太原理工大学搅拌器

nullnull*8.2 机械搅拌反应器一、基本结构null*1—电动机； 2—减速机； 3—机架； 4—人孔； 5—密封装置； 6—进料口； 7—上封头； 8—筒体： 9—联轴器； 10—搅拌轴；11—夹套； 12—载热介质出口； 13—挡板； 14—螺旋导流板； 15—轴向流搅拌器； 16—径向流搅拌器； 17—气体分布器； 18—下封头； 19—出料口； 20—载热介质进口； 21—气体进口图8-7 通气式搅拌反应器 典型结构null*二、搅拌容器 作用: 为物料反应提供合适的空间.结构:⒈ 搅拌容器null*搅拌设备筒体的高径比: 8-3→确定筒体直径、高度null*表8—3 几种搅拌设备筒体的高径比null*⒉ 换热元件优先采用夹套，减少 容器内构件，便于清 洗，不占有效容积。null*表8—4 各种碳钢夹套的适用温度和压力范围null*图8—8 整体夹套(a) 圆筒型(b) U型null*图8—9 夹套肩与筒体的连接结构(a)封口锥(b)封口环null*封口环图8—10 夹套底与封头连接结构封口锥null*图8—11 型钢夹套结构(a)螺旋形角钢互搭式(b)角钢螺旋形缠绕null*图8－12 半圆管夹套结构null*图8—12 半圆管夹套结构null*(a)螺旋形缠绕图8—13 半圆管夹套的安装null*图8—13 半圆管夹套的安装(b)平行排管Dt1null*图8—14 折边式蜂窝夹套null*用冲压的小锥体或钢管做拉撑体。蜂窝孔在筒体上呈正方形或三角形布置 图8—15 短管支撑式蜂窝夹套null* 图8—16 螺旋形盘管 null*对称布置的几组 竖式蛇管： 传热 挡板作用图8－17 竖式蛇管null*三、搅拌器 ㈠搅拌器的功能和流动特征⒈功能—提供过程所需要的能量和适宜的流动状态。 ⒉原理—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。 ⒊影响搅拌器功能的因素—a.浆叶的形状、尺寸、数量、转速 b.搅拌介质的物性 c.搅拌器的工作环境 d.搅拌器在槽内的安装位置和方式null*⒋流型—流体循环流动的途径。 搅拌机顶插式中心安装立式圆筒的三种基本流型： ⑴径向流: 图8-18(a) 流体流动方向垂直于搅拌轴，沿径向流动 ⑵轴向流: 图8-18(b) 流体流动方向平行于搅拌轴 ⑶切向流: 图8-18(c) 无挡板的容器内，流体绕轴作旋转运动。 这个区域内流体没有相对运动→混合效果差。消除方法—加挡板→削弱切向流， 增强轴向流和径向流上述三种流型通常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null*影响流型的因素: 搅拌器的形式、搅拌容器和内构件几何 特征、流体性质、搅拌器转速等。⒌搅拌器在容器内安装方式: 图8-19, 除中心安装的搅拌机外， 还有偏心式、底插式、侧插式、 斜插式、卧式等安装方式。 不同方式安装的搅拌机产生的流型也 各不相同。null*流体流动方向垂直于 搅拌轴，沿径向流动， 碰到容器壁面分成二 股流体分别向上、向 下流动，再回到叶端， 不穿过叶片，形成上、 下二个循环流动。(a)径向流图8—18 搅拌器与流型(a) 径向流null*流体流动方向平行于 搅拌轴，流体由桨叶 推动，使流体向下流 动，遇到容器底面再 向上翻，形成上下循环流。(b)轴向流 图8—18 搅拌器与流型 (b) 轴向流null*无挡板的容器内，流 体绕轴作旋转运动， 流速高时液体表面会 形成漩涡，流体从桨 叶周围周向卷吸至桨 叶区的流量很小，混 合效果很差。