冶金化工设备第四部分搅拌反应器Microsoft-PowerPoint-演示文稿

第四部分搅拌反应器机械搅拌反应器：用叶轮（搅拌器）旋转搅拌反应器的类型搅动物料实现搅拌混合气流（多为空气）搅拌反应器：利用气体流动搅动物料实现搅拌混合操作,图4-1,图4-2,第1章机械搅拌反应器4.1机械搅拌反应器的类型和结构组成类型：（1）按安装方式可分成立式(应用最广）和卧式两类立式机械搅拌反应器的特征为：在搅拌罐顶盖的上方装设有传动装置，而且搅拌轴的中心线和罐体中心线是重合的。,图4-3,图4-3,图4-4,在搅拌轴上可装设一层、两层或更多层搅拌器。在罐体上可根据需要装设换热部件和搅拌附件等。（2）按罐体结构及材料可分为碳钢、不锈钢、碳钢衬橡胶、碳钢衬搪瓷、碳钢衬塑料、碳钢衬环氧玻璃钢、碳钢衬铸石、碳钢衬瓷砖（块）、碳钢衬不透性石墨、碳钢衬不锈钢及碳钢衬钛等十一类（3）按操作压力可分为常压与加压两类（4）按搅拌器型式可分为浆式搅拌罐（反应器）、涡轮式搅拌罐、推进式搅拌罐、锚式搅拌罐、框式搅拌罐、挂链式搅拌罐等结构组成机械搅拌反应器主要由搅拌装置、轴封和搅拌装置三部分组成，其构成形式如下：,4.1.1立式机械搅拌反应器4.1.1.1立式机械搅拌反应器的槽(罐)体4.1.1.1.1罐体的结构罐体的作用：装被搅拌的物料形状：常用的为立式圆筒形其结构如图4-5所示。,图4-5,表4-1,它主要由顶盖、圆筒、罐底和一些部件（如连接底座、进出料液管、检测部件和换热部件等）组成（1）顶盖常压和加压下采用平盖椭圆形盖（2）罐底三种形式：平底只适用于常压椭圆形底锥形底,平底,椭圆形底,锥形底,（3）连接底座作用：连接底座焊接在罐体顶盖上，用以连接减速器支架和轴封装置的部件。结构形式：整体式和分装式，如图4-8所示各种连接底座的特点：图4-8(a):连接底座与封头顶盖接触处做成平面，加工方便，结构简单。在连接底座外周焊一圆环并与顶盖焊成一体图4-8(b):适用于衬里设备。衬里设备也可可使用图中(a)所示的连接底座，亦可如图中(b)那样用衬里包裹。图4-8(c):适用于碳素钢或不锈钢制的设备。,图4-8,1-罐体顶盖2-圆环3-连接底座4-衬里层5-支架连接底座6-轴封连接底座,图4-8(d)：分装式连接底座，即轴封连接底座与减速器支架连接底座是分开的，适用于两连接底座直径相差很大的设备。底座材料必须能耐罐内溶液的腐蚀。（4）进出料液管进液管：进液管的结构如图4-9所示。其一般由顶盖引入，管的下端开口截成450角，并朝向搅拌器中央，以便减少料液飞溅到罐体壁上。图a:比较简单，可用于允许有少量飞溅和冲击的场合图b:管子可抽出，用于易腐蚀、易堵塞的料液，清洗和检修都比较方便。图c：结构简单，施工安装方便图d：管下端浸没在料液中，可,图4-9,减少进料冲击液面而产生气泡，,有利于稳定液面，气液吸收效果好。管子上部的小孔是为了防止虹吸现象而设的。出料液管：出料方式：压出和下出因此出料液管分为压出料液管和下出料液管压出料液管的结构如图4-10所示。它靠在搅拌罐内充压缩空气或惰性气体，使料液自出液管底部管口压出，输送到下到工序的设备中去。适用于搅拌罐上部出料。罐内压出料液管的固定方式:固定管卡固定和活动管卡固定,图4-10,当罐体的顶盖与圆筒焊在一起时，压出料液管可采用图4-10a所示的结构，罐体内使用活动管卡。为了检修压出料液管，在罐体上须留有人孔。如果压出料管不需要检修时，可将其直接焊在顶盖上，在罐体内使用固定管卡。