搅拌器的型式[知识荟萃]
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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。
涡轮式搅拌器常用参数 （表8-6）
行业重点
9
锚式搅拌器
涡轮式搅拌器常用参数 （表8-6）
行业重点
10
框式搅拌器
行业重点
11
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。
M te
M
2 n
M
2
轴径
d
1.72(
[
M te
](1
4
)
)
1 3
行业重点
31
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
行业重点
32
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。
行业重点
33
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
行业重点
34
行业重点
wk.baidu.com35
行业重点
36
行业重点
37
行业重点
38
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
搅拌器的型式
行业重点
1
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
按搅拌器叶片结构
平叶 折叶
混合流搅拌器
螺旋面叶
按搅拌用途
低粘流体用搅拌器
高粘流体用搅拌器
行业重点
2
行业重点
3
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。
行业重点
39
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
行业重点
40
填料
行业重点
41
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。
行业重点
12
螺杆式搅拌器
螺带式搅拌器
行业重点
13
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
（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。
桨式搅拌器常用参数（表8-5）
行业重点
4
行业重点
5
推进式搅拌器
推进式搅拌器常用参数（表8-6）
行业重点
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
行业重点
7
涡轮式搅拌器
（透平式叶轮）
行业重点
8
1、适用物料粘度范围广。 2、剪切力较大，分散流体 的效果好。
当搅拌轴转速n ≥ 200r/min时，应进 行临界转速的验算。
nc
30
3EI(1 4 ) L12 (L1 )ms
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）
行业重点
30
按强度计算搅拌轴的直径
强度条件
max
M te WP
[ ]
Mte 当量扭矩
人造纤维
金属填料（钢、铅、铜等）
表（8-13）
行业重点
43
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）
行业重点
44
填料压盖高度：
h (1 ~ 2)H 33
行业重点
45
机械密封
（端面密封）
动、静界面 密封点 径向密封
端面比压
行业重点
搅拌器的 运动参数
重力参数
搅拌容器 的结构
被搅拌介
质的特性
行业重点
18
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：
NP
P
n3d 5
K (Re )r (Fr )q
f ( d , B , h ,....) DDD
P N P n3d 5
行业重点
19
行业重点
20
搅拌轴设计
搅拌轴的结构设计 计算搅拌轴的直径
行业重点
21
搅拌轴材料选择
足够的强度、 刚度和韧性
优良的切削 加工性能
加工直线度 的要求
耐腐蚀要求
行业重点
22
搅拌轴的结构设计
轴颈设计 轴身设计
轴头设计
行业重点
23
行业重点
24
行业重点
25
行业重点
26
搅拌轴直径计算
影响搅拌轴直径的四个因素
46
动环和静环 弹簧压紧装置
密封圈
行业重点
47
机械密封的分类
按密封面的对数分单 双端 端面 面机 机械 械密 密封 封表（8-14）
按密封元件置于釜体内外分内外装装式式机机械械密密封封
按介质压力对端面比压的影响分非 平平 衡衡 型型 （k（k1) 1)
行业重点
48
外装式和装内式机械密封
行业重点
3、搅拌效果和搅拌功率的要求
行业重点
14
行业重点
15
搅拌器的选用
行业重点
16
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
行业重点
17
搅拌功率的计算
搅拌轴和搅拌器的强度和刚度计算 电机和减速机的选型
影响搅拌功率的 主要参数
搅拌器的 几何尺寸
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
行业重点
27
搅拌轴的力学模型
行业重点
28
按扭转变形计算搅拌轴的直径
刚度条件
583 .6M n max
Gd 4 (1 4 )
[ ]
轴径
d
4.92(
[
M n max
]G(1
4
)
)
1 4
行业重点
29
按临界转速校核搅拌轴的直径 临界转速
49
双端面机械密封
行业重点
双端面机械密封
50
d>D1
d<D1
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
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。
