搅拌器一.搅拌的目的强化传热、传质、强化化学反应,取得
第六章搅拌

混合机理
(1) 分子扩散:在分子尺度的空间内进行; (2) 湍流扩散:由旋涡分裂运动引起,在涡旋尺度(微团)空间
内进行。 (3) 主体对流扩散:包括一切不属于分子运动或涡旋运动所引
起的扩散过程。在大液团空间内进行。
总体流动将液体分割成大尺度液团 (大尺度混合);大尺度液 团在涡旋作用下变形破裂成微团 (微团间混合);涡旋的变形 破裂增加和更新了液团高低浓度区域之间的接触表面,促进 了分子扩散。 要达到微团的最终消失,即分子尺度上的完全均匀混合,只 有依靠分子扩散。
常见搅拌器类型
桨式
通用尺寸及叶片端部速度: d/B=4-10 Z=2 1.5~3 m/s
锚式和框式 通用尺寸及叶片端部速度: B/d=1/12 d'/d=0.05-0.08 d'=25-50 mm d'为搅拌器外缘与釜内壁距离 0.5-1.5 m/s
常见搅拌器类型 涡轮式
(1) 圆盘平直叶 (2) 圆盘弯叶 (3) 开启平直叶 (4) 开启弯叶
D d
2
1
泵出流量准数 NQ=Q/nd3 循环流量准数 NQ’=Q’/nd3
湍流区:NQ 与 Re 无关,为一常数
叶轮对单位重量液体所作的功即压头 H。 H 与速度 u 的平方成正比,即 u nd
Q nd 3 H n2d 2
搅拌槽内叶轮的泵出流量、压头及功率
搅拌器本质上是一个泵,任何叶轮提供的功率 都会产生泵送流量及压头,其功率可表示为:
解决方法:在槽内安装档板。 过多的档板将减少总体流动, 并把混合局限在局部区域内, 导致不良的混合性能。
档板、导流筒 (Baffle and draft tube)
解决方法:对小容器,搅拌器偏 心或偏心倾斜安装可破坏循环回 路的对称性。
精细化工过程与设备期末复习题库

1.根据几何形式的不同可以把化工生产中用到的反应器分为:锅式、塔式、管式、固定床或流化床反应器等。
2.选择釜式反应器的搅拌器时,需要考虑的主要因素有:搅拌目的、化学反应要求和物料物性等。
3.根据传热过程方程式,欲强化搅拌反应釜的传热,可以采取提高传热面积,提高传热系数和增大传热温差等措施。
4.反应器中流体微元在流动方向(即轴向)上的混合,称做返混。
这种现象的存在会使反应物的浓度降低,造成反应速度也降低。
5.物料衡算的理论基础是:质量守衡定律。
6.要控制一定的反应温度,可采用间壁传热式、直接传热式、蒸发式传热、外循环传热或绝热式传热等传热形式对反应器进行换热。
7.液体从轴向流入叶轮,并从轴向流出的叶轮,称为轴向流叶轮;液体从轴向流入,径向流出的叶轮,称为径向流叶轮。
8.在理想置换反应器中,所有流体微元的停留时间相同,同一横截面上各处物料的组成和温度都是相同的,反应时间也相同。
9.确定搅拌反应器的搅拌功率时,反映物料的流动特性的准数为:Re,反映重力影响的准数为:Fr。
10.间歇反应器内反应物料的浓度是时间的函数,与其在反应器内的空间位置无关;并且物料中的所有流体微元在反应器内的反应时间都是相同的。
11.确定搅拌反应器的搅拌功率时,准数Fr反映了重力对功率的影响,准数Re反映了物料的流动特性对功率的影响。
12.对于理想混合反应器来说,反应器内部各处的物料组成和温度都是相同的,且等于出口处的组成和温度。
13.间歇反应器内反应物料的浓度是时间的函数,与其在反应器内的空间位置无关;并且物料中的所有流体微元在反应器内的反应时间都是相同的。
14.对于理想混合反应器来说,反应器内部各处和出口处的物料的组成和温度都是相同的。
15. 精细化学品的特点:多品种、化学反应复杂、反应物料相态多样化、反应介质腐蚀性强、高技术密集度。
16. 精细化率=精细化工总产值/化工总产值17.一般说来,对于互不相溶的非均相体系,通常采用涡轮式或推进式搅拌器作强烈的混合;对于不太强烈的混合,如固态或悬浮态物料,不要求剧烈的搅拌,大多采用桨式或锚式搅拌器。
均相液体机械搅拌夹套冷却反应器设计
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化工原理课程设计说明书设计题目:均相液体机械搅拌夹套冷却反应器设计学生姓名:xxx所在班级:学号:设计时间:x年x月x日至x年x月x号指导教师:xxx审阅时间:一、设计题目:均相液体机械搅拌夹套冷却反应器设计。