当罐体的顶盖采用可拆连接时，压出料液管的结构如图4-10b所示。为将罐体内的料液全部压出，压出料液管的下端管口应安装在罐体的最低处，为加大压出料液管的入口截面，下管口可截成450600角。下出料管:应设置在罐体的最低处当罐体外有整体夹套时，下出料管的结构如图4-11和图4-12所示。图4-11用于不可拆整体夹套，其中a是下出料管与罐体、夹套同时焊在一起，它适用于罐体温度与夹套壁温度大致相等的场合。b是在下出料液口处的夹套做成一凹陷部分。下出料液管不与夹套壁相焊，而是焊在罐体上，使得焊缝易于检查。图4-12用于可拆整体夹套，其下出料液管与夹套的间歇，须采用密封装置来密封，其密封形式可选用填料式结构。为了能够装卸,夹套，下出料液管的法兰盘应选用可拆连接，图中a为活套法兰连接，图b为螺纹连接。,（5）检测部件为了观察搅拌设备的料液搅拌和反应情况，必须安装视镜。另外，搅拌设备上应备有检测仪表的管口，如温度计口、压力表口等。对直径较大的搅拌设备还必须安装用于设备内检修和清理的人孔。温度计套管：作用：用于放置检测料液温度的长水银温度计或热电偶。套管材料：碳素钢、不锈钢、和镍基合金等。当搅拌粘度很高的料液时，温度计套管受到很大的弯曲力矩，为防止管子弯曲或折断，套管的上部壁要厚些，或者采用多层套管。除最里层外，其余各层套管都要钻平衡孔。为了建立良好的传热条件，可在套管内注入一些机油或其它高沸点液体，然后把温度计或热电偶插入套管。,图4-13,保温视镜：高温操作的设备其可采用图4-14所示结构的保温视镜，可防止镜面上结露。这种结构安装了两块镜片，其间的空气用蒸汽间接加热，以减少每块镜片的内、外温差，从而防止在镜片上结露。如果在操作过程中视镜容易挂泡沫或物料而影响观察时，可装设冲洗管，如图中右侧所示。（6）换热部件加热或冷却的主要作用是维持生产中最佳的操作条件，以取得最好的工艺效果。有传热要求的搅拌反应器，为维持反应的最佳温度，需要设置换热元件。常用的换热元件有夹套和盘管。当夹套的换热面积能满足传热要求时，应优先采用夹套，这样可减少,图4-14,容器内构件，便于清洗，不占用有效容积。夹套的概念：所谓夹套就是在容器的外侧，用焊接或法兰连接的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。在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。夹套的主要结构形式有：整体夹套、型钢夹套、半圆夹套和蜂窝夹套等。其适用的温度和压力范围见表4-2,表4-2,1）整体夹套常用形式：a.圆筒型结构形式：如图4-15a所示特点：仅在圆筒部分有夹套，传热面积较小，适用于换热量要求不大的场合。b.U型结构形式：如图4-15b所示特点：圆筒部分和下封头都包有夹套，传热面积大，是最常用的结构夹套与筒体连接方式可拆卸式和不可拆卸式可拆卸式：用于夹套内载热体介质易结垢、需经常清洗的场合。不可拆卸式：用于不需经常清洗和不易结垢场合。是工程中使用较多的,图4-15,一种。夹套与筒体的联接处，做成锥形的称为封口锥，做成环形的称为封口环，如图4-16所示。当下封头底部有接管时，夹套底与容器的连接方式的也有封口锥和封口环两种，其结构如图4-17所示。整体夹套的特点流道面积大、流速低、传热性能差。提高整体夹套传热效率的措施a.在筒体上焊接螺旋导流板，以减小流道截面积，增加冷却水,图4-16,图4-17,流速，如图4-18所示；b.进口处安装扰流喷嘴，使冷却水呈湍流状态，提高传热系数；c.