搅拌桨型式
搅拌桨型式概述知识讲解
搅拌功率的计算
搅拌轴和搅拌器的强度和刚度计算 电机和减速机的选型
影响搅拌功率的 主要参数
搅拌器的 几何尺寸
搅拌器的 运动参数
重力参数
搅拌容器 的结构
被搅拌介 质的特性
功率表达式
P=f（n，d，ρ，μ，g ）=K na db ρc μe gf K---系统几何构形的总形状系数 功率关联式：
N Pn P 3d5K (R e)r(F r)qf(D d,D B,D h,....)
植物纤维
填料
非金属填料
动物纤维 矿物纤维
人造纤维
金属填料（钢、铅、铜 等）
表（8-13）
填料箱
填料箱宽度：
S(1.4~2) d
填料箱高度：
由填料的尺寸和 圈数确定
标准填料箱
表（8-13）
填料压盖高度：
h (1 ~ 2)H 33
机械密封
（端面密封）
动、静界面 密封点 径向密封 端面比压
动环和静环 弹簧压紧装置
搅拌器的型式
搅拌器的分类
按流体流动形态
轴向流搅拌器 径向流搅拌器
按搅拌器叶片结构
平叶 折叶
混合流搅拌器
螺旋面叶
按搅拌用途
低粘流体用搅拌器 高粘流体用搅拌器
桨式搅拌器
1、式搅拌器主要用于流体的循环， 不能用于气液分散操作。
2、折叶式比平直叶式功耗少，操 作费用低，故折叶桨使用较多。
桨式搅拌器常用参数（表8-5）
推进式搅拌器
推进式搅拌器常用参数（表8-6）
推进式搅拌器的特点
轴向流搅拌器 循环量大，搅拌功率小 常用于低粘流体的搅拌 结构简单、制造方便
涡轮式搅拌器
（透平式叶轮）
搅拌桨形式
搅拌桨形式斜叶桨式此类搅拌器可制成30°、45°、或60°倾角，有轴向和径向分流，流型比平直叶桨式复杂，排出性能比平直叶桨高，综合效果更好，因此使用频率比平直叶桨式高。
复合折叶桨式这是一种轴向流叶轮，它在主叶片上再增加了一个辅助叶片，该辅叶片有消除主叶片后方发生的流动剥离现象，使搅拌功率减少：同时在叶端能产生交叉的垂直分流，提高了搅拌效果，适用于中、低粘度的混合、固液悬浮、传热等液相反应过程。
双折叶桨式多段逆流型搅拌器，在运行时，可促进液体形成较大的轴向循环，可比传统的折叶搅拌器减少30％的混合时间。
特别适用于过渡流型下的混合、固液悬浮、溶解、传热等液相反应过程。
椭圆叶桨式本类搅拌器是直叶桨式的一种变型，桨底旋转面接近容器的椭圆面，兼起刮板的作用，多为低速运行，可在过渡流或层流区操作。
六直叶开启涡轮桨本类搅拌器流型为径向流，在有挡板时可自桨叶为界形成上下两个循环流，具有高剪切力和较大的循环能力，其中直叶开启涡轮式剪切力最大，弯叶开启涡轮式剪切力最小，斜叶开启涡轮居中。
所以直叶开启涡更适合分散操作过程。
弯叶排出性能好，桨叶不易磨损，更适合于固液悬浮。
对于固体溶解也很适合。
四斜叶开启涡轮本类搅拌器技术性能同六叶开启涡轮式对应，相同运行条件下，功率消耗、搅拌能力都次于六叶搅拌器。
在相对精度高，运转速度大的条件下比六叶更优、搅拌器重量更轻。
多叶开启涡轮桨轴流型搅拌器，有较好对流循环能力，并有一定的湍流扩散能力，比较适合应用于混合分散、微粒结晶、反应、溶解、固液悬浮、传热等操作。
通常用于低速分散搅拌物料。
六后弯叶开启涡轮桨本类搅拌器流型为径向流，在有挡板时可自桨叶为界形成上下两个循环流，剪切力和循环能力较直叶型性能稍差。
弯叶开启涡轮式剪切力较小，桨叶不易磨损，适合于固液悬浮。
对于固体溶解也很适合。