二、设计任务及操作条件1. 处理能力(140000+500X)m3/a均相液体。
〖注:X代表学号最后两位数〗2. 设备型式机械搅拌夹套冷却装置。
3. 操作条件①均相液温度保持50℃。
②平均停留时间18min。
③需要移走热量105kW。
④采用夹套冷却,冷却水进口温度20℃,冷却水出口温度30℃⑤50℃下均相液物性参数:比热容Cp=1 012J/(kg·)℃,导热系数λ=0.622W/(m·)℃,平均密度ρ=930kg/m3,粘度μ=2.733X10-2Pa·s。
⑥忽略污垢及间壁热阻。
⑦年按300天,每天24小时连续搅拌。
三、厂址:柳州地区。
四、设计项目(1)设计方案简介:对确定的工艺流程及设备进行简要论述。
(2)搅拌器工艺设计计算:确定搅拌功率及夹套传热面积。
(3)搅拌器、搅拌器附件、搅拌槽、夹套等主要结构尺寸设计计算。
(4)主要辅助设备选型:冷却水泵、搅拌电机等。
(5)绘图(3#图纸):带控制点的工艺流程图及设备设计条件图。
(6)对本设计评述。
五、参考文献柴诚敬,张国亮等.化工流体流动与传热.北京:化学工业出版社,2000化工设备设计全书编辑委员会.搅拌设备设计.上海:上海科学技术出版社,1985王凯,冯连芳.混合设备设计.北京:机械工业出版社,2000目录第一章设计方案简介 (4)1.1搅拌器的选型 (4)1.2搅拌器的安装选择 (5)1.3电动机的选型 (5)1.4减速机的选型 (6)1.5密封装置的选择 (6)1.6物料进口进口安置 (7)1.7夹套进出口安置 (7)1.8泵的选择 (7)1.9支座的选择 (7)1.10管子的选择 (7)1.11封头的选择 (7)第二章工艺流程图及说明 (8)第三章工艺计算及主要设备的计算 (9)3.1均相液体和冷却水的物性数据 (9)3.2搅拌槽的计算 (9)3.3搅拌器的功率计算 (12)3.4总传热面积 (12)3.4.1被搅拌液体侧的对流传热系数.. (13)3.4.2夹套测冷却水对流传热系数 (13)3.4.3总传热系数 (14)3.4.4夹套传热面积 (14)第四章设备的计算和选型 (15)4.1电动机的选型 (15)4.2支座的选择 (15)4.3泵的选型 (15)4.3.1 输料泵的选型计算 (15)4.3.2 冷水泵的选型计算 (15)第五章设计结果一览表 (18)第六章附图(另附搅拌器工艺流程图及设备设计条件图) (20)第七章设计心得 (20)第八章主要符号说明 (21)第九章参考文献 (22)设计方案简介搅拌设备在石油、化工、食品等工业生产中应用范围很广,尤其是化学工业中,很多的化工生产或多或少地应用着搅拌操作,化学工艺过程的种种物理过程与化学过程,往往要采用搅拌操作才能得到好的效果。
搅拌

搅拌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。
搅拌操作的例子颇为常见,例如在化验室里制备某种盐类的水溶液时,为了加速溶解,常常用玻璃棒将烧杯中的液体进行搅拌。
又如为了制备某种悬浮液,就要用玻璃棒不断地搅动容器中的液体,使固体颗粒不致沉下,而保持它在液体中的悬浮状态。
在工业生产中,搅拌操作是从化学工业开始的,围绕食品、纤维、造纸、石油、水处理等,作为工艺过程一部分而被广泛应用。
搅拌操作分机械搅拌和气流搅拌。
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,或使气泡群以密集状态上升借所谓气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所进行的搅拌是比较弱的,对于几千厘泊以上的高粘度液体是难于适用的。
但这种搅拌无运动部件,所以在处理腐蚀性液体,高温高压条件下的反应液体之搅拌是很便利的。
在工业生产中,大多数的搅拌操作均系机械搅拌,其构成形式如下:搅拌设备的作用不外乎:①使物料混合均匀。
②使气体在液相中很好地分散。
