電加熱不銹鋼反應(yīng)釜設(shè)計代波修改意見

1、武漢工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文目 錄1前言. 11.1攪拌的目的11.2攪拌設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)11.3攪拌器21.3.1流型21.3.2攪拌器的分類21.3.3典型攪拌器的特征及應(yīng)用31.3.4攪拌器的選用.42夾套反應(yīng)釜設(shè)計.82.1已知參數(shù).82.2總體方案的確定.8 2.2.1 罐體和夾套的結(jié)構(gòu)設(shè)計.8 2.2.2 罐體和夾套的工藝計算8 2.2.2.1 罐體和夾套的幾何尺寸計算.9 2.2.2.2 罐體和夾套的強度計算.12 2.2.2.3 夾套的穩(wěn)定性校核.16 2.2.2.4 夾套反應(yīng)釜水壓試驗校核.202.3 反應(yīng)釜的攪拌裝置.21 2.3.1 選取攪拌器.22 2.3.2 攪拌軸的設(shè)計.

2、222.4反應(yīng)釜的傳動裝置.23 2.5軸封安裝和操作注意事項.24 2.6反應(yīng)釜的其他附件.252.7設(shè)備的維護和保養(yǎng).27結(jié)束語.28致謝.29參考文獻.301前言攪拌設(shè)備使用歷史悠久，大量應(yīng)用于化工、石化、醫(yī)藥、食品、采礦、造紙、涂料、冶金、廢水處理等行業(yè)，尤其是在化學(xué)工業(yè)中，很多化工生產(chǎn)或多或少地應(yīng)用著攪拌操作，且相當一部分是用作化學(xué)反應(yīng)器的。例如，在三大合成材料（合成橡膠、合成纖維、合成塑料）的生產(chǎn)中，采用攪拌設(shè)備作反應(yīng)器的，約占反應(yīng)器總數(shù)的85%以上。而在其他應(yīng)用領(lǐng)域，攪拌設(shè)備更多的是用于物料的混合、溶解、傳熱、傳質(zhì)以及制備乳液、懸浮液等。在化工生產(chǎn)過程中，為化學(xué)反應(yīng)提供反應(yīng)空間和

3、反應(yīng)條件的裝置稱為反應(yīng)釜或反應(yīng)設(shè)備。為了使化學(xué)反應(yīng)快速均勻進行，需對參加化學(xué)反應(yīng)內(nèi)物質(zhì)進行充分混合，且對物料加熱或冷卻，采取攪拌操作才能得到良好的效果。實現(xiàn)攪拌的方法有機械攪拌、氣流攪拌、射流攪拌、靜態(tài)（管道）攪拌和電磁攪拌等。其中機械攪拌應(yīng)用最早，至今仍被廣泛采用。機械攪拌反應(yīng)釜簡稱攪拌反應(yīng)釜。1.1攪拌的目的以液體為主體的攪拌操作，常常將被攪物料分為液-液、氣-液、固-液、氣-液-固等四種情況。攪拌既可以是一種獨立的流體力學(xué)范疇的單元操作，以促進混合為主要目的，如進行液-液混合、固-液懸浮、氣-液分散、液-液乳化等；又往往是完成其他單元操作的必要手段，以促進傳熱、傳質(zhì)、化學(xué)反應(yīng)為主要目的，

4、如進行流體的加熱與冷卻、萃取、吸收、溶解、結(jié)晶、聚合等操作。概括起來，攪拌設(shè)備的操作目的主要表現(xiàn)為以下四個方面：（1） 使不互溶液體混合均勻，制備均勻混合液、乳化液，強化傳質(zhì)過程；（2） 使氣體在液體中充分分散，強化傳質(zhì)或化學(xué)反應(yīng)；（3） 制備均勻懸浮液，促使固體加速溶解、萃取或液-固化學(xué)反應(yīng)；（4） 強化傳熱，防止局部過熱或過冷。1.2攪拌設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)圖1攪拌設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)機械攪拌設(shè)備由攪拌容器和攪拌機兩大部分組成。攪拌容器包括釜體、傳熱元件、內(nèi)構(gòu)件以及各種用途的開孔接管等；攪拌機則包括攪拌器、攪拌軸、軸封、機架及傳動裝置等部件。其結(jié)構(gòu)構(gòu)成如圖1所示。1.3攪拌器攪拌器又稱攪拌槳或攪拌葉輪

5、，是攪拌設(shè)備的關(guān)鍵部件。其功能是提供過程所需要的適宜的流動狀態(tài)。攪拌器旋轉(zhuǎn)時把機械能傳遞給流體，在攪拌器附近形成高湍動的充分混合區(qū)，推動液體在攪拌容器內(nèi)的循環(huán)流動。這種循環(huán)流動的途徑稱為流型。1.3.1流型攪拌器的流型與攪拌效果、攪拌功率的關(guān)系十分密切。攪拌器的改進和新型攪拌器的開發(fā)往往從流行著手。攪拌容器內(nèi)的流型取決于攪拌器的形式、攪拌容器和內(nèi)構(gòu)件的幾何特征，以及流體性質(zhì)、攪拌器轉(zhuǎn)速等因素。對于攪拌機頂插式中心安裝的立式圓筒，有三種基本流型：（1）徑向流：流體的流動方向垂直于攪拌軸，沿徑向流動，碰到容器壁面分成兩股流體分別向上、向下流動，再回到葉端，不穿過葉片，形成上、下兩個循環(huán)流動。（2）

