攪拌設(shè)備的工藝設(shè)計計算

攪拌設(shè)備的工藝設(shè)計計算攪拌設(shè)備的工藝設(shè)計計算盧赤杰（河北省石油化工規(guī)劃設(shè)計院）摘要文中給出T-艟攪拌設(shè)備的工藝設(shè)計計算程序，介紹了常用備的謾計有一定的參考價值.及墨墮拳型，及箕工藝足寸的計算，凈功率的計算.井附有經(jīng)驗參教與圖表.對于化工工藝謾計人員進(jìn)行托拌設(shè)刖驀濃縮、加工系統(tǒng)化，并給出其一般設(shè)計程序，力圖使化工工藝人員在設(shè)計常用攪拌是化工生產(chǎn)中常見的單元操作之一攪拌設(shè)備時，能采用較簡便的方法及程序，快速地選擇攪拌器型式，正確地確定攪拌設(shè)備的工藝尺寸及需要的功率.一,通過攪拌可以加快兩種或兩種以上具有不同性質(zhì)的物質(zhì)相互問的分散速度，從而達(dá)到快速均勻混合的目的，因此攪拌設(shè)備在傳質(zhì)及傳熱過程中有著廣泛的用途.攪拌過程是一個涉及流體力學(xué)傳、質(zhì)、傳熱等多學(xué)科的復(fù)雜過程，至今對其理論研究還進(jìn)行得很不夠，對于某一攪拌、攪拌裝置的分類（一）依據(jù)攪拌器結(jié)構(gòu)型式的不同分類r平槳式——槳r平直葉過程，怎樣的攪拌裝置（型式及結(jié)構(gòu)尺寸）是攝適宜的？至少需要多大的動力才能最經(jīng)濟(jì)地完成這一過程？還不能作出完全、準(zhǔn)確地回答.口前在設(shè)計中主要要解決的問題是盡可能選擇適宜的攪拌器型式及結(jié)構(gòu)尺寸，并依據(jù)介質(zhì)的選擇性及已確L折葉槳廣開啟渦輪式葉折葉嘏輪式后彎葉l錨式框式螺旋帶式齒輪圓盤式其它改型式r平直葉L后彎葉推進(jìn)式L圃盤渦輪T斗折葉定的轉(zhuǎn)速來求取需要的功率.即使這樣.各種文獻(xiàn)“j”中報道的關(guān)于攪拌功率的計算式或圖表攪拌器型式的選擇依據(jù)、以及其它工藝尺寸的計算式，都很零碎、不系統(tǒng)，且不完全一致，這樣就給化工工藝設(shè)汁人員快速合理地確定攪拌型式、正確地計算攪拌功率，以致確定整個攪拌設(shè)盡管攪拌器的型式多種多樣，但最常用的有三種：平直葉槳式、平直葉圓盤渦備的」二藝尺寸都帶來很多不便.。本文結(jié)合前人總結(jié)的計算公式及圖表，進(jìn)一步將之輪式和推進(jìn)式，其主要參數(shù)與結(jié)構(gòu)型式見表l表l常見攪拌器的結(jié)構(gòu)型式及重要參數(shù)S/dj:IZ3n=IO0~5—rpm產(chǎn)生的作用主要為軸向流.循環(huán)速推最大可達(dá)進(jìn)n。:I500rpm式V=3~l5m/s度高.剪切力小最大可選tV一：25m/s洼：喪1中特性參數(shù)一.來加注明的字母及代號的意義z――槳葉個數(shù)：n――每分轉(zhuǎn)速：V——槳葉端點(diǎn)線進(jìn)度；S——螺距。21一對于帶壓操作過程，攪拌槽型式常選（二）依據(jù)攪拌器在槽中安裝形擇橢筒形封頭或90。折邊焊接橢圓蓋的攪式的不同分類閉廣立式容器中心攪拌I拌I卜立式容器偏心攪拌拌槽。般情況下，攪拌槽多為開蓋式，這樣攪拌裝置的安裝檢修及槽內(nèi)其它作業(yè)都比較方便，但具體某一過程的攪拌槽做成一lj器安『卜斗可卜固定變角度傾斜攪拌I裝1}_旁人攪拌I形I卜底攪拌L臥式容器的攪拌各種安裝形式都有其獨(dú)特的效果，最常見的為立式容器的中心攪拌。