《机械搅拌反应器》PPT课件

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1、LOGO第十三章 机械搅拌反应器化工设备机械基础机械搅拌反应器机械搅拌反应器( (搅拌釜式反应器搅拌釜式反应器) ) 适用于各种物性（如粘度、密度）和各种操作条适用于各种物性（如粘度、密度）和各种操作条件（温度、压力）的反应过程，应用于合成塑料、件（温度、压力）的反应过程，应用于合成塑料、合成纤维、合成橡胶、医药、农药、化肥、染料、合成纤维、合成橡胶、医药、农药、化肥、染料、涂料、食品、冶金、废水处理等行业。涂料、食品、冶金、废水处理等行业。13-1 13-1 反应釜的总体结构反应釜的总体结构8/29/20242青岛科技大学青岛科技大学 机电工程学院机电工程学院应用应用化学反应、生物反应、混合

2、、分散、溶解、化学反应、生物反应、混合、分散、溶解、结晶、萃取、吸收或解吸、传热等操作。结晶、萃取、吸收或解吸、传热等操作。结构结构组成组成搅拌容器搅拌容器和和搅拌机搅拌机两大部。两大部。由筒体、换热元件由筒体、换热元件及内构件组成及内构件组成由搅拌器、搅拌轴及其密封由搅拌器、搅拌轴及其密封装置、传动装置等组成装置、传动装置等组成13-1 13-1 反应釜的总体结构反应釜的总体结构8/29/20243青岛科技大学青岛科技大学 机电工程学院机电工程学院1电动机；电动机；2减速机；减速机；3机架；机架；4人孔；人孔；5密封装置；密封装置；6进料口；进料口；7上封头；上封头；8筒体：筒体：9联轴器；

3、联轴器；10搅拌轴；搅拌轴；11夹套；夹套；12载热介质出口；载热介质出口；13挡板；挡板；14螺旋导流板；螺旋导流板；15轴向流搅拌器；轴向流搅拌器；16径向流搅拌器；径向流搅拌器；17气体分布器；气体分布器；18下封头；下封头；19出料口；出料口；20载热介质进口；载热介质进口；21气体进口气体进口图图13-1 通气式搅拌反应器通气式搅拌反应器典型结构典型结构13-1 13-1 反应釜的总体结构反应釜的总体结构8/29/20244青岛科技大学青岛科技大学 机电工程学院机电工程学院13.1.1 搅拌容器搅拌容器 结构结构1.圆筒体，封头（椭圆形、锥形和平盖，椭圆圆筒体，封头（椭圆形、锥形和平

4、盖，椭圆2. 形封头应用最广）。形封头应用最广）。2.各种接管，满足进料、出料、排气等要求。各种接管，满足进料、出料、排气等要求。3.加热、冷却装置：设置外夹套或内盘管。加热、冷却装置：设置外夹套或内盘管。4.上封头焊有凸缘法兰，用于搅拌容器与机架上封头焊有凸缘法兰，用于搅拌容器与机架5. 的连接。的连接。13-1 13-1 反应釜的总体结构反应釜的总体结构8/29/20245青岛科技大学青岛科技大学 机电工程学院机电工程学院5.传感器，测量反应物的温度、压力、成分及其它参传感器，测量反应物的温度、压力、成分及其它参数。数。6.支座，小型用悬挂式支座，大型用裙式支座或支承支座，小型用悬挂式支座

5、，大型用裙式支座或支承式支座。式支座。7. 装料系数（对容积而言），通常取装料系数（对容积而言），通常取0.60.85。有。有 泡沫或呈沸腾状态取泡沫或呈沸腾状态取0.60.7；平稳时取；平稳时取0.80.85。容积容积直立式搅拌容器直立式搅拌容器卧式搅拌容器卧式搅拌容器筒体和下封头两部分容积之和筒体和下封头两部分容积之和筒体和左右两封头容积之和筒体和左右两封头容积之和13-1 13-1 反应釜的总体结构反应釜的总体结构8/29/20246青岛科技大学青岛科技大学 机电工程学院机电工程学院表表13-1 几种搅拌设备筒体的高径比几种搅拌设备筒体的高径比种类种类罐内物料类型罐内物料类型高径比高径比

6、一般搅拌罐一般搅拌罐液液-固相、液液相固相、液液相11.3气液相气液相12聚合釜聚合釜悬浮液、乳化液悬浮液、乳化液2.083.85发酵罐类发酵罐类发酵液发酵液1.72.513-1 13-1 反应釜的总体结构反应釜的总体结构8/29/20247青岛科技大学青岛科技大学 机电工程学院机电工程学院换热元件换热元件夹套夹套内盘管内盘管优先采用夹套，减少优先采用夹套，减少容器内构件，便于清容器内构件，便于清洗，不占有效容积。洗，不占有效容积。13-1 13-1 反应釜的总体结构反应釜的总体结构13.1.2换热元件换热元件夹套夹套内盘管内盘管8/29/20248青岛科技大学青岛科技大学 机电工程学院机电工

7、程学院一、夹套结构一、夹套结构夹套夹套在容器外侧，用焊接或法兰连接方式装设各种形在容器外侧，用焊接或法兰连接方式装设各种形状的钢结构，使其与容器外壁形成密闭的空间。状的钢结构，使其与容器外壁形成密闭的空间。此空间内通入加热或冷却介质，可加热或冷却容此空间内通入加热或冷却介质，可加热或冷却容器内的物料。器内的物料。结构型式结构型式整体夹套整体夹套型钢夹套型钢夹套半圆管夹套半圆管夹套蜂窝夹套等蜂窝夹套等13-1 13-1 反应釜的总体结构反应釜的总体结构8/29/20249青岛科技大学青岛科技大学 机电工程学院机电工程学院表表13-2 各种碳钢夹套的适用温度和压力范围各种碳钢夹套的适用温度和压力范

