水处理中絮凝工艺中反应搅拌机的设备设计 环境工程与机械设计制造及自动化等专业毕业..doc

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1、 摘 要搅拌器的设计主要包括：主轴的设计、絮擬池的设计、桨板的设计、机架的设计、以及机架底部件的设计。由于废水搅拌机一般应用于化工业、治水业等，所以其结构尺寸一般较大，所以一般采用螺栓连接。本设计涉及的内容主要是包括机械学和流体学。机械方面主要包括尺寸的设计及校核，各零部件的配合，部件间的连接。流体学主要包括流体的一些相似理论，流体碰撞等。关键词： 絮凝池 混凝剂 沉淀效果 絮凝性能AbstractAccomplish flocculation process flocculation pool (call reaction in general often pool) , handle mi

2、ddle in clean water occupying important position. Natural water suspension matter and limb matter grain diameter are very trivial.Be to dislodge these matter being backed by the means drifting along curdling generally , that is ,add the appropriate coagulant , blend through sufficiently in raw water

3、, -let colloid stability be spoiled the polymer (coming off after steady) and being situated between with coagulant water looks at and appraises an adsorption , makes a pellet have the flocculation function. But, that flocculation pool purpose is to create appropriate waterpower condition makes this

4、 have flocculation function pellet assembling, to form bigger flocculation body (catkin granule) in contacting middle mutually. But therefore, flocculation pool designs thinking that indeed or not, effect being related to a flocculation, the flocculation effect has direct impact to follow-up treatme

5、nt precipitayion effect. The flocculation mixer is flocculation pool mechanical rabble device , it is used for the waste water treatment mixing process mainly. Design the design having mentioned flocculation pool originally, the mixer design and whose process flow.Keywords: Flocculation pool Coagula

6、nt Precipitayion effect Flocculation function目 录第一章 绪论11.1论文研究的意义与现状11.1.1毕业设计选题的意义11.1.2废水处理的现状11.1.3论文研究的主要内容和安排11.2搅拌机的作用与工作原理21.3絮凝的工作原理21.4一般絮凝搅拌机的分类与组成31.5絮凝搅拌机的适应条件和构造31.5.1絮凝搅拌机的适应条件31.5.2絮凝搅拌机的构造3第二章 絮凝池的设计62.1一般絮凝池的设计理论62.1.1反映时间与沉速的相关研究实验82.2絮凝池的设计要求及结果15第三章 搅拌机的设计163.1设计原始数据163.2设计要点163.

7、3设计计算数据163.4桨叶的设计173.4.1桨叶尺寸的确定173.4.2搅拌器转速的确定173.4.3搅拌功率的确定183.5电动机及减速器的选型193.5.1减速器和电动机的选型条件193.5.2电动机与减速器的选择193.6搅拌轴的设计及其结果验证203.6.1轴的设计203.7上支撑装置设计223.7.1机座的设计223.7.2机座轴承装置233.7.3联轴器的选择与校核243.7.4键的选择与校核253.7.5螺母螺母的选择263.8水下支撑座的设计263.8.1轴承的选型263.8.2支撑套的设计273.9轴与桨叶、联轴器的连接283.9.1连接形式283.9.2联轴器与轴的连接

8、293.10轴的密封293.10.1密封装置的类型293.10.2轴的密封选择29第四章 螺栓连接的要求314.1螺纹连接的预紧314.2螺栓组连接的结构设计31第五章 结论32致谢33参考文献34附录3538丽水学院2009届学生毕业设计（论文）第一章 绪论1.1 论文研究的意义与现状1.1.1 毕业设计选题的意义废水处理中反应搅拌机的意义是在絮擬池中加入絮擬剂，在絮擬剂的作用下，通过搅拌机的作用，使原水中的悬浮物质及胶体物质凝聚，形成较大的颗粒，以利于沉淀，达到净水的目的本题目主要涉及水处理中絮凝工艺中反应搅拌机的设备设计，主要解决的问题是水处理中该设备的设计，包括：主轴、絮凝搅拌机、电动