在夹套不同的高度处安装切向进口，提高冷却水的流速，增加传热系数。2）型钢夹套一般用角钢与筒体焊接组成。如图4-19所示。角钢主要有两种布置方式：沿筒体外壁轴向布置和沿筒体外壁螺旋布置。,图4-18,图4-19,角钢的刚度大，不易弯曲成螺旋形。型钢夹套的特点是流速大，传热系数较高。3）半圆管夹套结构如图4-20所示。半圆管在筒体外的布置，既可螺旋形缠绕在筒体上，也可沿筒体轴向平行焊在筒体上或沿筒体圆周方向平行焊接在筒体上，见图4-21。特点：半圆管或弓形管由带材压制而成，加工方便；缺点是焊缝多，焊接工作量大，筒体较薄时易造成焊接变形。当载热介质流量小时宜采用弓形管。,图4-20,图4-21,4）蜂窝夹套它是以整体夹套为基础，采取折边或短管等加强措施制成的。它可以提高筒体的刚度和夹套的承压能力，减少流道面积，从而减薄筒体厚度，强化传热效果。结构型式：折边式和拉撑式折边式蜂窝夹套：夹套向内折边与筒体贴合好再进行焊接的结构。如图4-22所示。拉撑式蜂窝夹套：用冲压的小锥体或钢管做拉撑体做成的蜂窝夹套。图4-23为短管支撑式蜂窝夹套，蜂窝在筒体上呈正方形或三角形布置。,图4-22,图4-23,内盘管：当搅拌反应器的热量仅靠外夹套传热，换热面积不够时常采用内盘管。,表4-3,内盘管的结构形式：螺旋盘管和竖式盘管等。其结构分别如图4-24、图4-25和表4-4所示。对称布置的几组竖式蛇管除传热外，还起到挡板作用。特点：它浸没在物料中，热量损失小，传热效果好，但检修较困难。,表4-4,4.1.1.1.2罐体的计算（1）罐体容积计算罐体的容积可以根据装料体积（有效容积）和装料系数来确定。即Vj=V/Kc(4-1)式中Vj-罐体的几何容积，m3;V-罐内物料体积，m3;Kc-装料系数，其值一般取0.60.85，对起泡或沸腾状物料，取0.60.7；对平稳物料，取0.80.85。（2）高径比确定高径比的定义：罐体的圆筒高度与内径之比，称为罐体的高径比。即Kg=Ht/D(4-2),图4-26,式中Kg-罐体高径比；Ht-圆筒高度，m；D-罐体内径，m。选择罐体的高径比应考虑以下几个主要因素,具体高径比可参照表4-5选择。（3）壁厚计算当罐体受内压时，筒体壁厚可用下式计算式中-壁厚，mm;pc-设计压力，MPa;t-设计温度下筒体材料的许用应力，MPa;-焊接接头系数（焊缝系数）；C-厚度附加量，C=C1+C2,mm,其中C1为钢材的厚度负,表4-5,高径比较小时，罐位单位体积内消耗的材料少，液体表面积大；高径比大，单位体积内可安排的换热面积较大，对反应热效应大的体系很适用，但材料消耗量大。,偏差，C2为腐蚀裕量。腐蚀裕量一般可根据筒体材料在介质中的均匀腐蚀速率和容器的设计寿命确定。在无特殊腐蚀情况下，对于碳素钢和低合金钢，C2不小于1mm；对于不锈钢，当介质的腐蚀性极微时，可取C2=0。但腐蚀余量只对防止发生均匀腐蚀破坏有意义；对于应力腐蚀、氢脆和缝隙腐蚀等非均匀腐蚀，用增加腐蚀余量的办法来防止腐蚀效果不佳，此时应着重于选择耐腐蚀材料或进行适当的防腐蚀处理。,表4-5b,表4-5c,.,+,4.1.1.2搅拌器搅拌器又称搅拌桨或搅拌叶轮，是搅拌反应器的关键部件。功能：提供过程所需要的能量和适宜的流动状态。4.1.1.2.1搅拌器工作原理搅拌器的工作原理是通过搅拌器的旋转推动液体的流动，从而把机械能传给液体，使液体产生一定的液流状态和液流流型，最后达到搅拌操作的目的。