机械搅拌器直径大小与罐径的比例
第六章-通风发酵设备-第二节搅拌器轴功率的计算
Np= K ReM m
圆盘六平直叶涡轮 Np＝0.6 圆盘六弯叶涡轮 Np≡4.7 圆盘六剪叶涡轮 Np≡3.7
（二）多只涡轮在不通气条件 下输入搅拌液体的功率计算
在相同的转速下，多只涡轮比单只涡轮输出更 多的功率，其增加程度除叶轮的个数之外，还 决定于涡轮间的距离。
Pn＝nP0
（三）通气情况下的搅拌功率 Pg的计算
同一搅拌器在相等的转速下输入通气液 体的功率比不通气流体的为低。
可能的原因是由于通气使液体的重度降 低导致搅拌功率的降低。
功率下降的程度与通气量及液体翻动量 等因素有关，主要地决定于涡轮周围气 流接触的状况。
通气准数：
Na＝Q/ND3来关联功率的下降程度 Na＜0.035 Pg/P0＝1～12.6Na Na＜0.035 Pg/P0＝1～12.6Na Q——通气量 m3/min
生物工程设备
第六章 通风发酵设备
第二节 搅拌器轴功率的计算
一、搅拌器轴功率的计算 轴功率：搅拌器输入搅拌液体的功率，
是指搅拌器以既定的速度运转时，用以 克服介质的阻力所需的功率。它包括机 械传动的摩擦所消耗的功率，因此它不 是电动机的轴功率或耗用功率。
（一）搅拌功率计算的基本方 程式
单只涡轮在不通气条件下输送搅拌液体 的功率计算，
牛顿型流体：粘度μ只是温度的函数，与 流动状态无关。服从牛顿粘性定律。
非牛顿流体：粘度μ不仅是温度的函数， 随流动状态而变化。
（一）非牛顿型发酵醪的流变 等特性
牛顿型流体的流态式为直线，服从牛顿特性定 律：
=dw/dr
所有气体以及大多数低分子量的液体都属于牛 顿型流体，（2）彬汉塑型性流体
机械搅拌设备的设计方法及要点分析
机械搅拌设备的设计方法及要点分析管永俊摘要：文章介绍了机械搅拌设备进行设计时的思路，在满足工艺条件下进行搅拌设备结构设计。
分析了搅拌过程原理、搅拌器型式和搅拌罐体及搅拌轴的设计计算。
关键词：搅拌设备；设计方法；设计计算搅拌操作可以使两种或两种以上的物料在外界力的作用下加速流动，从而使不同的物料在彼此之间相互分散，达到均匀混合，加速传热和传质的目的。
搅拌的物料可以是液相、固相和气相，其中液相流体较多。
通过搅拌设备的工艺过程可以使相溶的液相物料均匀混合，使不相溶的另液相均匀乳化，使气体在液相中均匀的分散，使固体粒子在液相中均匀悬浮。
搅拌设备在工业生产中被用于物料混合、溶解、乳化、吸收、萃取、化合以及传热等工艺过程。
在食品、医药、化工、水处理等工业生产中，带有搅拌装置的化工设备应用范围很广。
由于机械搅拌操作条件可控范围较大，能适应多样化的工业生产，因此机械搅拌设备得到广泛应用。
机械搅拌设备由搅拌罐体和搅拌装置两大部分组成。
搅拌罐体是搅拌液相流体为主体介质进行各种物理、化学过程的容器。
搅拌装置由搅拌器、搅拌轴、轴封和传动装置组成，传动装置包括驱动电机、减速机、联轴器和机架。
机械搅拌设备在工作中，由搅拌器的运动加速物料在罐体中完成物理、化学工艺过程。
由于搅拌设备的使用目的不同，机械搅拌操作可用于不同的行业，搅拌设备的结构也是多种多样，但都是通过物料的流动达到搅拌的目的。
在搅拌罐体内，物料的流动状态与搅拌罐体的形状、有无挡板及搅拌器的形状、安装位置、转速等因素相关。
因此在设计机械搅拌设备时，应对这些相关的因素进行设计，在满足所需工艺参数的前提下，利用最小的功率消耗达到搅拌的目的。
1 工艺参数的设定为了设计机械搅拌设备应有工艺条件参数。
了解搅拌设备的工作条件，如压力、温度，熟悉在工作条件下的物料特性，如密度、粘度、毒性、腐蚀性等。
同时还应确定搅拌的目的及相应的操作方法，如加料方式。
搅拌物料中是否有固体粒子，若有应确定固体粒子的存在形式，如溶解、悬浮、沉淀等。
搅拌器长计算公式
搅拌器长计算公式搅拌器是一种常见的厨房电器，用于搅拌、混合食材，制作各种美食。
在家庭厨房和商业厨房中都有广泛的应用。
搅拌器的性能和效果与其长度有很大关系，因此搅拌器长的计算公式成为了很多厨师和厨房设计师关注的焦点。
搅拌器的长度对于搅拌效果有着重要的影响。
一般来说，搅拌器的长度越长，搅拌的范围就越广，搅拌效果也就越好。
因此，搅拌器长的计算公式成为了厨房设计师们在设计厨房时需要考虑的重要因素之一。
搅拌器长的计算公式主要是根据搅拌器的工作原理和搅拌食材的特点来确定的。
一般来说，搅拌器的长度可以通过以下公式来计算：L = D + 2S。
其中，L代表搅拌器的长度，D代表搅拌器的直径，S代表搅拌器的搅拌范围。
在这个公式中，搅拌器的直径是一个很重要的参数。
一般来说，搅拌器的直径越大，搅拌效果就会越好。
因此，在设计搅拌器时，厨房设计师们一般会根据需要搅拌的食材的特点和搅拌器的使用场景来确定搅拌器的直径。
搅拌器的搅拌范围也是一个很重要的参数。
一般来说，搅拌器的搅拌范围越大，搅拌效果就会越好。
因此，在设计搅拌器时，厨房设计师们一般会根据需要搅拌的食材的特点和搅拌器的使用场景来确定搅拌器的搅拌范围。
通过以上公式的计算，厨房设计师们可以确定搅拌器的长度，从而为厨房的设计和搅拌器的选择提供参考。
