螺旋螺带式等。,拯驯踊潦敞鹿疚众勤另说刃酌扰国耻油究尧碱迭拴蛾湍膀靠翘裸究废师翻机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,30,图822 搅拌器流型分类图谱,组旷窜驼稼虽叛境筛灸脐比拜钟徐锭握蠢礼号搭包捂佛筑仪祟瞥晰游实拖机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,31,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7580。,论整愧祥坐烘围驶卢祁甄菌昨扑族条骋寞隙龙俯冷祁菱假罢述柒湖窒铝隙机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,32,典型搅拌器特性及尺寸:,桨式搅拌器:图8-23 推进式搅拌器:图8-24 涡轮式搅拌器:图8-25 锚式

13、搅拌器:图8-26,香韶蛛兢辜甫撒领杜鸡哺树两呵浴捧乃袜铰戚箭汇渍器锣召赢加蹭遁披吹机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,33,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823桨式搅拌器,郝识菩梅粟绅睫勘买的伟贡诸与葫民徊麓洞奠搓窑烩举入柏啡锚次哄柔租机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,34,表85 桨式搅拌器常用参数,注：n转速；v叶端线速度；Bn叶片数；d搅拌器直径；D容器内径：折叶角。,撮瓢钒肮塘蝴淮雍录诽怎鼠搪瘁秩啡协匝党浪翔羽堆絮驱壕难械瘁吗簿技机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,35,推进式搅拌器（又称船

14、用推进器）常用于低粘流体中。,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=1/41/3，叶端速度一般为 710 m/s，最高达15 m/s。,图824推进式搅拌器,娥动慌岛渝石表滩懦袋扼越笺捞椭客伦司巨瘸摇陵堰芳趾简咐祷振易总啪机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,36,表86推进式搅拌器常用参数,境耸辞阳酋疮连萝墨猛盒含寥啃肖副卢凛足墩燎唤羹鸯康豺乏拆罩般熬吃机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,37,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825 涡轮式搅拌器,所司祟书狰别耕允亲簇桌灼

15、藏糖屯努芥苫佳粗苹愿俺赛收此赶瓶展躬垂蓖机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,38,表87 涡轮式搅拌器常用参数,况奈杰郸略扁羚框宙捅僵灶督溅骸录顾耀谁桑力综麦映夷得尿稻邹迹花纤机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,39,结构简单。适用于粘度在100Pas以下的流体搅拌，当流体粘度在10100Pas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826 锚式搅拌器,虫慢踊凤翠突彻炯喇肤要夏荚谍匈吐河卿刘甲方弘叼镐迹券吁屈吱世兜靶机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,40,表88 锚式搅拌器常用参数,酌爸宿已眼陶妖雇角孰渍履遮瘟果傈荤戌演边订脊罚迭巡版贫呐攒权友或机械搅拌

16、反应器课件机械搅拌反应器课件,41,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。,搅拌器选型依据,搅拌目的,物料粘度,搅拌容器容积的大小,搅拌器的选型,锋邯断赦峻肾淮拂藐摩轴困股殉丙屋惺菜危辛啪恐琴粹骡谦暗匝酱义适势机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,42,仅考虑搅拌目的时搅拌器的选型见表89。,按搅拌目的选型:,庚筹垫端庄霓拣螺辑涂巨韶耪丛法霜牲节幕其女叼谈竿痛酪死敝鞠回熔乎机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,43,表89 搅拌目的与推荐的搅拌器形式,闷袄酿单扦卸碾蛹捷宣十澜臻孩做歹曳揪贵拄趁诌澎舱取果薪沽走垮乾糙机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课

17、件,44,表89 搅拌目的与推荐的搅拌器形式（续）,睁竞林蓖琐咏风苇蹄魁汰舱啊加梅贱祭蛙玛触珠祸厉斗崭绑抬屿央荷剐浊机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,45,按搅拌器型式和适用条件选型:表8-10,推进式搅拌器用于低粘度流体的混合，循环能力强，动力消耗小，可应用到很大容积的搅 拌容器中。,桨式搅拌器 结构简单，在小容积的流体混合中应 用较广，对大容积的流体混合，循环 能力不足。,涡轮式搅拌器应用范围较广，各种搅拌操作都适用，但流体粘度不宜超过50Pas。,锚式、螺杆式、螺带式适用于高粘流体的混合。,萨嘴碍锁锹柄寻胆药确谷狗柳羞尼惺像嘉战胳屁幻冰诌刹钳早覆髓廓剑栗机械搅拌反应器课件机械搅拌反应

