8.2 机械搅拌反应器——【过程设备设计】
机械搅拌反应器剖析
容积
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
9
表8-3 几种搅拌设备筒体的高径比
搅拌容器的强度计算和 稳定性分析方法见本书第4章
10
8.2.2.2 换热元件
11一夹套 12一载热介质出口 13一挡板 14—螺旋导流板 15一轴向流搅拌器 16一径向流搅拌器 17一气体分布器 18一下封头 19一出料口 20一载热介质进口 21一气体进口
图8-7 通气式搅拌反应
器典型结构 7
8.2.2 搅拌容器
8.2.2.1 搅拌容器
结构
由筒体、换热元 件及内构件组成。
3
8.2 机械搅拌反应器
教学重点：
本章
（1）搅拌器；
重点
（2）搅拌轴设计。
教学难点：
（1）搅拌轴设计；
（2）机械密封。
4
8.2.1 基本结构
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。
换热 元件
夹套 内盘管
优先采用夹套，减少 容器内构件，便于清 洗，不占有效容积。
11
一、夹套结构
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。
整体夹套
结构型式
型钢夹套 半圆管夹套
8.2 机械搅拌反应器——【过程设备设计】
(b) 轴向流
8.2 机械搅拌反应器
37
过程设备设计
(c)切向流
无挡板的容器内，流 体绕轴作旋转运动， 流速高时液体表面会 形成漩涡，流体从桨 叶周围周向卷吸至桨 叶区的流量很小，混 合效果很差。
图8-18 搅拌器与流型
(c) 切向流
8.2 机械搅拌反应器
过程设备设计
上述三种流型通常同时存在
定义 搅拌器又称搅拌桨或搅拌叶轮，是搅拌反应器的关键 部件。
功能 提供过程所需要的能量和适宜的流动状态。 原理 搅拌器旋转时把机械能传递给流体，在搅拌器附近形
成高湍动的充分混合区，并产生一股高速射流推动液 体在搅拌容器内循环流动。 流型 流体循环流动的途径定义为流型。
33
8.2 机械搅拌反应器
一、流型
搅拌容器中的传热蛇管可部分或 全部代替挡板，装有垂直换热管 时一般可不再安装挡板。
42
8.2 机械搅拌反应器
过程设备设计
43
图8-20 挡板
8.2 机械搅拌反应器
(2) 导流筒
过程设备设计
作用——上下开口圆筒，安装于容器内，在搅拌 混合中起导流作用。
44
8.2 机械搅拌反应器
(a) 涡轮式或桨 式搅拌器 导流筒置于 桨叶的上方
47
8.2 机械搅拌反应器
过程设备设计
流动特性
搅拌器从电动机获得机械能，推动物料（流体）运动。 搅拌器对流体产生二种作用，剪切作用和循环作用。
循环作用与混合时间、传热、固体的悬 浮等相关。
当搅拌器输入流体的能量主要用于流体 的循环作用时，称为循环型叶轮，如框式、 螺带式、锚式、桨式、推进式等为循环型叶 轮。
轴向流与径向流对混合起主要作用
过程设备设计复习题及答案——
过程设备设计复习题及答案换热设备6.1根据结构来分，下面各项中那个不属于管壳式换热器：（B ）A.固定管板式换热器B.蓄热式换热器C.浮头式换热器D.U形管式换热器6.2常见的管壳式换热器和板式换热器属于以下哪种类型的换热器：（C ）A.直接接触式换热器B.蓄热式换热器C.间壁式换热器D.中间载热体式换热器6.3下面那种类型的换热器不是利用管程和壳程来进行传热的：（B ）A.蛇管式换热器B.套管式换热器C.管壳式换热器D.缠绕管式换热器6.4下列关于管式换热器的描述中，错误的是：（C ）A.在高温、高压和大型换热器中，管式换热器仍占绝对优势，是目前使用最广泛的一类换热器。
B.蛇管式换热器是管式换热器的一种，它由金属或者非金属的管子组成，按需要弯曲成所需的形状。
C.套管式换热器单位传热面的金属消耗量小，检测、清洗和拆卸都较为容易。
D.套管式换热器一般适用于高温、高压、小流量流体和所需要的传热面积不大的场合。
6.5下列措施中，不能起到换热器的防振效果的有：（A）A.增加壳程数量或降低横流速度。
B.改变管子的固有频率。
C.在壳程插入平行于管子轴线的纵向隔板或多孔板。
D.在管子的外边面沿周向缠绕金属丝或沿轴向安装金属条。
