搅拌器课程设计20131230全解.doc

《食品工程原理》 课程设计 设计题目：　 搅拌器的设计 学生姓名：　 卢国洪 学生学号：　 201111211316 专业班级： 食品1113班 指导教师：　 钟敏、叶盛权 设计时间：　 2013 年12月25日 目录 (一)食品工程原理课程设计任务书 2 （二）概述 3 （三）常见类型 6 3.1桨式搅拌器 6 3.2推进式搅拌器 6 3.3涡轮式搅拌器 7 3.4锚式搅拌器 7 （四）选型 7 4.1不同搅拌种类液体单位体积的平均搅拌功率 8 4.2按搅拌过程求搅拌功率的算图 8 （五）搅拌罐结构设计 9 5.1罐体的尺寸确定及结构选型 9 5.1.1筒体及封头型式 9 5..1.2确定内筒体和封头的直径 9 5.1.3确定内筒体高度H 10 5.1.4选取夹套直径 10 5.1.5校核传热面积 10 5.2内筒体及夹套的壁厚计算 11 5.2.1选择材料，确定设计压力 11 5.2.2计算夹套内压 11 5.2.3夹套筒体和夹套封头厚度计算 11 5.2.4内筒体壁厚计算 12 5.2.5封头壁厚校核 13 5.2.6水压试验校核 13 5.3人孔选型及开孔补强设计 14 （六）参考文献 15 (一)食品工程原理课程设计任务书 学生姓名 卢国洪 班级 食品1113班 指导教师 钟敏 题目 搅拌器的设计 设计基本参数 设备型式：桨式搅拌器将发酵乳与稳定剂混合液在低温下（一般在25-35度）进行混合搅拌均匀，测其酸度，如PH在4.2以上，将柠檬酸稀释液（生产用水的5%用来稀释柠檬酸）的2/3边搅拌边撒入料液中测其酸度，直至料液的PH至4左右为止。搅拌混合是指搅动液体使之发生某种方式的循环流动，从而使物料混合均匀或使物理、化学过程加速的操作。搅拌在工业生产中的应用有：气泡在液体中的分散，如空气分散于发酵液中，以提供发酵过程所需的氧；液滴在与其不互溶的液体中的分散，如油分散于水中制成乳浊液；固体颗粒在液体中的悬浮，如向树脂溶液中加入颜料，以调制涂料；互溶液体的混合，如使溶液稀释，或为加速互溶组分间的化学反应等。此外，搅拌还可以强化液体与固体壁面之间的传热，并使物料受热均匀。搅拌的方法有机械搅拌和气流搅拌。 搅拌槽内液体的运动，从尺度上分为总体流动和湍流脉动。总体流动的流量称为循环量，加大循环量有利于提高宏观混合的调匀度(见混合程度)。湍流脉动的强度与流体离开搅拌器时的速度有关，加强湍流脉动有利于减小分隔尺度与分隔强度。不同的过程对这两种流动有不同的要求。液滴、气泡的分散，需要强烈的湍流脉动；固体颗粒的均匀悬浮，有赖于总体流动。搅拌时能量在这两种流动上的分配，是搅拌器设计中的重要问题。 在搅拌混合物时，两相的密度差、粘度及界面张力对搅拌操作有很大影响。密度差和界面张力越小，物系越易于达到稳定的分散；粘度越大越不利于形成良好的循环流动和足够的湍流脉动，并消耗较大的搅拌功率。 搅拌槽内流体的运动是复杂的单相流或多相流，目前都还没有完整的描述方法。非牛顿流体的搅拌，在流动状态和功率消耗方面都有一些特殊的规律。搅拌槽内流体流动参数的测量，搅拌功率的预计，以及搅拌装置的放大方法等，都是搅拌理论研究和工程应用中的重要课题。 搅拌设备结构图 1-搅拌器 2-罐体 3-夹套 4-搅拌轴 5-压出管 6-支座 7-人孔 8-轴封 9-传动装置 （三）常见类型 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％。 3.1桨式搅拌器 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。 主要应用 液—液系中用于防止分离、使罐的温度均一，固—液系中多用于防止固体沉降。 主要用于流体的循环，由于在同样排量下，折叶式比平直叶式的功耗少，操作费用低，故轴流桨叶使用较多。也用于高粘流体搅拌，促进流体的上下交换，代替价格高的螺带式叶轮，能获得良好的效果。桨式搅拌器的转速一般为20～100r/min ，最高粘度为20Pa·s 。 3.2推进式搅拌器 推进式搅拌器（又称船用推进器）常用于低粘流体中。 结构 标准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。搅拌时——流体由桨叶上方吸入，下方以圆筒状螺旋形排出，流体至容器底再沿壁面返至桨叶上方，形成轴向流动。特点 ——搅拌时流体的湍流程度不高，循环量大，结构简单，制造方便。循环性能好，剪切作用不大，属于循环型搅拌器。主要应用，粘度低、流量大的场合，用较小的搅拌