搅拌桨型式概述

P N P n 3 d 5
搅拌轴设计
搅拌轴的结构设计
计算搅拌轴的直径
搅拌轴材料选择
足够的强度、 刚度和韧性
加工直线度 的要求
耐腐蚀要求
优良的切削 加工性能
搅拌轴的结构设计
轴颈设计 轴头设计 轴身设计
搅拌轴直径计算
影响搅拌轴直径的四个因素
1、扭转变形
2、临界转速 3、扭转和弯矩联合作用下的强度 4、轴封处允许的径向位移
d 1.72(
M te ) 4 [ ](1 )
1 3
按轴封处允许径向位移验算轴径
限制条件
Lo [ ]Lo Lo 总径向位移 [ ]Lo 轴封处的允许径向位移
搅拌轴直径的确定
（1）轴径应同时满足强度、刚度、临界转速等条件。 （2）在确定轴的结构尺寸时，还应考虑轴上键槽及开孔 所引起的局部削弱，轴径应适当增大。 （ 3 ）轴径应圆整到标准公称轴径系列，如 φ30、φ40、 φ50、φ65、φ80、φ95、φ110等。
外装式和装内式机械密封
双端面机械密封
双端面机械密封
d>D1
d<D1
wk.baidu.com
d=D1
K>1
K=1
平衡型机械密封：K=0.6~0.9 非平衡型机械密封：K=1.1~1.2
动环和静环的材料要求
（ 1 ）耐磨性和导热性 — 动环和静环做相对摩擦滑 动，会产生发热和磨损现象，要求动环和静环的耐 磨性好，并且能将摩擦产生的热量及时传导出去。 （ 2 ）硬度 — 由于动环形状复杂，容易变形，所以 要求动环的硬度比静环大。（表8-15） （3）耐腐蚀性
（2）介质的密度
（3）介质的腐蚀性 2、反应过程的特性 间歇操作还是连续操作；吸热反应还是放热反应；是否结晶 或有固体沉淀物产生等。 3、搅拌效果和搅拌功率的要求
搅拌器的选用
生物反应物料的特性
生物反应都是在多相体系中进行
大多数生物颗粒对剪切力非常敏感
大多数微生物发酵需要氧气
搅拌功率的计算
搅拌轴和搅拌器的强度和刚度计算
搅拌轴的力学模型
按扭转变形计算搅拌轴的直径
刚度条件
583.6 M n max [ ] 4 4 Gd (1 )
1 M n max 4 d 4.92( ) [ ]G(1 4 )
轴径
按临界转速校核搅拌轴的直径
临界转速
nc 30 3EI (1 4 ) 2 L1 ( L1 )ms
搅拌器的型式
搅拌器的分类
按流体流动形态
轴向流搅拌器 径向流搅拌器 混合流搅拌器
平叶
按搅拌器叶片结构
折叶 螺旋面叶 低粘流体用搅拌器
按搅拌用途
高粘流体用搅拌器
桨式搅拌器
1、式搅拌器主要用于流体的循环， 不能用于气液分散操作。 2、折叶式比平直叶式功耗少，操 作费用低，故折叶桨使用较多。
桨式搅拌器常用参数（表8-5）
填料
填料及其选用
（ 1）填料应富有弹性。在压盖压紧后，弹性变形要大， 这样才能贴紧转轴并对转轴产生一定的抱紧力。 （ 2）填料应耐磨。填料和轴之间的摩擦系数要小，以降 低摩擦功率的损耗，延长填料的使用寿命。 通常填料需要加润滑油以降低摩擦系数，有些填料（如石 墨、聚四氟乙烯、耐磨尼龙等）本身具有自润滑作用，可 有效地降低摩擦系数。 （ 3）导热性要好，能够将摩擦产生的热量尽快传递出去。 （ 4）高温高压条件下使用的填料，要求具有耐高温性能 及足够的机械强度。
机械密封
（端面密封）
动、静界面 密封点 径向密封 端面比压
动环和静环
弹簧压紧装置 密封圈
机械密封的分类
单端面机械密封 表（8-14） 按密封面的对数分 双端面机械密封
外装式机械密封 按密封元件置于釜体内 外分 内装式机械密封
平衡型（k 1) 按介质压力对端面比压 的影响分 非平衡型（k 1)
涡轮式搅拌器常用参数 （表8-6）
锚式搅拌器
涡轮式搅拌器常用参数 （表8-6）
框式搅拌器
锚式和框式搅拌器特点
1、结构简单，制造方便。 2、适用于粘度大、处理量大的物料。 3、易得到大的表面传热系数。 4、可减少“挂壁”的产生。
螺杆式搅拌器
螺带式搅拌器
搅拌器的选型
1、介质的性质 （1）介质的粘度 随着介质粘度增高，各种搅拌器使用的顺序是：桨叶式、推 进式、涡轮式、框式和锚式、螺杆（带）式
电机和减速机的选型
影响搅拌功率的 主要参数
重力参数 搅拌器的 几何尺寸 搅拌器的 运动参数
搅拌容器 的结构 被搅拌介 质的特性
功率表达式
P=f（n，d，ρ，μ，g ）=K na db ρc μe gf K---系统几何构形的总形状系数
功率关联式：
P d B h r q NP K ( Re ) ( Fr ) f ( , , ,....) 3 5 D D D n d
减小轴端挠度、提高搅拌轴 临界转速的措施
缩短悬臂段的长度
设置底轴承或中间轴承
增大轴径
设置稳定器
密封装置
（轴封装置）
作用
维持设备内的压力，防止介质泄漏。
基本要求
密封可靠，使用寿命长。
结构简单，装拆方便。
类型
填料密封
机械密封
填料密封
填料密封允许有 一定的泄漏量
填料需定期更换 轴有一定的磨损
植物纤维 非金属填料动物纤维 填料 矿物纤维 人造纤维 等） 金属填料（钢、铅、铜
表（8-13）
填料箱
填料箱宽度：
S (1.4 ~ 2) d
填料箱高度：
由填料的尺寸和 圈数确定
标准填料箱
表（8-13）
填料压盖高度：
1 2 h ( ~ )H 3 3
当搅拌轴转速n ≥ 200r/min时，应进 行临界转速的验算。

搅拌轴临界转速的选取—（表8-11） 要求
n≤ 0.7 nc（刚性轴）
1.3 nc （柔性轴）
按强度计算搅拌轴的直径 强度条件
max
M te [ ] WP
M te 当量扭矩
2 M te M n M2
轴径
推进式搅拌器
推进式搅拌器常用参数（表8-6）
推进式搅拌器的特点
轴向流搅拌器
循环量大，搅拌功率小
常用于低粘流体的搅拌 结构简单、制造方便
涡轮式搅拌器
（透平式叶轮）
1、适用物料粘度范围广。 2、剪切力较大，分散流体 的效果好。 3、直叶和弯叶涡轮搅拌器 主要产生径向流，折叶涡 轮搅拌器主要产生轴向流。