【手卷抛书午夜长系列】过程设备设计复习选读.ppt

过程设备设计 过程设备设计 第一节 111 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) 图8－27 六种搅拌器的功率曲线(全挡板条件) 5 10 5 102 5 103 5 104 5 105 100 50 10 5 1 0.5 Re=d2nρ/μ 图8－27 六种搅拌器的功率曲线(全挡板条件) S/d=2 D/d=2.5-6 h/d=2-4 h1/d=1 B/d=1/5 D/d=3 h/d=3 h1/d=1 B/d=1/8 D/d=3 h/d=3 h1/d=1 B/d=1/8 D/d=3 h/d=3 h1/d=1 θ=45o 曲线3-推进式 曲线4-二叶平浆 曲线5-六弯叶 开式涡轮 曲线6-六斜叶 开式涡轮 曲线1-六直叶圆盘涡轮 曲线2-六直叶开式涡轮 d:l:B=20:5:4 D/d=2-7 h/d=2-4 h1/d=0.7-1.6 B/d=1/5 D/d=3 h/d=3 h1/d=1 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: 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: 液－液或液－固: 用平均 气－液:通气搅拌功率＜均相液体搅拌功率 六、搅拌轴设计 型式 实心轴 空心轴 轴设计包括 强度 刚度 临界转速 轴封处径向位移 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 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。 图8—28 悬臂轴受力模型 Le S FA m1 Fhi Fh1 Fe mi Li L1 α d 图8-29 单跨轴受力模型 Le Fhi Fh1 FA S m1 mi Fe d Li L1 L ⒉按强度计算轴径: 搅拌轴的强度条件是： （8—6） 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； 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） 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: 式中 d—搅拌轴直径，m； G—轴材料剪切弹性模量，Pa； Mn max —轴传递的最大扭矩， N·m； n—搅拌轴转速，r/min； Pn—电机功率，kW； α—空心轴内径和外径的比值； η—传动装置效率； [γ]—许用扭转角，对于悬臂梁[γ]= 0.350/m， 对于单跨梁[γ]= 0.70/m。 故搅拌轴的直径为 （8—4） 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