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1、,搅拌器的型式,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）,桨式搅拌器,推进式搅拌器常用参数（表8-6）,推进式搅拌器,（透平式叶轮）,涡轮式搅拌器,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。,涡轮式搅拌器常用参数 （表8-6）,涡轮式搅拌器常用参数 （表8-6）,锚式搅拌器,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
2、系数。 4、可减少“挂壁”的产生。,螺带式搅拌器,螺杆式搅拌器,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。 3、搅拌效果和搅拌功率的要求,搅拌器的选型,搅拌器的选用,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,生物反应物料的特性,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,P=f（n，d，g ）=K na db c
3、 e gf K-系统几何构形的总形状系数 功率关联式：,功率表达式,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,搅拌轴的结构设计,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,搅拌轴直径计算,搅拌轴的力学模型,按临界转速校核搅拌轴的直径,临界转速,要求,n 0.7 nc（刚性轴） 1.3 nc （柔性轴）,搅拌轴临界转速的选取（表8-11）,当搅拌轴转速n 200r/min时，应进行临界转速的验算。,按强度计算搅拌轴的直径,强度条件,轴径,按轴封处允许径向位移验算轴径,限制条件,（1）轴径应同时满足强度、刚度
4、、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30、40、50、65、80、95、110等。,搅拌轴直径的确定,减小轴端挠度、提高搅拌轴临界转速的措施,密封装置,（轴封装置）,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,填料密封,填料,（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、
5、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。,填料及其选用,填料压盖高度：,机械密封,（端面密封）,动环和静环,弹簧压紧装置,密封圈,外装式和装内式机械密封,双端面机械密封,平衡型机械密封：K=0.60.9 非平衡型机械密封：K=1.11.2,（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
6、腐蚀性,动环和静环的材料要求,全封闭密封,介质易燃、易爆,贵重物料,高纯度物料,高真空操作,剧毒物料,优点,1、功耗小、效率高。 2、电机过载保护。 3、可承受较高压力。,缺点,1、内轴承寿命短。 2、涡流、磁滞等损耗。 3、使用温度的限制。,传动装置,适用于单跨轴,适用于悬臂轴,1、釜体的结构型式和尺寸的确定 包括釜体结构、釜体尺寸（直径、高度）、封头形式的选择等。 2、材料的选择 根据工作温度、压力、物料的性质、设备加工要求等条件选择。 3、强度计算及校核（包括带夹套反应釜的稳定性校核） 如釜体壁厚的计算、封头壁厚的计算、搅拌轴直径的确定等。 4、主要零部件的选用 搅拌器、传动装置、轴封装
7、置等的选择。 5、绘图、编制技术文件 装配图、各种零部件图、设计计算书、设计说明书、技术要求等。,搅拌反应器的机械设计内容,作业1,1.以机械搅拌反应器为例，说明搅拌反应器由哪几部分组成，包括哪些构件。 2.搅拌器的功能是什么？中心顶插式搅拌器可形成哪几种流型？如何控制切向流？ 3.分析桨式、推进式、涡轮式、锚式搅拌器的结构特点和适用场合。 4.搅拌器可通过哪几种方式与搅拌轴连接？ 5.搅拌轴主要承受什么载荷？如何确定搅拌轴直径？ 6.机械密封有哪几个密封点？分别采用什么密封方式？ 7.平衡型和非平衡型密封结构有何不同？画简图说明。,某一带夹套的立式搅拌反应器，设备容积V=2.5 m3，操作容积V0=2 m3，长径比（H/D）=1，工艺要求传热面积为7 m2，搅拌功率为1.4KW，搅拌轴转速为50r/min。已知釜内压力为0.2 Mpa，夹套内压力为0.3 Mpa，内筒壁厚10mm，内筒与夹套采用相同材料，t=113Mpa，s=235Mpa，G=8104Mpa。 （1）计算夹套壁厚（取腐蚀裕量C2=2mm），并进行水压试验应力校核。 （2）计算并确定搅拌轴直径（搅拌轴材料为45号钢，=30 Mpa） （3）计算内筒和夹套的直径、高度，并对传热面积进行校核。 （已知1400mm椭圆形封头容积Vh=0.421 m3，表面积Ah=2.29 m2）,作业2,谢谢,
