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1、第六章 反响釜设计第一节第一节 概概 述述 机械搅拌反响釜搅拌反响釜：适用于各种物性如粘度、密度和各种操作条件温度、压力的反响过程，应用于合成塑料、合成纤维、合成橡胶、医药、农药、化肥、染料、涂料、食品、冶金、废水处理等行业。在化工生产过程中，为化学反响提供反响空间和反响条件的装置，称为反响设备或反响釜。一、搅拌的目的A独立的单元操作以促进混合为主要目的：液-液混合、固-液悬浮、气-液分散、液-液分散和液-液乳化等;B其他单元操作的必要手段以促进传热、传质、化学反响为主要目的：流体的加热与冷却、萃取、吸收、溶解、结晶、聚合等操作。二、搅拌反响釜的基本结构主要由反响釜、搅拌装置、传动装置和轴封等
2、组成。l反响釜：釜体、传热装置。它是提供反响空间和反响条件的部件。如夹套、蛇管、工艺接管等。l搅拌装置：搅拌器、搅拌轴。靠搅拌轴传递动力，由搅拌器到达搅拌目的。l传动装置：为搅拌器提供搅拌动力。l轴封：为反响釜和搅拌轴之间的密封装置，以封住釜内的流体不致泄漏。三、搅拌反响釜机械设计的依据四、搅拌反响釜机械设计的内容 工艺设计所确定的对搅拌反响釜的要求。1确定反响釜的结构形式与尺寸；2选择材料；3计算强度或稳定性；4选用主要零部件；5绘制图样，提出技术要求。第二节第二节 釜体与传热装置釜体与传热装置搅拌反响釜釜体主要局部是一圆柱形容器,其结构形式与传热方式有关。常用的传热形式有两种:夹套式壁外传
3、热结构、釜体内部蛇管传热结构 和夹套和蛇管联合使用。一、釜体几何尺寸确实定表1 反响釜的H/Di高径比种类 罐内物料类型 高径比一般搅拌罐液-固相、液液相 11.3气液相 12发酵罐类 发酵液 1.72.5 釜体的几何尺寸必须满足化工工艺要求，对于带搅拌器的反响釜,其容积V为主要决定参数。在确定反响釜直径及高度时,还应根据反响釜操作时所允许的装料程度一装料系数等予以综合考虑,装料系数：通常取0.60.85 1物料在反响过程中产生泡沫或呈沸腾状态：0.60.7;2反响状态平稳：0.80.85。3釜体的容积V与操作容积V0的关系:V0=V容积直立式搅拌容器卧式搅拌容器筒体和下封头两部分容积之和筒体
4、和左右两封头容积之和根据釜体容积V和物料性质，选定H/Di，估算筒体内径Di：则：圆整为标准直径，筒体高度H为：计算值是否符合表1要求二、传热元件传热元件夹套蛇管优先采用夹套，减少容器内构件，便于清洗，不占有效容积。1夹套的结构和尺寸 在容器外侧，用焊接或法兰连接方式装设各种形状的钢结构，使其与容器外壁形成密闭的空间。此空间内通入加热或冷却介质，可加热或冷却容器内的物料。结构型式：整体夹套、型钢夹套、半圆管夹套和蜂窝夹套等。各种碳钢夹套的适用温度和压力范围夹套型式 最高温度/最高压力/MPa整体夹套 U型 圆筒型3503000.61.6 型钢夹套200 2.5 蜂窝夹套 短管支撑式 折边锥体式
5、2002502.54.0 半圆管夹套350 6.4ttjD DDjDjttjD DDjDj圆筒和下封头都包有夹套，传热面积大，最常用结构a.整体夹套 圆筒型U型传热面积较小，适用于换热量要求不大的场合分段式全包式a 圆筒型b U型连接方式可拆卸式不可拆卸式要求定期检查筒体外外表或更换夹套时；当筒体与夹套采用不同材料制造，两者又不能采用焊接连接时。夹套肩与筒体的联接处，做成锥形的称为封口锥，做成环形的称为封口环，加工简单，密封可靠。夹套上介质进出口的规定：1蒸汽作为载热体时：蒸汽一般从上端进入夹套，冷凝液从夹套底部排出。2液体作为冷却液时：采取下端进，上端出，以使夹套中经常充满液体，充分利用传热
6、面,加强传热效果。强化传热措施：当采用液体作为载热体时,为了加强传热效果,在釜体外壁焊接螺旋导流板。导流板以扁钢绕制而成，与简体可采用双面交错焊，导流板与夹套筒体内壁间隙越小越好。注：夹套内径Di一般按公称尺寸系列选取,以利于按标准选择夹套封头,具体可根据筒体直径Di按下表中推荐数值选用。夹套内径Dj 与筒体内径Di的关系 Di500600 7001800 20003000 DjDi+50 Di+100 Di+200 夹套筒体高度Hj主要由传热面积确定,一般应不低于料液高度,以保证充分传热。根据装料系数和操作容积 V,夹套筒体的高度Hj可由下式估算:确定夹套简体高度考虑因素:1当反响釜简体与上
