《机械装备导论》课件第4章

第4章石油化工机械4.1石油化工机械总论4.2典型石油钻采机械——抽油机的构造4.3其他石油化工机械4.1石油化工机械总论现代社会的各行各业和我们生活的方方面面几乎都离不开化工产品。要生产出高质量的化工产品，高效的、性能优良的化工机械设备是必不可少的。由于化工产品原料的很大一部分来自于石油，基于对各类机械设备的一般性介绍，我们将石油和化工工业中常用的机械设备合为一章介绍。4.1.1石油和化工机械设备分类

1．按加工对象分类

(1)采油机械，典型的如自动抽油机等。

(2)钻探及穿孔机械，如潜孔钻机、地质钻机等。

(3)装药及充填机械。

(4)炼油设备。

(5)化工基本设备，包括塔设备、反应器、干燥器等。

(6)橡胶专用机械，如平板硫化机、开放式炼胶机等。

(7)塑料专用机械，包括塑料注射成型机、塑料纺织器材、吹瓶机、中缝复合机、收丝机、吹膜机、高频塑料热合机、聚氨脂发泡机、封口机、压延机、泡塑自动切割机、塑料粉碎机等。

(8)日用化学制品专用机械。

(9)林产化工机械。

2．按石油及化工行业的生产工艺过程划分

(1)泵包括离心式清水泵、管道泵、离心式耐腐蚀泵(玻璃泵、陶瓷泵、钛泵等)、离心式油泵、离心式杂质泵(泥浆泵、污水泵及砂泵等)、离心式液下泵、特殊泵(屏蔽泵、计量泵、旋涡泵及齿轮泵等)、螺杆泵等。

(2)真空泵包括机械式容积真空泵(水环式、W往复式、旋片式、滑阀式、罗茨式等)、射流式真空泵(水蒸汽喷射泵和水喷射泵)、扩散式真空泵、吸附式真空泵、吸气离子泵等。

(3)过滤分离设备包括离心式分离机(间歇式过滤离心机、连续式过滤离心机、活塞式过滤离心机、沉降离心机、灌式高速离心机、室式分离机、碟式分离机等)、过滤机(板框压滤机、转鼓真空过滤机、盘式过滤机、带式过滤机等)、膜分离设备(超过滤、渗析、渗透与反渗透)。

(4)压缩机包括离心式及活塞式空气压缩机、离心式及活塞式制冷机。

(5)混合搅拌机包括釜用搅拌器、管道搅拌器、定型搅拌器、气体搅拌器、静态混合器、文丘里管式混合器、螺旋混合机、滚筒式混合机、回转式混合机、捏合机等。

(6)换热器包括固定式薄管板列管换热器、固定管板式换热器、浮头式换热器、U形管式换热器、螺旋板式换热器、板片式换热器、复波型伞板换热器、石墨换热器等。

(7)塔设备包括填料塔、板式塔、喷洒塔等。

(8)干燥设备包括喷雾干燥器、硫化床干燥器、气流干燥器、滚筒干燥器、回转圆筒干燥器、真空耙式干燥器、箱式干燥器、带式干燥器、红外线及远红外线干燥器、微波干燥器等。

(9)水处理设备如机械过滤器、滤网过滤器、烧结式滤芯过滤器、电渗析器、离子交换器及成套纯水装置等。

(10)除尘环保设备包括袋式除尘器、旋风除尘器、电除尘器、自激式除尘器、离心水膜除尘器等。4.1.2石油及化工机械设备的特点

大部分石油及化工机械设备具有以下特点：

(1)作为物料处理设备，其所接触的作用对象种类很多，故设备类型多样，即使是处理同一物料，也有多种处理装置可供选择。

(2)处理物料的过程既有物理过程，也有化学过程，或者是二者的综合。

(3)设备要耐受加工过程中的腐蚀、热、湿、压力等作用。

(4)加工过程常产生各种对环境有害的物质，故要求设备的密闭性好。4.2典型石油钻采机械——抽油机的构造抽油机是构成“三抽”设备体系(抽油机、抽油杆、抽油泵)的主要组成部分。在抽油机的驱动下，通过抽油杆带动抽油泵上下往复运动，实现无自喷能力油井机械式采油。4.2.1抽油机的类型

