1911_化工攪拌器的設(shè)計(jì)

1911_化工攪拌器的設(shè)計(jì),化工,攪拌器,設(shè)計(jì) 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 1 頁(yè)1 緒論1.1 攪拌器的概述1.1.1 攪拌器的應(yīng)用范圍機(jī)械攪拌反應(yīng)器適用于各種物性（如粘度、密度）和各種操作條件（溫度、壓力）的反應(yīng)過(guò)程，廣泛應(yīng)用于合成材料、合成纖維、合成橡膠、醫(yī)藥、農(nóng)藥、化肥、染料、涂料、食品、冶金、廢水處理等行業(yè)。如實(shí)驗(yàn)室的攪拌反應(yīng)器可小至數(shù)十毫升，而污水處理、濕法冶金、磷肥等工業(yè)大型反應(yīng)器的容積可達(dá)數(shù)千立方米。除用作化學(xué)反應(yīng)器和生物反應(yīng)器外，攪拌反應(yīng)器還可大量用于混合、分散、溶解、結(jié)晶、萃取、吸收或解吸、傳熱等操作。攪拌反應(yīng)器由攪拌容器和攪拌機(jī)兩大部分組成。攪拌容器包括筒體、換熱元件及內(nèi)構(gòu)件。攪拌器、攪拌軸、及其密封裝置、傳動(dòng)裝置等統(tǒng)稱(chēng)為攪拌機(jī)。1.1.2 攪拌器的工作原理通常攪拌裝置由作為原動(dòng)機(jī)的馬達(dá)(電動(dòng)、風(fēng)動(dòng)或液壓)，減速機(jī)與其輸出軸相連的攪拌抽，和安裝在攪拌軸上的葉輪組成 減速機(jī)體通過(guò)一個(gè)支架或底板與攪拌容器相連。當(dāng)容器內(nèi)部有壓力時(shí)，攪拌軸穿過(guò)底板進(jìn)入容器時(shí)應(yīng)有一個(gè)密封裝置，常用填料密封或機(jī)械密封。通常馬達(dá)與密封均外購(gòu)，研究的重點(diǎn)是葉輪。葉輪的攪拌作用表現(xiàn)為“泵送”和 渦流”，即產(chǎn)生流體速度和流體剪切，前者導(dǎo)至全容器中的回流，介質(zhì)易位，防止固體的沉淀并產(chǎn)生對(duì)換熱熱管束 (如果有 )的沖刷；剪切是一種大回流中的微混合，可以打碎氣泡或不可溶的液滴，造成“均勻”。1.1.3 化工反應(yīng)中的攪拌設(shè)備根據(jù)攪拌器葉輪的形狀可以分成直葉槳式、開(kāi)啟渦輪式、推進(jìn)式、圓盤(pán)渦輪式、錨式、螺帶式、螺旋式等}根據(jù)處理的掖體牯度不同可以分為低粘度液攪拌器。低粘度液攪拌器，如：三葉推進(jìn)式、折葉槳葉，6 直葉渦輪式、超級(jí)混合葉輪式 HR 100，HV 100 等；中高粘度液攪拌器如：錨式、螺桿葉輪式、雙螺旋螺帶葉輪型，MR 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 2 頁(yè)205，305 超混合攪拌器等等。1.2 化工攪拌器的適應(yīng)條件和構(gòu)造1.2.1 化工攪拌器的適應(yīng)條件攪拌加速傳熱和傳質(zhì)，在化工設(shè)備中廣泛運(yùn)用?；嚢杵鞯淖饔檬够どa(chǎn)中的液體充分混合，以滿(mǎn)足化學(xué)反應(yīng)能夠最大程度的進(jìn)行，該設(shè)備可以代替手動(dòng)攪拌對(duì)人體有毒或?qū)ζつw有傷害的化工原料減少對(duì)人體的危害，同時(shí)通過(guò)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)軸加速攪拌，提高生產(chǎn)率。 攪拌加速傳熱和傳質(zhì)，在化工設(shè)備中廣泛運(yùn)用。攪拌的對(duì)象可以是液體 、固體和氣體，其中液體是必不可少的。最常見(jiàn)的液體是水，其粘度很低。液體也可能很粘，如黃油在室溫下可達(dá) l，000，000 cP。液體中如加入過(guò)多的固體，如泥沙，會(huì)失去流動(dòng)性，成為泥團(tuán)。這種物料也可攪拌，但不在本文敘述的范圍內(nèi)。1.2.2 化工攪拌器的構(gòu)造化工生產(chǎn)過(guò)程中，通常用到的攪拌器種類(lèi)有槳式攪拌器、渦輪式攪拌器、推進(jìn)式攪拌器、錨式攪拌器、框式攪拌器、螺帶式攪拌器等。各類(lèi)攪拌器由于其構(gòu)造，性能等差異，使其能夠分別適用于化工生產(chǎn)中各種不同的工況。槳式攪拌器又可分為平直葉和折葉攪拌器兩種。這類(lèi)攪拌器的結(jié)構(gòu)和加工都比較簡(jiǎn)單。攪拌器直徑 d 與釜徑 D之 比 d／D 為 0．35～ 0．