化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)大型作業(yè)反應(yīng)釜設(shè)計(jì)1227

1、湖北理工學(xué)院 大型作業(yè)化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)大型作業(yè)題 目： 反應(yīng)釜 教 學(xué) 院： 化學(xué)與材料工程學(xué)院 專 業(yè)： 化學(xué)工程與工藝 學(xué) 號(hào)： 01 02 03 04 學(xué)生姓名： 吳家堯 鄭鵬宇 楊琳琳 謝勇指導(dǎo)教師： 夏 賢 友 年 月 日大型作業(yè)任務(wù)書(shū)220142015學(xué)年第1學(xué)期學(xué)生姓名： 專業(yè)班級(jí)：化學(xué)工程與工藝（精細(xì)化工）2011（1）指導(dǎo)教師： 夏 賢 友 工作部門(mén)： 化工教研室 一、大型作業(yè)題目：反應(yīng)釜二、大型作業(yè)內(nèi)容（含技術(shù)指標(biāo)）1反應(yīng)介質(zhì)：10m3的水乳膠涂料；2. 容器內(nèi)壓：常壓；3. 反應(yīng)溫度：8510；4. 電機(jī)功率：6kw；5. 攪拌轉(zhuǎn)速：60rpm；6、作業(yè)成果：計(jì)算書(shū)1份，

2、設(shè)備圖1張（cad繪制，a1打?。?。三、進(jìn)度安排112月15日：分配任務(wù)；212月16日-6月18日：查詢資料、初步設(shè)計(jì)；312月19日-12月25日：設(shè)計(jì)計(jì)算，完成報(bào)告。412月26日：答辯，提交作業(yè)四、基本要求1設(shè)計(jì)方案：根據(jù)給定的條件合理選擇設(shè)備的結(jié)構(gòu)以及合適的材料，立式容器或臥式容器的筒體和封頭、鋼板卷制焊接結(jié)構(gòu)接頭、鋼板材料的型號(hào)及熱處理?xiàng)l件等；2設(shè)計(jì)計(jì)算：依據(jù)材料的性能，對(duì)選用設(shè)備的壁厚進(jìn)行計(jì)算、穩(wěn)定性進(jìn)行校核；3輔助設(shè)備的選型：包括典型輔助設(shè)備的主要尺寸計(jì)算及型號(hào)規(guī)格：人孔或手孔設(shè)計(jì)、法蘭的型號(hào)規(guī)格、接管開(kāi)孔結(jié)構(gòu)、視鏡或液面鏡以及容器的支座選型等。 教研室主任簽名： 2013年

3、月 日目錄設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介50.1 設(shè)計(jì)條件50.2 設(shè)備外部條件50.3 水乳膠50.4 設(shè)計(jì)內(nèi)容及設(shè)計(jì)方案50.4.1夾套反應(yīng)釜的總體結(jié)構(gòu)60.4.2 釜體設(shè)計(jì)內(nèi)容60.4.3 傳熱裝置設(shè)計(jì)內(nèi)容61 反應(yīng)釜釜體的設(shè)計(jì)71.1 釜體公稱直徑dn的確定71.2 釜體筒體壁厚的設(shè)計(jì)71.2.1 設(shè)計(jì)參數(shù)的確定71.2.2 釜體壁厚的確定71.3 釜體封頭的設(shè)計(jì)81.3.1 釜體封頭厚度的計(jì)算81.3.2 釜體封頭相關(guān)參數(shù)91.4 筒體高度h的確定91.5 外壓筒體壁厚及封頭壁厚的設(shè)計(jì)91.5.1 外壓筒體壁厚的計(jì)算91.5.2 外壓封頭壁厚的計(jì)算101.6 筒體液壓試驗(yàn)及應(yīng)力校核111.6.1 筒體