在实际的厨房设计和搅拌器选择中，厨房设计师们还需要考虑到搅拌器的材质、电机功率、搅拌方式等因素，以确保搅拌器能够满足厨房的实际需要。
在商业厨房中，搅拌器的长度也是一个很重要的参数。
一般来说，商业厨房中需要处理的食材量比家庭厨房大得多，因此搅拌器的长度也需要相应地加长。
商业厨房中常见的搅拌器长度一般在1米以上，以满足大量食材的搅拌需求。
总之，搅拌器长的计算公式是厨房设计师们在设计厨房和选择搅拌器时需要考虑的重要因素之一。
通过合理地计算搅拌器的长度，厨房设计师们可以为厨房的设计和搅拌器的选择提供参考，从而确保搅拌器能够满足厨房的实际需要。
200M3机械搅拌通风发酵罐
1 设计方案的拟定我设计的是一台200M3机械搅拌通风发酵罐,发酵生产有机酸。
设计基本依据（1）、机械搅拌生物反应器的型式通用式机械搅拌生物反应器，其主要结构标准如下：①高径比：H/D=1.7-4.0②搅拌器：六弯叶涡轮搅拌器,Di :di:L:B=20:15:5:4③搅拌器直径：Di=D/3④搅拌器间距：S=（0.95-1.05）D⑤最下一组搅拌器与罐底的距离：C=（0.8-1.0）D⑥挡板宽度：B=0.1D，当采用列管式冷却时，可用列管冷却代替挡板（2）、反应器用途用于有机酸生产的各级种子罐或发酵罐，有关设计参数如下：①装料系数：种子罐0.50-0.65发酵罐0.65-0.8②发酵液物性参数：密度1080kg/m3粘度2.0×10-3N.s/m2导热系数0.621W/m.℃比热4.174kJ/kg.℃③高峰期发酵热3-3.5×104kJ/h.m3④溶氧系数：种子罐5-7×10-6molO2/ml.min.atm发酵罐6-9×10-6molO2/ml.min.atm⑤标准空气通风量：种子罐0.4-0.6vvm发酵罐0.2-0.4vvm（3）、冷却水及冷却装置冷却水：地下水18-20℃冷却水出口温度：23-26℃发酵温度：32-33℃冷却装置：种子罐用夹套式冷却，发酵罐用列管冷却。
（4）、设计压力罐内0.4MPa；夹套0.25 MPa发酵罐主要由罐体和冷却列管，以及搅拌装置，传动装置,轴封装置，人孔和其它的一些附件组成。
这次设计就是要对200M 3通风发酵罐的几何尺寸进行计算；考虑压力，温度，腐蚀因素，选择罐体材料，确定罐体外形、罐体和封头的壁厚；根据发酵微生物产生的发酵热、发酵罐的装液量、冷却方式等进行冷却装置的设计、计算；根据上面的一系列计算选择适合的搅拌装置，传动装置，和人孔等一些附件的确定,完成整个装备图，完成这次设计。
这次设计包括一套图样，主要是装配图，还有一份说明书。
机械搅拌器直径大小与罐径的比例 (2)
机械搅拌器直径大小与罐径的比例从机械搅拌器的功能可以知道,叶轮叶片的直径大小不就是任意决定的,它可以影响叶轮的排出流量,也可以影响动力消耗,也就就是可以影响向液体中输入能量的大小,说明叶轮的大小直接影响搅拌过程的进行。
如果叶轮的大小选择合理,就能供给搅拌过程所需要的动力,还能提供良好的流动状态,完成预期的操作。
叶轮叶片的大小一般以桨径的大小(所谓桨径就是指叶轮回转时前端轨迹圆的直径)与叶轮的宽度来衡量。
桨径的选择与机械搅拌器的种类有关,与罐径的大小有关。
当搅拌罐中出现“圆柱状回转区”漩涡时,这个部分的混合很差,致使混合时间较长,不利于搅拌过程,所以一般都要设法缩小这个区域。
如果减小桨径就可以缩小“圆柱状回转区”的半径。
如果因为种种原因,不方便更改桨径,那么除了通过减小浆径来缩小“圆柱状回转区”外,还可以通过以下两种方法:安装搅拌器装置附件——挡板| 搅拌器的偏心式安装在低黏度液时,由于液体流动性好,能量传递较容易,所以不必担心由于桨径的减小会造成叶轮外围出现死区。
此时,只要叶轮的搅动液量范围够,就应将桨径取小些,以桨径与罐内径之比叫桨径罐径比d/D,一般桨式叶轮的d/D=0,35~0、8。
涡轮式叶轮的d/D一般为0、25~0、5。
桨式之所以将d/D的范围取大些,就是因为它的转速较低,还常用在黏度较高的条件下。
考虑到具体的操作目的,还可将桨径尺寸选择更合理些。
例如对于液液分散操作时,为使轻相组分不致集中在轴的附近,要使罐的中心部分与四周部分的分散相能侧时分散,取d/D=1/3最合适,对气-液分散操作,也取d/D=1/3。
据认为在这个条件下.当动力消耗一定时,传质速率较大。
当固-液相悬浮操作时,为使罐底的固体颗粒易于搅起,对不同类型的罐底可取不同的桨径。
桨径罐径比分别为:平底圆罐d/D=0、45 - 0、5,椭圆形底圆罐d/D=0、4,半球形底圆罐d/D=0、3。
对于特殊的液液乳化搅拌,为取得高的剪切能力,叶轮要高速同转,其桨径罐径比更小,一般为1/6~1/10。
搅拌机设计
第一节 罐体的尺寸确定及结构选型 （一）筒体及封头型式选择圆柱形筒体，采用标准椭圆形封头 （二）确定内筒体和封头的直径发酵罐类设备长径比取值范围是 1.7~2.5，综合考虑罐体长径比对搅拌功率、传热以及物料特性的影响选取/ 2.5i H D =根据工艺要求，装料系数0.7η=，罐体全容积39V m =，罐体公称容积（操作时盛装物料的容积）390.7 6.3g V V m η=•=⨯=。