6.1??按照换热设备热传递原理或传递方式进行分类可以分为以下几种主要形式：（ABC）A. 直接接触式换热器B. 蓄热式换热器C. 间壁式换热器D. 管式换热器6.2 下面属于管壳式换热器结构的有：（ABCD）A. 换热管B. 管板C. 管箱D. 壳体6.3 引起流体诱导振动的原因有：（ACD）A. 卡曼漩涡B. 流体密度过大C. 流体弹性扰动D. 流体流速过快6.4 传热强化的措施有：（BCD）A. 提高流量B. 增加平均传热温差C. 扩大传热面积D. 提高传热系数6.5 下列关于管壳式换热器的描述中，错误的是：（CD）A.管壳式换热器结构简单、紧凑、能承受较高的压力。
B.管壳式换热器适用于壳侧介质清洁且不易结垢并能进行清洗的场合。
搅拌反应器设计
目录1 绪论............................................. 错误!未定义书签。
1.1研究目的及意义 .............................. 错误!未定义书签。
1.1.1 危害 .................................. 错误!未定义书签。
1.1.2 毒理学资料及环境行为.................. 错误!未定义书签。
1.2 研究内容..................................... 错误!未定义书签。
1.3 国内外研究的状况............................ 错误!未定义书签。
2．反应器桨叶的选择............................... 错误!未定义书签。
2.1框式搅拌器 .................................. 错误!未定义书签。
2.2 三叶后掠式 .................................. 错误!未定义书签。
3．反应器零部件的计算............................. 错误!未定义书签。
3.1行星搅拌器 .................................. 错误!未定义书签。
3.2搅拌功率计算 ................................ 错误!未定义书签。
............................................. 错误!未定义书签。
......................................... 错误!未定义书签。
......................................... 错误!未定义书签。
......................................... 错误!未定义书签。
机械搅拌反应器(搅拌釜式反应器)课件
02 机械搅拌反应器的设计
设计原则
满足工艺要求
根据生产工艺要求，确定搅拌 反应器的规格、材质和结构形
式。
优化操作性能
提高搅拌效果，降低能耗，保 证物料混合均匀，提高生产效 率。
考虑安全因素
确保设备安全可靠，防止泄漏 、超压等事故发生。
便于维修保养
设计应便于设备的维修、清洗 和更换部件。
结构设计
工作原理
通过搅拌桨在反应釜内快速旋转，使 物料在釜内受到强烈的搅拌和混合作 用，从而加速化学反应的进行。
类型与特点
类型
根据搅拌桨的结构和形状，机械搅拌反应器可分为多种类型，如锚式、推进式 、涡轮式等。
特点
机械搅拌反应器具有结构简单、操作方便、适应性强等优点，适用于各种不同 的化学反应和工艺过程。
应用领域
密封装置的选择与设计
根据工艺要求选择合适的密封 形式（如填料密封、机械密封
等）。
根据密封形式选择合适的密封 材料，以确保密封可靠、耐腐
蚀和寿命长。
足工艺要 求和安全性能。
对密封装置进行强度和动力学 分析，以确保其能够满足工艺 要求和安全性能。
03 机械搅拌反应器的操作与 维护
案例二：某制药企业的搅拌釜式反应器
总结词
高安全性、高可靠性
详细描述
该制药企业采用机械搅拌反应器进行药物合成和生物发酵过程。由于制药行业的 特殊性，该反应器设计注重安全性和可靠性，采用先进的控制系统和材料，确保 生产过程的安全和稳定。