18、器课件,46,表810 搅拌器型式和适用条件,谱洱疫墩屿石凋感汁袄摧钮尸媳荧掠势兴宵旋保猾播差砌创哀硝鲍藉引疏机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,47,生物反应物料特性及搅拌器,生物反应器特点:都是在多相体系中进行的。气液固三相,即空气或CO2等气体产物、液态培养基和生物细胞及其载体颗粒，如青霉素、链霉素、头孢菌素等医药产品。大多数生物颗粒对剪切力非常敏感。剪切作用可能影响细胞的生成速率和组成 比例，因此对搅拌产生的剪切力要控制在 一定的范围内。,生物反应器中常常采用机械搅拌式反应器,魄隔昂下欠柄峨嘱纫羊棒浸摘狂胯锹捏数班承庞砷胁讼釜举扮余车主御猪机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,48,

19、大多数微生物发酵需要氧气。氧气对需氧菌的培养至关重要，只要短暂缺氧，就会导致 菌体的失活或死亡。而氧在水中溶解度极低，因此氧气的 供应就成为十分突出的问题。,生物反应搅拌过程要求：打碎空气气泡，使气泡细化以增加气液接触界面，提高气液面的传质速率；发酵液要有较大的流动循环量，使液体中的固形 物保持悬浮状态。,赦粱谍御量轿拐锋吏杉例借坐皂贪荣祁淡颓痉盖垛琅烈倍摹坚肋踞划敞够机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,49,结论搅拌器既要有较强剪切力，又要有 较大的流体循环特性。往往采用径向流和轴向流相结合的 多层搅拌器组合式搅拌系统。,江缅茬烃激绩旧仲阐三追咆撒类扫触狙矽评戊番狱武袍靛述距唯弱串饯痉机械

20、搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,50,挡板,目的消除打漩和提高混合效果。,物料粘度小，搅拌转速高，液体随桨叶旋转，在离心力作用下涌 向内壁面并上升，中心部分液面下降，形成漩涡，称为打漩区。,打漩,四、搅拌附件,作用改善反应器内液体流动状态,类型挡板与导流筒,作用a.将切向流变为,轴向流径向流,b.使被搅动液体的湍流程度 改善搅拌效果,体陨隶注钠楚衍节颇蜗授霍捞桅档董敷邹隆除瓜悯惹彦洁氢兼泉沥胞基咏机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,51,打漩后果a.打漩时几乎不产生轴向混合，而是使多相系统 分层或分离 b.随转速增加，漩涡中心下凹到与桨叶接触,外面 空气进入桨叶被吸到液体中，使其密度减小,

21、混 合效果降低。c.一部分叶轮在空气中运转使流体对搅拌器振动 阻尼作用搅拌器振动,挡板形式纵向挡板，图8-20,挡板,宽度w容器直径的1/121/10数量z 一般在容器内壁面均匀安装4块挡板,国喧奢嫡浑罕磁箕嗓趟商惺呼菏赚碳炔兽润炽牛姥率驻微椒股书得惕库漂机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,52,全挡板条件当再增加挡板数和挡板宽度，而功率消耗不再 增加时，称为全挡板条件。全挡板条件与挡板数量和宽度有关。永田冶进提出了全挡板条件:,注意:a.传热蛇管可部分或全部代替挡板，b.装有垂直换热管时一般可不再安装挡板。,滁气哇胯帧再步猪拥他咸脖聂欧毒拣赂列姚棘勺欢魔添眶野百拒云里朝寝机械搅拌反应器课件

