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(共21张PPT)
　　9.1 概 述
　　9.2 搅拌器的型式及选型
　　9.3 搅拌器的功率
　　9.4 搅拌容器结构设计
　　9.5 传动装置及搅拌轴
　　9.6 轴 封
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概 述
9.1 概 述
　　化学工艺过程中的化学反应 , 以参加反应物质的充分混合为前提 , 往往需要搅拌操作 。对于热量传递 、 质量传播以及动量传递等物理过程 , 也往往要采用搅拌操作才能得到好的效果 。 因此 , 搅拌设备在工业生产中被广泛用于物料混合 、 溶解 、 传热 、 制备悬浮液 、 聚合反应 、制备催化剂等工艺过程 。 例如 , 炼油厂的硅铝反应器 、 打浆罐 、 钡化反应釜 、 硫磷化反应釜 、烃化反应釜 、 白土混合罐等都是装有各种不同型式搅拌器的搅拌设备 。 化工生产中 , 制造苯乙烯 、 乙烯 、 高压聚乙烯 、 聚丙烯 、 合成橡胶 、 苯胺染料和油漆颜料等工艺过程 , 都需要应用各种型式的搅拌设备 。 搅拌设备在多数工业生产中是作为反应器来应用 , 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 90%。
9.1 概 述
(1) 使物料混合均匀 ;
(2) 使气体在液相中很好地分散 ;
(3) 使固体粒子 ( 如催化剂 ) 在液相中均匀地悬浮 ;
(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 。
搅拌设备的作用有 :
9.1 概 述
　　搅拌设备的应用范围之所以这样广泛 , 是因为搅拌设备操作条件 ( 如浓度 、 温度 、 停留时间等 ) 的可控范围较广 , 能适应多样化的生产 。 混合的快慢 、 均匀程度和传热情况的好坏 , 均会影响反应结果 。 对于非均相系统 , 则还影响到相界面的大小和相间的传质速度 , 情况就更为复杂 , 所以搅拌情况的改变 , 常常很敏感地影响到产品的质量和数量 。
　　搅拌设备的结构如图 9-1 所示 。
9.1 概 述
　　搅拌设备主要由搅拌装置 、 搅拌容器两大部分组成 。 搅拌容器包括 : 筒体 、 热交换元件 、内构件 ; 搅拌装置包括 : 搅拌器 、 轴密封和传动装置 。
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搅拌器的型式及选型
大连理工大学出版社
搅拌器的型式及选型
　　搅拌过程有赖于搅拌器的正常运转 , 故搅拌器的结构及强度是不容忽视的问题 。 因搅拌操作的多样性 , 搅拌器存在着多种型式 。 各类型搅拌器在配备各种可控制流动状态的附件后 , 能使流动状态以及供给能量的情况出现多种变化 , 更有利于强化不同的搅拌过程 。 典型的搅拌器型式有桨式 、 涡轮式 、推进式 、 框式 、 锚式 、 螺带式 、 螺杆式等 , 如图 9-2 所示 。
　　概括地说 , 搅拌器的功能就是提供搅拌过程所需要的能量和适宜的流动状态 , 以达到搅拌的目的 。 搅拌器的搅拌作用由运动着的桨叶产生 , 因此 , 桨叶的形状 、 尺寸 、 数量以及转速都影响着搅拌器的功能 。 搅拌器的功能还与搅拌介质的特性以及搅拌器的工作环境有关 。 另外 , 搅拌槽的形状 、 尺寸 、 挡板的设置情况 、 物料在槽中的进出方式都属于工作环境的范畴 , 这些条件以及搅拌器在槽内的安装位置及方式都会影响搅拌器的功能 。
搅拌器的型式及选型
搅拌器的型式及选型
　　各种搅拌过程对搅拌的要求有共性 , 而各种搅拌器的性能也有共性 , 这样 , 往往是几种型式的搅拌器适用于同一种搅拌操作 , 而同一种搅拌器也适用于几种搅拌操作 。 当然 , 严格地说还是各有所长的 , 如黏度高低 、 容积大小 、 转速范围等 , 都会影响搅拌器的使用效果 。 目前的选型方法多数是根据实践经验 , 选择习惯应用的桨型 , 再在常用范围内确定搅拌器的各种参数 。 也有通过小型试验取得数据 , 进行比拟放大的设计方法 。 不论哪种做法 , 都离不开最初的根据搅拌目的选择搅拌器类型这一步 。