7、封头采用法兰连接时,夹套顶边应在法兰下150m200mm处视法兰螺栓长度及拆卸方便而定;2当反响釜具有悬挂支座时,应考虑防止因夹套顶部位置而影响支座的焊接。b型钢夹套 构成角钢与筒体焊接组成。结构为沿筒体外壁轴向布置和沿筒体外壁螺旋布置型钢的刚度大，弯曲成螺旋形加工难度大c半圆管夹套 半圆管或弓形管由带材压制而成，加工方便。当载热介质流量小时宜采用弓形管。焊缝多，焊接工作量大，筒体较薄时易造成焊接变形。bL3L2Lt1L3(a)螺旋形缠绕半圆管夹套的安装Dt1b平行排管结构螺旋形缠绕在筒体外侧沿筒体轴向平行焊在筒体外侧沿筒体圆周方向平行焊接在筒体外侧d蜂窝夹套 特点 以整体夹套为基础，采取折边
8、或短管等加强措施；提高筒体的刚度和夹套的承压能力，减少流道面积；减薄筒体壁厚，强化传热效果。2蛇管的布置当反响器的热量仅靠外夹套传热，换热面积不够时可采用;釜体内衬里隔热不能采用夹套时可采用。它浸没在物料中，热量损失小，传热效果好，检修较困难。图a 螺旋形蛇管 dDdD图b 竖式蛇管对称布置的几组竖式蛇管：传热和挡板作用一蛇管的长度与排列蒸汽压力MP 0.045 0.125 0.2 0.3 0.5管长与管径最大比值 100 150 200 225 275表1 蛇管长度与直径比值二蛇管的固定 蛇管的固定型式(a)单螺栓固定型式;b 单螺栓加固型式;c 双螺栓固定型式;(b)d 自由支承型式;e
9、紧密排列固定型式;f 防振加固型式蛇管的进出口结构(a)与封头固定;b 用法兰连接;c 与短圆筒节焊接;d 带衬里结构;e 螺纹连接三蛇管的进出口结构比较简单，用在允许有少量飞溅和冲击的场合。套管式接管，用于易腐蚀、易堵塞的场合，内管便于清洗和更换，需要时还可用不同于外管的材料制造。很长，浸在液层中，可减少飞溅和冲击液面引起的泡沫，还有液封作用，管子上部的小孔是为了防止虹吸现象。进料管结构 a 固定式;b 可拆式;c 内伸式三、工艺接管一进料管二出料管管卡材料 Q235-A上出料管下出料管1.搅拌器分类按流体流动形态 径向流搅拌器按结构分类平叶 折叶 螺旋面叶桨式、涡轮式、框式和锚式的桨叶都有
10、平叶和折叶两种结构推进式、螺杆式和螺带式的桨叶为螺旋面叶混合流搅拌器轴向流搅拌器一、搅拌器的形式和选用第三节 反响釜的搅拌装置按搅拌用途分类低粘流体用搅拌器高粘流体用搅拌器推进式、长薄叶螺旋桨、桨式、开启涡轮式、圆盘涡轮式、三叶后弯式等。锚式、框式、锯齿圆盘式、螺旋桨式、螺带式单螺带、双螺带、螺旋螺带式轴流式 混流式径流式搅拌器 桨式、推进式、涡轮式和锚式搅拌器在搅拌反响设备中应用最为广泛，据统计约占搅拌器总数的7580。2.搅拌器的形式1桨式搅拌器 结构最简单,叶片用扁钢制成，焊接或用螺栓固定在轮毂上，叶片数是2、3或4 片，叶片形式可分为平直叶式和折叶式两种。2涡轮式搅拌器 涡轮式搅拌器又
11、称透平式叶轮，是应用较广的一种搅拌器，能有效地完成几乎所有的搅拌操作，并能处理粘度范围很广的流体。平直叶剪切作用较大，属剪切型搅拌器。弯叶叶片朝着流动方向弯曲，降低功率消耗，适用含有易碎固体颗粒的流体搅拌。涡轮式搅拌器:(a)开式直叶涡轮b 开式弯叶涡轮式c 开式折叶涡轮式 d 圆盘直叶涡轮式e 圆盘弯叶涡轮式 f 闭式弯叶涡轮式3锚式、框式搅拌器 结构简单。适用于粘度在100Pas以下的流体搅拌；当流体粘度在100Pas以上时，可在锚式桨中间加一横桨叶，即为框式搅拌器，以增加容器中部的混合。铺式和框式搅拌器(a)适合于椭圆形或碟形下封头的锚式搅拌器;b 适合于椭圆形或碟形下封头的框式搅拌器;
12、c 适用于锥形封头的搅拌器4推进式搅拌器 推进式搅拌器又称船用推进器常用于低粘流体中。5其他搅拌器 螺杆式搅拌器 螺带式搅拌器3.搅拌器的选用 搅拌器选型一般考虑搅拌目的、物料粘度和搅拌容器容积的大小。选用时除满足工艺要求外，还应考虑功耗低、操作费用省，以及制造、维 护和检修方便等因素。搅拌目的 挡板条件 推荐形式 流动状态互溶液体的混合及在其中进行化学反响无挡板三叶折叶涡轮、六叶折叶开启涡轮、桨式、圆盘涡轮 湍流低粘流体有导流筒三叶折叶涡轮、六叶折叶开启涡轮、推进式有或无导流筒 桨式、螺杆式、框式、螺带式、锚式层流高粘流体固液相分散及在其中溶解和进行化学反响有或无挡板 桨式、六叶折叶开启式涡
