(H Di )
V0:物料体积
2、将上式计算的结果圆整为标准直径，再代入下式中克计
算出罐体的高度
H
V Vk
4
Di2
V0
Vk
4
Di2
Vk:封头体积
15
反应釜的高径比
液-固相、液－液相 1～1.3 一般搅拌罐 气－液相 1～2 发酵罐类 发酵液 1.7～2.5 在确定反应釜直径及高度时还应根据反应釜操
第3章 反应设备
3.1 机械搅拌反应器 3.2 发酵设备
1
3.1 机械搅拌反应器
反应设备的定义、应用 搅拌反应器的结构 搅拌器 搅拌器附件
2
反应设备的定义
用来进行化学反应的装置，通常称为反应器。
3
反应设备的应用
通过对参加反应的介质的充分搅拌，使物料混 合均匀；
强化传热效果和相间传质； 使气体在液相中作均匀分散； 使固体颗粒在液相中均匀悬浮； 使不相容的另一液相均匀悬浮或充分乳化。
TY660抛物线圆盘涡轮 TY715螺带螺杆搅拌器 衬ＰＥ的搅拌器
35
按搅拌用途分类
用于低黏流体的搅拌器
推进式 长薄叶螺旋桨式 圆盘涡轮式
用于高黏流体的搅拌器
锚式 框式 螺旋桨式 螺带式
36
搅拌器选型
根据搅拌过程的特点和主要控制因素进行选型
37
搅拌器附件
挡板 导流筒
搅拌附件的作用
作时所允许的装料程度一装料
16
传热装置 ◆ 夹套
可拆卸的夹套
不可拆卸的夹套
17
◆ 蛇管
蛇管结构
18
工艺接管 ◆ 进料管
进料管结构
19
◆ 出料管
下部出料管
20
上部出料管
搅拌器
搅拌器又称搅拌桨或搅拌叶 轮，是搅拌反应器的关键部 件
功能是提供过程所需要的能 量和适宜的流动状态。
21
流型
搅拌器旋转时把机械能传递给流体，在搅拌器附近形 成高湍动的充分混合区，并产生一股高速射流推动液 体在搅拌容器内循环流动
4
反应设备的类型
按结构型式分类，可分为：
釜式反应器 管式反应器 塔式反应器 固定床反应器 流化床反应器
5
反应设备的类型
◆ 釜式反应器 釜 式反应器也称槽式、锅式反应器。
参与反应的物料一次投入，反应完成后，产物 一次卸出的反应器。
特点：装置简单、互换性大，投资低等。
◆ 管式反应器 管式反应器主要用于气相、液相、气— 液相连续反应过程。
27
搅拌器分类
1. 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
2. 按搅拌器结构 3. 按搅拌的用途
29
按流体流动形态分类
30
按搅拌器结构分类
采用平叶和折叶的搅拌器
桨式 涡轮式 框式 锚式
采用螺旋面叶的搅拌器
推进式 螺杆式 螺带式
32
搅拌器型式
TY120三窄螺旋叶搅拌器 TY130推进式搅拌器 TY140四宽螺旋叶搅拌器
TY210型平直叶桨式搅拌器 TY220斜叶桨式搅拌器
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TY240双折叶桨式
TY250复合折叶桨式 TY260椭圆叶桨式 TY340三菱锥叶开启涡轮
TY410框式搅拌器特殊框式搅拌器 TY520斜叶开启涡轮 TY530平直叶开启涡轮
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TY610平直叶圆盘涡轮搅拌器 TY640弧叶圆盘涡轮 TY650箭叶式圆盘涡轮
这种循环流动的途径称为流型。 流型的影响因素
搅拌器的形式 搅拌容器和内构件几何特征 流体性质 搅拌器转速
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三种基本流型
搅拌机顶插式中心安装的立式圆筒的 三种基本流型
径向流 轴向流 切向流
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径向流
流体的流动方向垂直于搅拌 轴，沿径向流动，碰到容器 壁面分成两股流体分别向上、 向下流动，再回到叶端，不 穿过叶片，形成上、下两个 循环
6
管式反应器结构示意图
7
塔式反应器
鼓泡塔反应器结构示意图 1—分布格板；2—夹套；3—气体分布器；4—塔体；5—挡板；
6—塔外换热器；7—液体捕集器；8—扩大段
8
◆ 固定床反应器
固定床反应器是指流体通过静止不动的 固体物料所形成的床层而进行化学反应的 设备。以气- 固反应的固定床反应器最常 见。
◆ 流化床反应器
把反应器和在其中呈流态化的固体催化 剂颗粒合在一起，成为流化床反应器。流 化床反应器多用于气- 固反应过程。
9
机械搅拌反应器
用于溶解、稀释等多种传递过程； 化学反应过程。
10
搅拌反应器的结构
三大部分组成：
传动装置
搅拌装置
轴封轴封人孔搅 Nhomakorabea罐压出管
搅拌轴
夹套 罐体 搅拌器
11
24
轴向流
流体的流动方向平行于搅拌 轴，流体由叶桨推动，使流 体向下流动，遇到容器底面 再翻上，形成上下循环流。
25
切向流
无挡板的容器内，流体绕轴 作旋转运动，流速高时的液 体表面会形成漩涡，这种流 型称为切向流
混合效果很差
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三种流型同时存在 轴向流与径向流对混合起主要作用 切向流应加以抑制 挡板可削弱切向流, 增强轴向流和径向流
13
◆直径及高度确定
● 装料系数 若物料在反应过程中产生泡们沫或呈沸腾状态，取装料 系数0.6～0.7； 若物料反应较平稳，则取装料系数0.8～0.85。 ● 直径及高度确定
1、在初步确定H/Di后，可先忽略封头的容积，近似
计算出罐体的容积。
14
V ≈ 得
4
Di2 H
4
Di3
(
H Di
)
Di
3
4V0
罐体尺寸确定
◆ 高径比 ●确定罐体高径比的考虑因素
＊从减少搅拌功率的角度考虑，高径比可取得 大一些。 ＊从传热角度看，希望高径比可取得大一些； 当容积一定时，高径比大、罐体就高，盛料部 分表面积大、传热面积也就大。 ＊要考虑物料的状态，对发酵类物料，为了使 通入罐内的空气与发酵物料充分接触，高径比 应取得大一些。
搅拌反应器的挡板结构
40
导流筒
上下开口圆筒，安装于容器内， 在搅拌混合中起导流作
导流筒的直径约为容器直径的 70%
涡轮式或桨式搅拌器，导流筒 置于桨叶的上方
推进式搅拌器，导流筒套在桨 叶外面
改善反应器内流体的流动状态
改变径向流, 提高混合效果
保护搅拌器
减少剧烈旋转的液体结合漩涡作用对搅拌轴产生冲击作 用
38
挡板
安装4块挡板，其宽度为容器直径的1/12~1/10。 传热蛇管可代替挡板（垂直换热管时可不再安装
挡板）
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挡板的作用
避免旋涡现象，增大被搅 拌液体的湍流程度
切向流动变为轴向和径向 流动，强化反应器内液体 的对流和扩散，改善搅拌 效果。