水泥搅拌装置设计-小型水泥搅拌机传动系统设计【含全套13张CAD图纸】【答辩毕业资料】

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目录
摘要 1
Abstract 1
1.引言 2
1.1背景技术 2
1.2水泥搅拌机的功能以及原理 3
1.3我国水泥搅机的现状及种类 3
1.3.1.1 鼓筒式 3
1.3.1.2 盘式 4
2.整体方案的分析和确定 5
2.1搅拌机的选型 5
2.2传动机构分析 6
2.3执行机构分析 7
2.4最终方案的确定 8
3. 电动机及减速器的选型 9
3.1电动机的选型 9
3.2传动比的分配 10
3.3计算传动装配的运动和动力参数 11
3.4 减速器的选择 12
4.链接部分以及其他零件设计 14
4.1主要部分连接固定设计 14
4.2卸料装置 16
4.3搅拌轴的设计及其结果验证 16
5.毕业设计总结 20
致谢 21

摘要
混凝土搅拌机就是把具有一定配合比的砂、石、水泥和水等物料搅拌成均匀的符合质量要求的混凝土的机械。本文主要体现的是小型水泥搅拌机的传动机构的分析设计以及强度的校核过程。
关键词：机构分析、传动设计、二级减速器；

Abstract
Concrete mixer is to have a certain mix of sand , stone, cement and water into a uniform mixing of materials meet the quality requirements of concrete machinery. This paper reflects a small cement mixer drive mechanism analysis and design as well as the intensity of the process of checking
Key words：Institutional analysis、 Transmission design、 Two reducer

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内容简介：: 重庆理工大学毕业设计（论文）开题报告题目水泥搅拌装置设计（任务起止日期 2013 年 2 月 25 日 2013年 5月 31 日）机械学院机械设计制造及其自动化专业第二专业班学生姓名谢兵学号 10905020133 指导教师王黎明系主任二级学院院长 1、本课题的研究目的及意义水泥浆是当今用量较大的建筑材料，广泛地用于工业、农业、交通、国防、水利、市政等基本建设工程中，在国民经济中占有重要地位。搅拌作为水泥浆生产工艺中关键的一道工序，由相应的水泥浆搅拌机来实施完成，目前它已成为各种工程施工中必不可少的施工设备。而大型智能化高效优质水泥浆搅拌机既可快速、大量地进行水泥浆的搅拌作业，又不会对环境造成影响。水泥浆搅拌机能替代人工进行水泥浆搅拌工作，具有搅拌速度快、搅拌均匀、省工省时的优点，解决了人工搅拌水泥浆易结块和沉淀的难题。本研究既是对现有搅拌机关键技术的深入探讨，也是进一步的技术提升和创新，对今后水泥浆搅拌机的设计和产品水平的提高都具有一定的实用价值。它的重要意义在于利用高新技术提升水泥浆机械行业水平和国家重点项目建设施工水平以及推动搅拌机设备性能的全面提高，使其达到国际同行业的设备水平。2、本人对课题任务书提出的任务要求及实现目标的可行性分析任务要求：查阅水泥搅拌装置相关文献并进行收集和整理，完成毕业设计前期工作；整理相关资料文献确定水泥搅拌装置的具体设计方案；进行必要的设计计算和结构设计；运用三维软件建模，并转换成工程图；所设计的水泥搅拌装置要具备比现有同类产品更良好的性能。可行性分析：要解决理论问题我们一方面需要借阅相关的书籍，不过这还不够，还得从网上寻找资源，多与老师进行交流，必要的时候也可以联系工厂去参观一下相关的设备。通过在校期间学习的相关课程，以及在网上和图书馆查阅相关资料，另外在老师的指导下，我相信一定可以完成泥浆搅拌机传动装置的设计。3、本课题的关键问题及解决问题的思路经过几周的文献查阅和资料收集，对于这个课题有了一个初步的认识，知道了要完成的设计任务，根据目前了解的情况，最需要解决的问题是：（1）参数计算时会遇到困难；（2）确定设计方案中的最优方案时会遇到困难；（3）绘制装配图和零件图过程中，布局、尺寸标注、标准件的选择会遇到一定困难。解决思路：首先带着所需要解决的问题，有针对性的查阅国内外各种文献和专利设计，大量获取了一定的相关的专业知识和经验后，针对问题再查阅机械设计手册等工具书籍，利用相关公式进行计算；（1）计算主要参数时，通过网络或其他途径查找与设计相关的资料；（2）选择设计方案时，要考虑它是否合理，最好先多确定几个方案，然后通过比较，确定最优设计方案；（3）绘制装配图及主要零件图时，对于标准件，多查阅相关书籍；尺寸标注时，要注意不能重复标注。 4、完成本课题所需的工作条件（如工具书、计算机、实验、调研等）及解决办法1）1 孙靖民梁迎春.机械优化设计第四版M.北京：机械工业出版社，2006 2 孙桓陈作模葛文杰.