球磨机的原理应用以及设计构造1Word文档格式.docx

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又如为了制备某种悬浮液，就要用玻璃棒不断的搅动容器中的液体，使固体颗粒不致沉下，而保持它在液体中的悬浮状态。

在工业生产中，搅拌操作是从化学工业开始的，围绕食品、纤维、造纸、石油、水处理等，作为工业过程的一部分而被广泛应用[12]。

在工业生产中，大多数的搅拌操作均系机械搅拌，搅拌设备主要由搅拌装置、轴封、和搅拌罐三大部分组成。

其中，搅拌设备分为：

传动装置、搅拌器、搅拌轴；

搅拌罐又分为：

罐体和附件两种。

（一）搅拌设备在工业生产中的应用

搅拌设备在工业生产中的应用范围很广，尤其是化学工业中，很多的化学生产都或多或少的应用着搅拌操作。

化学工艺过程的种种化学变化，是以参加反应物质的充分混合为前提的，对于加热，冷却和液体萃取以及气体吸收等物理变化过程，也往往要采用搅拌操作才能得到好的效果。

搅拌设备在许多场合是作为反应釜来应用的[12]。

搅拌设备的应用范围之所以这样广泛，还因搅拌设备操作条件（如浓度、温度、停留时间等）的可控范围较广，又能适应多样化的生产。

搅拌设备的作用不外乎：

①使物料均匀混合。

②使气体在液相中很好的分散。

③使固体粒子在液相中均匀的悬浮。

④使不相溶的另一液相均匀悬浮或充分乳化。

⑤强化相间的传质。

⑥强化传热。

对于均匀相反应，混合的快慢，均匀程度和传热情况的好坏，都会影响效果。

至于非均匀相系统，则还影响到相界面的大小和相间的传质速度，情况就更复杂，所以搅拌情况的改变，常很敏感的影响到产品的质量和数量。

如果搅拌情况不好，就会造成传热系数下降或局部过热，使物料分散不均匀，影响到产品的质量，也容易导致物料粘壁，使反应不能很好的进行下去。

搅拌设备使用历史悠久，应用范围广，但对搅拌操作的科学研究还很不够。

搅拌操作看起来似乎简单，但实际上，它所涉及的因素却极为复杂。

对于搅拌器形式的选择，从工艺的观点以及力学观点来说，迄今都是研究得不够的。

过去有很多文献论述了搅拌设备的动力消耗，并给出了不少情况下的计算公式，但是由于介质操作条件的不同，物理化学性能的差异，容器形状及内部设施的不同以及各种搅拌器性质上的区别，正确确定搅拌功率并适当的选择驱动电机是十分困难的。