8，其運(yùn)轉(zhuǎn)速度為 10～100r／min，為大型低速攪拌器，適用于低、中等粘度物料的混合及促進(jìn)傳熱，可溶固體的混合與溶解等場(chǎng)合。渦輪式攪拌器又可分為開(kāi)啟渦輪式和圓盤(pán)渦輪式兩類(lèi)，每類(lèi)又可分為平直葉、折葉、后彎葉三種。渦輪式攪拌器外形結(jié)構(gòu)上與槳式攪拌器類(lèi)似，只是葉片較多。攪拌器直徑 d 與釜徑 D 之比 d／D 為 0．17～0．5，轉(zhuǎn)速為 30～500r ／min。旋轉(zhuǎn)時(shí)有較高的局部剪切作用，能得到高分散度微團(tuán)，適用于氣液混合及液液混合或強(qiáng)烈攪拌的場(chǎng)合，常用于低中等粘度物料 (μ1.0125 Mpa。故封頭壁厚取 7mm 可以滿(mǎn)足穩(wěn)定性的要求。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 15 頁(yè)3 傳動(dòng)裝置的選擇和攪拌器的設(shè)計(jì)3.1 攪拌器的選型化工生產(chǎn)過(guò)程中，通常用到的攪拌器種類(lèi)有槳式攪拌器、渦輪式攪拌器、推進(jìn)式攪拌器、錨式攪拌器、框式攪拌器、螺帶式攪拌器等。各類(lèi)攪拌器由于其構(gòu)造，性能等差異，使其能夠分別適用于化工生產(chǎn)中各種不同的工況。由于本次設(shè)計(jì)的攪拌器是低粘度、低速度、液—液混合的小功率設(shè)備，容積為 500L，根據(jù)攪拌器對(duì)這些因素的要求，本次設(shè)計(jì)選用斜槳式攪拌器。傾斜槳式攪拌器結(jié)構(gòu)上，葉槳與攪拌軸的安裝角＜90°，在旋轉(zhuǎn)攪拌時(shí)，阻力將堿?。涣硪环矫?，傾斜旋轉(zhuǎn)的葉槳能使容器內(nèi)的液料形成渦流，攪拌效果好，特別是當(dāng)軸正向旋轉(zhuǎn)時(shí)，可使沉淀物攪動(dòng)上翻，對(duì)物料的攪拌效果相當(dāng)好；當(dāng)軸反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，又可使懸浮物攪至底部，對(duì)有懸浮物的液料攪拌十分有利．但轉(zhuǎn)軸受扭矩和彎矩復(fù)合作用，對(duì)其強(qiáng)度、剮度及安裝的要求較高，多用于低速、低粘度、小功率( = 30~40r／min) 攪拌．因此槳式攪拌器符合設(shè)計(jì)的要求。3.2 攪拌器功率的計(jì)算在計(jì)算功率之前，首先計(jì)算攪拌過(guò)程的雷諾準(zhǔn)數(shù)，計(jì)算公式為Re= （3.1）??2jnd已知 n=40 r／min=0.67r/s，d j=0.8m，μ=0.3Pa.s，ρ=1500kg/m 3 所以雷諾數(shù) Re=588。攪拌所需動(dòng)力為P= （3.2）1053dnNP?其中 Np 為功率準(zhǔn)數(shù)，利用 Rushton 的功率曲線圖，查得 Np=0.75，代入上式得 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 16 頁(yè)P(yáng)=0.3KW，所需電動(dòng)機(jī)的功率為 Pe=P/η=0.31KW ，(η=0.98)，所以選擇 0.37KW 的電動(dòng)機(jī)就可滿(mǎn)足要求。3.3 攪拌軸的結(jié)構(gòu)及材料3.3.1 軸的結(jié)構(gòu)攪拌軸主要用來(lái)支承攪拌器的，并從減速器輸出軸取得動(dòng)力使攪拌器旋轉(zhuǎn)，達(dá)到攪拌的目的。因此，攪拌軸的結(jié)構(gòu)就是以這些要求為依據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)的。攪拌軸上端應(yīng)同減速器輸出軸相連。它們是通過(guò)聯(lián)軸器相聯(lián)接的，因此，攪拌軸上端必須復(fù)合聯(lián)軸器的聯(lián)接結(jié)構(gòu)要求。軸上相應(yīng)的位置應(yīng)加工出同攪拌器相配合的結(jié)構(gòu)尺寸。目前常用的攪拌器大都采用平鍵、穿軸銷(xiāo)釘或穿軸螺釘固定。其結(jié)構(gòu)如圖 3.1 所示。1—攪拌器 2—防銹螺母圖 3.13.3.2 軸的材料攪拌器軸的材料通常選用 45 號(hào)鋼，還應(yīng)進(jìn)行正火或調(diào)質(zhì)處理。同時(shí)由于化工反應(yīng)中有腐蝕，所以還要進(jìn)行防腐蝕處理。