2024年5月17日发(作者：斯听双)
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第１期 １昱．
１ 搅 拌 器 的 选 择 和 设 计
ＩＩ－， ＼
—— 一 ． ｒ ，、７，
。 、
（无锡市造漆厂，无锡市２１如４１） 市 ， ，
Ｉ厂 ？Ｉ摘要 本文对搅拌器选择和设计奇｛击进行了分析，提出了应用于各种粘度
的主要搅拌器叶轮的应用实倒和经验，讨论了搅
关键词 丝兰墼 遗择 堡 ｂ王
．
最近，化学产品正向高精度、高品质化发展，这 因此，为了使搅拌达到我们所希望
的要求就必迫切要求化学系统的高效率、经济性和安全可靠。由 须选择适当的叶轮型式，
设计出符合流动状态特性于搅拌器在化学操作和化学反应中起着重要的ｌ 的搅拌器。
用，因此，选择和设计好搅拌器尤为重要。 ２ 搅拌器的主要类型及其发展概况
１ 搅拌装置的组成及搅拌目的 根据搅拌器叶轮的形状可以分成直叶桨式、开
一 启涡轮式、推进式、圆盘涡轮式、锚式、螺带式、螺旋
般搅拌装置的组成；
式等｝根据处理的掖体牯度不同可以分为低粘度液
ｆ搅拌器ｆ搅拌轴 搅拌器。如图１【 【‘所示，低粘度液搅拌器，如：三
搅拌装置ｌ搅拌槽｛电机 叶推进式、折叶桨叶，６直叶涡轮式、超级混合叶轮
、其 它
在对物料的搅拌操作中，人们希望达到多种搅 式ＨＲ １００，ＨＶ １００等；
中高粘度液搅拌器，如：锚拌目的，得到合适的液体流动状态，以发挥其搅拌 式、螺杆
叶轮式、双螺旋螺带叶轮型，ＭＲ ２０５，３０５效果。流体流动所产生的搅拌作用主要
有以下几种； 超混合搅拌器等等。
（１）混台和分散均一化作用；（２）凝集和破坏细分化 礤醢为了使产品达到高精
度，高品质化要求，国外，作用；（３）流动、浮游化作用；（４）在异相接触界面 特别
是日本开发了适合于高粘度物料生产的新型搅上促进物质移动和热移动等等作用。 拌
器，如三菱重工（株）的竖型倒圆锥形螺带叶轮
值定义为接管的内直径，而且由于所采用的补强准 算所需要的补强截面积时，把Ａ
ＳＭＥ￣一２规定对任则不同而不必引入应力校正系数，对各个不同截面 何给定截面上
所需要补强截面积的计算修改为仅对都应取规范所规定的同一补强要求。 ‘通过容器轴
线的纵截面内 所需要补强截面积的计
《标准 参照了ＡＳＭＥ￣－２，对等面积补强允许 算。因而造成了允许非圆形开
孔但对非圆形开孔的开设椭圆孔，但未按照ＡＳＭＥ疆一２对开有椭圆孔 朴强又晃计算
方法的问题。形成只允许开圆形孔的时等面积补强计算中引入所必须采用的应力校正系
事实。
数。对补强计算中ｄ值的定义，既参照ＡＳＭＥⅢ＿２ 参 考 文 献
在等面积补强计算中的规定，又参照ＡＳＭＥⅦ一２在
另一种规程补强中的规定，定义为“给定截面的开孔 １ ＪＢ４７３ ‘钢制压
力窖器——分析设计标准，（包括标准释义）直径 （当为椭圆孔时，各不同截面的开孔直
径各不 ２ ＡｓＭＥ Ｂｏｉｌｅ￣蛐ｄ Ｐｒｅ鞫 ｅ Ｖ￣ｓｓｅｌ ｃｏｄｅ，
ＳｅｅｌｉｏｎⅢ，－Ｄｉｖｉｓｉｃｎ
２，１９９＇
相同），同时又解释为“接管内直径加二倍规定附加 ３丁伯民，新版（９２版）Ａ
ｓＭＥ豇－２的主要变动・ 规定性附录４量 （各不同截面的接管内直径总是同一值）。
在计 和附录６，化工设备设计，１９口４年第１期
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化 工 设 备 设 计 １９９６年第３３卷
ａ 三叶推进武（甲违 ｃ ４折叶桨式（低速）
圃 圃 圃
圃 融
Ｅ Ｓ１５涡轮型 ｈ．Ｌ丑８涡轮型 ｉ．超混合祸辖式ＨＲ１００
Ｈｖ２∞
圃 瑚
ｊ．￣ （ＭＲ２Ｏ５ ３０５） ｋ Ｖ型螺带式、螺旋螺带式 锚型
母
图１ 主要搅拌器的类型
式反应装置ＶＣＲｔ”，佐竹化学机械工业（株）的 层流状态决定，惯性力作用小。
如图２ｔ 所示，根据ＭＲ ２０５、３０５超混合搅拌器、日本三菱重工广岛制 ＿
—粘牲增加
作所的高性能浮动搅拌槽 廿＇ 于一 ”、日本于
夕，（株）超振动“ 一搅拌器 等｛其它还有日本
２ｃ，水 社横型二轴反应装置ＨＶＲ、兰菱重工（株）
的自洗净式混练反应装置ＳＣＲ，日本Ｌｉｓｔ公司新
型ＡＰ反应器等等 。 面圉 画３ 搅拌器的选择 （ａ）螺旋桨式 （ｃ）
超混台器（ＭＲ２０５，８０５） （ｅ）折叶桨式
我们可以根据物料特性（液体介质的粘度）、搅 （ｂ）螺旋螺带式 （ｄ）锚
式
拌过程的难易程度、生产要求的高低、设备价格和 图２ 根据搅拌的粘度增加对应
的搅拌叶轮的变化动力消耗费用等来决定搅拌器。 粘度的大小来选择搅拌叶轮。当叶轮
直径／槽直径，３．１ 以液体的粘度作为选择搅拌叶轮的形状决定 叶轮宽／液体深度
的比值大时，在槽内全部范围内产因素 生搅拌作用。
液体流动状态的指标是由对应流动性质变化的 ３．２ 根据操作目的和主要影响园
素来选型
搅拌雷诺数Ｒｅ值决定。当Ｒｅ＞１０ 为湍流状态流动． 根据化学工程手册推
荐 ，ｉＰａｒｋｅｒ依据操作目这时流动惯性力作用大；当Ｒｅ＜５Ｏ，其粘性效果是由
的（加热、冷却、溶解、结晶、分散、萃取等）干“搅拌效 维普资讯
第１期
果（传热速率、均匀性、粒度大小等）选择了湍流搅 高速回转产生强力剪力作用，
同时产生辐流，容器拌设备的叶轮型式和几何尺寸，亦作为选型参考。 内有很强循环流。
在大容量场合下，推进式与涡轮３．３ 根据主要搅拌叶轮的特性来选型 式叶轮组合
使用。适用于粉体分散、溶解，液一液乳
搅拌叶轮在合理条件下运行时所产生的液体流 化、分散，气体分散。
型有径向型、轴向型和幅流型。如图３所示，由于搅 （ｅ）６折叶圆盘涡轮式 桨