9、机及减速器的选型、支撑装置设计、轴的密封设置、絮凝池的设计，并画出相应的设备图。1.1.2 废水处理的现状我国污水处理事业的历史始于1921年，到改革开放的近二十年来取得了迅速的发展，但仍然滞后于城市发展的需要。污水处理厂的建设，极大地提高了城市污水的处理水平，但处理量的增加仍远远滞后于污水排放量的增长，我国的污水处理事业的实际情况是污水处理率低，很多老城区的排水管网甚至不成系统。城市污水处理能力增长缓慢和污水处理率低是造成我国水环境污染的主要原因，由此导致了水环境的持续恶化，并严重的制约了我国经济与社会的发展。我国城市污水处理能力增长缓慢的主要原因可以归结为：污水处理技术落后：城市污水处理技

10、术是城市污水处理设施能否高效运转的关键，就目前的发展状况来看，在中小城市污水处理方面，尚缺乏适合我国实际国情的污水处理技术和设备。因此，探索和发展适合我国国情的中小城市（镇）污水处理工艺，掌握一批在中小城市（镇）具有代表性的污染源的治理技术和城市污水处理技术，就势在必行。由于现在的水污染大部分是来自分散的非点源，对于这些非点源污染，控制措施和相关费用都具有很高的不确定性，今后城市在污水处理方面能够或应该做到什么程度，目前正在进行激烈的争论。合流制污水管网的老城市需要大量投资，来减少在雨季的污水溢流，而迅速发展的新兴城市又临着处理能力不足，导致生活污水管网溢流的问题。1.1.3 论文研究的主要内

11、容和安排(1).絮凝池的结构尺寸的确定；(2).搅拌机大小的确定及转速和功率的计算；(3).由搅拌机功率来做电机的选型设计；(4).由电机的型号尺寸来做联轴器的选型设计；(5).由联轴器的型号尺寸来决定轴径以及对所决定的轴径进行计算验证；(6).由轴径来做轴承的选型；(7).由轴承的尺寸来做机座及支撑座的选型设计。1.2 搅拌机的作用与工作原理搅拌机的操作性能直接关系到产品的质量、能耗和生产成本，工程界和学术界对搅拌混合都非常重视，进行了大量的研究工作，取得了不少的研究成果。搅拌器是化学工程、生物工程和机械行业中最常见也是最重要的单元设备之一。目前，搅拌器的选型和内构件的设计在很大程度上依赖试

12、验和经验，对放大规模还缺乏深入的认识，对于能耗和生产成本只能在一定规模的生产装置上对比后才能得出结论，由于对水质要求越来越高，对搅拌器的研究日趋深入，已从早期对搅拌功率和混合时间的研究，20世纪80年代对反应釜内的流体速度场分布的研究，进入20世纪90年代以来的搅拌釜内三维流场的数值模拟研究。流场数值模拟必须在深入进行流体力学研究的基础上，综合考虑流体流动的三维性、随机性、非线性和边界条件不确定性。通过数值模拟不但可以解决反应器的放大机理，而且可以优化设计开发新型高效搅拌器，使机械搅拌器的设计理论更加完善。 对于不同的介质，不同的化学反应过程，要求搅拌装置的结构和搅拌速度不同，根据不同的场合一

13、般分为以下几种情况：1、液-液互溶系统的场合，一般采用低速搅拌就能足够完成，这种场合常用浆叶式搅拌装置。2、液-液互不相溶的场合，这种场合则需要强烈的上下翻滚，常用浆叶搅拌器，在釜体内加有一定形状的挡板，或采用推进式搅拌器。3、反应介质里有少量的固体且不易沉降时可采用比较缓和的搅拌，反之当反应介质或反应过程的生成物中固体较多，且容易沉降时必须采用强烈的上下的翻动的搅拌，这些搅拌均属于固-液相的搅拌系统。在本课题中搅拌器中所搅拌的介质是废水，废水处理中反应搅拌机的目的是由电机作为驱动装置，经减速器联轴器带到直桨叶旋转使胶体颗粒絮凝形成较大的颗粒，以利沉淀，以满足水处理中水质净化的要求。1.3 絮

