立式機械攪拌設備性能測試試驗系統的製作方法

2023-11-05 19:37:32

專利名稱：立式機械攪拌設備性能測試試驗系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種機械攪拌設備性能測試試驗系統，尤其是涉及一種立式機械攪拌設備性能測試試驗系統。
背景技術：
機械攪拌設備既可用於物料單相混合，也可用於多相混合，既可以間歇操作，也可以連續操作，具有混合效果好、相接觸面積大、傳熱和傳質效率高等特點，從而廣泛應用於化學過程工業，適用於各種物性(低粘度和中高粘度，牛頓流體及非牛頓流體)和各種操作條件(溫度、壓力)的混合過程，應用於合成塑料、合成纖維、合成橡膠、醫藥、農藥、化肥、塗料、食品、冶金、廢水處理等行業。然而各行業不同場合對機械攪拌設備的要求是不一樣的， 比如，不同粘度的物料就需要不同的攪拌槳，有時物料的粘度還會隨反應的進行而發生變化，這就需要寬粘度適應性的攪拌槳；操作條件的不同對攪拌設備的需求也不同，有些混合反應需要進行外界對其加熱或冷卻，這就需要能進行熱交換的攪拌設備。而一般的攪拌試驗臺只能進行單一的實驗，如果某一操作條件發生了改變就無法進行試驗測試，這就需要構建一個操作條件(如濃度、溫度、停留時間、壓力等)可控範圍廣，能夠適應寬物性、能夠對多種工況進行試驗測試的攪拌設備試驗臺。

發明內容
本發明的目的是提供一種立式機械攪拌設備性能測試試驗系統，主要用於測量攪拌設備轉速、扭矩、管路流量、溫度、壓力，進而可獲取攪拌設備在不同工況下的功耗特性、 混合特性和傳熱性能。本發明所採用的技術方案是
本發明的攪拌設備的半圓管夾套上埠管路裝有夾套上埠溫度表和夾套上埠壓力表後，分為三路，第一路接油水排空閥；第二路經蒸汽供給電磁閥、蒸汽用渦街流量計接蒸汽鍋爐；第三路接導熱油冷卻水流量調節手動閥後，再分為兩路，一路經導熱油回流電磁閥接導熱油箱，另一路接排水用電磁閥；半圓管夾套下埠管路裝有夾套下埠溫度表和夾套下埠壓力表後，分為兩路，一路經蒸汽流量調節手動閥接排水用電磁閥；另一路接冷卻水/導熱油用渦街流量計後分為兩路，一路經冷卻水供給電磁閥、冷卻水泵接冷卻水供給手動閥；另一路經導熱油供給電磁閥、導熱油泵、導熱油供給手動閥接導熱油箱；攪拌設備上端進料口經進料泵、進料手動閥接原料儲罐；攪拌設備下端出料口經出料手動閥、出料泵接出料儲罐。控制操作臺一路通過數據線與蒸汽用渦街流量計、冷卻水/導熱油用渦街流量計、夾套上埠溫度表、夾套上埠壓力表、夾套下埠溫度表、夾套下埠壓力表、扭矩傳感器、熱電偶和熱電阻連接；控制操作臺另一路通過數據線接蒸汽供給電磁閥、油水排空閥、導熱油回流電磁閥、排水用電磁閥、冷卻水供給電磁閥、導熱油供給電磁閥、冷卻水泵、 導熱油泵、進料泵、出料泵、外驅動電機和內驅動電機。
本發明具有的有益效果是
(1)該測試系統能夠進行常見物系(低粘度和中高粘度流體，牛頓流體及非牛頓流體) 在不同操作參數下的冷模和熱模實驗。(2)該測試系統中的攪拌設備可以進行蒸汽加熱、導熱油加熱和冷卻水冷卻。使用導熱油加熱時，導熱油可以循環使用，不會對環境產生汙染。(3)該測試系統中的攪拌設備可以實現單軸攪拌和雙軸攪拌，並且可以進行變頻調速；攪拌槳與攪拌軸為可拆式連接，可以更換槳葉。(4)各操作基本上實現自動化控制，操作人員只需在控制柜上操作電磁閥的啟閉和攪拌轉速等。