⑨使固体粒子(如催化剂)在液相中均匀地悬浮。
①使不相溶的另一液相均匀悬浮或充分乳化。
⑤强化扣相间的传质(如吸收等)。
⑥强化传热。
对于均匀相反应主要是①、⑥两点。
混合的快慢,均匀程度和传热情况好坏,都会影响反应结果。
至于非均相系统则还影响到相界面的大小和相间的传质速度,情况就更复杂,所以搅拌情况的改变,常很敏感地影响到产品的质量和数量i生产中的这种例子几乎俯拾皆是。
在溶液聚合和本体聚合的液相聚合反应装置中,搅拌的主要作则是:促进釜内物料流动,使反应器内物料均匀分布,增大传质和传热系数。
在聚合反应过程中,往往随着转化率的增加,聚合液的粘度也增加。
如果搅拌情况不好,就会造成传热系数下降或局部过热,物料和催化剂分散不均匀,影响聚合产品的质量,也容易导致聚合物粘壁,使聚合反应操作不能很好地进行下去。
(一)互溶液体的搅拌这是两种或数种互溶液体在搅拌作用下达到浓度或密度或温度以及其他物性的均匀态的过程,一般称为混合过程。
搅拌器设计

搅拌器设计选型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。
其结构形式如下图:一搅拌装置结构图第一章搅拌装置第一节搅拌装置的使用范围及作用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,二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。
化工原理 第五章 搅拌机械

二、功率关联式
• 若假定液体混合搅拌器的搅拌槽尺寸和叶轮直径d成比例,则利用前述的结 论,应用因次分析法可得如下功率关联式:
N d 2 n x n 2 d y K( ) ( ) 3 5 n d g
(5-9)
Po K Re x Fr y
(5-10)
Po / Fr y K Re x (5-11)
uT n d
• 以圆盘涡轮式为例,依据末梢速度范围划分的搅拌强度为:
uT =2.5~3.3m/s (低度搅拌)
uT =3.3~4.1m/s (中度搅拌)
uT =4.1~5.6m/s (高度搅拌)
四、搅拌器的液体循环量、压头及功率消耗
• 对于几何相似的叶轮,其排液量、叶轮直径与转速之间有如下关系:
带刮壁机构的导流筒
(二)搅拌装置中液体的流型 • 打漩现象消除后,槽内液体的流型(即流动型式)取决于叶轮的 型式。叶轮旋转时,带动槽内液体进行三维流动(径向、轴向、 周向)且具有随机性。
图5-6径向流型
图5-7 轴向流型
• 根据大致流型的不同,搅拌器可划分为: • 1、径向流型:平叶浆式、圆盘涡轮式、三叶后掠式等。 • 2、轴向流型:推进式及螺旋式(包括螺带式、螺杆式)。 • 3、周向流型:锚式、框式等。
lg Re
(5-20)
• φ 仍通过查取相应的功率曲线,α、β值可查表确定:
四、非均相物系搅拌功率的计算
• 前述搅拌功率计算方法是针对搅拌对象为均相液体而言的。然而,工业 上多数搅拌过程的搅拌对象为非均相系。非均相物系的搅拌功率计算相 比前者要复杂,为简化计算起见,通常将其视为均相系加以计算。 (一)不互溶液―液相的搅拌功率 • 对此类物系按均相液体搅拌功率的计算方法求解,但计算公式中的密度 和粘度需用两相的平均密度和平均粘度替代。 (二)气―液相的搅拌功率 • 由于气泡的存在,使液体的表观密度降低,因而通气搅拌功率Ng比均相 物系搅拌功率N要低。Ng/N的数值取决于通气系数Na的大小。 • 若通气速率为Qg,m3/s,则有
化工原理课后思考题2-14

化工原理第二章流体输送机械问题1. 什么是液体输送机械的压头或扬程?答1.流体输送机械向单位重量流体所提供的能量(J/N)。
问题2. 离心泵的压头受哪些因素影响?答2.离心泵的压头与流量,转速,叶片形状及直径大小有关。
问题3. 后弯叶片有什么优点? 有什么缺点?答3.后弯叶片的叶轮使流体势能提高大于动能提高,动能在蜗壳中转换成势能时损失小,泵的效率高。
这是它的优点。
它的缺点是产生同样理论压头所需泵体体积比前弯叶片的大。
问题4. 何谓"气缚"现象? 产生此现象的原因是什么? 如何防止"气缚"?答4.因泵内流体密度小而产生的压差小,无法吸上液体的现象。