抽油机主要分游梁式和无梁式两大类。

(1)游梁式抽油机按不同的标准，可进行不同的分类：

按结构形式可分为常规型、变型、前置型、偏置型、斜井型、低短型、大轮型等。

按减速器形式可分为渐开线齿轮式、圆弧齿轮式、链条式、皮带式等。

按动力传动方式可分为三角带式、窄V联组带式、同步皮带式等。

按平衡方式可分为游梁平衡式、曲柄平衡式、复合平衡式、重锤平衡式、气动平衡式、差动平衡式等。

按曲柄连杆装配位置可分为前置式、偏置式。

按驴头结构形式可分为上翻式、侧转式、整体式、组装式、旋转式、大轮式、双驴头式等。

按驱动方式可分为普通电机驱动式、多速电机驱动式、天然气发动机驱动式、超差转率电动机驱动式等。

(2)无梁式抽油机一般可分为链条式、滑轮增距式、链条增程式、小型式、矮型式、塔架式、曲柄连杆式、电动式、滚筒式、液压式等。4.2.2抽油机的设计要求

抽油机的工作条件比较恶劣，需要全天候常年野外连续运转，无人监护，且受交变载荷作用。因此，要求抽油机应具有良好的可靠性、耐久性。还要求抽油机具有性能领域宽，调节范围大，能源消耗低，易损件少，维护保养方便，对环境适应性强等特点。4.2.3常规型游梁式抽油机的结构

图4-1为最普通的常规型游梁式抽油机。

常规型游梁式抽油机主要由发动机、三角皮带传动、曲柄、连杆、横梁、游梁、悬绳器、支架、撬座、制动系统及平衡重等组成。

发动机安装在撬座上，有两种方案确定其安装位置，一种是将发动机置于整体尾部，另一种是将发动机放在支架下面。图4-1常规型游梁式抽油机减速箱为二级齿轮传动减速器，传动比约为30左右，齿轮形式一般小功率时用斜齿，而大功率时用人字齿。近年来逐步推广使用点啮合双圆弧人字齿减速器。

曲柄一端由减速器驱动，故与减速器输出轴固定，而另一端与连杆铰接。

连杆与横梁常见有两种形式，小型抽油机多为组焊结构，靠改变后臂长度来调节冲程，而大型抽油机多为整体结构，冲程的调节靠改变曲柄与连杆铰接位置来完成。

游梁一般由型钢焊接而成，也有用大型工字钢整体制造的。

驴头由钢板组焊，有上翻式、侧转式、拆装式等几种机构形式。

游梁平衡块为金属块，小型抽油机多装于游梁尾部，大型抽油机则多装于曲柄两翼，它根据需要可以调整。4.2.4常规型游梁式抽油机的工作原理

常规型游梁式抽油机的工作原理如图4-1所示。动力装置2(通常为发动机)通过三角皮带传动和减速箱4增扭后驱动曲柄8作等速旋转运动。曲柄8、连杆12、游梁16和支架10构成的四杆机构将这一运动转换成驴头18的变速的上下圆弧往复运动，再经悬点、抽油杆(图中未示出)等带动抽油泵柱塞作变速的上下往复直线运动。抽油泵泵筒底部设有固定阀，而柱塞上装有游动阀。当悬点作下冲程时，固定阀关闭，而游动阀开启，柱塞向下运动，将原油排出泵；当悬点作上冲程时，固定阀开启，而游动阀关闭，柱塞向上运动，则将原油吸入泵内，同时将已泵外的原油举升到地面。4.3其他石油化工机械4.3.1压缩机类型概述随着近代科学技术的不断发展，作为重要能量形式之一的压力能在工业生产上的应用已十分普遍，所占的地位亦相当重要。压缩机就是产生气体压力能的机器，它在国民经济各部门，特别是化工、石油、矿山、冶金，机械以及国防工业中已成为必不可少的关键设备，其重要的应用场合有：

