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摘要：工业生产过程中，搅拌器的应用十分重要，其设计的合理与否会对化学反应的转化率造成直接影响，那么就需要合理设计化工设备当中的搅拌器，本文主要对其设计流程以及结构设计方案进行分析供参考。
关键词：化工设备；搅拌器；设计
工业生产质量在很大程度上受到搅拌器的影响，尤其在化学工业当中格外重要，且其有着悠久的历史。但从当前情况来看，尚缺乏对其的研究力度也没有给予重视，其种类非常多，搅拌目的和搅拌物料也不一样，所以怎样选择以及设计出更合适的搅拌器是当前化工产业应仔细思考的问题之一。
1搅拌器的性能
通过联轴器、传动装备、搅拌轴、机架以及轴封等部分组成的搅拌器是通过搅拌桨叶把机械能传输到斧内流体，从而使流体取得适合的流动场的机械设施。通常来说，搅拌器通过叶轮运动出现合适的流动状及能量，从而顺利展开搅拌工作，所以叶轮数量、形状、转速以及大小等都会对搅拌器的功能造成影响。另外，搅拌介质物性以及搅拌器在罐中装置位置及搅拌罐大小、形状等都会对搅拌器功能的发挥造成影响，会在一定程度上对搅拌器功能的形成造成影响。搅拌器作业功率及功率同样的条件下便于发挥搅拌器功能。
2搅拌器分类
因搅拌器不同，其性能以及结构不一样，选择的过程中应根据各种化工生产情况就行匹配。搅拌器有下面几种，分别是螺杆式、框式、螺带式、平直叶圆盘涡轮、推进式、折叶开启涡轮以及弯叶开启涡轮等，用剪切力为主桨式搅拌器有折叶性以及平直叶两种，其为大型低速设备，加工及结构非常简单，一般在混合低中等粘度物料或是可溶固体等情况中适用，能够帮助传热。因方便更换及制造，桨式搅拌器在金属污染需求及有防腐蚀的化工生产中被广泛应用。涡轮式搅拌器一般有圆盘涡轮式以及开启涡轮式两种，有多种形式。每类能够分成后弯叶、折叶以及平直叶。类似于桨式搅拌器的结构，只在叶片数量上不一致。此搅拌器在低中等粘度物料中适用一般在液体和气体混合或者液体相互混合的情况。叶片形似轮船螺旋桨推进式搅拌器被叫做“旋桨式搅拌器”，由于在运行时轴向循环流量非常大，宏观混合效果十分好，那么常常使用在宏观混合的情况下。相互联系锚式搅拌器及框式搅拌器是低速搅拌器，应用范围不宽，只在高粘度物料搅拌下适用，一般在精细化工产品的生产下，在高粘度料液中适用的混合螺带式搅拌器运行机理，固定螺距螺旋形钢带于高黏搅拌轴中，从而使螺带外缘接近斧壁。在进行搅拌时，物料随着斧壁上升，随着轴降低。
3搅拌器设计问题
搅拌器设计造型决定的重要因素就是搅拌作业，搅拌器形式有非常多，各种搅拌过程要按照作业目的以及需求来对搅拌器进行设计，从而确保其能够正常运行。选择电动机功率、搅拌器形式、机架、搅拌转速以及部件中，要按照目的决定的原则。在操作时，化工设备当中搅拌器设计内容为：将搅拌器形式以及搅拌条件和工况确定、对搅拌功率进行计算、设定叶轮转速和尺寸。搅拌器样式的选择上，需要对搅拌的目的与需求进行综合考虑，通过规范的工艺条件，在了解搅拌器动力特性、搅拌时出现的流态及不同搅拌有关因素的情况下进行选择，了解搅拌工况以及将搅拌机型选择之后要根据计算取得电动机功率，通过实验的形式以及计算模拟设计技术对搅拌器直径、搅拌速度等，让物料分散速度、搅拌混合时间以及沉降速度控制在一定范围中。减速机的选择过程中，若是通过实际工作扭矩当作参照，那么扭矩就不能超过减速机允许使用的扭矩，且搅拌轴支承形式选择和联轴器及机架的规格限定都需要根据减速机输出轴头。另外，选定轴封型式需要对机架搅拌轴头尺寸、工作压力、可容纳空间以及温度进行综合考虑之后再组装。选择设计搅拌轴结构形式要按照结构及安装形式标准进行，需要校验其刚度以及强度。在这个过程当中搅拌器的制造以及设计需要根据《石油化工搅拌器工程技术规定》的标准，且使用年限应高于二十年，且预期持续操作最少为两年。