3.3.3 攪拌軸的計(jì)算攪拌軸的計(jì)算主要是確定軸的最小截面尺寸（軸徑），需要進(jìn)行強(qiáng)度、剛度計(jì)算或校核，驗(yàn)算軸的臨界轉(zhuǎn)速和撓度等，以便保證攪拌軸能安全可靠的運(yùn)轉(zhuǎn)。攪拌軸的特點(diǎn)是細(xì)而長(zhǎng)，攪拌器設(shè)在軸的一端，軸受到扭轉(zhuǎn)、彎曲和軸向等組合載荷，其中以扭轉(zhuǎn)載荷為主。工程應(yīng)用中常用近似的方法進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，即假定軸只 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 17 頁(yè)受到扭矩作用，然后用增加安全系數(shù)以降低材料許用應(yīng)力的辦法來(lái)補(bǔ)償其他載荷的影響。(1) 軸的強(qiáng)度計(jì)算軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件是：max = （3.3）?PTWM由上式可知，只要知道了攪拌軸上所傳遞的扭矩 MT 和軸材料的許用剪應(yīng)力[ ]值后，?就可求出軸的抗扭截面模量，即：WP= （3.4）???T已知 MT 可由軸傳遞的功率 P 和轉(zhuǎn)速 n 求出，即：MT=9.55×106P/n （3.5）然后再根據(jù)抗扭截面模量 Wp 同軸徑 d 的關(guān)系求出攪拌軸的最小直徑。因?yàn)閃p= （3.6）163?將（3.5） （3.6）式代入（3.4）式得d≥ × ≈365.09× mm3605.91????3?nP??3?nP已知攪拌功率為 0.3KW，軸的轉(zhuǎn)數(shù) n=40r/min，[ ]=40Mpa，代入上式得 d=19mm。考慮到腐蝕，故攪拌軸的直徑為 20mm。（2）軸的剛度的計(jì)算為了防止攪拌軸產(chǎn)生過(guò)大的扭轉(zhuǎn)變形，從而在運(yùn)轉(zhuǎn)中引起振動(dòng)，造成動(dòng)密封失效，應(yīng)該把軸的扭轉(zhuǎn)變形限制在一個(gè)允許的范圍內(nèi)，這就是設(shè)計(jì)中的扭轉(zhuǎn)剛度條件。為此攪拌軸要進(jìn)行剛度計(jì)算。工程上是以單位長(zhǎng)度的扭轉(zhuǎn)角 θ 不得超過(guò)許用扭轉(zhuǎn)角[θ] 作為剛度條件的，即：θmax= ×103× ≤[θ] （3.7）PTGIMmax??180θ—軸扭轉(zhuǎn)變形的扭轉(zhuǎn)角，°/m； 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 18 頁(yè)G—剪切彈性模量，Mpa；G=8.1х10 4Mpa；Ip—截面的極慣性矩。一般情況下 Ip = 。324d?從（3.7）式可以看出，扭轉(zhuǎn)角 θ 的大小與扭矩 MTmax 成正比，與扭轉(zhuǎn)剛度 GIp 成反比。許用扭轉(zhuǎn)角[θ]值是根據(jù)實(shí)際情況確定的，一般攪拌軸選用[θ]=（0.5—1.0）°/m。取[θ]=0.8。代入下式d≥1537× mm (3.8)??4?GnP得 d=20mm。軸徑應(yīng)同時(shí)滿(mǎn)足剛度和強(qiáng)度兩個(gè)條件。一般按剛度計(jì)算的軸徑較按強(qiáng)度計(jì)算的軸徑大，所以對(duì)攪拌軸來(lái)說(shuō)，主要以剛度條件確定軸徑?？紤]到腐蝕，所以取最小軸徑為d=20mm。3.3.4 攪拌軸的形位公差和表面粗糙度要求由于要求運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，防止軸的彎曲對(duì)軸封處的不利影響，因此軸安裝和加工要控制軸的直度，當(dāng)轉(zhuǎn)速 n<100r/min 時(shí)，直線度允差為 1000：0.15。軸的配合面的配合公差和表面粗糙度可按所配零件的標(biāo)準(zhǔn)要求選取。3.4 攪拌器及傳動(dòng)裝置等的設(shè)計(jì)及計(jì)算3.4.1 攪拌器的選擇根據(jù)工藝要求，選用直徑為 400mm，軸徑 Ф25mm 的槳式攪拌器，標(biāo)記符號(hào)為400—25.3.4.2 電動(dòng)機(jī)的選型根據(jù)攪拌器的結(jié)構(gòu)及電動(dòng)機(jī)的安裝方式，我們選用 YS 系列 V1 型立式電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)的型號(hào) YS7112.