6、軸向流：流體的流動方向平行于攪拌軸，流體由槳葉推動，使流體向下流動，遇到容器底面再翻上，形成上下循環(huán)流。（3）切向流：無擋板的容器內(nèi)，流體繞軸作旋轉(zhuǎn)運動，流速高時液體表面會形成漩渦，這種流型稱為切向流，此時流體從槳葉周圍周向卷吸至槳葉區(qū)的流量很小，混合效果很差。上述三種流型通常同時存在，其中周向流與徑向流對混合起主要作用，而切向流應(yīng)加以抑制。采用擋板可削弱切向流，增強周向流和徑向流。除中心安裝的攪拌機外，還有偏心式、底插式、側(cè)插式、斜插式、臥式等安裝方式。顯然，不同安裝方式的攪拌機產(chǎn)生的流型也各不相同。1.3.2攪拌器的分類攪拌器的分類方法很多，主要有以下幾種：（1）按攪拌器的槳葉結(jié)構(gòu)分類：分

7、為平葉、斜（折）葉、彎葉、螺旋面葉式攪拌器。槳式、渦輪式攪拌器都有平葉和斜葉結(jié)構(gòu)；推進式、螺桿式和螺帶式的槳葉為螺旋面葉結(jié)構(gòu)（詳見表1）。根據(jù)安裝要求又可分為整體式和剖分式兩種結(jié)構(gòu)，對于大型攪拌器，往往做成剖分式，便于把攪拌器直接固定在攪拌軸上而不用拆除聯(lián)軸器等其他部分。表1攪拌槳葉結(jié)構(gòu)分類葉型平葉斜（折）葉彎葉螺旋面葉攪拌器平槳、直葉開式渦輪、直葉圓盤渦輪、錨式、框式斜葉槳式、斜葉開式渦輪、斜葉圓盤渦輪彎葉開式渦輪、彎葉圓盤渦輪、三葉后掠式推進式、螺桿式、螺帶式（2）按攪拌器的用途分類：分為低黏度流體用攪拌器、高黏度流體用攪拌器。用于低黏度流體的攪拌器有：推進式、槳式、開啟渦輪式、圓盤渦輪式

8、、布魯馬金式、板框槳式、三葉后彎式等。用于高黏度流體的攪拌器有：錨式、框式、鋸齒圓盤式、螺旋槳式、螺帶式等（詳見表2）。表2攪拌器的用途分類黏度低黏度流體高黏度流體攪拌器推進式、槳式、長薄葉螺旋槳式、開啟渦輪式（平葉、斜葉、彎葉）、圓盤渦輪式（平葉、斜葉、彎葉）、布魯馬金式、板框槳式、三葉后彎式、MIG和改進MIG等錨式、框式、鋸齒圓盤式、螺旋槳式、螺帶式（單螺帶、雙螺帶）、螺桿式-螺帶式（3）按流體流動形態(tài)分類：分為軸向流攪拌器和徑向流攪拌器。有些攪拌器在運轉(zhuǎn)時，流體既產(chǎn)生軸向流又產(chǎn)生徑向流的稱為混合流型攪拌器。推進式攪拌器是軸流型的代表，平直葉圓盤渦輪攪拌器是徑向流的代表，而斜葉渦輪攪拌器

9、是混合流型的代表。1.3.3典型攪拌器的特征及應(yīng)用槳式、推進式和渦輪式攪拌器在攪拌設(shè)備中應(yīng)用最為廣泛，據(jù)統(tǒng)計約占攪拌器總數(shù)的75%80%。（1）槳式攪拌器：所有攪拌器中結(jié)構(gòu)最簡單的一種，通常僅兩個葉片。它采用扁鋼制成，葉片焊接或用螺栓固定在輪轂上，葉片型式可分為平直葉式和斜（折）葉兩種。主要應(yīng)用場合為液-液體系中用于混合、溫度均一；固-液體系中多用于防止固體沉降。但槳式攪拌器不能用于以保持氣體和以細微化為目的的氣-液分散操作中。槳式攪拌器主要用于流體的循環(huán)，由于在同樣的排量下，斜葉式比平直葉的功耗少，操作費用低，因而斜葉式攪拌器使用較多。槳式也可用于高捻度流體的攪拌，以促進流體的上下交換，代替

10、價格高昂的螺帶式葉輪，尚能獲得良好的效果。槳式葉輪的槳葉直徑對容器內(nèi)直徑之比一般為0.350.5對于高黏度液體為0.650.9;轉(zhuǎn)速一般在20100r/min之間，介質(zhì)黏度最高可達20Pas。（2）推進式攪拌器（又稱船用推進器）：常用于低黏度流體中。標準推進式幾哦呆板器為3瓣葉片，其螺距與槳直徑相等。攪拌時，流體由槳葉上方吸入，下方以圓筒狀螺旋形排出，流體至容器底再沿壁面返至槳葉上方，形成軸向流動。推進式攪拌器攪拌時流體的湍流程度不高，但循環(huán)量大。容器內(nèi)裝檔板、攪拌軸偏心安裝或攪拌器傾斜時，可防止漩渦形成。推進式肩膀那曲的直徑較小，槳葉直徑對容器內(nèi)直徑之比一般為0.10.3；葉端線速度為710