(c)切向流 图8—18 搅拌器与流型 (c) 切向流null*图8—19 搅拌器在容器内的安装方式(a) 垂直偏心式(b) 底插式(c) 侧插式(d) 斜插式(e) 卧式null*⒍流动特性:搅拌器→对流体产生剪切作用:与液—液搅拌体系中液滴的 细化、固—液搅拌体系中固体 粒子的破碎以及气—液搅拌体 系中气泡的细微化有关。 循环作用:与混合时间、传热、固体的悬 浮等相关。剪切型叶轮: 输入液体的能量主要用于对流体的剪切作用, 如径向涡轮式、锯齿圆盘式等。 循环型叶轮: 输入流体的能量主要用于对流体的循环作用, 如框式、螺带式、锚式、桨式、推进式等null*按流体流动形态轴向流搅拌器径向流搅拌器按结构分为平 叶 折 叶 螺旋面叶桨式、涡轮式、框式和 锚式的桨叶都有平叶和 折叶二种结构推进式、螺杆式和螺带 式的桨叶为螺旋面叶㈡搅拌器类型及典型搅拌器特性⒈搅拌器分类: 图8-22混合流搅拌器null* 按搅拌 用途分为低粘流体 用搅拌器高粘流体 用搅拌器低粘流体搅拌器有： 推进式、长薄叶螺旋桨、 桨式、开启涡轮式、圆盘 涡轮式、布鲁马金式、板 框桨式、三叶后弯式、MIG 和改进MIG等。高粘流体搅拌器有： 锚式、框式、锯齿圆盘式、 螺旋桨式、螺带式（单螺带、 双螺带）、螺旋—螺带式等。null*图8—22 搅拌器流型分类图谱 null* 桨式、推进式、涡轮式和锚式搅拌器在 搅拌反应设备中应用最为广泛，据统计约占 搅拌器总数的75～80％。null*⒉典型搅拌器特性及尺寸: ⑴桨式搅拌器: 图8-23 ⑵推进式搅拌器 : 图8-24 ⑶涡轮式搅拌器 : 图8-25 ⑷锚式搅拌器: 图8-26null*结构最简单 叶片用扁钢制成，焊 接或用螺栓固定在轮 毂上，叶片数是2、3 或4 片，叶片形式可 分为平直叶式和折叶 式两种。图8—23桨式搅拌器 null*表8－5 桨式搅拌器常用参数注：n－转速； v－叶端线速度； Bn－叶片数； d－搅拌器直径；D－容器内径：θ－折叶角。 null*推进式搅拌器（又称船用推进器） 常用于低粘流体中。推进式搅拌器有三瓣叶 片，其螺距与桨直径d相等。 它直径较小，d/D=1/4～1/3， 叶端速度一般为 7～10 m/s， 最高达15 m/s。图8—24推进式搅拌器 null*表8－6推进式搅拌器常用参数null*涡轮式搅拌器（又称透 平式叶轮），是应用较 广的一种搅拌器，能有 效地完成几乎所有的搅 拌操作，并能处理粘度 范围很广的流体。图8—25 涡轮式搅拌器 null*表8－7 涡轮式搅拌器常用参数null*结构简单。 适用于粘度在100Pa·s 以下的流体搅拌，当流 体粘度在10～100Pa·s 时，可在锚式桨中间加 一横桨叶，即为框式搅 拌器，以增加容器中部 的混合。图8—26 锚式搅拌器 null*表8－8 锚式搅拌器常用参数null*选用时除满足工艺要求外，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。搅拌器选型依据搅拌目的 物料粘度 搅拌容器容积的大小㈢搅拌器的选型null*仅考虑搅拌目的时搅拌器的选型见表8－9。⒈按搅拌目的选型:null*表8－9 搅拌目的与推荐的搅拌器形式null*表8－9 搅拌目的与推荐的搅拌器形式（续）null*⒉按搅拌器型式和适用条件选型: 表8-10推进式搅拌器——用于低粘度流体的混合，循环能力强， 动力消耗小，可应用到很大容积的搅 拌容器中。桨式搅拌器 ——结构简单，在小容积的流体混合中应 用较广，对大容积的流体混合，循环 能力不足。涡轮式搅拌器——应用范围较广，各种搅拌操作都适用， 但流体粘度不宜超过50Pa·s。锚式、螺杆式、螺带式——适用于高粘流体的混合。null*表8－10 搅拌器型式和适用条件null*㈣生物反应物料特性及搅拌器⒈生物反应器特点: ⑴都是在多相体系中进行的。 