胶乳炭黑附聚机理及实验设备的研究
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。 ② 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型、增加搅拌强度、强化传质和传热，还要在罐体的内部焊装挡板和导流筒。但是随着附件的增加，往往会给设备的制造和维修带来很多麻烦，增加设备的制造和维修费用。所以在确定搅拌罐结构的时候应全面的综合考虑，使设备既满足生产工艺要求有做到经济合理，实现最佳化设计。
（一）罐体的长径比和装料量
在知道搅拌罐操作时盛装的物料的容积以后，首先要选择适宜的长径比（H／Di）和装料量，确定筒体的直径和高度。
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（1）罐体的长径比
选择罐体的长径比应考虑的主要因素有3个方面，即长径比对搅拌功率的影响、对传热的影响以及物料搅拌反应特性对长径比的要求。 ①罐体长径比对搅拌功率的影响
一定结构形式搅拌器的浆叶直径同与其装配的搅拌罐罐体内径通常有一定 的比例范围。随着罐体长径比的减小，即高度减小而直径放大，搅拌器浆叶直径也相应放大。在固定的搅拌轴转数下，搅拌器功率与搅拌器浆叶直径的五次方成正比。所以，随着罐体直径的放大，搅拌器功率增加很多，这对于需要较大搅拌作业功率的搅拌过程是适宜的，否则较小长径比只能无谓的损耗一些搅拌器功率，长径比则可以考虑选得大一些。 ②罐体长径比对传热的影响
罐体长径比对夹套传热有显著影响。容积一定时，长径比越大，则罐体盛料 部分表面积越大，夹套的传热面积也就越大。同时长径比越大，则传热表面距离罐体中心越近，物料的温度梯度就越小，有力于提高传热效果。因此，但从夹套传热角度考虑，一般希望长径比取得大一些。 ③物料特性对罐体长径比的要求
某些物料的搅拌反应过程对罐体长径比有着特殊要求，根据实践经验，一般 搅拌罐的长径比为1～1.3，设计中取H／Di=1.3。 （2）搅拌罐的装料量
选择了罐体的长径比之后，还要根据搅拌罐操作时所允许的装满程度考虑选择装料系数η，然后经过初步计算、数值圆整及核算，最终确定筒体的直径和高度。 ①装料系数
罐体全容积V与罐体的公称容积（即操作时盛装物料的容积）Vg有如下关系： Vg=V?η（m3） （2-1） 设计时应合理的选用装料系数η值，尽量提高设备利用率。通常η可取0.6～0.85.取η=0.8。 Vg=5L，所以V=6.25L ②初步计算筒体直径
知道了筒体的长径比之后，还不能直接算出筒体直径和高度，因为当筒体直 径不知道时封头的容积就不知道，罐体全容积也就不能最后确定。 先忽略封头的容积，认为：V≈πD2iH/4(m2)
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式中DI及H单位是m. 把罐体长径比代入上式为:
V≈πD3i(H/Di)/4 (m3) (2-2) 将式（2-1）代入式（2-2）
整理：Di≈[4Vg/π(H/Di)η]1/3 （m） （2-3）
Di≈[4?5/π?1.3?0.8]1/3 Di≈182 取Di=175
③确定筒体直径和高度
将式（2-3）计算出的结果圆整成标准直径，代入式（2-4）算出筒体高度：
H=(V-v)/(π/4) ?Di2=(Vg/η-v)/(π?Di2/4) （2-4）
H=4?6.25?106/?1752=259
取H=220
（二）搅拌罐结构选型
参看各种搅拌罐结构，选择所设计的搅拌罐。
（1）罐体的主要结构特征为椭圆形焊接的底和可以揭开的平盖。 （2）散热器的形式为整体夹套式。 二.搅拌器的计算
查表可得： dj/Di=0.7 dj=0.7?175
=122.5 取dj=120
桨宽与桨径的比b/dj=0.15
b=0.15? 120
=18 取b=18
两桨叶的距离h=0.3H=52 取h=55 2.2.4传动部件的计算 一.几种传动方式
搅拌设备具有单独的传动机构，一般包括电动机、减速装置、联轴节及搅拌轴等。
在比电动机速度低得多的搅拌器上常用的减速装置是装在设备上的齿轮减 速机、涡轮减速机、三角皮带以及摆线针齿行星减速机等。其中最常的是固定和可移动的齿轮减速搅拌器，这是由于他们加工费用低、结构简单、装配检修