11、m/s。最高可達15m/s。推進式攪拌器結(jié)果簡單，制造方便，適用于黏度低、流量大的場合，利用較小的攪拌功率通過高速轉(zhuǎn)動的槳葉能獲得較好的攪拌效果。主要用于液-液體系混合、溫度均一，在低濃度固-液體系中防止淤泥沉降等。推進式攪拌器的循環(huán)性能好，剪切作用不大，屬于循環(huán)型攪拌器。（3）渦輪式攪拌器（又稱透平式葉輪）：是應(yīng)用較廣的一種槳葉，能有效地完成幾乎所有的攪拌操作，并能處理黏度范圍很廣的流體。渦輪式攪拌器可分為開式和盤式二類。開式有平直葉、斜葉、彎葉等，盤式有圓盤斜葉、圓盤平直葉、圓盤彎葉等。開式渦輪其葉片數(shù)常用的有2葉和4葉，盤式渦輪以6葉最常見。為改善流動狀況，盤式渦輪有時把葉片制成凹形和箭

12、形，則稱為弧葉盤式渦輪和箭葉盤式渦輪。渦輪式攪拌器有較大的剪切力，可使流體微團分散得很細，適用于低黏度到中等黏度流體的混合、氣-液分散、固-液懸浮，以及促進良好的傳熱、傳質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)。平直葉剪切作用較大，屬剪切型攪拌器。彎葉是指葉片朝著流動方向彎曲，可降低功率消耗，適用于含有易碎固體顆粒的流體攪拌。表3列出槳式、推進式、渦輪式攪拌器最適宜的圓周速度。表3槳式、推進式、渦輪式攪拌器最適宜的圓周速度攪拌器型式被攪拌介質(zhì)的黏度/（m Pas）適宜的攪拌器圓周速度/（m/s）轉(zhuǎn)速/（r/min）槳式或各種框式14000400080008000150003.02.02.51.51.51.0800推進式1

13、20004.8161750渦輪式15000500015000150002500074.24.23.43.42.36001.3.4攪拌器的選用攪拌操作涉及流體的流動、傳質(zhì)和傳熱，所進行的物理和化學(xué)過程對攪拌效果的要求也不同，至盡對攪拌器的選用仍帶有很大的經(jīng)驗性。攪拌器選型一般從三個方面考慮：攪拌目的、物料黏度和攪拌容器的容積大小。選用時除滿足工藝要求外，還應(yīng)考慮功耗低、操作費用省，以及制造、維護和檢修方便等因素。以下簡單介紹幾種攪拌器的選型方法。（1） 按攪拌目的選型：考慮攪拌目的時，攪拌器的選型參見表4。表4攪拌目的與推薦的攪拌器形式攪拌目的檔板條件推薦形式流動狀態(tài)互溶液體的混合及在其中進行化

14、學(xué)反應(yīng)無檔板三葉折葉渦輪、六葉折葉開啟渦輪、槳式、圓盤渦輪湍流（低黏度流體）有導(dǎo)流筒三葉折葉渦輪、六葉折葉開啟渦輪、推進式有或無導(dǎo)流筒槳式、螺桿式、框式、螺帶式、錨式層流（高黏度流體固-液相分散及在其中溶解和進行化學(xué)反應(yīng)有或無檔板槳式、六葉折葉開啟渦輪湍流（低黏度流體）有導(dǎo)流筒三葉折葉渦輪、六葉折葉開啟渦輪、推進式有或無導(dǎo)流筒螺帶式、螺桿式、錨式層流（高黏度流體液-液相分散（互溶的液體）及在其中強化傳質(zhì)和進行化學(xué)反應(yīng)有檔板三葉折葉渦輪、六葉折葉開啟渦輪、圓盤渦輪、推進式湍流（低黏度流體）液-液相分散（不互溶的液體）及在其中強化傳質(zhì)和進行化學(xué)反應(yīng)有檔板圓盤渦輪、六葉折葉開啟渦輪湍流（低黏度流體）

15、有反射物三葉折葉渦輪有導(dǎo)流筒三葉折葉渦輪、六葉折葉開啟渦輪、推進式有或無導(dǎo)流筒螺帶式、螺桿式、錨式氣-液相分散及在其中強化傳質(zhì)和進行化學(xué)反應(yīng)有檔板圓盤渦輪、閉式渦輪湍流（低黏度流體）有反射物三葉折葉渦輪有導(dǎo)流筒三葉折葉渦輪、六葉折葉開啟渦輪、推進式有導(dǎo)流筒螺桿式層流（高黏度流體無導(dǎo)流筒螺帶式、錨式（2）按介質(zhì)的黏度選型：對于低黏度介質(zhì)，用小直徑高轉(zhuǎn)速的攪拌器就能帶動周圍的流體循環(huán)，并至遠處；而高黏度介質(zhì)的流體則不然，需直接用攪拌器來推動。表5給出各種攪拌器適用的黏度范圍。由表可見，對于低黏度液體，用傳統(tǒng)的推進式、槳式、渦輪式等攪拌器基本能解決問題。表中，錨式和框式攪拌器覆蓋了很寬的黏度范圍，但