原因是离心泵产生的压差与密度成正比,密度小,压差小,吸不上液体。
灌泵、排气。
问题5. 影响离心泵特性曲线的主要因素有哪些?答5.离心泵的特性曲线指He~qV,η~qV,Pa~qV。
影响这些曲线的主要因素有液体密度,粘度,转速,叶轮形状及直径大小。
问题6. 离心泵的工作点是由如何确定的? 有哪些调节流量的方法?答6.离心泵的工作点是由管路特性方程和泵的特性方程共同决定的。
调节出口阀,改变泵的转速。
问题7. 一离心泵将江水送至敞口高位槽, 若管路条件不变, 随着江面的上升,泵的压头He, 管路总阻力损失H f, 泵入口处真空表读数、泵出口处压力表读数将分别作何变化?答7.随着江面的上升,管路特性曲线下移,工作点右移,流量变大,泵的压头下降,阻力损失增加;随着江面的上升,管路压力均上升,所以真空表读数减小,压力表读数增加。
问题8. 某输水管路, 用一台IS50-32-200的离心泵将低位敞口槽的水送往高出3m的敞口槽, 阀门开足后, 流量仅为3m3/h左右。
现拟采用增加一台同型号的泵使输水量有较大提高, 应采用并联还是串联? 为什么?答8.从型谱图上看,管路特性曲线应该通过H=3m、qV =0点和H=13m、qV=3m3/h点,显然,管路特性曲线很陡,属于高阻管路,应当采用串联方式。
搅拌器结构及设计
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2. 推进式搅拌器
推进式搅拌器(又称船用推进器) 常用于低粘流体中。
结构
标准推进式搅拌器有三瓣叶 片,其螺距与桨直径d相等。 它直径较小,d/D=1/4~1/3,叶端速度 一般为 7~10 m/s,最高达15 m/s。
13
图9-4 推进式搅拌器
搅拌时——流体由桨叶上方吸入,下方以圆筒状螺旋形排 出,流体至容器底再沿壁面返至桨叶上方,形 成轴向流动。
②由该点与液体 比重连线,并交 于参考线Ⅱ上某 点;
③将该点与某一 搅拌过程连线, 交于搅拌功率线, 即可求得该过程 的搅拌功率
图9-7 由24搅拌过程求搅拌功率的算图
第四节 搅拌罐结构设计 一、罐体的尺寸确定
1、罐体长径比
罐体长径比对搅拌功率的影响 需要较大搅拌功率的,长径比可以选得小些。 罐体长径比对传热的影响 体积一定时,长径比越大,表面积越大,越利于传热;并且此时传热面距罐体 中心近,物料的温度梯度就越大,有利于传热效果。因此,单纯从夹套传热角 度考虑,一般希望长径比大一些。
循 扩 流 度 混合
悬吸
反
环散
混 传热
浮收
应
合 反应
○○○○ ○ ○ ○ ○○○○ ○
○○○○ ○
○○
○○ ○
○○
○
○○ ○
○○ ○
搅拌容 器容积
(m3)
转速范 围(r/min)
最高 粘度 (P)
1~100 1~200
10~300 500 10~300 20
1~1000 10~500 500
折叶开启涡轮式 ○ ○
主要用于流体的循环,由于在同样排量下,折叶式 比平直叶式的功耗少,操作费用低,故轴流桨叶使 用较多。
第三章液体的搅拌

qV d1 d 2 4. 不变, H n1 n2
具体要看混合效果,可能这四个准则都不适用, 须找新的放大规律。
5 搅拌器的放大 5.1 放大过程(设计) 小试→中试→工业设计,逐级放大 设计中要解决: 1. 搅拌器的类型、搅拌釜的形状 ——看工艺过程特点 2. 几何尺寸、转速n、功率P ——看放大准则 几何相似放大——便于用同一根功率曲线
5.2 放大准则 2 2 nd 2 1. ReM 不变, n1d1 n2d 2
p
2 K Re, d d 2 p
l u2
l u2 hf Re, d d 2
(三)湍流时的摩擦系数 λ=ψ(Re,ε/d)
⊿p = K da lb uc ρd μe εf
量纲的一致性:
M L-1 T-2 = La Lb (L T-1)c (M L-3)d (M T-1 L-1)e Lf
M L-1 T-2 = Md+e · La+b+c-3d-e+f · T-c-e d+e=1 a+b+c-3d-e+f=-1 -c-e=-2 a=-b-e-f 设b,e,f 已知,则: c=2-e d=1-e