4、液壓試驗(yàn)111.6.2 筒體應(yīng)力校核112 反應(yīng)釜夾套的設(shè)計(jì)122.1 夾套的公稱直徑和設(shè)計(jì)壓力的確定122.1.1 夾套公稱直徑的確定122.1.2 夾套pn的確定122.2 夾套筒體的設(shè)計(jì)122.2.1夾套筒體壁厚的設(shè)計(jì)122.2.2 夾套筒體長(zhǎng)度h筒的初步設(shè)計(jì)122.3 夾套封頭的設(shè)備132.3.1 封頭的選型132.3.2 橢球形封頭壁厚的設(shè)計(jì)（強(qiáng)度和剛度）132.3.3 橢球形封頭結(jié)構(gòu)尺寸的確定132.3.4 帶折邊錐形封頭厚壁的設(shè)計(jì)142.3.5封頭結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)（總體設(shè)計(jì)）142.3.6 帶折邊錐形封頭厚壁的設(shè)計(jì)142.4 傳熱面積的校核153 夾套的壓力試驗(yàn)及應(yīng)力校核163.1 水

5、壓試驗(yàn)壓力的確定163.2液壓試驗(yàn)的應(yīng)力校核163.3 水壓試驗(yàn)的操作過(guò)程164 反應(yīng)釜附件的選型及尺寸設(shè)計(jì)174.1 釜體法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)174.1.1 密封面形式的選型174.1.2 螺栓、螺母和墊圈的尺寸規(guī)格及材料的選擇174.2 工藝接管的設(shè)計(jì)174.3 管法蘭尺寸的設(shè)計(jì)184.4 墊片及材質(zhì)194.5 視鏡的選型194.6支座的選型及設(shè)計(jì)204.6.1支座的選型及尺寸的初步設(shè)計(jì)204.6.2支座載荷的校核計(jì)算215 攪拌軸及槳的設(shè)計(jì)235.1 攪拌器的結(jié)構(gòu)型式235.2 攪拌軸直徑的初步計(jì)算235.2.1 攪拌軸直徑的設(shè)計(jì)235.2.2 攪拌抽臨界轉(zhuǎn)速校核計(jì)算245.3 聯(lián)軸器的型

6、式及尺寸的設(shè)計(jì)245.4 直葉槳式攪拌器尺寸的設(shè)計(jì)246 傳動(dòng)裝置的選型和尺寸計(jì)算256.1 電動(dòng)機(jī)的選用256.2 減速機(jī)的選用266.3 機(jī)座的設(shè)計(jì)266.4 軸封裝置26總結(jié)26參考文獻(xiàn)28設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介0.1 設(shè)計(jì)條件（1）反應(yīng)介質(zhì)：10m3的水乳膠涂料；（2）容器內(nèi)壓：常壓；（3）反應(yīng)溫度：8510；（4）電機(jī)功率：6kw；（5）攪拌轉(zhuǎn)速：60rpm。0.2 設(shè)備外部條件 黃石年平均氣溫17。最熱月（7月）平均29.2，最冷月（1月）平均3.9。無(wú)霜期年平均264天，年平均降水量1382.6毫米，年平均降雨日132天左右，全年日照1666.4-2280.9小時(shí)，占全年月日可照射時(shí)數(shù)的3

7、1-63。境內(nèi)多東南風(fēng)，年平均風(fēng)速為每秒2.17米。0.3 水乳膠的介紹由于水性涂料不用有機(jī)溶劑，對(duì)人體無(wú)毒害，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，因而近年來(lái)發(fā)展十分迅速。凡是用水作溶劑或者分散在水中的涂料部可稱之為水性涂料。水性涂料包括水溶性涂料和水膠乳涂料兩種，采用乳液聚合工藝制備成合成樹(shù)脂水膠乳，膠粒徑0.1-10m。 目前，世界上使用較廣的水膠乳涂料有聚醋酸乙烯水膠乳涂料、聚丙烯酸酯水膠乳涂料、醇酸樹(shù)脂水膠乳涂料和偏氯乙烯共聚樹(shù)脂水膠乳涂料。水乳膠可用：丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸異丁酯、醋酸乙烯酯、苯乙烯、氯乙烯和丙烯腈等單體合成。例如：苯丙乳液（苯乙烯-丙烯酸酯乳液）是由苯乙烯和丙烯酸酯單

