用于生物柴油制备的微波炉搅拌装置设计(3)
机械搅拌装置是由搅拌机和搅拌罐两大部分组成的。搅拌机主要包括传动装置、机架、轴封、搅拌轴和搅拌器等；而搅拌容器则包括了釜体、内构件、夹套等。
2 整体方案的确定
2.1 搅拌装置的设计方法
搅拌装置的设计分为两部分：工艺设计和机械设计。工艺设计提交的机械设计的原始状态、使该容量、运行模式、最大工作压力（或真空度）、最高工作温度（或最低工作温度）、该材料的物理特性和腐蚀情况等，也可以在传热面与传热面积、搅拌方式、搅拌速度和功率的形式提及。机械设计是应对搅拌容器、齿轮、密封件和内部部件的合理选择、强度或刚度计算和结构设计。具体的设计步骤如下[11]：
（1） 明确搅拌目的
一般搅拌装置的设计依据全部来自于搅拌目的，本设计的搅拌目的是生物柴油的制备，被搅拌物料为低粘度液体的混合并发生化学反应。
（2） 搅拌容器的选型
搅拌容器又称搅拌釜，包括筒体、内构件及换热元件等，起到了为物料搅拌提供足够空间的作用，被设计的搅拌容器已给出，选用敞口平底直立容器。
（3） 搅拌器选型
搅拌器的选型时整个搅拌装置设计的重中之重，因为它很大程度上决定了搅拌效果，直接影响能否完成搅拌的最初目的。目前，对于搅拌器的选型，并没有整套的设计方法，大多是通过搅拌目的、被搅拌物料的物系以及设计经验来完成选型。
在搅拌器选型之后，还要对搅拌器的转速和直径的大小进行考虑。
（4）确定操作参数
操作参数包括搅拌器转速和直径、物料的处理量和处理时间、搅拌设备的操作温度和压力、物料的物系和运动状态。确定以上这些参数的目的是计算出搅拌雷诺数，从而计算搅拌功率。
（5）搅拌设备结构设计
搅拌器选型和操作参数确定后，即要进行搅拌设备的结构设计，主要包括搅拌器和搅拌容器的几何尺寸。
（6）搅拌特性计算
搅拌特性即搅拌功率、切应变速率及分布、循环能力等，其计算依据是搅拌的任务及目的。搅拌功率计算又分为两个部分：第一部分确定搅拌器功率；第二部分要考虑传动装置和轴封的功率损耗，从而确定电动机的额定功率，选用合适的电动机。
（7）传热设计
当所设计的搅拌装置存在热量的传递时，需要进行传热计算。
（8）机械设计
根据搅拌过程的环境，对搅拌装置传动结构进行选型；然后根据上述计算的搅拌器功率和电动机额定功率选择适合的减速器；对轴进行必要的强度及刚度计算，确定尺寸；绘制相应的装配图及零件图。
2.2 搅拌器的安装形式
搅拌器有很多种安装形式，不同的安装形式会使搅拌效果有很大的区别。一般搅拌器的安形式有下面几种：
（1） 顶插法∶
搅拌器从搅拌容器的顶部插浸到罐内的方法为顶插法，可分为图1中心插浸、图2偏心斜插及图3偏心斜插三种。
图2.1 中心插浸 图2.2 偏心斜插 图2.3 偏心斜插
A. 中心插浸在无挡板且物料为低黏度时，液体将会发生打旋现象，如图4，搅拌速度越快则打旋越严重，这种方式效率比较低，所以需要安装挡板来消除打旋现象，如图5，搅拌罐内安装四个挡板，宽度约搅拌罐直径的1/10~1/12，而增加挡板宽度会导致动力增大，所以由叶轮动力消耗的观点来讲，此挡板宽度不可以看做标准宽度，因为实验研究指出，板宽范围对流体上下打混，并去除涡流现象有帮助。但是挡板数量增加时，动力消耗也会随之增加。当液体的黏度增大时，对挡板层度的需求也会降低，板宽便会减小，挡板可以与槽壁保留一定的间隙让液体通过，就可以解决滞留的问题，而斜角度安装的方式更适合高粘度物料。