20立方米机械搅拌通风发酵罐设计+CAD图纸(7)
h—液面深度，m； K—系数；
N—转速，s ； Np—功率准数；
Pe—搅拌功率，w； r, q—指数；
Re—雷诺数， ； —粘度，Pa•s；
一般情况弗劳德数Fr的影响较小，容器的内直径Di、挡板的宽度Wb等几何参数可归结到系数K。
本次设计已知搅拌发酵罐筒体的直径为2300mm，采用吹冰弯叶涡轮搅拌器，搅拌器直径为700mm，搅拌轴转速为125r/min，容器内液体密度为1020kg/m³，粘度为1.96 10-3mPa•s。
搅拌功率计算如下：
由图3.1，Np-Re算图可查的Np=4.7
图3.1 雷诺数Re与功率特征数Np的关系
曲线7—吹冰弯叶圆盘涡轮（BC）
按鲁士顿公式可得出搅拌功率：
kW
式中：Pe—无通气搅拌输入的功率（kW）
Np—功率准数，是搅拌雷诺数Re的函数
N—涡轮转速（r/s）
—发酵液密度，一般取800~1650kg/m3，此次设计条件为1020kg/m3
d—涡轮直径
对于多层搅拌器的轴功率可按下式估算：
Pm=P（0.4+0.6m）=6.79×（0.4+0.6×3）=14.94kW
（2） 通气搅拌功率Pg的计算
因为是非牛顿流体，所以用下式计算：
式中：C—系数，D/Di=3时，取0.157
Pm—多层搅拌输入的功率（kW）
—涡轮转速（r/min），取125r/min
Q—通气量(m3/min)，取1~6m3/min，取1.42m3/min
3.2.2 搅拌轴材料的选择
搅拌轴材料的选择主要根据轴的工作条件并考虑制造工艺等共同来确定。轴的材料应有较高的强度和刚度，同时还要考虑材料的来源、工艺性和经济性。通常轴的常用材料是碳素钢和合金钢。锻件的内部组织比较均匀，强度较好，故重要的轴（或尺寸变化大的轴）应采用锻件，常用优质碳素钢有35、45、50钢，其中以45钢应用最多。有时还需要适当热处理，以提高轴的强度、刚度和耐磨性。这类钢板的强度、塑性与韧性等综合机械性好，一般经正火、调质处理，且材料来源方便，加工方便，经济性好，可用于一般要求较高的轴，对于不重要或受载荷较小的轴可采用Q235-A、Q275等普通碳素钢。
搅拌轴收到扭矩和弯曲的组合作用，其中以扭转为主，所以工程采用近的方法来确定搅拌轴的直径。综合考虑，本次设计选用45钢作为搅拌轴的材料。[14]
3.2.3 最小轴径计算
轴端直径 ，所以 mm
式中：选取45钢，查表可知A，A为(110~120)，取A=112
开一个键槽增大5%为59.48mm
取圆整值d=60mm
3.2.4搅拌轴强度校核
（1） 强度校核
（3.2）
式中： —轴横截面上的最大剪切应力，MPa；
MT—轴所传递的扭矩，N • mm；
Wp—轴的抗扭截面系数，mm ；
—材料许用剪切应力，MPa。通常45钢取30MPa~40MPa。
d=60mm搅拌强度合格。
（2） 刚度校核