附圖是本發明的結構原理示意圖。圖中1、蒸汽用渦街流量計，2、蒸汽供給電磁閥，3、油水排空閥，4、夾套上埠壓力表，5、夾套上埠溫度表，6、攪拌設備，6. 1、外驅動電機，6. 2、內驅動電機，6. 3、進料口， 6. 4、熱電偶，6. 5、熱電阻，6. 6、外攪拌槳，6. 7、內攪拌槳，6. 8、半圓管夾套，6. 9、出料口， 6. 10、扭矩傳感器，7、進料泵，8、進料手動閥，9、原料儲罐，10、夾套下埠溫度表，11、夾套下埠壓力表，12、出料手動閥，13、出料泵，14、出料儲罐，15、冷卻水/導熱油用渦街流量計，16、蒸汽流量調節手動閥，17、導熱油回流電磁閥，18、排水用電磁閥，19、導熱油箱，20、 導熱油供給手動閥，21、導熱油泵，22、導熱油供給電磁閥，23、冷卻水供給手動閥，24、冷卻水泵，25、冷卻水供給電磁閥，26、蒸汽鍋爐，27、導熱油冷卻水流量調節手動閥，28、控制操作臺。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明做進一步的說明。如附圖所示，本發明的攪拌設備6的半圓管夾套6. 8上埠管路裝有夾套上埠溫度表5和夾套上埠壓力表4後，分為三路，第一路接油水排空閥3 ；第二路經蒸汽供給電磁閥2、蒸汽用渦街流量計1接蒸汽鍋爐沈；第三路接導熱油冷卻水流量調節手動閥27 後，再分為兩路，一路經導熱油回流電磁閥17接導熱油箱19，另一路接排水用電磁閥18 ；半圓管夾套6. 8下埠管路裝有夾套下埠溫度表10和夾套下埠壓力表11後，分為兩路， 一路經蒸汽流量調節手動閥16接排水用電磁閥18 ；另一路接冷卻水/導熱油用渦街流量計15後分為兩路，一路經冷卻水供給電磁閥25、冷卻水泵M接冷卻水供給手動閥23 ；另一路經導熱油供給電磁閥22、導熱油泵21、導熱油供給手動閥20接導熱油箱19 ；攪拌設備6 上端進料口 6. 3經進料泵7、進料手動閥8接原料儲罐9 ；攪拌設備6下端出料口 6. 9經出料手動閥12、出料泵13接出料儲罐14。控制操作臺(PLC) 28 一路通過數據線與蒸汽用渦街流量計1、冷卻水/導熱油用渦街流量計15、夾套上埠溫度表5、夾套上埠壓力表4、夾套下埠溫度表10、夾套下埠壓力表11、扭矩傳感器6. 10、熱電偶6. 4和熱電阻6. 5連接；控制操作臺觀另一路通過數據線接蒸汽供給電磁閥2、油水排空閥3、導熱油回流電磁閥17、排水用電磁閥18、冷卻水供給電磁閥25、導熱油供給電磁閥22、冷卻水泵24、導熱油泵21、進料泵7、出料泵13、外驅動電機6. 1和內驅動電機6.2。攪拌設備6包括半圓管夾套6. 8、內攪拌槳6. 7、外攪拌槳6. 6熱電偶6. 4、熱電阻 6. 5、進料口 6. 3、出料口 6. 9、扭矩傳感器6. 10、外驅動電機6. 1和內驅動電機6. 2 ；內驅動電機6. 2驅動內攪拌槳，外驅動電機6. 1驅動外攪拌槳。本發明的工作原理如下 (1)導熱油加熱工況
