电机
搅拌设备的搅拌轴通常由电动机驱动。由于搅拌设备的转速一般都比较低,因而电动机绝大多数情况下都是与变速器组合在一起使用的,有时也采用变频器直接调速。为此,选用电动机时,应特别考虑与变速器匹配问题。
通常应根据搅拌轴功率和搅拌设备周围的工作环境等因素选择电动机的型号,并遵循以下基本原则:
①根据搅拌设备的负载性质和工艺条件对电动机的启动、制动、运转、调速等要求,选择电动机类型。
②根据负载转矩、转速变化范围和启动频繁程度等要求,考虑电动机的温升限制、过载能力和启动转矩,合理选择电动机容量,并确定冷却通风方式。同时选定的电动机型号和额定功率应满足搅拌设备开车时启动功率增大的要求。
③根据使用场所的环境条件,如温度、湿度、灰尘、雨水、瓦斯和腐蚀及易燃易爆气体等,考虑必要的防护方式和电动机的结构型式,确定电动机的防爆等级和防护等级。对于气体或蒸汽爆炸危险环境,应根据爆炸危险环境的分区等级和爆炸危险区域内气体或蒸汽的级别、组别和电动机的使用条件,选择防爆电动机的结构型式和相应的级别、组别;对于粉尘爆炸危险环境,则根据爆炸危险环境的分区等级和电动机的使用条件,选择防爆、防护电动机的结构型式和相应的防爆、防护等级;对于火灾危险环境,则根据火灾危险环境的分区等级和电动机的使用条件,选择防护电动机的结构型式和相应的防护等级。化学腐蚀环境时,应根据腐蚀环境的分类选择相适应的电动机。
④根据企业电网电压标准和对功率因数的要求,确定电动机的电压等级。
⑤根据搅拌设备的高转速和对电力传动调速系统的过渡过程的性能要求,以及机械减速的复杂程度,选择电动机的额定转速。
不同介质黏度的搅拌
不同介质黏度的搅拌: 粘度是指流体对流动的阻抗能力,其定义为:液体以1cm/s的速度流动时,在每1cm2平面上所需剪应力的大小,称为动力粘度,以Pa/s为单位。 粘度是流体的一种属性。流体在管路中流动时,有层流、过渡流、湍流三种状态,搅拌设备中同样也存在这三种流动状态,而决定这些状态的主要参数之一就是流体的粘度。 在搅拌过程中,一般认为粘度小于5Pa/s的为低粘度流体,例如:水、蓖麻油、饴糖、果酱、蜂蜜、润滑油重油、低粘乳液等;5-50Pa/s的为中粘度流体,例如:油墨、牙膏等;50-500Pa/s的为高粘度流体,例如口香糖、增塑溶胶、固体燃料等;大于500Pa/s的为特高粘流体例如:橡胶混合物、塑料熔体、**硅等。 对于低粘度介质,用小直径的高转速的搅拌器就能带动周围的流体循环,并至远处。而高粘度介质的流体则不然,需直接用搅拌器来推动。 适用于低粘和中粘流体的叶轮有桨式、开启涡轮式、推进式、长薄叶螺旋桨式、圆盘涡轮式、布鲁马金式、板框桨式、三叶后弯式、MIG式等。适用于高粘和特高粘流体的叶轮有螺带式叶轮、螺杆式、锚式、框式、螺旋桨式等。有的流体粘度随反应进行而变化,就需要用能适合宽粘度领域的叶轮
搅拌可以使两种或多种不同的物质在彼此之中互相分散,从而达到均匀混合;也可以加速传热和传质过程。在工业生产中,搅拌操作时从化学工业开始的,围绕食品、纤维、造纸、石油、水处理等,作为工艺过程的一部分而被广泛应用。