3 搅拌器的性能 3.1 常用搅拌器的性能 1. 旋桨式搅拌器 qV大,H小,轴向流出 叶片端速度5~15m/s 适于低粘度液体 μ<10Pa· s 2. 涡轮式搅拌器 qV小,H大,径向流出 叶片端速度3~8m/s 适于中等粘度液体 μ<50Pa· s
化学反应工程习题及答案

题目:等温等容条件下,间歇釜式反应器反应时间与平推流反应器空间时间的计算式相同,两者的生产能力相同。
正确答案:错题目:全混流连续操作反应器,反应器内温度、浓度处处均匀一致,故所有物料粒子在反应器内的停留时间相同。
正确答案:错题目:化工生产中应用于均相反应过程的化学反应器主要有(釜式)反应器和(管式)反应器。
题目:釜式反应器的基本结构主要包括反应器(壳体)、(搅拌器)、(密封装置)和(换热装置)等。
题目:手孔或人孔的安设是为了检查(内部空间)以及安装和拆卸设备(内部构件)。
题目:釜式反应器中夹套式换热器适用于传热面积(较小),传热介质压力(较低)的情况。
题目:基元反应的级数即为化学反应式的(计量系数),对非基元反应的级数通过(实验)确定。
题目:单一反应利用(转化率)可以确定反应物转化量与产物生成量之间的关系。
题目:间歇反应,只要C AO相同,无论处理量多少,达一定(转化率)每批所需的(反应时间)相同。
题目:对同一反应在相同条件下,达到相同转化率,全混釜反应器所需有效体积(最大),平推流反应器所需有效体积(最小),多釜串联全混釜所需有效体积(介于其间)。
题目:一级不可逆反应,其反应速率方程为(-r A =kC A a ),反应时间与转化率的关系为(kt )x 11ln(A =-)。
题目:复合反应动力学为由两个以上(化学反应计量式)或(动力学方程式)表示的化学反应过程。
题目:间歇釜式反应器有效体积不但与(反应时间)有关,还与(非生产时间)有关。
题目:平推流反应器实际体积与有效体积(相同)。
题目:单个反应器串联操作能够提高反应(深度)。
推流反应器串联,总有效体积等于(各串联反应器有效体积之和),全混釜反应器串联釜数越多,反应器内C A 变化越接近(平推流反应器)。
题目:反应器型式和操作方法的选择,一是(生产能力)的比较;二是反应(选择性)的比较。
(复合反应)要重点进行选择性的比较。
题目:相同条件下,用全混流反应器和平推流反应器处理物料,(平推流反应器)所需有效容积小。
第四章釜式反应器的搅拌与传热

23
流体流型的作用:
搅拌流体的流型对传质传热有着显著的影响,也是 搅拌器的重要特性之一,搅拌器型式不同,其对应 的流体流型也显著不同。一般而言: 轴向流剪切作用小而循环速率高; 径向流剪切作用大而循环速率低; 切线流的优点是可以提高夹套的传热速率,但对其 它过程往往产生不利影响,而且,切线流的存在经 常使流体液面下陷,严重时导致桨叶露出液面。
27
e - 锚式
f - 螺杆式带导流筒
g - 螺带式
28
4.1.3搅拌附件
• 指搅拌釜内为了改善流体流动状况而增设的零件, 在化学反应器中通常为挡板和导流筒。 • (1)挡板: 一般是长条形竖向固定在搅拌釜内壁上的板。 作用:加剧流体的湍动程度,消除切线流,提高搅拌 器的剪切性能。 全挡板条件:挡板数目足够,再增加数目,搅拌效 率也不再增加,此时称为全挡板条件。 板宽W=(1/20~1/10)D,视粘度高低而减增; 数目依釜径尺寸而异,小直径釜一般2~4个,大者一 般4~8个。通常以4~6个居多。
29
挡板安装方式
当搅拌高粘度流体(7000~10000cP)或固液多相操作 时,挡板一般要离壁安装,离壁距离通常为板宽 的1/5~1倍。 釜内有传热蛇管时,挡板一般安装在蛇管内侧。 挡板上缘一般与液面平齐,下缘可到釜底。如需 沉降固体物料,其下缘可在桨叶之上,使底部出 现切线流,以利固体沉降。
30
39
• 处于高速液流和静止或低速液流界面的液体,由于受 到强烈的剪切作用被卷起而形成漩涡。这些高速旋 转的漩涡又对它周围的液体造成强烈的剪切作用,从 而产生更多的漩涡。众多的漩涡一方面把更多的液体 挟带到作宏观流动的主体液流中去,同时形成局部 范围内液体快速而紊乱的对流运动,即局部的湍流 流 动 。 这种局 部范围 内的漩 涡运动 称为 “ 微 观 流 动”。