机械原理第七版M.高等教育出版社，2006 3 齐民.机械工程材料第七版M.大连：大连理工大学出版社，2007 4 李华志.数控加工工艺与装备M.北京:清华大学出版社,2005. 5 彭诗林等.钣金件结构设计工艺手册M 6 魏龙祥.W67K400/4000型数控板料折弯机简介J.上海机床,1997,02期 7 哈尔滨工业大学理论力学教研室.理论力学I 第七版M.高等教育出版社，2004 8 伍时雄.塑料板折弯机成型装置P.中国:00267582.X,2001 9 刘世全.塑料板折弯机P.中国:CN 201446703 U,2009 10 刘鸿文.材料力学I 第四版M.高等教育出版社，20042）科学计算器，计算机（AutoCAD等）；3）向专业工程师请教。5、工作方案分析及进度计划工作方案分析第一阶段：准备阶段。大致了解需要收集的资料的来源和相关课题内容的了解；第二阶段：资料收集阶段。通过书籍、网站等查找与课题相关的资料；第三阶段：资料分析阶段。把收集回来的资料进行整理、归类分析，及时纠正错误；第四阶段：编写工作说明书。资料分析后草拟工作说明书。本课题将采用现有的水泥搅拌装置结构再设计，从结构优化和整合优秀方案的方向设计一款能够实现操作方便、均匀、安全、高效实现水泥搅拌的机器，提高我国建筑工程效率。第五阶段：反馈、修改工作说明书。进度计划1-4周完成英文文献翻译、文献综述、任务书以及开题报告5-7周水泥搅拌装置工艺分析，确定总体方案设计8-9周总装配图设计10-11周零件图设计12-13周修改设计图纸13-14周完成课题论文的撰写、准备答辩报告人：年月日指导教师意见指导教师：年月日开题报告应根据教师下发的设计（论文）任务书，在指导教师的指导下由学生独立撰写。重庆理工大学文献综述二级学院班级机械设计制造第二专业学生姓名谢兵学号 10905020133时间 2013年3月16日星期六摘要混凝土搅拌机就是把具有一定配合比的砂、石、水泥和水等物料搅拌成均匀的符合质量要求的混凝土的机械。本文主要体现的是小型水泥搅拌机的传动机构的分析设计过程，设计出符合小型规模用料需求的水泥搅拌机。关键词：机构分析、传动设计、搅拌AbstractConcrete mixer is to have a certain mix of sand stone, cement and water into a homogeneous mixing of materials meet the quality requirements of concrete machinery. This paper reflects a small cement mixer drive mechanism analysis and design process, designed to meet the needs of small-scale materials cement mixer Key words：Institutional analysis、Transmission design、Two reducer1.1背景技术水泥搅拌机是建筑设备的重要组成部分，由于建筑事业越来越产业化，对搅拌机的要求也越来越高，传统搅拌机效率低，运输不便，上料出料麻烦，搅拌量过于有限，没有自动化控制系统，供水量不便于把握等一系列的不足，以及很难满足当今建筑产业的发展，现在的建筑事业越来越对新型搅拌越来越渴求。随着科技水平的进步，发达国家看到了水泥搅拌机落后的现在，正在极力推进搅拌机产业变革，正极力研究新型搅拌机，比如高效搅拌机、新型立式可升降泥浆搅拌机、移动式自装料混凝土搅拌机等。随着我国搅拌机市场的发展，搅拌机的技术的研发和市场状况成为业内企业关注焦点，了解国内外搅拌机技术发展和市场状况对于企业提高市场竞争力十分关键。搅拌系统由圆槽形搅拌筒和搅拌轴上安装了几组结构相同的叶片，但是前后上下都错开一定的空间，是拌合料在两个搅拌筒内不断地得到搅拌，一方面将搅拌筒底部和中间的拌合料向上翻滚，另一方面又将拌合料沿轴线分别向前推压，从而使拌合料得到快速而均匀的搅拌。设置在两只搅拌问底部的卸料由气缸门操纵。立式卸料门的长度比搅拌筒长度短，80%90%的混凝土靠其自重卸出，其余部分则靠搅拌叶片强制向外排除，卸料迅速干净。2.2传动机构分析直立式小型搅拌机是一个组成比较简单的水泥搅拌机，它主要有以下几个部分组成：搅拌锅、脚架、电动机、减速器、皮带轮、皮带、联轴器及搅拌叶片。所以其传动部分的主要电动机皮带轮带皮带轮减速器主轴搅拌叶片。以这样的一个传动过程最终实现搅拌动作，其传动简单高效。由于电动机的转速比较高，功率较大，所以在整个传动过程中一定得有个减速器，对于减速器我们大家多知道有一级减速器和多级减速器，考虑到我所设计的搅拌机的电动机转速大概是1440转每分钟，最终要达到主轴转速30来转左右，所以减速器应该选择涡轮蜗杆传动或二级减速器，对于涡轮蜗杆传动，考虑到对于搅拌机的变速不太适合，所以我选择二级减速器，二级减速器常见的主要有直齿圆柱齿轮二级减速器、斜齿圆柱齿轮二级减速器。