(1)在化工工艺过程上的应用。化工生产中，为保证某些合成工艺能在高压条件下进行,往往通过压缩机先把气体加压到所需的压力。如高压聚乙烯的聚合反应要求把乙烯气加压到2000kgf/cm2以上，合成氮的反应要求把合成气加压到320kgf/cm2，而石油裂解加氢要求把氢加压到150 kgf/cm2以上，等等。

(2)在动力工程上的应用。在动力方面，机械以及国防工业上常采用压缩空气作为驱动装置的动力气源，例如常见的风动机械，要求空气的压力为8 kgf/cm2，用于控制仪表及自动化装置上的气源压力为6 kgf/cm2；国防工业中某些武器的发射、潜水艇的深浮、鱼雷的发射驱动等都需采用压缩机。

(3)气体输送中的应用。石油、化工生产中，为了输送原料气体，常用压缩机增压。如从油田输出天然气，从煤气田输出煤气都要求事先增压。此外，在化工流程中为了使系统内未反应气体得以再循环，常用循环压缩机加以增压。按照能量转换的方式不同，常用压缩机可分为容积式和速度式两大类，如下所示：

1．容积式压缩机

容积式压缩机通过使气缸工作容积周期性的变化来压缩气体，以达到提高其压力的目的。按其运动特点，又可分为以下两种。

1)往复式压缩机

活塞式压缩机就是一种最典型的往复式压缩机。它依靠气缸内活塞的往复运动来压缩气体。根据所需压力的高低，它可作成单级或多级；为使机器受载均衡，它还可配置成单列或多列。

图4-2是一种典型的活塞式压缩机，目前工业上凡需高压的场合多采用这类压缩机。图4-2活塞式压缩机

2)回转式压缩机

回转式压缩机内无往复运动件，它是依靠机内转子回转时产生容积变化而实现气体的压缩。按照结构形成的不同，这种压缩机又可分为滑片式和螺杆式。

滑片式压缩机如图4-3所示，机内转子偏心装于机壳内，转子上开有若干径向滑槽，槽内置有滑片。当转子转动时，滑片与机壳内壁间所形成的容积不断缩小，从而使气体受到压缩。这类压缩机排气压力不高，常用于合成橡胶工业。图4-3滑片式压缩机螺杆式压缩机的结构如图4-4所示，机壳内置有两个转子——阴螺杆和阳螺杆，由同步齿轮带动。工作时，螺杆表面的凹槽与机壳内壁间所形成的压缩腔容积不断变化，从而实现气体的吸入、压缩及排出。这类压缩机除常作为动力用的压缩机外，还应用于制冷工业。图4-4螺杆式压缩机

2．速度式压缩机

速度式压缩机的工作原理与容积式截然不同。速度式压缩机机内作高速旋转的叶轮，使吸进的气流量头提高，再通过扩压元件把气流的动能头转换成所需的压力能量头。根据气流方向的不同，这类压缩机可分为离心式和轴流式。

1)离心式压缩机

图4-5为一台三级离心式压缩机的结构简图。机壳内主轴上装有三个叶轮，每个叶轮与其相配的固定元件构成一个压缩级。工作时气体在进气口被吸入机内，逐级沿叶轮上的流道流动，即在叶轮的机械作用下提高了气流能量头后，进入扩压器(静止件)扩压，经过弯道和回流道进入下一级，最后经蜗壳和排气口排出。由于它的速度高，压缩过程连续进行，生产能力大，气体洁净，非常适于大型化生产，因而在近代化工厂中已被广泛应用。图4-5离心式压缩机

