搅拌设备选型培训教材

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6.4 搅拌容器
空心夹套
喷嘴
螺旋导流板夹套
半管夹套
内部夹套
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6.4 搅拌容器
氯乙烯悬浮聚合釜
间歇分批式操作——规模效应——反应器大型化(200M3) 聚合压力8个大气压 常规釜(国产80M3) 釜壁31mm 蜂窝夹套(日本神钢泛技术公司 内部夹套) 双壳夹套(住友重机)
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盘管
而高粘度介质的流体则不然,需直接用搅拌器来推动;可选 用锚式和框式等搅拌器。
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6.5 搅拌器
流动状态
对 湍 剪 低粘
搅拌器型 流 流 切 度液

循 扩 流 混合
环散
涡轮式 ○ ○ ○ ○
桨式 ○ ○ ○ ○
推进式 ○ ○

折叶开启 ○ ○

涡轮式
布尔马 ○ ○ ○ ○
金式
锚式 ○
螺杆式 ○
螺带式 ○
挡板
挡板作用:将回转的切向流改变为径向流和轴向流,较大地 增加了流体的剪切强度,从而改善搅拌效果。
设置方法:一般在容器内壁面均匀安装4块挡板,其宽度为容 器直径的1/12~1/10。
效果:消除漩涡,改善主体循环;增大湍动程度;降低搅拌 载荷的波动,使功率消耗保持稳定
全挡板条件:当再增加挡板数和挡板宽度,功率消耗不再增 加时,称为全挡板条件。全挡板条件与挡板的数量和宽度有 关。
机械密封的泄漏量仅为填料密封的1%; 机械密封的摩擦功率损耗仅为填料密封的10%~50%; 填料密封结构简单,加工要求较低,成本低廉。
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6.7 轴封
全封闭密封 ——磁力传动搅拌装置
结构:由磁力联轴器传 递扭矩
特点:与传统的轴封相 比,采用磁力搅拌装置 最突出的优势是可完全 消除搅拌设备内的气体 通过轴封向外泄漏。
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6.5 搅拌器
5. 搅拌功率的计算 搅拌功率是指搅拌器以一定转速进行搅拌时,对液体
做功并使之发生流动所需的功率。 计算搅拌功率的目的,一是用于设计或校核搅拌器和
搅拌轴的强度和刚度;二是用于选择电机和减速机等 传动装置。 影响搅拌功率的因素
搅拌器的几何尺寸与转速 搅拌容器的结构 搅拌介质的特性 重力加速度
理和化学过程对搅拌效果的要求也不同,至今对搅拌 器的选用仍带有很大的经验性。 选型一般从三个方面考虑——搅拌目的、物料粘度和 搅拌容器的容积大小。 此外,还应考虑功耗低、操作费用省,以及制造、维 护和检修方便等因素
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6.5 搅拌器
4. 搅拌器的选用举例 如按介质的粘度选型
对于低粘度介质,用小直径高转速的搅拌器就能带动周围的 流体循环,并至远处;可选用传统的推进式、桨式、涡轮式 等搅拌器。
沸腾或起泡:0.6-0.7 平稳:0.8-0.85
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6.4 搅拌容器
筒体的高径比H/D——由装液高径比HL/D和装料系数决定
装液高径比对搅拌功率、传热和物料搅拌反应特征均有影响 物料性质 搅拌特性 搅拌器层数 反应特征 传热特性
聚合釜为何HL/D这么大?
壁厚——由强度决定
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6.4 搅拌容器
常用于粉体混合 卧式设备有单轴的也有双轴的——自清洁效果 当搅拌高粘液体时,若叶轮端部与槽壁有一定的间隙,则高粘液
体会滞流于间隙中——刮壁式搅拌设备
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6.4 搅拌容器
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6.4 搅拌容器
几何尺寸的确定
容积V——由装料系数决定 直立式搅拌容器——指内筒体和下封头两部分容积之和; 卧式搅拌容器——指筒体和左右两封头容积之和。
然而当反应物系不易产生粘附物时,使用大量内冷管撤去反应热 是非常有效的手段。
生产丁苯橡胶的乳液聚合反应釜,容积30M3,32根×13组 =416根内冷管,传热面积114M2
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6.5 搅拌器
1. 流型 轴向流、径向流和切向流
轴向流与径向流对混合起主要作用,而切向流应加以 抑制。采用挡板可削弱切向流,增强轴向流和径向流
置螺旋导流板 搪玻璃釜,夹套内不能安置螺旋导流板,为了强化传热,在水的
入口处安装扰流喷嘴,促使水进行湍动
半管夹套(耐压,表面传热系数提高1/3,且提高了夹套的 强度)
蜂窝夹套(减小筒体壁厚,强化传热) 螺旋板式夹套 对于大型搅拌釜式反应器而言,其单位容积的生产能力往往
由反应器的传热能力所决定。
MIG 锚式、框式
新轴向流叶轮
新 泛能式、最大叶 立 片式、叶片组合 式式 搅 超级叶片式 拌 EKATO 同轴 器 前进式(AR)
锥螺带(VCR)
扭格子式
复动式
多臂行星式
均质器
真空乳化釜
新 砂磨机 卧 式 LIST-AP 搅 BIVOLAK 拌 SCR 器 HVR
CONTERNA
橡 捏和机 塑 三辊辗磨机 机 双螺杆挤出机 械 密炼机
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
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6.4 搅拌容器
1. 内容器(釜体) 组成结构
筒体:圆筒形 封头:碟形或椭球形封头、锥形封头、平盖 开孔接管:进料、出料、排气、测温、测压、凸缘法兰(焊
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6.5 搅拌器
2. 搅拌器的分类 按搅拌器的桨叶结构分类
平叶、斜(折)叶、弯叶、螺旋面叶式搅拌器
按搅拌器的用途分类
低粘流体用搅拌器、高粘流体用搅拌器
按流体流动形态分类
轴向流搅拌器、径向流搅拌器以及混合流搅拌器
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搅拌器图谱
6.5 搅拌器
19
6.5 搅拌器
3. 搅拌器的选用原则 搅拌操作涉及流体的流动、传质和传热,所进行的物

