【正文】 在湍流狀態(tài)下，推進(jìn)式葉輪除了產(chǎn)生周向流動(dòng)外，還產(chǎn)生大量軸向流動(dòng)，是典型的軸向流葉輪。攪拌槽內(nèi)的液體進(jìn)行著三維流動(dòng)，為了區(qū)分?jǐn)嚢铇~排液的流向特點(diǎn)，根據(jù)主要排液方向，按圓柱坐標(biāo)把典型槳葉分成徑向流葉輪和軸向流葉輪 。低粘度液攪拌器，如：三葉推進(jìn)式葉輪，折葉槳式 (2～4折葉)，6直葉渦輪式，超級(jí)混合葉輪式 (HR]O0，HV200)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，超混臺(tái)攪拌器 (MR205，305)等?；诠?jié)能的要求，開(kāi)發(fā)出變頻調(diào)速電機(jī)、小剪切阻力槳葉、以新型密封代替機(jī)械密封和填料密封，以磁力驅(qū)動(dòng)代替機(jī)械傳動(dòng)。石化工業(yè)常用于聚氯乙烯合金、順丁橡膠合釜、反應(yīng)釜、汽提釜等統(tǒng)稱為攪拌容器（Agitatored Vessels，或Stirred Vessels）。攪拌操作是工業(yè)反應(yīng)過(guò)程的重要環(huán)節(jié)，它的原理涉及流體力學(xué)、傳熱、傳質(zhì)及化學(xué)反應(yīng)等多種過(guò)程，而攪拌器是為了使攪拌介質(zhì)獲得適宜的流動(dòng)場(chǎng)而向其輸入機(jī)械能量的裝置。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，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，在化工生產(chǎn)應(yīng)用比較廣泛。螺帶式攪拌器是把一定螺距的螺旋形鋼帶固定在攪拌軸上，螺帶外緣很接近釜壁。運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生較大的軸向循環(huán)流量，宏觀混合效果較好，適用于均相液體混合等攪拌不是非常強(qiáng)烈的以宏觀混合為目的的攪拌場(chǎng)合，常用于低粘度料液 (μ2000cP)的混合。就一開(kāi)啟式和圓盤(pán)式相比較而言，其構(gòu)造上差異造成開(kāi)啟式比圓盤(pán)式循環(huán)流量更大，軸向混合效果更好。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，每類又可分為平直葉、折葉、后彎葉三種。各類攪拌器由于其構(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。液體也可能很粘，如黃油在室溫下可達(dá) l，000，000 cP?；嚢杵鞯淖饔檬够どa(chǎn)中的液體充分混合，以滿足化學(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。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”。攪拌器、攪拌軸、及其密封裝置、傳動(dòng)裝置等統(tǒng)稱為攪拌機(jī)。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。 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。 攪拌加速傳熱和傳質(zhì)，在化工設(shè)備中廣泛運(yùn)用。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)。槳式攪拌器又可分為平直葉和折葉攪拌器兩種。渦輪式攪拌器外形結(jié)構(gòu)上與槳式攪拌器類似，只是葉片較多。推進(jìn)式攪拌器也常被稱為旋槳式攪拌器?？蚴綌嚢杵鞯臄嚢柰饩壟c釜壁間隙很小，d／D為 0．9～0．98，此特點(diǎn)使得攪拌時(shí)物料不易產(chǎn)生死區(qū)。攪拌時(shí)，物料沿釜壁上升，沿軸向下運(yùn)動(dòng)。本課題要求設(shè)計(jì)一個(gè)小型攪拌器，容積在500升左右，工作平穩(wěn)靈活，使用方便。因此攪拌器也叫做Mixer，或叫做Agitator,Stirrer。近年來(lái)，攪拌器和攪拌容器獲得飛速發(fā)展的同時(shí)，正面臨著滿足合理利用資源、節(jié)能降耗和對(duì)環(huán)境保護(hù)要求的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)?；诮档彤a(chǎn)品總體成本、減少維修保養(yǎng)成本和提高設(shè)備平均維修間隔時(shí)間的要求，大大提高了設(shè)備運(yùn)行壽命。為了達(dá)到成品高精度、高品質(zhì)化要求，國(guó)外，特別是日本開(kāi)發(fā)了新型的攪拌裝置 ，以滿足高粘度產(chǎn)品的生產(chǎn)需要。