以粘度為5 的葡萄糖溶液為原料進行試驗測試，打開進料手動閥8將葡萄糖溶液由進料泵7打入攪拌設備6內，在控制操作臺觀上啟動內驅動電機6. 2和外驅動電機6. 1， 緩慢開啟內攪拌槳6. 7和外攪拌槳6. 6至需要轉速(在控制操作臺觀上可以實現內、外攪拌槳同向或反向旋轉以及變頻調速)，此時可由扭矩傳感器6. 10測得其攪拌軸的扭矩值，求出其攪拌功率。將導熱油加熱到100°C，然後打開導熱油冷卻水流量調節手動閥27，關閉蒸汽流量調節手動閥16，打開導熱油泵前的導熱油供給手動閥20，在控制操作臺觀上打開油水排空閥3、導熱油供給電磁閥22和導熱油回流電磁閥17，啟動導熱油泵21，同時觀察排空玻璃管，油位出現時關閉油水排空閥3，通過調節導熱油冷卻水流量調節手動閥27的開度， 調節導熱油管路中的油壓、流量(由夾套上埠壓力表4、夾套下埠壓力表11和冷卻水/ 導熱油用渦街流量計15測得)等參數，此時半圓管夾套6. 8內導熱油開始加熱攪拌設備內的葡萄糖溶液，待各參數穩定後，開始記錄數據，得到葡萄糖溶液開始和最終的溫度(熱電偶6. 4測得)、內壁面溫度(熱電阻6. 5測得)、夾套進、出口溫度(夾套下埠溫度表10和夾套上埠溫度表5測得)，可以求出總傳熱係數和攪拌側的傳熱係數。實驗完畢後，關閉導熱油泵21，並關閉導熱油供給手動閥20，然後打開油水排空閥3和蒸汽流量調節手動閥16， 進行排空，導熱油流回導熱油箱19。(2)蒸汽加熱工況
以粘度為5 的葡萄糖溶液為原料進行試驗測試，打開進料手動閥8將葡萄糖溶液由進料泵7打入攪拌設備6內，在控制操作臺觀上啟動內驅動電機6. 2和外驅動電機6. 1， 緩慢開啟內攪拌槳6. 7和外攪拌槳6. 6至需要轉速(在控制操作臺觀上可以實現內、外攪拌槳同向或反向旋轉以及變頻調速)，此時可由扭矩傳感器6. 10測得其攪拌軸的扭矩值，求出其攪拌功率。啟動蒸汽鍋爐26將鍋爐內蒸汽加熱至一定壓力後，打開蒸汽流量調節手動閥16，關閉導熱油冷卻水流量調節手動閥27，在控制操作臺觀上打開蒸汽供給電磁閥2 和排水用電磁閥18，通過蒸汽流量調節手動閥16調節管路蒸汽的流量，待管路中壓力、流量(由夾套上埠壓力表4、夾套下埠壓力表11和蒸汽用渦街流量計1測得)等參數穩定後，開始記錄數據，並收集從排水用電磁閥18流出的冷凝水，稱出其質量，測出葡萄糖溶液開始和最終的溫度(熱電偶6. 4測得)、內壁面溫度(熱電阻6. 5測得)、夾套進、出口的蒸汽溫度(夾套下埠溫度表10和夾套上埠溫度表5測得)，可以求出總傳熱係數和攪拌側的傳熱係數。實驗完畢後，關閉蒸汽鍋爐沈，在控制操作臺上打開油水排空閥3，排空殘餘的冷凝水。(3)冷卻水冷卻工況
在導熱油加熱工況或蒸汽加熱工況的基礎上進行測試，此時葡萄糖溶液已經加熱至 70°C。在控制操作臺觀上啟動內驅動電機6. 2和外驅動電機6. 1，緩慢開啟內攪拌槳6. 7和外攪拌槳6. 6至需要轉速(在控制操作臺觀上可以實現內、外攪拌槳同向或反向旋轉以及變頻調速)，此時可由扭矩傳感器6. 10測得其攪拌軸的扭矩值，求出其攪拌功率。進行冷卻水(溫度為5°C)冷卻，打開導熱油冷卻水流量調節手動閥27，關閉蒸汽流量調節手動閥16， 在控制操作臺觀上打開冷卻水供給電磁閥25、排水用電磁閥18和油水排空閥3，打開冷卻水供給手動閥23，啟動冷卻水泵24，同時觀察排空玻璃管，水位出現時關閉油水排空閥，通過調節導熱油冷卻水流量調節手動閥的開度，調節管路中的水壓、流量(由夾套上埠壓力表4、夾套下埠壓力表11和冷卻水/導熱油用渦街流量計15測得)等參數，待各參數穩定後，開始記錄數據，測出葡萄糖溶液開始和最終的溫度(熱電偶6. 4測得)、內壁面溫度(熱電阻6. 5測得)、夾套進、出口溫度(夾套下埠溫度表10和夾套上埠溫度表5測得)，可以求出總傳熱係數和攪拌側的傳熱係數。實驗完畢後，關閉冷卻水泵M和冷卻水供給手動閥23，打開油水排空閥3和蒸汽流量調節手動閥16，進行排水。