16、在較高黏度時錨式葉輪的混合效果比螺帶式差得多，而在低黏度域，它的剪應(yīng)力不夠，軸向循環(huán)也很差，且由于其槳徑對釜徑的比值較大，致使回轉(zhuǎn)部分體積也大，因此只有在攪拌消費要求不高的場合才使用。然而，對于傳熱的攪拌主要目的的場合，錨式攪拌器還是很適用的。（3）按攪拌器型式和適用條件選型：表6列出以操作目的和攪拌器流動狀態(tài)選用攪拌器的選用表。由表可見，對低黏度流體的混合，推進式攪拌器由于循環(huán)能力強，動力消耗小，可應(yīng)用到很大容積的釜中；渦輪式攪拌器應(yīng)用的范圍最廣，各種攪拌操作都適用，但流體黏度不超過50Pas；槳式攪拌器結(jié)構(gòu)簡單，在小容積的流體混合中應(yīng)用較廣，對大容積的流體混合，則循環(huán)能力不足；對于高年度流

17、體的混合則以錨式、螺桿式、螺帶式更為合適。表5各種攪拌器適用的黏度范圍表6攪拌器型式和適用條件攪拌器型式流動狀態(tài)攪拌目的釜容積范圍/轉(zhuǎn)速范圍/（r/min）最高黏度/（Pas）對流循環(huán)湍流擴散剪切流低黏度混合高年度液混合傳熱反 應(yīng)分散溶解固體懸浮氣體吸收結(jié)晶傳熱液相反應(yīng)渦輪式11001030050槳式12001030050推進式11000103002折葉開啟渦輪式1100010050050布魯馬金式11001030050錨式框式11001100100螺桿式1500.550100螺帶式1500.550100注：有者為可用，空白者不詳或不可用。前言修改2 夾套反應(yīng)釜設(shè)計基本參數(shù)： =3.14 1弧

18、度=57.29577951度要求：全容積1立方，機械攪拌，容器內(nèi)0.2MPa（表壓），夾套內(nèi)0.3 MPa（表壓），重量、外形、價格、材質(zhì)2.1已知參數(shù)本課題要求學(xué)生查閱文獻，比較反應(yīng)釜設(shè)備，完成夾套反應(yīng)釜的結(jié)構(gòu)設(shè)計與強度校核、以及夾套反應(yīng)釜裝配圖和主要零件圖的繪制；在設(shè)計過程中需要滿足的工藝條件見表7所示：表2.1設(shè)計參數(shù)及要求設(shè)計參數(shù)及要求容器內(nèi)夾套內(nèi)設(shè)計壓力0.15MPa0.3MPa工作溫度設(shè)計溫度100 160r/min軸功率7.5kw傳熱面積42.2總體方案的確定夾套式反應(yīng)釜是由罐體和夾套兩大部分組成。罐體在規(guī)定的操作溫度和操作壓力下，為物料完成其攪拌過程提供了一定的空間。夾套傳熱是

19、一種應(yīng)用最普通的外部傳熱方式。它是一個套在罐體表面能形成密封空間的容器，既簡單又方便。2.2.1罐體和夾套的結(jié)構(gòu)設(shè)計罐體一般是立式圓筒容器，有頂蓋、筒體和罐底，通過支座安裝在基礎(chǔ)或平臺上。罐體通常為橢圓形封頭。頂蓋在受壓狀態(tài)下操作常選用橢圓形封頭。罐底和筒體的連接常采用焊接連接。頂蓋與筒體的連接型式分為可拆和不可拆兩種。當要求可拆時，做成法蘭連接。2.2.2罐體和夾套的工藝計算2.2.2.1罐體和夾套的幾何尺寸計算按所給參數(shù)，列出夾套反應(yīng)釜設(shè)計計算步驟，其幾何尺寸計算結(jié)果見表8。確定筒體內(nèi)徑：由工藝給定容積V、筒體內(nèi)徑按式估算：式中 V工藝條件給定容積，（任務(wù)書中給書為1） 長徑比，(按物料類

20、型選取，見表8) 表8 幾種攪拌釜的長徑比值種類設(shè)備內(nèi)物料類型一般攪拌釜液-固相或液相物料11.3氣-液相物料12發(fā)酵罐類1.72.5攪拌釜內(nèi)物料類型液-液相長徑比為為11.3，取=1.2，估算筒體的內(nèi)徑為:將計算結(jié)果圓整至公稱直徑標準系列，選取筒體內(nèi)徑=1600mm確定封頭尺寸：橢圓封頭選標準件，它的內(nèi)徑與筒體相同，標準橢圓封頭尺寸見參考文獻3附表4-2，其質(zhì)量見附表4-3。查文獻2附表4-2，由橢圓形封頭的公稱=1600mm得曲面高度=400mm直邊高度=40mm表面積=2.9761容積=0.6166確定筒體高度：反應(yīng)釜容積V通常按下封頭和筒體兩部分之和計算。則筒體高度按下式計算，并進行園

21、整。 式中 封頭容積（見參考文獻2附表4-2），1米高筒體容積（見參考文獻2附表4-1），由文獻2附表4-2查得每一米高的筒體容積=2.017圓整后得筒體高度=1700mm，按圓整后的筒體高度修正實際容積，則實際容積為：夾套幾何尺寸計算夾套內(nèi)徑：容器的夾套的常用結(jié)構(gòu)如圖所示。夾套和筒體的連接常焊接成封閉結(jié)構(gòu)。夾套的結(jié)構(gòu)尺寸常根據(jù)安裝和工藝方面的要求而定。夾套的安裝尺寸見圖。夾套內(nèi)徑可根據(jù)筒 體內(nèi)徑，按表9選取。表9 夾套直徑 mm500600700180020003000+50+100+200可知=1700夾套下封頭型式同罐體封頭，其直徑與夾套筒體相同。夾套高度：夾套高度由傳熱面積決定，不能低

