○
○ ○ ○
搅拌目的
分 溶 固 气 结 传 液 槽容积
散 解 体 体 晶 热 相 范围
悬吸
反
m3
浮收
应
○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 1～100
○○
○ ○ ○ 1～200
○○○
○ ○ ○ 1～1000
○○○
○ ○ 1～1000
○
○ ○ 1～100
○
1～100
○
1～50
○
1～50
转速范围
r/min
10～300 10～300 100～500 10～300
5
6.4 搅拌容器
1. 内容器（釜体） 组成结构
筒体：圆筒形 封头：碟形或椭球形封头、锥形封头、平盖 开孔接管：进料、出料、排气、测温、测压、凸缘法兰（焊
在上封头，用于搅拌容器与机架的连接）
6
6.4 搅拌容器
安放方式
立式釜
常压：平底釜（容易产生应力集中，故而不应用于压力釜） 物料对环境无污染，且对尘埃不敏感：敞口 淤浆：锥形封头（出料方便）
卧式釜（通常半釜操作）
常用于气－液传质过程（气液接触面积大）：气-液吸收、聚合 物（高粘系）脱挥
常用于粉体混合 卧式设备有单轴的也有双轴的——自清洁效果 当搅拌高粘液体时，若叶轮端部与槽壁有一定的间隙，则高粘液
体会滞流于间隙中——刮壁式搅拌设备
7
6.4 搅拌容器
8
6.4 搅拌容器
而高粘度介质的流体则不然，需直接用搅拌器来推动；可选 用锚式和框式等搅拌器。
21
6.5 搅拌器
流动状态
对湍剪
搅拌器型 流 流 切
式
循扩流
环散
涡轮式 ○ ○ ○
桨式 ○ ○ ○
推进式 ○ ○
折叶开启 ○ ○
涡轮式
布尔马 ○ ○ ○
金式
锚式 ○
螺杆式 ○
螺带式 ○
低粘 度液 混合
○ ○ ○ ○
○
高粘 度液 混合 传热 反应 ○ ○
23
6.5 搅拌器
5. 搅拌功率的计算 搅拌功率是指搅拌器以一定转速进行搅拌时，对液体
做功并使之发生流动所需的功率。 计算搅拌功率的目的，一是用于设计或校核搅拌器和
搅拌轴的强度和刚度；二是用于选择电机和减速机等 传动装置。 影响搅拌功率的因素
搅拌器的几何尺寸与转速 搅拌容器的结构 搅拌介质的特性 重力加速度
锥螺带（VCR）
扭格子式
复动式
多臂行星式
均质器
真空乳化釜
新 砂磨机 卧 式 LIST-AP 搅 BIVOLAK 拌 SCR 器 HVR
CONTERNA
橡 捏和机 塑 三辊辗磨机 机 双螺杆挤出机 械 密炼机
低粘度
粘度(Pa·s) 10-3 10-2 10-1 1
高粘度
10 102 103 104
搅拌器的粘度适用范围
整体夹套
冷却水下进上出、加热蒸气上进下出 在用液体作为传热介质时，为强化传热效果，还可在夹套空间设
置螺旋导流板 搪玻璃釜，夹套内不能安置螺旋导流板，为了强化传热，在水的
入口处安装扰流喷嘴，促使水进行湍动
半管夹套（耐压，表面传热系数提高1/3，且提高了夹套的 强度）
蜂窝夹套（减小筒体壁厚，强化传热） 螺旋板式夹套 对于大型搅拌釜式反应器而言，其单位容积的生产能力往往
封面，故这种密封装置属于动密封 填料密封与机械密封比较：
机械密封的泄漏量仅为填料密封的1%； 机械密封的摩擦功率损耗仅为填料密封的10%～50%； 填料密封结构简单，加工要求较低，成本低廉。
32
6.7 轴封
全封闭密封 ——磁力传动搅拌装置
结构：由磁力联轴器传 递扭矩
特点：与传统的轴封相 比，采用磁力搅拌装置 最突出的优势是可完全 消除搅拌设备内的气体 通过轴封向外泄漏。
组成：
轴颈：支承部分（必须成为静定梁）； 轴头：安装搅拌器； 轴身：杆件部分
30
6.6 搅拌轴
31
6.7 轴封
功能：主要用来保证搅拌设备内处于一定的正压或真 空状态，防止被搅物料逸出和杂质的渗入
轴封类型：主要有填料密封和机械密封 特点：搅拌轴与静止釜体之间存在一个相对运动的密
10～300
1～100 0.5～50 0.5～50
最高粘度 Pa.s
50 50 2 50
50
100 100 100
22
6.5 搅拌器
推进式
传 齿片式 统 桨式、涡轮式 叶 三叶后掠式 轮 螺带和螺杆式
INTERMIG 、
MIG 锚式、框式
新轴向流叶轮
新 泛能式、最大叶 立 片式、叶片组合 式式 搅 超级叶片式 拌 EKATO 同轴 器 前进式（AR）
28
6.5 搅拌器
29
6.6 搅拌轴
功能：主要用来固定搅拌器，并从减速装置的输出轴 取得动力，在带动搅拌器转动的同时，将功率传递给 搅拌器以克服其旋转时遇到的阻力偶矩而对流体作功
要求：搅拌轴轴径d必须满足强度和临界转速要求，当 有特殊要求时，还应满足扭转或径向位移的要求，还 应有合理的结构、较高的加工精度和配合公差