14、凝的工作原理胶体的脱稳阶段(胶体的稳定性破坏)是第一阶段，絮凝（絮凝指胶体脱稳以后结成大颗粒絮体的阶段）是第二阶段。第一阶段相当于给水处理中加药混合后的极短的一段时间，可能在一秒钟内，而絮凝则主要是在反应设备中完成的。这是水处理中常用的方法。其工作原理如图1-1。废 水投 药混 合反 应沉淀分离沉淀慢速搅拌急速搅拌出水絮凝剂图1-1 絮凝沉淀处理流程示意图1.4 一般絮凝搅拌机的分类与组成絮凝搅拌机一般分为：刚性连接搅拌机和弹性连接搅拌机。本设计主要讨论的是刚性连接搅拌机。刚性连接搅拌机由：电动机，减速器，刚性联轴器，机座。轴承，搅拌轴，搅拌器。搅拌设备的工作部分，有搅拌器，搅拌轴和搅拌附件组

15、成。1.5 絮凝搅拌机的适应条件和构造1.5.1 絮凝搅拌机的适应条件絮凝搅拌机用于混凝过程中的絮凝阶段。絮凝搅拌的作用是促使水中的胶体颗粒发生碰撞，吸附并逐渐结成一定大小的帆花，大部分帆花截留在沉淀池内。搅拌强度和搅拌时间是决定絮凝效果的关键。 絮凝池内搅拌强度(即搅拌速度梯度值G)应递减，各档搅拌器桨叶中心处的线速度依次逐渐减慢，且要有足够的搅拌时间来完成絮凝过程。絮凝搅拌机可满足絮凝规律的要求，使絮凝过程中各段具有不同的搅拌强度，可以适合水量和水温的变化。絮凝搅拌机设置无级调速后可随水量，原水浊度和投药量的变化而调整搅拌强度，达到满意的絮凝效果，节约药剂的用量。絮凝搅拌机根据搅拌轴的安装

16、分式分为立式搅拌机和卧失搅拌机两种。卧式絮凝搅拌机的桨板接近池底旋转，一般絮凝池不存在积泥问题。1.5.2 絮凝搅拌机的构造立式搅拌机有工作部分(垂直搅拌轴，框式搅拌器)，支承部分(轴承装置，机座)和驱动部分(电动机，摆线针轮减速机)组成。如图1-2。图1-2 立体搅拌机总体结构图框式搅拌器分直桨叶，斜桨叶和网桨叶三种。 直桨叶是最常用的一种普通桨叶，其结构如图1-3。图1-3 直桨叶框式搅拌器示意图第二章 絮凝池的设计2.1 一般絮凝池的设计理论絮凝过程一般在絮擬池内完成，在净水处理中占有重要的地位。天然水中的悬浮物质及肢体物质的粒径非常细小。为去除这些物质通常借助于混凝的手段，也就是说在原

17、水中加入适当的混凝剂，经过充分混和，使胶体稳定性被坏(脱稳）并与混凝剂水介后的聚合物相吸附，使颗粒具有絮凝性能。而絮凝池的目的就是创造合适的水力条件使这种具有絮凝性能的颗粒在相互接触中聚集，以形成较大的絮凝体(絮粒)。因此，絮凝池设计是否确当，关系到絮凝的效果，而絮凝的效果又直接影响后续处理的沉淀效果。当然，为了获得良好的絮凝效果，混凝剂的合理选择是重要的，但是也不能忽视絮凝池设计的重要性。在生产实践中，不少水厂由于改进了絮凝池的布置，从而提高了出水水质，降低了药耗，或者增加了制水能力。在混凝沉淀的设计中，也出现了宁可延长一些反应时间以缩短沉淀时间的看法。这些都说明絮凝反应在净水处理中的重要作

18、用。絮凝反应是一个很复杂的过程，它不仅受絮凝池水力条件的控制，而且还与原水性质、混凝剂品种和加药量以及混和过程都有密切关系。目前不少絮凝池的设计，仅是水力的验算，并没有对絮凝过程作完整的分析。因此，往往出现即使原水的絮凝性质很不相同，而其絮凝池的布置却完全相同的情况。根据规范或设计手册规定的设计数据，进行水力计算，是目前絮凝池设计中应用最广泛的方法。应该说它在大多数场合下是可行的，但并不一定是最优的，况且，这些规定也只规定一些主要指标，至于具体的布置还需由设计者确定，有些尽管主要指标完全相同，却可设计成很不相同的布置形式，至于它们的效果差异则更难以鉴别。合理的反应速度应符合流速渐变的原则，即反