案例三：某科研机构的搅拌釜式反应器
总结词
高精度、高灵敏度
详细描述
维护与保养
01
定期检查
定期对机械搅拌反应器的电机、 减速机、搅拌桨等关键部件进行
《机械搅拌反应器》课件
目 录
• 机械搅拌反应器简介 • 机械搅拌反应器的应用 • 机械搅拌反应器的设计 • 机械搅拌反应器的操作与维护 • 机械搅拌反应器的改进与发展
CHAPTER 01
机械搅拌反应器简介
定义与特点
定义
机械搅拌反应器是一种工业上常 用的反应装置，主要用于实现液 相和固相之间的化学反应以及液 相内部的传质和传热过程。
食品加工过程中的反应
机械搅拌反应器在食品加工过程中的一些化学反应中也有应用。例如，在制糖、 酿造、乳制品等行业中，通过搅拌作用促进化学反应的进行，提高产品的质量和 产量。
CHAPTER 03
机械搅拌反应器的设计
设计原则安全性原则Fra bibliotek确保反应器的结构稳定，能够 承受各种操作条件下的压力和 温度，同时保证操作人员的安
新型材料的应用
采用耐腐蚀、高强度的新 型材料，延长设备使用寿 命，提高设备可靠性。
发展趋势
大型化与集成化
通过扩大设备规模，提高产能和 经济效益，同时实现多台设备的 集成，降低能耗和减少占地面积
。
环保与安全
加强设备的环保性能和安全性能， 减少对环境的污染和事故风险。
智能化与自动化
利用先进的信息技术和自动化技术 ，提高设备的智能化和自动化水平 ，降低人工干预和操作难度。
CHAPTER 02
机械搅拌反应器的应用
在化学工业中的应用
生产染料和颜料
机械搅拌反应器在染料和颜料的 生产中应用广泛，主要用于合成 和复配过程中。通过搅拌作用， 促进物料混合均匀，提高反应效
率。
合成高分子材料
机械搅拌反应器在合成高分子材 料领域中也有广泛应用。通过在 反应器内进行聚合反应，制备出 各种高分子材料，如合成橡胶、
机械搅拌反应器-资料
5
整体夹套:图8-8
⒉
换热元件
夹
套
型 半
钢 圆
夹 管
套 夹
:图 8套 :图
11 8-12
蜂 窝 夹 套 :图 8-14,8-15
内 盘 管 :图 8-16,8-17
优先采用夹套，减少 容器内构件，便于清 洗，不占有效容积。
6
表8—4 各种碳钢夹套的适用温度和压力范围
16
D1
t1
D2
e
b
dmin
图8—15 短管支撑式蜂窝夹套
用冲压的小锥体 或钢管做拉撑体。 蜂窝孔在筒体上 呈正方形或三角 形布置
17
D
图8—16
d
螺旋形盘管 18
D
对称布置的几组 竖式蛇管：
传热 挡板作用
d
图8－17 竖式蛇管 19
三、搅拌器
㈠搅拌器的功能和流动特征
⒈功能—提供过程所需要的能量和适宜的流动状态。 ⒉原理—搅拌器旋转时把机械能传递给流体，在搅拌器附近
23
图8—18 搅拌器与流型
(b) 轴向流
(b)轴向流
流体流动方向平行于 搅拌轴，流体由桨叶 推动，使流体向下流 动，遇到容器底面再 向上翻，形成上下循 环流。
24
图8—18 搅拌器与流型 (c) 切向流
(c)切向流
无挡板的容器内，流 体绕轴作旋转运动， 流速高时液体表面会 形成漩涡，流体从桨 叶周围周向卷吸至桨 叶区的流量很小，混 合效果很差。
b/d=0.1～0.25 轴向、径
向流为主；转速
Bn=2
向和环向
分流作用
高时为径向流； 有挡板时为上下
机械搅拌反应器(搅拌釜式反应器)资料72页PPT
11、战争满足了，或曾经满足过人的 好斗的 本能， 但它同 时还满 足了人 对掠夺 ，破坏 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。— —马卡 连柯(名 言网)
13、遵守纪律的风气的培养，只有领 导者本 身在这 方面以 身作则 才能收 到成效 。—— 马卡连 柯 14、劳动者的组织性、纪律性、坚毅 精神以 及同全 世界劳 动者的 团结一 致，是 取得最 后胜利 的保证 。—— 列宁 摘自名言网
夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
搅拌式反应器及其机械设计基础ppt课件
一、 填料密封
❖ 填料密封的结构大体上如图5-18所示，它 是由衬套、填料箱体、填料环、压盖、压紧 螺栓等组成。
42
