搅拌器的机械设计研究报告

特点 ——搅拌时流体的湍流程度不高，循环量大，结构 简单，制造方便。
循环性能好，剪切作用不大， 属于循环型搅拌器。
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主要应用
粘度低、流量大的场合，用较小的搅拌功率，能获得较好 的搅拌效果。 主要用于液－液系混合、使温度均匀，在低浓度固－液系 中防止淤泥沉降等。
改进
容器内装挡板、搅拌轴偏心安装、 搅拌器倾斜，可防止漩涡形成。
注 表中空白为不适或不详，○为适合。
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10~300 1~100 0.5~50
500 Baidu Nhomakorabea000 1000
0.5~50 1000
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四、几种常用搅拌器简介
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75～80％。
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1. 桨式搅拌器
图9-1 搅拌设备结构图
1-搅拌器 2-罐体 3-夹套 4-搅拌轴 5-压出管 6-支座 7-人孔 8-轴封 9-传动装置
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搅拌装置
搅拌设备
轴封
搅拌罐
传动装置 搅拌轴 搅拌器
罐体 附件
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二、搅拌器的功能
提供搅拌过程所需要的能量和适宜的流动 状态，以达到搅拌过程的目的。
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3．涡轮式搅拌器
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。
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图9-5 涡轮式搅拌器 16
主要应用
涡轮式搅拌器有较大的剪切力，可使流体微 团分散得很细，适用于低粘度到中等粘度流体的 混合、液—液分散、液—固悬浮，以及促进良好 的传热、传质和化学反应。
由于锚式搅拌器在容器壁附近流速比其它搅拌器 大，能得到大的表面传热系数，故常用于传热、 晶析操作。 常用于搅拌高浓度淤浆和沉降性淤浆。 当搅拌粘度大于100Pa·s 的流体时，应采用螺带 式或螺杆式。
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第三节 搅拌器的功率 一、搅拌器功率和搅拌器作业功率
搅拌功率
搅拌过程进行时需要动力，笼统 地称这一动力时叫做搅拌功率。
桨式
○○○○ ○
○○
○ ○ ○ 1~200 10~300 20
推进式
○○
○
○○ ○
○○ ○ 1~1000 10~500 500
折叶开启涡轮式 ○ ○
○
○○ ○
○○ 1~1000 10~300 500
布尔马金式
○○○○ ○
○
锚式
○
○
○
螺杆式
○
○
○
螺带式
○
○
○
○ ○ 1~100 1~100 1~50 1~50
搅拌器型式 涡轮式
流动状态
搅拌目的
对 湍 剪 低 高粘 分 溶 固 气 结 传 液
流 流 切 粘 度液 散 解 体 体 晶 热 相
循 扩 流 度 混合
悬吸
反
环散
混 传热
浮收
应
合 反应
○○○○ ○ ○ ○ ○○○○ ○
搅拌容 器容积
(m3)
1~100
转速范 围
(r/min)
最高 粘度 (P)
10~300 500
第九章 搅拌器的机械设计
教学重点： 搅拌器的型式及选型
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一、作用
1、使物料 混合均匀
2、强化 传热、传 质
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第一节 概述
使气体在液相中很好地分散 使固体粒子（如催化剂）在液相中 均匀地悬浮 使不相溶的另一液相均匀悬浮或充 分乳化 强化相间的传质（如吸收等）
强化传热
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二、结构
浆叶旋转运动，产生能量，作用于液体， 形成流动状态。关键在浆叶，也与其它 因素有关，如介质特性，搅拌器的工作 环境等。
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三、选型
搅拌目的 搅拌器选型 物料粘度
搅拌容器容积的大小
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。
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表9-1 搅拌器型式适用条件表
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4．锚式搅拌器
结构简单。 适用于粘度在100Pa·s 以下的流体搅拌，当流 体粘度在10～100Pa·s 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。
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图9-6 锚式搅拌器 18
主要应用
锚式或框式桨叶的混合效果并不理想，只适用于对混合 要求不太高的场合。
1、定义
搅拌器功率 搅拌作业功率
为使搅拌器连续运转所需要 的功率称为搅拌器功率。
搅拌器使搅拌槽中的液体 以最佳方式完成搅拌过程 所需要的功率。
最理想状态：搅拌器功率＝搅拌作业功率
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2、影响搅拌器功率的因素
搅拌器的几何参数与运转参数 搅拌槽的几何参数 搅拌介质的物性参数
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也用于高粘流体搅拌，促进流体的上下交换，代替 价格高的螺带式叶轮，能获得良好的效果。
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桨式搅拌器的转速一般为20～100r/min ， 最高粘度为20Pa·s 。
缺点 不能用于以保持气体和以细微化为目的 的气—液分散操作中。
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2. 推进式搅拌器
推进式搅拌器（又称船用推进器） 常用于低粘流体中。
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。
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图9-3 桨式搅拌器 10
主要应用
液—液系中用于防止分离、使罐的温度均一，固— 液系中多用于防止固体沉降。
主要用于流体的循环，由于在同样排量下，折叶式 比平直叶式的功耗少，操作费用低，故轴流桨叶使 用较多。
0.264~0.396 0.396~0.528
1.32 1.32~2.64 1.585~1.894
3.96
注 1Hp=735.499W
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按搅拌过程求搅拌功率的算图
结构
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=1/4～1/3， 叶端速度一般为 7～10 m/s， 最高达15 m/s。
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图9-4 推进式搅拌器
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搅拌时——流体由桨叶上方吸入，下方以圆筒状螺旋形排 出，流体至容器底再沿壁面返至桨叶上方，形 成轴向流动。
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3、从搅拌作业功率的观点决定搅拌过程的功率
液体单位体积的平均搅拌功率的推荐值(表9－2)
表9-2 不同搅拌种类液体单位体积的平均搅拌功率
搅拌过程的种类 液体混合 固体有机物悬浮 固体有机物溶解 固体无机物溶解 乳液聚合(间歇式) 悬浮聚合(间歇式) 气体分散
液体单位体积的平均搅拌功率/(Hp/m3) 0.09