4选用
4.1搅拌粘度
从搅拌料液的物性而言，搅拌效果会受到粘度的直接影响，混合低粘度料液的过程中湍流是其流动形式，运动过程中高速旋转越小的漩涡尺寸就会造成液体微团更大的破碎作用，会取得更好的混合效果、因此可见需要采用转速高且直径小的搅拌器，性能通过优劣分为推进式、涡轮式、桨式。料液混合粘度较高的情况下流动形式一般为层流。因料液粘度高的特点，使搅拌过程中无法和低粘度料液一样通过惯性力，那么搅拌叶轮直径和斧径之比尽可能大，那么就需要采取框式以及锚式搅拌器，还可以采用螺旋带式。
4.2搅拌目的
4.2.1混合均相液体
湍流是均相低粘度液体混合的流动形态，也就是循环流动有着决定因素，根据该特点搅拌器分为推进式、漩涡式以及桨式。
4.2.2混合非均相液体
为了让之中一相通过尽量小的液滴装均匀进入到其它相里，需要液体搅拌的过程中有非常大的循环流动及剪切力，从而按照优劣势分成漩涡式、推进式以及桨式。
4.2.3固液混合
需要使固体悬浮在液体当中需要较好的容积循环，若固体比重和液体比重差不大的情况下，采取推进式搅拌器。由于该类型搅拌器是轴流型，有非常高的循环速率。若是固体比重和液体比重差较大的情况下，那么就需要采用开启式漩涡搅拌器，该搅拌器运行的过程中会浮起沉降的固体颗粒。
4.2.4气体混合
类似于液液不溶合的情况，剪切力情况下，尽量把大气泡分成小气泡从而使接触面积加大，在液相当中分散均匀，剪切力有着决定的作用，需要先考虑采取涡轮式搅拌器，平直叶圆盘涡轮搅拌器更加，所以其圆盘能够压住气泡，之后相液相分散均匀，防止气泡通过搅拌轴短路。
4.2.5强化液体和器壁传热
该操作总体循环流量及换热面积中高速流动作用非常关键，可采取涡轮式搅拌器。
5实例分析
根据上述分析，化工工艺设计当中搅拌器选择过程中，先要了解搅拌目的，综合考虑搅拌物料，根据不同搅拌器特性选择。本人之前在一精细化工项目当中碰到硝化反应的情况，把甲苯通过油珠形式在混酸当中分散硝化。搅拌而言，该反应为不融合的液液混合。要想让不相溶的液液混合能够充分反应，那么就需要更小的分散物料甲苯尺寸，从而使混酸接触面积增加，那么就需要采取的搅拌器剪切作用良好，涡轮搅拌器正好满足该需要，使用之后获得较好的反应效果。搅拌是个非常复杂的过程，搅拌形式、搅拌效果以及尺寸方面难以设置定量关系，在具体选择时要根据试验来进行确定，之后才能够应用到工作当中，也就是放大搅拌器。化工工艺当中常常会碰到一些问题，根据以上形式采用单一形式搅拌器效果不佳，那么就应进行试验，采取各种类型搅拌器组合。某西药生产时有氯化反应，在粉状环氧物中把盐酸氯化。该反应过程中未添加溶剂对粉状物溶解，那么反应液料情况非常复杂，不但有粉状物还有粘稠物。应用锚式搅拌器搅拌，转化率低且反应不够充分。通过研究之后得出锚式搅拌器在高度一样的环向流当中没有轴向流，底部位置较多环氧物未和盐酸发生反应。之后通过锚式搅拌器中将推进式搅拌器进行组装，从而使轴向流增加，反应转速显著上升，符合要求。
6结语
选择和设计搅拌器中，其合理性不但与化学反应能量的消耗以及转换有关，同时还能够确定产量，在很大程度上对工业生产造成影响。另外，选择和设计搅拌器方面还需要了解其分类及性能。所以工业生产需要按照搅拌目的来合理选用搅拌器，同时还需要规范设计流程，如此才能够更好推动化工产业良性发展。
参考文献：
[1]刘亚.简述锡化工设计中搅拌器的选型［J］.科技信息，2014（8）：226-232.
[2]孙昊，孙波.几种常用型形搅拌器扭矩与搅拌速率线性关系的研究［J］.江西化工，2014（1）：147-152.