两者之间的区别在于斜齿圆柱齿轮的稳定性较好，传动平稳，但考虑到对于水泥搅拌机没那么高的要求，所以我选择了用直齿圆柱齿轮二级减速器，然后直齿圆柱齿轮二级减速器于主轴之间采用常用的联轴器链接，以下就是水泥搅拌机的机构传动简图;如图2-4所示。图2-4 机构传动简图搅拌机的分类混凝土搅拌机是搅拌机中比较普遍的一种，混凝土搅拌机按其工作原理，可以分为自落式和强制式两大类。(1)自落式混凝土搅拌机适用于搅拌塑性混凝土。(2)强制式搅拌机的搅拌作用比自落式搅拌机强烈，宜搅拌干硬性混凝土和轻骨料混凝土水泥土搅拌机的应用混凝土搅拌机是把具有一定配合比的沙、石、水泥和水等物料搅拌成均匀的符合质量要求的混凝土的机械。混凝土搅拌机按搅拌原理的不同它可以分为自落式与强制式两大类。(1)自落式搅拌机自落式搅拌机的搅拌筒内壁焊有弧形叶片。当搅拌筒绕水平轴旋转时，叶片不断将物料提升到一定高度，然后自由落下，互相掺合。(2)强制式搅拌机强制式搅拌机主要是根据剪切机理进行混合料搅拌。搅拌机中有随搅拌轴转动的叶片。设计方案经过对水泥搅拌机的类型、传动机构和执行机构的分析，最终我拟定了如下方案：方案1：电动机皮带轮二级圆柱齿轮减速器搅拌轴，电动机首先通过皮带轮一级减速，再通过减速器经过二级减速将动力以及转矩传送到搅拌轴上。方案2：电动机二级圆锥齿轮减速器搅拌轴，使用减速器直接减速将动力以及转矩传送到搅拌轴上。首先，已知各种传动的传动比u，圆锥齿轮传动单级传动比u常用2-3；圆柱直齿轮传动单级传动比u常用2-5；皮带轮单级传动比u常用2-4。然后估算电动机至搅拌轴间的传动比，初选同步转速为1000r/min的原动机，搅拌轴转速为30r/min，则u=1000/30=33.3。方案1：使用皮带轮进行一级减速，使用二级圆柱齿轮减速器二级减速，电动机轴与搅拌轴虽然在同一方向上，但电动机不直接连接减速器，同样可以避免安装分布范围过大。同时其传动比u最大为455=100，大于本次设计所需要的最大传动比。方案2中只使用二级圆锥齿轮减速器，第二级使用圆柱齿轮传动。优点在于圆锥齿轮具有换向性，避免了电动机轴与搅拌轴在同一方向上，避免造成安装分布范围过大。其传动比u最大为35=15，远远小于33.3。综上考虑，选择方案一是比较合理的，多级减速避免了一次性速度变化过大，而且使用二级减速器照样可以达到电动机、主轴和减速器在同一方向上，只要到时候电动机竖直放置即可。所以搅拌机的整体结构可以定型为如图2-8。图2-8 搅拌机整体结构叶片设计传统的立式水泥搅拌机是由三个平板状，通过三个不同尺寸的轴联接在一起，实现搅拌。但是由于从叶片强度、搅拌均匀等方面有些不如人意。改变搅拌叶片传统的形状，设计成一个楔形。并将叶片尺寸设计稍厚，从而达到减少搅拌阻力，提高搅拌强度的效果。并将叶片通过螺钉连接，实现可换，达到节约材料效果。立式混凝土搅拌机查阅孙洪栋专利，专利号03213938.1。图纸见图2-9。本实用新型涉及一种用于搅拌混凝土的立式混凝土搅拌机。其特征是在支架上设有中部带有轴承座的侧部与支架的支承腿平行的转动托架，在转动托架的轴承座内通过轴杆插座有搅拌罐，在搅拌罐的外周壁设有与传动齿轮啮合的齿阁，在支架一侧的支承腿的外侧设有布有手柄卡口的角度盘及通过轴杆设在转动托架轴杆上的手柄。1、一种立式混凝土搅拌机，包括有支架16、搅拌罐4、电机11、皮带轮刀、传动齿轮6，其特征在于在支架16上设有中部带有轴承座15的侧部与支架16的支承腿平行的转动托架列，在转动托架9 的轴承座15内通过轴杆插座有搅拌罐4、在搅拌罐4的外周壁设有与传动齿轮6啮合的齿圈5，在支架16一侧的支承腿的外侧设有布有手柄卡口的角度盘2及通过轴杆设在转动托架轴杆上的手柄1。本实用新型涉及一种用于搅拌混凝土的立式混凝土搅拌机。据了解，目前用于搅拌混凝土的搅拌机普遍是带有上料斗的卧式搅拌机，虽然其给搅拌混凝土带来了很多好处，存在有结构复杂，需2次上料及混凝土排放不净和不便清洗搅拌罐等不足之处。本实用新型旨在提供一种，设计合理、结构简单；操作方便灵活、不受场地限制、排料彻底、便于清洗搅拌罐、直接投料的立式混凝土搅拌机。本实用新型的技术解决方案是，为了实现上述目的，在支架上设有中部带有轴承座的侧部与支架的支承腿平行的转动托架，在转动托架的轴承座内通过轴杆插座有搅拌罐，在搅拌罐的外周壁设有与传动齿轮啮合的齿轮，在支架一侧的支承腿的外侧设有布有手柄卡口的角度盘及通过轴杆设在转动托架轴杆上的手柄。2、本实用性与背景技术比较，由于搅拌罐是立式可翻转的，因此, 其不但简化了结构，而且具有操作方便灵活、不受场地限制、排料彻底、便于清洗搅拌罐和直接投料等优点。图1是本实用新型的结构示意图。下面结合附图详细描述本实用新型的一个具体实施例。参见图1，支架16是由槽钢焊接而成的2个支承腿的支架。在支架16的一侧的支承腿的下部焊有一根轴杆，在支承腿和轴杆上焊有对称的斜拉杆13。在轴杆的两端分别安装有脚轮14。在支架16另一侧的支承腿的下部插有通过顶丝17固定的支座18。在安装有脚轮14 的支承腿的外侧焊有电机支架12。在电机支架12上接装有电机II 和护壳8。在电机11的传动轴上安装有皮带轮7。在支架16的两个支承腿的上部拜有同心的轴孔，在轴孔内安装有轴承。在轴承孔内穿有一端安装有皮带7，另一端安装有传动齿轮6，中部穿在转动托架9轴承孔内的轴杆。