直叶圆盘涡轮桨本类搅拌器较之开启涡轮式搅拌器，基本流型相同，同样具有高剪切能力和较大的循环能力，区别在于多一圆盘，下面可以存一些气体，使气体分散更平稳，所以在气体分散吸收过程中，较为合适。
搅拌桨型式ppt课件
表（8-13）
44
填料压盖高度：
h (1 ~ 2)H 33
45
机械密封
（端面密封）
动、静界面 密封点 径向密封 端面比压
46
动环和静环 弹簧压紧装置
密封圈
47
机械密封的分类
按密封面的对数分单 双端 端面 面机 机械 械密 密封 封表（8-14）
按密封元件置于釜体内外分内外装装式式机机械械密密封封
涡轮式搅拌器常用参数 （表8-6）
9
锚式搅拌器
涡轮式搅拌器常用参数 （表8-6）
10
框式搅拌器
11
锚式和框式搅拌器特点
1、结构简单，制造方便。 2、适用于粘度大、处理量大的物料。 3、易得到大的表面传热系数。 4、可减少“挂壁”的产生。
12
螺杆式搅拌器
螺带式搅拌器
13
搅拌器的选型
1、介质的性质 （1）介质的粘度 随着介质粘度增高，各种搅拌器使用的顺序是：桨叶式、推
P
n3d 5
K (Re )r (Fr )q
f ( d , B , h ,....) DDD
P N P n3d 5
19
20
搅拌轴设计
搅拌轴的结构设计 计算搅拌轴的直径
21
搅拌轴材料选择
足够的强度、 刚度和韧性
优良的切削 加工性能
加工直线度 的要求
耐腐蚀要求
22
搅拌轴的结构设计
轴颈设计 轴身设计
（3）导热性要好，能够将摩擦产生的热量尽快传递出去。
（4）高温高压条件下使用的填料，要求具有耐高温性能 及足够的机械强度。
42
植物纤维
填料非金属填料动 矿物 物纤 纤维 维
搅拌桨分类
搅拌桨分类
搅拌桨是用于搅拌、混合、均质液体或半固体材料的机械设备。
根据其结构和用途，搅拌桨可以分为多种类型。
1. 锚式搅拌桨：锚式搅拌桨由两个或多个弯曲的叶片组成，它们固定在中心轴上，被用于搅拌高粘度液体或半固体材料，如乳胶、沥青等。
2. 螺旋桨式搅拌桨：螺旋桨式搅拌桨由两个或多个螺旋状叶片组成，它们紧密地绕在轴上，被用于搅拌低至中等粘度的液体，如水、油、化学品等。
3. 桨叶混合器：桨叶混合器由几个弯曲的叶片组成，这些叶片固定在中心轴上，并且有一个驱动器将他们旋转。
它们被用于混合高粘度的液体和半固体材料，如油漆、浆糊等。
4. 涡流搅拌桨：涡流搅拌桨由多个弯曲的叶片组成，这些叶片被固定在中心轴上，并且形成一个旋转的涡流。
它们被用于搅拌低至中等粘度的液体，如水、溶液等。
5. 均质器：均质器由许多细小的孔组成，这些孔通过一个高速旋转的叶片均匀地分散流体颗粒。
它们被用于均质液体，如乳胶、奶油等。
以上是常见的几种搅拌桨类型，不同类型的搅拌桨可以根据不同的需求进行选择。
- 1 -。
《搅拌桨型式》课件
通过振荡运动产生搅拌效果，适用于低黏度 液体的混合和均质。
离心式搅拌桨
通过离心力使液体形成动态循环，适用于溶 解气体和悬浮固体。
混合式搅拌桨
结合推进力、离心力和振荡力的搅拌桨，适 用于多种液体混合过程。
桨叶形状对搅拌的影响
对流型
产生大量剪切力和对流效应， 适用于高粘度液体的混合。
离心型
2 定期润滑
3 定期检查
保持搅拌桨的运转顺畅， 减少摩擦。
注意搅拌桨叶片和轴的 损坏，及时维修或更换。
搅拌桨的应用
化工工程
搅拌反应器中促进 化学反应，提高反 应效率。