2)轴流式压缩机

轴流式压缩机与离心式相同，也是靠转动的叶片对气流作功；不同的是它的气体流动方向与叶轮主轴的轴线平行，其主要结构如图4-6所示。主要组成部分有动、静叶片、转鼓及机壳。这类压缩机中的气流路程较短，气体阻力损失较小，效率比离心式高，排气量也较大，多用于燃气轮机装置及喷气式发动机上。近代大型石油化工生产中也有采用轴流—离心组合压缩机来处理大流量气体的压送问题。图4-6轴流式压缩机4.3.2常用化工泵

1．单级悬臂式离心泵

图4-7所示为目前生产的B型泵结构图，图中泵壳为垂直剖分，在叶轮上开有平衡孔以减小同向力。泵轴用填料函密封，填料中有液封圈，通过铸在泵壳内盖中的通道把泵压液室中液体引入液封圈。泵的吸液管和排液管法兰侧面上开有螺孔用以装压力计。蜗壳的最大高点也有螺孔，供开泵前预灌时放气之用。图4-7单级悬臂离心泵图4-8所示是一台与电动机直联成一体的悬臂式水泵(BZ型)，泵的叶轮直接装在电机的长轴上，而泵壳则用法兰直接固定在电机的法兰盘上。这种泵是借电机的底座固定

的，并且泵的轴承也是与电机共用的，因此比起图4-7所示的单级悬臂水泵，其重量可减轻50%～70%。图4-8与电机直联式离心泵

2．单级双吸离心水泵

这种泵的转子总是做成两端支承形式，并且泵壳是中天花板式水平剖分的，如图4-9所示。泵的两个吸液室呈蜗壳形，吸液接管两侧共用，并且泵的吸、排液管都布置在下半个泵壳的两侧，因此在打开泵壳检修时不必拆动泵外的管路。为防止空气漏入泵中，两侧的填料涵中装有液封圈，并有液封管路将压液室中的液体引入其中。在泵的吸液室和压液室的最高点分别开有螺孔，供灌泵时放气之用；因双吸叶轮的轴向力基本平衡，故这种泵未设轴向力平衡装置。图4-9单级双吸离心泵

3．分段式多级离心水泵

这种泵由多级串联而成，一般有好几个叶轮装在同一根轴上串联工作，所以泵的扬程较高。图4-10所示为一台D型分段式多级离心水泵，各级叶轮吸液口都在同一侧，因此在泵的最后一级与填料涵之间设有自动平衡盘以平衡轴向力。

这种泵供吸送清水及物理化学性质与水类似的液体之用，如矿山排水、工厂或城市给水等。图4-10分段式多级离心水泵

4．离心式耐腐蚀泵

图4-11所示是一台FG15型耐腐蚀泵，该泵用高硅铁合金制成，主要用于输送不含悬浮物的酸或碱。图4-11离心式耐腐蚀泵该类泵有如下特点：

(1)因硅铁合金材料较脆弱，采用这种材料制造的零件(如泵壳与泵盖)不是用螺栓直接紧固，而是通过铸铁的夹紧法兰，用长螺栓连住铸铁泵架而不压紧。

(2)泵的吸液接管和排液接管的接头做成锥形凸缘，不像一般泵那样做成带螺孔的法兰。泵轴可用普通钢制造，但轴伸入泵的一段套有耐酸护套。叶轮用单硅铁合金铸造，因其机械加工性能差，故泵吸液室与叶轮间的密封是简单地靠轴向间隙的节流来达到的。

(3)耐酸泵填料涵中的填料常用耐酸的蛇纹石棉绳等物资，如用机械密封时，则应在静环背后进行冷却和对密封端面进行冲洗冷却。耐腐蚀泵工作时，最易出故障的是轴的密封，如用填料涵密封，可采用几个方法解决泄漏问题：