8、围夹套型式夹套型式最高温度最高温度/最高压力最高压力/MPa 整体夹套整体夹套 U型型 圆筒型圆筒型3503000.61.6 型钢夹套型钢夹套2002.5 蜂窝夹套蜂窝夹套 短管支撑式短管支撑式 折边锥体式折边锥体式2002502.54.0 半圆管夹套半圆管夹套3506.413-1 13-1 反应釜的总体结构反应釜的总体结构8/29/202410青岛科技大学青岛科技大学 机电工程学院机电工程学院圆筒和下封头都包有夹套，传圆筒和下封头都包有夹套，传热面积大，最常用结构热面积大，最常用结构1. 整体夹套整体夹套 圆筒型圆筒型U型型传热面积较小，适用于换热传热面积较小，适用于换热量要求不大的场合量要

9、求不大的场合13-1 13-1 反应釜的总体结构反应釜的总体结构8/29/202411青岛科技大学青岛科技大学 机电工程学院机电工程学院ttjDDDjDjttjDDDjDj图图13-2 整体夹套整体夹套(a) 圆筒型圆筒型(b) U型型13-1 13-1 反应釜的总体结构反应釜的总体结构8/29/202412青岛科技大学青岛科技大学 机电工程学院机电工程学院连接方式连接方式可拆卸式可拆卸式不可拆卸式不可拆卸式用于夹套内载热介质易结用于夹套内载热介质易结垢、需经常清洗的场合。垢、需经常清洗的场合。夹套肩与筒体的联接处，夹套肩与筒体的联接处，做成锥形的称为封口锥，做成锥形的称为封口锥，做成环形的称

10、为封口环，做成环形的称为封口环，见图见图183。13-1 13-1 反应釜的总体结构反应釜的总体结构8/29/202413青岛科技大学青岛科技大学 机电工程学院机电工程学院图图13-3 夹套肩与筒体的连接结构夹套肩与筒体的连接结构(a)封口锥封口锥(b)封口环封口环13-1 13-1 反应釜的总体结构反应釜的总体结构8/29/202414青岛科技大学青岛科技大学 机电工程学院机电工程学院t1t1t2t2t1d1d1封口环封口环图图13-4 夹套底与封头连接结构夹套底与封头连接结构封口锥封口锥13-1 13-1 反应釜的总体结构反应釜的总体结构8/29/202415青岛科技大学青岛科技大学 机电

11、工程学院机电工程学院介质流通特点介质流通特点 载热介质流经夹套与筒体的环形面积，流道面积大、载热介质流经夹套与筒体的环形面积，流道面积大、 流速低、传热性能差。流速低、传热性能差。提高传热效率的措施：提高传热效率的措施： 在筒体上焊接螺旋导流板，减小流道截面积，在筒体上焊接螺旋导流板，减小流道截面积， 增加冷却水流速；增加冷却水流速； 进口处安装扰流喷嘴，使冷却水呈湍流状态，进口处安装扰流喷嘴，使冷却水呈湍流状态， 提高传热系数；提高传热系数； 夹套的不同高度处安装切向进口，提高冷却夹套的不同高度处安装切向进口，提高冷却 水流速，增加传热系数。水流速，增加传热系数。13-1 13-1 反应釜的

12、总体结构反应釜的总体结构8/29/202416青岛科技大学青岛科技大学 机电工程学院机电工程学院2型钢夹套型钢夹套 构成构成角钢与筒体焊接组成，见图角钢与筒体焊接组成，见图135。结构结构沿筒体外壁轴向布置沿筒体外壁轴向布置沿筒体外壁螺旋布置沿筒体外壁螺旋布置型钢的刚度大，型钢的刚度大，弯曲成螺旋形弯曲成螺旋形时加工难度大时加工难度大13-1 13-1 反应釜的总体结构反应釜的总体结构8/29/202417青岛科技大学青岛科技大学 机电工程学院机电工程学院图图13-5 型钢夹套结构型钢夹套结构(a)螺旋形角钢互搭式螺旋形角钢互搭式(b)角钢螺旋形缠绕角钢螺旋形缠绕13-1 13-1 反应釜的总

13、体结构反应釜的总体结构8/29/202418青岛科技大学青岛科技大学 机电工程学院机电工程学院3半圆管夹套半圆管夹套 特性特性半圆管或弓形管由带材压制而成，加工方便。半圆管或弓形管由带材压制而成，加工方便。当载热介质流量小时宜采用弓形管。当载热介质流量小时宜采用弓形管。缺点：焊缝多，焊接工作量大，缺点：焊缝多，焊接工作量大， 筒体较薄时易造成焊接筒体较薄时易造成焊接 变形。见图变形。见图136。结构结构螺旋形缠绕在筒体外侧螺旋形缠绕在筒体外侧沿筒体轴向平行焊在筒体外侧沿筒体轴向平行焊在筒体外侧沿筒体圆周方向平行焊接在筒体外侧沿筒体圆周方向平行焊接在筒体外侧见图见图13-613-1 13-1 反