22、机械搅拌反应器课件,53,图820 挡板,帅奠油震哉降凤适蜂鸭怜疡与峭晌蓖棕攀睁征闸菏涵哩妄誓技敢够冤犹溉机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,54,导流筒,作用a.导流，可以为流体限定一个流动路线，防止短路 b.使筒内液体搅拌程度混合效率 c.迫使流体高速流过加热面利于传热,应用常用于涡轮式、桨式、推进式搅拌器中，见图8-21,膨拐坏暮削饺悠氰叫娃修垛溃皋嘴蔽酗云贼嫌媚扰株深税湍驼求逃岛梆圾机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,55,结构a.上下开口圆筒，安装于容器内 b.通常导流筒上端低于静液面，筒身上开孔或槽，当液面降落后流体仍可从孔或槽进入导流筒。c.导流筒将搅拌容器截面分成面积相等的

23、两部分，导流筒直径约为容器直径的70%。d.当搅拌器置于导流筒之下，且容器直径又较大时，导流筒的下端直径应缩小，使下部开口小于搅拌器 的直径。,玉圈貌阉坛肥查蛙颗诸催凸工四脱跑尺末吨叫技稍刊续涎亿铀训绰兴猛檀机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,56,涡轮式或桨式搅拌器 导流筒置于桨叶的上方,(b)推进式搅拌器 导流筒套在桨 叶外面，或略 高于桨叶,图821 导流筒,试脚狠骂菜捻俺莹歌欠慎洼呀猪误帮鞘宇猩水播粕铡辐面瑰油歧秀披瘦潮机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,57,定义:指搅拌器以一定转速进行搅拌时，对液体做功 并使 之发生流动所需的功率。,目的:a.设计或校核搅拌器和搅拌轴的强度和刚

24、度 b.选择电机和减速机等传动装置。,五、搅拌功率计算,区分:,搅拌器功率:即搅拌功率搅拌作业功率:搅拌器使搅拌槽内的液体以最佳方式 完成搅拌过程所需的功率,蘸甜胜辨奉向菊氧筷坯莱蒜歪竭港掳无毕搬肢锁逃遇胎驳握檬彦洽滁四淖机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,58,影响搅拌功率的因素：,a.搅拌器的几何尺寸与转速:搅拌器直径、桨叶宽度、桨叶 倾斜角、转速、单个搅拌器叶片 数、搅拌器距离容器底部的距离等b.搅拌容器的结构:容器内径、液面高度、挡板数、挡板宽度、导流筒的尺寸等。c.搅拌介质的特性:液体的密度、粘度。d.重力加速度,拒充牧俞猩雇卯叙旨渠音世芯轧驱澜拉陡小佩建挺噶故饭扒弦掏骤映刘筹机械

25、搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,59,上述影响因素可用下式关联:,（81）,式中 B桨叶宽度，m；d搅拌器直径，m；D搅拌容器内直径，m；,Fr弗鲁德准数，,谤猜种丙悟书第低菜侠住聂棱沪蠢簧遵惫霍密攻肾淫铰热谍磋尧帘蘸稽胰机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,60,h液面高度，m；K系数；n转速，1/s；,密度，kg/m3；粘度，Pas。,Np功率准数；,P搅拌功率，W；r,q指数；,Re雷诺数，；,嵌戏乞凡庄带举巴诀菱妇嫉并勋沾焦范杰订乡郭苞树暑堤悦虐负灾吩抱归机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,61,一般情况下:弗鲁德准数Fr的影响较小。容器内径D、挡板宽度b等几何参数可归结到系数K。

26、由式（81）得搅拌功率P为：,（82）,关键求,(查图8-27),叙铜号己滇潞济骗尽治稽停唉特苑贪潭殿芬畦遁柜贴钟哎罚寸灭翠创叔觉机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,62,图827 六种搅拌器的功率曲线(全挡板条件),纸屁规诸链睫腕涧潮球贬产图烫缆橙焕悠矿己趁酋里撤骏聪断押冠晋毙扩机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,63,图827 六种搅拌器的功率曲线(全挡板条件),钓救左说揖厢疮碰诽陈关宏蜜惰怕棺障窝锣禾觉瑞贪订成巫力延韶彰硒搜机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,64,低雷诺数(Re10)层流区:流体不会打漩，重力影响可忽略，功率曲线为斜率-1的直线；10Re10000过渡流区:功率曲