在没有模拟试验的情况下,设计新的搅拌设备时，常采用现有的设备数据的方法，宁大勿小，结果造成了不少浪费。

国内有些单位对一些生产中的搅拌设备进行了功率测试，从测试的结果可以看到，由于功率消耗难以计算准确，电动机选用过大，造成了负荷率很低的的不合理的现象。

对于搅拌设备的研究，除功率问题外，有关搅拌的流体力学研究具有重要意义。

这方面已做了许多工作，但尚需扩大和深入。

在液体中进行搅拌时，搅拌器的功能不仅引起液体的整个运动，而且要在液体中产生湍动，湍动的程度与搅拌器使液体旋转而产生的旋涡现象有密切关系。

这些旋涡因经常的互相撞击和破裂，使液体受到剧烈的搅拌。

由此可见在搅拌操作中，对于流体力学理论的研究是极其重要的。

关于搅拌器，除非遇有特殊的任务，需要特殊设计之外，现有的各种搅拌器，尤其是常用的框式、平桨式、推进式和涡轮式等已足够应用。

而且这些搅拌器已有相应的标准，所以对已有搅拌器性能的深刻了解，应予以更多地注意，以便使他们在使用中能够充分的发挥作用。

涡轮式搅拌器现正被广泛使用，因为这种搅拌器在工业上适应性是很大的，它几乎能有效的完成所有的搅拌任务，并能处理那些特别是化学工业中经常遇到的各种粘度的物料。

（二）搅拌装置的安装形式

搅拌设备可以从各种不同的角度进行分类，如按工艺用途分、按搅拌器结构型式分或按搅拌装置的安装型式分等等。

从按搅拌装置的安装型式分，可以分为

（1）立式容器中心搅拌

（2）偏心式搅拌（3）倾斜式搅拌（4）底搅拌（5）卧式容器搅拌（6）旁入式搅拌六种，其中旁入式搅拌又可以分为角度固定的旁入式搅拌和角度可变的旁入式搅拌两种。

设计中选用立式容器中心搅拌。

这种搅拌装置安装在立式设备筒体的中心线上，驱动方式采用皮带传动和齿轮传动，用普通电机直接连接或与减速机直接连接。

二.球磨机的磨球

球磨机运转时，搅拌器带动磨球运动，从而粉碎物料颗粒，达到研磨的效果。

2.2球磨机主要结构的选型

2.2.1搅拌器的选择

一.搅拌过程与搅拌器

搅拌过程有赖于搅拌器的正常运转，因此搅拌器的结构、强度也是不容忽视的问题。

由于搅拌操作的多种多样，也是搅拌器存在着许多型式。

各种搅拌器在配合各种可控制流动状态的附件后，更能使流动状态以及供给能量的情况出现多种变化，更有利于强化不同的搅拌过程。

搅拌器的功能概括地说就是提供搅拌过程所需要的能量和适宜的流动状态，以达到搅拌过程的目的。

搅拌器的搅拌作用由运动着的浆液所产生，因此搅拌器的形状、尺寸、数量以及转速就影响搅拌器的功能。

同时搅拌器的功能还与搅拌介质的物性以及搅拌器的工作环境有关。

另外，搅拌槽的形状、尺寸、挡板的设置情况、物料在槽中的进出方式都属于工作环境的范畴，这些条件以及搅拌器在槽内的安装位置及方式都会影响搅拌器的功能。

二.搅拌器型式的选择

为了提供能量与造成液体的流动状态，搅拌器必须有合理的结构和足够的强度。

所谓合理的结构，除了指桨叶的几何尺寸及安装位置要合理以外，主要还应符合以下几个原则：

桨叶的制造工艺合理，桨叶与搅拌轴的连接方式稳妥可靠，桨叶安装检修方便等等。

一个好的选型方法最好具备两个条件，一是选择结果合理，一是选择方法

方便，而这两点却往往难以同时具备。

我们从搅拌操作的目的分析了对搅拌的要求，诸如某过程要求对流循环好或者某过程要求剪切力强等等，进而分析了搅拌器的功能，在此基础上就可根据搅拌的目的来选择搅拌器的型式。

也可以从一种搅拌器的功能来分析判断它是用于哪些搅拌过程。

各种搅拌过程对搅拌的要求有共性，而各种搅拌器的性能也有共性，这样往往是适于某一种搅拌操作的可能有几种型式的搅拌器，而同一种搅拌器也可用于几种搅拌过程。

当然严格的说，还是各有所长的，诸如粘度高低、容积大小、转速范围等等，都会影响搅拌器使用的效果。

目前的选型方法多数是根据实践试经验，选择习惯应用的桨型，再在常用范围内决定搅拌器的各种参数。

也有通过小型试验，取得数据，进行比拟放大的设计方法。

不论哪种做法，都离不开最初的根据搅拌目的选择搅拌器类型这一步。

由于液体的粘度对搅拌状态有很大的影响，所以根据搅拌介质粘度大小来

选型是一种基本的方法。

几种典型的搅拌器都随粘度的高低而有不同的使用范围。

随粘度增高的各种搅拌器的使用顺序为推进式、涡轮式、桨式、锚式和螺带式等。

设计中选用的搅拌器的型式为桨式平直叶。

桨式是结构最简单的搅拌器型式，桨叶一般采用扁钢制作，铸造桨叶已很少用。

小型桨叶为简单计，常将桨叶焊在轮毂上，形成一个整体，然后用键、止动螺钉将轮毂连接在搅拌轴上。

关于搅拌器在搅拌轴上的安装层数，一般都是从桨叶的搅拌范围来考虑的，液层过高则要考虑设置多层桨叶，对于低粘度液体，径流型桨叶可搅动槽内上下范围为桨径的4倍，所以对于常用的液层深度，只要一层桨叶即可。