叶倾斜，形成轴流拌叶轮形状不同，所产生的搅拌作用也不同。折叶桨 和辐流，能消
除容器内上下不均一性，效率良好，搅
拌混合效果好 具有独特的流体形状。适用于液液
分散、固液悬浊分散、气体分散等等中容量场合。
（ｆ）６直叶圆盘涡轮式 典型辐流式移动，中
低速转动时得到强力搅拌，用于通气搅拌和大容量
浓度浆液的轴流运动。适用于大容量浓度浆料的流
动、分散，高通气量气体分散。
（ｇ）￥１５涡流型 高速回转产生强力、压力，剪
切。桨叶后部制成齿形，对粉体块、流体块破坏力
强，接触面积增大，发挥分散溶解的力量。适用于粉
末溶解、分散、小容量强搅拌。
（ｈ）Ｌ１８涡轮型 能控制排出流方向，形成强
力的轴方向流动。适用于低液位运动、槽直径（Ｄ）／
（ａ）轴流型 （ｂ）径流垄 （ｃ）辐流型 叶轮与槽底距离（ ）值大的要求。
圈３ 搅拌叶轮形状不同对应搅拌作用的变化 （ｉ）超混合涡轮型（ＨＲ１００，
ＨＶ２００）：曲折的式搅拌器桨叶的背面产生剥离步，流出为轴流。而 桨叶，具有节
能的排出性能，槽高（上）／槽直径涡轮式搅拌器叶轮的边缘产生涡流 背面形成剥离
（Ｄ）≥２，适用于深的搅拌槽的底部侧壁产生剪切作流，产生压力和剪切作用，半径方向
产生离心力而得 用大的上下循环流的场合。
到强大的辐流。 （ｊ）超混合器（Ｍ２０５，Ｍ３０５） 具有带齿的多
上述图１所示的主要搅拌器叶轮的类型，其性 层辅助板组成，槽中心部有强力的上
升流，槽壁部能、特性和用途如下，以供选型参考。 有旋回下降流，形成槽内上下循
环流，叶轮尖端速
（ａ）三叶推进式（中速７￣１０ｍ／ｓ） 多用在低 度比槽内上升速度大，因此
剪切性能大。适用于中粘度液湍流状况下搅拌，具有高排出量、低剪切型， 高粘度用
搅拌器；低粘度时有挡板的情况，Ｒｅ＝１０旋转部分产生高速轴流 容器内伴随着循环流。
适用 左右的高粘度层流域和不能使用挡板的场合。于途）、液液混合、低浓度悬浮浆料、
除低粘度以外 （ｋ）螺旋螺带式 结构为螺旋卷带状的叶轮，的通气搅拌。 旋转
轴沿着容器内壁为螺旋螺带式，有单双之分。适
（ｂ）叶轮式（中速） 曲面倾角型。高性能涡轮 用于粘度高达２Ｐａ・ｓ，甚至
更高。
式，整个圆周方向流动，汇集到轴方向，为高速轴 （１）锚型 适用于高粘度液
与非牛顿液的搅拌流型。适用于固一液混合、液一液和其它低粘度混 和混合，其叶轮
与容器壁间隙很小，传热时容器内台。 部使用刮板。还特别适用于低粘度液位任意变动，
宜
（Ｃ）４折叶桨式（低速） 长方形板式桨叶，安 于搅拌排放操作。
装成角度形成辐流和轴流。结构简单，制作容易，适 ４ 搅拌器的设计
用于槽径（Ｄ）／叶轮与槽底距离（ ）值大的，且与推
进式相反的低压排出流的场合。其用途是固液悬浊 ４．１ 搅拌器在液体流动下
的有关特性 Ｉｌ【
操作。 ４．１．１ 搅拌所需的动力
（ｄ）ＤＳ涡轮式（高速） 盘的外周带齿形状， Ｐ＝Ｎｐ・ｐｎ。－ｄｓ／１
０。ｋＷ
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・１８ 化 工 设 备 设计 １９９６年第３３卷４．１．２ 搜拌扭矩
（ｃ）以垒循环流量 为基准表示槽内液体运７’＝ 亩 ＝Ⅳ ．ｐｎ ｄｓＮ．１１
（其中Ⅳ ＝ ） 动结束后所需循环时间
Ｔａ。＝Ｎ 口／ ｓ
４．１．３ 液体流出流量 式中｛Ⅳ口、Ⅳ 、Ⅳ口ｄ、Ⅳ”、Ⅳａｄ、Ｎ－ 、
Ⅳ 口，
＝ Ⅳｆ口ｏ、ⅣⅢ、Ⅳｆ口口对应于Ｐ，Ｔ、口“口口、 ４、 、Ｔｍ
Ｎ口ｄ・ｎｄ。 ｍ。／ｓ
槽内上下循环流流量 ７’ ７’。。的特性系数。ｎ一搅拌转速 １／ｓ，ｄ一叶
轮
ｇ－＝Ｎ口 ・ｎｄ ｍ ／ｓ 直径 ｍ， 一叶轮尖端周速度 ｍ／ｓ，ｐ
为流体４．１．４ 液体流出流速 重度 Ｎ／ｍ。。
＝ Ｎ ・ ｌ ＝Ｎ － ｍ／ｓ
４．２ 根据以前经验总结设计搅拌器
４～＝ ＝ “。－』ＶｌＩ 搅拌装置要求多样的功能，要发挥其十二分的
４．１．５ 搅拌槽内的液体循环时间； 作用，就需要具备必要的流动状态，搅拌方式、
槽和
Ｔｏ＝Ｎ ０／ ｓ 搅拌叶轮的形状，运转条件等等知识。液体的流动
（口）以槽壁部上升流最大速度 。为基准来表 状态与搅拌作用、槽和搅拌叶轮的
形状等有关，设示均一液相系搅拌混合槽内液体循环时间： 计搅拌器除考虑流动理论外，
必须对 以前的多种
Ｔ０。＝Ｎ ０／ ｓ 经验进行总结，以指导实际的搅拌。各种搅拌器的
（ｂ）以排出流量 为基准表示槽内液体运动 性能如表 １、２、３所示‘ ）
㈣ ），它表示低粘度结束后所需循环时间： （湍流搅拌）以及中高粘度用搅拌器的特
性系数
＝ ＮⅢ／ ｓ
值。
表ｌ各种搅拌叶轮的性能（低牯度液、湍流搅拌用）
搅拌卧轮 角［度０ 叶轮皿直径 雷诺数Ｒｅ 动力数 排出鼹系
数 最大排 稿觜度系数
３叶推进式 ２５ １４７ １．０８ｘ１０ｌ ０．３６
０．５１ ２９
３叶推进式 ３０ １盯 １．０８×１０‘ ０．５７ Ｏ．６
３ ３９
３叶推进式 ３５ １４７ １．０８×Ｊ－‘ Ｏ．８２
０．６２ ４１
４折叶桨武 ３５ １４７ １．Ｏ８Ｘ１Ｏ０ ０．％ Ｏ．ｅ
２ ３８
４折叶桨式 １４７
９
垂折叶桨式 ４．
３ ４３
３折叶桨式 ４．
０．６４
２折叶桨式 １４７
船
６直叶涡轮式 ９０
０．８０ ７１
ｔ＂Ｒ１００ ＂
（３卧） ．５￣ｇ０
８Ｓ
１．０８×１０ ０．９１ Ｏ．６５ ３
１．ＯＢＸ１Ｏ‘ １．Ｏ８ ０．６
Ｊ４７ １．０８Ｘ１０‘ ０．８１ｔ
１．０８Ｘ Ｊ－０ ０．５５ Ｏ．４８
１４７ １．０８×Ｊ－０‘ ５．０６