4.1.1.2.2搅拌器的流动特征（1）流型搅拌器旋转时把机械能传递给流体，在搅拌器附近形成高湍动的充分混合区，并产生一股高速射流推动液体在搅拌容器内循环流动。这种循环流动的途径称为流型。搅拌器的流型与搅拌效果、搅拌功率的关系十分密切。搅拌器的流型=f（搅拌器的形式，搅拌容器和内构件几何特征，流体性质，搅拌器转速等）对于搅拌机顶插式中心安装的立式圆筒，有三种基本流型。,a.径向流流体的流动方向垂直于搅拌轴，沿径向流动，碰到容器壁面分成两股流体分别向上、向下流动，再回到叶端，不穿过叶片，形成上、下两个循环流动，如图4-27a所示b.轴向流流体的流动方向平行于搅拌轴，流体由浆叶推动，使流体向下流动，遇到容器底面再翻上，形成上下循环流，见图4-27b。c.切向流无挡板的容器内，流体绕轴作旋转运动，流速高时液体表面会形成漩涡，这种流型称为切向流型，如图4-27c所示。此时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。,图4-27,挡板的数量及其大小以及安装方式都不是随意的，它们都会影响流型和动力消耗。挡板的宽度W=(1/101/12)D，在高粘度液时也可减小到(1/20)D。挡板的数量Z1视槽径的大小而异小直径槽，Z1=24大直径槽，Z1=48，以4个或6个居多。挡板沿槽壁周向均匀分布直立安装，其安装方式见图4-29。低粘度时挡板可紧贴近槽壁上，且与液体环向流成直角，如图4-29a；当粘度较高，如700010000cP时，或固液相操作时，挡板要离壁而安装，如图4-29b；挡板离开槽壁的距离一般为挡板宽度的1/51倍；当粘度更高时还可将挡板倾斜一个角度，如图4-29c这样可有效地防止粘滞液体在挡板处形成死角,图4-29,，以及防止固体颗粒的堆积。当槽内有传热蛇管时，挡板一般安在蛇管内侧，如图4-29d，传热蛇管可部分或全部代替挡板，装有垂直换热管时一般可不再安装挡板。挡板的上缘一般可与静止液面齐平，当液面上有轻而易浮不易润湿的固体时，则需在液面上造成漩涡，这时挡板上缘可低于液面100150mm。挡板的下缘可到槽底。有时利用挡板的高度来改变流型，如在槽底希望使较重物料易于沉降而分离出来时，就可将挡板下端取在桨叶之上，这样可使槽底出现水平回转流，有利于物料的沉降。近来，搪玻璃搅拌槽中多采用三叶后掠式（又叫法武都拉式）搅拌器，同时采用一种指状或叫梳状的挡板。这种挡板具有节约动力，又有利于出现上下循环流的特点。由于指状挡板的形状不同、配置位置不同，还可以有不同的效果。指状挡板因不同的操作目的可以有不同的配置方法，见图4-30在固体悬浮过程中，上述的这种直立挡板也有不利之处，就是在桨叶的底部容易形成固体颗粒的堆积，如图4-31那样。这时如能采用底挡板就可明显改善这种情况。底挡板的安装如图4-32底挡板的各种参数已在该图中列出，这些条件适用于Re=(36),全挡板条件：一般随着挡板数和挡板宽度的增加，功率消耗增加，当挡板数和挡板宽度增加到一定值时，继续增加挡板数和挡板宽度，功率消耗则不再增加，这种情况称为全挡板条件。全挡板条件与挡板数量和宽度有关。低粘度液体的全挡板条件可由下式确定（W/D）1.2z1=0.35b.导流筒：为上下开口的圆筒体，安装于容器内，在搅拌混合中起导流作用,使液体在导流筒内部与外部形成上下的循环流动，有利传热、混合和分散。z1、W分别为挡板数和宽度导流筒主要用于推进式、螺杆式搅拌器的导流，涡轮式搅拌器有时也用导流筒。一般液体在导流筒内的流向是向下，在外面是向上。