注册化工工程师每日50题

注册化工工程师每日50题一、化工原理(1 - 10 题)(一)单选题(1 - 5 题)1.流体在圆形直管内作层流流动时,其平均流速是管中心最大流速的()。
A. 0.5 倍B. 0.75 倍C. 0.8 倍D. 0.25 倍答案:A。
解析:流体在圆形直管内作层流流动时,平均流速是管中心最大流速的 0.5 倍。
这是由层流流动的速度分布公式推导得出的结论。
1.对流传热系数的单位是()。
A. W/(m²・K)B. W/(m・K)C. J/(m²・K)D. J/(m・K)答案:A。
解析:对流传热系数是表示对流传热过程强烈程度的物理量,其单位是 W/(m²・K),表示单位面积、单位温差下的传热速率。
1.在精馏操作中,若进料组成、进料量及热状况不变,增大回流比,则塔顶产品组成将()。
A. 减小B. 不变C. 增大D. 不确定答案:C。
解析:增大回流比意味着更多的轻组分被冷凝回塔内,进行更充分的分离,从而使塔顶产品组成中轻组分的含量增大。
1.恒压过滤时,过滤速率随过滤时间的增加而()。
A. 增大B. 减小C. 不变D. 先增大后减小答案:B。
解析:恒压过滤时,随着过滤时间的增加,滤饼厚度增加,过滤阻力增大,所以过滤速率逐渐减小。
1.吸收操作中,气液平衡关系决定了吸收过程的()。
A. 推动力B. 吸收剂用量C. 设备尺寸D. 操作温度答案:A。
解析:气液平衡关系反映了在一定温度和压力下,气相中溶质的分压与液相中溶质浓度之间的关系。
吸收过程的推动力是气相中溶质的实际分压与与液相中溶质达到平衡时的分压之差,所以气液平衡关系决定了吸收过程的推动力。
(二)多选题(6 - 10 题)1.以下关于流体流动阻力的说法正确的有()。
A. 流体流动阻力分为直管阻力和局部阻力B. 直管阻力与管长成正比C. 局部阻力与流速的平方成正比D. 流体的黏度越大,流动阻力越大E. 管道的粗糙度增加会使流动阻力增大答案:ABCDE。
理想反应器(间歇釜)
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3.2.5 高温热源的选择
一般的传热问题,要移走热量,可以采用 很大的温差,也可以采取增大传热系数或传热 比表面积的措施。 但化学反应器中的传热条件不能任意选择, 因为反应器内的化学反应和传热过程相互交联。 这种交互作用具体表现在对传热温差的限制。 对一个在高温条件下进行的强放热反应, 必须采用高温介质作为冷却剂。否则将影响稳 定操作。
练习
1、适用于粘稠物料的搅拌器是 ________。 A、框式 B、推进式 C、涡轮式 D、桨式
2、对低粘度均相液体混合,应优先选择____________搅拌器。 A、螺带式 B、涡轮式 C、桨式 D、推进式
3、对于气-液分散过程,应优先选择____________搅拌器。
A、锚式 B、涡轮式 C、桨式 D、推进式
3.2.4 换热装置
3、列管式 对于大型反应釜,需高速传热时,可在 釜内安装列管式换热器。
3.2.4 换热装置
4、外部循环式
当反应器的夹套和蛇管传热面积仍不能满足工艺要 求,或无法在反应器内安装蛇管而夹套的传热面积又不 能满足工艺要求时,可以采用外部循环式。
3.2.4 换热装置
5、回流冷凝式 反应在沸腾下进行或蒸发量大的场合。
轴封装臵主要有填料密封和机 械密封两种。
3.2.3 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ封
1、填料密封:结构简单,填料装缷方便, 但使用寿命较短,难免微量泄漏。 2、机械密封:结构较复杂,但密封效果甚 佳。
3.2.4 换热装置
换热装臵是用来加热或冷却反应物料, 使之符合工艺要求的温度条件的设备。 其结构型式主要有夹套式、蛇管式、列 管式、外部循环式等,也可用直接火焰或电 感加热。
3.2.4 换热装置
2、蛇管式 当工艺需要的传热面积大,单靠夹套 传热不能满足要求时,或者是反应器内壁 衬有橡胶、瓷砖等非金属材料时,可采用 蛇管、插入套管、插入D形管等传热。