二、 机械密封
❖ 机械密封是一种功耗小、泄漏率低、密封性能可 靠、使用寿命长的转轴密封，被广泛地应用于各个 技术领域。与填料密封相比，机械密封的泄漏率大 约为填料密封的百分之一。机械密封在运转时，除 了装在轴上的浮动环由于磨损需作轴向移动补偿外， 安装在浮动环上的辅助密封则随浮动环沿轴表面作 微小的轴向移动，故轴或轴套被磨损是微不足道的。 因而可免去轴或轴套的维修。由于机械密封有很多 优点，因此，在搅拌设备上已被大量采用。
有桨式、涡轮式、推进式、锚式、框式、螺 带式、螺杆式等。如图5-10所示。
❖ 桨式
弯叶开启涡轮 折叶开启涡轮 推进式
22
❖ 平直叶圆盘 框式
锚式 涡轮螺带式
螺杆式
23
❖ （二）按照流型划分 ❖ 搅拌器按流型分为轴流式和径流式。轴
流式包括推进式、螺带式、螺杆式、遮叶开 启涡轮式等；径流式包括平、弯叶开启涡轮 式，平、弯叶圆盘涡轮式、桨式及其衍生类 型。常用的类型是推进式、平、弯叶涡轮式 和桨式。
37
38
❖ 一般的搅拌轴支承依靠的是减速箱内的一对 轴承，如图5-17所示
39
❖ 由于搅拌轴的一端伸人 罐内，运转时易发生振 动，当轴的悬臂过长、 轴径过小时，常常会出 现将搅拌轴扭弯，甚至 完全破坏的情况。为了 避免这种情况，悬臂支 撑应当满足下列条件：
L1 4 ~ 5 B
L1 40 ~ 45 D
第五章 搅拌式反应器及其机械 设计基础
第一节 概述
1
2
搅拌式反应器主要由搅拌装置、轴封和搅拌反应器壳 三大部分组成。其构成形式如下：
搅拌桶式反应器课程设计书
搅拌桶式反应器课程设计书概述本课程设计书旨在设计一个搅拌桶式反应器，以满足特定的反应要求。
这个课程设计书将包括设计概要、反应器参数、操作流程以及安全措施等内容。
设计概要搅拌桶式反应器是一种常用的化学反应设备，用于控制反应过程中的混合和搅拌。
本次设计的搅拌桶式反应器将采用特定的材料制造，以确保反应的有效性和安全性。
反应器参数反应器容量反应器容量将根据反应要求和预期生产量进行确定。
考虑到实验室条件和成本因素，我们将选择一个合适的容量。
搅拌方式搅拌方式对反应过程的混合效果至关重要。
我们将采用适当的搅拌方式，以确保反应物均匀混合，从而提高反应效率。
反应温度反应温度是一个关键参数，会直接影响反应速率和产物质量。
我们将根据反应物的特性和反应动力学原理确定合适的反应温度。
操作流程原料准备在进行反应之前，需要对反应物进行准备。
我们将详细介绍原料准备的步骤和要求，确保反应物的质量和纯度。
反应操作反应操作是搅拌桶式反应器的核心过程。
我们将设计一个详细的操作流程，包括反应物加入、搅拌控制、温度控制等步骤，以确保反应的顺利进行。
反应产物处理完成反应后，需要对反应产物进行处理和分离。
我们将介绍适当的处理方法，以提取目标产物并去除杂质。
安全措施在进行实验室反应时，安全措施至关重要。
我们将详细列出搅拌桶式反应器的安全操作要求和注意事项，以确保实验人员的安全。
总结本课程设计书提供了设计搅拌桶式反应器的要点和步骤。
通过合理的设计和操作，我们有望实现高效和安全的化学反应过程。
通过实际操作，学生将有机会深入了解搅拌桶式反应器的原理和应用。
过程设备设计(第三版,郑津洋_董其伍)化工工业出版社答案
5．储存设备5.1 设计双鞍座卧式容器时，支座位置应该按照那些原则确定？试说明理由。
根据JB4731规定，取A小于等于0.2L，最大不得超过0.25L，否则容器外伸端将使支座界面的应力过大。
因为当A＝0.207L时，双支座跨距中间截面的最大弯距和支座截面处的弯距绝对值相等，使两个截面保持等强度。
考虑到除弯距以外的载荷，所以常取外圆筒的弯距较小。
所以取A小于等于0.2L。
当A满足小于等于0.2L时，最好使A小于等于0.5Rm（Rm为圆筒的平均半径）。
这是因为支座靠近封头可充分利用封头对支座处圆筒的加强作用。
5.2 双鞍座卧式容器受力分析与外伸梁承受均布载荷有何相同何不同，试用剪力图和弯距图比较。
外伸梁的剪力和弯矩图与此图类似，只是在两端没有剪力和弯矩作用，两端的剪力和弯矩均为零5.3 “扁塌”现象的原因是什么？如何防止这一现象出现？由于支座处截面受剪力作用而产生周向弯距，在周向弯距的作用下，导致支座处圆筒的上半部发生变形，产生所谓“扁塌”现象。
