浅析化工设备搅拌器设计问题

浅析化工设备搅拌器设计问题
何艾(宜宾天原化学工程设计有限公司,
四川 宜宾 644000)
摘要：本文阐述了化工设备搅拌器的设计问题,并对搅拌器分类以及设计方案提出一些见解,希冀能为搅拌器的优化设计提供一些参考及帮助。

关键词：化工设备;搅拌器;设计
0 引言
近年来,飞速发展的搅拌器设计技术正在面临着环境保护、节能低耗等问题,如何协调两方面的冲突并使搅拌器设计技术得到进一步的发展,成为了目前化工设备设计人员正在面临的严峻挑战。

如今,搅拌器的装置规模日趋多样化以及大型化,而基于减少人工操作和提高产品卫生的目的,搅拌器的自动化也逐渐被提起日程,相关设计技术也在不断提高。

但是尽管如此,搅拌器在实际应用中还有许多问题尚待解决,所以搅拌器的优化设计问题仍是目前的一项设计难题。

1 搅拌器的工作原理、分类以及应用范围
1.1 搅拌器的工作原理
搅拌器的搅拌装置在整体中充当了输出动力装置的角色,此外还有由减速机、搅拌轴以及叶轮组成的减速机体,搅拌容器则通过一个底板或支架与减速装置连接。

一旦容器内部受到压力,搅拌轴就会通过密封装置进入容器。

而叶轮在搅拌时的作用主要有两方面,一是通过产生流体速度使得容器中的介质回流,防止内部的固体发生沉淀并冲刷换热热管束;另一方面则是通过流体剪切打碎难溶液滴以及介质中的气泡,使其内部原料混合均匀。

1.2 搅拌器的分类
化工设备中的搅拌器主要有以下几种分类:强制搅拌机、立式搅拌机、混凝土搅拌机以及新型搅拌机。

强制搅拌机主要包括搅拌鼓、涡流搅拌机构、搅拌机架、行星搅拌机构、排料机构以及底架等。

其中涡流搅拌机位于搅拌鼓的中心,而行星搅拌机则分两个分别位于涡流搅拌机的两侧。

运行时,搅拌鼓与涡流搅拌机通过反向旋转,外加两个行星搅拌机的作用,使得整体搅拌器的搅拌效果以及力度极强,非常适合用于解决搅拌介质结团的问题。

立式搅拌机的结构分为搅拌筒、搅拌桨叶、电动机以及传动轴,还有一反向搅拌桨叶位于传动轴上,通过相连的链轮使得反向搅拌桨叶与转动轴反向转动,从而在搅拌过程中使得原料通过对流被搅拌均匀。

混凝土搅拌机包括滚筒与动力机构。

其中动力机构通过传动机构和轴相连,在运行过程中,传动轴上会设置与滚筒筒体上的齿圈相互啮合的齿轮从而带动滚筒转动。

该搅拌机的优势主要在于其结构简单合理,并由于齿轮的运用有效地防止了湿滑水汽引起的滚筒与托轮的打滑现象,同时,它的传动机构
动力接口等单元功能件,没有形成统一的规范,致使很难大规模成批量的开发。