(1)通过设计使填料函处在低压或有不大的负压下工作。为此，常采用在叶轮背后铸出平衡叶片或在叶轮上开平衡孔等措施，并设法使泵壳内装填料函处与吸液室相连通，以获得低压和将高压处漏入的液体引回吸液室。

(2) 在填料函中加装有液封圈。当泵送浓度不大的酸类时，用比填料涵处压力大0.5 kgf/cm2的清水注入液封圈。如果泵吸液室负压，则与之连通的填料函也将在负压下工作，泵内的酸液不会漏入填料涵，此时注入液封圈的清水将起到阻止空气漏入泵内的作用，同时还可对填料摩擦面进行润滑和冷却。被注入的清水很少一部分渗到酸中，同时应有少量(30～60滴/分钟)的外漏。

(3)当输送浓硫酸等不允许与其接触的腐蚀介质时，填料借油枪注入特别稠厚的润滑脂来润滑，这时填料涵必须处于负压下工作，注入稠油也可防止空气漏入。

(4)若腐蚀介质是在压力下从储罐流入泵的，则应在泵的吸液管路上装上阀门，用调节吸液阀来使吸液室以及与之连通的填料涵处于负压下工作。但停泵时一定要先关吸液阀，以免浓硫酸在压力作用下渗入填料涵并漏出泵外。

因腐蚀介质在高速流动时对金属的侵蚀加剧，故一般认为耐腐蚀泵不宜在高速下运转；此外，耐腐蚀泵也不宜在关住排液阀或使泵在流量很小的工况下工作，因为在这种情况下，泵内的液体将会增加发热，导致腐蚀速度比额定工况大很多。

5．旋涡泵

旋涡泵又叫涡流泵，适合于流量小、扬程高的场合，其单级扬程可达100 m以上，用于输送－20℃～80℃、粘度小于5×10－3 Pa·s、无腐蚀性和无固体颗粒的液体。

图4-12所示为旋涡泵的工作原理图。

该泵的叶轮是一个等厚的圆盘，在圆盘的边缘两侧间隔地铣去一部分，从而构成许多径向小叶片和相应的流道空间，叶轮与泵体构成等截面的环形流道，进口和出口被突出的隔障分开，隔障与叶轮间留有很小的间隙。图4-12旋涡泵的工作原理图1—叶轮；2—叶片；3—泵体；4—隔障；5—环形流道；6—进口；7—出口；8—轴液体被从进口吸入泵体后，在叶片间流道内随叶轮高速旋转，并被抛向环形流道，其受离心力的作用很大；而环形流道内的液体则靠分子间摩擦力运动，受离心力作用小。在这两个大小不同的力的作用小，液体将产生旋转运动(如图4-12中右图箭头所示)，同时液体随叶轮一起作旋转运动(如图4-12中左图箭头所示)，这两种运动的合成结果，使得液体产生与叶轮转向相同的“纵向旋涡”运动。这时，旋涡泵好像一台多级离心泵，每一个叶片流道相当于一级，所以该类泵的扬程较高。旋涡泵与离心泵一样，不具备干吸能力，起动时必须预先在泵内灌注液体。

图4-13所示是W型旋涡泵的结构。该泵的轴封有两种形式：软填料密封和单端面机械密封，出厂时一般用软填料密封。该泵结构简单紧凑、易于制造和修理，并具有较高的吸入高度，叶轮在轴上可自由移动，以保证叶轮与泵体和泵盖间的间隙相等。图4-13漩涡泵的结构

6．单螺杆泵

单螺杆泵特别适合输送高粘度介质，被输送介质的粘度从0到200 000厘泊。含有颗粒或纤维的介质时，颗粒直径可以达30 mm(不超过转子偏心距)，纤维可以长达350 mm(不超过转子螺距的1/3)。其含量一般可达介质的45%，若介质中的固体物为细微之粉沫状，则最高含量可达65%以上，甚至更高。当要求输送压力稳定，介质固有结构不受破坏时，选用单螺杆泵输送最为理想。

