楊晨
摘要:隨著國家工業(yè)化水平的不斷提高,機械攪拌設(shè)備作為化工行業(yè)不可或缺的重要設(shè)備,正在發(fā)揮著越來越重要的作用。攪拌設(shè)備是一種動設(shè)備,伴隨著攪拌軸的轉(zhuǎn)動,將攪拌容器內(nèi)的物料充分混勻。機械攪拌是一種更實用于醫(yī)藥及科研的設(shè)備[1]。
關(guān)鍵詞:攪拌設(shè)備、設(shè)計計算、改進發(fā)展
1.常用攪拌設(shè)備及工作原理
攪拌機和攪拌容器共同組成了攪拌設(shè)備。攪拌容器是機械設(shè)備運行中與攪拌機共同完成物料的物理過程、化學(xué)(如分散、懸浮、萃取、吸收、溶解、混勻、傳熱與化學(xué)反應(yīng)等)過程的設(shè)備;攪拌機是由攪拌部件(如攪拌槳、攪拌軸)、軸封系統(tǒng)和傳動部件(如減速機、驅(qū)動機、機架、聯(lián)軸器)等組成的總體。
常用的攪拌設(shè)備可分為渦輪式、旋漿式、槳式、螺帶式、磁力式、磁力加熱式、錨式等。
①渦輪式攪拌設(shè)備的運作原理是利用攪拌軸的轉(zhuǎn)動引起液體的徑向湍動,適用于液體之間相互不溶解或者氣液分離的工作狀態(tài)??梢杂么朔N設(shè)備進行攪拌粘度不超過25Pa·s的液體。
②旋漿式攪拌設(shè)備是利用高速旋轉(zhuǎn)的螺旋槳葉造成軸向液流,循環(huán)量較大,適用于液體粘度不超過2Pa·s的乳濁液、液體及懸濁液中固體的微粒含量低于10%。
③槳式攪拌設(shè)備的高徑比4~10,圓周運轉(zhuǎn)速度1.5~3m/s。應(yīng)此常應(yīng)用于粘度不大的液體及固體微粒的懸浮與溶解。
④螺帶式攪拌設(shè)備通常運轉(zhuǎn)在層流工況下,適用于液體粘度在200~500Pa·s的高粘度液體的攪拌情況。
⑤磁力式攪拌設(shè)備通過帶有微處理器的電動馬達去適應(yīng)液體的黏著程度。
⑥磁力加熱式攪拌設(shè)備可以監(jiān)控液體溫度,因為自帶的外部溫度控制器。
⑦錨式攪拌設(shè)備的攪拌軸與內(nèi)壁的間隙很小,因此可以去除設(shè)備內(nèi)壁的粘性反應(yīng)物以及固體沉積物,保持良好的傳熱性能,因此廣泛適用于粘度高的液體攪拌。
2. 攪拌設(shè)備的設(shè)計計算
2.1攪拌功率計算
攪拌設(shè)備的設(shè)計計算是進行攪拌設(shè)備選型的重要前期步驟,一方面可以設(shè)計或校核攪拌軸和攪拌器的剛度和強度;另一方面可以用于選擇電機和減速機等傳動裝置。
2.4攪拌罐的設(shè)計計算
當(dāng)攪拌罐承受內(nèi)壓或夾套承受壓力時,通過強度計算,攪拌罐底部封頭采用蝶形或橢圓形封頭較為合適。此種類型的封頭因其內(nèi)表面光滑,可以有效防止液體在罐底的殘留。
攪拌設(shè)備內(nèi)液體的高度與直徑的比( )常用取值范圍0.8~1.2。設(shè)備內(nèi)設(shè)置2~8個擋板,可以有效得到上下方向的循環(huán)流。擋板的安裝方式應(yīng)垂直,擋板寬度應(yīng)為設(shè)備直徑的1/8~1/12。通過設(shè)置擋板與設(shè)備內(nèi)壁之間的間隙,可以有效防止流體的停滯。擋板應(yīng)進行拋光,防止擋板部位發(fā)生粘滯現(xiàn)象。
3. 攪拌設(shè)備的改進與發(fā)展
3.1攪拌設(shè)備設(shè)計現(xiàn)狀
傳統(tǒng)的攪拌設(shè)備大都依據(jù)原有的設(shè)計經(jīng)驗、化工設(shè)備設(shè)計系列的書籍如《攪拌設(shè)備設(shè)計》[2],這些資料的依據(jù)流體流動和混合原理,按照攪拌設(shè)備的操作分類,如攪拌傳熱、攪拌功率、均相混合、非均相分散,提供了大量的計算公式和算圖;這些設(shè)計的參考標(biāo)準(zhǔn)無疑是經(jīng)典的、可靠的。但是由于科技的迅速發(fā)展,這些經(jīng)典標(biāo)準(zhǔn)無法體現(xiàn)科研的成果。在另外一方面,設(shè)計攪拌設(shè)備的過程中要不斷與工藝相結(jié)合,要讓設(shè)計出來的攪拌設(shè)備滿足工藝特性,滿足設(shè)計要求。
3.2引入互聯(lián)網(wǎng)的攪拌設(shè)備智能化設(shè)計
近年來,隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展,引入互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)到攪拌設(shè)備當(dāng)中已成為可能,互聯(lián)網(wǎng)也實現(xiàn)了攪拌設(shè)備的智能化設(shè)計[3]。通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù),工藝或設(shè)備人員通過互聯(lián)網(wǎng)客戶端來觀察及研究攪拌設(shè)備的變化,為了下一步改進攪拌設(shè)備提供大量數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。具有互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的專業(yè)人員負(fù)責(zé)客戶端智能化任務(wù)的發(fā)展與研究,不斷將最新研究成果付諸實踐,并不斷提高攪拌設(shè)備智能化水平。
4. 結(jié)束語
攪拌設(shè)備的發(fā)展體現(xiàn)國家現(xiàn)代工業(yè)的制造與設(shè)計水平,不斷提升的工業(yè)水平也會促進攪拌設(shè)備的不斷發(fā)展。
參考文獻
[1] 陳翔,吳漢川,喬春,周思柱,黃天成.《基于正交實驗法和流場模擬的攪拌罐結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計》.機械設(shè)計與制造,2012,21(2):13-24.
[2] 王凱,虞軍.化工設(shè)備設(shè)計全書,攪拌設(shè)備[M].北京化學(xué)工業(yè)出版社,2003.
[3] 馮連芳,王嘉駿,顧雪萍.攪拌設(shè)備設(shè)計專家系統(tǒng)[J].合成橡膠工業(yè),2001,24(2):67-70.