不管是对于大型的传统的机械设计制造相关的企业,还是现代的电气元器件的加工和制造的企业来说,模块化都将是未来的一个发展趋势。

在机械设计制造领域未来的发展中,肯定是要解决这些问题的,在全国甚至是全球区域内建立起标准的模块化的机械产品规范。

只有这样,才能使机械设计制造领域能够更加快速的实现产业化的发展,大规模的提高生产效率。

3.3 网络化方向发展
自从上世纪末期互联网技术开始发展起来,就对社会生
产和生活产生了巨大的影响。

进入21世纪后,互联网技术已经应用到各个领域,包括一些机械设计制造的领域。

最早的时候,互联网只是为人们提供一个专业的交流和学习的平台,使世界的信息和知识能够达到即刻共享的状态。

随后互联网技术变得多样化,在机械生产领域,可以通过互联网进行远程的监控和操作机械设备,提高企业生产和管理的效率。

在未来的发展中,互联网依然可以发挥出更高效的作用,实现和促进机械设计制造的自动化应用。

3.4 绿色化方向发展
从党的十九大之后,建立一个“资源节约型,环境友好型”社会就是我们国家在大力发展的一项措施。

对于机械设计制造自动化产业,涉及了我们社会生活中的方方面面。

除了一些工业生产之外,我们的生活中也随处可见一些机械工业产品。

无论是食品加工,还是其他的生产制造,都应该达到对人体、对环境,没有任何危害。

实现绿色的机械加工产业,是我国乃至全世界的要求和发展趋势,也是为了营造一个健康持久的产业状态的必须具备的条件。

同时,在未来的市场环境竞争中,绿色无污染的产品是人们的首要之选。

绿色化的生产制造,也是市场环境的需要,是企业实现利润的一个重要的因素。

4 结语
机械设计制造及其自动化是国家重工业实力的体现,中国作为一个综合性的大国,在工业中必须拥有属于自己的民族工业。

在未来的工业发展中,要把握时代的动态,了解市场的动机,努力提升自身的优势,改进不足之处,摆脱对西方工业大国的技术和设备的依赖,发挥前瞻性和创造性,使机械设计及制造能够更加取得突出的成绩,为我国实现现代化和信息化工业生产做出卓越的贡献。

参考文献:
[1]王琪,胡海燕.基于机械设计制造及其自动化未来发展方向的探究与思考[J].电子世界,2014,(16):93-93.
[2]王孝秋,鲍春风.机械设计制造及其自动化发展方向的研究分析[J].科技创新与应用,2014,(8):96-96.
[3]王宇杰.浅谈机械设计制造及其自动化的发展方向[J]. 中国科技纵横,2013,(17):116-116.
作者简介：周美容(1971-)，女，汉，湖南省永州市人，大学本科，单位：永州职业技术学院，研究方向：机械设计与制造。