气—液—固三相, 即空气或CO2等气体产物、 液态培养基和生物细胞及其载体颗粒， 如青霉素、链霉素、头孢菌素等医药产品。 ⑵大多数生物颗粒对剪切力非常敏感。 剪切作用可能影响细胞的生成速率和组成 比例，因此对搅拌产生的剪切力要控制在 一定的范围内。生物反应器中常常采用机械搅拌式反应器null*⑶大多数微生物发酵需要氧气。 氧气对需氧菌的培养至关重要，只要短暂缺氧，就会导致 菌体的失活或死亡。而氧在水中溶解度极低，因此氧气的 供应就成为十分突出的问。⒉生物反应搅拌过程要求： ⑴ 打碎空气气泡，使气泡细化以增加气液接触界面， 提高气液面的传质速率； ⑵ 发酵液要有较大的流动循环量，使液体中的固形 物保持悬浮状态。 null*结论—搅拌器既要有较强剪切力，又要有 较大的流体循环特性。 往往采用径向流和轴向流相结合的 多层搅拌器组合式搅拌系统。null*⒈挡板 目的—消除打漩和提高混合效果。物料粘度小，搅拌转速高，液体随桨叶旋转，在离心力作用下涌 向内壁面并上升，中心部分液面下降，形成漩涡，称为打漩区。打漩—四、搅拌附件 作用—改善反应器内液体流动状态类型—挡板与导流筒作用—a.将切向流→变为轴向流 径向流b.使被搅动液体的湍度↑ →改善搅拌效果↑null*打漩后果—a.打漩时几乎不产生轴向混合，而是使多相系统 分层或分离 b.随转速增加，漩涡中心下凹到与桨叶接触, 外面 空气进入桨叶被吸到液体中，使其密度减小, 混 合效果降低。 c.一部分叶轮在空气中运转→使流体对搅拌器振动 阻尼作用↓→搅拌器振动↑挡板形式—纵向挡板，图8-20挡板宽度w—容器直径的1/12～1/10 数量z —一般在容器内壁面均匀安装4块挡板null*全挡板条件—当再增加挡板数和挡板宽度，而功率消耗不再 增加时，称为全挡板条件。 全挡板条件与挡板数量和宽度有关。 永田冶进提出了全挡板条件:注意: a.传热蛇管可部分或全部代替挡板， b.装有垂直换热管时一般可不再安装挡板。null*图8—20 挡板 null*⒉导流筒作用—a.导流，可以为流体限定一个流动路线，防止短路 b.使筒内液体搅拌程度↑→混合效率↑ c.迫使流体高速流过加热面→利于传热应用—常用于涡轮式、桨式、推进式搅拌器中， 见图8-21null*结构—a.上下开口圆筒，安装于容器内 b.通常导流筒上端低于静液面，筒身上开孔或槽， 当液面降落后流体仍可从孔或槽进入导流筒。 c.导流筒将搅拌容器截面分成面积相等的两部分， 导流筒直径约为容器直径的70%。 d.当搅拌器置于导流筒之下，且容器直径又较大时， 导流筒的下端直径应缩小，使下部开口小于搅拌器 的直径。null*涡轮式或桨式搅拌器 导流筒置于桨叶的上方(b)推进式搅拌器 导流筒套在桨 叶外面，或略 高于桨叶图8—21 导流筒null*定义: 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。目的: a.设计或校核搅拌器和搅拌轴的强度和刚度 b.选择电机和减速机等传动装置。五、搅拌功率计算 区分:搅拌器功率: 即搅拌功率 搅拌作业功率: 搅拌器使搅拌槽内的液体以最佳方式 完成搅拌过程所需的功率null*影响搅拌功率的因素：a.搅拌器的几何尺寸与转速:搅拌器直径、桨叶宽度、桨叶 倾斜角、转速、单个搅拌器叶片 数、搅拌器距离容器底部的距离等 b.搅拌容器的结构:容器内径、液面高度、挡板数、挡板宽度、 导流筒的尺寸等。 c.搅拌介质的特性:液体的密度、粘度。 d.重力加速度null*上述影响因素可用下式关联:（8—1） 式中 B－桨叶宽度，m； d－搅拌器直径，m； D－搅拌容器内直径，m；Fr－弗鲁德准数，null*h－液面高度，m； K－系数； n－转速，1/s； ρ－密度，kg/m3； μ－粘度，Pa·s。