權利要求
1. 一種立式機械攪拌設備性能測試試驗系統，其特徵在於攪拌設備(6)的半圓管夾套(6. 8)上埠管路裝有夾套上埠溫度表(5)和夾套上埠壓力表(4)後，分為三路，第一路接油水排空閥(3)；第二路經蒸汽供給電磁閥(2)、蒸汽用渦街流量計(1)接蒸汽鍋爐 (26);第三路接導熱油冷卻水流量調節手動閥(27)後，再分為兩路，一路經導熱油回流電磁閥(17)接導熱油箱(19)，另一路接排水用電磁閥(18)；半圓管夾套(6. 8)下埠管路裝有夾套下埠溫度表(10)和夾套下埠壓力表(11)後，分為兩路，一路經蒸汽流量調節手動閥(16)接排水用電磁閥(18);另一路接冷卻水/導熱油用渦街流量計(15)後分為兩路，一路經冷卻水供給電磁閥(25)、冷卻水泵(24)接冷卻水供給手動閥(23)；另一路經導熱油供給電磁閥(22)、導熱油泵(21)、導熱油供給手動閥(20)接導熱油箱(19);攪拌設備(6)上端進料口( 6. 3 )經進料泵(7 )、進料手動閥(8 )接原料儲罐(9 )；攪拌設備(6 )下端出料口( 6. 9 ) 經出料手動閥(12)、出料泵(13)接出料儲罐(14)，控制操作臺(28)—路通過數據線與蒸汽用渦街流量計(1)、冷卻水/導熱油用渦街流量計(15)、夾套上埠溫度表(5)、夾套上埠壓力表(4)、夾套下埠溫度表(10)、夾套下埠壓力表(11)、扭矩傳感器(6. 10)、熱電偶(6. 4)和熱電阻(6. 5)連接；控制操作臺(28)另一路通過數據線接蒸汽供給電磁閥(2)、 油水排空閥(3)、導熱油回流電磁閥(17)、排水用電磁閥(18)、冷卻水供給電磁閥(25)、導熱油供給電磁閥(22)、冷卻水泵(24)、導熱油泵(21)、進料泵(7)、出料泵(13)、外驅動電機 (6. 1)和內驅動電機(6. 2)。
全文摘要
本發明公開了一種立式機械攪拌設備性能測試試驗系統。攪拌設備外側焊有螺旋半圓管夾套，通過控制管路中的閥門，實現蒸汽加熱、導熱油加熱和冷卻水冷卻；在夾套上、下埠裝有流量計、溫度表和壓力表；攪拌設備上端設有兩套驅動系統，實現雙軸攪拌(具有同向旋轉、反向旋轉以及單軸旋轉三種運動模式)和變頻調速；在兩個電機的輸出端的攪拌軸上裝有扭矩傳感器；在攪拌設備內壁面上裝有熱電阻傳感器；內部液體中裝有熱電偶傳感器；以上傳感器與控制操作臺相連接。本發明能對低粘度和中高粘度流體，牛頓、非牛頓流體物系在不同操作參數下進行冷、熱模實驗，得到傳熱係數、混合時間和攪拌功率等參數，評定各種工況的傳熱性能、混合特性和功耗特性。
文檔編號G01D21/02GK102183379SQ20111006029
公開日2011年9月14日 申請日期2011年3月14日 優先權日2011年3月14日
發明者劉寶慶, 厲鵬, 徐妙富, 秦福磊, 金志江, 錢路燕 申請人:浙江大學