13、轮湍流低粘流体 有导流筒三叶折叶涡轮、六叶折叶开启涡轮、推进式有或无导流筒 螺带式、螺杆式、锚式层流高粘流体液液相分散互溶的液体及在其中强化传质和进行化学反响有挡板三叶折叶涡轮、六叶折叶开启涡轮、桨式、圆盘涡轮式、推进式湍流低粘流体 搅拌目的与推荐的搅拌器形式液液相分散不互溶的液体及在其中强化传质和进行化学反响有挡板 圆盘涡轮、六叶折叶开启涡轮湍流低粘流体有反射物 三叶折叶涡轮有导流筒三叶折叶涡轮、六叶折叶开启涡轮、推进式有或无导流筒 螺带式、螺杆式、锚式层流高粘流体气液相分散及在其中强化传质和进行化学反响有挡板 圆盘涡轮、闭式涡轮湍流低粘流体有反射物 三叶折叶涡轮有导流筒三叶折叶涡轮、六叶折
14、叶开启涡轮、推进式有导流筒 螺杆式层流高粘流体无导流筒 锚式、螺带式搅拌目的与推荐的搅拌器形式续二、按搅拌器型式和适用条件选型搅拌机顶插式中心安装立式圆筒的三种基本流型：径向流、轴向流和切向流。流体流动方向垂直于搅拌轴，沿径向流动，碰到容器壁面分成二股流体分别向上、向下流动，再回到叶端，不穿过叶片，形成上、下二个循环流动。流体流动方向平行于搅拌轴，流体由桨叶推动，使流体向下流动，遇到容器底面再向上翻，形成上下循环流。无挡板的容器内，流体绕轴作旋转运动，流速高时液体外表会形成漩涡，流体从桨叶周围周向卷吸至桨叶区的流量很小，混合效果很差。注：有者为可用，空白者不详或不合用 搅拌器在容器内的安装方式
15、a 垂直偏心式b 底插式c 侧插式d 斜插式e 卧式三、搅拌附件 为了改善物料的流动状态,在搅拌反响釜内增设的零件称为搅拌附件,通常指挡板和导流筒。一 挡板消除打漩和提高混合效果。一般在容器内壁面均匀安装4块挡板,宽度为容器直径的1/121/10。搅拌容器中的传热蛇管可局部或全部代替挡板，装有垂直换热管 时一般可不再安装挡板。竖向挡板的安装位置：要根据实际情况而定，安装竖挡板时，一般可使挡板的上端与静液面相齐，其下端略低于下封头与筒的焊缝线即可。在高黏度物料中使用桨式搅拌器时，可安装横挡板以增加掺合作用，挡板宽度可与搅拌叶同宽。二 导流筒 1上下开口圆筒，导流筒直径约为容器直径的70%。安装于
16、容器内，在搅拌混合中起导流作用。2导流筒的作用：提高混合效率。一方面提高对筒内液体搅拌程度,加强搅拌器对液体的直接机械剪切作用;一方面,由于限制了流体的循环路径,确定充 分循环的流型，使反响釜内所有物料均能通过导流筒内的强烈混合区,减小走短路的时机。涡轮式或桨式搅拌器导流筒置于桨叶的上方推进式搅拌器导流筒套在桨叶外面，或略高于桨叶。第四节 传动装置传动装置包括电动机、减速机、联轴器、机座和机架。1电动机；2减速机；3联轴器；4支架；5搅拌轴；6轴封装置；7凸缘；8上封头由搅拌功率计算电动机的功率P：一、电动机的选型式中Pe搅拌功率，kW；Ps轴封消耗功率，kW；传动系统的机械效率。电动机的型号
17、应根据功率、工作环境等因素选择。工作环境包括防爆、防护等级、腐蚀环境等。功率18.5KW电机采用6极电机转速950-1000r/min，其余用6极电机转速950-1000r/min或4极电机转速1450-1500r/min。2极电机转速2950-3000r/min 二、减速机选型 常用摆线针轮行星减速机、齿轮减速机、三角皮带减速机以及圆柱蜗杆减速机。选用原则：根据功率、转速。选用时应优先考虑传动效率高的齿轮减速机和摆线针轮行星减速机。摆线针轮行星减速机两级齿轮减速机三角皮带减速机特性参数减速机类型摆线针轮行星减速机齿轮减速机三角皮带减速机圆柱蜗杆减速机传动比i 879 126 4.532.96
18、 8015输出轴转速/r/min17160 65250 200500 12100输入功率/kW0.0455 0.55315 0.55200 0.5555传动效率 0.930.95 0.950.96 0.850.86 0.800.90传动原理利用少齿差内啮合行星传动两级同中距并流式斜齿轮传动单级三角皮带传动圆弧齿圆柱蜗杆传动四种常用减速机的基本特性四种常用减速机的基本特性续主要特点 传动效率高，传动比大，结构紧凑，拆装方便，寿命长，重量轻，体积小，承载能力高，工作平稳。对过载和冲击载荷有较强的承受能力，允许正反转，可用于防爆要求。在相同传动比范围内具有体积小，传动效率高，制造成本低，结构简单，装