14、应釜的总体结构反应釜的总体结构8/29/202419青岛科技大学青岛科技大学 机电工程学院机电工程学院图图13-6 半圆管夹套二种结构半圆管夹套二种结构(a) 半圆半圆管管13-1 13-1 反应釜的总体结构反应釜的总体结构8/29/202420青岛科技大学青岛科技大学 机电工程学院机电工程学院图图13-6 半圆管夹套二种结构半圆管夹套二种结构13-1 13-1 反应釜的总体结构反应釜的总体结构8/29/202421青岛科技大学青岛科技大学 机电工程学院机电工程学院bL3L2Lt1L3(a)螺旋形缠绕螺旋形缠绕图图13-7 半圆管夹套的安装半圆管夹套的安装13-1 13-1 反应釜的总体结构反

15、应釜的总体结构8/29/202422青岛科技大学青岛科技大学 机电工程学院机电工程学院图图13-7 半圆管夹套的安装半圆管夹套的安装(b)平行排管平行排管Dt113-1 13-1 反应釜的总体结构反应釜的总体结构8/29/202423青岛科技大学青岛科技大学 机电工程学院机电工程学院4蜂窝夹套蜂窝夹套 特点特点以整体夹套为基础，采取折边或短管等加强措施；以整体夹套为基础，采取折边或短管等加强措施；提高筒体的刚度和夹套的承压能力，减少流道面积；提高筒体的刚度和夹套的承压能力，减少流道面积；减薄筒体壁厚，强化传热效果。减薄筒体壁厚，强化传热效果。结构结构折边式折边式拉撑式拉撑式13-1 13-1

16、反应釜的总体结构反应釜的总体结构8/29/202424青岛科技大学青岛科技大学 机电工程学院机电工程学院图图13-8 折边式蜂窝夹套折边式蜂窝夹套夹套向内折边与筒夹套向内折边与筒体贴合好体贴合好, 再进行再进行焊接的结构焊接的结构 D1t1D2t2bAA向向13-1 13-1 反应釜的总体结构反应釜的总体结构8/29/202425青岛科技大学青岛科技大学 机电工程学院机电工程学院D1t1D2edminb用冲压的小锥体用冲压的小锥体或钢管做拉撑体。或钢管做拉撑体。蜂窝孔在筒体上蜂窝孔在筒体上呈正方形或三角呈正方形或三角形布置形布置 图图13-9 短管支撑式蜂窝夹套短管支撑式蜂窝夹套13-1 13

17、-1 反应釜的总体结构反应釜的总体结构8/29/202426青岛科技大学青岛科技大学 机电工程学院机电工程学院二、内盘管二、内盘管当反应器的热量仅靠外夹套传热，换热面积不够时当反应器的热量仅靠外夹套传热，换热面积不够时常采用常采用内盘管内盘管结构特点结构特点浸没在物料中，热量损失小，传热效果好，检修较困难。浸没在物料中，热量损失小，传热效果好，检修较困难。分类分类螺旋形盘管螺旋形盘管竖式蛇管竖式蛇管 图图13-10图图13-1113-1 13-1 反应釜的总体结构反应釜的总体结构8/29/202427青岛科技大学青岛科技大学 机电工程学院机电工程学院图图13-10 螺旋形盘管螺旋形盘管 dD1

18、3-1 13-1 反应釜的总体结构反应釜的总体结构8/29/202428青岛科技大学青岛科技大学 机电工程学院机电工程学院dD对称布置的几组对称布置的几组竖式蛇管：竖式蛇管： 传热传热 挡板作用挡板作用图图13-11竖式蛇管竖式蛇管13-1 13-1 反应釜的总体结构反应釜的总体结构8/29/202429青岛科技大学青岛科技大学 机电工程学院机电工程学院13-2 13-2 搅拌器搅拌器 1、 搅拌器与流动特征搅拌器与流动特征 定义定义功能功能搅拌器又称搅拌桨或搅拌叶轮，是搅拌反应器的关键搅拌器又称搅拌桨或搅拌叶轮，是搅拌反应器的关键部件。部件。提供过程所需要的能量和适宜的流动状态。提供过程所需

19、要的能量和适宜的流动状态。原理原理搅拌器旋转时把机械能传递给流体，在搅拌器附近形搅拌器旋转时把机械能传递给流体，在搅拌器附近形成高湍动的充分混合区，并产生一股高速射流推动液成高湍动的充分混合区，并产生一股高速射流推动液体在搅拌容器内循环流动。体在搅拌容器内循环流动。流型流型 流体循环流动的途径。流体循环流动的途径。8/29/202430青岛科技大学青岛科技大学 机电工程学院机电工程学院一、流型一、流型流型与搅拌的关系流型与搅拌的关系流型与搅拌效果、搅拌功流型与搅拌效果、搅拌功率的关系十分密切。搅拌率的关系十分密切。搅拌器的改进和新型搅拌器的器的改进和新型搅拌器的开发往往从流型着手。开发往往从流

20、型着手。流型决定因素流型决定因素取决于搅拌器的形式、搅拌取决于搅拌器的形式、搅拌容器和内构件几何特征，以容器和内构件几何特征，以及流体性质、搅拌器转速等及流体性质、搅拌器转速等因素。因素。搅拌机顶插式中心安装搅拌机顶插式中心安装立式圆筒的三种基本流型立式圆筒的三种基本流型径向流径向流轴向流轴向流切向流切向流流型流型13-2 13-2 搅拌器搅拌器 8/29/202431青岛科技大学青岛科技大学 机电工程学院机电工程学院流体流动方向垂直于流体流动方向垂直于搅拌轴，搅拌轴，沿径向流动沿径向流动，碰到容器壁面分成二碰到容器壁面分成二股流体分别向上、向股流体分别向上、向下流动，再回到叶端，下流动，再回