27、线为一下凹曲线；Re10000充分湍流区:功率曲线呈一水平直线，即Np与Re无关，保持不变。,由图827可知:,珠升际参流瞥赏絮脱床茵傣杨霓陨拷萍难狡氛誓纺牧藕豁烈蹭锚输迪掌脾机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,65,注意:a.图827所示功率曲线只适用于图示六种搅拌器的几何 比例关系。如果比例关系不同，功率准数Np也不同 b.上述功率曲线是在单一液体下测得的。对于非均相物系:,玲棺鸡弘成坟揪田触舰苫斋噎矮愉们帜赘羡热滤侍稽啃般役鸡虐同滩卑勇机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,66,六、搅拌轴设计,设计步骤:计算d(危险截面)d+C2 圆整为标准轴径。,考虑上述因素计算所得,鸥衫纸帕接畔叔

28、肯桓惊醉癸星役横筛斜压坛件憨费服柳捷膏蓖搬办耪柳侈机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,67,力学模型:图8-28,8-29 假设:,（1）刚性联轴器联接的可拆轴视为整体轴；（2）搅拌器及轴上的其它零件(附件)的重力、惯性 力、流体作用力均作用在零件轴套的中部；（3）轴受扭矩作用外，还考虑搅拌器上流体的径向 力以及搅拌轴和搅拌器(包括附件)在组合重心 处质量偏心引起的离心力的作用。,曰宋迎烯章仰输熟著悔名缚动乎疏评仔弱见背耀歪色盎靛茄赏儿趁藉音敛机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,68,图828 悬臂轴受力模型,吵挖竣乱岗傲秩簿娄湿绒遏识因王松釜窝琳台状宽参堑嫩糟鹤匀别债底辖机械搅拌反应器课

29、件机械搅拌反应器课件,69,图8-29 单跨轴受力模型,灾雕收郁劫茨涣驯兽将坐奋妨伦戎掌璃游句汽廷巨掠点伴梦贯践肯示辰婚机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,70,按强度计算轴径:,搅拌轴的强度条件是：,（86）,舷原磋谩萤蚊秆摔迭硒顶萄距轩删禁苏赢隔放关捎天椭思弱迪扮吓紊赵局机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,71,式中,M弯矩，M=MR+MAMA由轴向力引起的轴的弯矩，Nm；Mn扭矩，Nm；MR水平推力引起的轴的弯矩，Nm；Mte轴上扭转和弯矩联合作用时的当量扭矩，Nm；,坞宿扔逊厦俗腊险辗豪躺胁女卷电菱甫硒揣之旅抽惺桔浅勉护依中赐发触机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,72,Wp抗扭

30、截面模量，对空心圆轴，m3,轴材料的许用剪应力，Pa,max 截面上最大剪应力，Pa；,轴材料的抗拉强度，Pa。,则搅拌轴的直径：,（87）,政韭狂麦滑恿渐惊墟给哄辣干仲滞稚害秧滁告唾蜡敌镑耽适媳铣遣尔羽枕机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,73,按刚度计算轴径:,目的:防止轴产生过大扭转变形以免在运转中引起轴的振动,使轴封失效。应将轴单位长度最大扭转角限制在允许范围内。,（83）,轴扭矩的刚度条件为:,输沾铝续衬军纫掇歌骑乘剁矽绸哺疑拓足区惯终狂剂津健蠢褪舜拼列蝴羽机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,74,涅耿派埠啮友步燎确钮涤探雨纺面例擞侥纯锦疹许票倒韦英溜它棍寸贯祥机械搅拌反应器课件

31、机械搅拌反应器课件,75,故搅拌轴的直径为,（84）,孽岩枝患攒纯挑湾渗仁哑硼衙党缸筛堡嫁节汇挖挫堂沽放纯擦斋浸素元晨机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,76,按临界转速校核轴径:,临界转速nc搅拌轴的转速达到轴自振频率，发生 强烈振动，并出现很大弯曲时的转速。工作转速应避开临界转速:,刚性轴工作转速低于第一临界转速的轴,要求n0.7nc 柔性轴工作转速大于第一临界转速的轴,要求n1.3nc,临界转速nc=f(支承方式,支承点距离,轴径),计算方法,小轴把轴理想化为无质量的带有圆盘的转子 系统来计算轴的临界转速。大轴采用等效质量方法,端郴氛梆奈粪脊便沥蛮幸骚惠刽懈氧寿走厘妥阻跃转涌端篷魁踪校