1~50
转速范围
r/min
10~300 10~300 100~500 10~300
10~300
1~100 0.5~50 0.5~50
最高粘度 Pa.s
50 50 2 50
50
100 100 100
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6.5 搅拌器
推进式
传 齿片式 统 桨式、涡轮式 叶 三叶后掠式 轮 螺带和螺杆式
INTERMIG 、
在上封头,用于搅拌容器与机架的连接)
6
6.4 搅拌容器
安放方式
立式釜
常压:平底釜(容易产生应力集中,故而不应用于压力釜) 物料对环境无污染,且对尘埃不敏感:敞口 淤浆:锥形封头(出料方便)
卧式釜(通常半釜操作)
常用于气-液传质过程(气液接触面积大):气-液吸收、聚合 物(高粘系)脱挥
高粘 度液 混合 传热 反应 ○ ○

○ ○ ○
搅拌目的
分 溶 固 气 结 传 液 槽容积
散 解 体 体 晶 热 相 范围
悬吸

m3
浮收

○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 1~100
○○
○ ○ ○ 1~200
○○○
○ ○ ○ 1~1000
○○○
百度文库
○ ○ 1~1000

○ ○ 1~100

1~100

1~50
选用:应选用釜用(立式)减速机
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踏 实 , 奋 斗 ,坚持 ,专业 ,努力 成就未 来。20.11.2520.11.25Wednesday, November 25, 2020
弄 虚 作 假 要 不得, 踏实肯 干第一 名。07:23:3807:23:3807:2311/25/2020 7:23:38 AM
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6.5 搅拌器
6. 搅拌附件 搅拌附件主要有挡板、导流筒和稳定器 设置原因:搅拌器转速高时易产生漩涡流,影响搅拌
效果,剧烈打旋的液体结合漩涡作用, 对搅拌轴产生冲 击作用,从而影响搅拌器的使用寿命 插入容器内的进出料管、温度计、气体分布器等也具 有挡板或导流筒类似的作用。
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6.5 搅拌器
组成:
轴颈:支承部分(必须成为静定梁); 轴头:安装搅拌器; 轴身:杆件部分
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6.6 搅拌轴
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6.7 轴封
功能:主要用来保证搅拌设备内处于一定的正压或真 空状态,防止被搅物料逸出和杂质的渗入
轴封类型:主要有填料密封和机械密封 特点:搅拌轴与静止釜体之间存在一个相对运动的密
封面,故这种密封装置属于动密封 填料密封与机械密封比较:
搅拌设备的操作目的主要表现为
使不互溶的液体混合均匀,制备均匀混和液、乳化液,强化 传质过程;
使气体在液体中充分分散,强化传质或化学反应; 制备均匀悬浮液,促使固体加速溶解、浸取或液-固化学反
应; 强化传热,防止局部过热或过冷。
3
6.3 搅拌设备的基本结构
4
6.3 搅拌设备的基本结构
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-夹套;
2. 换热元件:夹套和内盘管 当夹套的换热面积能够满足传热要求时,应优先选用
夹套,以减少容器的内构件,便于清洗,且不占用有 效体积 夹套
整体夹套 型钢夹套 半管夹套 蜂窝夹套 螺旋板式夹套
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6.4 搅拌容器
整体夹套
冷却水下进上出、加热蒸气上进下出 在用液体作为传热介质时,为强化传热效果,还可在夹套空间设
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6.8 传动装置
减速机 功能
用于电动机和工作机之间独立的闭式传动装置,其主要功能 是降低转速,并相应增大扭矩。
搅拌轴运转速度大多在30~600 rpm范围内,小于电动机的额 定转速,因而在电动机出口端大多需设置减速机。