19、应速度由大到小呈直线变化，且反应池进口流速应大于或者等于1米秒。凡符合这二个条件的所谓“模型絮凝池”则被认为是理想的絮凝池布置。絮凝的目的是使细小颗粒彼此聚集。除了颗粒具有絮凝能力外，还必须创造颗粒彼此接触，或者接近(达到颗粒吸附的作用范围以内)的机会。否则，若保持颗粒间的相对位置不变，即使颗粒的絮凝性能极为良好，也无法聚集。可以通过三个途径，使颗粒达到彼此的接触：水分子的热力运动、颗粒的沉速差异和水体的流动。所谓热力运动产生的颗粒碰撞，是由于水分子进行的杂乱而没有规则的运动(布朗运动)，不断撞击附近的胶体颗粒，使颗粒也进行着杂乱而没有规则的运动，从而获得了颗粒彼此碰撞的机会。这种接触机会与温

20、度有关，而与液体的流动无关。因而只要保持温度和时间的因素相同，热力运动造成的碰撞也是相同的。至于沉速差异产生的颗粒碰撞，往往在沉淀池中有明显的作用。然而在絮凝池中，由于其颗粒一般尚属细小，沉速不大，可以说差异所产生的碰撞作用在絮凝池中，不占统治地位可予忽略。一般认为在絮凝池中，对颗粒碰撞起主导作用的主要是水体的流动，也就是由于水体流动所产生的能量损耗而造成的。一般关于水体流动所产生的碰撞公式可表示为：J=2GD3N2/3 (2.1)式中：J单位时间单位体积内颗粒接触的机会。D颗粒的有效粒径；单位m。N单位体积内的颗粒数。G计算范围内的绝对平均速度梯度；单位S。平均速度梯度值可用下式计算：G=(

21、W/)0。5 (2.2)式中：W单位体积单位时间所消耗的功；单位KW。液体的动力粘滞系数。一般认为式(1)只适用于层流，而大多数絮凝池的水源均属紊流。对于紊流条件下颗粒的碰撞频率，有如下公式： J=12d3n3(0/)0。5 (2.3)式中：系数。0有效能量消耗率。单位KW。比较式(2.1)与式(2.3），除了系数差别外，主要是式(2.3)所用的功为有效能量，而式（2.1）则采用计算的能量，两者相差一个效率系数。而在实用上有效能量是难以确定的，仍需用计算的能量来表示。众所周知，液体的切应力可由二部分组成，即粘滞阻力及混掺阻力。对于层流条件，切应力纯由粘滞阻力产生。对于紊流条件，则主要由混掺阻力

22、产生(除边界层附近外)。这二种切应力的大小都决定于液体的速度梯度。在速度梯度G中，所谓消耗的功，也就是指切应力所做的功。因为只有切应力所做的功是不可逆的，也就是由机械能转化为热能。通过对絮凝过程中一些主要现象的分析，包括颗粒的碰撞，因碰撞产生的聚集、絮凝体尺寸的限制以及水流对絮凝体的剪切，我们得到了可用真实水样模拟水质特征以及用G值模拟水流特征这样两个关系。采用G值来模拟絮凝池的水流絮凝特征，至少在二方面是有用处的，一是可以把真实絮凝池的研究缩小到在实验室内进行，也就是只要维持实验条件的G值与真实池相同。其结果也应相同。另一是可以用作不同絮凝形式的比较，也就是即使絮凝池的水流形态相差甚大，只要

23、其过程的G值相同，(当然还应考虑不同絮凝池形式有效能量利用的差别)效果也应相同。2.1.1 反映时间与沉速的相关研究实验作为研究的方法可以是微观的，也可以是宏观的。大多理论研究都以微粒作为对象。由于实际的原水是由不同颗粒所组成，不仅粒径呈一定分布，而且其性质也各不相同。对于水流条件来说，同样存在一个断面内的速度梯度各不相同。可能在同一时刻同一断面上，既有颗粒的絮凝，又有颗粒的破碎。因此，采用微粒的分析方法，问题要复杂的多。甚至在很多情况下难以办到。微观现象的分析，可以帮助我们对问题的考虑(如前节所作的那样)，但试验还应以整个悬浊液在絮凝过程中的平均效果作代表。这样，我们就不必去分析诸如颗粒大小

