搅拌器毕业设计说明书

第一章绪论搅拌可以使两种或多种不同的物质在彼此之中互相分散，从而达到均匀混合；也可以加速传热和传质过程。

在工业生产中，搅拌操作时从化学工业开始的，围绕食品、纤维、造纸、石油、水处理等，作为工艺过程的一部分而被广泛应用。

搅拌操作分为机械搅拌与气流搅拌。

气流搅拌是利用气体鼓泡通过液体层，对液体产生搅拌作用，或使气泡群一密集状态上升借所谓上升作用促进液体产生对流循环。

与机械搅拌相比，仅气泡的作用对液体进行的搅拌时比较弱的，对于几千毫帕·秒以上的高粘度液体是难于使用的。

但气流搅拌无运动部件，所以在处理腐蚀性液体，高温高压条件下的反应液体的搅拌时比较便利的。

在工业生产中，大多数的搅拌操作均系机械搅拌，以中、低压立式钢制容器的搅拌设备为主。

搅拌设备主要由搅拌装置、轴封和搅拌罐三大部分组成。

其结构形式如下：（结构图）第一节搅拌设备在工业生产中的应用范围很广，尤其是化学工业中，很多的化工生产都或多或少地应用着搅拌操作。

搅拌设备在许多场合时作为反应器来应用的。

例如在三大合成材料的生产中，搅拌设备作为反应器约占反应器总数的99%。

搅拌设备的应用范围之所以这样广泛，还因搅拌设备操作条件（如浓度、温度、停留时间等）的可控范围较广，又能适应多样化的生产。

搅拌设备的作用如下：①使物料混合均匀；②使气体在液相中很好的分散；③使固体粒子（如催化剂）在液相中均匀的悬浮；④使不相溶的另一液相均匀悬浮或充分乳化；⑤强化相间的传质（如吸收等）；⑥强化传热。