单螺杆泵的结构如图4-14所示。图4-14单螺杆泵结构单螺杆泵属于转子式容积泵，它是依靠螺杆与衬套相互啮合在吸入腔和排出腔产生容积变化来输送液体的。作为一种内啮合的密闭式螺杆泵，其主要工作部件由具有双头螺旋空腔的衬套(定子)和在定子腔内与其啮合的单头螺旋螺杆(转子)组成。当输入轴通过万向节驱动转子绕定子中心作行星回转时，定子—转子副就连续地啮合形成密闭腔，这些密闭腔容积不变地作匀速轴向运动，把输送介质从吸入端经定子—转子副输送至压出端，吸入密闭腔内的介质流过定子而不会受到大的搅动和破坏。

螺杆具有单头螺纹，其任意截面皆为等半径的圆，截面的中心位于螺旋线上，是其截面绕轴旋转且同时沿轴向移动而形成的。衬套内表面具有相位差180°的双螺纹，其任意截面为一长圆，两端是半径与螺杆截面半径相等的半圆，中间为直线段，其长度是螺杆螺旋线直径的2倍。螺杆装入衬套后，螺杆表面与衬套内螺纹表面之间形成一个个封闭的腔室，同时任意截面也被分成上下两个月牙形工作腔。当螺杆旋转时，靠近吸入室的第一个工作室的容积逐渐增大，形成负压，在压差的作用下液体被吸入工作腔。随着螺杆的继续转动，工作腔容积不断增至最大后，这个工作室封闭，并将液体沿轴向推向压出室。与此同时上下两个工作腔交替循环地吸入和排出液体，因此液体被连续不断地从吸入室沿轴向推向压出室。

单螺杆泵在其规定的最高负荷压力下工作，当负荷导致压力过大时应减速运行，以避免介质回流而造成定子胶套的剧烈磨损。

图4-15是单螺杆泵外形图。图4-15单螺杆泵外形图4.3.3搅拌反应器

反应设备是化工设备中为化学反应提供反应空间和反应条件的装置，常见的主要有固定床式反应器、流化床式反应器和搅拌式反应器。

搅拌式反应器是化学工业中广泛应用的典型设备之一。它主要用于液—液相反应、液—气相反应和液—固相反应，其最大特点是搅拌混合作用，广泛应用于医药、农药、基本有机合成、有机染料及三大合成材料(合成橡胶、合成塑料和合成纤维)等工业中。

1．搅拌反应器的典型结构

图4-16是配制乙醇钠的搅拌反应器的结构，通常由以下几部分组成：

1)容器部分

反应器为物料进行化学反应提供一定的空间条件，此时需要配有一个容器。这个容器一般由筒体及上、下封头组成，其直径和高度由产品的生产能力和反应要求所决定。反应器根据化工生产易燃、易爆、有毒及有一定的工作压力(或真空)的特点，大多数是密闭的，有时也由于反应过程的允许而设计成敞开的。图4-16所示反应器是由圆形筒体、上部平板封头和下部椭圆形封头组成的。由于该反应器常在常压下操作，因此，上封头可用平板盖，而其下封头采用椭圆形封头，一方面是考虑底部出料，另一方面考虑到其夹套内有介质压力存在。

2)传热装置

由于化学反应过程一般都伴有热效应，即反应过程中会放出热量或吸收热量，因此，在容器的外部或内部需设置起加热或冷却作用的传热装置。加热或冷却的目的是为保证反应能在控制的温度范围内进行。常见措施是在容器外部设置夹套，或在容器内部设置蛇形管，或二者兼而有之。