１ １．１１×Ｊ－’ Ｏ． ０．７０
１酊
（３卧双层卧轮） Ｉ￣１００ １５～７６ １５ｏ １．１３Ｘ１０
‘ １．１３ ０．９７ ５０
（３卧双层叶轮） ＨＶ２００ １５～６０ ｌ５０ １．１１Ｘ１０
１．５６ １．０１ ５２
ｃ 者黼 轮 ４５ １０ １．３×１０‘ １．０
５２
ｃ 耆黼 轮 ４５ １印 １．３ｘ１ ‘ １．１７
３ 重７
ｃ 耨 式叶轮 ４． １５０ １．１３×１０ １．３
４５
（下部 幂哿 叶轮） １５～６０ １４９ １．１Ｊ×Ｊ０＊
５ ０．８５
捌定条件：槽径Ｄ 乒垂９Ｏｍｍ．４抉挡扳，液体，水；ｄ＝Ｏ．３Ｄ，
ｆ／ｍ－ｎ
叶轮尖端遵度 琊 ２．３皿，ｓ
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第１期
１．２
０．８
０．８５
１．０
士３Ｏ０
表２ 各种搅拌叶轮的特性值
搅拌叶享台 珥 Ⅳ ０［ ）风ｄ０￣ｆｏｏ 詈（一Ｉｆｏｅｏ
（＝ 。） ；矾）２ 等ＨＰ２１ｃＯ超混合涡轮式 ０．４４ ０．７０ ０．２
２ ３３ １６．７ １．８２ ２．３４ ０．１２ ０．丝
０．１１
４折叶桨式 １．１０ ０．６３ ０．２３ ４３ １３．４ ２．２
０ ３． ０．１０ ０．舀 ０．１１ｔｔＶ￣Ｏ超混合偶轮式 １．５
５ １．０１ ０．２９ ６３ １０．６ １．７３ ２．Ｂ１ ０．１
３ ０．丝 ０．１１
客器上部 ５．０６ ０．８０ ０．２３ ７．Ｏ０ １．７３ ５．２
２ ０．１２ ０．舀 ０．１１６平直叶涡轮式容器下部 ５．０６ ０．８
０ ０．４５ ７５ ３．９０ ３．３９ ９．３５ ０．０Ｂ
０．舀 ０．１ｌ
６折叶涡轮式 １．８５ ０．４３ ０．蜘 ５０ ２ ．８ ２．８
１ ２．ｅ２ ０．０ ０．２４ ０．１１
器上部 ０．３５ ０．３７ ０．０８ 蚰 ２１．６ １．３１
３．６４ ０．１１ ０．２４ ０．１１ＤＳ涡轮型 容器下部 ０．３６
０．３７ ０．０９ ∞ ２７．５ １．４７ ２．８６ ０．１
５ ０．２４ ０．１１
０．３７ Ｏ．３５
ＭＲ２０５涡轮式 ３．０Ｂ ０．５０ ０．２３ ４．２６ １．１０
０．３４ 曙 ） ０．９０
搅拌叶靶 （ｍｍ） Ｄ （Ⅱ皿）（ｍｍ） （ⅢⅢ） （ｒｍ） Ｚ ｄ ｄ。
工Ｄ 其它 ＲＰ 巩。 ±々 Ⅵ 嚣（； ｄ。］Ａ．带有遵风管 １
００ 叶轮竟ｂ ０．４３ｄ ・Ｒｅ ０．１ １ ０．０７４ １Ｂ
１
螺旋螺杆叶 １５５ １７０ １０４ １３０ Ｉ．０ｄ 轴长厶；１．０ｄ
≤３０ 一２３０
轮型 （ ０．６４５Ｄ） ０．６ｄ 叶轮宽ｂ ０．∞ｄ （１００） Ⅳ
ｔ－Ｒｅ ０．１２７ ０．０８６ １８ １．０４
轴长厶互１．０ｄ 船０
叶轮宽６＝０．１ｄ
０ｄ 轴长厶＝１．０ｄ 《３０ （标准） Ⅳｔ－Ｒ ｅ ０．１２Ｂ ０．１
１１ ８ １．１５Ｂ．双螺旋螺带 ２４０ ２蚰 ２１８ １
叶轮型 （０．９Ｄ） ． １
叶轮竟ｂ霉０．２ｄ －Ｒｅ ０．１３９ ０．１ ６． ．１０
轴长Ｌ 一１．ｏｄ ３ｏ６
叶轮安装位置 飓－Ｒｅ ０．１３３ ０．０５６５ １２
Ｃ一１０ｍｍ ＝２５５ ０．２１２ ０．０９Ｃ￣ ７．５
Ｃ．ＭＲ∞ｇ超橱 ２４０ ２４０ ｌＳ０ 叶轮宽 ０．３０８
０．１３０ ５．２ １０
．
台叶轮型 （＝０．７５Ｄ） ｂ＝１８３ｍｍ 珥一５．２ ０．３３
８ ０．１４４ ．７
３．５ ０．３７８ ０．１６１ ．２
２．８ （ ４—２ 他。）
搅拌叶轮 能（一 。） （＝ ） ２Ｄ丑 ，ｅ） 共同条件：槽径Ｄ篇
４９０，ｚ＝Ｄ，ｄ＝０３Ｄ，
．
Ａ．带有通风管 Ｒｅ￣ＩＯ・，４块挡板（ＭＲ２０５除外）
螺旋螺杆叶 １．４２ ０．３２ ０．２９ ０．１６８ ＭＲ
２０６涡轮式：Ｄ ４０ｍｍ，ｚ昌Ｄ，
轮型 ｄ＝０．７Ｄ．且｝》１０‘，２块挡板。
Ｂ．双螺旋螺带 】．１ ０．３６５ ０．８８ ０．２１ 表
中：Ｄ 槽直径， ｚ：槽内禳层深度， 叶轮直径，
叶轮型 １．１ ０．３６６ ０．４０ ０．２ｏ ｄｏ 叶
轮尖端直径 工Ｄ：槽高，岛 叶轮距槽底Ｃ．ＭＲ２０５超混 １＿ 位置 ；挡
板宽度ｏ
合叶鞋型 １７ ０．６８６ ０．３６ ０．２ｅ８
４．３ 挡板和辅助多用扳的设计和应用 的能量，增大宽度为 ｝一 ）挡板，挡
板直接焊
（１）搅拌槽内安装挡板是消除打漩现象的有效
方法之一。挡板的作用在于转换流型，增强了液体 在槽内壁上，适用于低粘度搅拌｝
与内壁有一间距的对流、循环流强度．同时更充分地利用叶轮加入 Ｄ／６０，适用于搅
拌中等粘度流体Ｉ当挡板与槽有一 维普资讯
化 工 设 备 设 计 １９９６年第３３卷定间隙且倾斜或采用横挡板，适用于高
粘度液体。 ５ 放大
（２）如图４在搅拌桨上增加辅助板成为辅助多
板的搅拌器，它能产生高排出性能，对于中高粘度 搅拌器型式的选择比较慎重，文
献资料所提供的Ｒｅ≤１００以下的混合不良部分特别有用，因为 的数据和生产经验还
远远不能满足实际生产的需搅拌桨尖端有高的剪切和合流的效果。 要，因此必须通过小
型模拟试验取得数据，再作放大
设计，按几何相似原则来决定大型搅拌器的形状和
尺寸，根据放大准则来决定搅摧器的转速等参数。
对进行模型试验或中试用的小型搅拌器，如叶
轮、挡板形式，相对尺寸等等的选择和设计，应具有
很大的适应性和正确性，这对放太或合理设计大型
设备有更犬的意义。
文献资料介绍的放大场合时各特性值；动力、回
转数、时轮的排出流量、叶轮尖端速度、雷诺数尺 之
间的平衡关系，以作为放大的依据。如图５由１５ｍ