22、于料液高?？紤]提高設(shè)備利用率及反應(yīng)過程中物料的狀態(tài)，取=0.8。夾套高按下式估算：m圓整為1300mm。夾套所包圍的表面積（筒體表面積+封頭表面積）一定要大于工藝要求的傳熱面積，即式中筒體表面積， ；封頭表面積（見參考文獻2附表4-2），；1m高內(nèi)表面積（見參考文獻2附表4-1），；由附表中可知=5.03；=2.9761可得實際的傳熱面積為可知實際的傳熱面積大于給定值，所以所選的夾套型式符合傳熱要求。表10 罐體幾何尺寸計算結(jié)果匯總表步驟項目及代號參數(shù)及結(jié)果備注1-1全容積V,4由工藝條件給定1-2操作容積，由工藝條件給定1-3傳熱面積F,4由工藝條件給定1-4釜體形式圓筒形常用結(jié)構(gòu)1-5封頭

23、形式橢圓形常用結(jié)構(gòu)1-6長徑比i=/12按參考文獻3表4-2選取1-7初算筒體內(nèi)徑,m1619按參考文獻3式4-1計算1-8圓整筒體內(nèi)徑,mm1600按參考文獻3附表4-1選取1-9一米高的容積,2.017按參考文獻3附表4-1選取1-10釜體封頭容積,06199按參考文獻3附表4-2選取1-11釜體高度,m1677按參考文獻3式4-2計算1-12圓整釜體高度,mm1700圓整選取1-13實際容積,4.0455按參考文獻3式4-3計算1-14夾套筒體內(nèi)徑,mm1700按參考文獻3表4-3選取1-15裝料系數(shù)或按0.60.85選取08選取1-16夾套筒體高度,m1.281計算1-17圓整夾套筒體

24、高度,mm1300選取1-18罐體封頭表面積,2.9761按參考文獻3附表4-2選取1-19一米高筒體內(nèi)表面積,5.03按參考文獻3附表4-1選取1-20實際總傳熱面積,9.4204按參考文獻3式4-5校核2.2.2.2罐體和夾套的強度計算按所給參數(shù)，列出夾套反應(yīng)釜強度計算步驟，其計算結(jié)果見表11。當夾套反應(yīng)釜幾何尺寸確定后，要根據(jù)地已知的公稱直徑、設(shè)計壓力和設(shè)計溫度進行強度計算，確定罐體及夾套的筒體和封頭的厚度。強度計算的原則及依據(jù)：強度計算中各參數(shù)的選取及計算，均應(yīng)符合GB 1501998鋼制壓力容器的規(guī)定。強度計算應(yīng)考慮以下幾種情況：當圓筒內(nèi)為常壓外帶夾套時：（1）圓筒的公稱直徑DN60

25、0mm時，被夾套包圍部分的筒體按外壓（指夾套壓力）圓筒設(shè)計，其余部分按常壓設(shè)計；當圓筒的公稱直徑DN600時，全部筒體按外壓（指夾套壓力）圓筒設(shè)計。（2）圓筒內(nèi)為真空外帶夾套時：當圓筒體的公稱直徑DN600mm時，被夾套包圍部分的筒體按外壓（指夾套壓力+0.1MPa）圓筒設(shè)計，其余部分按真空設(shè)計；當圓筒的公稱直徑DN600mm時，全部筒體按外壓（指夾套壓力+0.1MPa）圓筒設(shè)計；（3）當圓筒體的公稱直徑DN600mm時，被夾套包圍部分的筒體分只別按內(nèi)壓圓筒和外壓圓筒設(shè)計，取其中較大值；其余部分按內(nèi)壓圓筒設(shè)計。當圓筒的公稱直徑DN600mm時，全部筒體分別按按內(nèi)壓圓筒和外壓圓筒設(shè)計，取其中較大

26、值。按內(nèi)壓對筒體和封頭進行強度計算：據(jù)工藝條件給出罐體和夾套材料選用0Cr18Ni10Ti，設(shè)計溫度下材料許用應(yīng)力，由題目知罐體內(nèi)設(shè)計壓力=0.15MPa，夾套內(nèi)設(shè)計壓力=0.3MPa。取焊接接頭系數(shù)罐體筒體計算厚度夾套筒體計算厚度罐體封頭計算厚度夾套封頭計算厚度取鋼板厚度負偏差，腐蝕裕量（由參考文獻9第126頁表4-2選?。?，則厚度附加量為罐體筒體設(shè)計厚度夾套筒體設(shè)計厚度罐體封頭設(shè)計厚度夾套封頭設(shè)計厚度圓整后的值為：罐體筒體名義厚度夾套筒體名義厚度罐體封頭名義厚度夾套封頭名義厚度表11 夾套反應(yīng)釜強度計算結(jié)果匯總表步驟項目及代號參數(shù)及結(jié)果備注2-1設(shè)備材料0Cr18Ni10Ti據(jù)工藝條件或腐

27、蝕情況確定2-2設(shè)計壓力（罐體內(nèi)），MPa015由工藝條件給定2-3設(shè)計壓力（夾套內(nèi)），MPa03由工藝條件給定2-4設(shè)計溫度（罐體內(nèi)）,100由工藝條件給定2-5設(shè)計溫度（夾套內(nèi)）,150由工藝條件給定2-6罐體及夾套焊接接頭系數(shù)085按參考文獻1表9-6選取2-7設(shè)計溫度下材料許用應(yīng)力, MPa137按參考文獻1表9-4或9-5選取2-8罐體筒體計算厚度,mm1148按參考文獻1第九章計算2-9夾套筒體計算厚度,mm2.19按參考文獻1第九章計算2-10罐體封頭計算厚度,mm1.15按參考文獻1第十章計算2-11夾套封頭計算厚度,mm2.19按參考文獻1第十章計算2-12鋼板厚度負偏差，m