初算筒体直径iii D H D H D V 442ππ=≈34ηπi gi D H V D ≈即m D i 66.17.05.214.33.643≈⨯⨯⨯=圆整到公称直径系列，去mm DN 1700=。
封头取与内筒体相同内经，封头直边高度mm h 402=， （三）确定内筒体高度H当mm h mm DN 40,17002==时，查《化工设备机械基础》表16-6得封头的容积30.734v m =224(90.734)3.643.14 1.74i V vH m D π--===⨯，取 3.7H m = 核算/i H D 与η/ 3.7/1.7 2.18i H D ==，该值处于1.7~2.5之间，故合理。
226.30.69'1.7 3.70.73444g gi V V V D H vηππ====+⨯⨯+该值接近0.7，故也是合理的。
（四）选取夹套直径表1 夹套直径与内通体直径的关系由表1，取10017001001800j i D D mm =+=+=。
夹套封头也采用标准椭圆形，并与夹套筒体取相同直径 （六）校核传热面积工艺要求传热面积为211m ，查《化工设备机械基础》表16-6得内筒体封头表面积23.34,3.7i A m m =高筒体表面积为21 3.7 3.14 1.7 3.719.75i A D m π=⨯=⨯⨯=总传热面积为3.1419.7523.0911A =+=>故满足工艺要求。
第二节 内筒体及夹套的壁厚计算 （一）选择材料，确定设计压力按照《钢制压力容器》（15098GB -）规定，决定选用0189Cr Ni 高合金钢板，该板材在150C 一下的许用应力由《过程设备设计》附表1D 查取，[]103t MPa σ=，常温屈服极限137s MPa σ=。
发酵罐设计说明书
目录前言 (1)第一章、概述 (2)1.1、我酸 (2)1.2、賊酸的新工艺 (2)1.3、机械搅拌通风发酵罐 (3)1.3.1、通用型发酵罐的几彳可尺寸比例 (3)1.3.2、罐体 (3)133、搅拌器和挡板 (3)1.3.4、消泡器 (4)1.3.5、联轴器及轴承 (4)126、变速装置 (4)1.3.7、通气装置 (4)138、轴封 (5)139、附属设备 (5)第二章、设备的设计计算与选型 (5)2.1、发酵罐的主要尺寸计算 (5)2.1.1、圆筒体的径、高度与封头的高度 (5)2.1.2、圜筒体的壁厚 (7)2.1.3、封头的壁厚 (7)2.2、搅拌装置设计 (8)2.2.3、电痕率 (10)2.3、冷却装置设计 (10)2.3.1、 冷却方式 (10)2.3.2、 冷却水耗臺 (10)2.3.3、 冷却管组数和管径 (12)2.4零部件 (13)2.4.1人孔和视谯 (13)2.4.2 接管口 ................................................................. 13 243、梯子 (15)2.6支座的选型蹄总结 附录 (18)符号的总结 ...................................................................... 18 参考文献 . (20)生物工程设备课程设计任务书―、课程设计题目”1000计的机械搅拌发酵罐”的设计。
2.5®体重 ..................................................................15 16 第三章、计算结果的总、结 ............................................................16 17二课程设计容1、设备所担负的工艺操作任务和工作性质,工作参数的确定。
发酵设计相关计算
发酵罐的工艺尺寸常用的机械通风发酵罐的结构和主要几何尺寸已标准化设计。
其几何尺寸比例如下：H0/D=1.7～3.5 H/D=2～5 d/D=1/3～1/2 W/D=1/12～1/8B/D=0.8～1.0 h/D=1/4 单位全部为m发酵罐大小用公称体积表示，V0=∏D2×H/4+0.15D3其中：H0-发酵罐圆柱形筒身高度D-发酵罐内径H-罐顶到罐底的高度D-搅拌器直径W-挡板宽度B-下搅拌器距罐底的距离S-搅拌器间距h-底封头或顶封头高度香菇多糖包括胞内与胞外多糖，以每100ml发酵液中菌丝体干重2.5克计，则每100ml发酵液中粗多糖总量为52.2mg即0.522kg/m3 。
按标准曲线绘制方法，依据粗多糖在蒸馏水中的吸光度可知，其纯多糖含量为80.96％，最终纯化产品纯度96％。
年生产香菇多糖1吨，年生产日300天，发酵周期为96h,清理及维修发酵罐的总时间为1天，则总的发酵时间为5天，装料系数为70%。
一年需放罐的次数：300/5=60次所需发酵罐体积：1000/60/0.522/70％/80.96％×96％=54.09m3所以选用V=10m3发酵罐，则需6个。