轉(zhuǎn)速 2800 r/min額定功率 370W 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 19 頁(yè)最大轉(zhuǎn)矩 2.4質(zhì)量 9Kg其結(jié)構(gòu)尺寸由文獻(xiàn)[6，表 12—12]可知。 3.4.3 減速器的選型根據(jù)我國(guó)目前情況，反應(yīng)釜用的立式減速機(jī)主要有，擺線針輪減速機(jī)、兩級(jí)齒輪減速機(jī)、V 帶減速機(jī)、蝸桿減速機(jī)等幾種，這幾種減速機(jī)已由有關(guān)工業(yè)部門(mén)訂有標(biāo)準(zhǔn)系列，根據(jù)本次設(shè)計(jì)情況和查閱有關(guān)手冊(cè)，我們選用擺線針輪減速機(jī)，如圖 3.2 所示。.圖 3.2 擺線針輪減速機(jī)根據(jù)《單支點(diǎn)機(jī)架》（HG21566—95）標(biāo)準(zhǔn)的附錄中列有常用的“釜用傳動(dòng)裝置減速機(jī)型號(hào)及技術(shù)參數(shù)”可以根據(jù)公稱(chēng)直徑和攪拌軸轉(zhuǎn)速來(lái)選擇減速機(jī)的型號(hào)。我們選用BLD3—1—29Q 型減速器。其安裝尺寸參照文獻(xiàn) [3, 表 18—12（a ）]。3.4.4 軸承的選擇軸承是機(jī)器中重要的部件，它的功用主要是支承軸及軸上的零件，并使軸保持一定的旋轉(zhuǎn)精度，減少轉(zhuǎn)軸與支承之間的摩擦與磨損。一般的工作情況下，滾動(dòng)軸承的摩擦阻力較滑動(dòng)軸承的摩擦阻力小，其功率損耗也小，容易起動(dòng)，潤(rùn)滑與維護(hù)簡(jiǎn)單，而且滾動(dòng)軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，可由專(zhuān)門(mén)工廠大批生產(chǎn)，選用方便。所以在各種機(jī)械設(shè)備中應(yīng)用廣泛。所以本次設(shè)計(jì)我們選用滾動(dòng)軸承。滾動(dòng)軸承通常由四種元件組成，即外圈 1、內(nèi)圈 3、滾動(dòng)體 2 和保持架 4，如下圖。外圈和內(nèi)圈都制有一定形狀的滾道，以保證滾動(dòng)體在其間作精確的運(yùn)轉(zhuǎn)。滾動(dòng)體有球形、圓柱體、圓錐形、針形等，保持架的作用是把滾動(dòng)體彼此隔開(kāi)并沿滾道均勻分布，通常內(nèi)圈裝配在軸頸上，隨軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)；外圈裝在軸承座里不轉(zhuǎn)動(dòng)。由于滾動(dòng)體和內(nèi) 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 20 頁(yè)圈、外圈的接觸面積很小，接觸應(yīng)力很大，所以它們都是由合金鋼制造的，經(jīng)熱處理使硬度達(dá)到 60HRC 以上，保持架多用軟鋼沖壓而成，也有用鋼合金、塑料和其他材料制成的。根據(jù)軸承所承受載荷的大小、方向和性質(zhì)，我們選用深溝球軸承，主要承受徑向載荷，也可同時(shí)承受一定的的軸向載荷。其結(jié)構(gòu)如圖 3.3，其代號(hào)為 6211。其安裝尺寸參照文獻(xiàn)[5 , 表 12.1]。軸承的潤(rùn)滑選用脂潤(rùn)滑，密封用氈圈式密封。圖 3.3 軸承 3.4.5 聯(lián)軸器的選擇立式攪拌反應(yīng)器常用的聯(lián)軸器主要有 JQ 型夾殼式聯(lián)軸器、GT 型凸緣聯(lián)軸器和 TK型彈性塊式聯(lián)軸器。根據(jù)有關(guān)要求，我們選用彈性塊式聯(lián)軸器。這種聯(lián)軸器適用于工作溫度－20° —+60°，且有油或有弱堿、弱酸的介質(zhì)浸蝕下的變載荷的連接，并能緩和一部分沖擊，以及補(bǔ)償少量的軸線偏差。彈性塊式聯(lián)軸器已經(jīng)作為化工設(shè)備立式減速器 HG 標(biāo)準(zhǔn)的附件，應(yīng)用較為廣泛。彈性塊式聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)如圖 3.4 所示。上方與減速器軸相連的凸半聯(lián)軸器，有 4—12 片弧形凸塊。下方與攪拌軸相連的凹半聯(lián)軸器上則制有凹槽，可以容放相應(yīng)數(shù)量的彈性塊和凸半聯(lián)軸器上的凸塊。