Np－功率准数；P－搅拌功率，W； r , q－指数； Re－雷诺数， ；null*一般情况下:弗鲁德准数Fr的影响较小。容器内径D、 挡板宽度b等几何参数可归结到系数K。 由式（8－1）得搅拌功率P为：（8—2） 关键求(查图8-27)null*图8－27 六种搅拌器的功率曲线(全挡板条件)null*图8－27 六种搅拌器的功率曲线(全挡板条件)null*低雷诺数(Re≤10)→层流区: 流体不会打漩，重力影响可忽略， 功率曲线为斜率-1的直线； 10≤Re≤10000→过渡流区: 功率曲线为一下凹曲线； Re＞10000→充分湍流区: 功率曲线呈一水平直线， 即Np与Re无关，保持不变。由图8－27可知:null*注意: a.图8－27所示功率曲线只适用于图示六种搅拌器的几何 比例关系。如果比例关系不同，功率准数Np也不同 b.上述功率曲线是在单一液体下测得的。 对于非均相物系:null*六、搅拌轴设计 设计步骤: 计算d (危险截面)→ d+C2 → 圆整为标准轴径。考虑上述因素计算所得null*⒈力学模型: 图8-28, 8-29 假设: （1）刚性联轴器联接的可拆轴视为整体轴； （2）搅拌器及轴上的其它零件(附件)的重力、惯性 力、流体作用力均作用在零件轴套的中部； （3）轴受扭矩作用外，还考虑搅拌器上流体的径向 力以及搅拌轴和搅拌器(包括附件)在组合重心 处质量偏心引起的离心力的作用。null* 图8—28 悬臂轴受力模型 null* 图8-29 单跨轴受力模型 null*⒉按强度计算轴径:搅拌轴的强度条件是：（8—6）null*式中 M—弯矩， M= MR+ MA MA—由轴向力引起的轴的弯矩， N·m； Mn—扭矩，N·m； MR—水平推力引起的轴的弯矩，N·m； Mte—轴上扭转和弯矩联合作用时的当量扭矩， ，N·m；null*Wp—抗扭截面模量，对空心圆轴 ，m3 [τ]—轴材料的许用剪应力， Pa τmax —截面上最大剪应力，Pa；—轴材料的抗拉强度，Pa。则搅拌轴的直径：（8—7） null*⒊按刚度计算轴径:目的:防止轴产生过大扭转变形→以免在运转中引起轴的振动, 使轴封失效。 应将轴单位长度最大扭转角γ限制在允许范围内。（8—3）轴扭矩的刚度条件为:null*null*故搅拌轴的直径为（8—4）null*⒋按临界转速校核轴径:临界转速nc—搅拌轴的转速达到轴自振频率，发生 强烈振动，并出现很大弯曲时的转速。 工作转速应避开临界转速:刚性轴—工作转速低于第一临界转速的轴, 要求n≤0.7nc 柔性轴—工作转速大于第一临界转速的轴, 要求n≥1.3nc临界转速nc= f (支承方式,支承点距离, 轴径)计算方法小轴—把轴理想化为无质量的带有圆盘的转子 系统来计算轴的临界转速。 大轴—采用等效质量方法null*等效质量方法: 把轴本身的分布质量和轴上各个搅拌器的质量 按等效原理, 分别转化到一个特定点上(如对悬 臂轴为轴末端S ), 累加组成一个集中的等效质量。 把原来复杂多自由度转轴系统简化为无质量轴上 只有一个集中等效质量的单自由度问题。null*悬臂轴: 按上述方法可,简化为图8-28的模型,一阶临界转速nc：（8—5）α—悬臂轴两支点间距离，m；式中 E—轴材料的弹性模量，Pa； I—轴的惯性矩，m4L1—第1个搅拌器悬臂长度，m；nc—临界转速，r/min；ms—轴及搅拌器有效质量在s点的 等效质量之和，z—搅拌器的数量。null*等直径悬臂轴、单跨轴的临界转速详细计算见文献[64] 第91～99页。