发酵罐中，高径比为1.74，取H/D=2.5；搅拌器直径为1/3直径；取d/D=1/3；档板为0.1倍直径，取d1/D=0.1；下部搅拌器到底部距离为：B/D=1；S/D=2.5；W/D=1/8由公式V全=πD2[H+2(hb+D/6)]/4，H=2D， hb可忽略， V全=10m3，代入得2.224D3=10，得出：D=1.65mH=2×1.7=3.4md=1.65/3=0.55md1=0.1×1.7=0.17mW=1.7/8=0.2125mB=D=1.65S=2×1.65/3=1.1mh=D/4=0.4125液面高度=0.7×（H+h）=2.66875m本发酵过程中选用机械搅拌式发酵罐，国内普遍采用六弯叶或六箭叶圆盘涡轮式，本设计中因罐小要求加强轴向混合，故选用六箭叶圆盘涡轮式。
生物工程设备习题答案
生物工程设备习题集一. 单项选择题: (每题1分)1.目前啤酒厂的糖化锅中利用_____D____进行搅拌。
A.圆盘平直叶涡轮搅拌器B.螺旋浆式搅拌器C.醪液内二氧化碳的密度梯度D. 二折叶旋桨式搅拌器2.空气过滤系统中旋风分离器的作用是_____A____。
A.分离油雾和水滴B.分离全部杂菌C.分离二氧化碳D.分离部分杂菌3.好气性发酵工厂，在无菌空气进入发酵罐之前__C___，以确保安全。
A.应该安装截止阀B.应该安装安全阀C.应该安装止回阀D.不应该安任何阀门4.无论是种子罐或发酵罐，当培养基尚未进罐前对罐进行预先灭菌，我们称为空罐灭菌，此时对灭菌温度和灭菌时间的要求是____C____，只有这样才既合理经济，又能杀灭设备中各死角残存的杂菌或芽孢。
A.高温瞬时(133℃，15秒钟)B.同实罐灭菌一样(115℃，8-15分钟)C.高温长时(127℃，45分钟)D.间歇灭菌(100℃，30分钟，连灭三次)5.机械轴封的动环的硬度比静环___B__。
动环的材料可用___________，静环最常用的材料是___________。
A.大，碳化钨钢，铸铁B.大，碳化钨钢，聚四氟乙烯C.小，聚四氟乙烯，不锈钢；D.小，聚四氟乙烯，碳化钨钢。
6.溶液在升膜式蒸发器加热管中出现爬膜的最重要条件是____D_____。
A.物料进口处或出口处采用浮头管板B.蒸发器壳体应有膨胀圈C.物料在加热管内有足够的浓缩倍数，一般为七倍D.加热的蒸气与物料之间有足够的温度差，一般为20-35℃7.目前啤酒厂的圆筒锥底发酵罐内采用_____C_____。
A.圆盘平直叶涡轮搅拌器B.螺旋浆式搅拌器C.无搅拌器D.锚式搅拌器8.空气过滤系统中空气加热器的作用是______B______。
A.对空气加热灭菌B.升高空气温度，以降低空气的相对湿度C.对空气加热，蒸发除去空气中的部分水份D.升高空气温度，杀灭不耐热的杂菌9.机械搅拌发酵罐中最下面一档搅拌器离罐底距离一般____C____搅拌器直径的高度，最上面一个搅拌器要在液层以下0.5米(大罐)。
搅拌器直径计算
搅拌器的直径计算通常涉及到流体动力学和工程学的知识。
以下是一种常见的计算方法：
1. 确定搅拌器的类型：搅拌器有很多种类型，如涡轮式、桨叶式、磁力搅拌器等，不同类型的搅拌器其直径的计算方法可能会有所不同。
2. 确定搅拌器的转速：搅拌器的转速直接影响到搅拌效果，一般来说，转速越高，搅拌效果越好。
但是，转速过高可能会导致搅拌器过载，因此需要根据实际需要选择合适的转速。
3. 确定搅拌器的功率：搅拌器的功率主要取决于搅拌器的转速和直径。
一般来说，直径越大，需要的功率也越大。
4. 计算搅拌器的直径：根据搅拌器的功率和转速，可以计算出搅拌器的直径。
具体的计算公式为：D = (P / N) * K，其中D为搅拌器的直径，P为搅拌器的功率，N为搅拌器的转速，K为一个常数。
以上是一种常见的搅拌器直径的计算方法，具体的计算过程可能需要根据实际情况进行调整。
搅拌桨型制的选择与应用
搅拌桨的选择与使用探讨本文来自: 马后炮化工作者: mahoupao日期: 2010-3-31 15:49 阅读: 518人评分是一种美德，请不要吝啬您的评分探讨, 选择在化工生产中，搅拌普遍存在，常规的搅拌形式有锚式、桨式、涡轮式、推进式、框式等，搅拌装置在高径比较大时，可用多层搅拌桨，特殊产品甚至会使用较为复杂的MIG式搅拌。
不同形式的搅拌对应各种不同的使用环境，以满足不同的使用要求。
请大家结合实际的使用经验，探讨下各种搅拌形式搅拌效果的特点，也可以结合实际事例说明各种搅拌形式在某些场合的适用性。
抛砖引玉一下，我在生产中使用过推进式的搅拌桨。
在使用中发现有如下特点：推进式的搅拌桨，物料随桨径向运动明显，而轴向运动较差；物料在升降温过程中，贴壁部分与釜中心区有明显的温差；物料较少或转速较快时会在釜中心区形成漩涡；此形式的搅拌，在结晶过程中会形成过饱和度的缓慢释放，有利于晶体的生长。
1、锚式、框式使用于低转速一般在60至300rpm 之间，这是因为考虑到锚式、框式长度多有3到5米，支撑点位于轴头，搅拌轴强度有限，高速下搅拌轴跳动比较大，特别是搅拌底部晃动幅度很大，甚至会碰到反应釜内壁。