对于高粘度液体，可增加搅拌器层数。

2.2.2传热部件的选型

一.搅拌设备的传热

在容器中对被搅拌的液体进行加热或冷却是化工过程中一个经常遇到的操作，这对于在被搅拌的液体中进行化学反应极为重要。

化学反应过程常伴有放热和吸热反应，而且常常需要向加热促使化学反应的进行，一旦反应开始往往又需要冷却，调节温度维持反应条件，直到反应完毕又需要散热。

因此，搅拌器必须具备传热装置，以维持最佳的工艺条件，取得最好的反应效果。

二.传热方式

反应器的加热和冷却有多种方式。

可在容器外部或内部设置供加热或冷却用的换热装置，例如在容器外部设置夹套，在容器内部设置蛇管、散热器等。

一般用得最普通的是采用夹套传热方式。

三.夹套

传热夹套一般由普通碳钢组成，它是有一个套在反应器筒体外面能形成密

封空间的容器，既简单又方便。

夹套上设有水蒸气，冷却水或其他加热、冷却介质的进出口。

在罐体的外侧，以焊接或法兰连接的方法装设各种形状的钢结构，使其与

罐体的外表面形成密闭的空间，在此空间内通入载热流体，以加热或冷却物料，维持物料的温度在预定的范围内，这种钢结构件统称之为夹套。

根据夹套结构形式的不同，可分为多种类型。

搅拌罐上采用最多的夹套型式是整体夹套，由于应用广泛，工程上习惯简称

为夹套。

这种夹套是在罐体的外面再套上一个直径稍大的容器。

如果加热介质是水蒸气，则进口管应靠近夹套上端，冷凝液从底部排出；

如果传热介质是液体，则进口管应安置在底部，液体从底部进入，上部流出，是传热介质能充满整个夹套空间。

这种结构简单方便，基本上不需要维修。

缺点是换热面积受到罐体几何形状的限制而不能做得太大。

（1）整体夹套的结构选型

选择常用的典型结构：

这种是圆筒的一部分和下封头包有夹套。

（2）整体夹套的尺寸及连接形式

整体夹套和罐体有两种连接形式，即不可拆卸式和可拆卸式。

不可拆卸式夹套的结构简单，密封可靠，主要适用于碳钢制的搅拌设备。

如果罐体材质是不锈钢而夹套为普通碳钢时，应在结构的处理上避免不锈钢罐体直接与碳钢件焊接，以防止在焊缝处渗入过量碳元素是不锈钢产生局部腐蚀。

（3）整体夹套的应力

由于夹套内流体压力的作用，夹套封口环处会产生局部应力，其数值的大小根据夹套的结构和安装方法而有所差异。

按照设计中所选用的夹套形式，则整体夹套的结构及强度可按下述关系进行考虑。

罐体与夹套间可采用拉撑件（即选用蜂窝形夹套），由于夹套中流体压力产生的轴向载荷为罐体所支撑，故封口环的板厚也可取与夹套筒体的板厚相等。

夹套筒体上产生底周向应力应大于许用应力的1/2时，必须将封口环处的结构加强或将封口环板加厚。

此时封口环板的厚度应不小于按许用应力1/2所算出的夹套筒体厚度。

同时注意，封口环与筒体连接的焊缝必须给予特殊考虑。

为了增大连接点

的强度，必须规定焊缝完全焊透。

（4）整体夹套附——进口接管

整体夹套的出口接管结构和一般容器一样，不需要进行特殊处理。

进口接

管则因为夹套与罐体之间的距离较小，为了防止载热流体直接冲刷罐体外表面，影响罐体的局部强度，进口接管应采用侧开口或在夹套内安装挡板。

进水管一般布置在夹套底部，以便于提高传热效率。

2.2.3搅拌罐结构设计

一、搅拌罐的概述

搅拌罐包括罐体和装焊在上面的各种附件。

常用的罐体是立式圆筒形容器，它有顶盖、筒体、和罐底，通过支座安装在基础或平台上。

罐体在规定的操作温度和操作压力下，为物料完成其搅拌过程提供了一定的空间。

为了满足不同的工艺要求，或者因为搅拌罐本身结构上的需要，罐体上装有各种不同用途的附件。

例如，由于物料在反应过程中常常伴有热效应，为了提供或取出反应热，需要在罐体的外侧安装夹套或在罐体的内部安装蛇管；

为了与减速机和轴封相连接，顶盖上要焊装底座；

为了便于检修内件及加料和排料，需要装焊人孔、手孔、和各种接管；

为了在操作过程中有效的监视和控制物料的温度、压力和料面高度，则要安装温度计、压力表、液面计、视镜和安全泄放装置；

有时为了改变物料的流