24、的组成分布，断面各点的速度梯度分布以及絮凝颗粒的沉速分布等等。而分别用平均粒径、平均速度梯度以及平均沉速来表示。对于絮凝效果的评价，一般可以采用颗粒粒径、颗粒沉速以及沉淀后浊度去除率等来表示。无论是颗粒粗径的加大，沉速的加快以及沉淀后浊度去除率的增加都能反映絮凝效果的提高。在理论研究方面，一般以粒径为指标的居多。许多理论公式都与粒径有关。对于后续处理的沉淀计算来说，采用沉速的概念较为有利。因为沉淀池设计希望提供反应后的沉速数据。然而对于测定来说，采用浊度指标最为方便。实际上这三个指标都是相互关联的。沉淀后浊度去除率可以间接地表达悬浊液的平均沉速。为了探讨方便起见，我们在研究设想方案时，仍以平均

25、沉速作为指标；而作为实验的手段，则以沉淀后浊度去除率为指标。此外，我们还作了一个假设，就是由不同方式获得相同絮凝效果的悬浊液，在其进一步作絮凝反应时，应获得同样的结果，例如采用G1值的速度梯度反应T1时间后，得到了悬浊液的平均沉速为V，而用另一G2值反应T2时间后也可得到平均沉速为V，我们就认为这二者效果相同，同时，尽管它们形成的条件各不相同，但在进一步絮凝时，二者应该获得同等的絮凝条件。根据以上对絮凝过程以及基本假设的分析，我们就可以进而讨论絮凝池合理设计的设想方案。如果把单位体积中颗粒所占的比例用来表示，即：=N(/6)d3 (2.4)则参照式(2.1)及式(2.3)，并假定颗粒的每一次碰

26、撞均产生聚集，那么颗粒浓度的时间变化率就应为： dN/dt=-KsN (2.5)式中：Ks取决于G和，即KskG。将式(2.5)积分，可得：N=N0e-Kst (2.6)式中：N絮凝时间为t时的颗粒总浓度；单位mol/L。No絮凝开始时(t0)的颗粒总浓度；单位mol/L。假如絮凝过程中密度保持不变，即固定，则上式可换算成粒径的变化关系。即：d=d0eb b=(Kst/3) （2.7）式中：d时间t时的颗粒粒径；单位m。 do时间t0时的颗粒粒径；单位m。也就是说，如果颗粒的每次碰撞均属有效，则其粒径的增长(或相应沉速的增长)理论上应如图2-1所示的形式。粒径(或沉速)随时间呈指数关系增加，其

27、增长的速率取决于ks值。即Ks越大增长速率越快，ks与水流的速度梯度及原水颗粒体积比成正比。因此当G值增加。或者颗粒浓度增加时，粒径（或沉速）的增长就迅速。图2-1 理论曲线图图2-1所示为理论曲线，然而，根据一般搅拌试验的结果，所得图形与图2-1有很大出入，大致得到象图2-1实线所示的曲线。也就是说，在维持G值不变情况下，沉速增长的速率不一定是随时间增加而加速。在开始时或开始以后较短时间，沉速增长形式与理论曲线大致相似。但以后其增长率不仅不是逐步增加，相反出现逐步减小，最后趋向于某一极值Vmax。我们不妨称Vmax为某一G值时的极限沉速。例如，在作一般反应的搅拌试验时，最初510分钟效果增长

28、较明显。然而超过10分钟以后其反应效果一般很少有明显增加。如果不改变搅拌速度，那么即使搅拌20分钟或30分钟，其结果往往不会有什么变化。产生理论曲线与试验曲线不一致的原因，很容易得到解释。理论曲线假定颗粒的每一次碰撞都产生聚集，实际上颗粒碰撞时不仅不一定聚集，而且还可能被破碎。图2-2中阴影部分实际上代表了碰撞中的无效和破碎部分。由于V与絮凝结果的沉速相比是微小的，故一般可略而不计。图2-2 试验曲线图但是图2-2的试验曲线是用同一水质、同一G值试验的结果。如果改变G值，情况就会不同。实际上在进行搅拌试验时，用肉眼也可发现。在经一定时间搅拌后，停止浆板的转动，由于水流的惯性，液体仍在旋转。但G