生物制药工程
搅拌发酵罐中制备 生物制品，如抗生 素、酶等。
食品加工
搅拌食品原料，制 备各种美食，如酱 汁、面糊等。
饮料生产
搅拌饮料原料和添 加剂，确保均匀混 合。
搅拌桨型式
这个PPT课件将介绍搅拌桨的定义、作用以及各种分类和工作原理。还将探 讨桨叶形状、数量、旋转方向和转速等因素对搅拌的影响，并说明选择搅拌 桨材料和与容器的匹配。最后，展示搅拌桨在不同领域中的应用和未来的发 展趋势。
搅拌桨的分类ห้องสมุดไป่ตู้
推进式搅拌桨
采用推进方式产生搅拌效果，适用于高黏度 液体混合。
聚合物
耐磨、低摩擦系数，适用于化工工程等
玻璃钢
轻质、耐磨，适用于环保处理等
搅拌桨与容器的匹配
卧式容器
适合推进式搅拌桨，充分利用 搅拌能量。
立式容器
适合离心式和振荡式搅拌桨， 促进物料循环。
圆形容器
适合混合式搅拌桨，增加混合 效果。
搅拌桨的维护保养
1 定期清洗
防止堵塞和杂质积聚， 延长搅拌桨寿命。
pp反应釜的搅拌桨形式分类1
pp反应釜的搅拌桨形式分类
pp反应釜可用于打浆、混合、酯化、溶解、水解等过程的反应，随着pp反应釜采用无缝缠绕技术加工制作，避免了渗漏、老化等现象，更多的客户选择采用pp缠绕反应釜代替常压搪玻璃反应釜、常压不锈钢反应釜。
不同的反应过程采用的搅拌桨形式是不一样的，通常pp反应釜的搅拌桨是采用碳钢外包玻璃钢再包PP或钢衬胶制作而成，搅拌桨形式有平桨式、折叶浆式、锚式、框式、推进式、平直叶涡轮式等等。
平桨式：在需要加筋时以单面加筋为宜，断续焊接,。
采用双面加筋易使桨叶弯曲。
离中心远处的焊缝易腐蚀，因此筋宜短。
通用尺寸：D/h=8-10；V=1.5-3m/s；
折叶浆式：常用的有Q-45°和60°两种，与平桨式比较，轴向分流较多，叶片不易磨损，功率消耗较低（Q＞45°时不显著）。
上斜式和下斜式分别使液流产生向上和向下的轴向流动。
通用尺寸：D/h=4-10；V=1.5-3m/s；
框式与锚式：一般都采用可拆式，便于安装，当D较小或安装允许时，可以采用整体焊接。
通用尺寸：D/h=4；V=0.5-1.5m/s。
对于椭圆底钢管制框式搅拌，把正圆截面的钢管做成扁圆截面，以增加对液流的搅动量，一般用于陶瓷设备，通用尺寸D=0.9D1；V≤5m/s。
搅拌桨作用与型式ppt课件
轴头设计
23
24
25
26
搅拌轴直径计算
影响搅拌轴直径的四个因素 1、扭转变形 2、临界转速 3、扭转和弯矩联合作用下的强度 4、轴封处允许的径向位移
27
搅拌轴的力学模型
28
按扭转变形计算搅拌轴的直径
刚度条件
583 .6M n max
Gd 4 (1 4 )
[ ]
轴径
d
4.92(
4
5
推进式搅拌器
推进式搅拌器常用参数（表8-6）
6
推进式搅拌器的特点
轴向流搅拌器 循环量大，搅拌功率小 常用于低粘流体的搅拌 结构简单、制造方便
7
涡轮式搅拌器
（透平式叶轮）
8
1、适用物料粘度范围广。 2、剪切力较大，分散流体 的效果好。 3、直叶和弯叶涡轮搅拌器 主要产生径向流，折叶涡 轮搅拌器主要产生轴向流。
58
59
作业1
1.以机械搅拌反应器为例，说明搅拌反应器由哪几部分组 成，包括哪些构件。 2.搅拌器的功能是什么？中心顶插式搅拌器可形成哪几种 流型？如何控制切向流？ 3.分析桨式、推进式、涡轮式、锚式搅拌器的结构特点和 适用场合。 4.搅拌器可通过哪几种方式与搅拌轴连接？ 5.搅拌轴主要承受什么载荷？如何确定搅拌轴直径？ 6.机械密封有哪几个密封点？分别采用什么密封方式？ 7.平衡型和非平衡型密封结构有何不同？画简图说明。