28、m025按參考文獻1表9-109-11選取2-13腐蝕裕量,mm1按參考文獻1第九章計算2-14厚度附加量C=+,mm1.25按參考文獻1第九章計算2-15罐體筒體設(shè)計厚度,mm2.398按參考文獻1第九章計算2-16夾套筒體設(shè)計厚度,mm3.44按參考文獻1第九章計算2-17罐體封頭設(shè)計厚度,mm2.40按參考文獻1第十章計算2-18夾套封頭設(shè)計厚度,mm3.44按參考文獻1第十章計算2-19罐體筒體名義厚度,mm5圓整選取2-20夾套筒體名義厚度,mm5圓整選取2-21罐體封頭名義厚度,mm5圓整選取2-22夾套封頭名義厚度,mm5圓整選取2.2.2.3夾套的穩(wěn)定性校核（按外壓校核厚度）按

29、所給參數(shù)，列出夾套的穩(wěn)定性校核（按外壓校核厚度）計算步驟，其計算結(jié)果見表12。按外壓對筒體和封頭進行強度校核：（1）罐體筒體名義厚度取厚度附加量，假設(shè)罐體筒體名義厚度為8 mm，則罐體筒體有效厚度罐體筒體外徑罐體筒體計算長度系數(shù)系數(shù)查文獻1圖11-5，得系數(shù)A=0.00041查文獻1圖11-8，得系數(shù)B=50許用外壓力按參考文獻1第十章計算失穩(wěn)，重設(shè)名義厚度。故不可取取厚度附加量，假設(shè)罐體筒體名義厚度，則罐體筒體有效厚度；罐體筒體外徑；罐體筒體計算長度系數(shù)系數(shù)查文獻1圖11-5，得系數(shù)A=0.00058查文獻1圖11-8，得系數(shù)B=58許用外壓力（按參考文獻第十一章計算穩(wěn)定）故取罐體筒體名義厚

30、度（2）確定罐體封頭厚度取厚度附加量，假設(shè)罐體封頭名義厚度，則罐體封頭有效厚度罐體封頭外徑標準橢圓形封頭當量球殼外半徑系數(shù)查文獻1圖11-8，得系數(shù)B=62許用外壓力（按參考文獻第十一章計算穩(wěn)定）故取罐體封頭名義厚度表12 夾套的穩(wěn)定性校核計算結(jié)果匯總表步驟項目及代號參數(shù)及結(jié)果備注3-1罐體筒體名義厚度,mm8按參考文獻1表9-109-11選取3-2厚度附加量C=+1.25按參考文獻1第十一章計算3-3罐體筒體有效厚度,mm6.75按參考文獻1第十一章計算3-4罐體筒體外徑,mm1616按參考文獻1第十一章計算3-5筒體計算長度,mm1473按參考文獻1第十一章計算3-6系數(shù)0.912按參考文

31、獻1第十一章計算3-7系數(shù)239.41按參考文獻1第十一章計算3-8系數(shù)A0.00041按參考文獻1圖11-53-9系數(shù)B50按參考文獻1圖11-83-10許用外壓力,MPa0.208 0.3按參考文獻1第十一章計算穩(wěn)定3-21罐體筒體名義厚度,mm10確定3-22罐體封頭名義百度,mm10假設(shè)3-23厚度附加量C=+1.25按參考文獻1表9-109-11選取3-24罐體封頭有效厚度8.75按參考文獻1第十一章計算3-25罐體封頭外徑,mm1620按參考文獻1第十一章計算3-26標準橢圓封頭當量球殼外半徑,mm1458按參考文獻1第十一章計算3-27系數(shù)A=0.00075按參考文獻1圖11-5

32、3-28系數(shù)B62按參考文獻1圖11-83-29許用外壓力,MPa0.3720.3按參考文獻1第十一章計算穩(wěn)定3-30罐體封頭名義厚度,mm10確定2.2.2.4夾套反應(yīng)釜水壓試驗校核按所給參數(shù)，列出夾套反應(yīng)釜水壓試驗校核計算步驟，其計算結(jié)果見表13。對于材料Q235-A，有=235，取=0.85，則 罐體筒體水壓試驗壓力夾套筒體水壓試驗壓力罐體內(nèi)筒水壓試驗時壁內(nèi)應(yīng)力： 夾套內(nèi)壓試驗應(yīng)力： 故安全。表13 夾套反應(yīng)釜水壓試驗校核計算結(jié)果匯總表步驟項目及代號參數(shù)及結(jié)果備注4-1罐體試驗壓力,MPa01875按參考文獻1第九章計算4-2夾套水壓試驗壓力,MPa0375按參考文獻1第九章計算4-3材