类型:摆线针轮行星减速机、齿轮减速机和带减速机 ;此外,还有无级变速器,调频器也可调速
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6.8 传动装置
组成:包括电动机、减速机、联轴器 、搅拌轴、机架及凸缘法兰等。
1-电动机; 2-减速机; 3-单支点机架; 4-(釜外)带短节联轴器; 5-轴封; 6-传动轴; 7-安装底盖; 8-凸缘法兰; 9-(釜内)联轴器; 10-搅拌轴。
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6.8 传动装置
联轴器 功能:将两个独立的轴牢固地连在一起,以进行传递旋
低粘度
粘度(Pa·s) 10-3 10-2 10-1 1
高粘度
10 102 103 104
搅拌器的粘度适用范围
日常生活中各种 物质的粘度范围
水:约1mPa·s 低粘乳液:约数 mPa·s 重油:约数十 mPa·s 润滑油:约 0.1Pa·s 蜂蜜:约 1 Pa·s 涂料:约数 Pa·s 油墨:约数十 Pa·s 牙膏:约 50 Pa·s 口香糖:约 100 Pa·s 嵌缝胶:约 千 Pa·s 塑料熔体:近万Pa·s 橡胶混合物:近万Pa·s
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6.5 搅拌器
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6.6 搅拌轴
功能:主要用来固定搅拌器,并从减速装置的输出轴 取得动力,在带动搅拌器转动的同时,将功率传递给 搅拌器以克服其旋转时遇到的阻力偶矩而对流体作功
要求:搅拌轴轴径d必须满足强度和临界转速要求,当 有特殊要求时,还应满足扭转或径向位移的要求,还 应有合理的结构、较高的加工精度和配合公差
安 全 象 只 弓 ,不拉 它就松 ,要想 保安全 ,常把 弓弦绷 。20.11.2507:23:3807:23Nov-2025-Nov-20
重 于 泰 山 , 轻于鸿 毛。07:23:3807:23:3807:23Wednesday, November 25, 2020
6.4 搅拌容器
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6.4 搅拌容器
螺旋形盘管
夹套无法满足传热要求 或 无法采用夹套传热(釜内壁衬有橡 胶等隔热材料)时,可利用盘管传热
竖式蛇管
浸没在物料中,热量损失小,传热效果好,对称布置的竖式蛇管 还能起到挡板的作用
内冷管数量多时,检修麻烦,尤其是物料含有较多固体颗粒或比 较粘稠时,容易形成堆积和挂料,严重影响传热效率
转运动和功率 基本要求:最主要是应确保两根联接轴的同心,有时
还应具有一定的减少震动缓和冲击的能力功率。
套筒联轴器
凸缘联轴器
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6.8 传动装置
轴承 功能:为搅拌轴设置的支承 分类
按承载方向
向心轴承(主要承载径向荷载) 推力轴承(主要承载轴向荷载) 向心推力轴承(径向、轴向荷载)
按轴承工作时的摩擦性质
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6.5 搅拌器
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6.5 搅拌器
导流筒
导流筒结构:上下开口的圆筒,安装于容器内 作用:既可提高容器内流体的搅拌强度,加强搅拌器对流体
的直接剪切作用,又造成一定的循环流, 使容器内流体均可 通过导流筒内强烈混合区,提高混合效率;限定了循环路径, 减少了流体短路的机会。 设置:导流筒主要用于推进式、螺杆式以及涡轮式搅拌器的 导流
第6章 搅拌设备选型
1.1 物体的受力分析及其平衡条件
6.1 概述
2
6.2 搅拌的目的
以液体为主体的搅拌操作,常常将被搅物料分为液-液、 气-液、固-液、气-液-固等四种情况。
搅拌的目的
促进混合——液-液混合、固-液悬浮、气-液分散、液-液分散、 液-液乳化;
促进传热、传质、化学反应——加热、冷却、萃取、吸收、 溶解、结晶、聚合;
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