搅拌桨作用与型式
VS
详细描述
锚式搅拌桨的叶片呈弧形，旋转时产生强 烈的循环流动，使高粘度液体或固液混合 物在釜内充分混合。这种搅拌桨适用于需 要处理高粘度物料或固液混合物的场合。
框式搅拌桨
总结词
框式搅拌桨通过旋转产生轴向流动，适用于 需要促进液体流动和分散的场合。
详细描述
框式搅拌桨的叶片呈矩形或半圆形，旋转时 产生轴向流动，使液体沿轴向推进并在釜内 分散。这种搅拌桨适用于需要促进液体流动 和分散的场合，如固液悬浮、液液分散等。
斜桨式搅拌桨
总结词
斜桨式搅拌桨通过旋转产生径向流动，促进液体在釜内循环。
详细描述
斜桨式搅拌桨的叶片与轴线呈一定角度，旋转时产生径向流动，使液体在釜内循环。这种搅拌桨适用于需要促进 液体循环的场合，如固液悬浮、液液分散等。
锚式搅拌桨
总结词
锚式搅拌桨通过旋转产生强烈的循环流 动，适用于高粘度液体和固液混合物。
设备尺寸和功率限制
槽体尺寸
根据搅拌槽的尺寸，选择合适的 搅拌桨，以确保搅拌效果和避免 过度磨损。
功率限制
根据设备允许的最大功率限制， 选择合适的搅拌桨，以确保安全 运行和节能。
操作条件
温度
根据工艺要求的温度范围， 选择能够在该温度下稳定 运行的搅拌桨。
压力
考虑是否需要在一定压力 下进行搅拌，选择能够承 受相应压力的搅拌桨和密 封结构。
搅拌桨作用与型式
目录
CONTENTS
• 搅拌桨的作用 • 搅拌桨的型式 • 搅拌桨的设计参数 • 搅拌桨的选型依据 • 搅拌桨的应用实例
01 搅拌桨的作用
促进混合
搅拌桨通过旋转或振动等方式，使物料在搅拌容器内产生流动和湍动，从而使不 同物料之间产生摩擦、碰撞和剪切作用，促进物料之间的相互分散和均匀混合。
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全 封 闭 密 封
介质易燃、易爆
剧毒物料 贵重物料 高纯度物料
高真空操作
优点
1、功耗小、效率高。 2、电机过载保护。 3、可承受较高压力。
缺点 1、内轴承寿命短。 2、涡流、磁滞等损耗。 3、使用温度的限制。
传动装置
适用于单跨轴
适用于悬臂轴
搅拌反应器的机械设计内容
1、釜体的结构型式和尺寸的确定 包括釜体结构、釜体尺寸（直径、高度）、封头形式的选择等。 2、材料的选择 根据工作温度、压力、物料的性质、设备加工要求等条件选择。 3、强度计算及校核（包括带夹套反应釜的稳定性校核）
推进式搅拌器
推进式搅拌器常用参数（表8-6）
推进式搅拌器的特点
轴向流搅拌器
循环量大，搅拌功率小
常用于低粘流体的搅拌 结构简单、制造方便
涡轮式搅拌器
（透平式叶轮）
1、适用物料粘度范围广。 2、剪切力较大，分散流体 的效果好。 3、直叶和弯叶涡轮搅拌器 主要产生径向流，折叶涡 轮搅拌器主要产生轴向流。
减小轴端挠度、提高搅拌轴 临界转速的措施
缩短悬臂段的长度
设置底轴承或中间轴承
增大轴径
设置稳定器
密封装置
（轴封装置）
作用
维持设备内的压力，防止介质泄漏。
基本要求
密封可靠，使用寿命长。
结构简单，装拆方便。
类型
填料密封
机械密封
填料密封
填料密封允许有 一定的泄漏量