8、體經(jīng)乳液共聚而得。乳白色液體，帶藍(lán)光。固體含量4045，粘度801500mpas，單體殘留量0.5%，ph值89。苯丙乳液附著力好，膠膜透明，耐水、耐油、耐熱、耐老化性能良好。苯丙乳液用作紙品膠粘劑，也可與淀粉、聚乙烯醇、羧甲基纖維素鈉等膠粘劑配合使用。貯存于530的庫(kù)房?jī)?nèi)，貯存期1年。苯丙乳液作為一類重要的中間化工產(chǎn)品,有著非常廣泛的用途，現(xiàn)主要用作建筑涂料、金屬表面乳膠涂料、地面涂料、紙張粘合劑、膠粘劑等。在進(jìn)行操作時(shí)可將水乳膠的密度近似于水的密度進(jìn)行計(jì)算。0.4 設(shè)計(jì)內(nèi)容及設(shè)計(jì)方案0.4.1夾套反應(yīng)釜的總體結(jié)構(gòu)帶攪拌的反應(yīng)釜是化學(xué)、醫(yī)藥及食品等工業(yè)中常用的典型反應(yīng)設(shè)備之一。它是一種在一定

9、壓力和溫度下，借助攪拌器將一定容積的兩種（或多種）液體以及液體與固體或氣體物料混勻，促進(jìn)其反應(yīng)的設(shè)備。一臺(tái)帶攪拌的反應(yīng)釜主要有攪拌容器、攪拌裝置、傳動(dòng)裝置、軸封裝置、支座、人孔、工藝接管和一些附件組成。 反應(yīng)釜分罐體和夾套兩部分，主要有封頭和筒體組成，多為中、低壓壓力容器；攪拌裝置有攪拌器和攪拌軸組成，其形式通常由工藝而定；傳動(dòng)裝置是為帶動(dòng)攪拌裝置設(shè)置的，主要有電動(dòng)機(jī)、減速器、聯(lián)軸器和傳動(dòng)軸等組成；軸封裝置為動(dòng)密封，一般采用機(jī)械密封或填料密封；它們與支座、人孔、工藝接管等附件一起，構(gòu)成完整的反應(yīng)釜。0.4.2 釜體設(shè)計(jì)內(nèi)容釜體一般是立式圓筒形容器，有頂蓋、筒體和釜底，通過(guò)支座安裝在基礎(chǔ)或平臺(tái)上

10、。根據(jù)反應(yīng)釜的設(shè)計(jì)參數(shù)及要求可知，釜體采用立式圓筒形結(jié)構(gòu)，上、下封頭均采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭。下封頭與筒體焊接，上封頭與筒體采用法蘭連接。夾套采用焊接式整體結(jié)構(gòu)形式。0.4.3 傳熱裝置設(shè)計(jì)內(nèi)容為及時(shí)送入化學(xué)放應(yīng)所需熱量或傳出化學(xué)放應(yīng)放出的熱量，在釜體外部或內(nèi)部可設(shè)置傳熱裝置，使溫度控制在需要的范圍之內(nèi)。 常用的傳熱裝置是在釜體外部設(shè)置夾套或在釜體內(nèi)部設(shè)置蛇管。反應(yīng)釜的攪拌裝置由攪拌軸和攪拌器組成，可使物料混合均勻、良好接觸，加速化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。 攪拌過(guò)程中，物料的湍動(dòng)程度增大，反應(yīng)物分子之間、反應(yīng)物分子與容器器壁之間的接觸不斷更新，既強(qiáng)化了傳質(zhì)和傳熱，又有利于化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。攪拌器采用推進(jìn)式攪拌

11、器。反應(yīng)釜的傳動(dòng)裝置主要由電機(jī)、減速器、聯(lián)軸器和傳動(dòng)軸等組成。反應(yīng)釜的軸封裝置：為維持設(shè)備內(nèi)的壓力或阻止釜內(nèi)介質(zhì)泄漏，在攪拌軸伸出封料抖出必須進(jìn)行密封（動(dòng)密封）。軸封裝置通常有填料密封和機(jī)械密封。反應(yīng)釜的其他附件，包括支座、人孔、工藝接管等。1 反應(yīng)釜釜體的設(shè)計(jì)1.1 釜體公稱直徑dn的確定 在確定反應(yīng)釜釜體直徑和高度時(shí)，考慮到操作時(shí)所允許的裝料程度，即裝料系數(shù)的影響，通常裝料系數(shù)可取0.60.85。如果物料在反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生泡沫或呈沸騰狀態(tài)，應(yīng)取較低值，一般為0.60.7；如果反應(yīng)狀態(tài)平穩(wěn)，可取0.80.85（物料粘度大時(shí)，可取最大值）。所以，取=0.85。反應(yīng)釜內(nèi)物料類型為液-液相物料l/d

