反应釜的搅拌装置设计.doc
第三章反应釜的搅拌装置
搅拌装置由搅拌器、轴及其支撑组成。搅拌器的形式很多，根据任务说明书的要求，本次设计采用的是推进式搅拌器。推进式搅拌器的特点是能使液体产生激烈流动及湍流运动的性能很高。推进式搅拌器的主要运用范围是搅拌及混合绝对粘度小于36000厘泊的各种流动性的液体，以及制成乳浊液或悬浮液。[3]
推进式搅拌器机械设计的主要内容是：确定搅拌轴的直径、搅拌器直径、搅拌器与搅拌轴的连接结构。进行搅拌轴的强度设计和临界转速校核、选择轴的支撑结构及材料的选用。由于介质具有一定的腐蚀性，搅拌装置的材料选用与反应罐主体材料相同的材料06Gr19Ni10同一数字代号S30403。
图3-1搅拌装置由前三章的相关设计得知反应釜净直径Di=1500mm，净高H=1900mm；工作温度：25℃；工作压力：0.125MPa；搅拌目的：搅拌均匀。
图3-1搅拌装置
第节搅拌器形式的确定
根据实际生产要求，初步设定搅拌器为两层搅拌，采用三叶开启涡轮式搅拌器(又称为螺旋推进式搅拌器）。
图3-2推进式搅拌器
搅拌器直径Dj取标准值，即搅拌容器直径的三分之一：[4]
Dj=Di/3=1500m/3=500mm————————————（3-1）
[4]。则
C=（0.05~0.3）Dj=15~150mm——————————（3-2）
因为底间距比值越小，固相完全离底悬浮临界转数越小，所以在满足底层桨轴向排量的前提下，该比值尽量取得最小。但是考虑到实际生产中容器底部会出现一定量的沉积物，C值不能太小[4]；C值太大搅拌效果不足，结合实际取C=130mm
搅拌器浸入搅拌容器液面下的深度（S），搅拌器浸入液体内的最佳深度为：[2]
QUOTE——————————（3-3）
对于双层搅拌器，搅拌器层间距（Sp）与桨径之比一般为0.5~2范围内，由搅拌桨的轴向作用范围和反应釜的高度决定搅拌桨层数。对于两层以上的多层桨，要调整桨径和层数取得合理的层间距，达到搅拌效果好，轴功率低的效果。[2]
故：Sp=（0.9~1.5）Di=250~1000mm———————————（3-4）
取Sp=700mm
搅拌器和容器的几何参数条件如表3-1[5]：
表3-1搅拌器容器几何参数条件
挡板数量
无
搅拌器距容器底部距离
挡板宽度
无
搅拌器潜液深度
S=1200
挡板与容器内壁间距
无
搅拌器直径
Dj=500
搅拌器桨叶数量
Zj=3
搅拌器桨叶的螺距
Pt=Dj=500
表3-2推进式桨叶尺寸表[2]
dj
d
d1
螺钉
δ1
δ1
h
键槽
a
P/n
不大于
d2
b
t
150
30
60
M12
10
5
40
8
51°31′
200
30
60
M12
10
5
45
8
43°22′
250
40
80
M12
10
5
55
12
36°11′
300
40
80
M12
12
6
65
12
39°59′
400
50
90
M16
14
8
95
16
35°19′
500
65
110
M16
18
10
105
18
34°39′
600
65
110
M20
22
12
125
18
29°59′
700
80
140
M20
22
12
150
24
32°14′
注：表中P/n为搅拌器桨叶强度所允许的数值，其计算温度≤200℃；
P————计算功率，Kw；
n————搅拌器每分钟转数。表3-3推进式桨叶展开截面尺寸
表3-3推进式桨叶展开截面尺寸
第节搅拌轴的设计
搅拌轴将电动机的动力传递给搅拌器。它承受的是以扭转为主的扭—弯联合作用。
已知混合物的密度为（900—1050）Kg/m3，则取ρ=1050Kg/m3；搅拌器直径Dj=500mm；搅拌器搅拌转速n=281r/min=4.68r/s；粘度μ=100cP=100mPa·s=0.1Pa·s
搅拌液的雷诺准数：
QUOTE————————————————（3-5）
代入3-2-1式可得QUOTE
一、搅拌轴消耗的功率
单层搅拌器搅拌轴上所消耗的功率：
QUOTE————————————（3-6）
式中QUOTE————功率准数，与被搅拌液体的雷诺准数（Re）有关，与搅拌器的形式及交融其相关的几何参数有关。
对于双层搅拌器的总功率准数：QUOTE———————（3-7）
式中QUOTE————与多层搅拌器的间距和直径比（QUOTE）有关的系数
图3-3多层搅