填料需定期更换 轴有一定的磨损
（2）计算并确定搅拌轴直径（搅拌轴材料为45号钢，[τ]=30 Mpa）
（3）计算内筒和夹套的直径、高度，并对传热面积进行校核。
（已知υ1400mm椭圆形封头容积Vh=0.421 m3，表面积 Ah=2.29 m2）
当搅拌轴转速n ≥ 200r/min时，应进 行临界转速的验算。
搅拌轴临界转速的选取—（表8-11） 要求
n≤ 0.7 nc（刚性轴）
1.3 nc （柔性轴）
按强度计算搅拌轴的直径 强度条件
max
M te [ ] WP
M te 当量扭矩
2 M te M n M 2
外装式和装内式机械密封
双端面机械密封
双端面机械密封
d>D1
d<D1
d=D1
K>1
K=1
平衡型机械密封：K=0.6~0.9 非平衡型机械密封：K=1.1~1.2
动环和静环的材料要求
（1）耐磨性和导热性—动环和静环做相对摩擦滑 动，会产生发热和磨损现象，要求动环和静环的耐 磨性好，并且能将摩擦产生的热量及时传导出去。 （2）硬度—由于动环形状复杂，容易变形，所以 要求动环的硬度比静环大。（表8-15） （3）耐腐蚀性
机械密封
（端面密封）
动、静界面ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ密封点 径向密封 端面比压
动环和静环
弹簧压紧装置 密封圈
机械密封的分类
单端面机械密封 表（8-14） 按密封面的对数分 双端面机械密封
外装式机械密封 按密封元件置于釜体内外分 内装式机械密封
平衡型（k 1) 按介质压力对端面比压的影响分 非平衡型（k 1)
填料
填料及其选用
（1）填料应富有弹性。在压盖压紧后，弹性变形要大， 这样才能贴紧转轴并对转轴产生一定的抱紧力。 （2）填料应耐磨。填料和轴之间的摩擦系数要小，以降 低摩擦功率的损耗，延长填料的使用寿命。 通常填料需要加润滑油以降低摩擦系数，有些填料（如石 墨、聚四氟乙烯、耐磨尼龙等）本身具有自润滑作用，可 有效地降低摩擦系数。 （3）导热性要好，能够将摩擦产生的热量尽快传递出去。 （4）高温高压条件下使用的填料，要求具有耐高温性能 及足够的机械强度。
如釜体壁厚的计算、封头壁厚的计算、搅拌轴直径的确定等。
4、主要零部件的选用 搅拌器、传动装置、轴封装置等的选择。
5、绘图、编制技术文件
装配图、各种零部件图、设计计算书、设计说明书、技术要求等。
作业1
1.以机械搅拌反应器为例，说明搅拌反应器由哪几部分组 成，包括哪些构件。 2.搅拌器的功能是什么？中心顶插式搅拌器可形成哪几种 流型？如何控制切向流？ 3.分析桨式、推进式、涡轮式、锚式搅拌器的结构特点和 适用场合。 4.搅拌器可通过哪几种方式与搅拌轴连接？
搅拌器的型式
搅拌器的分类
按流体流动形态
轴向流搅拌器 径向流搅拌器 混合流搅拌器
平叶
按搅拌器叶片结构
折叶 螺旋面叶 低粘流体用搅拌器
按搅拌用途
高粘流体用搅拌器
桨式搅拌器
1、式搅拌器主要用于流体的循环， 不能用于气液分散操作。 2、折叶式比平直叶式功耗少，操 作费用低，故折叶桨使用较多。
桨式搅拌器常用参数（表8-5）
5.搅拌轴主要承受什么载荷？如何确定搅拌轴直径？
6.机械密封有哪几个密封点？分别采用什么密封方式？ 7.平衡型和非平衡型密封结构有何不同？画简图说明。
作业2