它具有結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，本文討論的主要內(nèi)容為此類攪拌沒備的問題。開蓋或焊接型式，可視具體情況而定.如果攪拌槽的容積比較?。╒2.5m）,為了滿足攪拌裝置的安裝檢修或槽內(nèi)的清理、防腐及其它要求，應(yīng)設(shè)置開蓋型。相反，攪拌槽很大，已設(shè)置了攪拌器的安裝檢修孔及槽內(nèi)其它作業(yè)孔.即使制成蓋型，蓋的重量太大，操作亦很不易，這種情況下，應(yīng)采用焊接蓋的型式。常用攪拌槽的選型可參見表2.二、常用攪拌槽型式的選擇及其主要結(jié)構(gòu)尺寸的確定（一）攪拌槽客積的確定攪拌槽全容積的確定，主要依據(jù)公稱（三）攪拌槽直徑與高度的確定計算攪拌槽的直徑與高度.首先要確定攪拌槽的高徑比.這需要考慮三個方面的困1索.對：攪拌功率的影響；2.過程特容積（即操作時盛裝物料的容積）及該物質(zhì)的裝填系數(shù)來進(jìn)。,性對高徑比的要求：3.占地面積與空間的要求（對技改工程此條件很蕈要）.我們知道，槽徑與漿徑之間有一定的V’（1）式中v——攪拌槽的全容積m;V?！獢嚢璨鄣墓Q容積m;比例關(guān)系，攪拌槽眷積一定，高徑比太小，則槽徑增大，槳徑也應(yīng)隨之增大，在固定轉(zhuǎn)速的情況下，攪拌功率與漿徑的5次方成正比“’,這樣，隨著槽徑漿徑的“――裝填系數(shù)，一般取O.6~085,對j易起泡或呈沸騰狀態(tài)的介質(zhì)可取0.6~0.7;物料粘度較大，攪拌平穩(wěn)的過程可取0.8~0.85。擴(kuò)大，攪拌功率也將隨之增大。除此之外，【地面積也會隨之增大，設(shè)備過于粗矮，也不美觀。相反，高徑比過大，表面看起來攪拌功率是小了，其實(shí)不熱，由于液體深度的增加，單層攪拌器已經(jīng)不能滿（二）攪拌槽的結(jié)構(gòu)選型攪拌槽的結(jié)構(gòu)式主要取決j:過程的作用、容積以及過程的其它工參數(shù)，如：』K力，溫度等足過程的要求，故還需增加攪拌層數(shù)，這樣功率非但沒有減少多少，反而增加了攪拌裝置的復(fù)雜程度，另外設(shè)備過于細(xì)高，要求空間高度大，也不年1J于操作與維修。對f常操怍過程，可采用甲底平蓋或9O。無折邊焊接下蓋的攪拌槽。22一在確定了全容積v及高徑比H/D后，就可以汁算簡體的直徑和高度。三、常用攪拌器的選擇、結(jié)構(gòu)尺寸及安裝高度的確定迄今為止，怎樣正確地選擇某一攪拌過程所最適宜的攪拌型式，在很大程度上還取決于實(shí)驗與經(jīng)驗，在缺乏實(shí)驗數(shù)據(jù)的對于平底攪拌機(jī)來說，筒體的直徑可由下式計算廠?D#(H/D1(2)情況F,可依據(jù)介質(zhì)粘度及槽內(nèi)介質(zhì)的容并將計算結(jié)果進(jìn)行圓整，即得簡體直徑a積來選擇攪拌型式，參見圖4及表4.簡體高度為IV:l(31,D一(6)(6)55000I:xDl立蓮輪式、,對于橢圓底或錐底的攪拌槽來說，由F圓柱簡體下的小部分容積不知道，為.▲7一l】/0z了便r汁算，在汁算簡體直徑時常忽略這部分容積，而仍采用(2)式計算。而圓整哪0P.(!0"計算結(jié)果時，盡量特D向下圓整.當(dāng)?shù)弥狣后，也就可以算出上述未知小體積的容積~這樣筒體高度為(41H二義D圖4攪拌型式與攪拌容量及介質(zhì)粘度的關(guān)系平直葉渦輪式1推進(jìn)式0.1~50一40010~300徑向流I?lO0~1500I軸向流在一般情況￡推進(jìn)式攪拌器耗能最少，因此，若此系統(tǒng)中沒有特殊要求，最好選擇推進(jìn)式。