　　搅拌器选型不仅要考虑搅拌的目的 , 也要考虑动力消耗的问题 。 在达到同样的搅拌效果时 , 希望消耗的动力尽可能少 。 而当需要给搅拌过程较大的能量时 , 某些搅拌器却又无能为力 , 这些都会影响搅拌器的选型 。 另外 , 搅拌器的结构也是选型中要考虑的因素 。 所以一个完整的选型方案必须满足经济与安全的要求 。 这里所说的选型不只是基于操作目的和桨叶功能的选型 。
搅拌器的型式及选型
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搅拌器的功率
大连理工大学出版社
9.3.1 搅拌器功率和搅拌作业功率
　　搅拌过程进行时需要动力 , 将动力统称为功率 。 具有一定结构形状的设备中装有一定物性的液体 , 其中用一定型式的搅拌器以一定转速进行搅拌时 , 将对液体做功 , 并使之发生流动 , 这时为使搅拌器连续运转所需要的功率称为搅拌器功率 。 显然搅拌器功率是搅拌器的几何参数 、 搅拌槽的几何参数 、 物料的物性参数和搅拌器的运转参数等的函数 。 这里所指的搅拌器功率不包括机械传动和轴封部分所消耗的动力 。
9.3.1 搅拌器功率和搅拌作业功率
　　被搅拌的介质在流动状态下都要进行一定的物理过程和化学反应过程 , 即都有一定的目的 。 不同的搅拌过程 、 不同的物性及物料量在完成其过程时所需要的动力不同 , 这是由工艺过程的特性所决定的 。 这个动力的大小是被搅拌介质的物理 、 化学性能以及各种搅拌过程所要求的最终结果的函数 。 我们把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叫作搅拌作业功率 。
9.3.1 搅拌器功率和搅拌作业功率
　　最理想的状况是搅拌器功率正好等于搅拌作业功率 , 这就可使搅拌过程以最佳方式完成 。 搅拌器功率小于搅拌作业功率时 , 可能使过程无法完成 , 也可能拖长操作时间而得不到最佳方式 。 而搅拌器功率过分大于搅拌作业功率时 , 只能浪费动力而于过程无益 。 目前无论是搅拌器功率还是搅拌作业功率 , 都还没有很准确的求法 , 当然也很难评价最佳方式是否达到的问题 。
9.3.2 影响搅拌器功率的因素
　　(1) 搅拌器的几何参数与运转参数 : 桨径 、 桨宽 、 桨叶角度 、 桨转速 、 桨叶数量 、 桨叶离槽底安装高度等 。
　　(2) 搅拌槽的几何参数 : 槽内径 、 液体深度 、 挡板宽度 、 挡板数量 、 导流筒尺寸等 。
　　(3) 搅拌介质的物性参数 : 液相的密度 、 液相的黏度 、 重力加速度等 。
9.3.3 从搅拌作业功率的观点确定搅拌过程的功率
1 . 液体单位体积的平均搅拌功率的推荐值
　　液体单位体积的平均搅拌功率的大小 , 常用来反映搅拌的难易程度 。 对同一种搅拌过程 , 取液体单位体积的平均搅拌功率也是一个常用的比拟放大准则 。
　　对于 Re>104 的湍流区操作的下述过程 , 液体单位体积的平均搅拌功率推荐值见表9-2。
　　根据表 9-2 中的数据 , 只要操作时液体体积一定 , 就可求出某种搅拌过程所需要的搅拌功率 。
9.3.3 从搅拌作业功率的观点确定搅拌过程的功率
9.3.3 从搅拌作业功率的观点确定搅拌过程的功率
2 . 按搅拌过程求搅拌功率的算图
　　通过搅拌过程的种类以及物料量 、 物性参数来求搅拌功率的算图 , 如图 9-3 所示 。 该算图的用法简便 , 将液体容积与液体黏度连线 , 交于参考线 Ⅰ 上某点 , 将该点与液体比重连线 ,交于参考线 Ⅱ 上某点 , 将该点与某一搅拌操作连线 , 交于搅拌功率线上某点 , 即可由此求得该过程的搅拌功率 。
9.3.3 从搅拌作业功率的观点确定搅拌过程的功率

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