聯(lián)軸器與軸則以固定螺釘和鍵固定。當(dāng)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，凸半聯(lián)軸器即通過(guò)彈性塊來(lái)帶動(dòng)凹半聯(lián)軸器旋轉(zhuǎn)。聯(lián)軸器材料采用不比 HT200 差的鑄鐵，彈性塊采用能在－20°—+60° 范圍內(nèi)工作，且耐油、弱酸及弱堿的橡膠制成。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 21 頁(yè)圖 3.4 聯(lián)軸器其尺寸參考文獻(xiàn)[4, 表 11—2]。3.5 傳動(dòng)裝置的機(jī)架反應(yīng)釜立式傳動(dòng)裝置是通過(guò)機(jī)架安裝在反應(yīng)釜封頭的底座上的，機(jī)架上端需與減速機(jī)裝配，下端則與底座裝配。在機(jī)架上一般還需要有容納聯(lián)軸器、軸封裝置等部件及其安裝操縱所需要的空間。按照《攪拌傳動(dòng)裝置系統(tǒng)組合》HG21563—95 標(biāo)準(zhǔn)系列中選取機(jī)架。選用時(shí)，首先考慮上述要求，然后根據(jù)所選減速機(jī)的輸出軸軸徑及其安 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 22 頁(yè)裝定位面的結(jié)構(gòu)尺寸選配合適的機(jī)架。根據(jù)上述條件，選用 J—A55 型單支點(diǎn)機(jī)架，機(jī)架的公稱(chēng)直徑為 300mm。如圖 3.5：圖 3.5 機(jī)架其尺寸參照文獻(xiàn)[3, 表 18—14]，機(jī)架的材料選用和加工，選用灰鑄鐵 HT200 鑄造毛坯再進(jìn)行加工。3.6 底座的設(shè)計(jì)為了易于保證底座既與減速機(jī)座連接又使穿過(guò)軸封裝置的攪拌軸運(yùn)轉(zhuǎn)順利，要求軸封裝置與減速機(jī)架安裝時(shí)有一定的同心度，一般都將兩者的定位安裝面做在同一塊底座上。根據(jù)《攪拌傳動(dòng)裝置系統(tǒng)組合、選用及技術(shù)要求》（HG21563—95 中），我們選用圖 3.6 所示的平底底座： 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 23 頁(yè)圖 3.6 底座3.7 攪拌器的軸封裝置解決化工設(shè)備的跑、冒、滴、漏，特別是防止有毒、易燃介質(zhì)的泄露，是一個(gè)很重要的問(wèn)題。因此，在攪拌器的設(shè)計(jì)過(guò)程中選擇合理的密封裝置是很重要的。在反應(yīng)釜中使用的軸封裝置主要是填料箱密封和機(jī)械密封兩種。通過(guò)下表填料箱密封和機(jī)械密封的比較，我們選取機(jī)械密封作為攪拌器的軸封裝置。機(jī)械密封系指兩塊環(huán)形密封元件，在其光潔面平直的端面上，依靠介質(zhì)壓力或彈簧力的作用，在相互貼合的情況下作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而構(gòu)成密封結(jié)構(gòu)。圖 3.7 是一種釜用機(jī)械密封裝置的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)圖。當(dāng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)了彈簧座、彈簧、彈簧壓板、動(dòng)環(huán)等零件一起旋轉(zhuǎn)。由于彈簧力的作用使動(dòng)環(huán)緊緊壓在靜環(huán)上。當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，動(dòng)環(huán)與軸一起旋轉(zhuǎn)，而靜環(huán)則固定于座架上靜止不動(dòng)，動(dòng)環(huán)與靜環(huán)相接觸的環(huán)形密封端面阻止了介質(zhì)的泄露。因此，從結(jié)構(gòu)上看，機(jī)械密封主要是將較易泄露的軸向密封，改為不易泄露的端面密封。