的聚合釜放大到５０ｍ。的实例，表４为排出流量增
容器底部 加时各种参数的变化，提供选择和设计搅拌器的经
图ｌ补助多用板的利用实例
（３）在轴流型的折叶桨式，圆筒槽上设置偏心
轴搅拌，在波深的槽内产生循环流，达到混合均一
化目的。
（４）对于比重大、高浓度的固体粒子的均一混
合搅拌，液体上部采用涡轮型搅拌器，而在槽底部
设置挡板，使整个槽内产生回转流，和槽中心部形
成卷状上升流，搅拌器尖端回转对槽内液体产生非 １面 聚合釜
合釜
常强大的上升流。 图５ 聚合釜的放大实例
表４ 放大实例各种参数的比较
实例参数 （ｍａ） Ｈ／Ｄ ｄ／Ｄ 回转数
水中ｋＷ动力 ｄ 叶轮尖端速度
① １５ １．１６ Ｏ．５２ １３０
‘ １１．８ ４．４４ ８．６４
５０皿 聚
叶轮Ｒｅ
３．５ｘ１０
＠ ３０ １．１５ Ｏ．５２ ９９ ５．７６×１０ ３
８．９ １１．３２ ９．８４
＠，①比 ３．３３ ３．３ ２．５５
（改造后） １４
＠ ５０ １ ．２２ ８．７０
．１６ ０．５５ ８５ ５．６６×１００ ３９
＠／０比 ３．３３ ３．３ ３．２
６．２ 设计搅拌器时，除运用经验和公式计算所需６ 结论 动力、回转数等参数
外，还需要以中小模拟试验为基６．１ 一方面我们可以根据操作目的、操作条件、操 准，
进行放大，以符合实际操作达到预期的效果。作方法、原料和成品的特性，安全等初选搅拌
器叶 ６．３ 必须改进现有搅拌器和设计新型 的搅拌器，轮的型式｛另一方面还需要依
据各种搅拌器时轮的 达到合适的搅拌液体流动状态“”，以适应各种牯麈性能及其应用
实例、使用经验，综合考虑选择搅拌 搅拌的需要和满足产品的性能要求，最终实现装置
器。 高教、节能的效果。
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疑，黩熟紫，酽 闭建管， 反，
第１期
．●●，●
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＼＿
固定管板式换热器的预应力技术
（江苏石油化工学院，常州２１８０１６） 垦 墨 ＿ ， 、 ｏ
Ｊｕ 本文在垒面分析固定管扳式换热器的受力特点后指出，通过改变传统的换热器制
造工艺，严格控制亮体环向焊缝的纵向收缩
最．即可在 壳体一管扳一管子”这一超静定体系中，建立起一十相当于壳体受拉而管
于受压的预应力系统，这种预应力的固定管扳式
挺热器，可以在四种鍪常应用的工程工况下得劐安生可靠的应用。如果在制造中对屈定
管扳式换热器施以预应力的技术后，可在一
些特定的场台下，明显地降低营板的应力水平。而对一些必需设置膨胀节的场合，采用
预应力拄术后，可以不必设置膨脓节，并降低
管短的应力水平，从而可以提高按热器的疲劳寿命．减薄管扳厚度。
本文以我国钢制管亮式换热器为实倒．提出上述旨在降低管扳应力求平的预应力技术的
设计理论与制造工艺
度大于壳体的温度 （此处均指管子与壳体的金属温１ “预应力”技术的提出 度），
即口 ＞目 时，也同样会降低管板因管程压力Ｐｔ
固定管板式换热器的管板是最重要的部件，是 而产生的应力水平。
应力分析和设计控制的主要对象。如何降低管板的 （４）根据上述概念，为了降
低管板在工作时的应力水平，从而提高疲劳寿命、减薄管板厚度，则成 综合应力水平，
只要在固定管板式换热器的“壳体一为换热器研究和设计的中心内容。 管板一管子”系
统中，加上一个与管翟压力ｐ 载荷
本文提出的“预应力 技术是基于下面一些相关 的影响相反的 预应力 便能实
现。显然，这个 预应概念而提出的： 力”是同壳程压力尸 载荷对管板的影响相似的。
（１）对于大多数固定管板式换热器，在流程的 （５）如果在固定管板式换热器
制作时，使壳体设计选择上总是依照将高压流体配置在管程为原则 相对于管子缩短一定
的长度，就可以在固定管板式的，这样的安排可避免壳程承受较大的流体压力而 换热器
中形成这个与管程压力Ｐｌ载荷的影响相反的增大壁厚，因而设备费用可以降低，从而带来
相应 “预应力 。这种降低管板综合应力水平的 预应力”，的经济效益。 只要依
靠壳体最后一个环向焊缝的纵向收缩效应便
（２）在Ｐ ＞尸 条件下，以及Ｐｔ＝Ｐ。的条件 可实现。“豌应力固定管板式
换热器的制造工艺程下，对于换热器的管板而言，都是以尸，作为设计的 序，本文将在
下面具体论述
控制条件的。 ２ “预应力”固定管板式换热器的理论分析
（３）尽管在上述工况下固定管板式换热器的设
计控制条件是管程压力Ｐ ，但在工作时，由于壳程压 影响固定管板式换热器管
板强度与刚度的因素力Ｐ 的存在，必然会抵消一部分由于尸 作用而产 很复杂，因此
各国现行规范的管板计算公式，都是生的管板应力。当然，假设管子的线膨胀系数大于 对
实际工程管板作了一定的简化假设后得到的近似或等于壳体的线膨胀系数，即 ＞％，当
管子的温 公式。由于所采用的简化假设各不相同，故在同样
５ 张平亮，化工进展，１０驰年第４期，虬～鲫
参 考 文 献 ６ 大本节男等．化学装置，Ｖｏ１３６ １９９４年Ｎｏ５，８９￣
６４
７ 太政龙晋，化学装置，１９９４年Ｎｏ５，１００￣１０４
１ 盐原克己，化学装置，￣ｏ１３６，１９９４年，Ｎ鸪，２２￣９２ ８ 佐藤一
省，别册化学工业，Ｖｏ１３３，１９８９ Ｎｏ４，１９２￣１９６２ 傅蝻街等，化学
工程手册，第２卷第五篇，搅拌与混台，化学 ９ 盐原克已，化学装置，１９９４年Ｎ
ｏ５，５４～鹋
工业出版社．１９８９年 １０村上泰弘，别册化学工业，ＶｏＩ３￣，１９８９ Ｎ
ｏ４，１８８￣１９ｉ３端田隆文等，化学工学，Ｖ。ｌ５３，１９８９年第８号，５９７～