在另一轴承孔内穿有一端通过销钉固定在转动托架9插口内的轴杆及通过轴杆安装在该轴杆外端上的手柄1。在位于手柄1处的支架16的支承腿的外侧焊有布有手柄卡口的角度盘2。转动托架9是呈I；型的中部带有轴承座15的转动托架。在转动托架9的轴承座15内通过轴杆插座有搅拌罐4。在搅拌罐4的内壁焊有搅拌翅3。在搅拌罐4的外周壁焊有与传动齿轮6啮合的齿圈5。在两个皮带轮7上套有皮带10。3、操作时；将沙、石、水泥和水倒入搅拌罐内，并启动电机，通过传动齿轮和齿圈使搅拌罐旋转进行搅拌，同时根据搅拌罐内所装物料的多少和搅拌情况将手柄推入角度盘的不同角度的手柄卡口内进行调节搅拌罐的搅拌角度。当需排料时，扳动手柄使转动托架转动，转动至搅拌罐内的混凝土处于被排放的位置，当搅拌罐内的混凝土被排完后，将手柄放回到使搅拌罐处于所需要的投料角度，然后再进行下一次搅拌工作。其搅拌罐的翻转角度为360。当需停止工作时，将电机电源切断。结论由于搅拌机的飞速的发展，现在它已成为跨学科的、有众多应用领域的传统学科。据联合国欧洲经济委员会和国际搅拌技术联合会的统计。搅拌机在世界工业中占据很重要的地位，并以强劲的增长速度加快世界工业化的自动化程。随着工业自动化程度的提高，搅拌机将在更多的领域发挥更大的作用。通过对立式水泥搅拌装置的设计，提高了小型建筑的搅拌效率，节约了小型建筑的工作时间，降低了它的劳动强度，提高了水泥搅拌机的工作寿命。参考文献1.陈宜通.混凝土机械.北京：中国建材工业出版社，2002.62.刘鸿文.材料力学.北京：高等教育出版社，1992.93.成大先.机械设计手册.北京：化学工业出版社，20004.混凝土搅拌机GB/T9142-2000.国家质量技术性能参数5.JS500混凝土搅拌机使用说明书.陕西省建工机械厂6.臧宏琦王永平.机械制图.西安：西北工业大学出版社，20017.王玉.机械精度设计与检测技术.北京：国防工业出版社，2005.88.张家旭张庆芳.钢结构.北京：中国铁道出版社，2003.9.璞良贵、纪名刚.机械设计.北京:高等教育出版社，200010RSonnenberg，Concrete mixers and mix systems, ConcrPrecast Plant Technol.64,88-89(2002).11 AMinakawa and THirota, An extremely small 26 GHz monolithic image-rejection mixer without DC power consumption, IEEE Trans. Microwave Theor Tech. 41(9), 16341637 (2003), Sept.12 徐锦康，周日民，刘极峰，机械设计【M】.北京:机械工业出版社，199813 刘中琪，曾伟鑫，张帆.搅拌机搅拌机构计算机辅助设计，煤矿机械，200014 司骥平，林凡.机械制造自动化技术.机械工业出版社，200115 先梅开，机械设汁.徐州:中国矿业大学出版社，1993重庆理工大学文献翻译二级学院机械学院班级机械设计制造及其自动化第二专业学生姓名谢兵学号 10905020133时间 2013年3月16日译文要求1、译文内容必须与课题（或专业）内容相关，并需注明详细出处。2、外文翻译译文不少于2000字；外文参考资料阅读量至少3篇（相当于10万外文字符以上）。3、译文原文（或复印件）应附在译文后备查。译文评阅导师评语（应根据学校“译文要求”，对学生外文翻译的准确性、翻译数量以及译文的文字表述情况等作具体的评价）指导教师：年月日设计程序的混凝和絮凝对混凝搅拌罐的设计，设计师应首先知道快速混合用于凝血和缓慢搅拌絮凝。混合利用机械设备经常进行。图1显示了典型的混合叶轮。有机械混合，可以发现在标准的典型设计标准在水/废水处理教材。表1的数据，2是从metcaff与涡流污水工程和其他来源。凝聚和絮凝搅拌罐设计的步骤是什么？“常用的设计方法的基础上的速度梯度（G）的概念。基于设计者的经验，他选择的混合时间（t），G值，和一个混合叶轮。基于所选吨，G，和叶轮，设计师使用他的工程知识计算设计参数如下：混合罐的体积和尺寸理论的电力需求叶轮的直径和转速表3示出了选择的设计参数和作者计算出的数据。设计流程总结如下：假设设计案例我现在就用一个假设的例子来说明如何设计搅拌罐凝固和絮凝。南通项目的基础上，我们有假设的情况下，流程配置：快速混合凝固后3个阶段的慢组合进行絮凝。设计流量：Q= 5000立方米温度：15C（冬季），35C（夏季）1 快速混合罐凝血设计从表1中，推荐的混合时间为20 - 60秒。我们选择最大的混合计算容积：计算快速混合罐尺寸：选择一个方形的槽的深度与宽度之比为1.5。快速混合罐的尺寸是：宽度=1.33米;长度=1.33米;深度= 2米计算电源要求：速度梯度的概念中使用的设计和操作的坦克机械搅拌装置：其中，G =平均速度梯度（S-1）P=功耗（W）=动态粘度（NSM-2）V=罐容积（m3）。重新排列上述方程，我们得到：=15时 C=1.1410-3 NSM-2，=35时 C=0.7610-3 NSM-2。我们选择在15C，以确保在冬季提供充足的电力。