齒片式、平葉槳式、直葉圓盤(pán)渦輪式和彎曲葉渦輪式在無(wú)擋板攪拌槽中除了使液體產(chǎn)生與葉輪一起回轉(zhuǎn)的周向流外，還由于葉輪的離心力是液體沿葉片向槽壁射出，形成強(qiáng) 大有力的徑向流，故稱這些葉輪為徑向流葉輪。折葉渦輪式葉輪與直葉圓盤(pán)渦輪和彎曲葉渦輪式葉輪相比，軸向流成分較多，多用于軸向流的場(chǎng)合。 新型軸向流葉輪 在通常情況下，大量的攪拌設(shè)備用于低粘物系的混合和固一液懸浮操作，要求葉輪能以低的能耗提供高的軸向循環(huán)流量。 A310 A315國(guó)內(nèi)如北京化工大學(xué)和華東理工大學(xué)等也分別開(kāi)發(fā)了CBY軸流槳和翼型槳；中國(guó)石油化工學(xué)院的沈惠平教授等人還研制開(kāi)發(fā)了一種新型高效易于加工的軸流式攪拌葉輪。 另外，北京燕山石油化工有限公司設(shè)計(jì)院針對(duì)在大直徑、低轉(zhuǎn)速、介質(zhì)較粘稠的場(chǎng)合，設(shè)計(jì)了一種復(fù)合式攪拌器，很好地解決了無(wú)法配備大功率的電機(jī)，存在制造、檢修 以及安裝的困難等問(wèn)題。通過(guò)仔細(xì)的分析、歸屬，用智能化設(shè)計(jì)系統(tǒng)原型階段性地實(shí)現(xiàn)混合設(shè)備的設(shè)計(jì)過(guò)程，可以把其表示為一系列的設(shè)計(jì)過(guò)程的鏈?zhǔn)叫蛄小?0世紀(jì)90年代以來(lái)，有關(guān)攪拌設(shè)備選型和設(shè)計(jì)的專家系統(tǒng)在國(guó)外已有少量報(bào)道。 混合設(shè)計(jì)智能化設(shè)計(jì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu) 結(jié)語(yǔ) 攪拌操作是工業(yè)反應(yīng)過(guò)程的重要環(huán)節(jié)，攪拌混合設(shè)備在化學(xué)工業(yè)中擔(dān)當(dāng)著非常重要的角色。輸出軸、支架等等，選擇能滿足前三項(xiàng)要求的攪拌器；按照葉尖切線速度等條件，確定最合適的轉(zhuǎn)速，對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，按已確定的條件，對(duì)軸系進(jìn)行動(dòng)力和強(qiáng)度等因素的驗(yàn)算和分析。筒體的直徑和高度是容器設(shè)計(jì)的基本尺寸。在圓筒的導(dǎo)流作用下，介質(zhì)從簡(jiǎn)體的頂部和底部流入筒內(nèi)，完成一個(gè)循環(huán)，使介質(zhì)產(chǎn)生高速的徑向流和軸向流，同時(shí)加大介質(zhì)流量，介質(zhì)流動(dòng)更均勻。 (3) 筒式攪拌器的攪拌混合效率高，在相同的情況下，是渦輪式和推進(jìn)式攪拌器的2～3倍。（3）筒體材料的選擇及估算筒體鋼板的厚度 根據(jù)冶金手冊(cè)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)，我們選用普通碳素鋼，根據(jù)GB150—1998中對(duì)碳素鋼的要求和鋼板之間的差別，我們選用Q235—B熱軋鋼板，厚度尺寸選用9mm。容器圓筒承受均勻內(nèi)壓作用時(shí)，其器壁中產(chǎn)生的如下薄膜應(yīng)力（圓筒的平均直徑為D，壁厚為t）： σθ= σψ=很顯然，σ1=σθ，故按照第一強(qiáng)度理論，有σ1 = ≤〔σ〕t （）在容器設(shè)計(jì)中，一般只給出內(nèi)徑值Di，則D=Di + t，將其代入上式，得P(Di+t)/2t≤〔σ〕t （）容器圓筒在制造時(shí)由鋼板卷焊而成，焊縫區(qū)金屬?gòu)?qiáng)度一般低于木材，所以上式中的〔σ〕t應(yīng)乘以系數(shù)Ф。已知Q235—B 鋼的設(shè)計(jì)內(nèi)壓力P Mpa，選用P=，許用應(yīng)力〔σ〕t=125 Mpa，〔σ〕=125 Mpa，Ф=，所以計(jì)算厚度t=（800）／（2125—1）=7mm。綜上所述，根據(jù)本次設(shè)計(jì)的要求，從各個(gè)封頭的受力分析、制造工藝和的應(yīng)用場(chǎng)合等各個(gè)方面綜合考慮，我們選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，其Di/2hi=2，K=1，則封頭的厚度計(jì)算公式為 T=PDi/(2[σ]) ()其中長(zhǎng)軸為2a=Di=，hi/Di=，所以hi=，短軸之半b=hi=。3 傳動(dòng)裝置的選擇和攪拌器的設(shè)計(jì) 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。在旋轉(zhuǎn)攪拌時(shí)，阻力將堿??；另一方面，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