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搅拌器结构及设计

发布时间:2020-06-21 13:13

  搅拌器结构及设计_机械/仪表_工程科技_专业资料。搅拌器结构及设计 第一节 概述 一、作用 1、使物料 混合均匀 2、强化传热、 传质 使气体在液相中很好地分散 使固体粒子(如催化剂)在液相中 均匀地悬浮 使不相溶的另一液相均匀悬浮或充 分乳

  搅拌器结构及设计 第一节 概述 一、作用 1、使物料 混合均匀 2、强化传热、 传质 使气体在液相中很好地分散 使固体粒子(如催化剂)在液相中 均匀地悬浮 使不相溶的另一液相均匀悬浮或充 分乳化 强化相间的传质(如吸收等) 强化传热 2 二、结构 图9-1 搅拌设备结构图 1-搅拌器 2-罐体 3-夹套 4-搅拌轴 5-压出管36-支座 7-人孔 8-轴封 9-传动装置 搅拌装置 搅拌设备 轴封 搅拌罐 传动装置 搅拌轴 搅拌器 罐体 附件 4 第二节 搅拌器的型式及选型 一、常见型式 5 二、搅拌器的功能 提供搅拌过程所需要的能量和适宜的流动 状态,以达到搅拌过程的目的。 浆叶旋转运动,产生能量,作用于液体, 形成流动状态。关键在浆叶,也与其它 因素有关,如介质特性,搅拌器的工作 环境等。 6 三、选型 搅拌器选型 搅拌目的 物料粘度 搅拌容器容积的大小 选用时除满足工艺要求外,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。 7 表9-1 搅拌器型式适用条件表 搅拌器型式 涡轮式 桨式 推进式 流动状态 搅拌目的 对 湍 剪 低 高粘 分 溶 固 气 结 传 液 流 流 切 粘 度液 散 解 体 体 晶 热 相 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 ○ ○ ○ ○○ ○ ○○ 1~1000 10~300 500 布尔马金式 ○○○○ ○ ○ 锚式 ○ ○ ○ 螺杆式 ○ ○ ○ 螺带式 ○ ○ ○ 注 表中空白为不适或不详,○为适合。 8 ○○ 1~100 1~100 1~50 1~50 10~300 1~100 0.5~50 0.5~50 500 1000 1000 1000 四、几种常用搅拌器简介 桨式、推进式、涡轮式和锚式搅拌器在 搅拌反应设备中应用最为广泛,据统计约占 搅拌器总数的75~80%。 9 1. 桨式搅拌器 结构最简单 叶片用扁钢制成,焊 接或用螺栓固定在轮 毂上,叶片数是2、3 或4 片,叶片形式可 分为平直叶式和折叶 式两种。 10 图9-3 桨式搅拌器 主要应用 液—液系中用于防止分离、使罐的温度均一,固— 液系中多用于防止固体沉降。 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。 也用于高粘流体搅拌,促进流体的上下交换,代替 价格高的螺带式叶轮,能获得良好的效果。 11 桨式搅拌器的转速一般为20~100r/min , 最高粘度为20Pa·s 。 缺点 不能用于以保持气体和以细微化为目的 的气—液分散操作中。 12 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。 特点 ——搅拌时流体的湍流程度不高,循环量大,结构 简单,制造方便。 循环性能好,剪切作用不大, 属于循环型搅拌器。 14 应用 粘度低、流量大的场合,用较小的搅拌功率,能获得较好 的搅拌效果。 主要用于液-液系混合、使温度均匀,在低浓度固-液系 中防止淤泥沉降等。 改进 容器内装挡板、搅拌轴偏心安装、 搅拌器倾斜,可防止漩涡形成。 15 3.涡轮式搅拌器 涡轮式搅拌器(又称透 平式叶轮),是应用较 广的一种搅拌器,能有 效地完成几乎所有的搅 拌操作,并能处理粘度 范围很广的流体。 16 图9-5 涡轮式搅拌器 应用 涡轮式搅拌器有较大的剪切力,可使流体微团 分散得很细,适用于低粘度到中等粘度流体的混 合、液—液分散、液—固悬浮,以及促进良好的 传热、传质和化学反应。 17 4.锚式搅拌器 结构简单。 适用于粘度在100Pa·s 以下的流体搅拌,当流 体粘度在10~100Pa·s 时,可在锚式桨中间加 一横桨叶,即为框式搅 拌器,以增加容器中部 的混合。 18 图9-6 锚式搅拌器 应用 锚式或框式桨叶的混合效果并不理想,只适用于对混合 要求不太高的场合。 由于锚式搅拌器在容器壁附近流速比其它搅拌器 大,能得到大的表面传热系数,故常用于传热、 晶析操作。 常用于搅拌高浓度淤浆和沉降性淤浆。 当搅拌粘度大于100Pa·s 的流体时,应采用螺带 式或螺杆式。 19 第三节 搅拌器的功率 一、搅拌器功率和搅拌器作业功率 搅拌功率 搅拌过程进行时需要动力,笼统地称这一动 力时叫做搅拌功率。 1、定义 搅拌器功率 为使搅拌器连续运转所需要的功率称 为搅拌器功率。 搅拌作业功率 搅拌器使搅拌槽中的液体以最佳 方式完成搅拌过程所需要的功率。 最理想状态:搅拌器功率=搅拌作业功率 20 2、影响搅拌器功率的因素 搅拌器的几何参数与运转参数 搅拌槽的几何参数 搅拌介质的物性参数 21 3、从搅拌作业功率的观点决定搅拌过程的功率 液体单位体积的平均搅拌功率的推荐值(表9-2) 表9-2 不同搅拌种类液体单位体积的平均搅拌功率 搅拌过程的种类 液体混合 固体有机物悬浮 固体有机物溶解 固体无机物溶解 乳液聚合(间歇式) 悬浮聚合(间歇式) 气体分散 注 1Hp=735.499W 液体单位体积的平均搅拌功率/