33、料屈服點應(yīng)力,MPa235按參考文獻1第九章計算4-4,MPa1798按參考文獻1第九章計算4-5罐體筒體應(yīng)力,MPa17.24179.8按參考文獻1第九章計算4-6夾套內(nèi)壓試驗應(yīng)力,MPa36.62179.8按參考文獻1第九章計算2.3反應(yīng)釜的攪拌裝置攪拌裝置由攪拌器、軸承其支承組成。攪拌器的型式主要有：槳式、推進式、渦輪式、框式等。他們都有各自的適用條件，可依據(jù)前言里1.3.4節(jié)表6選?。哼x取推進式攪拌器。2.3.1選取攪拌器選取推進式攪拌器。2.3.2攪拌軸的設(shè)計（1） 攪拌軸的材料：選用45鋼。攪拌軸選用的材料是45#鋼，正火處理，s=355MPa，b=600MPa, ， （2）攪拌軸

34、的結(jié)構(gòu)：當攪拌軸徑d50mm時，除用螺栓對夾外，再用穿軸螺栓或圓柱銷固定在軸上。（3）攪拌軸強度、剛度計算：攪拌軸強度計算由上述計算，軸功率P=7.5kW；轉(zhuǎn)速n=160r/min，軸材料選取為45號鋼，材料的許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力=50Mpa，可知：軸所傳遞的扭矩（按參考文獻1第17章計算）為：按參考文獻1第17章表17-3系數(shù)=112，按參考文獻1第17章式17-2計算軸端直徑 考慮開鍵槽和物料對軸的腐蝕，軸徑擴大7%，即圓整軸端直徑d=50mm，滿足強度要求。攪拌軸剛度計算軸扭轉(zhuǎn)的剛度條件：其中，軸扭轉(zhuǎn)變形的扭轉(zhuǎn)角，； G攪拌軸材料的剪切彈性模數(shù)，（45鋼為 ）； 軸截面的極慣性矩，（實心軸）；

35、 許用扭轉(zhuǎn)角，（攪拌軸一般為，現(xiàn)?。?；則有取d=5044.8 ，故攪拌軸軸端最小直徑為50 時，滿足剛度要求。攪拌軸的形位公差和表面粗糙度要求：一般攪拌軸要求運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，為防止軸的彎曲對軸封處的不利影響，因此軸安裝和加工要控制軸的直線度，取直線度允差1000：0.1。安裝軸承處軸的公差帶采用k6，外殼孔的公差帶采用H7，安裝軸承的配合表面粗糙度Ra取0.8，外殼孔與軸承配合表面粗糙度Ra取1.6。2.4 反應(yīng)釜的傳動裝置2.4.1總體結(jié)構(gòu)傳動裝置的系統(tǒng)組成帶動攪拌軸的傳動裝置由如圖所示的零、部件組合而成。安置在釜蓋上的凸緣法蘭、安裝底蓋支承著機架和密封箱（內(nèi)裝填料），傳動軸則吊在機架上的軸承箱內(nèi)

36、、穿越密封箱體伸入釜內(nèi)，在利用釜內(nèi)聯(lián)軸器與攪拌軸相連。在機架的頂部連接板上安裝著電動機與減速器，減速機的輸出（低速）軸通過帶短節(jié)的聯(lián)軸器那傳動軸上端的軸頸相連。這些零部件都有各自的標準，選取中要相互參照。現(xiàn)依據(jù)參考文獻17P465頁選擇合適的配置。如圖2所示。 圖2傳動裝置的系統(tǒng)組成凸緣法蘭、安裝底蓋、機架的公稱直徑與傳動軸徑的搭配尺寸見表14。表14 凸緣法蘭、安裝底蓋、機架的公稱直徑與傳動軸徑的搭配容器公稱直徑凸緣法蘭安裝和安裝底座的公稱直徑傳 動 軸 軸 徑30405060708090100機 架 公 稱 直 徑50060020020020070080090010002502502502

37、5012001400250-300200200250300300300160018004002002002503004004002.4.2凸緣法蘭（HG2156495）如上表12知選擇的凸緣法蘭的公稱直徑為DN400mm，R型、材料為20鋼，其標記為HG2156495 法蘭R40020。2.4.3安裝底蓋（HG2156595）查文獻17表18-33和文獻3附圖4-7，附表4-7和附表44-8，選取安裝底蓋（DN=400mm），并確定其尺寸。2.4.4凸緣法蘭查文獻16表18-33和文獻2附圖4-4和附表4-6，選用R型突面凸緣法蘭（DN=400mm），并確定其尺寸。2.4.5機架查文獻3附圖5

38、-2和附表5-7，選用單支點機架DJ90。2.4.6聯(lián)軸器根據(jù)參考文獻17附錄9 聯(lián)軸器表2 選用凸緣聯(lián)軸器，上軸為YL7聯(lián)軸器下軸為YL9聯(lián)軸器2.4.7 釜體法蘭根據(jù)罐體內(nèi)徑，查文獻18附表10，選用甲型平焊法蘭（JB11158-82）選用法蘭墊片：JB/4704-92 墊片1600-0.6 材料為石棉橡膠板。2.4.8 減速器根據(jù)軸功率P=7.5W，和齒輪傳動效率可選用功率為1.5W的電動機，根據(jù)機械設(shè)計手冊第四卷選用電動機型號為Y型，選用電動機根據(jù)攪拌軸轉(zhuǎn)速，查文獻3表4-9，選用兩級齒輪減速機LC100-5 HG5-745-782.5 軸封安裝和操作注意事項軸封是攪拌設(shè)備的一個重要組