图4-16所示反应器由于乙醇钠配制过程中要放出热量，因此在筒体外部设置夹套进行冷却，以吸收放出的热量。图4-16配制乙醇钠的搅拌反应器

3)搅拌混合装置

为了使参与化学反应的各种物料混合均匀，接触良好，以加速反应的进行，需要在容器内设置搅拌装置。搅拌装置由搅拌器组成，其转动一般是由电动机经减速机减速到搅拌器所需转速后，再通过联轴节来带动。搅拌轴可是悬臂的，有的大型反应器的搅拌轴需要在器内用轴承支承。

图4-16所示搅拌装置由轴及两组桨式搅拌器(上、下搅拌桨)组成，由电动机经立式蜗杆减速器减速后，通过联轴节带动。由于本反应器的搅拌轴较短，因此采用悬臂结构。

4)轴封

由于搅拌是旋转过程，而反应器容器的封头是静止的，在搅拌轴伸出封头之处必须进行密封，以阻止器内介质泄露。这种密封为转动轴与静止封头间的密封，简称轴封。常用轴封有机械密封和填料密封两种。图4-16所示结构采用了填料密封的形式。

5)其他结构

这种搅拌反应器除上述的几部分主要结构外，还有各种入孔、接管、手孔及支座等附件。如图4-16中的温度计管、入孔、支座、出水口、进水口等。下面主要论述搅拌反应器中的搅拌器。

2．搅拌器的形式

搅拌反应器里安装搅拌器的作用是进行两种以上物料的搅拌混合，使两种物料混合均匀，增加接触，强化器内物料的传热和传质效果，改善反应条件。传质增强以促进化学反应更充分、均匀地进行；强化传热，可使化学反应在放热和吸热过程中温度控制在设定范围，以保证反应的正常进行。当反应器里的液体有一些悬浮的固体，如一些高分子化合物的时候，如不进行搅拌，这些悬浮的固体就会沉降下来，使参与反应的各成分的接触状况恶化，操作难以正常进行；也有一些聚合过程会产生“挂料”，即其反应的结果会产生一些粘稠物料粘附在器壁上，对器壁的传热产生不利的影响，因此也有必要加入搅拌过程。对于有气体或空气参与反应的场合，可用蒸汽方式对介质进行加热，同时，可采用鼓泡搅拌的办法进行搅拌混合。

常见的机械搅拌器如图4-17所示，下面分别论述。图4-17机械搅拌器的典型形状

1)桨式搅拌器

桨式搅拌器结构比较简单，一般以扁钢或角钢加工制成，当介质对普通钢材有腐蚀性时，可用合金钢或有色金属，或在钢制的叶片外包制橡胶或塑料涂层，如环氧树脂等。这种搅拌器的结构如图4-18所示，有平直叶式和折叶式两种形式。折叶式桨式搅拌器除了能使液体作圆周运动外，还能使液体上下运动，起到充分搅拌的作用。搅拌桨的运转速度较慢，一般以它的外缘线速度控制在1.5～3 m/s范围内，转速18～80 r/min为宜。图4-18桨式搅拌器桨式搅拌器的直径可以做得较大，可达2000 mm，但直径越大，功率消耗越大(功率消耗与直径的5次方成正比)，直径一般取筒体内径的1/3～2/3。径宽比(D/B)一般为4～10，取决于介质的粘度、搅拌桨的转速和叶片数量。

搅拌器低速旋转时液体将产生切线流动，而转速加大时将逐渐增加径向流动，可使用在粘度高达1500厘泊，重度达2000 kgf/m3的液体中。

在料液层较大的情况下，为搅拌均匀，常设多层桨叶，每层间成90° 交叉安装。

桨式搅拌器已有标准化系列HG5-220-65，设计时可供选用。

2)涡轮式搅拌器

涡轮式搅拌器有多种形状，如图4-19所示。其中开启直叶涡轮式、开启弯叶涡轮式和开启折叶涡轮式。这几种涡轮式搅拌器和桨式搅拌器在原理上是一样的，区别在于涡轮式的转速较高，叶片较多。一般桨式搅拌器的桨叶数少于4，圆周速度小于3 m/s。

