化工设备设计基础搅拌反应釜

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1、化工设备设计基础主讲滕艳华副教授材料学院高分子材料教研室yhteng@aust.edu.cn2第六章搅拌器反应釜3一、搅拌的目的1、使物料混合均匀第一节概述2、强化传热、传质使气体在液相中很好地分散使固体粒子（如催化剂）在液相中均匀地悬浮使不相溶的另一液相均匀悬浮或充分乳化强化相间的传质（如吸收等）强化传热41-搅拌器2-罐体3-夹套4-搅拌轴5-压出管6-支座7-人孔8-轴封9-传动装置图9-1搅拌设备结构图二、结构5搅拌设备搅拌装置轴封搅拌罐罐体附件搅拌轴搅拌器传动装置6一、罐体的尺寸确定罐体长径比对搅拌功率的

2、影响第二节搅拌罐结构设计罐体长径比对传热的影响需要较大搅拌功率的，长径比可以选得小些。体积一定时，长径比越大，表面积越大，越利于传热；并且此时传热面距罐体中心近，物料的温度梯度就越大，有利于传热效果。因此，单纯从夹套传热角度考虑，一般希望长径比大一些。1、罐体长径比7物料特性对罐体长径比的要求表6—1几种搅拌罐的长径比种类设备内物料类型长径比一般搅拌罐液-固相、液－液相1～1.3气－液相1～2聚合釜悬浮液、乳化液2.08～3.85发酵罐类发酵液1.7～2.58装料系数初步计算筒体内径确定筒体直径和高度一般取0.6～

3、0.82、搅拌罐装料量二、夹套传热及其结构搅拌反应釜最常见的传热方式为夹套和蛇管传热。在釜体外侧，以焊接或法兰连接的方法装设各种形式的外套，时期与釜体外表面形成密闭的空间，在此空间内通入载热流体，以加热或冷却无料，维持物料的温度在规定的范围，这种结构称为夹套。（一）整体夹套的结构类型（a）仅圆筒的一部分有加套，用在需要加热面积不大的场合。（b）圆筒的一部分和下封头包有加套，是最常用的典型结构。（c）考虑到筒体受外压时为了减小筒体的计算长度L，或者为了实现在筒体的轴线方向分段的控制温度而采用分段夹套，各段之间设置加强

4、圈或采用能够起到加强圈作用的夹套封口件，此结构适用于筒体细长的场合。（d）为全包式夹套，与前三种相比，有最大的传热面积。（二）整体夹套的尺寸确定及连接方式夹套直径Dj可根据筒体内径按表选取夹套封头根据夹套直径及所选封头形式按标准选取夹套高度Hj主要决定于传热面积F的要求，一般不低于液面高度，以保证充分传热，可按下式估算按估算的夹套高度，校核传热面积，如果不符合要求，则需选择其他形式的传热装置。整体夹套与筒体的连接方式有可拆卸和不可拆卸两种。（三）夹套上的附件1、进口接管2、螺旋导流板三、其他形式的夹套结构各种夹套的

5、适用范围：（一）半圆管夹套的结构（二）型钢夹套结构四、蛇管传热及其结构（二）搅拌器的形式桨式、涡轮式、推进式、锚式、框式、螺带式、螺杆式24第二节搅拌器的型式及选型一、常见型式25二、搅拌器的功能提供搅拌过程所需要的能量和适宜的流动状态，以达到搅拌过程的目的。浆叶旋转运动，产生能量，作用于液体，形成流动状态。关键在浆叶，也与其它因素有关，如介质特性，搅拌器的工作环境等。26三、选型搅拌器选型搅拌目的物料粘度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。27表9

6、-1搅拌器型式适用条件表注　表中空白为不适或不详，○为适合。搅拌器型式流动状态搅拌目的搅拌容器容积(m3)转速范围(r/min)最高粘度(P)对流循环湍流扩散剪切流低粘度混合高粘度液混合传热反应分散溶解固体悬浮气体吸收结晶传热液相反应涡轮式○○○○○○○○○○○○1~10010~300500桨式○○○○○○○○○○1~20010~30020推进式○○○○○○○○○1~100010~500500折叶开启涡轮式○○○○○○○○1~100010~300500布尔马金式○○○○○○○○1~10010~300500锚式○○○

7、1~1001~1001000螺杆式○○○1~500.5~501000螺带式○○○1~500.5~50100028四、几种常用搅拌器简介桨式、推进式、涡轮式和锚式搅拌器在搅拌反应设备中应用最为广泛，据统计约占搅拌器总数的75～80％。291.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。图9-3桨式搅拌器30主要应用液—液系中用于防止分离、使罐的温度均一，固—液系中多用于防止固体沉降。主要用于流体的循环，由于在同样排量下，折叶式比平直叶式的功耗

8、少，操作费用低，故轴流桨叶使用较多。也用于高粘流体搅拌，促进流体的上下交换，代替价格高的螺带式叶轮，能获得良好的效果。31桨式搅拌器的转速一般为20～100r/min，最高粘度为20Pa·s。缺点不能用于以保持气体和以细微化为目的的气—液分散操作中。322.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。结构标准推进式搅拌器有三瓣叶片，其螺距与桨