搅拌器一搅拌的目的强化传热、传质、强化化学反应取得-2022年学习资料
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浆叶的外形与容器底的轮廓相似,浆叶外缘至容器底部-的距离要适当,以30~50mm为宜,但由于高浓度物料搅拌 时只能取5mm,这时要求加工及安装的精度却高,不然外片-可能碰上器壁而损坏设备。-液流的径向速度较大,而轴 速度甚低,为了加强轴向-混合,并减小因切线速度所产生的表面旋涡,通常加装挡板。-浆式搅拌器的主要特征是:、混合效率较差;-2、局部剪器效应有限,不易产生乳化作用。-3、E-因为浆叶易于制造和更换,适宜于有特殊触 材料-要求的料液(主要是金属污染和腐蚀问题)
白、涡轮式搅拌器:-其结构与离心泵的叶轮相似(叶片多-相不帝-而短,安装在中央的旋转轴上,以较高-的速度旋 ,一般转速为100~2000rpm。-平直叶片产生强烈的径向和切线流动,通-常加挡板以减小中央旋涡,同时增 因折-流而起的轴向流,工作时,搅拌液沿轴线由中心孔而进入轮-内,有各小叶片工作因而加热,然后再以高速度偶轮 抛出。-涡轮式搅拌器适宜处理多种物料,对中等粘度的物料特别有-效。-它的主要特征是:-1混合生产能力较高; 2按一定的设计形式,-有较高的局部剪力效应;-3易清洗,价格较高(制造复杂);
第二节均质机-目的:破碎物料中的小微粒,得到均匀混合物提高产-品质量。如牛奶加工使脂肪球破裂,促进人体对脂 的消-化,提高乳的稳定性(不发生如油与脱脂奶的分层现象-果汁生产使小微粒破碎,减少沉淀等。-均质机按构造分 有:高压均质机、离心均质机、超-声波均质机三种。
生产型均质机搅拌器一搅拌的目的强化传热、传质、强化化学反应,取得
浆叶固定在轴上的方法有四种:-1焊接法:制造方便,但强度不大,拆-卸困难,常用于直径小的容器中。-2螺钉连 法:螺钉把浆叶固定在轴上,-中间有垫片。当轴是圆形时,主要靠浆叶与-轴的摩擦力而使浆叶旋转,拆卸方便,但功 率大时,容易产生滑动,故只适用于功率小-2」-的场合。-3方轴、螺钉连接,目的是克服浆叶与-轴的滑动,但方 加工不便,浆叶与轴的-连接也比较麻烦。
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㈡、框式搅拌器: 其与浆式的完全相似,其水平 浆叶用垂直的浆叶把它们彼此联成 一起,成为钢性的框子。这样的结 构比较坚固,而且在搅拌时能搅动 大量的物料。适用于高浓度的物料, 框的大小取容器直径的2/3~9/10倍。 浆叶式搅拌器的转速较慢,所产生 的液流除斜浆外主要为径向户切线速度。液体流离浆叶之 后,外趋近器壁,然后向上或向下折流。 当顺从容器壁上除去结晶或沉淀物时,或利用搅拌作 用,把已受热的容器附近的物料搅拌至其它地方,而处于 其它地方的较冷物料搅拌至容器壁附近加热,以提高传热 速率,则可将浆叶外缘作成与容器内壁形状相一致。其间 间隙甚小,就成为锚式搅拌器,在夹套加热器用的较多。
浆叶的外形与容器底的轮廓相似,浆叶外缘至容器底部 的距离要适当,以30~50mm为宜,但由于高浓度物料搅拌 时只能取5mm,这时要求加工及安装的精度却高,不然外片 可能碰上器壁而损坏设备。 液流的径向速度较大,而轴向速度甚低,为了加强轴向 混合,并减小因切线速度所产生的表面旋涡,通常加装挡板。 浆式搅拌器的主要特征是: 1、混合效率较差; 2、局部剪器效应有限,不易产生乳化作用。 3、因为浆叶易于制造和更换,适宜于有特殊触液材料 要求的料液(主要是金属污染和腐蚀问题)。
浆叶固定在轴上的方法有四种: (1)焊接法:制造方便,但强度不大,拆 卸困难,常用于直径小的容器中。
(2)螺钉连接法:螺钉把浆叶固定在轴上, 中间有垫片。当轴是圆形时,主要靠浆叶与 轴的摩擦力而使浆叶旋转,拆卸方便,但功 率大时,容易产生滑动,故只适用于功率小 的场合。 (3)方轴、螺钉连接,目的是克服浆叶与 轴的滑动,但方轴加工不便,浆叶与轴的 连接也比较麻烦。