不同型式的搅拌器、搅拌介质，刚性轴和柔性轴的 工作转速n与临界转速nc的比值可参考表8-11。null*表8—11 搅拌轴临界转速的选取注：叶片式搅拌器包括：桨式、开启涡轮式、圆盘涡轮式、 三叶后掠式、推进式； 不包括：锚式、框式、螺带式。null*轴封处径向位移的大小直接影响密封的性能， 径向位移大，易造成泄漏或密封的失效。⒌按轴封处允许径向位移验算轴径: （1）轴承的径向游隙； （2）流体形成的水平推力； （3）搅拌器及附件组合质量不均匀产生的离心力。轴封处的径向位移原因：力学模型: 图8-30null*图8—30 径向位移 计算模型null*计算: 分别计算其径向位移，然后叠加，使总径向位移 小于允许的径向位移 ，即（8—8） 式中 —轴封处的允许径向位移， mm 通常 K3—径向位移系数， 当设计压力p＝0.1～0.6MPa， n＞100r/min时,一般物料K3＝0.3。null*搅拌轴轴径必须满足强度和临界转速的要求。当有要求时，还应满足扭转变形、径向总位移的要求。有关搅拌轴的详细计算及参数的选取见文献[64] 第82 页至第103页。null*⒍减小轴端挠度、提高搅拌轴临界转速的:(1) 缩短悬臂段搅拌轴的长度 受到端部集中力作用的悬臂梁，其端点挠度与悬臂长度的三次方成正比。 缩短搅拌轴悬臂长度，可以降低梁端的挠度，这是减小挠度最简单的方法，但会改变设备的高径比，影响搅拌效果。null*(2) 增加轴径轴径越大，轴端挠度越小。 但轴径增加，与轴连接的零部件均需加大规格，如轴 承、轴封、联轴器等，导致造价增加。(3) 设置底轴承或中间轴承设置底轴承或中间轴承改变了轴的支承方式，可减小 搅拌轴的挠度。 但底轴承和中间轴承浸没在物料中，润滑不好，如物 料中有固体颗粒，更易磨损，需经常维修，影响生产。 发展趋势是尽量避免采用底轴承和中间轴承。null*(4) 设置稳定器 工作原理：稳定器受到介质阻尼作用力的方向与搅拌器 对搅拌轴施加的水平作用力的方向相反，减 少轴的摆动量。 稳定器摆动时，阻尼力与承受阻尼作用的面 积有关，迎液面积越大，阻尼作用越明显， 稳定效果越好。采用稳定器可改善搅拌设备的 运行性能，延长轴承的寿命null*稳定器分类圆筒型: 图8-31叶片型: 图8-32null*空心圆筒，安装在搅拌器下面图8—31 稳定筒null*（a）叶片切向布置 在搅拌器下面 图8—32 叶片型稳定器null*图8—32 叶片型稳定器(b)叶片安装在轴 上，并与轴垂直null*图8—32 叶片型稳定器(c) (d) 叶片安装在轴 上，并与轴垂直null*七、密封装置(轴封)作用: a. 保证搅拌设备内处于一定正压或真空 b.避免介质通过转轴从搅拌容器内泄漏或外部杂质渗入 搅拌容器内。型式填料密封: 图8-33 机械密封: 图8-35null*㈠ 填料密封特点: 结构简单，制造容易， 适用: 低压、低转速，非腐蚀性和弱腐蚀性介质， 密封要求不高，并允许定期维护的搅拌设备。 ⒈结构及工作原理：图8-33组成：底环、本体、油环、填料、螺柱、压盖及油杯等。null*工作原理：靠拧紧压盖螺栓的轴向力使填料产生径向变形而起 密封作用。 填料中含有润滑剂，在对搅拌轴产生径向压紧力的 同时，形成一层极薄的液膜，一方面使搅拌轴得到 润滑，另一方面阻止设备内流体的逸出或外部流体 的渗入，达到密封的目的。null*存在问题：填料中的润滑剂会在运转中不断消耗，通过设置在填料中间的油环向填料内加油，保持润滑。 填料密封不可能绝对不漏。增加压紧力，填料紧压在转动轴上，会加速轴与填料间的磨损，使密封更快失效。 在操作过程中应适当调整压盖的压紧力，并需定期更换填料。