６０１ １１ Ｒｌｃｈａｘｄ Ｖ ｌａｂｒ ｅ等，Ｃｌａｍ．Ｅｎｇ．Ｐｘｏ，
Ｖｏｌ １８５，１９８９４ ，ａｍｅｓ Ｙ Ｏｌｄｓｈｕｅ，ＣＪｚｅ￣Ｅｎｇ Ｐ
ｘｏ，Ｖｏｌ ８５，１９８９ Ｍ８『，３３ 蚰 ｎ ４３＾一的
2024年5月17日发(作者：斯听双)
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第１期 １昱．
１ 搅 拌 器 的 选 择 和 设 计
ＩＩ－， ＼
—— 一 ． ｒ ，、７，
。 、
（无锡市造漆厂，无锡市２１如４１） 市 ， ，
Ｉ厂 ？Ｉ摘要 本文对搅拌器选择和设计奇｛击进行了分析，提出了应用于各种粘度
的主要搅拌器叶轮的应用实倒和经验，讨论了搅
关键词 丝兰墼 遗择 堡 ｂ王
．
最近，化学产品正向高精度、高品质化发展，这 因此，为了使搅拌达到我们所希望
的要求就必迫切要求化学系统的高效率、经济性和安全可靠。由 须选择适当的叶轮型式，
设计出符合流动状态特性于搅拌器在化学操作和化学反应中起着重要的ｌ 的搅拌器。
用，因此，选择和设计好搅拌器尤为重要。 ２ 搅拌器的主要类型及其发展概况
１ 搅拌装置的组成及搅拌目的 根据搅拌器叶轮的形状可以分成直叶桨式、开
一 启涡轮式、推进式、圆盘涡轮式、锚式、螺带式、螺旋
般搅拌装置的组成；
式等｝根据处理的掖体牯度不同可以分为低粘度液
ｆ搅拌器ｆ搅拌轴 搅拌器。如图１【 【‘所示，低粘度液搅拌器，如：三
搅拌装置ｌ搅拌槽｛电机 叶推进式、折叶桨叶，６直叶涡轮式、超级混合叶轮
、其 它
在对物料的搅拌操作中，人们希望达到多种搅 式ＨＲ １００，ＨＶ １００等；
中高粘度液搅拌器，如：锚拌目的，得到合适的液体流动状态，以发挥其搅拌 式、螺杆
叶轮式、双螺旋螺带叶轮型，ＭＲ ２０５，３０５效果。流体流动所产生的搅拌作用主要
有以下几种； 超混合搅拌器等等。
（１）混台和分散均一化作用；（２）凝集和破坏细分化 礤醢为了使产品达到高精
度，高品质化要求，国外，作用；（３）流动、浮游化作用；（４）在异相接触界面 特别
是日本开发了适合于高粘度物料生产的新型搅上促进物质移动和热移动等等作用。 拌
器，如三菱重工（株）的竖型倒圆锥形螺带叶轮
值定义为接管的内直径，而且由于所采用的补强准 算所需要的补强截面积时，把Ａ
ＳＭＥ￣一２规定对任则不同而不必引入应力校正系数，对各个不同截面 何给定截面上
所需要补强截面积的计算修改为仅对都应取规范所规定的同一补强要求。 ‘通过容器轴
线的纵截面内 所需要补强截面积的计
《标准 参照了ＡＳＭＥ￣－２，对等面积补强允许 算。因而造成了允许非圆形开
孔但对非圆形开孔的开设椭圆孔，但未按照ＡＳＭＥ疆一２对开有椭圆孔 朴强又晃计算
方法的问题。形成只允许开圆形孔的时等面积补强计算中引入所必须采用的应力校正系
事实。
数。对补强计算中ｄ值的定义，既参照ＡＳＭＥⅢ＿２ 参 考 文 献
在等面积补强计算中的规定，又参照ＡＳＭＥⅦ一２在
另一种规程补强中的规定，定义为“给定截面的开孔 １ ＪＢ４７３ ‘钢制压
力窖器——分析设计标准，（包括标准释义）直径 （当为椭圆孔时，各不同截面的开孔直
径各不 ２ ＡｓＭＥ Ｂｏｉｌｅ￣蛐ｄ Ｐｒｅ鞫 ｅ Ｖ￣ｓｓｅｌ ｃｏｄｅ，
ＳｅｅｌｉｏｎⅢ，－Ｄｉｖｉｓｉｃｎ
２，１９９＇
相同），同时又解释为“接管内直径加二倍规定附加 ３丁伯民，新版（９２版）Ａ
ｓＭＥ豇－２的主要变动・ 规定性附录４量 （各不同截面的接管内直径总是同一值）。
在计 和附录６，化工设备设计，１９口４年第１期
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化 工 设 备 设 计 １９９６年第３３卷
ａ 三叶推进武（甲违 ｃ ４折叶桨式（低速）
圃 圃 圃
圃 融
Ｅ Ｓ１５涡轮型 ｈ．Ｌ丑８涡轮型 ｉ．超混合祸辖式ＨＲ１００
Ｈｖ２∞
圃 瑚
ｊ．￣ （ＭＲ２Ｏ５ ３０５） ｋ Ｖ型螺带式、螺旋螺带式 锚型
母
图１ 主要搅拌器的类型
式反应装置ＶＣＲｔ”，佐竹化学机械工业（株）的 层流状态决定，惯性力作用小。
如图２ｔ 所示，根据ＭＲ ２０５、３０５超混合搅拌器、日本三菱重工广岛制 ＿
—粘牲增加
作所的高性能浮动搅拌槽 廿＇ 于一 ”、日本于
夕，（株）超振动“ 一搅拌器 等｛其它还有日本
２ｃ，水 社横型二轴反应装置ＨＶＲ、兰菱重工（株）
的自洗净式混练反应装置ＳＣＲ，日本Ｌｉｓｔ公司新
型ＡＰ反应器等等 。 面圉 画３ 搅拌器的选择 （ａ）螺旋桨式 （ｃ）
超混台器（ＭＲ２０５，８０５） （ｅ）折叶桨式
我们可以根据物料特性（液体介质的粘度）、搅 （ｂ）螺旋螺带式 （ｄ）锚
式
拌过程的难易程度、生产要求的高低、设备价格和 图２ 根据搅拌的粘度增加对应
的搅拌叶轮的变化动力消耗费用等来决定搅拌器。 粘度的大小来选择搅拌叶轮。当叶轮
直径／槽直径，３．１ 以液体的粘度作为选择搅拌叶轮的形状决定 叶轮宽／液体深度
的比值大时，在槽内全部范围内产因素 生搅拌作用。
液体流动状态的指标是由对应流动性质变化的 ３．２ 根据操作目的和主要影响园
素来选型
搅拌雷诺数Ｒｅ值决定。当Ｒｅ＞１０ 为湍流状态流动． 根据化学工程手册推
荐 ，ｉＰａｒｋｅｒ依据操作目这时流动惯性力作用大；当Ｒｅ＜５Ｏ，其粘性效果是由
的（加热、冷却、溶解、结晶、分散、萃取等）干“搅拌效 维普资讯
第１期
果（传热速率、均匀性、粒度大小等）选择了湍流搅 高速回转产生强力剪力作用，
同时产生辐流，容器拌设备的叶轮型式和几何尺寸，亦作为选型参考。 内有很强循环流。