涡轮式搅拌器能使流体从纵向运动变为水平方向的运动(切向和径向的合成)，碰到器壁后再次改变方向，从而使液体受到剧烈的搅动和均匀混合。其中弯叶式相对直叶式而言，因其叶片对液体的径向作用更大，相同直径下搅拌效果一般更好些。这三种开启式涡轮式搅拌器的宽径比(D/B)为5～8，外缘线速度为3～8 m/s，圆盘涡轮式的尺寸关系推荐采用D∶L∶B=20∶5∶4，外缘速度约为3～8 m/s。和桨式相比，涡轮搅拌器直径不能做得太大。

搅拌叶片一般采用焊接或装配结构，在耐磨损的场合可考虑采用耐磨铸铁或合金铸造成形。当较大直径的涡轮式搅拌器装入采用了全焊接结构的搅拌反应器时，由于没有可打开的端盖供搅拌器装入，应把涡轮式搅拌器做成剖分结构，以便能从入孔放入搅拌器中安装。涡轮式搅拌器一般使用在粘度为2000～2500厘泊、重度达2000 kgf/m3的液体介质和气体中，或在反应过程中需要强烈搅拌，以及粘度相差悬殊的液体中。

开启直叶涡轮式搅拌器已有标准化系列HG5-211-65，设计时可供选用。图4-19各种涡轮式搅拌器

3)推进式搅拌器

推进式搅拌器的结构如同船用螺旋桨推进器，叶数为三叶，如图4-20所示。它的直径和涡轮式一样，通常比反应器内筒内径要小得多，一般为反应器内筒直径的1/4～1/3，但外缘线速度较高，一般是5～15 m/s，最大不超过25 m/s，相应转速300～600 r/min。这种搅拌器主要使液体作轴向运动，引起液体循环，其剪切作用较小，常用于搅拌粘度为2000厘泊、重度为2000 kgf/m3的液体。

推进式搅拌器常由灰口铸铁、碳钢或合金钢铸造而成，制造时应作静平衡。

推进式搅拌器已由标准HG5-225-65系列化，设计时可供选用。图4-20推进式搅拌器

4)框式(锚式)搅拌器

框式搅拌器的特点是旋转部分的外直径略小于容器的内径，如图4-21所示，其形状相当于桨式搅拌器的变形，即水平桨叶和垂直桨叶连成一体构成刚性框架，具有良好的刚性。这类反应器的底部是由反应器下封头的形状来决定的，锚式这个名称由此而来。对于大直径的反应器或所搅拌液体的粘度很大时，常用横梁加强，故也叫框式搅拌器。

框式(锚式)搅拌器的外径很大，常取反应器内筒直径的2/3～9/10，或按叶片与内筒器壁的距离为内筒直径的5%～8%设计。搅拌器转速一般为50～70 r/min，最大线速度为0.5～1.5 m/s。图4-21框式(锚式)搅拌器当液体粘度较低时，搅拌叶主要产生切线流，粘度高时则有其他方向的分流。可用于粘度小于15 000厘泊，重度小于2000 kgf/m3的液体中，特点适合有固定沉淀或容易挂料的场合，这就是反应筒体与搅拌器间距小的原因。

框式(锚式)搅拌器常用碳钢(如扁钢或角钢)或不锈钢制造，可采用焊接结构或装配结构，这些都取决于反应器筒体的结构。

钢制框式搅拌器有化工部部颁标准HG5-757-78可供采用。

5)螺带式搅拌器

螺带式搅拌器主要由一螺旋环带、轴套和把两者相连接的支撑杆所组成，如图4-22所示。螺旋环带的外缘能够尽量与容器内壁靠近，有时间距仅几毫米，几乎紧贴内壁，故能将粘在反应器器壁上的物料挂下来。搅动时液体呈复杂的螺旋运动，至上部再沿轴而下。这种搅拌器常用于高分子化合物的聚