null*8—33 填料密封的结构1—压盖 2—双头螺柱 3—螺母 4—垫圈 5—油杯 6—油环 7—填料 8—本体 9—底环dnull*⒉ 填料 ⑴对材料要求： ①有足够的弹性→能吸收实际不可避免的振动 ②有足够的塑性→压盖压紧下能产生塑性变形 ③耐磨性↑→使用寿命↑ ④耐蚀性↑→耐介质及润滑剂浸泡和腐蚀 ⑤在填料函压盖压得过紧情况下具有运转自如，不产生破坏性 摩擦和热的性能。⑵常用材料非金属: 多用。石棉、聚四氟乙稀、石墨等 金属: 用于高温、高压。铝、紫铜、不锈钢等null*⑶ 填料选用: (表8-13)⑷ 润滑剂: ①作用: a.润滑搅拌轴 b.阻止设备内流体的逸出或外部流体的渗入而达到密封 ②要求: a.含油足以提供恰当的润滑 b.不溶解于所接触的介质 c.不会污染设备内物料 d.对所接触的金属不腐蚀 e.在高温下使用时不易熔出 ③常用润滑剂: 油脂、蓖麻油、甘油、石蜡、石墨等null*⒊ 填料密封箱 ⑴特点: ①在填料箱的压盖上设置衬套→可提高装配精度，使轴有良好对中 填料压紧时受力均匀, 保证填料良好密封 ②成型环状填料→密封效果↑（图-34）⑵填料箱体高度: 由填料圈环数确定 ⑶填料压盖:高度h→保证在填料磨损后拧紧螺栓仍能压紧填料 ⑷填料组承受压紧力分布情况: 最大轴向力作用在与压盖相邻的填料环上, 随后的填料环 的轴向力则逐个减小。∴一个填料组只需二、三个填料环就可 达到密封。但为减轻轴的磨损和保护起密封的环, 可多加一些 填料环。null*图8—34 压制成型填料null*表8—12 标准填料箱的允许压力、温度null*8—13 填料材料的性能null*通过动环和静环两个端面的相互贴合，并作相对运动达到密封的装置，又称端面密封。㈡ 机械密封把转轴的密封面从轴向改为径向。 泄漏率低，密封性能可靠，功耗小，使用寿命长， 在搅拌反应器中得到广泛地应用。定义：特点：null*⒈ 结构及工作原理: ⑴结构:图8-35,由固定在轴上的动环及弹簧压紧装置、固定 在设备上的静环以及辅助密封圈组成。 ⑵工作原理:当转轴旋转时，动环和固定不动的静环紧密接触， 并经轴上弹簧压紧力的作用，阻止容器内介质从 接触面上泄漏。null*1—弹簧； 2—动环； 3—静环 图8—35 机械密封结构null*有四个密封点：A点: 动环与轴之间的密封，属静密封 B点: 动环和静环作相对旋转运动时的端面密封，属动密封， 是机械密封的关键 C点: 静环与静环座之间的密封，属静密封 D点: 静环座与设备之间的密封，属静密封密封面: 动环和静环之间的摩擦面端面比压: 密封面上单位面积所受的力比压↑→摩擦↑, 功耗↑, 寿命↓ 比压↓→密封面因压不紧而泄漏，密封失效null*⒉ 分类机械密封 分类按密封面负荷 平衡情况分为按密封面 数目分为单端面 双端面 平衡型: K＜1, 图8-36 (a) 非平衡型: K≥1, 图8-36 (b) (c)一对密封面,图8-35二对密封面null*经过适当的尺寸选择，可使机械密封设计成K＜1，K=1或K＞1。平衡型机械密封 平衡型密封由于液压负荷面积减小，使接触面上的净负荷也越小。K=0.6～0.9K＜1 时：图8—36（a）机械密封的K值D2D1dpK＜1null*非平衡型。K=1.1 ～ 1.2K≥1时：图8—36 (b) 、(c) 机械密封的K值K=1 K>1null*机械密封已标准化，其使用的压力和温度范围见表8—14。⒊ 机械密封的选用: 表8—14 机械密封许用的压力和温度范围当介质为易燃、易爆、有毒物料时，宜选用机械密封。null*⒋ 对材料要求: ⑴动环、静环: 它们是一对摩擦副, 且在运转时与被密封介质接触 ∴考虑耐磨性及耐腐蚀性。 一般: 动环硬度＞静环硬度, 且不宜用脆性材料. 动环、静环及密封圈材料的组合推荐见表8—15。 ⑵静密封元件: 密封圈 null*表8—15 机械密封常用动环和静环材料组合null*㈢ 机械密封与填料密封比较:填料密封机械密封密封面性质密封力轴和填料是圆柱形 表面接触靠拧紧压盖螺栓, 使填料发生径向 膨胀而产生。轴运转时, 轴和填料摩擦发生磨损→密封力↓,引起泄漏动环和静环是环形 平面接触靠弹簧压盖动环和静环产生。两环有微小磨损→密封力基本不变,介质不易泄漏∴机械密封比填料密封优越null*null*㈣ 全封闭密封( 磁力搅拌)⒈适用: 介质为剧毒、易然、易爆、昂贵的物料，高纯度物 资以及在高真空下操作；密封要求很高，采用填料 密封和机械密封均无法满足时的场合。 ⒉工作原理: 套装在输入机械能转子上的外磁转子，和套装在 搅拌轴上的内磁转子，用隔离套使内外转子隔离， 靠内外磁场进行传动，隔离套起到全封闭密封作用。 套在内外轴上的涡磁转子称为磁力联轴器。磁力联轴器的结构平面式联轴器: 图8-37 套筒式联轴器: 图8-38null*由装在搅拌轴上的内磁转子和装在电机轴上的外磁转子组成1－外轴 2－外磁转子 3－隔离套 4－内磁转子 5－内轴 图8—37 平面式联轴器平面隔离套null*1－外磁转子 2－内磁转子 3－隔离套 4－反应器筒体 5－轴承套筒隔离套图8—38 套筒式联轴器null*⒊ 内、外磁转子: 磁力传动关键, 一般采用永久磁钢→陶瓷型 金属型 稀土钴a .无接触和摩擦，功耗 小，效率高； b. 超载时内外磁转子相对 滑脱，可保护电机过 载； c .可承受较高压力，且维 护工作量小。a. 筒体内轴承与介质直接接 触影响了轴承的寿命； b. 隔离套的厚度影响传递力 矩，且转速高时造成较大 的涡流和磁滞等损耗； c. 温度较高时会造成磁性材 料严重退磁而失效，使用 温度受到限制。⒋ 优、缺点： null*㈤ 气体润滑机械密封⒈ 基本原理：在动环或静环的密封面上开有螺旋形的槽及孔。 当旋转时利用缓冲气，密封面之间引入气体，使动环和静环之间产生气体动压及静压，密封面不接触，分离微米级距离，起到密封作用。⒉ 特点: a.与常规机械密封相比，使用寿命长，可达4年以上， 不需要润滑油系统及冷却系统，维护方便，避免了 产品的污染 b.与全封闭密封相比，运行费用少，传递功率不受 限制，投资成本低，维护方便。null*⒊ 应用:适合于反应设备内无菌、无油的工艺要求，特别适用于 高温、有毒气体等特殊要求的场合。null*包括电动机减速机联轴器机架 八、传动装置图8-39null*1—电动机； 2—减速机； 3—联轴器； 4—支架； 5—搅拌轴； 6—轴封装置； 7—凸缘； 8—上封头图8—39 传动装置轴承null*㈠ 电机 ⒈电机功率: （8—10）式中 Ps—轴封消耗功率，kW； η—传动系统的机械效率。 P —搅拌功率⒉ 选型：null*根据功率、转速。 选用时应优先考虑传动效率高的齿轮减速机和 摆线针轮行星减速机。㈡ 减速机选型 考虑：载荷变化、有振动、连续生产。常用：摆线针轮行星减速机、齿轮减速机、三角皮带减速机以及圆柱蜗杆减速机。表8-16选用原则：null*表8—16 四种常用减速机的基本特性null*表8—16 四种常用减速机的基本特性（续）null*㈢ 机架 ⒈ 类型无支点机架单支点机架（图8—40）双支点机架（图8—41）一般仅适用于传递小功率和小的轴向载荷的条件适用于电动机或减速机可作为一个支点，或容器内可设置中间轴承和底轴承的情况适用于悬臂轴 null*图8—40 单支点机架null*图8—41 双支点机架null*由于筒体内不设置中间轴承或底轴承，维护检修方便，特别对卫生要求高的生物反应器，减少了筒体内的构件，应优先采用悬臂轴。⒉ 搅拌轴支承悬臂式 单跨式