在大容量场合下，推进式与涡轮３．３ 根据主要搅拌叶轮的特性来选型 式叶轮组合
使用。适用于粉体分散、溶解，液一液乳
搅拌叶轮在合理条件下运行时所产生的液体流 化、分散，气体分散。
型有径向型、轴向型和幅流型。如图３所示，由于搅 （ｅ）６折叶圆盘涡轮式 桨
叶倾斜，形成轴流拌叶轮形状不同，所产生的搅拌作用也不同。折叶桨 和辐流，能消
除容器内上下不均一性，效率良好，搅
拌混合效果好 具有独特的流体形状。适用于液液
分散、固液悬浊分散、气体分散等等中容量场合。
（ｆ）６直叶圆盘涡轮式 典型辐流式移动，中
低速转动时得到强力搅拌，用于通气搅拌和大容量
浓度浆液的轴流运动。适用于大容量浓度浆料的流
动、分散，高通气量气体分散。
（ｇ）￥１５涡流型 高速回转产生强力、压力，剪
切。桨叶后部制成齿形，对粉体块、流体块破坏力
强，接触面积增大，发挥分散溶解的力量。适用于粉
末溶解、分散、小容量强搅拌。
（ｈ）Ｌ１８涡轮型 能控制排出流方向，形成强
力的轴方向流动。适用于低液位运动、槽直径（Ｄ）／
（ａ）轴流型 （ｂ）径流垄 （ｃ）辐流型 叶轮与槽底距离（ ）值大的要求。
圈３ 搅拌叶轮形状不同对应搅拌作用的变化 （ｉ）超混合涡轮型（ＨＲ１００，
ＨＶ２００）：曲折的式搅拌器桨叶的背面产生剥离步，流出为轴流。而 桨叶，具有节
能的排出性能，槽高（上）／槽直径涡轮式搅拌器叶轮的边缘产生涡流 背面形成剥离
（Ｄ）≥２，适用于深的搅拌槽的底部侧壁产生剪切作流，产生压力和剪切作用，半径方向
产生离心力而得 用大的上下循环流的场合。
到强大的辐流。 （ｊ）超混合器（Ｍ２０５，Ｍ３０５） 具有带齿的多
上述图１所示的主要搅拌器叶轮的类型，其性 层辅助板组成，槽中心部有强力的上
升流，槽壁部能、特性和用途如下，以供选型参考。 有旋回下降流，形成槽内上下循
环流，叶轮尖端速
（ａ）三叶推进式（中速７￣１０ｍ／ｓ） 多用在低 度比槽内上升速度大，因此
剪切性能大。适用于中粘度液湍流状况下搅拌，具有高排出量、低剪切型， 高粘度用
搅拌器；低粘度时有挡板的情况，Ｒｅ＝１０旋转部分产生高速轴流 容器内伴随着循环流。
适用 左右的高粘度层流域和不能使用挡板的场合。于途）、液液混合、低浓度悬浮浆料、
除低粘度以外 （ｋ）螺旋螺带式 结构为螺旋卷带状的叶轮，的通气搅拌。 旋转
轴沿着容器内壁为螺旋螺带式，有单双之分。适
（ｂ）叶轮式（中速） 曲面倾角型。高性能涡轮 用于粘度高达２Ｐａ・ｓ，甚至
更高。
式，整个圆周方向流动，汇集到轴方向，为高速轴 （１）锚型 适用于高粘度液
与非牛顿液的搅拌流型。适用于固一液混合、液一液和其它低粘度混 和混合，其叶轮
与容器壁间隙很小，传热时容器内台。 部使用刮板。还特别适用于低粘度液位任意变动，
宜
（Ｃ）４折叶桨式（低速） 长方形板式桨叶，安 于搅拌排放操作。
装成角度形成辐流和轴流。结构简单，制作容易，适 ４ 搅拌器的设计
用于槽径（Ｄ）／叶轮与槽底距离（ ）值大的，且与推
进式相反的低压排出流的场合。其用途是固液悬浊 ４．１ 搅拌器在液体流动下
的有关特性 Ｉｌ【
操作。 ４．１．１ 搅拌所需的动力
（ｄ）ＤＳ涡轮式（高速） 盘的外周带齿形状， Ｐ＝Ｎｐ・ｐｎ。－ｄｓ／１
０。ｋＷ
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・１８ 化 工 设 备 设计 １９９６年第３３卷４．１．２ 搜拌扭矩
（ｃ）以垒循环流量 为基准表示槽内液体运７’＝ 亩 ＝Ⅳ ．ｐｎ ｄｓＮ．１１
（其中Ⅳ ＝ ） 动结束后所需循环时间
Ｔａ。＝Ｎ 口／ ｓ
４．１．３ 液体流出流量 式中｛Ⅳ口、Ⅳ 、Ⅳ口ｄ、Ⅳ”、Ⅳａｄ、Ｎ－ 、
Ⅳ 口，
＝ Ⅳｆ口ｏ、ⅣⅢ、Ⅳｆ口口对应于Ｐ，Ｔ、口“口口、 ４、 、Ｔｍ
Ｎ口ｄ・ｎｄ。 ｍ。／ｓ
槽内上下循环流流量 ７’ ７’。。的特性系数。ｎ一搅拌转速 １／ｓ，ｄ一叶
轮
ｇ－＝Ｎ口 ・ｎｄ ｍ ／ｓ 直径 ｍ， 一叶轮尖端周速度 ｍ／ｓ，ｐ
为流体４．１．４ 液体流出流速 重度 Ｎ／ｍ。。
＝ Ｎ ・ ｌ ＝Ｎ － ｍ／ｓ
４．２ 根据以前经验总结设计搅拌器
４～＝ ＝ “。－』ＶｌＩ 搅拌装置要求多样的功能，要发挥其十二分的
４．１．５ 搅拌槽内的液体循环时间； 作用，就需要具备必要的流动状态，搅拌方式、
槽和
Ｔｏ＝Ｎ ０／ ｓ 搅拌叶轮的形状，运转条件等等知识。液体的流动
（口）以槽壁部上升流最大速度 。为基准来表 状态与搅拌作用、槽和搅拌叶轮的
形状等有关，设示均一液相系搅拌混合槽内液体循环时间： 计搅拌器除考虑流动理论外，
必须对 以前的多种
Ｔ０。＝Ｎ ０／ ｓ 经验进行总结，以指导实际的搅拌。各种搅拌器的
（ｂ）以排出流量 为基准表示槽内液体运动 性能如表 １、２、３所示‘ ）
㈣ ），它表示低粘度结束后所需循环时间： （湍流搅拌）以及中高粘度用搅拌器的特
性系数
＝ ＮⅢ／ ｓ
值。
表ｌ各种搅拌叶轮的性能（低牯度液、湍流搅拌用）
搅拌卧轮 角［度０ 叶轮皿直径 雷诺数Ｒｅ 动力数 排出鼹系
数 最大排 稿觜度系数
３叶推进式 ２５ １４７ １．０８ｘ１０ｌ ０．３６
０．５１ ２９
３叶推进式 ３０ １盯 １．０８×１０‘ ０．５７ Ｏ．６
３ ３９
３叶推进式 ３５ １４７ １．０８×Ｊ－‘ Ｏ．８２
０．６２ ４１
４折叶桨武 ３５ １４７ １．Ｏ８Ｘ１Ｏ０ ０．％ Ｏ．ｅ
２ ３８
４折叶桨式 １４７
９
垂折叶桨式 ４．
３ ４３
３折叶桨式 ４．
０．６４
２折叶桨式 １４７
船
６直叶涡轮式 ９０
０．８０ ７１