可以设置加强圈，或者使支座靠近封头布置，利用加强圈或封头的加强作用。
5.4 双鞍座卧式容器设计中应计算那些应力？如何产生的？①圆筒上的轴向应力。
由轴向弯矩引起。
②支座截面处圆筒和封头上的切向切应力和封头的附加拉伸应力。
由横向剪力引起。
③支座截面处圆筒的周向弯曲应力。
由截面上切向切应力引起。
④支座截面处圆筒的周向压缩应力。
通过鞍座作用于圆筒上的载荷所导致的。
5.5 鞍座包角对卧式容器筒体应力和鞍座自身强度有何影响？鞍座包角的大小不仅影响鞍座处圆筒截面上的应力分布，而且也影响卧式储罐的稳定性和储罐－支座系统的重心高低。
包角小，鞍座重量轻，但重心高，且鞍座处圆筒上的应力较大。
5.6 在什么情况下应对卧式容器进行加强圈加强？如卧式储罐支座因结构原因不能设置在靠近封头处（A>0.5Ri），且圆筒不足以承受周向弯距时，就需在支座截面处的圆筒上设置加强圈，以便与圆筒一起承载。
《过程设备设计》课件
03
混合器操作
需要考虑混合效率、均匀度、能 耗等多方面因素，以确保混合器 能够高效、安全地运行。
需要严格控制混合速度、温度等 操作参数，以及密切监视混合过 程，及时调整操作条件。
分离设备
分离器类型
包括离心机、过滤器、萃取塔等，每种类型都有 其特定的应用场景和优缺点。
分离设计
需要考虑分离效率、处理能力、能耗等多方面因 素，以确保分离器能够高效、安全地运行。
设备材料选择
总结词
设备材料选择是过程设备设计的重要 环节，它决定了设备的性能和使用寿 命。
详细描述
设备材料选择需要考虑材料的物理、 化学和机械性能，以及耐腐蚀、耐高 温等特殊性能，以确保设备能够满足 生产工艺要求和安全运行。
结构设计
总结词
结构设计是过程设备设计的关键环节，它决定了设备的稳定性和可靠性。
《过程设备设计》ppt 课件
目录
• 过程设备设计概述 • 过程设备的主要类型 • 过程设备设计的基本要素 • 过程设备的制造与安装 • 过程设备的运行与维护 • 过程设备设计的发展趋势
01
过程设备设计概述
定义与目的
定义
过程设备设计是一门涉及工艺、机械 、材料、控制等多个领域的综合性学 科，旨在为工业生产过程中的各类设 备进行合理的设计和优化。
安全可靠
过程设备设计应遵循安全可靠的原则 ，确保设备在正常操作和异常情况下 均能安全稳定运行，同时要充分考虑 设备的维修和保养需求。
环保节能
过程设备设计应遵循环保节能的原则 ，通过优化设备结构和运行方式，降 低能耗和资源消耗，减少对环境的负 面影响。
02
过程设备的主要类型
反应设备
反应器类型
包括釜式反应器、管式反应器、 塔式反应器等，每种类型都有其 特定的应用场景和优缺点。
机械搅拌反应器-搅拌釜式反应器资料
机械搅拌反应器-搅拌釜式反应器资料CATALOGUE目录•机械搅拌反应器概述•搅拌釜式反应器的基本结构与工作原理•搅拌釜式反应器的设计与选型•搅拌釜式反应器的操作与维护•搅拌釜式反应器的改进与发展趋势•搅拌釜式反应器与其他反应器的比较CHAPTER机械搅拌反应器概述定义特点定义与特点化工生产制药行业食品行业030201机械搅拌反应器的应用范围历史发展机械搅拌反应器的历史与发展CHAPTER搅拌釜式反应器的基本结构与工作原理基本结构在反应过程中，物料在釜体中不断混合、分散和碰撞，促进反应的进行。
密封装置确保反应器内压力的稳定，使反应过程更加稳定和可控。
搅拌釜式反应器的工作原理是利用搅拌装置对反应物料进行混合和分散，同时通过加热/冷却装置控制反应温度。
工作原理搅拌釜式反应器的优缺点优点适用于多种化学反应，如聚合、缩合、氧化等。
010201020304CHAPTER搅拌釜式反应器的设计与选型明确设计目标确定搅拌釜式反应器的使用目的和工艺要求，如反应类型、物料特性、产能等。
根据使用目的和工艺要求，确定关键设计参数，如搅拌器形状、尺寸、转速，釜体直径、高度、材料等。
根据物料的特性，选择适宜的搅拌器类型和材质，以实现均匀混合、分散、防止沉降等效果。
根据工艺要求，选择适宜的传热方式，如夹套、内盘管等，确保反应过程的温度控制。
根据釜体直径和高度，选择适宜的支承和传动方式，确保设备的稳定性和运行可靠性。