12、i可取1.01.3。所以，取l/di=1.3。設(shè)計(jì)的反應(yīng)釜體積v=v0/=10/0.85=11.76m3，圓整得v=12m3。由 （1-1）式中 v釜體的體積，m3; di釜體的內(nèi)徑，m; l釜體的長(zhǎng)度，m。所以，=2.27m，故得釜體dn=2270mm。1.2 釜體筒體壁厚的設(shè)計(jì)1.2.1 設(shè)計(jì)參數(shù)的確定根據(jù)設(shè)計(jì)要求，容器內(nèi)壓為常壓，取設(shè)計(jì)壓力p=0.1mpa。 設(shè)計(jì)壓力p：p0.1mpa； 液柱靜壓力p液：mpa; 計(jì)算壓力pc：pc= p+ p液 =0.1+0.03858=0.13858mpa； 設(shè)計(jì)溫度t：t= 8510；焊接接頭系數(shù)：0.85；設(shè)計(jì)壓力p=0.1mpa，設(shè)計(jì)溫度t=8

13、510，可選擇q235-b號(hào)鋼，查文獻(xiàn)1得在該溫度下的許用壓力t=113mpa。1.2.2 釜體壁厚的確定釜體的計(jì)算厚度為： （1-2）式中 釜體的計(jì)算厚度，mm;pc釜體的計(jì)算壓力，mpa; di釜體的內(nèi)徑，mm；焊接接頭系數(shù)； t許用應(yīng)力，mpa。所以，釜體的計(jì)算厚度：mm預(yù)計(jì)釜體的名義厚度在67之間，則取負(fù)偏差c1=0.60mm，雙面腐蝕取c2=3mm。釜體的設(shè)計(jì)厚度d=+c2=1.64+3=4.64mm;釜體的名義厚度n=+c1+c2+=6mm;釜體的有效厚度e=+=2mm。故，釜體的壁厚為6mm。查文獻(xiàn)2得：釜體一米高的容積v1m=2.545m3;釜體一米高的內(nèi)表面積fi=5.66m

14、2；釜體一米高筒節(jié)的質(zhì)量g=356kg。1.3 釜體封頭的設(shè)計(jì)1.3.1 釜體封頭厚度的計(jì)算 采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭作為釜體的下封頭，如圖1-1所示。 圖1-1 橢圓形封頭示意圖 由于封頭為橢圓形封頭，所以，di/2hi=2，查文獻(xiàn)2得橢圓形封頭形狀系數(shù)k=1.00，則封頭厚度s: （1-3）故, smm 封頭設(shè)計(jì)厚度sd=s+c2=1.64+3=9.96mm；封頭名義厚度sn=s+c1+c2+=6mm。1.3.2 釜體封頭相關(guān)參數(shù)封頭的公稱直徑為2270mm，名義厚度為6mm，材質(zhì)為q235-b，根據(jù)橢圓形封頭標(biāo)準(zhǔn)（jb/t473795）2，得：曲邊高度h1=450mm；直邊高度h2=25mm；

15、內(nèi)表面積fi=5.52m2；容積v封=1.214m3；質(zhì)量g封=232kg。1.4 筒體高度h的確定 反應(yīng)釜容積v通常按下封頭和筒體兩部分容積之和計(jì)算。則筒體高度l按1-4式計(jì)算。 h= (v-v封)/v1m (1-4)式中 v封封頭容積，m3； v1m1米高筒體容積，m3/m。因此，筒體長(zhǎng)度h=(6-0.826)/2.545=2.033m=2033mm，圓整得h=2100mm。按圓整后的筒體高度修正實(shí)際容積，則 v=v1mh+v封 (1-5)筒體實(shí)際容積v實(shí)=2.5452.1+1.214=6.1705m3。1.5 外壓筒體壁厚及封頭壁厚的設(shè)計(jì)1.5.1 外壓筒體壁厚的計(jì)算夾套內(nèi)介質(zhì)的壓力為常

