8.2 机械搅拌反应器——【过程设备设计】

6. 支座，小型用悬挂式支座，大型用裙式支座或支承 式支座。
7. 装料系数（对容积而言），通常取0.6～0.85。有 泡沫或呈沸腾状态取0.6～0.7；平稳时取0.8～0.85。
容积
9
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
8.2 机械搅拌反应器
过程设备设计
表8—5 几种搅拌设备筒体的高径比
3
过程设备设计
8.2 机械搅拌反应器
8.2 机械搅拌反应设备
教学重点： （1）搅拌器 （2）搅拌轴设计
教学难点： （1）搅拌轴设计 （2）机械密封
过程设备设计
本章 重点
4
8.2 机械搅拌反应器
8.2.1 基本结构
过程设备设计
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。
结构
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。
8
8.2 机械搅拌反应器
过程设备设计
5. 传感器，测量反应物的温度、压力、成分及其他参 数。
（b）弓形管 图8-12 半圆管夹套二种结构
24
8.2 机械搅拌反应器
过程设备设计
b L3
L3 L2
L
t1
(a)螺旋形缠绕
25
图8-13 半圆管夹套的安装
8.2 机械搅拌反应器
过程设备设计
D t1
(b)平行排管 图8-13 半圆管夹套的安装
16
8.2 机械搅拌反应器
过程设备设计
(a)封口锥 图8-9 夹套肩与筒体的连接结构
17
(b)封口环
8.2 机械搅拌反应器
过程设备设计
t2 t
1
t1
dd11
d1
封口锥
封口环
图8-10 夹套底与封头连接结构
18
8.2 机械搅拌反应器
过程设备设计
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。
夹套型式 整体夹套 U型
圆筒型 型钢夹套 蜂窝夹套 短管支撑式 折边锥体式 半圆管夹套
最高温度/℃ 最高压力/MPa
350
0.6
300
1.6
200
2.5
200
2.5
250
4.0
350
6.4
13
8.2 机械搅拌反应器
1. 整体夹套
U型 圆筒型
过程设备设计
圆筒和下封头都包有夹套，传 热面积大，最常用结构
5
8.2 机械搅拌反应器
过程设备设计
应用
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。
Hale Waihona Puke Baidu结构
组成——搅拌容器和搅拌机两大部分。
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
6
8.2 机械搅拌反应器
1—电动机 2—减速机 3—机架 4—人孔 5—密封装置 6—进料口 7—上封头 8—筒体 9—联轴器 10—搅拌轴
7
过程设备设计
11—夹套 12—载热介质出口 13—挡板 14—螺旋导流板 15—轴向流搅拌器 16—径向流搅拌器 17—气体分布器 18—下封头 19—出料口 20—载热介质进口 21—气体进口
图8-7 通气式搅拌反应器
典型结构
8.2 机械搅拌反应器
8.2.2 搅拌容器
8.2.2.1 搅拌容器
过程设备设计
11
8.2 机械搅拌反应器
一、夹套结构
过程设备设计
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。
结构型式
12
整体夹套 型钢夹套 半圆管夹套 蜂窝夹套等
8.2 机械搅拌反应器
过程设备设计
表8—6 各种碳钢夹套的适用温度和压力范围
过程设备设计
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
20
8.2 机械搅拌反应器
过程设备设计
(a)螺旋形角钢互搭式 图8-11 型钢夹套结构
21
(b)角钢螺旋形缠绕
8.2 机械搅拌反应器
3．半圆管夹套
过程设备设计
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。
传热面积较小，适用于换热 量要求不大的场合
14
8.2 机械搅拌反应器
过程设备设计
t
DD
t
DD
tj
Dj Dj
tj
Dj Dj
(a) 圆筒型
(b) U型
图8-8 整体夹套
15
8.2 机械搅拌反应器
连接方式
可拆卸式 不可拆卸式
过程设备设计
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。
过程设备设计（下） 30学时
第五章 储存设备(7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) 各章的三维动画(1学时)
第八章 反应设备
第一节 第二节 第三节
概述 机械搅拌反应设备 微反应器
2
8.2 机械搅拌反应器
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 8.2.7 机械搅拌设备技术进展
种类
罐内物料类型
高径比
一般搅拌罐
聚合釜 发酵罐类
液-固相、液－液相 气－液相
悬浮液、乳化液 发酵液
1～1.3 1～2 2.08～3.85 1.7～2.5
搅拌容器的强度计算和 稳定性分析方法见本书第4章
10
8.2 机械搅拌反应器
8.2.2.2 换热元件
换热元件
夹套 内盘管
过程设备设计
优先采用夹套，减少 容器内构件，便于清 洗，不占有效容积。
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。
结构
螺旋形缠绕在筒体外侧 沿筒体轴向平行焊在筒体外侧
图8-13
22
沿筒体圆周方向平行焊接在筒体外侧
8.2 机械搅拌反应器
过程设备设计
(a) 半圆管
（a）半圆管 图8-12 半圆管夹套二种结构
23
8.2 机械搅拌反应器
过程设备设计
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；
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。
19
8.2 机械搅拌反应器
2．型钢夹套 构成——角钢与筒体焊接组成，见图8—11。