39、成部分。其任務(wù)是保證攪拌設(shè)備內(nèi)處于一定的正壓和真空狀態(tài)以及防止反應(yīng)物料逸出和雜質(zhì)的滲入。鑒于攪拌設(shè)備以立式容器中心頂插式攪拌為主，很少滿釜操作，軸封的對象主要為氣體；而且攪拌色設(shè)備由于反應(yīng)工況復(fù)雜，軸的偏擺振動大，運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性差等特點，故不是所有形式的軸封都能用于攪拌設(shè)備上。反應(yīng)釜攪拌軸處的密封，屬于動密封，常用的有填料密封和機械密封兩種形式。填料密封結(jié)構(gòu)簡單、易于制造，在攪拌設(shè)備上廣泛應(yīng)用，一般用于常壓、低壓、低轉(zhuǎn)速及允許定期維護的攪拌設(shè)備；機械密封是一種功耗小、泄露率低，密封性能可靠，使用壽命長的轉(zhuǎn)軸密封，主要用于腐蝕、易燃、易爆、劇毒及帶有固體顆粒的介質(zhì)中工作的高壓和真空設(shè)備。（1）機械密

40、封的安裝質(zhì)量及操作對 密封裝置的運行壽命有著極為重要的影 圖3軸封裝置示意圖響多彈簧式機械密封安裝時，要防止彈簧翹曲，以保證機械密封有合適的壓縮量，一般單端面的機械密封壓縮量為46mm。壓縮量過大，不但會增加密封端面PV值，而且會導(dǎo)致彈簧應(yīng)力上升，從而加速了彈簧的疲勞破壞。因此在調(diào)整彈簧的壓縮量時，應(yīng)嚴格按工藝要求進行。（2）要防止摩擦副間產(chǎn)生干摩擦，保證油盤內(nèi)油位，摩擦副間的潤滑膜一旦遭破壞，就會產(chǎn)生干摩擦，導(dǎo)致密封面損壞。（3）反應(yīng)釜軸封的磨損是其密封失效的重要原因。摩擦面端面的不平或產(chǎn)生熱變形、介質(zhì)中有雜質(zhì)造成摩擦副間有研磨顆粒等，都會使密封面早期磨損。因此選擇合理的動、靜環(huán)材料及選擇合

41、適的潔凈潤滑介質(zhì)，防止雜質(zhì)進入密封面，防止密封產(chǎn)生熱變形等，均可有效提高密封的使用壽命。2.6 反應(yīng)釜的其他附件2.6.1 人孔查文獻3附圖4-11和附表4-11，先用旋轉(zhuǎn)快開人孔DN=400。選用RF型，PN=1.0，DN=500 ，重153。2.6.2支座查文獻3附圖4-9和附表4-9，選用B型耳式支座（JB/T4725-12）。估算設(shè)備總重量：式中為罐體和夾套總重；為傳動裝置總重；為物料重；為冷卻水重。（1）查文獻9附表5，DN=1600mm，=10mm的筒節(jié)，每米質(zhì)量為397；DN=1700mm，=10mm的筒節(jié)，每米質(zhì)量為421。查文獻9附表4，DN=1600mm，=10mm的封頭，

42、質(zhì)量為229.63；DN=1700mm，=10mm的封頭，質(zhì)量為310.41。查文獻3附表4-5得DN=1600mm，PN=0.25甲型平焊法蘭凸面質(zhì)量132.0。凹面質(zhì)量為129.2kg查文獻2附表4-11得DN=400mm（RF型）的人孔重153。其他接管按300計，那么 （2）查文獻3附表5-7得機架重265；查文獻2表16-136得減速機重54;查文獻3附表4-6得DN=400mm的凸緣法蘭重46；密封裝置及其他附屬件約為50；查得聯(lián)軸器重16。那么 kg （3）取操作容積為3.2，則 （4）冷卻水充滿夾套的體積約為0.3 ，則 故kg每個支座（按兩個支座計算）承受載荷查文獻12表3-

43、28，當設(shè)備外面有保溫層或?qū)⒃O(shè)備直接放在樓板上時，宜采用B型耳式支座，按支座允許負荷大于實際負荷的原則選用支座JB/T4725-92耳座B3，材料為Q235-A。2.6.3設(shè)備接口設(shè)備各個接管的選取如表15。表15 反應(yīng)釜各接管規(guī)格序號公稱規(guī)格接管外徑和壁厚標準號用途或名稱1PN0.25DN25HG20592冷卻水出口2PN0.25DN25HG20592物料進口3PN0.25DN40HG20592溫度計管口4PN0.25DN25HG20592壓縮空氣管6PN0.25DN40HG20592出料口7PN0.25DN25HG20592冷卻水進口2.7 設(shè)備的維護和保養(yǎng)u 操作人員應(yīng)隨時注意機器各部件的運行情況。重點檢查支承部分工作情況，齒輪傳動是否平穩(wěn)，有異常及時停車處理。u 對連接部位，要經(jīng)常檢查密封填料的磨損程度，如已嚴重漏汽漏水，應(yīng)及時更換。u 對機體上的集塵及時清理，特別應(yīng)注意清理黏附在齒圈上的細小硬物，以免劃傷傳動件表面。u 檢查各部件的潤滑情況是否良好。u 檢查各儀表的可靠性，運行中發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時處理。u 長時間停車，應(yīng)徹底除去積料和冷凝水，做好傳動機構(gòu)的防銹工作，并定期開動電機，改變其停車位置。u 要定期檢查加熱列管是否完好，有沒有裂縫或封板處脫焊現(xiàn)象。小結(jié)畢業(yè)設(shè)計是我們走向工作崗位前的一次練兵,是對大學(xué)四年