同时结合物料的粘度选取转数，粘度大转速低，粘度小转数适当的高点。
2、涡轮式、推进式使用转速相对较高。
推进式的搅拌桨，物料较少或转速较快时会在釜中心区形成漩涡.可以在离搅拌桨50mm的距离的地方安置一张外径和搅拌桨相同的圆板，这样可以适当的减少漩涡。
搅拌是一个相对复杂的话题，论坛上也有相关主题，现就个人理解，小结如下：通常对搅拌的要求是由搅拌过程的目的和物料性质所决定的。
针对搅拌器的选型因素诸如容积循环速率、湍流强度和剪切作用等可以考虑：1、有类似应用，且搅拌效果较满意的可选用相同搅拌器；如：低粘度反应和简单体系通常我们一般选用单（双）桨叶式即可，而不用框式，以防止形成气相涡流，影响蒸馏效率；如为减少反混或沉积，则选用推进式或桨式与推进式组合，并加装导流桶；而涡轮式、布鲁马金式等也都可以很好的适用于低粘体系。
不锈钢工业搅拌罐尺寸标准
不锈钢工业搅拌罐尺寸标准
不锈钢工业搅拌罐尺寸标准可以根据不同的应用和需求而有所不同。
下面是一些常见的尺寸标准参考：
- 容量：根据实际需求，不锈钢搅拌罐的容量可以有多种选择，通常从几升到几千升不等。
- 直径：不锈钢搅拌罐的直径一般在0.3米到3米左右，具体
尺寸会根据容量和需要进行调整。
- 高度：不锈钢搅拌罐的高度通常在0.5米到6米左右，也可
以根据具体需求调整。
- 接口尺寸：不锈钢搅拌罐上的进出料口和其他接口的尺寸也
会有一定的标准，常见的尺寸有1/2英寸、3/4英寸、1英寸等。
需要注意的是，以上只是一些常见的尺寸标准，具体的尺寸还需要根据生产厂家提供的设计和要求来确定。
不同的行业和应用对搅拌罐的尺寸和设计要求也有差异，因此在选择不锈钢搅拌罐尺寸时要根据具体情况进行评估和选择。
搅拌器的选型
第三节搅拌器的选型（一）搅拌器选型桨径与罐内径之比叫桨径罐径比/d D,涡轮式叶轮的/d D一般为0.25~0.5，涡轮式为快速型，快速型搅拌器一般在 1.3H D>时设置多层搅拌器，且相邻搅拌器间距不小于叶轮直径d。
适应的最高黏度为50Pa s∙左右。
搅拌器在圆形罐中心直立安装时，涡轮式下层叶轮离罐底面的高度C 一般为桨径的1~1.5倍。
如果为了防止底部有沉降，也可将叶轮放置低些，如离底高度/10=.最上层叶轮高度离液面至少要有1.5d的深C D度。
符号说明b——键槽的宽度B——搅拌器桨叶的宽度d——轮毂内经d——搅拌器桨叶连接螺栓孔径d——搅拌器紧定螺钉孔径1d——轮毂外径2D——搅拌器直径JD——搅拌器圆盘的直径1G——搅拌器参考质量h——轮毂高度1h——圆盘到轮毂底部的高度2L ——搅拌器叶片的长度R ——弧叶圆盘涡轮搅拌器叶片的弧半径M ——搅拌器许用扭矩()N m ∙t ——轮毂内经与键槽深度之和 δ——搅拌器桨叶的厚度1δ——搅拌器圆盘的厚度工艺给定搅拌器为六弯叶圆盘涡轮搅拌器，其后掠角为45o α=，圆盘涡轮搅拌器的通用尺寸为桨径j d :桨长l :桨宽20:5:4b =，圆盘直径一般取桨径的23，弯叶的圆弧半径可取桨径的38。
查HG-T 3796.1~12-2005,选取搅拌器参数如下表由前面的计算可知液层深度 2.45H m =，而1.3210i D m m=，故1.3i H D >，则设置两层搅拌器。
为防止底部有沉淀，将底层叶轮放置低些，离底层高度为425mm ，上层叶轮高度离液面2J D 的深度，即1025mm 。
则两个搅拌器间距为1000mm ，该值大于也轮直径，故符合要求。
（二）搅拌附件 ①挡板挡板一般是指长条形的竖向固定在罐底上板，主要是在湍流状态时，为了消除罐中央的“圆柱状回转区”而增设的。
罐内径为1700mm ，选择4块竖式挡板，且沿罐壁周围均匀分布地直立安装。
生化工程设备-第一篇-第二章-通气发酵设备-第一节
(2)CO2的释放是高效发酵需注意的另 一个问题罐压越高，液深越大，则有利 于氧的溶解。在同等通气搅拌功率的条 件下，高径比越大的发酵罐可获得更高 的溶氧效率。但相对的CO2。吸收速率 也随之增加。溶解的CO2。对发酵有抑 制(或刺激)作用。对大多数微生物，较低 的CO2。浓度有利于发酵，故必须注意 罐压或罐高对发酵的影响。
对通气搅排的深层培养，培养液
中必须有适当的溶氧浓度.尽可能 使溶解氧不会成为限制性因素。 在实际的生物反应系统，溶氧浓 度是细胞的耗氧速率(OUR)和氧 传递速 率(OTR)的函数。
①气泡中的氧通过气相边界层传递到气-液界面 上， ②氧分子由气相伽l通过扩散穿过界面传递到液 相侧; ③氧分子在界面液相侧通过;通过相滞流层传递 到液相主体; ④在液相主体中进行对流传递到生物细胞表面 液膜外面， ⑤通过生物细胞表面的液相滞流层扩散进入生 物细胞内。
通气发酵罐通常使用的是普通空气。 当需要提高相应的饱和溶氧浓度C。 时，除了上述升高操作罐压外，更有 效的方法是用富氧空气或直接通入氧 气，后者已在实验研究中经常使用。 但对于工业规模发酵生产，因为通纯 氧气或富氧使操作成本大增，故目前 仍未广泛使用。