许多搅拌设备在先前还需要不断进口,但是经过近些年国内设计者的技术攻关,如今很多技术难题已被攻克,我们已能自主制作与设计。

当然,虽然摆脱了对进口设备的依赖,但是目前我们所掌握的技术比之国际先进技术仍有一定差距。

2.4 依靠计算机进行智能化设计
由于当今设计水平受到了搅拌设备开发方法的制约,前人案例和专家经验的参考都有一定的局限性。

但是随着计算机技术的不断发展,搅拌机设备的设计问题智能化开始有了一定的可行性。

一旦相关程序开发完成,设计时繁琐的计算步骤就可以直接进行跳过,改由计算机根据已经编辑好的程序进行自主计算、分析,设计者只需输入相关数据即可得出粗略方案。

3 搅拌器设计的注意事项
制作工艺的条件限制决定着搅拌器的最终设计,不同的原料混合过程的设计需求不同,从而导致了多种多样的搅拌器形式。

为保证搅拌器的顺利运行,在决定搅拌器的电动机功率、叶轮转速、搅拌轴长、减速机性能以及部件选择时,一定要严格遵循搅拌作业的目的进行设计。

在化工设备搅拌器的设计过程中,其流程应为:确定搅拌工艺要求、决定搅拌器样式、计算相关性能数据、最终进行搅拌器的设计。

根据相关工艺条件,在掌握了搅拌过程中液体流量与流速、搅拌所需动力等信息之后,再结合搅拌目的之后才可决定搅拌器的类型。

在此之后,通过相关数据计算将原料的混合速度、沉降时间控制在一定范围内。

还需确定的一点是,减速机的选取必须参照实际扭矩,实际扭矩不能大于所选减速机能够使用的扭矩。

并且裴勇减速装置时要考虑减速机的承受能力和相关系数,在选取搅拌器的底架、机架时也应以减速机的输出轴头大小作为标准。

细长轴的支撑也需注意增加,应结合实际情况决定选取中间支撑还是底部支撑。

当然,在选取零部件之前最先确定的还要是搅拌器整体的安装方式,该方式分为三种,分别是顶入、旁入和底入。

最后应注意搅拌机零部件应定期检修,做好相关维护工作,以防后顾之忧。

4 结论
综上所述,搅拌器的设计需要考虑诸多因素的影响,同时
其设计结果也影响着相关生产。

由于设计中每项步骤之间互为影响,环环相扣,所以进行设计工作时切不可疏忽大意。

正因为如今我国在搅拌器设计领域还未能取得最先进的技术,所以我们更应该努力探索,勤勉攻坚。

做好每一项设计环节,以期能对我国化工事业发展有所帮助。

参考文献:
[1]刘亚.简述锡化工设计中搅拌器的选型[J].科技信息, 2014,(8):226+232.
[2][张晓青,张礼钢,张晓峰．基于VB 的搅拌器CAD 系统技术实现[J]．中国农机化,2009,(4):38-40+44．
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[5]张翠勋．变速搅拌槽内流场的数值模拟及实验研究[D]．济南:山东大学,2009．
也有效地缓解了这一现象。

新型搅拌机多用于化工和建材行业,是更新换代的产物。

其设计新颖并且技术精良,正是它优良的搅拌功能使其替换了同时期其他搅拌设备,成功填补了科技空白。

新型搅拌机对物体的乳化、分散具有更优越的搅拌效果,也因此,此类型搅拌机被广泛应用于医药、食品、化妆品以及涂料等各项领域。

它的产生是化工设备行业的一次新的进步。

根据不同的搅拌原料和形式,为了保证搅拌质量,需要选择不同的搅拌器。

其中,搅拌器的性能、结构以及搅拌速度都是选择搅拌器的考虑因素。

再者,混合原料所要求的制作工艺也关系着搅拌器的选择。

由于搅拌器的种类众多,所以在使用搅拌器时也应谨慎选择。

1.3 搅拌器的应用范围
搅拌器可根据其类型适用于大多数反应条件以及物性的反应过程,其中适用于工业的大型搅拌器可大到几千立方米,而适用于实验室使用的小型搅拌器也可仅有几十毫升含量。

也正因其极强的可变性,搅拌器的应用围覆盖了医药、食品、化妆品、化工、冶金等诸多领域。

2 搅拌器的设计
2.1 根据公式计算所需参数
搅拌原料时所需的动力、液体流量和流速、搅拌轴长以及叶轮转速等都可通过已知公式并结合所需搅拌器的各项数据计算得出。

如若所给数据不够充足,还可进行实验室实验,再经过“五项步骤”计算,最后得出各项数据。

如搅拌器的搅拌消耗公式为P=N P ×Sg×N 3×D 5/(6.12×107)搅拌扭矩为T=P/2πn 液体流出流量为q d =N qd ×nd 3液体流出流速为V d =N vd ×πnd 搅拌机的轴功率为N=n 3×D 5×P×Np
2.2 参考经典设计
数年来的搅拌器设计为如今的设计者留下了许多可供参考的经典设计案例,这些案例依据搅拌功率、流体流动、搅拌传热等操作类别,留下了大量的数据公式。

针对搅拌器、搅拌槽等提出了大量珍贵的设计方案以及选型须知。

根据这些经典设计,可以大大缩减设计周期,也可对自身设计进行验证。

但是这样的缺点在于缺乏创新,并且可能由于经典案例距今时间较长,工艺技术已经出现变更,也会导致搅拌器不符合当代工艺技术要求等现象。

2.3 结合专家经验和自身实验进行设计
著作《混合设备设计》就是根据设计人员多年的研究以及设计搅拌设备的经验完成的,类似于此著作的还有《混合原理与应用》、《流体混合技术》、《工业中的混合过程》等等。

这些著作中涉及的搅拌设备设计,都是设计者根据工艺要求进行针对性实验后,投入工业操作中进行试验并进一步改良的结果。

其中提及的搅拌设备的设计原理和放大反应器的方法都是相当值得设计者进行借鉴的。