搅拌器毕业设计机械毕业设计资料

3.0 闻远设计 2023-06-29 66 4 2.34MB 28 页 20光币

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第一章绪论

搅拌可以使两种或多种不同的物质在彼此之中互相分散，从而达到

均匀混合；也可以加速传热和传质过程。在工业生产中，搅拌操作时

从化学工业开始的，围绕食品、纤维、造纸、石油、水处理等，作为工

艺过程的一部分而被广泛应用。

搅拌操作分为机械搅拌与气流搅拌。气流搅拌是利用气体鼓泡通过液

体层，对液体产生搅拌作用，或使气泡群一密集状态上升借所谓上

升作用促进液体产生对流循环。与机械搅拌相比，仅气泡的作用对液

体进行的搅拌时比较弱的，对于几千毫帕·秒以上的高粘度液体是难

于使用的。但气流搅拌无运动部件，所以在处理腐蚀性液体，高温高

压条件下的反应液体的搅拌时比较便利的。在工业生产中，大多数的

搅拌操作均系机械搅拌，以中、低压立式钢制容器的搅拌设备为主。

搅拌设备主要由搅拌装置、轴封和搅拌罐三大部分组成。其结构形式

如下：（结构图）

第一节搅拌设备在工业生产中的应用范围很广，尤其是化学工业中，

很多的化工生产都或多或少地应用着搅拌操作。搅拌设备在许多场合

时作为反应器来应用的。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 99%。。搅拌设备的应用范围之所以这样