16、壓，取設(shè)計(jì)外壓p=0.1 mpa。設(shè)筒體的壁厚n=10mm，取c1=0.8mm，則： 筒體的計(jì)算長(zhǎng)度h1=h+h1/3+h2=2100+150+25=2275mm e=n-c=10-3-0.8=6.2mm；do=di+2n=2270+20=2290mm；do/e=2290/6.2=369.4，（do/e20）；h1/do=2275/2290=0.993。在文獻(xiàn)1中的h1/do坐標(biāo)上找到0.993的值，由該點(diǎn)做水平線與對(duì)應(yīng)do/e=369.4 線相交，沿此點(diǎn)再做豎直線與橫坐標(biāo)相交，交點(diǎn)的對(duì)應(yīng)值為：a0.00012。再由文獻(xiàn)1中選取，在水平坐標(biāo)中找到a0.00012點(diǎn)，由該點(diǎn)做豎直線與對(duì)應(yīng)的材料溫

17、度線相交，沿此點(diǎn)再做水平線與右方的縱坐標(biāo)相交，得到系數(shù)的值為：b25mpa、e=2.00105mpa。根據(jù) = （1-6）式中 p許用外壓力，mpa； b 查表的系數(shù)，mpa； d0筒體的外徑，mm； e筒體的有效厚度，mm。由（1-6）得，故 p =0.149mpa 大于p=0.1mpa且較為接近 ，所以假設(shè)n=10mm滿足筒體穩(wěn)定性要求。1.5.2 外壓封頭壁厚的計(jì)算假設(shè)標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的n=10mm，p=0.1mpa。則，e=10-3.8=6.2mm，k1=0.90，do=di+2n=2270+20=2290mm，do/e=2290/6.2=369。系數(shù)查文獻(xiàn)1得系數(shù)b=57.5 mpa，

18、e=2.00105 mpa。所以，封頭的許用外壓力: mpa故，p =0.156 mpa 大于p=0.1 mpa且較為接近，所以假設(shè)n=10mm滿足封頭穩(wěn)定性要求。1.6 筒體液壓試驗(yàn)及應(yīng)力校核1.6.1 筒體液壓試驗(yàn)水壓試驗(yàn)的壓力： (1-7)式中 pt水中壓力，mpa； p設(shè)計(jì)壓力，mpa； 水中應(yīng)力，mpa；t許用應(yīng)力，mpa。查.0，則pt=1.250.11.0=0.125mpa。1.6.2 筒體應(yīng)力校核 筒體的取設(shè)計(jì)厚度n=10mm，則有效厚度e=6.2mm，設(shè)計(jì)溫度下的材料的許用應(yīng)力t=113 mpa。在壓力試驗(yàn)前，應(yīng)對(duì)試驗(yàn)壓力下的筒體應(yīng)力進(jìn)行校核，即容器壁內(nèi)所產(chǎn)生的最大應(yīng)力不超過(guò)

19、所用材料在試驗(yàn)溫度上屈服極限的90%（液壓試驗(yàn)）。應(yīng)力校核： （1-7）式中t設(shè)計(jì)溫度下的計(jì)算應(yīng)力，mpa。由（1-7）得， mpa0.9t=0.9113=101.7 mpa因t0.9t，所以液壓試驗(yàn)足夠。2 反應(yīng)釜夾套的設(shè)計(jì)2.1 夾套的公稱直徑和設(shè)計(jì)壓力的確定2.1.1 夾套公稱直徑的確定 夾套套內(nèi)徑可根據(jù)釜體直徑關(guān)系確定，如表2-1： 表2-1 夾套直徑與筒體直徑的關(guān)系(單位：mm)di500600700180020003000djdi+50di+100di+200 由夾套的筒體內(nèi)徑與釜體筒體內(nèi)徑之間的關(guān)系可知： dj= di +100 =2270+200=2470 (mm) dj=24