在涡轮式所用的导流筒内侧，设有与桨叶同等数量或更多的折叶片，折叶角度随操作目的而异，例如气-液相操作中，折叶使气液相在导流筒内向下流动，在固-液相操作中，折叶使固-液相在导流筒内向上流动。导流筒的结构形式：直筒式（见图4-33b）适用于搅拌器置于导流筒之中或置于导流筒之下且容器直径不大的情况。,下部收缩式（见图4-33a，下部开口小于搅拌器的直径）适用于搅拌器置于导流筒之下且容器直径较大的情况。上下带喇叭口式主要用于推进式搅拌器，见图4-33c.无论哪种形式，其筒身上一般均开有供流体进入导流筒的孔或槽导流筒的安装位置：导流筒中心轴线应与搅拌器的中心轴线重合。上端位置应低于静液面下端位置对于涡轮式或浆式搅拌器，刚好位于桨叶的上方对于推进式搅拌器，套在桨叶外面，或略高于桨叶。,图4-33,图4-33c,导流筒的直径：推进式搅拌器导流筒直径=（0.330.36）D螺杆式搅拌器根据导流筒的横截面积等于搅拌容器横截面积的一半来确定导流筒的直径，即导流筒的直径约为容器直径的70%。推进式桨叶与导流筒的几何关系，如图4-33c。其中dj=（0.30.33）D，液面高度H与搅拌槽高度H1的关系一般为H=0.75H1。桨叶安装高度（离槽底）C=1.2dj。导流筒总高h2为槽体圆筒部分高度H2的一半。导流筒的内径（与桨叶相对的直段部分）d=1.1dj。导流筒的上段高度h1=d，上段喇叭口角度为140。导流筒下段喇叭口角度为300。导流筒下缘离槽底高度C1=0.8dj。导流筒直段高度h3一般可取为桨叶轮毂高度。螺杆式桨叶的导流筒上下均不带喇叭口，其直径为槽径的0.7倍，以使导流筒内面积与外环隙的面积相等，使粘滞液体的流动不受阻碍。其高度可与螺杆式搅拌器的高度相同或略高一些（3）流动特性,搅拌器从电动机获得机械能，推动物料（流体）运动。搅拌器对流体产生剪切作用和循环流动。剪切作用与液液搅拌体系中液滴的细化、固液搅拌体系中固体粒子的破碎以及气液搅拌体系中气泡的细微化有关。循环作用则与混合时间、传热、固体的悬浮等有关。当搅拌器输入流体的能量主要用于流体的循环流动时，称为循环型叶轮，如框式、螺带式、锚式、浆式、推进式等为循环式叶轮。当输入液体的能量主要用于对流体的剪切作用时，则称为剪切叶轮，如径向涡轮式、锯齿圆盘式等为剪切型叶轮。4.1.1.2.3搅拌器的分类及典型搅拌器的特性（1）分类分类方法：按流体流动形态分；按搅拌器形式分；按搅拌的用途分；按搅拌器的转速分；按搅拌器的材料和结构分。类型：按流体流动形态，搅拌器可分为轴向搅拌器、径向搅拌器和混合搅拌器,.,图4-34搅拌器流型分类图谱,.推进式搅拌器（又称船用推进器）推进式搅拌器结构如图4-37所示。其桨叶形状复杂，加工比常用的浆式、涡轮式都困难，与轮毂的连接方式有的是铸造成一体；有的是将模锻出来的桨叶焊在轮毂上。搅拌器的轮毂用键和止动螺带连接于搅拌轴上，再用螺母拧在轴端托住轮毂。其结构如图4-37b所示。该结构也适用于其他浆型。,表4-6,标准式推进式搅拌器有三瓣叶片，其螺距与浆直径d相等。搅拌时，流体由浆叶上方吸入，下方以圆筒状螺旋形排出，流体至容器底再沿壁面返至浆叶上方，形成轴向流动。推进式搅拌器搅拌时流体的湍流程度不高，但循环量大，容器内装挡板、搅拌轴偏心安装或搅拌轴倾斜，可以防止漩涡形成。推进式搅拌器的直径较小，d/D=1/41/3，叶端速度一般为710m/s，最高达15m/s。推进式搅拌器结构简单，制造方便，适用于粘度低、流量大,图4-37b,图4-37a,的场合，利用较小的搅拌功率，通过高速转动的浆叶能获得较好的搅拌效果，主要用于液-液系混合、使用温度均匀，在低浓度固-液系中防止淤泥沉降等。