ｔ＂Ｒ１００ ＂
（３卧） ．５￣ｇ０
８Ｓ
１．０８×１０ ０．９１ Ｏ．６５ ３
１．ＯＢＸ１Ｏ‘ １．Ｏ８ ０．６
Ｊ４７ １．０８Ｘ１０‘ ０．８１ｔ
１．０８Ｘ Ｊ－０ ０．５５ Ｏ．４８
１４７ １．０８×Ｊ－０‘ ５．０６
１ １．１１×Ｊ－’ Ｏ． ０．７０
１酊
（３卧双层卧轮） Ｉ￣１００ １５～７６ １５ｏ １．１３Ｘ１０
‘ １．１３ ０．９７ ５０
（３卧双层叶轮） ＨＶ２００ １５～６０ ｌ５０ １．１１Ｘ１０
１．５６ １．０１ ５２
ｃ 者黼 轮 ４５ １０ １．３×１０‘ １．０
５２
ｃ 耆黼 轮 ４５ １印 １．３ｘ１ ‘ １．１７
３ 重７
ｃ 耨 式叶轮 ４． １５０ １．１３×１０ １．３
４５
（下部 幂哿 叶轮） １５～６０ １４９ １．１Ｊ×Ｊ０＊
５ ０．８５
捌定条件：槽径Ｄ 乒垂９Ｏｍｍ．４抉挡扳，液体，水；ｄ＝Ｏ．３Ｄ，
ｆ／ｍ－ｎ
叶轮尖端遵度 琊 ２．３皿，ｓ
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第１期
１．２
０．８
０．８５
１．０
士３Ｏ０
表２ 各种搅拌叶轮的特性值
搅拌叶享台 珥 Ⅳ ０［ ）风ｄ０￣ｆｏｏ 詈（一Ｉｆｏｅｏ
（＝ 。） ；矾）２ 等ＨＰ２１ｃＯ超混合涡轮式 ０．４４ ０．７０ ０．２
２ ３３ １６．７ １．８２ ２．３４ ０．１２ ０．丝
０．１１
４折叶桨式 １．１０ ０．６３ ０．２３ ４３ １３．４ ２．２
０ ３． ０．１０ ０．舀 ０．１１ｔｔＶ￣Ｏ超混合偶轮式 １．５
５ １．０１ ０．２９ ６３ １０．６ １．７３ ２．Ｂ１ ０．１
３ ０．丝 ０．１１
客器上部 ５．０６ ０．８０ ０．２３ ７．Ｏ０ １．７３ ５．２
２ ０．１２ ０．舀 ０．１１６平直叶涡轮式容器下部 ５．０６ ０．８
０ ０．４５ ７５ ３．９０ ３．３９ ９．３５ ０．０Ｂ
０．舀 ０．１ｌ
６折叶涡轮式 １．８５ ０．４３ ０．蜘 ５０ ２ ．８ ２．８
１ ２．ｅ２ ０．０ ０．２４ ０．１１
器上部 ０．３５ ０．３７ ０．０８ 蚰 ２１．６ １．３１
３．６４ ０．１１ ０．２４ ０．１１ＤＳ涡轮型 容器下部 ０．３６
０．３７ ０．０９ ∞ ２７．５ １．４７ ２．８６ ０．１
５ ０．２４ ０．１１
０．３７ Ｏ．３５
ＭＲ２０５涡轮式 ３．０Ｂ ０．５０ ０．２３ ４．２６ １．１０
０．３４ 曙 ） ０．９０
搅拌叶靶 （ｍｍ） Ｄ （Ⅱ皿）（ｍｍ） （ⅢⅢ） （ｒｍ） Ｚ ｄ ｄ。
工Ｄ 其它 ＲＰ 巩。 ±々 Ⅵ 嚣（； ｄ。］Ａ．带有遵风管 １
００ 叶轮竟ｂ ０．４３ｄ ・Ｒｅ ０．１ １ ０．０７４ １Ｂ
１
螺旋螺杆叶 １５５ １７０ １０４ １３０ Ｉ．０ｄ 轴长厶；１．０ｄ
≤３０ 一２３０
轮型 （ ０．６４５Ｄ） ０．６ｄ 叶轮宽ｂ ０．∞ｄ （１００） Ⅳ
ｔ－Ｒｅ ０．１２７ ０．０８６ １８ １．０４
轴长厶互１．０ｄ 船０
叶轮宽６＝０．１ｄ
０ｄ 轴长厶＝１．０ｄ 《３０ （标准） Ⅳｔ－Ｒ ｅ ０．１２Ｂ ０．１
１１ ８ １．１５Ｂ．双螺旋螺带 ２４０ ２蚰 ２１８ １
叶轮型 （０．９Ｄ） ． １
叶轮竟ｂ霉０．２ｄ －Ｒｅ ０．１３９ ０．１ ６． ．１０
轴长Ｌ 一１．ｏｄ ３ｏ６
叶轮安装位置 飓－Ｒｅ ０．１３３ ０．０５６５ １２
Ｃ一１０ｍｍ ＝２５５ ０．２１２ ０．０９Ｃ￣ ７．５
Ｃ．ＭＲ∞ｇ超橱 ２４０ ２４０ ｌＳ０ 叶轮宽 ０．３０８
０．１３０ ５．２ １０
．
台叶轮型 （＝０．７５Ｄ） ｂ＝１８３ｍｍ 珥一５．２ ０．３３
８ ０．１４４ ．７
３．５ ０．３７８ ０．１６１ ．２
２．８ （ ４—２ 他。）
搅拌叶轮 能（一 。） （＝ ） ２Ｄ丑 ，ｅ） 共同条件：槽径Ｄ篇
４９０，ｚ＝Ｄ，ｄ＝０３Ｄ，
．
Ａ．带有通风管 Ｒｅ￣ＩＯ・，４块挡板（ＭＲ２０５除外）
螺旋螺杆叶 １．４２ ０．３２ ０．２９ ０．１６８ ＭＲ
２０６涡轮式：Ｄ ４０ｍｍ，ｚ昌Ｄ，
轮型 ｄ＝０．７Ｄ．且｝》１０‘，２块挡板。
Ｂ．双螺旋螺带 】．１ ０．３６５ ０．８８ ０．２１ 表
中：Ｄ 槽直径， ｚ：槽内禳层深度， 叶轮直径，
叶轮型 １．１ ０．３６６ ０．４０ ０．２ｏ ｄｏ 叶
轮尖端直径 工Ｄ：槽高，岛 叶轮距槽底Ｃ．ＭＲ２０５超混 １＿ 位置 ；挡
板宽度ｏ
合叶鞋型 １７ ０．６８６ ０．３６ ０．２ｅ８
４．３ 挡板和辅助多用扳的设计和应用 的能量，增大宽度为 ｝一 ）挡板，挡
板直接焊
（１）搅拌槽内安装挡板是消除打漩现象的有效
方法之一。挡板的作用在于转换流型，增强了液体 在槽内壁上，适用于低粘度搅拌｝
与内壁有一间距的对流、循环流强度．同时更充分地利用叶轮加入 Ｄ／６０，适用于搅
拌中等粘度流体Ｉ当挡板与槽有一 维普资讯
化 工 设 备 设 计 １９９６年第３３卷定间隙且倾斜或采用横挡板，适用于高
粘度液体。 ５ 放大
（２）如图４在搅拌桨上增加辅助板成为辅助多
板的搅拌器，它能产生高排出性能，对于中高粘度 搅拌器型式的选择比较慎重，文
献资料所提供的Ｒｅ≤１００以下的混合不良部分特别有用，因为 的数据和生产经验还
远远不能满足实际生产的需搅拌桨尖端有高的剪切和合流的效果。 要，因此必须通过小
型模拟试验取得数据，再作放大
设计，按几何相似原则来决定大型搅拌器的形状和
尺寸，根据放大准则来决定搅摧器的转速等参数。
对进行模型试验或中试用的小型搅拌器，如叶
轮、挡板形式，相对尺寸等等的选择和设计，应具有