29、值显然逐渐减小，此时所看到的絮凝体往往明显地优于搅拌时的絮凝体。其原因也较清楚，由于G值减小，其极限沉速就相应增大，虽然此时的絮凝时间尚达不到相应的极限沉速，但颗粒还是向加大的方向发展。因此，为了探索合理的絮凝水流条件，就应该对不同G值情况下的絮凝分别进行试验。图2-3所示为可能获得的一组试验结果。a、b、c分别代表低、中、高三种不同的G值，按照理论曲线(虚线)应该出现G值越高，增长越快。但实际情况在在有所出入。在开始阶段无凝应该是G值越高絮凝效果增长越快。因为此时颗粒尚属细小。碰撞产生的絮凝作用应是主要的。但是当颗粒增长到某一程度后，颗粒聚集受到一定限制，还将受到破碎的影响，也就是逐步趋向于

30、某一极限沉速。由于G值高的，极限沉速小，而G值低的，极限沉速大，因而它们的试验曲线必然相交(如图2-2中的A点及B点)；也就是说，当用C的G值反应tA时，与用b的G值反应tA时，将获得同样的颗粒沉速。同样，对用c的G值反应tB时，与用a的G值反应tB时应具同等效果。然而当絮凝时间超过交点时，低的G值将可获得较快的颗粒沉速增长，高的G值沉速增长反而减慢，这也就是絮凝池设计中采用改变流速的原因。由图2-3可知，如果不考虑絮凝时间的长短，采用低的G值可以获得较好的絮凝效果。但是这样的设计显然也是不合理的。因为絮凝池合理设计的目的就是要求以最短的时间获得最好的效果。图2-3 试验结果图图2-3所示的试

31、验结果，对进行絮凝池的合理设计很为有用，后面将作进一步讨论。此外，如前所述，絮凝效果不仅与水流条件(G值)有关，而且也与处理水的性质有很大关系。那么在这样的试验中，水质的差异能否得到反映，这是需要考虑的。从絮凝角度考虑的水质特征，主要应包括原水的颗粒浓度，颗粒的絮凝能力以及颗粒的抗剪强度。颗粒浓度高，粒间的接触机会多，因而就具有较迅速增大颗粒的可能。如果单体颗粒的絮凝能力和抗剪强度都一样，那么浓度的高低基本上对其极限沉速值不会产生很大影响。但如果考虑除水流切应力外，颗粒碰撞时尚有其衡量的作用，则可能出现高浓度的极限沉速略小于低浓度的现象。当然，对于浓度高到某一程度(例如污泥循环等类型)，是否尚

32、有其它絮凝作用机理，尚有待进一步探讨。因此图2-4a所示的二条曲线大致上反映了其它条件相同时浓度高低的影响。由图可见。一般情况下，达到同一沉速所需的絮凝时间随浓度增加而减少。图2-4 反应曲线图颗粒的絮凝能力在絮凝过程中起着重要作用。例如由于混凝剂选择不当或加注量不足，均可使颗粒缺乏必要的絮凝能力，此时，即使接触机会很多，然而其聚集效果却很差。对这些絮凝能力差的水质，其絮凝进展必然非常缓慢，相应的极限沉速也很低。而要达到极限沉速所需的时间也很长，实际生产中，往往采用不断调整混凝剂加注量的办法，来调节絮凝效果，其实质也就是不断改变颗粒凝絮能力，以满足絮凝的要求。图2-4b的曲线代表了絮凝能力的影

33、响。由图可知，对絮凝能力弱的处理水，其无效碰撞占有重要比例。颗粒的抗剪强度取决于原水颗粒性质以及絮凝体的组成结构。例如对于主要由色度组成的原水，由于胶体所带负电荷较强，聚集颗粒组成的结构就与一般浊度组成的原水不同。相应的抗剪强度也有所区别。颗粒抗剪强度的大小直接影响着絮凝颗粒的极限沉速，抗剪强度大，允许的极限沉速也大。图2-4c曲线代表了抗剪强度的影响。由图可知，如颗粒的絮凝能力相同，则在其开始反应阶段，抗剪强度的影响不显著。只有接近其极限沉速时，将产生明显的区别。以上只是根据某些理论以及概念所作的分析。事实上水质条件还要复杂得多，除了上述这些影响因素外，还可能存在其它影响絮凝的因素。但是作为