20、70mm在表2-1取值范圍，故取dn=2470mm。2.1.2 夾套pn的確定 由設(shè)備的設(shè)計(jì)條件可知，夾套內(nèi)介質(zhì)的工作壓力為常壓，取pn=0.1 mpa。2.2 夾套筒體的設(shè)計(jì)2.2.1夾套筒體壁厚的設(shè)計(jì) 夾套筒體壁厚： =4.89mm 圓整后得，1n=6mm。 剛度校核：碳素鋼的，筒體的壁厚取。2.2.2 夾套筒體長(zhǎng)度h筒的初步設(shè)計(jì)由 h筒= （2-1）式中 h筒夾套的筒體長(zhǎng)度，m; v 操作體積，m3; vh內(nèi)徑封頭體積，m3； v1 筒體每一米高的容積； 裝料系數(shù)?？扇?.60.85；如反應(yīng)時(shí)易起泡或呈沸騰狀態(tài)，應(yīng)取低值，如0.60.7；反應(yīng)狀態(tài)平穩(wěn)，可取0.80.85（物料黏度較大時(shí)，

21、可取最大值）。夾套筒體長(zhǎng)度h筒： mm 圓整后得，h筒=3450mm。2.3 夾套封頭的設(shè)備2.3.1 封頭的選型夾套的下封頭選標(biāo)準(zhǔn)橢球型，內(nèi)徑與筒體相同（dj2470mm）。代號(hào)eha，標(biāo)準(zhǔn)jb/t47462002。夾套的上封頭選帶折邊錐形封頭，且半錐角。2.3.2 橢球形封頭壁厚的設(shè)計(jì)（強(qiáng)度和剛度）因?yàn)閜w為常壓，所以需要根據(jù)剛度條件設(shè)計(jì)封頭的最小壁厚。 因?yàn)?dj2470mm3800mm，取2 di /1000，且不小于3 mm 另加c2，所以 min4.490+3=7.490mm，圓整后n=8mm。對(duì)于碳鋼制造的筒體厚壁取n=8mm。2.3.3 橢球形封頭結(jié)構(gòu)尺寸的確定 夾套封頭的尺寸

22、見(jiàn)表2-2：表2-2 夾套封頭尺寸直邊高度h1曲面深度h2容積vjf質(zhì)量25mm500mm1.126m386.49kg 封頭的下部結(jié)構(gòu)如圖2-1：圖 2-1 封頭的下部結(jié)構(gòu)圖 由設(shè)備設(shè)計(jì)條件可知：下料口的50mm，封頭下部結(jié)構(gòu)的主要結(jié)構(gòu)尺寸146mm。2.3.4 帶折邊錐形封頭厚壁的設(shè)計(jì)考慮到封頭的大端與夾套筒體對(duì)焊，小端與釜體筒體角焊，因此取封頭的壁厚與夾套筒體的壁厚一致，即8mm。2.3.5封頭結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)（總體設(shè)計(jì)）表2-3 封頭結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表公稱直徑dn/mm總深度h/mm內(nèi)表面積a/m2容積v/m325002001.22460.3232.3.6 帶折邊錐形封頭厚壁的設(shè)計(jì)由于封頭過(guò)渡部

23、分與錐體部分受力情況不同，分兩部分計(jì)算：過(guò)渡部分：=45；k=0.8181；f=0.645；椎體大端過(guò)渡區(qū)圓弧半徑r=0.15di，選型為chb。 由公式 （2-2） 公式中 n 受力物體的厚度，mm； pc計(jì)算壓力，mpa； k過(guò)渡區(qū)形變系數(shù)； 焊縫系數(shù)； f錐形形變系數(shù)； di釜體直徑，mm； 許用應(yīng)力，mpa； c 附加厚度，mm；mm 椎體部分：mm 考慮到與夾套筒體的焊接，故圓整=10mm。2.4 傳熱面積的校核dn=2270mm釜體下封頭的內(nèi)表面積fh = 5.52 m2；dn=2270mm筒體（1m高）的內(nèi)表面積= 7.128 m2；夾套包圍筒體的表面積：fs =h筒= 7.12