㈤、特殊形式----行星搅拌器 行星传动搅拌器旋转浆的轴,不仅自转,而且还绕容 器旋转。 其优点是搅拌速度很高,传热导数高,缺点是结构复杂。 适用于搅拌粘稠性的液体。
二 搅拌器的功率计算: 搅拌器所消耗的功率分为启动功和运转时克服摩擦阻 力消耗功率。 启动功率一般近似取其等于运转功率的2~3倍,
㈠、平浆式搅拌器: 是最常用的一种,用于粘稠性和 一般液体物料搅拌。在结构上最简单, 它的浆叶用条钢制造,浆叶装置成与 旋转方向相垂直,或与旋转的方向成 一倾斜角(45度以下)(当叶面与容 器底面平行时,由于不能使物形成涡 流,搅拌效果差;当叶面与旋转方向 垂直时,造成阻力又很大。因此通常 都使浆叶与旋转方向成一夹角,减小 了阻力,提高了搅拌效果。)当轴沿 浆叶倾角方向转动时,可搅起沉渣, 反之可使悬浮物搅拌至底部。
(4)键固定法:浆叶焊在轴套上,轴套与 轴之间销以键固定,能克服以上缺点,被广 泛采用,为了使搅拌更有效,可装置好几排 浆叶,每一排上浆叶为两个或四个,相邻两 排浆叶应互相垂直,以增加搅拌效率,浆叶的大小约为容 器直径的1/3~2/3,宽度为长度的1/10~1/6。转速一般为 20~80转/分,低速搅拌。
第二节 均质机
目的:破碎物料中的 小微粒,得到均匀混合物提高产 品质量。如牛奶加工使脂肪球破裂,促进人体对脂肪的消 化,提高乳的稳定性(不发生如油与脱脂奶的分层现象), 果汁生产使小微粒破碎,减少沉淀等。 均质机按构造分类有:高压均质机、离心均质机、超 声波均质机三种。
生产型均质机
高速分散机、高速均质机
㈢、涡轮式搅拌器: 其结构与离心泵的叶轮相似(叶片多 而短),安装在中央的旋转轴上,以较高 的速度旋转,和切线流动,通 常加挡板以减小中央旋涡,同时增强因折 流而起的轴向流,工作时,搅拌液沿轴线由中心孔而进入轮 内,有各小叶片工作因而加热,然后再以高速度偶轮*抛出。 涡轮式搅拌器适宜处理多种物料,对中等粘度的物料特别有 效。 它的主要特征是: (1)混合生产能力较高; (2)按一定的设计形式,有较高的局部剪力效应; (3)易清洗,价格较高(制造复杂);
分散机、均质机
一、高压均质机结构与工作原理 结构:高压均质机主要由高压泵和均质阀所组成。 高压泵目前多采用三柱塞往复泵,均质阀安装在高压泵 的排出路上,均质乳化作用在此发生。(三柱塞式高压泵是 一种三作用泵,三作用泵是由共用一根曲轴的三个单作用泵 所组成,三个单作用泵的曲柄互相错开120度,其吸液泵和 排液泵也是三个泵共用。这样,在曲轴旋转一周的周期里, 各泵的吸液或排液依次相差1/3周期,大大提高排液泵流量 的均匀性。三作用泵的流量各为单作用的三倍。) 泵体为一长方形不锈钢块锻造而成,开有三个柱塞孔, 并配有柱塞和活门,柱塞也由不锈钢制造,为防止液体泄露 及空气渗入,采用填料*密封,其材料可用石棉绳等。每个 泵配有两只活阀,在液体压力作用下自动开启或关闭,减压 时在弹簧或阀体重力作用下自动关闭或开启,共有六个活阀, 其中吸入活阀三个,压出活阀三个。
第一节
搅拌器
一.搅拌的目的 强化传热、传质、强化化学反应,取得一种均匀混合 物。 二、搅拌方法 机械搅拌----利用搅拌器进行搅拌; 气流搅拌----利用压缩空气进行搅拌; 超声波搅拌—利用超声波的作用进行搅拌; 三.搅拌器的类型与构造: 根据浆叶构造的特征,可分成四类:平浆式搅拌器、 旋浆式搅拌器、涡轮式搅拌器、特种搅拌器。
㈣、旋浆式搅拌器:
由2~3片旋转浆所组成,浆叶是用螺 母固定在轴上,螺母的拧紧方向与浆叶旋 转方向相反,才能借阻力作用使螺母在搅 拌器运转时愈来愈紧,旋浆的直径为容器 直径的0.2~0.3倍,搅拌浆的转速一般为 300~1000rpm,高速推进,不需安装复杂的传动装置。旋浆 高速转动所造成的液体速度主要为轴向和切线速度,所以 液体作螺旋状运动,旋桨使液体受到强烈的切割或剪切, 由于流动非常强烈,这种搅拌器使用大容器低粘度的液体 的搅拌,该搅拌不使用粘稠性物料。 特征: 1、混合生产能力较高,组对不互溶液体,产生细液滴乳 化液而液滴直径范围不大的情况下,生产能力受限制; 2、结构简单,易形成离心旋涡。 3、限于粘度不大的液体的混合。