21、到叶端，不穿过叶片，形成上、不穿过叶片，形成上、下二个循环流动。下二个循环流动。(a)径向流径向流图图13-12搅拌器与流型搅拌器与流型 (a) 径向流径向流13-2 13-2 搅拌器搅拌器 8/29/202432青岛科技大学青岛科技大学 机电工程学院机电工程学院流体流动方向流体流动方向平行于平行于搅拌轴搅拌轴，流体由桨叶，流体由桨叶推动，使流体向下流推动，使流体向下流动，遇到容器底面再动，遇到容器底面再向上翻，形成上下循向上翻，形成上下循环流。环流。(b)轴向流轴向流图图13-12 搅拌器与流型搅拌器与流型(b) 轴向流轴向流13-2 13-2 搅拌器搅拌器 8/29/202433青岛科技大

22、学青岛科技大学 机电工程学院机电工程学院无挡板的容器内，流无挡板的容器内，流体体绕轴作旋转运动绕轴作旋转运动，流速高时液体表面会流速高时液体表面会形成漩涡，流体从桨形成漩涡，流体从桨叶周围周向卷吸至桨叶周围周向卷吸至桨叶区的流量很小，混叶区的流量很小，混合效果很差。合效果很差。(c)切向流切向流图图13-12 搅拌器与流型搅拌器与流型(c) 切向流切向流13-2 13-2 搅拌器搅拌器 8/29/202434青岛科技大学青岛科技大学 机电工程学院机电工程学院上述三种流型通常同时存在上述三种流型通常同时存在轴向流与径向流对混合起主要作用轴向流与径向流对混合起主要作用切向流应加以抑制切向流应加以抑

23、制采用挡板可削弱切向流，采用挡板可削弱切向流，增强轴向流和径向流增强轴向流和径向流除中心安装的搅拌机外，还有偏心式、底插式、侧除中心安装的搅拌机外，还有偏心式、底插式、侧插式、斜插式、卧式等安装方式，见图插式、斜插式、卧式等安装方式，见图13-13。不同方式安装的搅拌机产生的流型也各不相同。不同方式安装的搅拌机产生的流型也各不相同。13-2 13-2 搅拌器搅拌器 8/29/202435青岛科技大学青岛科技大学 机电工程学院机电工程学院图图17-13 搅拌器在容器内的安装方式搅拌器在容器内的安装方式(a) 垂直垂直偏心式偏心式(b) 底插式底插式(c) 侧插式侧插式(d) 斜插式斜插式(e)

24、卧式卧式13-2 13-2 搅拌器搅拌器 8/29/202436青岛科技大学青岛科技大学 机电工程学院机电工程学院挡板与导流筒挡板与导流筒(1) 挡板挡板 目的目的消除打漩和提高混合效果。消除打漩和提高混合效果。物料粘度小，搅拌转速高，液物料粘度小，搅拌转速高，液体随桨叶旋转，在离心力作用体随桨叶旋转，在离心力作用下涌向内壁面并上升，中心部下涌向内壁面并上升，中心部分液面下降，形成漩涡，称为分液面下降，形成漩涡，称为打漩区。打漩区。打漩打漩13-2 13-2 搅拌器搅拌器 8/29/202437青岛科技大学青岛科技大学 机电工程学院机电工程学院后果后果随转速增加，漩涡中心下凹到与桨叶接触，外面

25、空气进随转速增加，漩涡中心下凹到与桨叶接触，外面空气进入桨叶被吸到液体中，使其密度减小，混合效果降低。入桨叶被吸到液体中，使其密度减小，混合效果降低。一般在容器内壁面均匀安装一般在容器内壁面均匀安装4块挡板块挡板宽度为容器直径的宽度为容器直径的1/121/10。13-2 13-2 搅拌器搅拌器 8/29/202438青岛科技大学青岛科技大学 机电工程学院机电工程学院全挡板条件全挡板条件当再增加挡板数和挡板宽度，而功率消耗不再增加当再增加挡板数和挡板宽度，而功率消耗不再增加时，称为时，称为全挡板条件全挡板条件。全挡板条件与挡板数量和宽度有关。全挡板条件与挡板数量和宽度有关。搅拌容器中的传热蛇管可

26、部分或搅拌容器中的传热蛇管可部分或全部代替挡板，装有垂直换热管全部代替挡板，装有垂直换热管时一般可不再安装挡板。时一般可不再安装挡板。13-2 13-2 搅拌器搅拌器 8/29/202439青岛科技大学青岛科技大学 机电工程学院机电工程学院图图13-14 挡板挡板 13-2 13-2 搅拌器搅拌器 8/29/202440青岛科技大学青岛科技大学 机电工程学院机电工程学院(2) 导流筒导流筒作用作用上下开口圆筒，安装于容器内，在搅拌上下开口圆筒，安装于容器内，在搅拌 混合中起导流作用。混合中起导流作用。13-2 13-2 搅拌器搅拌器 8/29/202441青岛科技大学青岛科技大学 机电工程学院

27、机电工程学院(a)涡轮式或桨涡轮式或桨式搅拌器式搅拌器(b) 导流筒导流筒置于桨叶的置于桨叶的上方上方(b)推进式搅拌器推进式搅拌器 导流筒套在桨导流筒套在桨 叶叶外面外面，或略，或略 高于桨叶高于桨叶图图13-15 导流筒导流筒13-2 13-2 搅拌器搅拌器 8/29/202442青岛科技大学青岛科技大学 机电工程学院机电工程学院结构结构当搅拌器置于导流筒之下，且容器直径又较大当搅拌器置于导流筒之下，且容器直径又较大时，导流筒的下端直径应缩小，使下部开口小时，导流筒的下端直径应缩小，使下部开口小于搅拌器的直径。于搅拌器的直径。通常导流筒上端低于静液面，筒身上开孔或槽，通常导流筒上端低于静液