某一带夹套的立式搅拌反应器，设备容积V=2.5 m3，操作容 积V0=2 m3，长径比（H/D）=1，工艺要求传热面积为7 m2， 搅拌功率为1.4KW，搅拌轴转速为50r/min。已知釜内压力为 0.2 Mpa，夹套内压力为0.3 Mpa，内筒壁厚10mm，内筒与 夹 套 采 用 相 同 材 料 ， [ σ]t=113Mpa，σs=235Mpa， G=8×104Mpa。 （1）计算夹套壁厚（取腐蚀裕量C2=2mm），并进行水压试 验应力校核。
植物纤维 非金属填料动物纤维 填料 矿物纤维 人造纤维 金属填料（钢、铅、铜等）
表（8-13）
填料箱
填料箱宽度：
S (1.4 ~ 2) d
填料箱高度：
由填料的尺寸和 圈数确定
标准填料箱
表（8-13）
填料压盖高度：
1 2 h ( ~ )H 3 3
电机和减速机的选型
影响搅拌功率的 主要参数
重力参数 搅拌器的 几何尺寸 搅拌器的 运动参数
搅拌容器 的结构 被搅拌介 质的特性
功率表达式
P=f（n，d，ρ，μ，g ）=K na db ρc μe gf K---系统几何构形的总形状系数
功率关联式：
P d B h r q NP K ( Re ) ( Fr ) f ( , , ,....) 3 5 D D D n d
P N P n d
3
5
搅拌轴设计
搅拌轴的结构设计
计算搅拌轴的直径
搅拌轴材料选择
足够的强度、 刚度和韧性
加工直线度 的要求
耐腐蚀要求
优良的切削 加工性能
搅拌轴的结构设计
轴颈设计 轴头设计 轴身设计
搅拌轴直径计算
影响搅拌轴直径的四个因素
1、扭转变形
2、临界转速 3、扭转和弯矩联合作用下的强度 4、轴封处允许的径向位移
搅拌轴的力学模型
按扭转变形计算搅拌轴的直径
刚度条件
583 .6 M n max [ ] 4 4 Gd (1 )
1 M n max d 4.92 ( )4 [ ]G (1 4 )
轴径
按临界转速校核搅拌轴的直径
临界转速
nc 30 3EI (1 4 ) 2 L1 ( L1 )ms
轴径
M te d 1.72 ( )3 [ ](1 4 )
1
按轴封处允许径向位移验算轴径
限制条件
Lo [ ]Lo Lo 总径向位移
[ ]Lo 轴封处的允许径向位移
搅拌轴直径的确定
（1）轴径应同时满足强度、刚度、临界转速等条件。 （2）在确定轴的结构尺寸时，还应考虑轴上键槽及开孔 所引起的局部削弱，轴径应适当增大。 （3）轴径应圆整到标准公称轴径系列，如υ30、υ40、 υ50、υ65、υ80、υ95、υ110等。
（2）介质的密度
（3）介质的腐蚀性 2、反应过程的特性 间歇操作还是连续操作；吸热反应还是放热反应；是否结晶 或有固体沉淀物产生等。 3、搅拌效果和搅拌功率的要求
搅拌器的选用
生物反应物料的特性
生物反应都是在多相体系中进行
大多数生物颗粒对剪切力非常敏感
大多数微生物发酵需要氧气
搅拌功率的计算
搅拌轴和搅拌器的强度和刚度计算
涡轮式搅拌器常用参数 （表8-6）
锚式搅拌器
涡轮式搅拌器常用参数 （表8-6）
框式搅拌器
锚式和框式搅拌器特点
1、结构简单，制造方便。 2、适用于粘度大、处理量大的物料。 3、易得到大的表面传热系数。 4、可减少“挂壁”的产生。
螺杆式搅拌器
螺带式搅拌器
搅拌器的选型
1、介质的性质 （1）介质的粘度 随着介质粘度增高，各种搅拌器使用的顺序是：桨叶式、推 进式、涡轮式、框式和锚式、螺杆（带）式