广泛，还因搅拌设备操作条件（如浓度、温度、停留时间等）的可控

范围较广，又能适应多样化的生产。

搅拌设备的作用如下：①使物料混合均匀；②使气体在液相中很好

的分散；③使固体粒子（如催化剂）在液相中均匀的悬浮；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。

搅拌设备在石油化工生产中被用于物料混合、溶解、传热、植被悬浮

液、聚合反应、制备催化剂等。例如石油工业中，异种原油的混合调

整和精制，汽油中添加四乙基铅等添加物而进行混合使原料液或产

品均匀化。化工生产中，制造苯乙烯、乙烯、高压聚乙烯、聚丙烯、合

成橡胶、苯胺燃料和油漆颜料等工艺过程，都装备着各种型式的搅拌

设备。

第二节搅拌物料的种类及特性

搅拌物料的种类主要是指流体。在流体力学中，把流体分为牛顿型和

非牛顿型。非牛顿型流体又分为宾汉塑性流体、假塑性流体和胀塑性

流体。在搅拌设备中由于搅拌器的作用，而使流体运动。

第三节搅拌装置的安装形式

搅拌设备可以从不同的角度进行分类，如按工艺用途分、搅拌器结构

形式分或按搅拌装置的安装形式分等。一下仅就搅拌装置的各种安装

形式进行分类说明。

一、立式容器中心搅拌

将搅拌装置安装在历史设备筒体的中心线上，驱动方式一般为皮带

传动和齿轮传动，用普通电机直接联接。一般认为功率 3.7kW 一下

为小型， 5.5~22kW 为中型。本次设计中所采用的电机功率为

18.5kW，故为中型电机。

二、偏心式搅拌

搅拌装置在立式容器上偏心安装，能防止液体在搅拌器附近产生

“圆柱状回转区”，可以产生与加挡板时相近似的搅拌效果。搅拌中

心偏离容器中心，会使液流在各店所处压力不同，因而使液层间相

对运动加强，增加了液层间的湍动，使搅拌效果得到明显的提高。但

偏心搅拌容易引起振动，一般用于小型设备上比较适合。

三、倾斜式搅拌

为了防止涡流的产生，对简单的圆筒形或方形敞开的立式设备，可

将搅拌器用甲板或卡盘直接安装在设备筒体的上缘，搅拌轴封斜插

入筒体内。

此种搅拌设备的搅拌器小型、轻便、结构简单，操作容易，应用范围

广。一般采用的功率为0.1~22kW，使用一层或两层桨叶，转速为

36~300r/min，常用于药品等稀释、溶解、分散、调和及 pH 值的调整等。

四、底搅拌

搅拌装置在设备的底部，称为底搅拌设备。底搅拌设备的优点是：搅

拌轴短、细，无中间轴承；可用机械密封；易维护、检修、寿命长。底

搅拌比上搅拌的轴短而细，轴的稳定性好，既节省原料又节省加工

费，而且降低了安装要求。所需的检修空间比上搅拌小，避免了长轴

吊装工作，有利于厂房的合理排列和充分利用。由于把笨重的减速机

装置和动力装置安放在地面基础上，从而改善了封头的受力状态，

同时也便于这些装置的维护和检修。

底搅拌虽然有上述优点，但也有缺点，突出的问题是叶轮下部至轴

封处的轴上常有固体物料粘积，时间一长，变成小团物料，混入产

品中影响产品质量。为此需用一定量的室温溶剂注入其间，注入速度

应大于聚合物颗粒的沉降速度，以防止聚合物沉降结块。另外，检修

搅拌器和轴封时，一般均需将腹内物料排净。

五、卧式容器搅拌

搅拌器安装在卧式容器上面，壳降低设备的安装高度，提高搅拌设

备的抗震性，改进悬浮液的状态等。可用于搅拌气液非均相系的物料，

例如充气搅拌就是采用卧式容器搅拌设备的。

六、卧式双轴搅拌

搅拌器安装在两根平行的轴上，两根轴上的搅拌叶轮不同，轴速也

不等，这种搅拌设备主要用于高黏液体。采用卧式双轴搅拌设备的目

的是要获得自清洁效果。

七、旁入式搅拌

旁入式搅拌设备是将搅拌装置安装在设备筒体的侧壁上，所以轴封

结构是罪费脑筋的。

旁入式搅拌设备，一般用于防止原油储罐泥浆的堆积，用于重油、汽

油等的石油制品的均匀搅拌，用于各种液体的混合和防止沉降等。

八、组合式搅拌

有时为了提高混合效率，需要将两种或两种以上形式不同、转速不同

的搅拌器组合起来使用，称为组合式搅拌设备。

第二章搅拌罐结构设计

第一节罐体的尺寸确定及结构选型

（一）筒体及封头型式

选择圆柱形筒体，采用标准椭圆形封头

（二）确定内筒体和封头的直径

发酵罐类设备长径比取值范围是 1.7~2.5，综合考虑罐体长径比对搅

拌功率、传热以及物料特性的影响选取

/ 2.5

H D 

根据工艺要求，装料系数

0.7





，罐体全容积

9V m

，罐体公称容积

（操作时盛装物料的容积）

9 0.7 6.3

V V m



    

。

初算筒体直径

即

圆整到公称直径系列，去。封头取与内筒体相同内经，

封头直边高度，

（三）确定内筒体高度 H

当时，查《化工设备机械基础》表 16-6 得封头

的容积

0.734v m

4(9 0.734) 3.64

3.14 1.7

V v

H m



 

  



，取

3.7H m

核算

H D

与



/ 3.7 /1.7 2.18

H D  

，该值处于

1.7 ~ 2.5

之间，故合理。

2 2

6.3 0.69

'1.7 3.7 0.734

4 4

g g

V V

VD H v

 

   

   

该值接近

0.7

，故也是合理的。

（四）选取夹套直径

表1 夹套直径与内通体直径的关系

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摘要：

第一章绪论搅拌可以使两种或多种不同的物质在彼此之中互相分散，从而达到均匀混合；也可以加速传热和传质过程。在工业生产中，搅拌操作时从化学工业开始的，围绕食品、纤维、造纸、石油、水处理等，作为工艺过程的一部分而被广泛应用。搅拌操作分为机械搅拌与气流搅拌。气流搅拌是利用气体鼓泡通过液体层，对液体产生搅拌作用，或使气泡群一密集状态上升借所谓上升作用促进液体产生对流循环。与机械搅拌相比，仅气泡的作用对液体进行的搅拌时比较弱的，对于几千毫帕·秒以上的高粘度液体是难于使用的。但气流搅拌无运动部件，所以在处理腐蚀性液体，高温高压条件下的反应液体的搅拌时比较便利的。在工业生产中，大多数的搅拌操作均系机械搅拌，以...

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