28、面，筒身上开孔或槽，当液面降落后流体仍可从孔或槽进入导流筒。当液面降落后流体仍可从孔或槽进入导流筒。导流筒将搅拌容器截面分成面积相等的两部分，导流筒将搅拌容器截面分成面积相等的两部分，导流筒直径约为容器直径的导流筒直径约为容器直径的70%70%。13-2 13-2 搅拌器搅拌器 8/29/202443青岛科技大学青岛科技大学 机电工程学院机电工程学院流动特性流动特性搅拌器从电动机获得机械能，推动物料（流体）运动。搅拌器从电动机获得机械能，推动物料（流体）运动。搅拌器对流体产生二种作用，搅拌器对流体产生二种作用，剪切剪切作用和作用和循环循环作用。作用。 剪切作用与液剪切作用与液液搅拌体系中液滴的

29、细化、液搅拌体系中液滴的细化、固固液搅拌体系中固体粒子的破碎以及气液搅拌体系中固体粒子的破碎以及气液液搅拌体系中气泡的细微化有关。搅拌体系中气泡的细微化有关。 当输入液体的能量主要用于对流体的剪切当输入液体的能量主要用于对流体的剪切作用时，则称为剪切型叶轮，如径向涡轮式、作用时，则称为剪切型叶轮，如径向涡轮式、锯齿圆盘式等。锯齿圆盘式等。13-2 13-2 搅拌器搅拌器 8/29/202444青岛科技大学青岛科技大学 机电工程学院机电工程学院流动特性流动特性搅拌器从电动机获得机械能，推动物料（流体）运动。搅拌器从电动机获得机械能，推动物料（流体）运动。搅拌器对流体产生二种作用，搅拌器对流体产生

30、二种作用，剪切剪切作用和作用和循环循环作用。作用。 循环作用与混合时间、传热、固体的悬循环作用与混合时间、传热、固体的悬浮等相关。浮等相关。 当搅拌器输入流体的能量主要用于流体当搅拌器输入流体的能量主要用于流体的循环作用时，称为循环型叶轮，如框式、的循环作用时，称为循环型叶轮，如框式、螺带式、锚式、桨式、推进式等为循环型叶螺带式、锚式、桨式、推进式等为循环型叶轮。轮。 13-2 13-2 搅拌器搅拌器 8/29/202445青岛科技大学青岛科技大学 机电工程学院机电工程学院2、 搅拌器分类、图谱及典型搅拌器特性搅拌器分类、图谱及典型搅拌器特性 一、搅拌器分类一、搅拌器分类按流体流动形态按流体流

31、动形态轴向流搅拌器轴向流搅拌器径向流搅拌器径向流搅拌器按结构分为按结构分为平叶平叶 折叶折叶 螺旋面叶螺旋面叶桨式、涡轮式、框式和桨式、涡轮式、框式和锚式的桨叶都有平叶和锚式的桨叶都有平叶和折叶两种结构折叶两种结构推进式、螺杆式和螺带推进式、螺杆式和螺带式的桨叶为螺旋面叶式的桨叶为螺旋面叶混合流搅拌器混合流搅拌器轴向流搅拌器轴向流搅拌器13-2 13-2 搅拌器搅拌器 8/29/202446青岛科技大学青岛科技大学 机电工程学院机电工程学院 按搅拌按搅拌用途分为用途分为低低粘流体粘流体用搅拌器用搅拌器高高粘流体粘流体用搅拌器用搅拌器低粘流体搅拌器有：低粘流体搅拌器有：推进式、长薄叶螺旋桨、推进

32、式、长薄叶螺旋桨、桨式、开启涡轮式、圆盘桨式、开启涡轮式、圆盘涡轮式、布鲁马金式、板涡轮式、布鲁马金式、板框桨式、三叶后弯式、框桨式、三叶后弯式、MIG和改进和改进MIG等。等。高粘流体搅拌器有：高粘流体搅拌器有：锚式、框式、锯齿圆盘式、锚式、框式、锯齿圆盘式、螺旋桨式、螺带式（单螺带、螺旋桨式、螺带式（单螺带、双螺带）、螺旋双螺带）、螺旋螺带式等。螺带式等。13-2 13-2 搅拌器搅拌器 8/29/202447青岛科技大学青岛科技大学 机电工程学院机电工程学院图图13-16 搅拌器流型分类图谱搅拌器流型分类图谱 轴流式轴流式混流式混流式径流式径流式搅拌器搅拌器13-2 13-2 搅拌器搅拌

33、器 8/29/202448青岛科技大学青岛科技大学 机电工程学院机电工程学院 桨式、推进式、涡轮式桨式、推进式、涡轮式和和锚式锚式搅拌器在搅拌器在搅拌反应设备中应用最为广泛，据统计约占搅拌反应设备中应用最为广泛，据统计约占搅拌器总数的搅拌器总数的7580。13-2 13-2 搅拌器搅拌器 8/29/202449青岛科技大学青岛科技大学 机电工程学院机电工程学院二、几种常用搅拌器：二、几种常用搅拌器：1. 桨式搅拌器桨式搅拌器 结构最简单结构最简单叶片用扁钢制成，焊叶片用扁钢制成，焊接或用螺栓固定在轮接或用螺栓固定在轮毂上，叶片数是毂上，叶片数是2、3或或4 片，叶片形式可片，叶片形式可分为平直

