搅拌桨叶的选型和设计计算

第二节一、搅拌机结构与组成第二节一、搅拌机结构与组成搅拌桨叶的设计和选型组成：搅拌器电动机减速器容器排料管挡板适用物料：低粘度物料二、混合机理利用低粘度物料流动性好的特性实现混合1、对流混合在搅拌容器中，通过搅拌器的旋转把机械能传给液体物料造成液体的流动，属强制对流。包括两种形式:（1）主体对流：搅拌器带动物料大范围的循环流动（2）涡流对流：旋涡的对流运动液体层界面一强烈剪►旋涡扩散主体对流涡流对流宏观混合主体对流涡流对流宏观混合对流混合速度取绝被混合物料的湍动程度，湍动程度#混合速度*2、分子扩散混合液体分子间的运动微观混合作用：形成液体分子间的均匀分布对流混合可提高分子扩散混合3、剪切混合剪切混合：搅拌桨直接与物料作用，把物料撕成越来越薄的薄层，达到混合的目的。高粘度过物料混合过程，主要是剪切作用。

□DO三、混合效果的度量1、调匀度I设A、B两种液体，各取体积vA及vB置于一容器中，00000000000000000000000则容器内液体A的平均体积浓度CA0为：00000000000000000000000VC=^―A0V+V（理论值）经过搅拌营在容器各处取样分析实际体积浓度CA，比较CA0、CA，若各处CA0=CA则表明搅拌均匀若各处CA0=CA则表明搅拌尚不均匀，偏离越大，均匀程度越差。引入调匀度衡量样品与均匀状态的偏离程度定义某液体的调匀度I为：I=乌C（当样品中CA<CA0时）A01-C或1=[疽（当样品中CA>CA0时）1—CA0显然IW1若取m个样品，则该样品的平均调匀度为II+I++Im当混合均匀时—[I=12、混合尺度设有A、B两种液体混合后达到微粒均布状态。混合尺度分设备尺度微团尺度分子尺度对上述两种状态：在设备尺度上：两者都是均匀的（宏观均匀状态）在微团尺度上：两者具有不同的均匀度。在分子尺度上：两者都是不均匀的（当微团消失，称分子尺度的均匀或微观均匀）如取样尺寸远大于微团尺寸，则两种状态的平均调匀度接近于己于1。如取样尺寸小到与b中微团尺寸相近时，则b状态调匀度下降，而a状态调匀度不变。即：同一个混合状态的调匀度随所取样品的尺寸而变化，说明单平调匀度不能反映混合物的均匀程度四、搅拌机主要结构1、搅拌器搅拌器由电动机带动，物料按一定规律运动（主体对流）桨型不同，物料产生的流型不同。桨作用于物料，物料产生三个方向的速度分量：-轴向分量］Y经向分量切向分量当*，桨对中安装，n*。液体绕轴整体旋转，不利于混合。（1）旋桨式搅拌器类似于无壳的轴流泵结构：特点：a、流型：轴流型，以轴流特点：a、流型：轴流型，以轴流混合为主，伴有切向流，经向流，湍动程度不高。b、循环量大，适用于宏观混合c、适用低粘度物料混合，口W2000cp。d、桨转速较高，圆周速度u=5~15m/sn=100~500rpme、dj=(0.2~0.5)D(以0.33居多)涡轮式搅拌器相似于无壳的离心泵组成：圆盘、轴、叶片(4~8)特点：流型：径向流型伴有轴向流切向流有两个回路易产生“分层效应”(不适于混合含有较重固体颗粒悬浮液)3dj=(0.2~0.5)D(0.33居多)dj：L：b=20：5：4⑤适合混合中低粘度的物料，|iW5000cu=4~8m/sn=10~300r.p.m。⑥回路较曲折，出口速度大，湍动程度强，剪切力大，可将微团细化。