几何尺寸的确定
容积V——由装料系数决定 直立式搅拌容器——指内筒体和下封头两部分容积之和； 卧式搅拌容器——指筒体和左右两封头容积之和。
沸腾或起泡：0.6-0.7 平稳：0.8-0.85
9
6.4 搅拌容器
筒体的高径比H/D——由装液高径比HL/D和装料系数决定
装液高径比对搅拌功率、传热和物料搅拌反应特征均有影响 物料性质 搅拌特性 搅拌器层数 反应特征 传热特性
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6.8 传动装置
组成：包括电动机、减速机、联轴器 、搅拌轴、机架及凸缘法兰等。
1-电动机； 2-减速机； 3-单支点机架； 4-(釜外)带短节联轴器； 5-轴封； 6-传动轴； 7-安装底盖； 8-凸缘法兰； 9-(釜内)联轴器； 10-搅拌轴。
34
挡板
挡板作用：将回转的切向流改变为径向流和轴向流，较大地 增加了流体的剪切强度，从而改善搅拌效果。
设置方法：一般在容器内壁面均匀安装4块挡板，其宽度为容 器直径的1/12～1/10。
效果：消除漩涡，改善主体循环；增大湍动程度；降低搅拌 载荷的波动，使功率消耗保持稳定
全挡板条件：当再增加挡板数和挡板宽度，功率消耗不再增 加时，称为全挡板条件。全挡板条件与挡板的数量和宽度有 关。
然而当反应物系不易产生粘附物时，使用大量内冷管撤去反应热 是非常有效的手段。
生产丁苯橡胶的乳液聚合反应釜，容积30M3，32根×13组 ＝416根内冷管，传热面积114M2
16
6.5 搅拌器
1. 流型 轴向流、径向流和切向流
轴向流与径向流对混合起主要作用，而切向流应加以 抑制。采用挡板可削弱切向流，增强轴向流和径向流
理和化学过程对搅拌效果的要求也不同，至今对搅拌 器的选用仍带有很大的经验性。 选型一般从三个方面考虑——搅拌目的、物料粘度和 搅拌容器的容积大小。 此外，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
20
6.5 搅拌器
4. 搅拌器的选用举例 如按介质的粘度选型
对于低粘度介质，用小直径高转速的搅拌器就能带动周围的 流体循环，并至远处；可选用传统的推进式、桨式、涡轮式 等搅拌器。
第6章 搅拌设备选型
1.1 物体的受力分析及其平衡条件
6.1 概述
2
6.2 搅拌的目的
以液体为主体的搅拌操作，常常将被搅物料分为液-液、 气-液、固-液、气-液-固等四种情况。
搅拌的目的
促进混合——液-液混合、固-液悬浮、气-液分散、液-液分散、 液-液乳化；
促进传热、传质、化学反应——加热、冷却、萃取、吸收、 溶解、结晶、聚合；
由反应器的传热能力所决定。
12
6.4 搅拌容器
空心夹套
喷嘴
螺旋导流板夹套
半管夹套
内部夹套
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6.4 搅拌容器
氯乙烯悬浮聚合釜
间歇分批式操作——规模效应——反应器大型化（200M3） 聚合压力8个大气压 常规釜（国产80M3） 釜壁31mm 蜂窝夹套（日本神钢泛技术公司 内部夹套） 双壳夹套（住友重机）
17
6.5 搅拌器
2. 搅拌器的分类 按搅拌器的桨叶结构分类
平叶、斜（折）叶、弯叶、螺旋面叶式搅拌器
按搅拌器的用途分类
低粘流体用搅拌器、高粘流体用搅拌器
按流体流动形态分类
轴向流搅拌器、径向流搅拌器以及混合流搅拌器
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搅拌器图谱
6.5 搅拌器
19
6.5 搅拌器
3. 搅拌器的选用原则 搅拌操作涉及流体的流动、传质和传热，所进行的物
按轴承工作时的摩擦性质
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6.8 传动装置
减速机 功能
用于电动机和工作机之间独立的闭式传动装置，其主要功能 是降低转速，并相应增大扭矩。
搅拌轴运转速度大多在30～600 rpm范围内，小于电动机的额 定转速，因而在电动机出口端大多需设置减速机。
类型：摆线针轮行星减速机、齿轮减速机和带减速机 ；此外，还有无级变速器，调频器也可调速
日常生活中各种 物质的粘度范围
水：约1mPa·s 低粘乳液：约数 mPa·s 重油：约数十 mPa·s 润滑油：约 0.1Pa·s 蜂蜜：约 1 Pa·s 涂料：约数 Pa·s 油墨：约数十 Pa·s 牙膏：约 50 Pa·s 口香糖：约 100 Pa·s 嵌缝胶：约 千 Pa·s 塑料熔体：近万Pa·s 橡胶混合物：近万Pa·s