从表1，推荐G是500 - 2,500 S-1。我们选择G值为1000 S-1。 P = mVG2 = (1.14 x 10-3 )(3.5)(1,000)2 = 4,000 W = 4 kW假设齿轮箱的效率为90，功率要求变得计算叶轮的直径和转速我们选择45尖锐的刀片有4个叶片的涡轮。从表1中，推荐的比例叶轮直径（D），以等效的罐直径为0.25 - 0.4。我们选择0.3。叶轮的旋转速度（n）可以从以下估计数学关系：上面的方程适用于，如果雷诺数是在湍流的范围内（NR10000）。的功率数Np是由于在图1和水密度r在15（）=999kgm3。检查雷诺数：检查叶轮叶尖速度：检查营数：凝固用快速混合罐的设计是完整的。选定的设计参数和计算，如在表3中示出在表4中被再现。表4中设计参数，并计算混凝池。2 缓慢混合罐设计第1进行絮凝从表2中，推荐的混合时间是20 - 60分钟。我们选择了一个总的混合时间30分钟。因为我们有3絮凝池，每个罐将有10分钟的混合时间。计算容积：絮凝池的尺寸计算：选择一个方形水箱与宽度比1.13width深度。絮凝池的尺寸是：宽度= 3.14米，长度= 3.14米，深度=3.5计算功率要求从表2中，推荐使用的G是20 - 80 s-1的。我们选择G值为80 s-1的。假设变速箱的效率为90，功率要求变为：计算叶轮的直径和转速：我们选择45尖锐的刀片有4个叶片的涡轮。从表2中，推荐的比例叶轮直径（D），以等效的罐直径为0.35 - 0.45。我们选择0.3，稍的最低值以下。检查雷诺数：检查叶轮叶尖速度：检查营数：3 缓慢混合罐设计第2进行絮凝从表2中，推荐的混合时间是20 - 60分钟。我们选择了一个总的混合时间30分钟。因为我们有3絮凝池，每个罐将有10分钟的混合时间。计算容积：絮凝池的尺寸计算：选择一个方形水箱与宽度比1.13width深度。絮凝池的尺寸是：宽度= 3.14米，长度= 3.14米，深度=3.55米计算电源要求：从表2中，推荐使用的G是20 - 80 s-1的。我们选择G值为60 s-1的。假设变速箱的效率为90，功率要求变为：计算叶轮的直径和转速：我们选择45尖锐的刀片有4个叶片的涡轮。从表2中，推荐的比例叶轮直径（D），以等效的罐直径为0.35 - 0.45。我们选择0.3，稍的最低值以下。检查雷诺数：检查叶轮叶尖速度：检查营数：4 缓慢混合罐设计第3进行絮凝从表2中，推荐的混合时间是20 - 60分钟。我们选择了一个总的混合时间30分钟。因为我们有3絮凝池，每个罐将有10分钟的混合时间。计算容积：絮凝池的尺寸计算：选择一个方形水箱与宽度比1.13width深度。絮凝池的尺寸是：宽度= 3.14米，长度= 3.14米，深度=3.55米计算电源要求：从表2中，推荐使用的G是20 - 80 s-1的。我们选择G值为40 s-1的。假设变速箱的效率为90，功率要求变为：计算叶轮的直径和转速：我们选择45尖锐的刀片有4个叶片的涡轮。从表2中，推荐的比例叶轮直径（D），以等效的罐直径为0.35 - 0.45。我们选择0.3，稍的最低值以下。检查雷诺数：检查叶轮叶尖速度：检查营数：进行絮凝3慢速混合罐的设计是完整的。选定的设计参数如在表3中示出计算出的被再现于表5-7中表5中。设计参数选择和絮凝池1计算。表6中。设计参数选择和计算絮凝池2。表7中。选择的设计参数，和为絮凝池3计算。至于我可以告诉叶强和天津的设计，设计过程通过研究所没有考虑速度梯度的概念。在本次会议在新加坡检讨南通设计，我问叶七盎的设计是否凝血和絮凝池G值的概念的基础上。叶强证实他知道的速度梯度的概念。但最近，叶强说，有没有文档/计算，以证明该设计确实是基于速度梯度。天津设计院提供的信息是基于叶强的个人经验。叶强转交了一份由设计院完成的计算，对我来说，看到附加的文档。但没有提到在文档中，它的速度梯度的设计过程似乎是反向的上述设计过程。叶轮直径和转速是任意选定的。这些选定的值，然后用于计算功率要求，参见下图。这是显而易见的，该程序是正好相反的是什么通常使用的设计师的凝聚和絮凝流程。通过叶强和天津设计院设计过程在概念上不正确的。不过，这并不意味着拟建的规模混凝和絮凝在实践过程将失败。的原因是，已经广泛的速度梯度在文献中提出了混凝，絮凝设计。因此，安全边际巨大的。不过，叶嶈作为一个过程的设计人员应该学习的正确方法废水处理工艺设计。设计程序和适当的文件计算是必须的。我决定用一个假设的例子来说明凝固在设计所涉及的步骤絮凝过程的一个原因。我想叶期肮遵循给定的设计实例上述重新计算凝聚和絮凝的设计参数为南通项目并检查设计参数是否导致速度梯度值的范围内可接受的范围内。