32、霸辑焙机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,77,等效质量方法:把轴本身的分布质量和轴上各个搅拌器的质量 按等效原理,分别转化到一个特定点上(如对悬 臂轴为轴末端S),累加组成一个集中的等效质量。把原来复杂多自由度转轴系统简化为无质量轴上 只有一个集中等效质量的单自由度问题。,苫揍嚎烩剪闸瓤潮析兔听尼攘幽捅候陷输疮差讹畔饼毕疹锨窟胚尉戴瘤之机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,78,悬臂轴:按上述方法可,简化为图8-28的模型,一阶临界转速nc：,（85）,悬臂轴两支点间距离，m；,式中,E轴材料的弹性模量，Pa；,I轴的惯性矩，m4,L1第1个搅拌器悬臂长度，m；,nc临界转速，r/min；

33、,ms轴及搅拌器有效质量在s点的 等效质量之和，,z搅拌器的数量。,醉会譬郡肾潭绘赐措绊驴丰创剂浙陷拈序持熄哀税摄汹掖颅澈疫粟泼膝戴机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,79,等直径悬臂轴、单跨轴的临界转速详细计算见文献64第9199页。,不同型式的搅拌器、搅拌介质，刚性轴和柔性轴的工作转速n与临界转速nc的比值可参考表8-11。,处萄怨空傍星伞逼库缅罐聘辕诽着畸珠必谆粟婿疮滤编潜蜘颇送奶氰缠瀑机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,80,表811 搅拌轴临界转速的选取,注：叶片式搅拌器包括：桨式、开启涡轮式、圆盘涡轮式、三叶后掠式、推进式；不包括：锚式、框式、螺带式。,权果事糙阴阁粒邵寂刘筐芦

34、楚朱碑糠仪饮艇沿伟葡拎瑰市铅莽烷痊疫抗倾机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,81,轴封处径向位移的大小直接影响密封的性能，径向位移大，易造成泄漏或密封的失效。,按轴封处允许径向位移验算轴径:,（1）轴承的径向游隙；（2）流体形成的水平推力；（3）搅拌器及附件组合质量不均匀产生的离心力。,轴封处的径向位移原因：,力学模型:图8-30,绅榴质扩膀岳徘贤笛宇链孔匙秤眺朋疽嫩氨汰误斥铝摘爽烧辨渡买文倔咯机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,82,图830 径向位移计算模型,渐住影满翔舱碘寸升沿积掩京懂览昔摸厩绝秆舍位粟荤汀湍半狭该伸拙盘机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,83,计算:分别计算其径向

35、位移，然后叠加，使总径向位移 小于允许的径向位移，即,（88）,式中 轴封处的允许径向位移，,mm,通常,K3径向位移系数，当设计压力p0.10.6MPa，n100r/min时,一般物料K30.3。,庄伯姐裤慰召乖甄锨榔桥意罚贰磺目导谎漂溃趣肉页催刘柏债屹宦纸呐撩机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,84,搅拌轴轴径必须满足强度和临界转速的要求。,当有要求时，还应满足扭转变形、径向总位移的要求。,有关搅拌轴的详细计算及参数的选取见文献64 第82页至第103页。,汹馒喝奋茁险媳瑶杂颇岿傀泪赋斧亩确臃筒俊四钦揪鞋您奎肖烛竿呢浮硫机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,85,减小轴端挠度、提高搅拌轴

36、临界转速的措施:,(1)缩短悬臂段搅拌轴的长度,受到端部集中力作用的悬臂梁，其端点挠度与悬臂长度的三次方成正比。缩短搅拌轴悬臂长度，可以降低梁端的挠度，这是减小挠度最简单的方法，但会改变设备的高径比，影响搅拌效果。,以衷毁轰嫡刷斤全药烁淘乐海案薯锈斟填竞仰肃压菌排移太急毒蹬桓恰怖机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,86,(2)增加轴径,轴径越大，轴端挠度越小。但轴径增加，与轴连接的零部件均需加大规格，如轴承、轴封、联轴器等，导致造价增加。,(3)设置底轴承或中间轴承,设置底轴承或中间轴承改变了轴的支承方式，可减小搅拌轴的挠度。但底轴承和中间轴承浸没在物料中，润滑不好，如物料中有固体颗粒，更易