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 24 頁(yè)表 3.1 填料密封和機(jī)械密封的比較比較項(xiàng)目 填料箱密封 機(jī)械密封泄露量 180~450ml/h 一般平均泄露量為填料箱密封的 1%磨損功損失 機(jī)械密封為填料箱密封的 10%~50%軸磨損 有磨損，用久后軸要換 幾乎無(wú)磨損維護(hù)及壽命 需要經(jīng)常維護(hù)，更換填料 壽命 0.5~1 年或更長(zhǎng)，很少需要維護(hù)高參數(shù) 高壓、高溫、高真空、高轉(zhuǎn)速、大直徑密封很難解決可以加工及安裝 加工要求一段，填料更換方便動(dòng)環(huán)、靜環(huán)表面光潔程度及平直度要求高，不易加工，成本高，裝卸不便對(duì)材料要求 一般 動(dòng)環(huán)、靜環(huán)要求較高減磨性能 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 25 頁(yè)圖 3.7 機(jī)械密封化工部門(mén)已將釜用機(jī)械密封的基本型式及參數(shù)制定了系列標(biāo)準(zhǔn)《攪拌傳動(dòng)裝置—機(jī)械密封》 （HG21571—95） ，并有定點(diǎn)廠供應(yīng)各種規(guī)格產(chǎn)品，一般只需選用、訂購(gòu)即可。根據(jù)本次設(shè)計(jì)情況，我們選用單端面小彈簧平衡型，型號(hào)為 2001，代號(hào)為 HG21571 95 MS 2001—300—BUPFEBUP。3.8 攪拌器槳葉的設(shè)計(jì)3.8.1 攪拌器槳葉的選型由于液體的粘度較低，根據(jù)實(shí)際情況，我們選用斜槳式葉片。結(jié)構(gòu)如圖 3.8 所示 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 26 頁(yè)圖 3.8 斜槳式葉片槳式攪拌器是攪拌器中結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的一種攪拌器，一般葉片用扁鋼制成，焊接或用螺栓固定在輪轂上，葉片數(shù)是 2、3 或 4 片，葉片形式可分為平直葉式和折頁(yè)式兩種。主要應(yīng)用在：液-液系中用于防止分離、使罐的溫度均一，固-液系中多用于防止固體沉降。槳式攪拌器主要用于流體的循環(huán)，由于在同樣排量下，折葉式比平直葉式的功耗小，操作費(fèi)用低，故軸流槳葉使用較多。槳式攪拌器也可用于高粘流體的攪拌，促成流體的上下交換，代替價(jià)格高的螺帶式葉輪，能獲得良好的效果。槳式攪拌器的轉(zhuǎn)速一般為 20～100r/min,最高粘度為 20Pa.s.本次設(shè)計(jì)采用斜槳葉式攪拌器，葉片數(shù)為 2.3.8.2 攪拌槳葉的尺寸設(shè)計(jì)斜槳葉式攪拌器的槳徑與筒徑（D1／D）的比為 0.3~0.6，已知 D=0.8m，所以取D1=0.40m，槳葉的寬度為（0.1~0.25 ）D1，我們?nèi)?b=0.1D1=0.04m，θ=60°。一般槳葉距筒底的高度 H1 為（0.5~1）D1，本次設(shè)計(jì)取 H1= D1=0.30m。葉片厚度取 6mm。3.9 攪拌器的接管口支座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.9.1 液體進(jìn)料管液體進(jìn)料管我們選用圖 3.9 所示的結(jié)構(gòu)，接管伸入設(shè)備并將管口切成 45°，這樣可 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 27 頁(yè)以避免液料沿?cái)嚢杵鞯膬?nèi)壁流動(dòng)，減少物料對(duì)壁面的磨損與腐蝕。圖 3.9 進(jìn)料管管材的選用參照文獻(xiàn)[9，表 C—1，C—2]可得，選用 20 號(hào)鋼，GB699 —88。3.9.2 液體出料管出料管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要從物料易放盡，阻力小和不易堵塞等因素考慮，另外還要考慮溫差應(yīng)力的影響。如圖 3.10 所示是兩種常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)。圖 3.10 出料管根據(jù)設(shè)計(jì)我們選用（a ）圖出料管，直徑為 100mm，其結(jié)構(gòu)尺寸參照下表 3.2表 3.2 出料管結(jié)構(gòu)尺寸管徑 D 50 70 100 125 150Dmin 130 160 210 260 2903.9.3 儀表接管口儀表接管與釜體的安裝都用插入式，因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)的攪拌器處于低壓條件，所以采用單面角焊接。