Design Procedure for Coagulation and FlocculationTo design mixing tanks for coagulation and flocculation, the first thing the designer should know is that rapid mixing is used for coagulation and slow mixing for flocculation. Mixing is often carried out by using mechanical devices. Figure 1 shows typical mixing impellers and their power numbers.There are typical design criteria for mechanical mixing that can be found in standard text books on water/wastewater treatment. The data in Tables 1 and 2 are taken from Metcaff& Eddy Wastewater Engineering and other sources.What are the steps involved in designing mixing tanks for coagulation and flocculation? The commonly used design approach is based on the concept of velocity gradient (G). Based on the designers experience, he selects a mixing time (t), a G value, and a mixing impeller. Based on the selected t, G, and impeller, the designer uses his engineering knowledge to calculate the following design parameters: Mixing tank volume and dimensions Theoretical power requirement Impeller diameter and rotational speedTable 3 shows the design parameters selected and the design parameters calculated by thedesigner.Table3. Design parameters selected and calculated by the designer.Hypothetical Design CaseI will now use a hypothetical case to illustrate how to design mixing tanks for coagulation and flocculation. The hypothetical case is based on the Nantong project where we have the following process configuration: a rapid mix for coagulation followed by 3 stages of slow mix for flocculation.Design flow rate: Q = 5,000 m3/dayTemperature: 15 C (winter), 35 C (summer)1. Design of a rapid mix tank for coagulationFrom Table 1, recommended mixing time is 20 60 s. We select the maximum mixing time of 60 s. Calculate tank volume: Calculate dimensions of rapid mix tank:Select a square tank with a depth to width ratio of 1.5.Dimensions of rapid mix tank are:Width = 1.33 m; Length = 1.33 m; Depth = 2 m Calculate power requirement:The concept of velocity gradient is used in the design and operation of tanks with mechanical mixing devices:where G = average velocity gradient (s-1), P = power requirement (W), = dynamic viscosity (Nsm-2), and V = tank volume (m3). Rearranging the above equation we get: at 15 C = 1.14 x 10-3 Nsm-2, at 35 C = 0.76 x 10-3 Nsm-2. We select at 15 C to ensure adequate power is provided during winter.From Table 1, recommended G