2020/4/26,第九章攪拌器的機械設計,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攪拌罐結構設計,2020/4/26,第九章攪拌器的機械設計,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計計劃學時：4學時,2020/4/26,9.1概述,攪拌設備在工業生產中應用范圍較廣，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，也可能是化學反應過程。如：聚酯行業，油劑調配罐，也是一個攪拌設備，使短纖油劑在水中攪拌均勻。又如，生產高壓聚乙烯的反應器是超高壓反應器，乙烯氣與催化劑、調節劑進入反應器后在200Mpa的超高壓、250的溫度下進行聚合，反應器內有一攪拌器進行攪拌，從而使化學反應過程良好地進行。,2020/4/26,9.1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??；使不相溶的另一液相均勻懸浮或充分乳化。2強化傳熱、傳質強化相間的傳質(如吸收等)；強化傳熱?；旌系目炻⒕鶆虺潭群蛡鳠崆闆r的好壞，都會影響反應結果，因此，攪拌情況的改變，會很敏感地影響產品質量和數量。,2020/4/26,9.1概述,9.1.2結構,2020/4/26,9.2攪拌器的型式及選型,9.2.1常見型式槳式、渦輪式、推進式、錨式、框式、螺帶式、螺桿式(圖92)。,2020/4/26,9.2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，以達到攪拌過程的目的。（漿葉旋轉運動，產生能量，給液體，形成流動狀態，故關鍵在漿葉，當然與其它因素也有關，如介質特性，攪拌器的工作環境等）9.2.3選型依據考慮攪拌的目的、考慮動力消耗等問題(具體選型可以參看表91),2020/4/26,9.2攪拌器的型式及選型,2020/4/26,9.3攪拌器的功率,9.3.1攪拌器功率和攪拌器作業功率1定義攪拌功率：攪拌過程進行時需要動力，籠統地稱這一動力時叫做攪拌功率。攪拌器功率：為使攪拌器連續運轉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，攪拌器運行參數有關。攪拌作業功率：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功率。最理想狀態：攪拌器功率攪拌作業功率,2020/4/26,9.3攪拌器的功率,2.影響攪拌器功率的因素1）攪拌器的幾何參數與運轉參數2）攪拌槽的幾何參數;3）攪拌介質的物性參數。3.從攪拌作業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),2020/4/26,9.3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。,2020/4/26,9.4攪拌罐結構的設計,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。,2020/4/26,9.4攪拌罐結構的設計,9.4.2攪拌罐裝料量已知長徑比H/Di公稱容積Vg：操作時盛裝物料的容積1）裝料系數VgV,2020/4/26,9.4攪拌罐結構的設計,一般取0.60.85。物料在反應過程中要起泡沫或呈沸騰狀態，裝料系數取低值，約為0.60.7；物料反應平穩，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,2020/4/26,9.4攪拌罐結構的設計,式中V0封頭容積，m3；Di由式93計算值經圓整后的筒體直徑，m。將上式算出的筒體高度進行圓整，然后核算H/Di及，如大致符合要求即可。9.4.2頂蓋的結構(自學),2020/4/26,9.5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、聯軸節及攪拌軸。9.5.2軸的計算1軸的強度計算承受扭轉和彎曲作用，以扭轉為主，工程上只考慮扭矩，然后用增加安全系數以降低材料,2020/4/26,9.5傳動裝置及攪拌軸,的許用應力來彌補由于忽略受彎曲作用所引起的誤差。軸扭轉的強度條件：在靜載荷作用下，=(0.50.6)軸的抗扭截面系數Wp為：,對于實心軸，Wpd3/16，便可計算軸的直徑。,2020/4/26,9.5傳動裝置及攪拌軸,2軸的剛度計算為了防止轉軸產生過大的扭轉變形，以免在運轉中產生震動，造成軸封失敗，應該將軸的扭轉變形限制在一個允許的范圍內。工程上以單位長度的扭轉角o不得超過許用扭轉角o作為扭轉剛度條件。式中o軸扭轉變形的扭轉角，o/m。Jp軸截面的極慣性矩，mm4。G0軸材質的剪切彈性模量，MPa，對于碳鋼及合金鋼8.1104MPa。,2020/4/26,9.5傳動裝置及攪拌軸,工程上將G0Jp稱為扭轉剛度。對于許用扭轉角一般取值如下：在精密穩定的傳動中，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，因此應按計算直徑給予適當增大。,2020/4/26,9.6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，另一方面阻止設備內流體的逸出或外部流體的滲入，達到密封目的。2、特點應允許填料密封有一定的泄漏量。使用過程中需要經常調整填料壓蓋的壓緊力。,2020/4/26,9.6軸封,2020/4/26,9.6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(依靠介質壓力或彈簧力)，并作相對運動達到密封的裝置。又稱端面密封。四個密封點：A動環和軸之間的密封(靜密封)，B動環和靜環作相對旋轉運動時的端面密封(動密封)，C靜環與靜環座之間的密封(靜密封)