机械搅拌反应器剖析

特性—— 半圆管或弓形管由带材压制而成，加工方便。 当载热介质流量小时宜采用弓形管。
缺点—— 焊缝多，焊接工作量大，筒体较薄时易造 成焊接变形。见图8-12。
螺旋形缠绕在筒体外侧
结构
沿筒体轴向平行焊在筒体外侧 沿筒体圆周方向平行焊接在筒体外侧
图8-13
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图8-12 半圆管夹套二种结构
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图8-12 半圆管夹套二种结构
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。
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二、内盘管 什么时候用？
常采用 内盘管
当反应器的热量仅靠外夹套传热，换热面积不够时。
结构特点 浸没在物料中，热量损失小，传热效
果好，检修较困难。
分类
螺旋形盘管 竖式蛇管
图8-16 图8-17
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图8-16 螺旋形盘管
➢ ③ 夹套的不同高度处安装切向进口，提高冷却水 流速，增加传热系数。
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2.型钢夹套
构成——角钢与筒体焊接组成，见图8-11。
结构
沿筒体外壁轴向布置 沿筒体外壁螺旋布置
型钢的刚度大， 弯曲成螺旋形时 加工难度大
图8-11 型钢夹套结构
(a)螺旋形角钢互搭式 (b)螺旋形角钢互搭式
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3.半圆管夹套
表8-4 各种碳钢夹套的适用温度和压力范围
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1.整体夹套
U型
圆筒和下封头都包有 夹套，传热面积大， 最常用结构。
圆筒型
传热面积较小，适用 于换热量要求不大的 场合。
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（a）圆筒型
（b）U型
图8-8 整体夹套
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连接方式
可拆卸式 不可拆卸式
用于夹套内载热介 质易结垢、需经常 清洗的场合。
夹套肩与筒体的联 接处，做成锥形的 称为封口锥，做成 环形的称为封口环， 见图8-9。
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应用 结构
化学反应、生物反应、混合、分散、 溶解、结晶、萃取、吸收或解吸、 传热等操作。
组成——搅拌容器和搅拌机两大部。
由筒体、换热元件 及内构件组成。
由搅拌器、搅拌轴及其密封 装置、传动装置等组成。
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1一电动机 2一减速机 3一机架 4一人孔 5一密封装置 6一进料口 7一上封头 8一筒体 9一联轴器 10一搅拌轴
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8.2 机械搅拌反应器
教学重点：
本章
（1）搅拌器；
重点
（2）搅拌轴设计。
教学难点：
（1）搅拌轴设计；
（2）机械密封。
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8.2.1 基本结构
机械搅拌反应器（搅拌釜式反应器）
适用于各种物性（如粘度、密度）和各 种操作条件（温度、压力）的反应过程， 应用于合成塑料、合成纤维、合成橡胶、 医药、农药、化肥、染料、涂料、食品、 冶金、废水处理等行业。
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对称布置的几组 竖式蛇管： 传热 挡板作用
图8-17 竖式蛇管
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8.2.3 搅拌器
8.2.3.1 搅拌器与流动特征
定义 搅拌器又称搅拌桨或搅拌叶轮，是搅拌反应器 的关键部件。
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。 流型 流体循环流动的途径。
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一、流型
流型与搅拌的关系
流型决定因素
流型与搅拌效果、搅拌功 率的关系十分密切。搅拌 器的改进和新型搅拌器的 开发往往从流型着手。
取决于搅拌器的形式、 搅拌容器和内构件几何 特征，以及流体性质、 搅拌器转速等因素。
搅拌机顶插式中心安装 立式圆筒的三种基本流型
流型
径向流 轴向流 切向流
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图8-18 搅拌器与流型
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图8-13 半圆管夹套的安装
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图8-13 半圆管夹套的安装
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4.蜂窝夹套
特点
以整体夹套为基础，采取折边或短管等加强措施； 提高筒体的刚度和夹套的承压能力，减少流道面积； 减薄筒体壁厚，强化传热效果。
结构
折边式
拉撑式
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图8-14 折边式蜂窝夹套 27
图8-15 短管支撑式蜂窝夹套
过程设备设计(下)
第五章 储存设备(8学时) 第六章 换热设备(8学时) 第七章 塔设备(8学时) 第八章 反应设备(6学时)
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第八章 反应设备
第一节 第二节 第三节
概述 机械搅拌反应器 机械搅拌设备技术进展概述
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8.2.1 基本结构 8.2.2 搅拌容器 8.2.3 搅拌器 8.2.4 搅拌轴设计 8.2.5 密封装置 8.2.6 传动装置
（a）径向流
（a）径向流
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。
7. 装料系数（对容积而言），通常取 0.60～.85。有泡沫或呈沸腾状态取 0.6～0.7；平稳时取0.8～0.85。
容积
直立式搅拌容器 筒体和下封头两部分容积之和
卧式搅拌容器
筒体和左右两封头容积之和
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表8-3 几种搅拌设备筒体的高径比
搅拌容器的强度计算和 稳定性分析方法见本书第4章
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8.2.2.2 换热元件
11一夹套 12一载热介质出口 13一挡板 14—螺旋导流板 15一轴向流搅拌器 16一径向流搅拌器 17一气体分布器 18一下封头 19一出料口 20一载热介质进口 21一气体进口
图8-7 通气式搅拌反应
器典型结构 7
8.2.2 搅拌容器
8.2.2.1 搅拌容器
结构
由筒体、换热元 件及内构件组成。
1. 圆筒体，封头（椭圆形、锥形和平 盖，椭圆形封头应用最广）。
2. 各种接管，满足进料、出料、排气 等要求。
3. 加热、冷却装置：设置外夹套或内 盘管。
4. 上封头焊有凸缘法兰，用于搅拌容 器与机架的连接。
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5. 传感器，测量反应物的温度、压力、 成分及其它参数。
6. 支座，小型用悬挂式支座，大型用 裙式支座或支承式支座。
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(a)封口锥
(b)封口环
图8-9 夹套肩与筒体的连接结构 17
封口锥
封口环
图8-10 夹套底与封头连接结构
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介质流通特点
载热介质流经夹套与筒体的环形面积，流道面 积大、流速低、传热性能差。
提高传热效率的措施：
➢ ① 在筒体上焊接螺旋导流板，减小流道截面积， 增加冷却水流速，见图8-7;
➢ ② 进口处安装扰流喷嘴，使冷却水呈湍流状态， 提高传热系数;
换热 元件
夹套 内盘管
优先采用夹套，减少 容器内构件，便于清 洗，不占有效容积。
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一、夹套结构
夹套
在容器外侧，用焊接或法兰连接方式装 设各种形状的钢结构，使其与容器外壁 形成密闭的空间。
此空间内通入加热或冷却介质，可加热 或冷却容器内的物料。
整体夹套
结构型式
型钢夹套 半圆管夹套
蜂窝夹套等
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