搅拌设备在石油化工生产中被用于物料混合、溶解、传热、植被悬浮液、聚合反应、制备催化剂等。

例如石油工业中，异种原油的混合调整和精制，汽油中添加四乙基铅等添加物而进行混合使原料液或产品均匀化。

化工生产中，制造苯乙烯、乙烯、高压聚乙烯、聚丙烯、合成橡胶、苯胺燃料和油漆颜料等工艺过程，都装备着各种型式的搅拌设备。

第二节搅拌物料的种类及特性搅拌物料的种类主要是指流体。

在流体力学中，把流体分为牛顿型和非牛顿型。

非牛顿型流体又分为宾汉塑性流体、假塑性流体和胀塑性流体。

在搅拌设备中由于搅拌器的作用，而使流体运动。

第三节搅拌装置的安装形式搅拌设备可以从不同的角度进行分类，如按工艺用途分、搅拌器结构形式分或按搅拌装置的安装形式分等。

一下仅就搅拌装置的各种安装形式进行分类说明。

一、立式容器中心搅拌将搅拌装置安装在历史设备筒体的中心线上，驱动方式一般为皮带传动和齿轮传动，用普通电机直接联接。

一般认为功率3.7kW一下为小型，5.5~22kW为中型。

本次设计中所采用的电机功率为18.5kW，故为中型电机。

二、偏心式搅拌搅拌装置在立式容器上偏心安装，能防止液体在搅拌器附近产生“圆柱状回转区”，可以产生与加挡板时相近似的搅拌效果。

搅拌中心偏离容器中心，会使液流在各店所处压力不同，因而使液层间相对运动加强，增加了液层间的湍动，使搅拌效果得到明显的提高。

但偏心搅拌容易引起振动，一般用于小型设备上比较适合。

三、倾斜式搅拌为了防止涡流的产生，对简单的圆筒形或方形敞开的立式设备，可将搅拌器用甲板或卡盘直接安装在设备筒体的上缘，搅拌轴封斜插入筒体内。

此种搅拌设备的搅拌器小型、轻便、结构简单，操作容易，应用范围广。

一般采用的功率为0.1~22kW，使用一层或两层桨叶，转速为36~300r/min，常用于药品等稀释、溶解、分散、调和及pH值的调整等。

四、底搅拌搅拌装置在设备的底部，称为底搅拌设备。

底搅拌设备的优点是：搅拌轴短、细，无中间轴承；可用机械密封；易维护、检修、寿命长。

底搅拌比上搅拌的轴短而细，轴的稳定性好，既节省原料又节省加工费，而且降低了安装要求。

所需的检修空间比上搅拌小，避免了长轴吊装工作，有利于厂房的合理排列和充分利用。

由于把笨重的减速机装置和动力装置安放在地面基础上，从而改善了封头的受力状态，同时也便于这些装置的维护和检修。

底搅拌虽然有上述优点，但也有缺点，突出的问题是叶轮下部至轴封处的轴上常有固体物料粘积，时间一长，变成小团物料，混入产品中影响产品质量。

为此需用一定量的室温溶剂注入其间，注入速度应大于聚合物颗粒的沉降速度，以防止聚合物沉降结块。

另外，检修搅拌器和轴封时，一般均需将腹内物料排净。

五、卧式容器搅拌搅拌器安装在卧式容器上面，壳降低设备的安装高度，提高搅拌设备的抗震性，改进悬浮液的状态等。

可用于搅拌气液非均相系的物料，例如充气搅拌就是采用卧式容器搅拌设备的。

六、卧式双轴搅拌搅拌器安装在两根平行的轴上，两根轴上的搅拌叶轮不同，轴速也不等，这种搅拌设备主要用于高黏液体。

采用卧式双轴搅拌设备的目的是要获得自清洁效果。

七、旁入式搅拌旁入式搅拌设备是将搅拌装置安装在设备筒体的侧壁上，所以轴封结构是罪费脑筋的。

旁入式搅拌设备，一般用于防止原油储罐泥浆的堆积，用于重油、汽油等的石油制品的均匀搅拌，用于各种液体的混合和防止沉降等。

八、组合式搅拌有时为了提高混合效率，需要将两种或两种以上形式不同、转速不同的搅拌器组合起来使用，称为组合式搅拌设备。

第二章 搅拌罐结构设计第一节 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 HD =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=≈34ηπig i D H V D ≈即m D i66.17.05.214.33.643≈⨯⨯⨯=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 DN40,17002==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 HD 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10017001001800ji 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 o一下的许用应力由《过程设备设计》附表1D 查取，[]103tMPa σ=，常温屈服极限137s MPa σ=。

计算夹套内压 介质密度31000/kg m ρ=液柱静压力100010 3.70.037gH MPa ρ=⨯⨯=最高压力max 0.5P MPa =设计压力max 1.10.55P P MPa ==所以0.0375%0.0275gHMPa P MPa ρ=>= 故计算压力0.550.0370.587cP P gH MPa ρ=+=+=内筒体和底封头既受内压作用又受外压作用，按内压则取0.587c P MPa =，按外压则取0.5c P MPa =（三）夹套筒体和夹套封头厚度计算 夹套材料选择235Q B -热轧钢板，其235,[]113t s MPa MPa σσ==夹套筒体计算壁厚j δ2[]c j j t cP D P δσϕ=-夹套采用双面焊，局部探伤检查，查《过程设备设计》表4-3得0.85ϕ=则0.5518005.1721130.850.55j mm δ⨯==⨯⨯-查《过程设备设计》表4-2取钢板厚度负偏差10.8C mm =，对于不锈钢，当介质的腐蚀性极微时，可取腐蚀裕量20C =，对于碳钢取腐蚀裕量22C mm =，故内筒体厚度附加量120.8a C C C mm =+=，夹套厚度附加量12 2.8bC C C mm =+=。

根据钢板规格，取夹套筒体名义厚度14nj mm δ=。

夹套封头计算壁厚kj δ为0.5518005.162[]0.521130.850.50.55c j kj t cP D mm P δσ⨯===-⨯⨯-⨯取厚度附加量 2.8C mm =，确定取夹套封头壁厚与夹套筒体壁厚相同。

（四）内筒体壁厚计算①按承受0.587MPa 内压计算 焊缝系数同夹套，则内筒体计算壁厚为：0.58717005.722[]21030.850.587c j t cP D mm P δσϕ⨯===-⨯⨯-②按承受0.55MPa 外压计算 设内筒体名义厚度12n mmδ=，则120.811.2e n a C mmδδ=-=-=，内筒体外径21700211.21722.4o i n D D mm δ=+=+⨯=。

内筒体计算长度112800(42512)2945.733j L H h mm =+=++=。

则/ 1.71oL D =，/153.79o e D δ=，由《过程设备设计》图4-6查得0.0004A =，图4-9查得50B MPa =，此时许用外压[]P 为：5011.2[]0.330.551722.4e o B P MPa MPa D δ⨯===< 不满足强度要求，再假设16n mmδ=，则160.815.2n a e C mmδδ=-=-=，21700215.21730.4o i n D D mm δ=+=+⨯=，内筒体计算长度112800(42516)294733j L H h mm =+=++=则/ 1.7oL D =，/113.84o e D δ=查《过程设备设计》图4-6得0.0006A =,图4-9得60B MPa =，此时许用外压为：6015.2[]0.5620.551730.4e o B P MPa MPa D δ⨯===> 故取内筒体壁厚16nmm δ=可以满足强度要求。

（五）考虑到加工制造方便，取封头与夹套筒体等厚，即取封头名义厚度16nk mm δ=。

按内压计算肯定是满足强度要求的，下面仅按封头受外压情况进行校核。