常用的儀表有玻璃溫度計(jì)，都要采用套管結(jié)構(gòu)并用多層套管加強(qiáng)。常用的幾種接口結(jié)構(gòu)參見(jiàn)文獻(xiàn)[3, 表 B—12]。3.9.4 法蘭的選擇考慮到生產(chǎn)工藝上的要求和制造、運(yùn)輸和安裝檢修時(shí)的需要，化工設(shè)備常采用可拆卸的法蘭聯(lián)接方法。法蘭聯(lián)接是由一對(duì)法蘭，若干個(gè)螺栓、螺母和一個(gè)墊片所組成， 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 28 頁(yè)如圖 3.11 所示。圖 3.11 法蘭連接根據(jù)設(shè)計(jì)要求我們選用甲型平焊法蘭，其結(jié)構(gòu)如圖 3.12：圖 3.12 甲型平焊法蘭其結(jié)構(gòu)尺寸參照文獻(xiàn)[4, 表 16—13]。法蘭材料選用 Q235—B，法蘭墊片選用參照文獻(xiàn)[12 ，表 16—4]，選用聚四氟乙烯板。3.9.5 設(shè)備支座的選擇化工設(shè)備上的支座是支承設(shè)備重量和固定設(shè)備位置用的一種不可缺少的部件。在某些場(chǎng)合下，支座還可能承受設(shè)備操作時(shí)的振動(dòng)、載荷等。支座的結(jié)構(gòu)形式和尺寸往 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 29 頁(yè)往決定于設(shè)備的型式、載荷情況及構(gòu)造材料。最常用的有：耳式支座、支承式支座和鞍式支座。根據(jù)實(shí)際情況，我們選用耳式支座。它通常有兩塊筋板及一塊底板焊接而成。筋板設(shè)備筒體焊接在一起，如下圖 3.13 所示：圖 3.13 耳式支座底板上開(kāi)有通孔，可供安裝定位用。筋板是增較支座剛性的，輕型設(shè)備可以只用一塊。每個(gè)設(shè)備可用 2—4 個(gè)支座，必要時(shí)可用得跟多些。但個(gè)數(shù)多往往不能保證全部耳座都裝在同一水平面上。因而也就不能保證每個(gè)耳座受力均勻。根據(jù)有關(guān)部門(mén)制定的系列標(biāo)準(zhǔn)，我們選用 A 型 3 號(hào)耳式支座。支座材料為 Q235—A.F，其標(biāo)記為：JB/T4725—92 耳座 AN3。其尺寸見(jiàn)文獻(xiàn)[14, 表 16—22]。支座的安裝尺寸 D（見(jiàn)圖3.14）可按下式計(jì)算：D= +2（L 2-S1） （3.9）????2231 ????bDn式中 D——支座安裝尺寸，mm；D1——容器內(nèi)徑，mm；δn——?dú)んw名義厚度， mm；δ1——加強(qiáng)墊板厚度， mm。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 30 頁(yè)圖 3.14 支座的安裝尺寸計(jì)算得 D=970mm。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 31 頁(yè)結(jié)論一方面我們可以根據(jù)操作目的、操作條件、操作方法、原料和成品的特性、安全等初選攪拌器葉輪的型式；另一方面還需要依據(jù)各種攪拌器葉輪的性能及其應(yīng)用實(shí)例、使用經(jīng)驗(yàn)，綜合考慮選擇攪拌器。另一方面設(shè)計(jì)攪拌器時(shí)，除了運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)和公式計(jì)算所需要?jiǎng)恿?、回轉(zhuǎn)數(shù)等參數(shù)外，還需要以中小模擬試驗(yàn)為基準(zhǔn)，進(jìn)行放大，以符合實(shí)際操作達(dá)到預(yù)期的效果。最后必須改進(jìn)現(xiàn)有的攪拌器和設(shè)計(jì)新型的攪拌器，達(dá)到合適的攪拌液體流動(dòng)狀態(tài)，以適應(yīng)各種粘度攪拌的需要和滿(mǎn)足產(chǎn)品的性能要求，最終實(shí)現(xiàn)裝置高效、節(jié)能的效果。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 32 頁(yè)致謝經(jīng)過(guò)半年的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，作為一個(gè)本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，在以后的學(xué)習(xí)和工作中我會(huì)注意一些細(xì)節(jié)問(wèn)題。 