24、81.6=11.4048 m2 fh +fs=5.52+9.048=14.568 m2 釜內(nèi)進(jìn)行的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，則需進(jìn)行傳熱面積的校核，將fh +fs = 14.568m2，與工藝需要的傳熱面積進(jìn)行比較。fh +fs f=11.57 m2，滿足要求。3 夾套的壓力試驗(yàn)及應(yīng)力校核3.1 水壓試驗(yàn)壓力的確定 水壓試驗(yàn)的壓力： （3-1）式中 pt 試驗(yàn)壓力，mpa； p 設(shè)計(jì)壓力，mpa；試驗(yàn)溫度下的材料的許用應(yīng)力，mpa；設(shè)計(jì)溫度下的材料的許用應(yīng)力，mpa。 當(dāng)設(shè)計(jì)溫度小于200時(shí)，與t 接近，此項(xiàng)=1.0 。試驗(yàn)壓力pt =1.250.11.0=0.125 mpa。3.2液壓試驗(yàn)的應(yīng)力校核由

25、 （3-2）式中 di釜體直徑，mm； e有效厚度，mm； pt水中壓力，mpa； max最大應(yīng)力，mpa。 得： mpa mpa由，故液壓強(qiáng)度足夠。3.3 水壓試驗(yàn)的操作過(guò)程將容器充滿液體，待容器壁溫與液體溫度相同時(shí)緩慢升到0.1mpa，保持一點(diǎn)時(shí)間，一般不小于30min，然后將壓力降到規(guī)定實(shí)驗(yàn)壓力的80%，并保持足夠的時(shí)間以對(duì)所有焊接和連接部位進(jìn)行檢查，如有泄露，修補(bǔ)后重新試驗(yàn)。4 反應(yīng)釜附件的選型及尺寸設(shè)計(jì)4.1 釜體法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：法蘭的設(shè)計(jì)、密封面形式的選型、墊片設(shè)計(jì)、螺栓和螺母的設(shè)計(jì)。4.1.1 密封面形式的選型根據(jù)pn0.6mpa2.5 mpa、介質(zhì)溫度小于100

26、和介質(zhì)的性質(zhì)，由文獻(xiàn)3知密封面形式為光滑面。4.1.2 螺栓、螺母和墊圈的尺寸規(guī)格及材料的選擇本設(shè)計(jì)選用六角頭螺栓（雙頭螺柱b級(jí)、gb90188）、型六角螺母（a級(jí)和b級(jí)、gb/t61712000），平墊圈（100hv、gb/t95-2002）。螺栓長(zhǎng)度l的計(jì)算：螺栓3的長(zhǎng)度由法蘭的厚度（）、墊片的厚度（）、螺母的厚度（h）、墊圈厚度（h）、螺栓伸出長(zhǎng)(0.30.5d)確定。其中=80mm，=3mm，h=21.5mm，h=3.2mm，螺栓伸出長(zhǎng)度取0.3d。螺栓的長(zhǎng)度為： =201.01 mm取l200mm。螺柱標(biāo)記：螺柱 m24200 gb 90188螺母標(biāo)記：螺母 m24 gb/t6170

27、2000 墊圈標(biāo)記：墊片 24-100hv gb/t952002 根據(jù)乙型平焊法蘭、工作溫度t200r/min時(shí)，都應(yīng)做臨界轉(zhuǎn)速校核。由于反應(yīng)釜的攪拌軸轉(zhuǎn)速=60r/min，故不作臨界轉(zhuǎn)速校核計(jì)算。5.3 聯(lián)軸器的型式及尺寸的設(shè)計(jì)聯(lián)軸器的型式選用剛性凸緣聯(lián)軸器（c型2 ）由文獻(xiàn)2確定聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)和尺寸如表5-1。表5-1 c型凸緣聯(lián)軸器的剛性及尺寸表標(biāo)定符號(hào)軸徑mnmaxnm主要尺寸（mm）質(zhì)量kgdl1l2lh1h2l1m d4l2bc60976170859820381683m84201820.05.4 直葉槳式攪拌器尺寸的設(shè)計(jì)查工具書(shū)2可知直葉槳式攪拌器的結(jié)構(gòu)參數(shù)如下：dj=(0.75-0