行业重点
42
植物纤维
填料非金属填料动 矿物 物纤 纤维 维
轮搅拌器主要产生轴向流。
涡轮式搅拌器常用参数 （表8-6）
行业重点
9
锚式搅拌器
涡轮式搅拌器常用参数 （表8-6）
行业重点
10
框式搅拌器
行业重点
11
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。
M te
M
2 n
M
2
轴径
d
1.72(
[
M te
](1
4
)
)
1 3
行业重点
31
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
行业重点
32
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。
行业重点
33
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
行业重点
34
行业重点
wk.baidu.com35
行业重点
36
行业重点
37
行业重点
38
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
搅拌器的型式
行业重点
1
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
按搅拌器叶片结构
平叶 折叶
混合流搅拌器
螺旋面叶
按搅拌用途
低粘流体用搅拌器
高粘流体用搅拌器
行业重点
2
行业重点
3
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。
行业重点
39
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
行业重点
40
填料
行业重点
41
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。
行业重点
12
螺杆式搅拌器
螺带式搅拌器
行业重点
13
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
（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。
桨式搅拌器常用参数（表8-5）
行业重点
4
行业重点
5
推进式搅拌器
推进式搅拌器常用参数（表8-6）
行业重点
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
行业重点
7
涡轮式搅拌器
（透平式叶轮）
行业重点
8
1、适用物料粘度范围广。 2、剪切力较大，分散流体 的效果好。
当搅拌轴转速n ≥ 200r/min时，应进 行临界转速的验算。
nc
30
3EI(1 4 ) L12 (L1 )ms
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）
行业重点
30
按强度计算搅拌轴的直径
强度条件
max
M te WP
[ ]
Mte 当量扭矩
人造纤维
金属填料（钢、铅、铜等）
表（8-13）
行业重点
43
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）
行业重点
44
填料压盖高度：
h (1 ~ 2)H 33
行业重点
45
机械密封
（端面密封）
动、静界面 密封点 径向密封
端面比压
行业重点
搅拌器的 运动参数
重力参数
搅拌容器 的结构
被搅拌介
质的特性
行业重点
18
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：
NP
P
n3d 5
K (Re )r (Fr )q
f ( d , B , h ,....) DDD
P N P n3d 5
行业重点
19
行业重点
20
搅拌轴设计
搅拌轴的结构设计 计算搅拌轴的直径
行业重点
21
搅拌轴材料选择
足够的强度、 刚度和韧性
优良的切削 加工性能
加工直线度 的要求
耐腐蚀要求
行业重点
22
搅拌轴的结构设计
轴颈设计 轴身设计
轴头设计
行业重点
23
行业重点
24
行业重点
25
行业重点
26
搅拌轴直径计算
影响搅拌轴直径的四个因素
46
动环和静环 弹簧压紧装置
密封圈
行业重点
47
机械密封的分类
按密封面的对数分单 双端 端面 面机 机械 械密 密封 封表（8-14）
按密封元件置于釜体内外分内外装装式式机机械械密密封封
按介质压力对端面比压的影响分非 平平 衡衡 型型 （k（k1) 1)
行业重点
48
外装式和装内式机械密封
行业重点
3、搅拌效果和搅拌功率的要求
行业重点
14
行业重点
15
搅拌器的选用
行业重点
16
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
行业重点
17
搅拌功率的计算
搅拌轴和搅拌器的强度和刚度计算 电机和减速机的选型
影响搅拌功率的 主要参数
搅拌器的 几何尺寸
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
行业重点
27
搅拌轴的力学模型
行业重点
28
按扭转变形计算搅拌轴的直径
刚度条件
583 .6M n max
Gd 4 (1 4 )
[ ]
轴径
d
4.92(
[
M n max
]G(1
4
)
)
1 4
行业重点
29
按临界转速校核搅拌轴的直径 临界转速
49
双端面机械密封
行业重点
双端面机械密封
50
d>D1
d<D1
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
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。
行业重点
42
植物纤维
填料非金属填料动 矿物 物纤 纤维 维