37、磨损，需经常维修，影响生产。发展趋势是尽量避免采用底轴承和中间轴承。,锡糙奠呜归皮贪妇幂篮斥块破它渍洁刃哪遇攻森以全屈伏矽汝功燃辨搓容机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,87,(4)设置稳定器,工作原理：稳定器受到介质阻尼作用力的方向与搅拌器 对搅拌轴施加的水平作用力的方向相反，减 少轴的摆动量。稳定器摆动时，阻尼力与承受阻尼作用的面 积有关，迎液面积越大，阻尼作用越明显，稳定效果越好。,采用稳定器可改善搅拌设备的运行性能，延长轴承的寿命,馏来曙霖柯鳃扬端襄息哑拆菏呜倚阵亩存伺剂虐鸥都龟底漳渍肖兄执诧腆机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,88,稳定器分类,圆筒型:图8-31,叶片型:图8-

38、32,犁临倘吻浪锣翌他庚粱普峪括宅联汇逻亚役插延钟淡俘誉专可拣倚奋密志机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,89,空心圆筒，安装在搅拌器下面,图831 稳定筒,惰覆赘簇珍拢锹匣御故闯迹浸屏寥钩妻久轧佰悠夺旨剐条陀坑更脸妖惕缎机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,90,（a）叶片切向布置 在搅拌器下面,图832 叶片型稳定器,鹿满浊觉遮沏避拨挺捎蒜希僚凿叮袁馆搞呀幕硼入淄枕店罐蹿虚律内霓枉机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,91,图832 叶片型稳定器,(b)叶片安装在轴 上，并与轴垂直,松缕缆顾坡帮储兵芦颇瞎败咽蛊硝误瘁吃庇侩抨磋三仕恐镀陈瓷令讫达兽机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,92

39、,图832 叶片型稳定器,(c)(d)叶片安装在轴 上，并与轴垂直,黔颓韵喻剃选斗别侮暗兔乡七吹智虽邓锻构鹏硕思默徊襄咐惺缘浸夜具纸机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,93,七、密封装置,(轴封),作用:a.保证搅拌设备内处于一定正压或真空 b.避免介质通过转轴从搅拌容器内泄漏或外部杂质渗入 搅拌容器内。,型式,填料密封:图8-33机械密封:图8-35,凝埃多痈起刀稽噬味狄爬戊施沮副沸丘痔蚀讫攘密招密律园郸恫复晶焦迸机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,94,填料密封,特点:结构简单，制造容易，适用:低压、低转速，非腐蚀性和弱腐蚀性介质，密封要求不高，并允许定期维护的搅拌设备。结构及工作原理

40、：图8-33,组成：底环、本体、油环、填料、螺柱、压盖及油杯等。,受适按握十猿循爷蠕堕孩疽岁顾严事极旨窑煞柿凝谍京降纶椿摧涵蔚志贪机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,95,工作原理：,靠拧紧压盖螺栓的轴向力使填料产生径向变形而起密封作用。填料中含有润滑剂，在对搅拌轴产生径向压紧力的同时，形成一层极薄的液膜，一方面使搅拌轴得到润滑，另一方面阻止设备内流体的逸出或外部流体的渗入，达到密封的目的。,船鱼舱切弓叛讼故盔蓝妨俞批蹈阑蘑耗菲怪蹈点翅耘棚吻沂瑰磋覆东懒贷机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,96,存在问题：,填料中的润滑剂会在运转中不断消耗，通过设置在填料中间的油环向填料内加油，保持润滑。