(1)发酵液细胞浓度对溶氧速率 的影响 对分批发酵过程，细胞浓 度是发酵时间的函数，同时黏度 则随细胞增加而变高．消耗单位 功率的溶氧量随细胞浓度增加而 下降， 三者之间的关系可用图 1-2-8和图1-2 -9所示。
为了拆装方便，大型搅拌叶轮可做成两半型，用螺 栓联成整体装配于搅拌轴上。发酵罐内装设挡板的 作用是防止液面中央形成旋涡流动，增强其滞动和 溶氧传质。通常，设 4~6块挡板，其宽度为0.1~O. 12D，则可达到全挡板条件。据研究，全挡板条件 必须满足下述条件:
通用式发酵罐的设计与计算
一、通用式发酵罐的尺寸及容积计算1. 发酵罐的尺寸比例不同容积大小的发酵罐，几何尺寸比例在设计时已经规范化，具体设计时可根据发酵种类、厂房等条件做适当调整。
通用式发酵罐的主要几何尺寸如下图。
（1）高径比：H0︰D ＝(1.7~4)︰1。
（2）搅拌器直径：D i ＝31D 。
（3）相邻两组搅拌器的间距：S ＝3D i 。
（4）下搅拌器与罐底距离：C ＝（0.8~1.0）D i 。
（5）挡板宽度：W ＝0.1 D i ，挡板与罐壁的距离：B ＝（81~51）W 。
（6）封头高度：h ＝h a ＋h b ，式中，对于标准椭圆形封头，h a ＝41D 。
当封头公称直径≤2 m 时，h b ＝25 mm ；当封头的公称直径＞2 m 时，h b ＝40 mm 。
（7）液柱高度：H L ＝H 0η＋h a ＋h b ，式中，η为装料系数，一般情况下，装料高度取罐圆柱部分高度的0.7倍，极少泡沫的物料可达0.9倍，对于易产生泡沫的物料可取0.6倍。
2. 发酵罐容积的计算圆柱部分容积V 1：0214H D V π=式中符号所代表含义见上图所示，下同。
椭圆形封头的容积V 2：)61(4642222D h D h D h D V b a b +=+=πππ公称容积是指罐圆柱部分和底封头容积之和，其值为整数，一般不计入上封头的容积。
其计算公式如下：)6140221D h H D V V V b ++=+=（公π 罐的全容积V 0： )]61(2[4202210D h H D V V V b ++=+=π如果填料高度为圆柱高度的η倍，那么液柱高度为：b a L h h H H ++=η0装料容积V ：)61(40221D h H D V V V b ++=+=ηπη 装料系数η：0V V =η二、通用式发酵罐的设计与计算 1. 设计内容和步骤通用式发酵罐的设计已逐渐标准化，其设计内容及构件见表6-6。
表6-6 发酵罐设计内容及构件设计内容构件的选取与计算 设备本体的设计筒体、封头、罐体压力、容积等 附件的设计与选取 接管尺寸、法兰、开孔及开孔补强、人孔、传热部件、挡板、中间轴承等搅拌装置的设计 传动装置、搅拌轴、联轴器、轴承、密封装置、搅拌器、搅拌轴的临界转速等设备强度及稳定性检验设备重量载荷、设备地震弯矩、偏心载荷、塔体强度及稳定性、裙座的强度、裙座与筒体对接焊缝验算等 2. 发酵罐的结构及容积的计算【例1】某厂间歇式发酵生产，每天需用发酵罐3个，发酵罐的发酵周期为80h ，问需配备多少个发酵罐？根据公式 N =11124803=+⨯（个）根据生产规模和发酵水平计算每日所需发酵液的量，再根据这一数据确定发酵罐的容积。
机械搅拌器直径大小与罐径的比例
机械搅拌器直径⼤⼩与罐径的⽐例机械搅拌器直径⼤⼩与罐径的⽐例从机械搅拌器的功能可以知道，叶轮叶⽚的直径⼤⼩不是任意决定的，它可以影响叶轮的排出流量，也可以影响动⼒消耗，也就是可以影响向液体中输⼊能量的⼤⼩，说明叶轮的⼤⼩直接影响搅拌过程的进⾏。
如果叶轮的⼤⼩选择合理，就能供给搅拌过程所需要的动⼒，还能提供良好的流动状态，完成预期的操作。
叶轮叶⽚的⼤⼩⼀般以桨径的⼤⼩（所谓桨径是指叶轮回转时前端轨迹圆的直径）和叶轮的宽度来衡量。
桨径的选择与机械搅拌器的种类有关，与罐径的⼤⼩有关。
当搅拌罐中出现“圆柱状回转区”漩涡时，这个部分的混合很差，致使混合时间较长，不利于搅拌过程，所以⼀般都要设法缩⼩这个区域。
如果减⼩桨径就可以缩⼩“圆柱状回转区”的半径。
如果因为种种原因，不⽅便更改桨径，那么除了通过减⼩浆径来缩⼩“圆柱状回转区”外，还可以通过以下两种⽅法：安装搅拌器装置附件——挡板| 搅拌器的偏⼼式安装在低黏度液时，由于液体流动性好，能量传递较容易，所以不必担⼼由于桨径的减⼩会造成叶轮外围出现死区。
此时，只要叶轮的搅动液量范围够，就应将桨径取⼩些，以桨径与罐内径之⽐叫桨径罐径⽐d/D，⼀般桨式叶轮的d/D=0,35~0.8。
涡轮式叶轮的d/D⼀般为0.25~0.5。
桨式之所以将d/D的范围取⼤些,是因为它的转速较低，还常⽤在黏度较⾼的条件下。
考虑到具体的操作⽬的，还可将桨径尺⼨选择更合理些。
例如对于液液分散操作时，为使轻相组分不致集中在轴的附近，要使罐的中⼼部分和四周部分的分散相能侧时分散，取d/D=1/3最合适，对⽓-液分散操作，也取d/D=1/3。
据认为在这个条件下．当动⼒消耗⼀定时，传质速率较⼤。
当固-液相悬浮操作时，为使罐底的固体颗粒易于搅起，对不同类型的罐底可取不同的桨径。
桨径罐径⽐分别为：平底圆罐d/D=0.45 - 0.5，椭圆形底圆罐d/D=0.4，半球形底圆罐d/D=0.3。