34、絮凝过程的实际试验，基本上能综合反映这些因素的影响，因而较接近真实絮凝池的絮凝过程。2.2 絮凝池的设计要求及结果通过以上这些分析，我们可以得到这样的初步概念：(1).用G值相似可以大体模拟絮凝他的水流条件；(2).采用真实的水样，基本代表了处理水的絮凝特性；(3).处理水的絮凝特性，能在搅拌试验结果中得到综合反映；(4).因此，搅拌试验的结果基本上反映了真实絮凝池的絮凝情况。我们现在设计的絮凝池要适应大多数厂家的废水净化工作。所以其设计要求为：(1) .絮凝池分为3格。(2) .每格絮凝池的体积为40m3。为了满足絮凝池的体积要求，结合现在大多数厂家的絮凝池规格，设计絮凝池尺寸如下： 每格反

35、应池长3.1m，宽3.1m，池子高4.3m，容积42.3m3。第三章 搅拌机的设计3.1 设计原始数据(1).絮凝搅拌池应设三档搅拌机，搅拌池分为三格，现就设计第一档的搅拌机。(2).每格反应池长3.1m，宽3.1m，高4.3m，容积41.3m3 。(3).各档搅拌速度梯值G取20-70S之间。(4).絮凝池水温平均温度15，水的粘度为1.1410P。3.2 设计要点(1).上层搅拌器桨叶顶端应设于池子于水面下0.3m处，下层搅拌器桨叶底端应设于距池底0.5m处，桨叶外缘与掣侧壁间距不大于0.25m。(2).每片桨叶的宽度，一般用100-300mm，桨叶的总面积不应超过反应池水截面积的10%-

36、20%。当超过25%时整个池水将与桨板同步旋转，故设计中必须考虑避免出现这种现象。(3).搅拌机轴设在每格池子的中心处，搅拌机轴和桨叶等部件应进行必要的防腐蚀处理。3.3 设计计算数据设计中主要是进行以下几方面的工作：(1).絮凝搅拌的档数：一般絮凝池内设3-6档不同搅拌强度搅拌机，因此絮凝池分为3-6倍。(2).搅拌轴的安装方式。(3).搅拌器桨叶的中心处的线速度(相当于池中水流平均速度)(m/s)，一般自第一档的0.5-0.6m/s逐渐变小至末档的0.1-0.2m/s。最大不超过0.3m/s。(4).各档搅拌机搅拌速度梯值G，一般取20-70S。(5).液体温度应取平均温度，水的粘度(Pa

37、.s)按规定值取用。=1.14 Pa.s。3.4 桨叶的设计3.4.1 桨叶尺寸的确定(1).每档絮凝搅拌机独立传动，设双层框式搅拌器，每个框式搅拌器设四片竖立桨叶，桨叶宽度由设计要点知其范围为0.10.3m之间。则：本设计选取宽度B为0.12m。长度L由公式d/D=0.90.98可知：桨叶和池子长度之比选0.91。又知池子长度为3.1m，则长度L=0.913.1=2.8m 桨由文献查得：液体旋转速度与桨叶旋转速度的比值为：K1=0.24，K2=0.28，K3=0.32(3).桨叶旋转半径：由上面介绍可知：桨叶旋转直径为D=2.8m则：外桨叶的半径为：R1=1.4m。减去桨叶宽度得：R2=1.

38、4m-0.12m=1.28m所以外桨叶的理论半径为：Rp1=(R1+R2)/2=1.34m同理：因为内桨叶根据黄金分割原理得出：R1=0.85m。R2=0.73m所以内桨叶的理论半径为：Rp1=(R1+R2)/2=0.79m3.4.2 搅拌器转速的确定根据已知速度梯度G计算：第一档选G=70S，因为K=0.24，所以根据转速公式：n= （3.1）其中水的粘度，单位Pa.sV絮凝池的体积，单位m3G速度梯度，单位SC搅拌层数K水和搅拌器的速度之比A单层桨叶面积，单位m2Rp内桨和外桨的矢量和，单位mn搅拌器转速，单位r/min所以第一档的转速为：=0.125r/s=7.5r/min3.4.3 搅