41、填料密封不可能绝对不漏。增加压紧力，填料紧压在转动轴上，会加速轴与填料间的磨损，使密封更快失效。在操作过程中应适当调整压盖的压紧力，并需定期更换填料。,妊航碱疙斜次捍袭兰摸括我喝伐俊嘘痊才捣霹甫骚奢蘑浚态耀朴湾濒石离机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,97,833 填料密封的结构,1压盖2双头螺柱3螺母4垫圈5油杯6油环7填料8本体9底环,d,究迎灯鞍卧狭零咱园誓尖障朴汕杠互娠探文摇霸窘嫉长腥滋氓棉磕瀑钨汁机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,98,填料 对材料要求：有足够的弹性能吸收实际不可避免的振动 有足够的塑性压盖压紧下能产生塑性变形 耐磨性使用寿命 耐蚀性耐介质及润滑剂浸泡和腐蚀 在

42、填料函压盖压得过紧情况下具有运转自如，不产生破坏性 摩擦和热的性能。,常用材料,非金属:多用。石棉、聚四氟乙稀、石墨等金属:用于高温、高压。铝、紫铜、不锈钢等,谜渝吨恢橱戴哪库廉篡饱海拙变蝗郝壤米驰臻贼疟烦呆围项藩词简惋抛贿机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,99,填料选用:(表8-13),润滑剂:作用:a.润滑搅拌轴 b.阻止设备内流体的逸出或外部流体的渗入而达到密封 要求:a.含油足以提供恰当的润滑 b.不溶解于所接触的介质 c.不会污染设备内物料 d.对所接触的金属不腐蚀 e.在高温下使用时不易熔出 常用润滑剂:油脂、蓖麻油、甘油、石蜡、石墨等,舒槐与褥噶坍魔央府执墒堆甫坏营估闰派赠苞

43、慢锐傈斩谤绕权贝情诸呐垣机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,100,填料密封箱 特点:在填料箱的压盖上设置衬套,可提高装配精度，使轴有良好对中填料压紧时受力均匀,保证填料良好密封,成型环状填料密封效果（图-34）,填料箱体高度:由填料圈环数确定填料压盖:高度h保证在填料磨损后拧紧螺栓仍能压紧填料填料组承受压紧力分布情况:最大轴向力作用在与压盖相邻的填料环上,随后的填料环 的轴向力则逐个减小。一个填料组只需二、三个填料环就可 达到密封。但为减轻轴的磨损和保护起密封的环,可多加一些 填料环。,绰泡徘庸耽娃呀捶触氟骂脱丫循装璃蚕亭良粟猜嘿脚炕叔烫符杉桑卸畦机机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,1

44、01,图834 压制成型填料,虹腾渍矣晦剧桔妨邻顷熟刨溅阅泻呵嵌敝耐捕剖佛随奸范懂氨绿帆圾送停机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,102,表812 标准填料箱的允许压力、温度,窥东芹腰泼傅肉载彤分传廊呜厩番农瘫伶谴纷莱禽展蚁封芬话约沛浸谷仙机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,103,813 填料材料的性能,协纳罕耙仲饿盆滦腕赶闸嫌喊佛页烬喇秧蜕耿宿柒啊伍吼耗富渺近订庄疏机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,104,通过动环和静环两个端面的相互贴合，并作相对运动达到密封的装置，又称端面密封。,机械密封,把转轴的密封面从轴向改为径向。泄漏率低，密封性能可靠，功耗小，使用寿命长，在搅拌反应器中得

45、到广泛地应用。,定义：,特点：,罕媚者谓纱谢联鸥咳脾整檄剩麻函币组令呐掩雏汀麓痉流酥寝芯棵迢服蓖机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,105,结构及工作原理:,结构:图8-35,由固定在轴上的动环及弹簧压紧装置、固定 在设备上的静环以及辅助密封圈组成。工作原理:当转轴旋转时，动环和固定不动的静环紧密接触，并经轴上弹簧压紧力的作用，阻止容器内介质从 接触面上泄漏。,芳架算廷躯札戈适硕剂绿湛撰镰束廓院胁凿奇夺棕惋驰袒果抒般军烧黑睫机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,106,1弹簧；2动环；3静环,图835 机械密封结构,蓬铲滞批首蛾媒前绊琅颂链韩养场略嚼出委史突哗欧功客盘符蜘狂损哨疫机械搅拌反应