推进式搅拌器的循环性能好，剪切作用不大，属于循环型搅拌器。其常用参数见表4-7涡轮式搅拌器（又称透平式叶轮）是应用较广的一种搅拌器，能有效完成几乎所有的搅拌操作，并能处理粘度范围很广的流体。图4-38是一种典型的涡轮式搅拌器结构。与浆式搅拌器相比，桨叶数量多，浆叶种类多，桨,表4-7,叶转速高，所以其结构比浆式复杂。各种涡轮搅拌器都是用键与止动螺钉将轮毂连接于搅拌轴上，同时在搅拌轴的底部拧入轴端的螺钉或轴端螺母挡住轮毂。涡轮式搅拌器可分为开式和盘式两类。开式有平直叶、斜叶、弯叶等，其叶片数为2叶和4叶；盘式有圆盘平直叶、圆盘斜叶、圆盘弯叶等，其叶片数以6叶最常见。为改善流动状况，有时把桨叶制成凹形或箭形。a.开启涡轮式搅拌器开启涡轮式搅拌器多是将桨叶直接焊在轮毂上，折叶开启涡轮式搅拌器通常在轮毂上开槽，桨叶嵌入后焊接。平直叶开启涡轮式和折叶开启涡轮式搅拌器的结构分别如图4-39a和4-39b所示大直径的开启涡轮式搅拌器，为便于安装，也可将全部桨叶或径向对称的一对桨叶做成与轮毂可拆连接。图4-39c所示为可拆开启涡轮式搅拌器的结构。,图4-38,b.圆盘涡轮式搅拌器圆盘涡轮式搅拌器的结构比开启涡轮式复杂。圆盘涡轮式搅拌器中的圆盘多数是焊在轮毂上，而桨叶与圆盘的连接方式有多种形式。当浆径di0.40m时，桨叶与圆盘的连接方式常用焊接，其结构如图4-40a所示；当浆径di0.50m时，考虑到拆卸方便，多采用可拆的螺栓连接结构，如图4-40b所示。,图4-39c,为了减少桨叶的外廓尺寸，以便于其从人孔处进出，可将径向对称的一对桨叶制成可拆的，其结构如图4-40c所示。,圆盘涡轮搅拌器的圆盘直径dp一般取桨叶直径di的2/3，圆盘的厚度p要保证一定的刚性以支撑周边的桨叶。弯叶圆盘涡轮式搅拌器的结构特点主要是桨叶呈弯曲形状，而其余结构都与平直叶式的相同。图4-40d所示为弯叶圆盘涡轮式搅拌器的结构。桨叶后弯角h的大小会影响桨叶的排出性能和,动力消耗，一般弯角h为450或600，弯叶都近似为圆弧状，圆弧半径R可取桨叶直径di的3/8。对于浆径di大于0.70m的圆盘涡轮式搅拌器。为了装拆方便，有时要将圆盘制成对开式，桨叶分别焊在对开式圆盘的轮毂上，与搅拌轴装配时用螺栓将对开轮毂夹紧在搅拌轴上，并用螺栓将两个半圆盘连接起来。这种结构如图4-40e所示。涡轮式搅拌器有较大的剪切力，可使流体微团分散得很细,适用于低粘度到中等粘度流体的混合、液-液分散、液-固悬浮以及促进良好的传热、传质和化学反应。平直叶剪切作用较大，属剪切型搅拌器。弯叶是指叶片朝作流动方向弯曲，可降低功率消耗，适用于含有易碎固体颗粒的流体搅拌。,图4-40e,锚式与框式搅拌器结构简单，锚式搅拌器的结构如图4-41和图4-42所示。它适用于粘度在100Pa.s以下的流体搅拌，当液体粘度在10100Pa.s时，可在锚式浆中间加一横桨叶，即为框式搅拌器，以增加容器中部的混合。锚式与框式搅拌器的外廓接近于罐体的内壁，以便带走罐壁上的残留物或液层。为提高桨叶的刚性，常常要在锚式与框式浆叶上增加一些立叶和横梁，这样就使得锚式与框式的结构形状出现了多种形式。锚式、框式浆叶与搅拌轴的连接方式类似于浆式，即浆叶与搅拌轴连接的一端制成半圆状的轴环，然后将两侧桨叶的两个半环用螺栓夹紧在搅拌轴上，同时用穿轴螺栓来固定桨叶与搅拌轴。图4-42a所示为锚式搅拌器（di1.4m）,图4-41,图4-42a,的结构。