本次設(shè)計(jì)得到了楊漢嵩老師的大力幫助，為本人完成本次設(shè)計(jì)提供了大量的幫助，在設(shè)計(jì)中提出了許多有益的意見(jiàn)，提出了設(shè)計(jì)中的不足，使我及時(shí)得到改正。同時(shí)，本次設(shè)計(jì)也得到了同學(xué)們的大力幫助。給我提出了許多好的意見(jiàn)和建議。對(duì)此，我向楊漢嵩老師及同學(xué)們表示衷心的感謝。最后我要感謝我的母?！S河科技學(xué)院，是母校給我們提供了優(yōu)良的學(xué)習(xí)環(huán)境；另外，我還要感謝那些曾給我授過(guò)課的每一位老師，是你們教會(huì)我專(zhuān)業(yè)知識(shí)。在此，我再說(shuō)一次謝謝！謝謝大家?。。?。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 33 頁(yè)參考文獻(xiàn)[1] 潘紅良，赫俊文主編.過(guò)程設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì)[M].上海：華東理工大學(xué)出版社，2006.7.[2] 鄭津洋，董其伍，桑芝富主編.過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)[M]（第二版）.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.5.[3] 周志安. 化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M]. 北京：高等教育出版社 1986.3.[4] 湯善甫，朱思明.化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)[M]（第二版）.上海: 華東理工大學(xué)出版社， 2004.12.[5] 殷玉楓. 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)[M].機(jī)械工業(yè)出版社 ，2006.6.[6] 吳宗澤，羅圣國(guó). 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]（第二版）.北京：高等教育出版社，1992.3.1.[7] 陳乙崇主編 .攪拌設(shè)備設(shè)計(jì)[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1985.[8] 王凱，馮連芳 .混合設(shè)備設(shè)計(jì)[M].北京工業(yè)出版社，2000.[9] 陳允中，汪霞倩 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Welding Journal Research Supplement, 1951,30:435～445 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 34 頁(yè)附 錄1. 攪拌器裝配圖………………………………………………………一張（A0 ）2. 槳葉部件圖……………………………………………………… 一張（A3 ）3. 主軸圖………………………………………………………………一張（A3 ）4. 支架圖………………………………………………………………一張（A3 ）5. 底座圖……………………………………………………………….一張（A3）6. 減速器圖……………………………………………………………一張（A3 ）7. 聯(lián)軸器………………………………………………………………一張（A3 ）8. 軟盤(pán)（說(shuō)明書(shū)，設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)）……………………………………一張9. 外文翻譯……………………………………………………………3000 字左右10. 文獻(xiàn)綜述………………………………………………………….....3000 字左右11. 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)……………………………………………………….....8000 字左右