選擇產(chǎn)生軸向流強(qiáng)烈的攪拌裝置為宜.如：推進(jìn)式、折葉槳式或折葉渦輪式，因為在消耗同等功率的情況下軸，向流攪拌器比輕向流攪拌器能造成更太的流體循環(huán)這量就，是說，要達(dá)到同樣的固體懸浮狀對r固體的懸浮過程，主要是對槽內(nèi)液體的循環(huán)速度敏感，在一般情況_F，要24一態(tài)，采用軸向流攪拌器更經(jīng)濟(jì).在另一類;(5)分散攪拌操作中，如：氣體在液體中的分散吸收，及互不相溶的兩液相的分散混合式中轉(zhuǎn)速d廣一槳徑1/sm;操作，攪拌效果主要取決于攪拌裝置在流體中產(chǎn)生的剪切力的大小及其分布.在消耗同樣的功率時，徑向流裝置比軸向流裝p密度kg/m;kg/ms.粘度計算功率的公式、圖表很多，而且很繁瑣.將這些常用攪拌裝置功率的計算式及圖表進(jìn)行歸納、擬合，使之成為多項式的形式（見表6）,這樣運(yùn)用起來就比較方便。置能產(chǎn)生更強(qiáng)的流體剪切作用.如：平直葉槳式及平直葉渦輪式等.槳徑可參照下列參數(shù)確定：對』平直葉槳式攪拌器，其槳徑槽徑比（d;/D）一般為：di/D0,35~080根據(jù)雷諾準(zhǔn)數(shù)值，即可查出計算凈攪拌功率的公式，帶人數(shù)值進(jìn)行計算，即可得單層槳凈攪拌功率P的值,工藝專業(yè)確定電機(jī)功率可用下式=：對于平直ii｝八圓盤渦輪式’di/D。0,2~05P（以d./D=0.33居多）對于推進(jìn)式dj/D==0.2~0.5式中――減速能動裝置的機(jī)械效率.將(6)式的計算結(jié)果，向上圓整到電機(jī)的功率系列即得電機(jī)的額定功率。(以do/D=033居多)其它參數(shù)的確定見表1日對f單層槳叫的攪拌器.其槳‘安裝高度見表。五、攪拌設(shè)備的設(shè)計程序一般情況下，攪拌設(shè)備的工藝設(shè)計計表5槳葉的安裝高度型式槳葉匝槽底高度H—‘備注算程序為：I.確定攪拌槽的全容積；2.根據(jù)介質(zhì)性質(zhì)、過程要求、攪拌槽檠式1~I.5dJI~1.5djI/3H常取HJ;d,常取HJ=d,H為槽高的全容積及其它外部條件.確定攪拌槽的結(jié)構(gòu)尺寸：3依據(jù)過程的介質(zhì)情況、工藝要求及攪拌槽的尺寸，確定攪拌器的型式、大小及安裝高度；4.計算攪拌裝置的凈功率所需電機(jī)的額定功率；鍋生e式推進(jìn)式四、常用攪拌裝置功率的計算在計算功率之前，首先計算攪拌過程的雷諾準(zhǔn)數(shù)5lr口］設(shè)備專業(yè)提出整體攪拌設(shè)備的條件表(條件表的內(nèi)容，格式及條件的提法，本文不予表述，可參閱其它資料)。.▲25—表6幾種常用攪拌裝置的凈功率計算公式'式\。REW10攬拌氌式\、'名稱結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)直Z矗2葉d_|/D0.67N36R一‘。一IOR。―i03N=(o.00003IR:0.0345R1Rt101Vll0_4—0,000002(.一10—0)3。p+3.942)。漿式‘p。pnb/d-0.Id:d:直葉Z=6圓盤d./D正O.33,渦d:L:b一20:5:489R—‘。N二(o00006R:一IV=