由于桨叶的外廓尺寸大，为了便于装拆，桨叶之间多数是用螺栓连接，桨叶多扁钢、角钢等制作，为了提高浆叶的强度，也可采用加筋的桨叶。图4-42b所示为扁钢加筋式搅拌器的结构。搪玻璃搅拌罐中的锚式桨叶多用碳素钢圆管或扁钢焊接而成，其璃外壁搪玻，其结构如图4-42c所示。桨叶上增加立叶与横梁时，须考虑不致妨碍工艺上的测温要求。立叶与横梁的宽度可取与浆叶宽度值相同。锚式或框式桨叶的混合效果并不理想，只适用于对混合要求不太高的场合。由于锚式搅拌器在容器壁附近流速比其他搅拌器大，能得到大的表面传热系数，故常用于传热、晶析操作。也常用于搅拌,图4-42b,图4-42c,高浓度淤浆和沉降性淤浆。当搅拌粘度大于100Pa.s的流体时，应采用螺带式或螺杆式。其常用参数见表4-9搅拌器的参数主要指它的尺寸比例、运转条件以及介质粘度范围。尺寸参数包括搅拌器的直径di、罐体的内直径D、桨叶的宽度b、桨叶的数量ny、折叶角、后弯角h、搅拌器转速n、桨叶前端的线速度v、圆盘涡轮的桨叶长度L、推进式桨叶的螺距S以及框式、锚式桨叶的高度h。,表4-9锚式与框式搅拌器常用参数,.,表4-10,.,.,.,.,.,.,4.1.1.2.4搅拌器的选用搅拌器的选用至今仍带有很大的经验性。搅拌器选型一般从三个方面考虑：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、操作费用，以及制造、维护和检修等。常用选用方法：（1）按搅拌器形式和适用条件选型表4-11是以操作目的和搅拌器流动状态选用搅拌器的。由表可见，对低粘度流体的混合，推进式搅拌器由于循环能力强，动力消耗小，可应用到很大容积的搅拌容器中。涡轮式搅拌器应用范围较广，各种搅拌操作都适用，但流体粘度不宜超过50Pa.s。浆式搅拌器结构简单，在小容积的流体混合,表4-11,中应用较广，对大容积的流体混合，则循环能力不足。对于高粘流体的混合则以锚式、螺杆式、螺带更为合适。（2）按搅拌目的选型仅考虑搅拌目的时搅拌器的选型见表4-12,4.1.1.2.5搅拌器搅拌功率、转速、电机功率和搅拌轴直径的确定（1）搅拌功率的计算搅拌功率的定义：搅拌器以一定转速进行搅拌时，对液体做功并使之发生流动所需的功率。计算搅拌功率的目的：一是用于设计或校核搅拌器和搅拌轴的强度和刚度，二是用于选择电机和减速机等传动装置。影响搅拌功率的主要因素：搅拌器的几何尺寸与转速：搅拌器直径、桨叶宽度、桨叶倾斜角、转速、单个搅拌器叶片数、搅拌器距离容器底部的距离等。搅拌容器的结构：容器内径、液面高度、挡板数、挡板宽度、导流筒的尺寸等。搅拌介质的特性：液体的密度、粘度。重力加速度。上述影响因素可用下式关联：,.,（4-4）,一般情况下Fr的影响较小。容器内直径D、挡板宽度b等几何参数可归结到系数K。故上式还可写成=NP/Frq=K(Re)r(4-5),d即为dj,已分别测得某些搅拌装置对单一液体的功率准数NP与雷诺准数Re在双对数坐标图上的关系曲线（称为功率曲线如图4-45）和、功率函数与雷诺准数Re的关系曲线（如图4-44）,图4-44,图4-45,.,4-46,由图4-44和图4-45可知，当Re10（有的认为为Re30）即层流时q=0,r=-1,即功率曲线和功率函数曲线为斜率为-1的直线。此时有P=K1n2d3（4-6）当Re104且符合全板条件时，流动进入充分湍流区，曲线为一水平直线，即NP和与Re无关，此时有P=K2n3d5（4-7）一些搅拌器的K1、K2值可由表4-15查得。