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搅拌器设计

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学社问答 发表于 2019-9-5 10:58 | 显示全部楼层 打印 上一主题 下一主题
[mu4]搅拌器设计的技术特点概述[/mu4]0 M  `7 i7 h6 q4 Y2tech.cn

/ h- h7 S2 N# V9 s7 m4 T  从表面上看,搅拌器是机械产品,是通过机械设计、材料选用和机械加工而制得;但其中关于搅拌器的选型、搅拌功率计算、流动场、过程放大等流体工程问题均属于工艺范畴。因而搅拌器的设计需综合运用机械、材料、工艺、控制等几方面知识。
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$ T7 F. ^% C+ p& [- \  各搅拌器的用途、介质特性、操作条件、生产能力和安装方式千差万别,往往要根据不同的功能、结构、材料和使用要求单独设计,因而搅拌器的品种、规格多种多样,是典型的非标设备。根据物料黏度进行搅拌器选型设计  搅拌物料的黏度对搅拌状态有很大影响。所以根据搅拌介质黏度大小来进行搅拌器选型设计是一种基本的方法。
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  1.如果是用于混合并且是低粘度的介质,那么主要控制的因素就是循环流量,这时我们可以首要选择的搅拌器有:推进式、涡轮式搅拌器,如果对于混合的效果要求不是非常精确严格,可以选用桨式搅拌器。
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3 J9 y; E9 y/ R+ z5 F' _5 Q6 H  2.如果是用于混合中高高粘度的介质,我们就要注意对循环流量及转速的控制,根据搅拌介质的粘度由高至低,可以选用的搅拌器有:锚框式、螺带螺杆式、桨式、部分非标改型的涡轮式,如果使用桨式搅拌器,那么挡板安装一般是必不可少的。
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[mu4]根据流型和搅拌目的对搅拌器选型设计[/mu4]. t4 r4 M6 U" s7 L7 L2tech.cn
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  根据粘度对搅拌器进行选型之后,我们还需要根据搅拌工况所需要的流型对搅拌器进行进一步的选型设计。  @, d1 J$ Y6 J) N6 B3 c2tech.cn

# ~& P4 ~+ S! [. C5 w& Q- r) T9 B+ N  根据流型不同,搅拌器大致分为三种:轴向流型,径向流型和混合流型。 轴向流型中的轴,指的就是搅拌轴,轴向流型的混合流体的运动方向是和搅拌轴平行的,流体是从轴向进入搅拌器的叶片,而后又从轴向流出的一种液流方式,轴流式搅拌器多采用螺旋桨作为搅拌叶轮,所以轴流式搅拌器又成为旋桨式搅拌器。8 ?2 m, d& f* D" i6 M4 E8 Z; u( n2tech.cn
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  推进式搅拌器是轴流型的代表,平直叶圆盘涡轮搅拌器是径流型的代表,而斜叶涡轮搅拌器是混合流型的代表。0 x* P7 X% A, ~" p# E2tech.cn

3 r- B: C! q5 V; l3 T- ^8 p如果根据搅拌目的进行分类,可以参考以下内容:
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  S: c  E" y- O. i$ |& h* F+ f  互溶溶液的搅拌,可使用涡轮式推进式和桨式,需要注意对湍流强度的控制。% o! B" a3 Y, X3 m2tech.cn
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  固液混合时对搅拌器的选择有些复杂,需要根据固体颗粒的粒度和含量及密度等因素进行综合考量,然后再选择搅拌器,一般也是选用桨式、推进式和涡轮式居多。
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8 @9 X! a( ^% ~+ H2 H0 |  如果是用于固体的溶解,需要注意液体的剪切作用和循环流量,可选用的搅拌器有涡轮式,推进式和桨式。
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) a) P' z/ C0 Y* R2 S# u  用于气体吸收的话,涡轮式就是唯一之选了,需要注意剪切作用和转速。' c% T' s5 H' A- E5 w' E) W. f1 Q2tech.cn
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  结晶就比较复杂,要根据具体的结晶物质具体的分析,要对循环流量、剪切作用和转速进行综合考量,要根据分析结果对搅拌器作出选择,一般情况下,结晶选用的都是涡轮式和桨式搅拌器。4 d0 x5 `  Y- d7 H& O% `2tech.cn
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[mu4]搅拌器叶轮直径大小与罐径的比例[/mu4]8 V) \; g/ B) r  |9 N- C2tech.cn
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  确定了搅拌器类型之后,就要确定搅拌器的直径大小了,这个数值是通过同罐径大小的比例来确定的。叶轮的大小一般以桨径的大小(所谓桨径是指叶轮回转时前端轨迹圆的直径)和叶轮的宽度来衡量。桨径的选择与机械搅拌器的种类有关,与罐径的大小有关。: h( @8 b) n# k; [) b2tech.cn

! \  T' h! j0 G8 u. I  当搅拌罐中出现“圆柱状回转区”时,这个部分的混合很差,致使混合时间较长,不利于搅拌过程,所以一般都要设法缩小这个区域。如果减小桨径就可以缩小“圆柱状回转区”的半径。在低黏度液时,由于液体流动性好,能量传递较容易,所以不必担心由于桨径的减小会造成叶轮外围出现死区。此时,只要叶轮的搅动液量范围够,就应将桨径取小些.,以桨径与罐内径之比叫桨径罐径比d/D,一般桨式叶轮的d/D=0,35~0.8。涡轮式叶轮的d/D一般为0.25~0.5.4 D1 e& ]; w0 [3 i* y3 b# R2tech.cn

) R( B2 N( v! t  g9 }* Y+ }[mu4]什么是搅拌器的放大设计?[/mu4]
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  放大指的是先设计一个等比例缩小的搅拌装置,等试验成功后,再将这个搅拌装置等比例扩大来满足工业生产要求,对于大型设备设计来说,此过程又往往分阶段进行。
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  搅拌器应用领域及其广泛,适应的工况多种多样,就算你是有着十余年丰富设计经验的设计师,也不敢说任何工况下的搅拌器都了如指掌,不过,对于某些相似的搅拌工况,即使没有实践经验,也是可以根据其相似性来设计,但是,对于某些复杂的搅拌工况,仅仅依靠经验是不够的,如果再加上是大型的搅拌器,那么,盲目的投入生产有可能造成极大的损失,所以,放大是解决这类问题的根本方法。
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  说到放大设计,就不得不提到非标产品,非标搅拌装置就是客户的需求不在行业标准的要求范围之中,需要为客户的搅拌需求量身定做的搅拌装置设备。其实这个过程和新产品的研发有些类似,需要用到非标搅拌器的放大。2 ]# L% f/ u7 F' ~5 g% ]. |2tech.cn

+ z% O& S) n- t( z. H8 X) C[mu4]实验和经验对搅拌器设计很重要[/mu4]
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  搅拌器的设计有其特殊性,它对设计师的设计经验要求很高,对实验也非常的依赖,这是因为搅拌器放大较难,两个规模不同但几何相似的搅拌器,假使两釜内流体相同,大设备中很难获得与小设备中同样的流速分布。而且对许多搅拌操作,达到同样的搅拌效果,大型设备中单位质量流体所输入的能量与小设备相比可能会有很大的差别。这就使大型设备中要重现小设备中的过程结果,即搅拌釜的放大,变得困难。至今,对于复杂过程的放大,仍无法用理论预测,必须进行大量的实验研究。有时,为了使搅拌器大型化,不得不在大型的实验设备中进行试验,大型试验釜的容积甚至达到2000立方米以上。因此,搅拌技术至今还是对经验和实验依赖性很大。
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