is 500 2,500 s-1. We select a G value of 1,000 s-1.Assuming the gearbox efficiency is 90%, the power requirement becomes: Calculate impeller diameter and rotational speed:We select 45 pitched-blade turbine with 4 blades. From Table 1, the recommended ratio of impeller diameter (D) to equivalent tank diameter is 0.25 0.4. We select 0.3.The rotational speed of the impeller (n) can be estimated from the followingMathematical relationship:The above equation applies if the Reynolds number is in the turbulent range (NR 10,000). The power number Np is given in Figure 1 and water density r at 15 C = 999 kgm3. Check Reynolds number: Check impeller tip speed: Check Camp number:The design of a rapid mix tank for coagulation is complete. The design parameters selected and calculated as shown in Table 3 are reproduced in Table 4.2. Design of slow mix tank #1 for flocculationFrom Table 2, recommended mixing time is 20 60 min. We select a total mixing time of 30 min. Since we have 3 flocculation tanks, each tank will have a mixing time of 10 min. Calculate tank volume: Calculate dimensions of flocculation tank:Select a square tank with a depth to width ratio of 1.13width.Dimensions of flocculation tank are:Width = 3.14 m; Length = 3.14 m; Depth = 3.55 m Calculate power requirement:From Table 2, recommended G is 20 80 s-1. We select a G value of 80 s-1. Assuming the gearbox efficiency is 90%, the power requirement becomes Calculate impeller diameter and rotational speedWe select 45 pitched-blade turbine with 4 blades. From Table 2, the recommended ratio of impeller diameter (D) to equivalent tank diameter is 0.35 0.45. We select 0.3, slightly below the minimum value. Check Reynolds number: Check impeller tip speed: Check Camp number:3. Design of slow mix tank #2 for flocculationFrom Table 2, recommended mixing time is 20 60 min. We select a total mixing time of 30 min. Since we have 3 flocculation tanks, each tank will have a mixing time of 10 min. Calculate tank volume: Calculate dimensions of flocculation tank:Select a square tank with a depth to width ratio of 1.13width.Dimensions of flocculation tank are:Width = 3.14 m; Length = 3.14 m; Depth = 3.55 m Calculate power