困$1】平IP再十向筐急田1S5-S焜规膺性W■僵哉■桨式搅拌器困$1】平IP再十向筐急田1S5-S焜规膺性W■僵哉■水的搅动范围为4D当口＞5000cp时，其搅动范围为0.5D，离桨较远处流体流动缓慢，甚至静止，混合效果不佳。..•当口时，应采用Dn的桨结构:图5・5乎桨叶勺轴的固定方法!的G7奖丸匕曲•十亍直J度桨式搅拌器特点：桨叶尺寸大,dj/D=0.5〜0.8宽度大,b：dj=0.1〜0.25转速低,u=1.5〜2m/s;n=1〜100rpm流型：径向流切向流桨叶倾斜，可产生小范围轴向流适合低粘度物料U>5000CP当容器内液位较高时，可在同一轴上安装几个桨叶。（4）锚删式搅拌器结构：5-8锚、雁式搅祥器5-8锚、雁式搅祥器a}f蹄形；mMNf堪顷横梁}L。）咯崎暗（有时栗》：d＞咕廓形耳平整fit剧ie）憾型蹄成2、搅拌容器形状：②搅拌容器装料量圆弧底：有利于产生流型，加速混合，没有死角，功耗低。锥型底：有利于底部排料，流型差，底部易产生停滞现象，均匀程度差。②搅拌容器装料量（2）设计容器壁厚按压力容器设计标准及技术条件进行设计。（3）容器容量及结构尺寸①容器长径流比H/D根据实验一般：H/D=1〜3液一固相液一液相H/D=1〜2气一液相H/D=1.7〜2.5发酵容器搅拌容器装满程度用装满系数n表示

n=Vg/V式中:Vg实际盛装物料的容积V容器全容积n=0.6〜0.85如搅拌过程中起泡沫或呈沸腾状态n=0.6〜0.7(取低值)当物料反映平稳或粘度较大时n=0.8〜0.85(取高值)容器直径与高度确定方法:先初算(忽略封头容积),后较核计算.直径计算：TOC\o"1-5"\h\z兀兀HV=-D2H=—D344D将H/D及V=Vg/n代入D=:4传3M(H/D)注:D应圆整为标准直径容器高度计算：兀V-v=—D2H4式中:v封头部分容积埋-vH=—-D24注:H应圆整校核:H/D及n值是否在推荐范围内3、挡板打漩当被搅拌液料出现沿圆周做整体旋转运动时，这种流动状态叫打旋。打旋的危害几乎不存在轴向混合，会出现分离现象。液面下凹，有效容积降低。当旋涡较深时，会发生从液体表面吸气现象，引起液体密度变化或机械振动。图编启施作常见消除打旋的方法图编启施作偏心安装②倾斜安装消除打旋最简单常用的方法是在容器内加设挡板(4)挡板的结构与作用结构ZL-作用：消除打旋将切向流改变为轴向流和径向流增大液体的湍动程度充分挡板化实践证明：实现充分挡板化的条件为1.2.n=0.35

b式中：Wb一挡板宽度dj一液轮直径nb一挡板数目通常：W—bdj10是否所有液体搅拌机无论混合物料的粘度多大都应加设挡板？1.2.n=0.35

bA、低粘度物料，转速较高，桨对中按装时，应加挡板，挡板紧贴内壁。B、中粘度物料，挡板离开壁面安装，防止死区。C、高粘度物料(U=12000cp)流体粘度足以抑制打旋，可不加挡板b)c>d>图5-24填料密封1一转轴；2一填料压盖；3—压紧螺栓;图5-25机械密封图5-24填料密封1一转轴；2一填料压盖；3—压紧螺栓;图5-25机械密封I一真简紧定螺钉,2.6、12—静密封圈，3—任有；4一仁挣环；5—l.slj环I7—弹Sh«卜•动环，9F忡环：10—机架；11-1E紧圈结构简单成本低对轴磨损大摩擦功耗大需经常调解(2)机械密封特点：密封可靠对轴无磨损摩擦功耗小使用寿命长无需调整结构复杂成本高五、功率计算1、计算方法影响功率的因素：TOC\o"1-5"\h\zN=f(n,dj,P,U,g)口结构参数：dj、D、H、WbI运动参数：n「找出无因次数群\o"CurrentDocument"物性参数：P、u/用,N…。=—p=K-RxFyer式中：e—功率因素当加设挡板时，消除打旋，Y=0,Fr=1.e=Np=kRex对数式：logNp=logK+XlogRe以e或Np为纵坐标，以Re为横坐标绘制功率曲线2、功率曲线图327搅拌器诂辛的线I—仃挡板系统的功率曲线"—尤挡板系统的?，伸曲线(1)Re<10时，(层流区)为直线，斜率为-1。logNp