19、配检修方便，可以正反转，不允许承受外加轴向载荷，可用于防爆要求。结构简单，过载时能打滑，可起平安保护作用，但传动比不能保持精确，不能用于防爆要求。凹凸圆弧齿廓啮合，磨损小，发热低，效率高，承载能力高，体积小，重量轻，结构紧凑，广泛用于搪玻璃反响罐，可用于防爆要求。特性参数 减速机类型摆线针轮行星减速机齿轮减速机 三角皮带减速机圆柱蜗杆减速机三、机座 机架无支点机架单支点机架双支点机架一般仅适用于传递小功率和小的轴向载荷的条件适用于电动机或减速机可作为一个支点，或容器内可设置中间轴承和底轴承的情况适用于悬臂轴 单支点机架 双支点机架 由于筒体内不设置中间轴承或底轴承，维护检修方便，特别对卫生要求
20、高的生物反响器，减少了筒体内的构件，应优先采用悬臂轴。四、底座简化底座 1 一衬里挂顶盖曲率加工 焊接底座1 一底座;2 一封头;3 一填料箱;4 一搅拌轴衬里底座 1 一封头;2-支撑块;3 一底座12341 9 9、静夜四无邻，荒居旧业贫。、静夜四无邻，荒居旧业贫。6 6月 月-23-236 6月 月-23-23Thursday,June 1,2023 Thursday,June 1,2023 10 10、雨中黄叶树，灯下白头人。、雨中黄叶树，灯下白头人。13:59:04 13:59:0413:59:04 13:59:0413:59 13:596/1/2023 1:59:04 PM 6/1
21、/2023 1:59:04 PM 11 11、以我独沈久，愧君相见频。、以我独沈久，愧君相见频。6 6月 月-23-2313:59:04 13:59:0413:59 13:59Jun-23 Jun-2301-Jun-23 01-Jun-23 12 12、故人江海别，几度隔山川。、故人江海别，几度隔山川。13:59:04 13:59:0413:59:04 13:59:0413:59 13:59Thursday,June 1,2023 Thursday,June 1,2023 13 13、乍见翻疑梦，相悲各问年。、乍见翻疑梦，相悲各问年。6 6月 月-23-236 6月 月-23-2313:59:
22、04 13:59:0413:59:04 13:59:04June 1,2023 June 1,2023 14 14、他乡生白发，旧国见青山。、他乡生白发，旧国见青山。01 01 六月 六月 2023 20231:59:04 1:59:04 下午 下午13:59:04 13:59:046 6月 月-23-23 15 15、比不了得就不比，得不到的就不要。、比不了得就不比，得不到的就不要。六月 六月 23 231:59 1:59 下午 下午6 6月 月-23-2313:59 13:59June 1,2023 June 1,2023 16 16、行动出成果，工作出财富。、行动出成果，工作出财富。20
23、23/6/1 13:59:04 2023/6/1 13:59:0413:59:04 13:59:0401 June 2023 01 June 2023 17 17、做前，能够环视四周；做时，你只能或者最好沿着以脚为起点的射线向前。、做前，能够环视四周；做时，你只能或者最好沿着以脚为起点的射线向前。1:59:04 1:59:04 下午 下午1:59 1:59 下午 下午13:59:04 13:59:046 6月 月-23-23 9 9、没有失败，只有暂时停止成功！。、没有失败，只有暂时停止成功！。6 6月 月-23-236 6月 月-23-23Thursday,June 1,2023 Thurs
24、day,June 1,2023 10 10、很多事情努力了未必有结果，但是不努力却什么改变也没有。、很多事情努力了未必有结果，但是不努力却什么改变也没有。13:59:04 13:59:0413:59:04 13:59:0413:59 13:596/1/2023 1:59:04 PM 6/1/2023 1:59:04 PM 11 11、成功就是日复一日那一点点小小努力的积累。、成功就是日复一日那一点点小小努力的积累。6 6月 月-23-2313:59:04 13:59:0413:59 13:59Jun-23 Jun-2301-Jun-23 01-Jun-23 12 12、世间成事，不求其绝对圆满