确定设计参数确定传热方式确定支承和传动方式选择适宜的搅拌器设计原则与流程设备成本综合考虑设备购置、维护、使用等成本，选择性价比高的设备型号。
行业标准参照行业标准，选择符合环保、安全、质量等标准的设备型号。
工艺要求不同的工艺要求对设备的结构、材质、性能等有不同的要求，需根据具体情况进行选择。
物料特性物料的密度、粘度、腐蚀性等物理化学性质对搅拌釜式反应产能需求根据实际产能需求，选择适宜的设备型号，确保满足生产要求。
选型依据与标准设计实例一设计实例二搅拌釜式反应器设计实例CHAPTER搅拌釜式反应器的操作与维护操作步骤1. 检查设备是否处于安全状态，包括紧固件是否松动、设备是否清洁等。
生物工程设备设计任务书---机械搅拌生物反应器设计
生物工程设备课程设计任务书—机械搅拌生物反应器设计一、课程教学目标生物工程设备课程设计是生物工程专业一个重要的、综合性的实践教学环节，要求学生综合运用所学知识如生化反应工程与生物工程设备课程来解决生化工程实际问题，对培养学生全面的理论知识与工程素养，健全合理的知识结构具有重要作用。
在本课程设计中，通过生化过程中应用最为广泛的设备，如机械搅拌发酵罐、气升式发酵罐、动植物细胞培养反应器，蒸发结晶设备、蒸馏设备等的设计实践，对学生进行一次生化过程发酵设备设计的基本训练，使学生初步掌握发酵设备设计的基本步骤和主要方法，树立正确的设计思想和实事求是，严肃负责的工作作风，为今后从事实际设计工作打下基础。
二、课程设计题目（任选一）机械搅拌发酵罐： 10m3,25m3,50m3,100m3,200m3,500m3,1000m3三、课程设计内容：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。
2、容积的计算，主要尺寸的确定，传热方式的选择及传热面积的确定。
3、动力消耗、设备结构的工艺设计。
四、课程设计的要求课程设计的规模不同，其具体的设计项目也有所差别，但其基本内容大体相同，主要基本内容及要求如下：1、工艺设计和计算根据选定的方案和规定的任务进行物料衡算，热量衡算，主体设备工艺尺寸计算和简单的机械设计计算，汇总工艺计算结果。
主要包括：（1）工艺设计①设备结构及主要尺寸的确定（D，H，HL ，V，VL，Di等）②通风量的计算③搅拌功率计算及电机选择④传热面积及冷却水用量的计算（2）设备设计①壁厚设计（包括筒体、封头和夹套）②搅拌器及搅拌轴的设计③局部尺寸的确定（包括挡板、人孔及进出口接管等）④冷却装置的设计(包括冷却面积、列管规格、总长及布置等)2、设计说明书的编制设计说明书应包括设计任务书，目录、前言、设计方案论述，工艺设计和计算，设计结果汇总、符号说明，设计结果的自我总结评价和参考资料等。
3、绘制设备图一张设备图绘制，应标明设备的主要结构与尺寸。
第十三章机械搅拌反应器
15
青岛科技大学 机电工程学院
§13-1 反应釜的总体结构
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。
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；
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
2020/8/12
7
青岛科技大学 机电工程学院
§13-1 反应釜的总体结构
13.1.2换热元件
换热元件
夹套 内盘管
优先采用夹套，减少 容器内构件，便于清 洗，不占有效容积。
2020/8/12
8
青岛科技大学 机电工程学院
§13-1 反应釜的总体结构
一、夹套结构
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。
最高压力/MPa 0.6 1.6 2.5 2.5 4.0 6.4
2020/8/12
10
青岛科技大学 机电工程学院
§13-1 反应釜的总体结构
1. 整体夹套
圆筒和下封头都包有夹套，传 热面积大，最常用结构 U型
圆筒型
2020/8/12
传热面积较小，适用于换热 量要求不大的场合
11
青岛科技大学 机电工程学院
(a)螺旋形角钢互搭式
2020/8/12
图13-5 型钢夹套结构 18
(b)角钢螺旋形缠绕
青岛科技大学 机电工程学院
§13-1 反应釜的总体结构
3．半圆管夹套 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。
搅拌式反应器及其机械设计基础PPT文档47页
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
60、人民的幸福是至高无个的法。— —西塞 罗
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
搅拌式反应器及其机械设计基础
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克
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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
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
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，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。
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
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
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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。
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
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。
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。
（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
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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
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。
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
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(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
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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。
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
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
传热面积较小，适用于换热 量要求不大的场合
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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
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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。