对于特殊的液液乳化搅拌，为取得⾼的剪切能⼒，叶轮要⾼速同转，其桨径罐径⽐更⼩，⼀般为1/6~1/10。
搅拌釜尺寸计算
选择/输入区域Rev Date Created by Checked by Approved by计算结果区域B 2017/3/1Zhengzhou.liu *使用完退出时请不要保存第一步：估算搅拌釜尺寸客户要求处理量(L)长径比H/Di 装料系数 η选择封头类型封头个数参考直径（mm)参考筒体长度（mm)1500 1.30.8椭圆EHA 上下双封头12001560第二步：计算釜容积、最小处理量、液位高度、夹套容积估算选择封头类型选择封头个数设计封头内径/管帽外径Di(mm)/Do(mm)锥形封头小端内径Di(mm)筒体长度(mm)下封头容积(L)筒体容积 (L)全容积(L)平板封头上下双封头1400014000.02155.12155.1距下封头焊接线高度 (mm)液位值（L ）最小处理量80123.2液位值（L ）距下封头焊接线高度 (mm)液位一20001299.2液位二30001948.8液位三1500974.4夹套内径Di(mm)夹套封头WL线与釜体封头WL线间距(mm)设计夹套高（釜体封头WL线到夹套顶距离，mm）夹套总高(mm)实际夹套容积(L)1700100500600592.2夹套内径参考：内筒直径 DN=500~600, Di=DN+50内筒直径 DN=700~1800, Di=DN+100内筒直径 DN=2000~3000，Di=DN+200长径比H/Di 参考：一般搅拌罐，液固相或液液相物料，取1~1.3一般搅拌罐，气液相物料，取1~2发酵罐：取1.7~2.5装料系数η参考：反应过程中起泡或沸腾，取0.6~0.7反应过程平稳，取0.8~0.85F-JS-C-0001_搅拌釜尺寸计算。
框式搅拌器直径取值标准
框式搅拌器直径取值标准
框式搅拌器是工业生产中常用的一种搅拌设备，广泛应用于化工、食品、制药
等行业。
搅拌器的直径对其性能和工作效率有着重要的影响。
因此，确定合适的框式搅拌器直径取值标准是至关重要的。
首先，框式搅拌器的直径应根据需要搅拌的物料类型和容器尺寸来确定。
如果
搅拌的物料粘度较低、容器较小，则对应的框式搅拌器直径可以较小。
反之，如果搅拌的物料粘度较高、容器较大，则需要选择较大直径的搅拌器。
其次，搅拌器的直径还应考虑到搅拌速度和搅拌效果。
直径越大，搅拌器所覆
盖的面积越大，能够更均匀地搅拌物料。
因此，在搅拌速度一定的情况下，较大直径的搅拌器能够提供更高的搅拌效率和更好的混合效果。
此外，需要考虑搅拌器的结构和材料，以确保其能够承受搅拌过程中的力和耐
受物料的腐蚀性。
根据不同的工况要求，可以选择合适的搅拌器直径和材料。
总结来说，框式搅拌器的直径取值标准应综合考虑搅拌的物料类型、容器尺寸、搅拌速度和搅拌效果等因素。
在选择搅拌器直径时，需要根据实际情况进行综合评估，并结合工程经验和相关规范进行决策。
这样才能确保搅拌器的性能和工作效率达到预期，提高生产效率和产品质量。
框式搅拌器直径取值标准
框式搅拌器直径取值标准
框式搅拌器的直径取值标准是根据工作条件、液体或固体物料的特性、搅拌效果等多种因素来确定的。
一般来说，框式搅拌器的直径取值范围较大，常见的直径取值标准如下：
1. 小型框式搅拌器的直径一般在10~50mm之间。
2. 中型框式搅拌器的直径一般在50~300mm之间。
3. 大型框式搅拌器的直径一般在300~1000mm之间。
具体的直径取值还需要根据具体的工艺要求和设备设计要求进行确定，可以根据工艺需要选择合适的框式搅拌器直径，以保证搅拌效果和运行稳定性。
搅拌设备设计_第五讲_搅拌机长宽比的确定方法
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通信地址： 河南省郑州市东风路 ! 号 工程系机设教研室 （"!###$ ）
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专 题 讲 座
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机械搅拌器直径大小与罐径的比例
机械搅拌器直径大小与罐径的比例
从机械搅拌器的功能可以知道，叶轮叶片的直径大小不是任意决定的，它可以影响叶轮的排出流量，也可以影响动力消耗，也就是可以影响向液体中输入能量的大小，说明叶轮的大小直接影响搅拌过程的进行。
如果叶轮的大小选择合理，就能供给搅拌过程所需要的动力，还能提供良好的流动状态，完成预期的操作。
叶轮叶片的大小一般以桨径的大小（所谓桨径是指叶轮回转时前端轨迹圆的直径）和叶轮的宽度来衡量。
桨径的选择与机械搅拌器的种类有关，与罐径的大小有关。
当搅拌罐中出现“圆柱状回转区”漩涡时，这个部分的混合很差，致使混合时间较长，不利于搅拌过程，所以一般都要设法缩小这个区域。
如果减小桨径就可以缩小“圆柱状回转区”的半径。