很大的适应性和正确性，这对放太或合理设计大型
设备有更犬的意义。
文献资料介绍的放大场合时各特性值；动力、回
转数、时轮的排出流量、叶轮尖端速度、雷诺数尺 之
间的平衡关系，以作为放大的依据。如图５由１５ｍ
的聚合釜放大到５０ｍ。的实例，表４为排出流量增
容器底部 加时各种参数的变化，提供选择和设计搅拌器的经
图ｌ补助多用板的利用实例
（３）在轴流型的折叶桨式，圆筒槽上设置偏心
轴搅拌，在波深的槽内产生循环流，达到混合均一
化目的。
（４）对于比重大、高浓度的固体粒子的均一混
合搅拌，液体上部采用涡轮型搅拌器，而在槽底部
设置挡板，使整个槽内产生回转流，和槽中心部形
成卷状上升流，搅拌器尖端回转对槽内液体产生非 １面 聚合釜
合釜
常强大的上升流。 图５ 聚合釜的放大实例
表４ 放大实例各种参数的比较
实例参数 （ｍａ） Ｈ／Ｄ ｄ／Ｄ 回转数
水中ｋＷ动力 ｄ 叶轮尖端速度
① １５ １．１６ Ｏ．５２ １３０
‘ １１．８ ４．４４ ８．６４
５０皿 聚
叶轮Ｒｅ
３．５ｘ１０
＠ ３０ １．１５ Ｏ．５２ ９９ ５．７６×１０ ３
８．９ １１．３２ ９．８４
＠，①比 ３．３３ ３．３ ２．５５
（改造后） １４
＠ ５０ １ ．２２ ８．７０
．１６ ０．５５ ８５ ５．６６×１００ ３９
＠／０比 ３．３３ ３．３ ３．２
６．２ 设计搅拌器时，除运用经验和公式计算所需６ 结论 动力、回转数等参数
外，还需要以中小模拟试验为基６．１ 一方面我们可以根据操作目的、操作条件、操 准，
进行放大，以符合实际操作达到预期的效果。作方法、原料和成品的特性，安全等初选搅拌
器叶 ６．３ 必须改进现有搅拌器和设计新型 的搅拌器，轮的型式｛另一方面还需要依
据各种搅拌器时轮的 达到合适的搅拌液体流动状态“”，以适应各种牯麈性能及其应用
实例、使用经验，综合考虑选择搅拌 搅拌的需要和满足产品的性能要求，最终实现装置
器。 高教、节能的效果。
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疑，黩熟紫，酽 闭建管， 反，
第１期
．●●，●
＼
＼＿
固定管板式换热器的预应力技术
（江苏石油化工学院，常州２１８０１６） 垦 墨 ＿ ， 、 ｏ
Ｊｕ 本文在垒面分析固定管扳式换热器的受力特点后指出，通过改变传统的换热器制
造工艺，严格控制亮体环向焊缝的纵向收缩
最．即可在 壳体一管扳一管子”这一超静定体系中，建立起一十相当于壳体受拉而管
于受压的预应力系统，这种预应力的固定管扳式
挺热器，可以在四种鍪常应用的工程工况下得劐安生可靠的应用。如果在制造中对屈定
管扳式换热器施以预应力的技术后，可在一
些特定的场台下，明显地降低营板的应力水平。而对一些必需设置膨胀节的场合，采用
预应力拄术后，可以不必设置膨脓节，并降低
管短的应力水平，从而可以提高按热器的疲劳寿命．减薄管扳厚度。
本文以我国钢制管亮式换热器为实倒．提出上述旨在降低管扳应力求平的预应力技术的
设计理论与制造工艺
度大于壳体的温度 （此处均指管子与壳体的金属温１ “预应力”技术的提出 度），
即口 ＞目 时，也同样会降低管板因管程压力Ｐｔ
固定管板式换热器的管板是最重要的部件，是 而产生的应力水平。
应力分析和设计控制的主要对象。如何降低管板的 （４）根据上述概念，为了降
低管板在工作时的应力水平，从而提高疲劳寿命、减薄管板厚度，则成 综合应力水平，
只要在固定管板式换热器的“壳体一为换热器研究和设计的中心内容。 管板一管子”系
统中，加上一个与管翟压力ｐ 载荷
本文提出的“预应力 技术是基于下面一些相关 的影响相反的 预应力 便能实
现。显然，这个 预应概念而提出的： 力”是同壳程压力尸 载荷对管板的影响相似的。
（１）对于大多数固定管板式换热器，在流程的 （５）如果在固定管板式换热器
制作时，使壳体设计选择上总是依照将高压流体配置在管程为原则 相对于管子缩短一定
的长度，就可以在固定管板式的，这样的安排可避免壳程承受较大的流体压力而 换热器
中形成这个与管程压力Ｐｌ载荷的影响相反的增大壁厚，因而设备费用可以降低，从而带来
相应 “预应力 。这种降低管板综合应力水平的 预应力”，的经济效益。 只要依
靠壳体最后一个环向焊缝的纵向收缩效应便
（２）在Ｐ ＞尸 条件下，以及Ｐｔ＝Ｐ。的条件 可实现。“豌应力固定管板式
换热器的制造工艺程下，对于换热器的管板而言，都是以尸，作为设计的 序，本文将在
下面具体论述
控制条件的。 ２ “预应力”固定管板式换热器的理论分析
（３）尽管在上述工况下固定管板式换热器的设
计控制条件是管程压力Ｐ ，但在工作时，由于壳程压 影响固定管板式换热器管
板强度与刚度的因素力Ｐ 的存在，必然会抵消一部分由于尸 作用而产 很复杂，因此
各国现行规范的管板计算公式，都是生的管板应力。当然，假设管子的线膨胀系数大于 对
实际工程管板作了一定的简化假设后得到的近似或等于壳体的线膨胀系数，即 ＞％，当
管子的温 公式。由于所采用的简化假设各不相同，故在同样
５ 张平亮，化工进展，１０驰年第４期，虬～鲫
参 考 文 献 ６ 大本节男等．化学装置，Ｖｏ１３６ １９９４年Ｎｏ５，８９￣
６４
７ 太政龙晋，化学装置，１９９４年Ｎｏ５，１００￣１０４
１ 盐原克己，化学装置，￣ｏ１３６，１９９４年，Ｎ鸪，２２￣９２ ８ 佐藤一
省，别册化学工业，Ｖｏ１３３，１９８９ Ｎｏ４，１９２￣１９６２ 傅蝻街等，化学
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