25、，留一份缺乏，可得无限完美。、世间成事，不求其绝对圆满，留一份缺乏，可得无限完美。13:59:04 13:59:0413:59:04 13:59:0413:59 13:59Thursday,June 1,2023 Thursday,June 1,2023 13 13、不知香积寺，数里入云峰。、不知香积寺，数里入云峰。6 6月 月-23-236 6月 月-23-2313:59:04 13:59:0413:59:04 13:59:04June 1,2023 June 1,2023 14 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。01 0
26、1 六月 六月 2023 20231:59:04 1:59:04 下午 下午13:59:04 13:59:046 6月 月-23-23 15 15、楚塞三湘接，荆门九派通。、楚塞三湘接，荆门九派通。六月 六月 23 231:59 1:59 下午 下午6 6月 月-23-2313:59 13:59June 1,2023 June 1,2023 16 16、少年十五二十时，步行夺得胡马骑。、少年十五二十时，步行夺得胡马骑。2023/6/1 13:59:04 2023/6/1 13:59:0413:59:04 13:59:0401 June 2023 01 June 2023 17 17、空山新雨后
27、，天气晚来秋。、空山新雨后，天气晚来秋。1:59:04 1:59:04 下午 下午1:59 1:59 下午 下午13:59:04 13:59:046 6月 月-23-23 9 9、杨柳散和风，青山澹吾虑。、杨柳散和风，青山澹吾虑。6 6月 月-23-236 6月 月-23-23Thursday,June 1,2023 Thursday,June 1,2023 10 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。13:59:04 13:59:0413:59:04 13:59:0413:59 13:596/1/2023 1:59:04 PM 6/1/2023
28、1:59:04 PM 11 11、越是没有本领的就越加自命非凡。、越是没有本领的就越加自命非凡。6 6月 月-23-2313:59:04 13:59:0413:59 13:59Jun-23 Jun-2301-Jun-23 01-Jun-23 12 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。13:59:04 13:59:0413:59:04 13:59:0413:59 13:59Thursday,June 1,2023 Thursday,June 1,2023 13 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。
29、6 6月 月-23-236 6月 月-23-2313:59:05 13:59:0513:59:05 13:59:05June 1,2023 June 1,2023 14 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。01 01 六月 六月 2023 20231:59:05 1:59:05 下午 下午13:59:05 13:59:056 6月 月-23-23 15 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。六月 六月 23 231:59 1:59 下午 下午6 6月 月-23-2313:59 13:59Jun
30、e 1,2023 June 1,2023 16 16、业余生活要有意义，不要越轨。、业余生活要有意义，不要越轨。2023/6/1 13:59:05 2023/6/1 13:59:0513:59:05 13:59:0501 June 2023 01 June 2023 17 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。1:59:05 1:59:05 下午 下午1:59 1:59 下午 下午13:59:05 13:59:056 6月 月-23-23MOMODA POWERPOINTLorem ipsum dolor sit amet,consectetur adipiscing elit.Fusce id urna blandit,eleifend nulla ac,fringilla purus.Nulla iaculis tempor felis ut cursus.感 谢 您 的 下 载 观 看专家告诉