28、.25)dn；b=(0.25-0.1)dj；h=(1-0.2)dj；z=2。直葉槳的直徑：dj=0.5dn=1135mm；槳底距槽底： h=0.8dj=908mm；槳葉厚度： b=0.15dj=170.25mm。6 傳動(dòng)裝置的選型和尺寸計(jì)算 攪拌反應(yīng)釜傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)包括：電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)和聯(lián)軸器的選用，以及機(jī)座和底座的選用及設(shè)計(jì)等內(nèi)容。圖6-1 攪拌反應(yīng)釜的傳動(dòng)裝置1-電動(dòng)機(jī)；2-減速機(jī)；3-聯(lián)軸器；4-機(jī)座；5-軸封裝置；6-底座；7-封頭；8-攪拌軸6.1 電動(dòng)機(jī)的選用由于反應(yīng)釜里的物料腐蝕情況微弱且沒(méi)有防爆要求，所以可選擇最常用的y系列全封閉自扇冷式三相異步電動(dòng)機(jī)?？紤]到攪拌軸通過(guò)軸封裝置

29、時(shí)由摩擦而損耗的功率等因素，攪拌反應(yīng)釜所需電動(dòng)機(jī)的功率可由下式（6-1）表示： （6-1）式中 p電動(dòng)機(jī)功率，kw； pe工藝要求的攪拌功率，kw； pm軸封摩擦損失功率，kw； 傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械效率。6.2 減速機(jī)的選用反應(yīng)釜用的立式減速機(jī)，主要類型有諧波減速機(jī)、擺線針輪行星減速機(jī)、二級(jí)齒輪減速機(jī)和v帶傳動(dòng)減速機(jī)。根據(jù)電機(jī)的功率p=6kw、攪拌軸的轉(zhuǎn)速n=60 r/min，查文獻(xiàn)可選用bld擺線針輪行星減速機(jī)，其型號(hào)尺寸從hg 5-745-78標(biāo)準(zhǔn)中查得bld-50-29。6.3 機(jī)座的設(shè)計(jì)由于本反應(yīng)介質(zhì)體積為10m3且轉(zhuǎn)速只有60，所以反應(yīng)釜傳來(lái)的軸向力并不大，故機(jī)座的類型確定為j-a型，又

30、由于攪拌軸的軸徑為65mm，所以機(jī)座的標(biāo)定符號(hào)位j-a-65，其基本尺寸如表（6-1）：表6-1 j-a-65型機(jī)座尺寸減速機(jī)軸徑尺寸質(zhì)量（kg）標(biāo)定符號(hào)dd1d2d3hh1b1b2f1f2n1d1j-a-656540036032054026022225681851.56.4 軸封裝置反應(yīng)釜中介質(zhì)的泄漏會(huì)造成物料浪費(fèi)并污染環(huán)境，且易燃、易爆、劇毒、腐蝕性介質(zhì)的泄漏會(huì)危及人身和設(shè)備的安全。反應(yīng)釜中使用的軸封裝置主要有填料軸封和機(jī)械密封兩種，而本設(shè)計(jì)介質(zhì)的反應(yīng)條件為常壓且溫度不高，故選用填料密封。由于本設(shè)計(jì)中的水乳膠涂料無(wú)毒、非易爆易燃且反應(yīng)條件為常壓，所以可選用油侵石棉填料?？偨Y(jié)通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，讓我們更加深刻的了解化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)的基礎(chǔ)知識(shí)以及反應(yīng)釜的設(shè)計(jì)過(guò)程。在不同的地區(qū)，不同的溫度，不同的海拔高度，不同的反應(yīng)溶液，反應(yīng)釜的設(shè)計(jì)過(guò)程是不同的。經(jīng)過(guò)這次的課程設(shè)計(jì)，讓我們深刻認(rèn)識(shí)到，僅僅學(xué)習(xí)了課內(nèi)的知識(shí)是不足以完成這次的課程設(shè)計(jì)的。在課程設(shè)計(jì)當(dāng)中，遇到各種各樣的問(wèn)題，要查找各種關(guān)于化工設(shè)備的資料。通過(guò)查閱學(xué)習(xí)資料以及學(xué)習(xí)手冊(cè)，一一