34、叶式和折叶分为平直叶式和折叶式两种。式两种。图图13-17 桨式搅拌器桨式搅拌器 13-2 13-2 搅拌器搅拌器 8/29/202450青岛科技大学青岛科技大学 机电工程学院机电工程学院主要应用主要应用也用于高粘流体搅拌，促进流体的上下交换，代替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。价格高的螺带式叶轮，能获得良好的效果。液液液系中用于防止分离、使罐的温度均一，固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。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

35、功耗少，操作费用低，故比平直叶式的功耗少，操作费用低，故轴流桨叶使轴流桨叶使用较多用较多。13-2 13-2 搅拌器搅拌器 8/29/202451青岛科技大学青岛科技大学 机电工程学院机电工程学院桨式搅拌器的转速一般为桨式搅拌器的转速一般为20100r/min ，最高粘度为最高粘度为20Pas 。其常用参数见表其常用参数见表17-5。缺点缺点不能用于以保持气体和以细微化为目的不能用于以保持气体和以细微化为目的的气的气液分散操作中。液分散操作中。13-2 13-2 搅拌器搅拌器 8/29/202452青岛科技大学青岛科技大学 机电工程学院机电工程学院表表13-3 桨式搅拌器常用参数桨式搅拌器常用

36、参数常用尺寸常用尺寸常用运转常用运转条件条件常用介质常用介质粘度范围粘度范围流动状态流动状态备注备注d/D=0.350.8b/d=0.10.25Bn=2n=1100r/minv=1.05.0m/s小于小于2Pas低转速时水平环向低转速时水平环向流为主；转速高时流为主；转速高时为径向流；有挡板为径向流；有挡板时为上下循环流时为上下循环流当当d/D=0.9以上，并以上，并设置多层桨叶时，设置多层桨叶时，可用于高粘度液体可用于高粘度液体的低速搅拌。在层的低速搅拌。在层流区操作，适用的流区操作，适用的介质粘度可达介质粘度可达100Pas,v=1.03.0m/s折叶式折叶式=45，60折叶式有轴向、径折

37、叶式有轴向、径向和环向分流作用向和环向分流作用 注：注：n转速；转速； v叶端线速度；叶端线速度； Bn叶片数；叶片数； d搅拌器直径；搅拌器直径；D容器内径：容器内径：折叶角。折叶角。 13-2 13-2 搅拌器搅拌器 8/29/202453青岛科技大学青岛科技大学 机电工程学院机电工程学院2. 推进式搅拌器推进式搅拌器 推进式搅拌器（又称船用推进器）推进式搅拌器（又称船用推进器）常用于低粘流体中。常用于低粘流体中。结构结构标准推进式搅拌器有三瓣叶标准推进式搅拌器有三瓣叶片，其螺距与桨直径片，其螺距与桨直径d相等。相等。它直径较小，它直径较小，d/D=1/41/3，叶端速度一般为叶端速度一般

38、为 710 m/s，最高达最高达15 m/s。图图13-18 推进式搅拌器推进式搅拌器 13-2 13-2 搅拌器搅拌器 8/29/202454青岛科技大学青岛科技大学 机电工程学院机电工程学院特点特点 搅拌时流体的湍流程度不高，循环量大，结构搅拌时流体的湍流程度不高，循环量大，结构 简单，制造方便。简单，制造方便。 搅拌时搅拌时流体由桨叶上方吸入，下方以圆筒状螺旋形排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，形出，流体至容器底再沿壁面返至桨叶上方，形 成轴向流动。成轴向流动。循环性能好，剪切作用不大，循环性能好，剪切作用不大，属于属于循环型循环型搅拌器搅

39、拌器13-2 13-2 搅拌器搅拌器 8/29/202455青岛科技大学青岛科技大学 机电工程学院机电工程学院应用应用粘度低、流量大的场合，用较小的搅拌功率，能获得较好粘度低、流量大的场合，用较小的搅拌功率，能获得较好的搅拌效果。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中防止淤泥沉降等改进改进容器内装挡板、搅拌轴偏心安装、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。搅拌器倾斜，可防止漩涡形成。常用参数见表常用参数见表13-413-2 13-2 搅拌器搅拌器 8/29/202456青岛科技大学青岛科技大

40、学 机电工程学院机电工程学院表表13-4 推进式搅拌器常用参数推进式搅拌器常用参数常用尺寸常用尺寸常用运转常用运转条件条件常用介质常用介质粘度范围粘度范围流动状态流动状态备注备注d/D=0.20.5(以以0.33居多居多)p/d=1,2Bn=2,3,4(以以3居多居多)p螺距螺距n=100500r/minv=315m/s小于小于2Pas轴流型，循环轴流型，循环速率高，剪切速率高，剪切力小。采用挡力小。采用挡板或导流筒则板或导流筒则轴向循环更强轴向循环更强最高转速可达最高转速可达1750r/min:最高叶最高叶端线速度可达端线速度可达25m/s。转速在转速在500r/min以下，以下，适用介质粘

41、度可达适用介质粘度可达50Pa.s 13-2 13-2 搅拌器搅拌器 8/29/202457青岛科技大学青岛科技大学 机电工程学院机电工程学院涡轮式搅拌器（又称透涡轮式搅拌器（又称透平式叶轮），是应用较平式叶轮），是应用较广的一种搅拌器，能有广的一种搅拌器，能有效地完成几乎所有的搅效地完成几乎所有的搅拌操作，并能处理粘度拌操作，并能处理粘度范围很广的流体。见图范围很广的流体。见图1319。3涡轮式搅拌器涡轮式搅拌器 图图13-19 涡轮式搅拌器涡轮式搅拌器 13-2 13-2 搅拌器搅拌器 8/29/202458青岛科技大学青岛科技大学 机电工程学院机电工程学院涡轮式搅拌器分为涡轮式搅拌器分为