搅拌操作分为机械搅拌与气流搅拌。气流搅拌是利用气体鼓泡通过液体层,对液体产生搅拌作用,或使气泡群一密集状态上升借所谓上升作用促进液体产生对流循环。与机械搅拌相比,仅气泡的作用对液体进行的搅拌时比较弱的,对于几千毫帕·秒以上的高粘度液体是难于使用的。但气流搅拌无运动部件,所以在处理腐蚀性液体,高温高压条件下的反应液体的搅拌时比较便利的。在工业生产中,大多数的搅拌操作均系机械搅拌,以中、低压立式钢制容器的搅拌设备为主。搅拌设备主要由搅拌装置、轴封和搅拌罐三大部分组成。
搅拌设备在工业生产中的应用范围很广,尤其是化学工业中,很多的化工生产都或多或少地应用着搅拌操作。搅拌设备在许多场合时作为反应器来应用的。例如在三大合成材料的生产中,搅拌设备作为反应器约占反应器总数的99%。。搅拌设备的应用范围之所以这样广泛,还因搅拌设备操作条件(如浓度、温度、停留时间等)的可控范围较广,又能适应多样化的生产。
搅拌设备的作用如下:①使物料混合均匀;②使气体在液相中很好的分散;③使固体粒子(如催化剂)在液相中均匀的悬浮;④使不相溶的另一液相均匀悬浮或充分乳化;⑤强化相间的传质(如吸收等);⑥强化传热。
搅拌设备在石油化工生产中被用于物料混合、溶解、传热、植被悬浮液、聚合反应、制备催化剂等。例如石油工业中,异种原油的混合调整和精制,汽油中添加四乙基铅等添加物而进行混合使原料液或产品均匀化。化工生产中,制造苯乙烯、乙烯、高压聚乙烯、聚丙烯、合成橡胶、苯胺燃料和油漆颜料等工艺过程,都装备着各种型式的搅拌设备。
组合式搅拌
有时为了提高混合效率,需要将两种或两种以上形式不同、转速不同的搅拌器组合起来使用,称为组合式搅拌设备。
搅拌轴
搅拌设备中的电动机输出的动力是通过搅拌轴传递给搅拌器的,因此搅拌轴必须足够的强度。同时,搅拌轴既要与搅拌器连接,又要穿过轴封装置以及轴承、联轴器等零件,所以搅拌轴还应有合理的结构、较高的加工精度和配合公差。
按支承情况,搅拌轴可分为悬臂式和单跨式。悬臂式搅拌轴在搅拌设备内部不设置中间轴承或底轴承,因而维护检修方便,特别对洁净度要求较高的生物、食品或药品搅拌设备,减少了设备内的构件,故应**选用。
轴封
轴封是搅拌设备的重要组成部分。轴封属于动密封,其作用是保证搅拌设备内处于一定的正压或真空状态,防止被搅拌的物料逸出和杂质的渗入,因而不是所有的转轴密封型式都能用于搅拌设备。在搅拌设备中,常用的轴封有液封、填料密封和机械密封等。
4.1 液封
当搅拌设备内工作压力为常压,轴封的作用仅是为了防止灰尘与杂质进人内部工作介质,或者隔离工作介质与搅拌设备周围的环境介质相互接触时,可选用液封。液封结构简单,没有与传动轴直接接触引起摩擦的零件。但为保证圆柱形壳体或静止元件与旋转元件之间的间隙符合设计要求,其密封部位零件的加工、安装要求较高。
同时,受结构特点的影响,液封的使用范围较窄。一般适用于工作介质为非易燃易爆或毒性程度轻度危害,设备内工作压力等于大气压力,且温度范围在20-80℃的场合。
值得注意的是,液体工作介质不可充满搅拌设备;而且封液应尽可能采用搅拌设备内工作介质,或与工作介质不发生物理化学作用的中性液体,同时必须较少挥发且不污染大气。
4.2填料密封
是搅拌设备较早采用的一种转轴密封结构,具有结构简单、制造要求低、维护保养方便等优点。但其填料易磨损,密封可靠性较差,一般只适用于常压或低压低转速、非腐蚀性和弱腐蚀性介质,并允许定期维护的搅拌设备。
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