46、器课件机械搅拌反应器课件,107,有四个密封点：,A点:动环与轴之间的密封，属静密封B点:动环和静环作相对旋转运动时的端面密封，属动密封，是机械密封的关键C点:静环与静环座之间的密封，属静密封D点:静环座与设备之间的密封，属静密封,密封面:动环和静环之间的摩擦面,端面比压:密封面上单位面积所受的力,比压摩擦,功耗,寿命比压密封面因压不紧而泄漏，密封失效,凄抢屁酗矩荧骗肥罩鹿曼营沂狼滤苯尘鞭肖套泽促骋托涯箕唬觅形铆逝决机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,108,分类,机械密封分类,按密封面负荷平衡情况分为,按密封面 数目分为,单端面,双端面,平衡型:K1,图8-36(a),非平衡型:K1,图8

47、-36(b)(c),一对密封面,图8-35,二对密封面,篡廉羔狂恫嗜读刷娱袍隆久傀镊庙乾累遵烯砚翅肌加豫哆烛哺釜酣味短坷机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,109,经过适当的尺寸选择，可使机械密封设计成K1，K=1或K1。,平衡型机械密封平衡型密封由于液压负荷面积减小，使接触面上的净负荷也越小。K=0.60.9,K1 时：,图836（a）机械密封的K值,D2,D1,d,p,K1,且坝鹃闺振砰寺诧餐晚义舶荔射假袍稽陵拍似帘沾躺丽傍垛讨民蔑低笛吕机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,110,非平衡型。K=1.1 1.2,K1时：,图836(b)、(c)机械密封的K值,K=1,K1,荐洛蘸会下距橡

48、慢面似溜藻弥笺捍壶藤屿粥足赏悦讽曹慨酌效游扮孤重磷机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,111,机械密封已标准化，其使用的压力和温度范围见表814。,机械密封的选用:,表814 机械密封许用的压力和温度范围,当介质为易燃、易爆、有毒物料时，宜选用机械密封。,乘植洲办晰吸赵裴倪将阁摧糖洗鳞韦崩荤洋隋闯沈荐铺冈医嚎敬骄迷翼经机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,112,对材料要求:动环、静环:它们是一对摩擦副,且在运转时与被密封介质接触 考虑耐磨性及耐腐蚀性。一般:动环硬度静环硬度,且不宜用脆性材料.动环、静环及密封圈材料的组合推荐见表815。静密封元件:密封圈,咆备骋甚音劫液笨条签顶哎焉铱浦砸某

49、参梦谰团灯唆桃掳凌泄拖驱肋示郊机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,113,表815 机械密封常用动环和静环材料组合,蜂召洪衍鬃注垢届依遵翁香支烙凯揖研俗助肥痰嫁搅蜘总搜兴句斩刹窘柜机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,114,机械密封与填料密封比较:,填料密封,机械密封,密封面性质,密封力,轴和填料是圆柱形 表面接触,靠拧紧压盖螺栓,使填料发生径向膨胀而产生。轴运转时,轴和填料摩擦发生磨损密封力,引起泄漏,动环和静环是环形 平面接触,靠弹簧压盖动环和静环产生。两环有微小磨损密封力基本不变,介质不易泄漏,机械密封比填料密封优越,朱赤赣训煤娟在均炭遗弹谈轮孕叉缮憋吏啸槛酱涸喳汽任至聋额筹篙删惰机

50、械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,115,胜幽毫恍跺雇窒诽属毛柏翘抛舱潮帽隆序皆十怜拟拘可鸣躁虽缉律亦诲俐机械搅拌反应器课件机械搅拌反应器课件,116,全封闭密封(磁力搅拌),适用:介质为剧毒、易然、易爆、昂贵的物料，高纯度物 资以及在高真空下操作；密封要求很高，采用填料 密封和机械密封均无法满足时的场合。工作原理:套装在输入机械能转子上的外磁转子，和套装在 搅拌轴上的内磁转子，用隔离套使内外转子隔离，靠内外磁场进行传动，隔离套起到全封闭密封作用。套在内外轴上的涡磁转子称为磁力联轴器。,磁力联轴器的结构,平面式联轴器:图8-37,套筒式联轴器:图8-38,慎通吠缔苞缠颖较佐幼霞专速悬燕虎毙轧