42、开式开式盘式盘式开式有：开式有：平直叶、斜叶、弯叶等。平直叶、斜叶、弯叶等。叶片数为叶片数为2叶和叶和4叶叶盘式有：盘式有：圆盘平直叶、圆盘斜叶、圆盘平直叶、圆盘斜叶、圆盘弯叶等。叶片数常圆盘弯叶等。叶片数常为为6叶。叶。为改善流动状况，为改善流动状况，有时把桨叶制成凹形或箭形有时把桨叶制成凹形或箭形13-2 13-2 搅拌器搅拌器 8/29/202459青岛科技大学青岛科技大学 机电工程学院机电工程学院应用应用 涡轮式搅拌器有较大的剪切力，可使流体微团分散得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、液很细，适用于低粘度到中等粘度流体的混合、液液分散

43、、液分散、液液固悬浮，以及促进良好的传热、传质和化学反应。固悬浮，以及促进良好的传热、传质和化学反应。平直叶平直叶剪切作用较大，属剪切型搅拌器。剪切作用较大，属剪切型搅拌器。弯叶弯叶 指叶片朝着流动方向弯曲，可降低功率指叶片朝着流动方向弯曲，可降低功率 消耗，适用于含有易碎固体颗粒的流体搅拌。消耗，适用于含有易碎固体颗粒的流体搅拌。13-2 13-2 搅拌器搅拌器 8/29/202460青岛科技大学青岛科技大学 机电工程学院机电工程学院表表13-5 涡轮式搅拌器常用参数涡轮式搅拌器常用参数型式型式常用尺寸常用尺寸常用运转条常用运转条件件常用介质粘常用介质粘度范围度范围流动状态流动状态备注备注开

44、式开式涡轮涡轮d/D=0.20.5(以以0.33居多居多)b/d=0.2Bn=,3,4,6,8(以以6居多居多)折叶式折叶式=30,45,60后弯式后弯式=30,50,60后弯角后弯角n=10300r/minv=410m/s折叶式折叶式v=26m/s小于小于50Pas，折叶和后弯折叶和后弯叶小于叶小于10Pas平直叶、后平直叶、后弯叶为径向弯叶为径向流型。在有流型。在有挡板时以桨挡板时以桨叶为界形成叶为界形成上下两个循上下两个循环流。环流。折叶的还有折叶的还有轴向分流，轴向分流，近于轴流型近于轴流型最高转速可最高转速可达达600r/min圆盘上下液圆盘上下液体的混合不体的混合不如开式涡轮如开式

45、涡轮盘式盘式涡轮涡轮d:l:b=20:5:4d/D=0.20.5(以以0.33居多居多)Bn=4,6,8=45,60=45n=10300r/minv=410m/s折叶式折叶式v=26m/s小于小于50Pas，折叶和折叶和后弯叶后弯叶小于小于10Pas13-2 13-2 搅拌器搅拌器 8/29/202461青岛科技大学青岛科技大学 机电工程学院机电工程学院4锚式搅拌器锚式搅拌器 结构简单。结构简单。适用于粘度在适用于粘度在100Pas以下的流体搅拌，当流以下的流体搅拌，当流体粘度在体粘度在10100Pas时，可在锚式桨中间加时，可在锚式桨中间加一横桨叶，即为一横桨叶，即为框式搅框式搅拌器，拌器，

46、以增加容器中部以增加容器中部的混合。的混合。图图13-20 锚式搅拌器锚式搅拌器 13-2 13-2 搅拌器搅拌器 8/29/202462青岛科技大学青岛科技大学 机电工程学院机电工程学院应用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。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、大，能得到大的表面传热系数，故常用于传热、晶析操作。晶析操作。常用于搅拌高浓度淤浆和沉降性淤浆。常用于搅拌高浓度淤浆和沉降性淤浆。当搅拌粘度大于当

47、搅拌粘度大于100Pas 的流体时，应采用螺带的流体时，应采用螺带式或螺杆式。式或螺杆式。13-2 13-2 搅拌器搅拌器 8/29/202463青岛科技大学青岛科技大学 机电工程学院机电工程学院常用尺寸常用尺寸常用运转条件常用运转条件常用介质粘常用介质粘度范围度范围流动状态流动状态备注备注d/D=0.90.98b/D=0.1h/D=0.48 1.0n=1100r/minv=15m/s小于小于100Pas不同高度上不同高度上的水平环向的水平环向流流为了增大搅拌为了增大搅拌范围，可根据范围，可根据需要在桨叶上需要在桨叶上增加增加立叶立叶和和横横梁梁表表13-6 锚式搅拌器常用参数锚式搅拌器常用参

48、数13-2 13-2 搅拌器搅拌器 8/29/202464青岛科技大学青岛科技大学 机电工程学院机电工程学院8.2.3.3 搅拌器的选用搅拌器的选用选用时除满足工艺要求外，还应考虑功耗低、操作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。费用省，以及制造、维护和检修方便等因素。搅拌器选型一般从三个方面考虑搅拌器选型一般从三个方面考虑搅拌目的搅拌目的 物料粘度物料粘度 搅拌容器容积的大小搅拌容器容积的大小13-2 13-2 搅拌器搅拌器 8/29/202465青岛科技大学青岛科技大学 机电工程学院机电工程学院仅考虑搅拌目的时搅拌器的选型见表仅考虑搅拌目的时搅