如果因为种种原因，不方便更改桨径，那么除了通过减小浆径来缩小“圆柱状回转区”外，还可以通过以下两种方法：
安装搅拌器装置附件——挡板| 搅拌器的偏心式安装
在低黏度液时，由于液体流动性好，能量传递较容易，所以不必担心由于桨径的减小会造成叶轮外围出现死区。
此时，只要叶轮的搅动液量范围够，就应将桨径取小些，以桨径与罐内径之比叫桨径罐径比d/D，一般桨式叶轮的
d/D=0,35~0.8。
涡轮式叶轮的d/D一般为0.25~0.5。
桨式之所以将d/D的范围取大些,是因为它的转速较低，还常用在黏度较高的条件下。
考虑到具体的操作目的，还可将桨径尺寸选择更合理些。
例如对于液液分散操作时，为使轻相组分不致集中在轴的附近，要使罐的中心部分和四周部分的分散相能侧时分散，取
d/D=1/3最合适，对气-液分散操作，也取d/D=1/3。
据认为在这个条件下．当动力消耗一定时，传质速率较大。
当固-液相悬浮操作时，为使罐底的固体颗粒易
于搅起，对不同类型的罐底可取不同的桨径。
桨径罐径比分别为：平底圆罐
d/D=0.45 - 0.5，椭圆形底圆罐d/D=0.4，半球形底圆罐d/D=0.3。
对于特殊的液液乳化搅拌，为取得高的剪切能力，叶轮要高速同转，其桨径罐径比更小，一般为1/6~1/10。
在液体黏度很大，大到使流动进入层流状态时，轴附近的“圆柱状回转区”几乎变小到零，但因液体黏滞力很大，罐内易出现死区，所以桨径要取得很大，如采用锚式、框式及螺带式等，其d/D都在0.9以上。
推进式叶轮轴向流量大，体积循环能力强，一般桨径都不大，多取d=0,2-0.5其中以d/D=1/3为最常用。
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可将机械搅拌器根据转速区分为快速型与慢速型两类，它们的桨径罐径比不同。
以经常使用在过渡区与湍流区的为快速型，如涡轮式、推进式、鼠笼式与桨式等；以经常用在层流区的为慢速型，如螺带式、锚式、螺杆式等等。
对快速型搅拌器直径大小一般取2.0≤D/d≤8.0，即0.125≤d/D≤0.5；对慢速型的一般取1.04≤D/d≤2.0，即0.5≤d/D≤0.96。
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关于一个叶轮上叶片的数量，一般在桨式中常用双叶。
各种涡轮式的叶轮以6叶及8叶为多，最少的用3叶，最多有用16叶。
推进式有2叶、3叶和4叶，以3叶居多。
关于叶轮宽度的影响．可从机械搅拌器的动力消耗方面来分析。
可这样概括地说，在高黏度液体中，层流范围内动力消耗几乎和桨宽成正比，而在低黏度液中，仅在叶轮宽度范围较小时，动力消耗随桨宽增加而增加，当桨宽大到一定范围以上，动力消耗就不再因桨宽增大而增大了。
这里介绍一些常用桨宽b的数据。
对涡轮式，在不互溶液-液中搅拌时，取d/D=1/3，叶片数=4，桨宽b=(0.05~0.1)D。
在气-液分散操作中，取d/D=1/3．则取（b/D）n=0.15~0.3。
桨式的b=（0.1~0.25）D。
锚式、框式及螺带式其桨宽b=0.1D。
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关于机械搅拌器在搅拌轴上的安装层数，一般都是从叶轮的搅动范围来考虑的，液层过高则要考虑设置多层叶轮。
对于低黏度液体，如黏度小于5000mPa.s 时径流型叶轮可搅动罐内上下范围为桨径的4倍，所以对常用的液层降度H=D时，只要一层叶轮即可。
推进式叶轮一般也在粘度大于110mPa.s及液层深度H>4d时才取积层。
对于高黏度液体，当黏度达到50000mPa.s时，上下可搅动的液体范围但是桨径的1/2，所以这时必须增加机械搅拌器层数。
多层搅拌如下图。
快速型机械搅拌器一般在H>1.3D时设置多层机械搅拌器，且相邻搅拌器间距不小于叶轮直径d。
一般情况下，我们也可以利用螺带螺杆搅拌器来加强液体在上下方向的循环，但是如果液体高度过高，那么多层搅拌器就是首选了。
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搅拌器技术参数
机械搅拌器在圆形罐中心直立安装时，桨式与涡轮式下层叶轮离罐底面的高度C一般为桨径的1~1.5倍。
如果为了防止底部有沉淀，也可将叶轮放置低些，如离底高度C=D/10。
最上层叶轮高度离液面至少要有1,5d的深度，特别是不设挡板液面中心有下陷时更要注意。
搅拌器过于接近液面会目液面下陷而使叶轮外露。
推进式叶轮的C值一般也等于1/3液层深度。
为了防止底部沉淀的产生也可以安装底挡板，下面是底挡板相关内容：底挡板和指形挡板
推进式搅拌器在倾斜安装和侧面安装时，其安装尺寸参见图2-9。
按照此图上的数据安装，可不致使被搅拌的液体产生固定的旋涡，有利于混合过程。
上面介绍的这些几何关系都是一些最常用的。
如图2-10上的几何尺寸关系可称为涡轮式的标准型尺寸。
只有尺寸选择合理，才有可能良好地发挥机械搅拌器的功能，特别是高黏度液体的搅拌，其叶轮尺寸、安装尺寸尤其重要，应当慎重选择。