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方便。有时由于设备条件的限制或其他情况必须采用卧式减速机时，也可利用一对伞齿轮来改变方向，但须注意由于只有一个轴承所以必须设置底轴承。这种结构因为伞齿轮不是浸在油箱内，故不能应用在有防火，防爆要求的场合。
减速机价格较贵，制造困难，因此，如果速比不大，可采用三角皮带减速， 但不要在有爆炸危险场合使用。我们所设计的设备是为实验所用，因此选用三角皮带减速。 二.电动机的选择
（一）关于搅拌器功率的问题
当搅拌器由静止启动时，桨叶要克服自身的惯性，还要克服桨叶所推动的液体的惯性以及液体的摩擦力。这时桨叶与液体的相对速度很大，桨叶受液体阻力的作用面积最大，因而所需的功率值必然较大，这就是所谓的搅拌器的启动功率。
搅拌过程进行时需要动力，笼统地称这动力时就可叫做搅拌功率。但仔细进行分析时，就会发现所谓搅拌功率实际上包含了两个不同的而又有两系的概念，这就是搅拌器功率和搅拌作业功率。
具有一定结构形状的设备中装有一定物性的液体，其中用一定形式的搅拌器以一定转速进行搅拌时，将对液体做功并使之发生流动，这时为使搅拌器连续运转所需要的功率就是搅拌器功率。显然搅拌器功率是搅拌器的几何参数、搅拌槽的几何参数、物料的物性参数和搅拌器的运转参数等的函数。这里所指的搅拌器功率不包括机械传动和轴封部分所消耗的动力。
被搅拌的介质在流动状态下都要进行一定的物理过程或化学反应过程，即都有一定的目的，其中有的混合，有的分，有的传热，有的溶解等等。不同的搅拌过程不同的物性、物料量在完成其过程时所需要的动力不同，这是由工艺过程的特性所决定的。这个动力的大小是被搅拌的介质的物理、化学性能以及各种搅拌过程所要求的最终结果的函数。我们把搅拌器使搅拌槽中的液体以最佳方式完成搅拌过程所需要的功率叫做搅拌作业功率。
在处理搅拌过程的功率的问题时，最好是能够知道为了达到搅拌过程所要求的结果而必须用于被搅拌介质的功率即搅拌作业功率，同时运用搅拌器的功率的概念，来提供一套能向被搅拌介质中输入足够功率的搅拌装置。最理想的状况当然是脚板其功率正好就等于搅拌作业功率，这就可使搅拌过程以最佳方式完成。搅拌器功率小于搅拌作业功率时，可能使过程无法完成，也可能拖长操作时间而得不到最佳方式。而搅拌器的功率过分大于搅拌作业功率时，只能
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浪费动力而于过程无益。遗憾的是目前无论搅拌器的功率也好，搅拌作业功率也好，都还没有很准确的求法，当然也很难评价最佳方式是否达到的问题。生产实践中搅拌器功率不足的问题易于察觉，而搅拌器功率过大造成浪费的问题则容易被忽视。 （二）电动机的选型
搅拌设备选用电动机的问题，主要是确定系列、功率、转速以及安装型式 和防爆要求等几项内容。
（三）Y系列封闭式三相异步电动机
主要性能及结构特点：效率高，耗电少，性能好，噪声低，振动小，体积小，重量轻，运行可靠，维修方便。为B级绝缘。结构为全封闭、自扇冷式，能防止灰尘、铁屑、杂物侵入电动机内部。冷却方式为IC411。
用途：适用于灰尘多.土扬水溅的场合，为一般用途搅拌机。 工作条件：（1）海拔不超过1000m。
（2）环境温度不超过40。C,最低温度为-15。C轴承允许温度不超
过95。C。
（3)最湿月月平均最高相对湿度为90％，同时该月月平均最低
温度不高于25。C。
（4）额定电压为380V，额定功率为50Hz。 （5）3kW以下为Y接法，4kW及以上为Δ接法。 （6）工作方式为连续使用（SI）。
（四）根据以上条件，最终选择电动机为：机座带底角，端盖上无凸缘的电动机。
其中电动机的输出轴轴径为19mm。
三.皮带传动
（一）带传动的选择种类
带传动是由固连于主动轮上的带轮，固连于从动轮上的带轮和紧套在两轮上的传动带组成的。当原动机驱动主动轮转动时，由于带和带轮间的摩擦，便拖动从动轮一起转动，并传递一定动力。带传动具有结构简单、传动平稳、造价低廉以及缓冲吸振等特点，因此被广泛应用。
在带传动中，常用的有平带传动、V带传动、多楔带传动和同步带传动等。 平带传动结构最简单，带轮也容易制造，在传动中心距较大的情况下应用
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