49、拌器的选型见表13-7。一、按搅拌目的选型一、按搅拌目的选型常用的搅拌器选用方法：常用的搅拌器选用方法：13-2 13-2 搅拌器搅拌器 8/29/202466青岛科技大学青岛科技大学 机电工程学院机电工程学院搅拌目的搅拌目的挡板条件挡板条件推荐形式推荐形式流动状态流动状态互溶液体的混合及在互溶液体的混合及在其中进行化学反应其中进行化学反应无挡板无挡板三叶折叶涡轮、六叶折叶开启涡轮、桨三叶折叶涡轮、六叶折叶开启涡轮、桨式、圆盘涡轮式、圆盘涡轮 湍流湍流( (低粘流体低粘流体) )有导流筒有导流筒三叶折叶涡轮、六叶折叶开启涡轮、推三叶折叶涡轮、六叶折叶开启涡轮、推进式进式有或无导流筒有或无导流筒

50、桨式、螺杆式、框式、螺带式、锚式桨式、螺杆式、框式、螺带式、锚式层流层流( (高粘流体高粘流体) )固固液相分散及在其液相分散及在其中溶解和进行化学反中溶解和进行化学反应应有或无挡板有或无挡板桨式、六叶折叶开启式涡轮桨式、六叶折叶开启式涡轮湍流湍流( (低粘流体低粘流体) )有导流筒有导流筒三叶折叶涡轮、六叶折叶开启涡轮、推三叶折叶涡轮、六叶折叶开启涡轮、推进式进式有或无导流筒有或无导流筒螺带式、螺杆式、锚式螺带式、螺杆式、锚式层流层流( (高粘流体高粘流体) )液液液相分散（互溶液相分散（互溶的液体）及在其中强的液体）及在其中强化传质和进行化学反化传质和进行化学反应应有挡板有挡板三叶折叶涡轮

51、、六叶折叶开启涡轮、桨三叶折叶涡轮、六叶折叶开启涡轮、桨式、圆盘涡轮式、推进式式、圆盘涡轮式、推进式湍流湍流( (低粘流体低粘流体) )表表13-7 搅拌目的与推荐的搅拌器形式搅拌目的与推荐的搅拌器形式13-2 13-2 搅拌器搅拌器 8/29/202467青岛科技大学青岛科技大学 机电工程学院机电工程学院液液液相分散（不液相分散（不互溶的液体）及在互溶的液体）及在其中强化传质和进其中强化传质和进行化学反应行化学反应有挡板有挡板圆盘涡轮、六叶折叶开启涡轮圆盘涡轮、六叶折叶开启涡轮湍流湍流( (低粘流体低粘流体) )有反射物有反射物三叶折叶涡轮三叶折叶涡轮有导流筒有导流筒三叶折叶涡轮、六叶折叶开

52、启涡轮、推进三叶折叶涡轮、六叶折叶开启涡轮、推进式式有或无导流筒有或无导流筒螺带式、螺杆式、锚式螺带式、螺杆式、锚式层流层流( (高粘流体高粘流体) )气气液相分散及在液相分散及在其中强化传质和进其中强化传质和进行化学反应行化学反应有挡板有挡板圆盘涡轮、闭式涡轮圆盘涡轮、闭式涡轮湍流湍流( (低粘流体低粘流体) )有反射物有反射物三叶折叶涡轮三叶折叶涡轮有导流筒有导流筒三叶折叶涡轮、六叶折叶开启涡轮、推进三叶折叶涡轮、六叶折叶开启涡轮、推进式式有导流筒有导流筒螺杆式螺杆式层流层流( (高粘流体高粘流体) )无导流筒无导流筒锚式、螺带式锚式、螺带式表表17-7 搅拌目的与推荐的搅拌器形式（续）搅

53、拌目的与推荐的搅拌器形式（续）13-2 13-2 搅拌器搅拌器 8/29/202468青岛科技大学青岛科技大学 机电工程学院机电工程学院二、按搅拌器型式和适用条件选型二、按搅拌器型式和适用条件选型推进式搅拌器推进式搅拌器用于低粘度流体的混合，循环能力强，用于低粘度流体的混合，循环能力强， 动力消耗小，可应用到很大容积的搅动力消耗小，可应用到很大容积的搅 拌容器中。拌容器中。 桨式搅拌器桨式搅拌器 结构简单，在小容积的流体混合中应结构简单，在小容积的流体混合中应 用较广，对大容积的流体混合，循环用较广，对大容积的流体混合，循环 能力不足。能力不足。涡轮式搅拌器涡轮式搅拌器应用范围较广，各种搅拌操

54、作都适用，应用范围较广，各种搅拌操作都适用， 但流体粘度不宜超过但流体粘度不宜超过50Pas。13-2 13-2 搅拌器搅拌器 8/29/202469青岛科技大学青岛科技大学 机电工程学院机电工程学院表表13-8 是以是以操作目的操作目的和搅拌器和搅拌器流动状态流动状态选用搅选用搅拌器的拌器的锚式、螺杆式、螺带式锚式、螺杆式、螺带式适用于高粘流体的混合。适用于高粘流体的混合。13-2 13-2 搅拌器搅拌器 8/29/202470青岛科技大学青岛科技大学 机电工程学院机电工程学院表表17-8 搅拌器型式和适用条件搅拌器型式和适用条件注：有注：有者为可用，空白者不详或不合用者为可用，空白者不详或不合用 8/29/202471青岛科技大学青岛科技大学 机电工程学院机电工程学院