39、拌功率的确定按T.R甘布计算法计算(以将横梁及斜拉杆的拖曳和机械消耗功率考虑在内)为 （3.4） 外桨板： 内桨板： N=0.753.5 电动机及减速器的选型3.5.1 减速器和电动机的选型条件(1) 机械效率，传动化，功率，进出轴的许用扭距和相对位置。(2) 出轴旋转方向是单项或双向。(3) 搅拌轴轴向力的大小和方向。(4) 工作平稳性，如震动和荷载变化情况。(5) 外形尺寸应满足安装及检修要求。(6) 维修能力。(7) 经济性。3.5.2 电动机与减速器的选择 搅拌设备的电动机通常选用普通异步电动机。澄清池搅拌机采用YCT系列滑差式电磁调速异步电动机，消化池搅拌机一般采用防爆异步电动机。搅

40、拌设备的减速器应优先选用标准减速器及专业生产厂产品，参考“标准减速器及产品”选用，其中一般选用机械效率较高的摆线针轮减速器或齿轮减速器：有防爆要求时一般不采用皮带传动：要求正反向传动时一般不选用蜗轮传动。电动机及减速机选用，见表4-1表4-1电动机与减速器的选型名称符号单位第一档第二档第三档搅拌器的转速nr/min7.55.93.64搅拌功率NKW0.340.160.04电动机算功率Na=式中k工况系数24h连续运行为1.2=涡轮减速机传动效率=滚动轴承传动效率=联轴器的传动效率KW1.050.220.05选用电动机的功率KW1.10.40.4电动机同步转速r/min150015001500减

41、速比200254412选用减速器减速比200289385选用减速器输出轴转速r/min7.55.23.9黑乎乎3.6 搅拌轴的设计及其结果验证3.6.1 轴的设计轴的的结构需考虑的因素：1. 轴在机器中的安装形式。2. 轴上安装零件的类型、尺寸、数量以及与轴的连接形式。3. 载荷的大小、性质、方向、分布情况。4. 轴的加工工艺等。主轴的设计：1.求输出轴上的功率P、转速n和转矩TP=0.34 n=0.34 T=433Nm2.初步确定轴的最小轴径。选取轴的材料为45#，调制处理。取A0=112，于是得 dmin= A0=112=35.7mm输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径，为了使所选的

42、轴直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器的型号。（详见6.1.3）选择YLD11其共称扭矩T=1000Nmm，孔轴直径50d70,取d=55,半联轴器的孔径d=55,半联轴器长度L=90mm.3.轴的结构设计1.初步确定轴上零件的装配方案轴上零件的装配方案的选择从上至下依次为：半联轴器、圆螺母、圆螺母用垫圈、向心推力球轴承、隔套、推力球轴承、桨叶、压盖、毡圈油封、石棉垫、套筒。2.根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度为了满足半联轴器的轴向定位要求，因此1-2段的长度L1=90mm，d1=55mm在1-2段右端需制出一轴间，故取2-3段的直径d2=60mm，长度L2=74。为了防止搅拌

43、时轴的上下窜动，因此在轴上制定螺纹，因为d2=60mm,因此取螺纹大径d取75mm，小径d=750.85=63.75mm,在选取圆螺母时，查机械设计手册，选取M75的圆螺母时，需同时选取两个，因此3-4端的长度为需大于两个圆螺母的厚度，取L3=42mm。为了配对圆螺母，选择圆螺母用垫圈，其长度为3mm，d3=70mm。确定轴上安装轴承的长度和直径，根据轴承的选择和d4的尺寸（详见6.1.2），除选d=80mm，L4=26+28+6=60mm,因此L4应大于60，所以取L4=61mm。为了支撑轴承因此在4-5右端制定出轴肩，选取d5=90mm,L5=340。根据桨叶的高度及絮凝池的尺寸，选择d6

44、=100mm,L6=993mm,安装桨叶处的直径和长度分别为d=90mm,L=72mm。9-10段的确定需根据压盖和套筒的尺寸，选择d=80mm,L=190mm 下面来做轴径的理论计算：由过程装备设计查的公式： （4.1）式中C2按扭转刚度计算系数，当扭转角为1/m时，C2=91.5N搅拌器的功率，单位KWn搅拌器的转速，单位r/min得：第一档：经上面计算所的结果可以看出3个轴径的理论数值都小于55mm，故轴的小径选：d1=55mm3.7 上支撑装置设计3.7.1 机座的设计立式搅拌机设有机座，在机座上要考虑留有容纳联轴器，轴封装置和上轴承等不见的空间，以及安装操作所需的位置。 机座形式分为不带支承的J-A型和带中间支承的J-B型以及JXLD型摆