requirement:From Table 2, recommended G is 20 80 s-1. We select a G value of 60 s-1.P = mVG2 = (1.14 x 10-3 )(35)(60)2 = 144 W = 0.14 kWAssuming the gearbox efficiency is 90%, the power requirement becomes: Calculate impeller diameter and rotational speed:We select 45 pitched-blade turbine with 4 blades. From Table 2, the recommended ratio of impeller diameter (D) to equivalent tank diameter is 0.35 0.45. We select 0.3, slightly below the minimum value. Check Reynolds number: Check impeller tip speed: Check Camp number:4. Design of slow mix tank #3 for flocculationFrom Table 2, recommended mixing time is 20 60 min. We select a total mixing time of 30 min. Since we have 3 flocculation tanks, each tank will have a mixing time of 10 min. Calculate tank volume: Calculate dimensions of flocculation tank:Select a square tank with a depth to width ratio of 1.13width.Dimensions of flocculation tank are:Width = 3.14 m; Length = 3.14 m; Depth = 3.55 m Calculate power requirement:P = mVG2From Table 2, recommended G is 20 80 s-1. We select a G value of 40 s-1.P = mVG2 = (1.14 x 10-3)(35)(40)2 = 64W = 0.064 kWAssuming the gearbox efficiency is 90%, the power requirement becomes: Calculate impeller diameter and rotational speed:We select 45 pitched-blade turbine with 4 blades. From Table 2, the recommended ratio of impeller diameter (D) to equivalent tank diameter is 0.35 0.45. We select 0.3, slightly below the minimum value. Check Reynolds number: Check impeller tip speed:TS =pnD =p (0.32)(1.06) = 1.1 ms-1 1.8 TS 2.4 ms-1 (Table 2), Not OK Check Camp number:Gt = (40)(600) = 24,000 20,000 Gt 200,000 (Table 2), OKThe design of 3 slow mix tanks for flocculation is complete. The design parameters selected and calculated as shown in Table 3 are reproduced in Tables 5-7.Table 5. Design parameters selected and calculated for flocculation tank #1.As far as I can tell, the design procedure adopted by Ye Qiang and the Tianjin Design Institute did not consider the concept of velocity gradient. During our meeting in Singapore to review the Nantong design, I asked Ye Qiang whether the design of coagulation and flocculatio

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