搅拌桨叶的选型和设计计算

1、一、搅拌机结构与组成组成：搅拌器电动机减速器容器排料管挡板适用物料：低粘度物料二、混合机理利用低粘度物料流动性好的特性实现混合1、对流混合在搅拌容器中 . 通过搅拌器的旋转把机械能传给液体物料造成液体的流动两种形式：（1）主体对流：搅拌器带动物料大范围的循环流动（2）涡流对流：旋涡的对流运动液体层界面强烈剪切旋涡扩散主体对流宏观混合涡流对流. 属强制对流。包括对流混合速度取绝被混合物料的湍动程度，湍动程度混合速度2、分子扩散混合液体分子间的运动微观混合作用：形成液体分子间的均匀分布对流混合可提高分子扩散混合3、剪切混合剪切混合：搅拌桨直接与物料作用. 把物料撕成越来越薄的薄层. 达到混合的目的

2、。高粘度过物料混合过程. 主要是剪切作用。三、混合效果的度量1、调匀度I设 A、 B 两种液体 . 各取体积 vA 及 vB 置于一容器中 .则容器内液体A 的平均体积浓度CA0为：VACA 0VA VB（理论值）CA.比较 CA0 、 CA .经过搅拌后 . 在容器各处取样分析实际体积浓度若各处 CA0=CA则表明搅拌均匀若各处 CA0=CA则表明搅拌尚不均匀. 偏离越大 . 均匀程度越差。引入调匀度衡量样品与均匀状态的偏离程度定义某液体的调匀度I 为：C AI（当样品中 CACA0 时）C A 0或I1C A（当样品中CACA0 时）1 C A0显然I 1若取 m个样品 . 则该样品的平均

3、调匀度为I1 I2I mIm当混合均匀时I12、混合尺度设有 A、 B两种液体混合后达到微粒均布状态。混合尺度分设备尺度微团尺度分子尺度对上述两种状态：在设备尺度上：两者都是均匀的（宏观均匀状态）在微团尺度上：两者具有不同的均匀度。在分子尺度上：两者都是不均匀的（当微团消失. 称分子尺度的均匀或微观均匀）如取样尺寸远大于微团尺寸. 则两种状态的平均调匀度接近于己于1。如取样尺寸小到与b 中微团尺寸相近时. 则 b 状态调匀度下降. 而 a 状态调匀度不变。即：同一个混合状态的调匀度随所取样品的尺寸而变化. 说明单平调匀度不能反映混合物的均匀程度四、搅拌机主要结构1、搅拌器搅拌器由电动机带动.

4、物料按一定规律运动（主体对流）. 桨型不同 . 物料产生的流型不同。桨作用于物料 . 物料产生三个方向的速度分量：轴向分量经向分量切向分量当混合。.桨对中安装.n。 液体绕轴整体旋转.不利于（ 1）旋桨式搅拌器类似于无壳的轴流泵结构：特点： a、流型： 轴流型， 以轴流混合为主，伴有切向流，经向流，湍动程度不高。b、循环量大，适用于宏观混合c、适用低粘度物料混合，2000c p 。d 、 桨 转 速 较 高 ， 圆 周 速 度u=515m/s n=100500rpme、 d j=D (以居多 )（ 2）涡轮式搅拌器相似于无壳的离心泵组成：圆盘、轴、叶片（ 48）特点：流型：径向流型伴有轴向流切

5、向流有两个回路易产生“分层效应”（不适于混合含有较重固体颗粒悬浮液）d j=（ D居多 )d j： L： b=20： 5： 4适合混合中低粘度的物料. 5000cu=48m/s n=10 。回路较曲折 . 出口速度大 . 湍动程度强 . 剪切力大 . 可将微团细化。（3）桨式搅拌器当搅拌器提供的机械能因粘性阻力而消耗例：同一规格的涡轮式搅拌器. 混合不同粘度的物料湍动程度主体流动范围. 混合效果差别很大。水的搅动范围为4D当 5000c p 时，其搅动范围为，离桨较远处流体流动缓慢，甚至静止，混合效果不佳。当时，应采用D n的桨结构：桨式搅拌器特点：桨叶尺寸大 , dj/D=宽度大 ,b ：

6、dj=转速低 ,u=2m/s; n=1100 rpm流型：径向流切向流桨叶倾斜 . 可产生小范围轴向流适合低粘度物料5000CP当容器内液位较高时. 可在同一轴上安装几个桨叶。（ 4）锚删式搅拌器结构：2、搅拌容器形状：圆弧底：有利于产生流型 . 加速混合 . 没有死角 . 功耗低。锥型底：有利于底部排料 . 流型差 . 底部易产生停滞现象 .均匀程度差。（2）设计容器壁厚按压力容器设计标准及技术条件进行设计。（ 3）容器容量及结构尺寸容器长径流比 H/D根据实验一般：H/D=13液固相液液相H/D=12气液相H/D= 发酵容器搅拌容器装料量搅拌容器装满程度用装满系数 表示 =Vg/ V式中

7、: V g实际盛装物料的容积V容器全容积=如搅拌过程中起泡沫或呈沸腾状态 =( 取低值)当物料反映平稳或粘度较大时 =( 取高值)容器直径与高度确定方法 : 先初算 ( 忽略封头容积 ), 后较核计算 .直径计算 :VD 2 HD 3H44D将 H/D 及 V=V g/ 代入D34Vg(H/D)注:D 应圆整为标准直径容器高度计算 :VvD 2H4式中 :v封头部分容积VgHvD 24注:H 应圆整校核 :H/D 及值是否在推荐范围内3、挡板（1）打漩当被搅拌液料出现沿圆周做整体旋转运动时. 这种流动状态叫打旋。（2）打旋的危害几乎不存在轴向混合. 会出现分离现象。液面下凹 . 有效容积降低。

8、当旋涡较深时. 会发生从液体表面吸气现象. 引起液体密度变化或机械振动。（3）常见消除打旋的方法偏心安装 倾斜安装側壁安装消除打旋最简单常用的方法是在容器内加设挡板（ 4）挡板的结构与作用结构作用：消除打旋将切向流改变为轴向流和径向流增大液体的湍动程度（ 5）充分挡板化实践证明：实现充分挡板化的条件为(Wb )1.2 .nb0.35式中： W b挡板宽度djd j液轮直径n b挡板数目通常： Wb14djnb10是否所有液体搅拌机无论混合物料的粘度多大都应加设挡板A、低粘度物料. 转速较高 . 桨对中按装时 . 应加挡板 . 挡板紧贴内壁。B、中粘度物料. 挡板离开壁面安装. 防止死区。C、高

9、粘度物料（=12000cp） 流体粘度足以抑制打旋. 可不加挡板4、轴封（ 1）填料密封特点：结构简单成本低对轴磨损大摩擦功耗大需经常调解（ 2）机械密封特点： 密封可靠对轴无磨损 摩擦功耗小使用寿命长无需调整 结构复杂成本高5、传动系统组成：电机、减速器、联轴器、搅拌器五、功率计算1、计算方法影响功率的因素：N=f(n,d j, , ,g)结构参数： d j、D、H、 W b运动参数： n找出无因次数群物性参数：、用N pxKReFr y式中：功率因素当加设挡板时 . 消除打旋 .Y=0,Fr=1. =Np=k Rex对数式： logNp =logK + XlogRe以或 Np为纵坐标 . 以 Re 为横坐标绘制功率曲线2、功率曲线（ 1） Re10 时 .( 层流区）为直线 ,斜率为 -1 。logNp =logK logRe将 Np,Re 代入得