Re在10104之间时为过渡区，曲线变化复杂，r不再是常数，随Re而变，在无挡板而Re300时，功率函数为：,4-15,式中、系数，依据搅拌器型式的不同可从表4-16中查得。搅拌功率的计算：用图4-45计算时，P=NPn3dj5(4-9)用图4-44计算时，P=NPn3dj5=Frqn3dj5(4-10),表4-16,对于非均相的液-液或液-固系统，用上述公式和曲线计算时，需用混合物的平均密度和平均粘度代替和。对于液-液非均相系统平均密度的计算式为：,(kg/m3),(kg/m3),(Pa.s),(Pa.s),对固-液非均相系统的平均密度为：,（2）搅拌器转速的确定对于固液悬浮搅拌（一般采用四叶折叶开式涡轮搅拌器浆型。其结构尺寸如下：dj/D=1/3，H（液面高度）/D1.2时，应采用两个搅拌器，搅拌器叶轮中心线至槽底部的距离C=1/4。如液相流体粘度不大于1Pa.s，固相的体积分率不大于5%，且固、液相的相对密度之比不大于1.5，则也可考虑选用推进式搅拌器）当要求搅拌激烈，能使所有固体颗粒较均匀的悬浮于液相中时，四叶折叶开式涡轮搅拌器的转速可按式（4-22）计算。在计算时，可按表4-17中的搅拌等级之9或10级查图4-47选取值。=n3.75dj2.81/ud（4-22）式中ud固体颗粒的设计沉降速度，ft/min（1ft=0.3048m）ud=fwut；ut固体颗粒的终端沉降速度,可由图4-48查取，ft/min；fw校正系数，见表4-18；,.系数，查图4-47；dj搅拌器直径，in；n搅拌器转速，r/min,.,4-48,当要求搅拌不太激烈，仅使固体颗粒离开槽底时，四叶折叶开式涡轮和推进式搅拌器的转速都可按式（4-23）估算。然后考虑该式的误差，乘以1.15，即n=1.15ncl。也可按式（4-22）计算转速，这时，可按搅拌等级之35级查值。ncl=KD-2/3dp1/3（s-l）/s2/3（l/s）-1/9（VP/VP）-0.7（4-23）式中ncl临界浮游转速，r/min；K系数，与搅拌槽的结构有关，无挡板时，K=189,有挡板时，K=199，有底部挡板时，K=142；dp固体颗粒直径，mm；s固体密度，g/cm3；l液体密度，g/cm3；VP固体颗粒的真比容，m3/kg;VP固体颗粒的假比容，m3/kg。对于桨叶式搅拌桨，保证完全悬浮的最低转速可按式（4-24）计算ndj=k（4-24）,式中，k为常数，mr/s，k值一般取2.63.2时混合效果较佳。对于非均相液液分散（可选直叶开式涡轮，一般不应选折叶桨叶的搅拌器）搅拌器的转速可先按式（4-25）估算出临界转速nc，再乘以1.2得到，且应符合Re2000,和搅拌器的叶端线速度达到57m/s。nc=C1(D/dj)1(c/D)1/9(/c)0.25/(dj2cg)0.3(dj/g)-0.5(4-25)n=1.2nc式中nc临界转速（使两种液体的两相分界线消失所需要的最低转速），r/s；c连续相液体物料的粘度，Pa.s；D分散相液体物料的粘度，Pa.s；两相密度差的绝对值，kg/m3;c连续相的密度，kg/m3;两相界面张力，N/m；g重力加速度，m/s2;,C1、1系数,对于六叶平直叶开式涡轮,当C/H=1/4时，C1=3.178,1=1.625;当C/H=1/2时,C1=3.996,1=0.881;C搅拌器离槽底的距离，m；H液面高度，m。转速也可按根据搅拌过程功率来确定搅拌过程功率：完成搅拌过程所需要的功率根据搅拌过程功率确定转速的方法为：根据选定的搅拌器型式查