1、遼寧工業(yè)大學(xué)專業(yè)課課稈設(shè)計（論文）題目：院（系） 機(jī)械工程與自動化學(xué)院專業(yè)班級：學(xué) 號：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：教師職稱：起止時間：專業(yè)課課程設(shè)計（論文）任務(wù)書院（系）：機(jī)械工程與自動化學(xué)院教研室：過程裝備與控制工程學(xué)號學(xué)生姓名專業(yè)班級過程1021設(shè)計技術(shù)參數(shù)釜內(nèi)夾套工作介質(zhì)水+固體水蒸氣工作壓力（MPa）0.153.0工作溫度 （C）< 120< 150操作容積 （m3 ）6傳熱面積（M2 ）7課程設(shè)計論文>任務(wù)2設(shè)計內(nèi)容（1）設(shè)計方案確定（2）釜體直徑設(shè)計（3 ）筒體及封頭設(shè)計（4 ）夾套設(shè)計（5 ）密封裝置（法蘭、墊片、螺栓）設(shè)計（6 ）傳熱設(shè)計（7）攪拌軸、攪拌器及傳動裝

2、置設(shè)計及選擇（8）設(shè)計軸封形式（9 ）懸掛式支座設(shè)計（10）開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計（11）其它附件設(shè)計（12）有關(guān)焊接方面的設(shè)計（選擇）（13）經(jīng)濟(jì)分析3完成工作量反應(yīng)釜裝配圖 A0（ 1張） 設(shè)計計算說明書一份，A4打印。圖面（20% 說明書（30% 答辯（40% 平時（10%總分成績評定總成績： 指導(dǎo)教師簽字： 目錄前言 1.1 反應(yīng)釜用途及特征 2.2 反應(yīng)釜常見類型 2.3 攪拌反應(yīng)釜 3.第 1 章機(jī)械設(shè)計 4.1.1 確定筒體的直徑和高度 4.1.1.1 筒體的直徑 5.1.1.2 筒體的高度 5.1.2 確定夾套的直徑和高度 6.1.2.1 夾套的直徑 6.1.2.2 夾套的高度 6.1.

3、3 確定夾套及筒體材料和設(shè)計壁厚 7.1.3.1 確定夾套的材料和設(shè)計壁厚 7.1.3.2 確定筒體的材料和壁厚 8.1.4 水壓實驗及強(qiáng)度較核 1.01.4.1 內(nèi)筒體水壓實驗壓力 1.01.4.2 夾套水壓實驗壓力 1.01.4.3 內(nèi)筒水壓實驗時壁內(nèi)應(yīng)力 1.01.4.4 夾套水壓實驗時壁內(nèi)應(yīng)力 1.1第二章傳熱計算 1.2.2.1 夾套內(nèi)的液體向筒體的外壁傳熱 1.22.2 筒外壁和內(nèi)壁的傳熱 1.32.3 較核外壁溫度 1.4.第三章 攪拌釜密封、攪拌傳動裝備及附屬的計算與選擇 1. 53.1 選擇釜體法蘭 1.5.3.2 攪拌軸、攪拌器及傳動裝置的設(shè)計 1.63.2.1 選擇攪拌器

4、、攪拌軸和聯(lián)軸器 1.6功率計算 1.6.3.2.3 攪拌軸直徑計算 1.7.3.2.4 選擇攪拌傳動裝置和密封裝置 1.8軸封裝置 1.8.3.3 開孔補(bǔ)強(qiáng) 1.9.3.3.1 氨水進(jìn)口補(bǔ)強(qiáng)： 2.0.3.3.2 人孔補(bǔ)強(qiáng)： 2.1.3.3.3 溫度計補(bǔ)強(qiáng)： 2.2.補(bǔ)強(qiáng)措施 2.4.3.4 容器支座的選用 2.4.3.4.1 反應(yīng)釜的總重量計算 2.43.5 人孔、溫度計與工藝接管選擇 2.53.5.1 人孔的選擇 2.5.3.5.2 溫度計的選擇 2.6.3.5.3 工藝接管的選擇 2.7.結(jié)束語 2.8.參考文獻(xiàn) 2.9.前言1 反應(yīng)釜用途及特征反應(yīng)釜的廣義理解即有物理或化學(xué)反應(yīng)的不銹

5、鋼容器，通過對容器的結(jié)構(gòu)設(shè)計與參數(shù) 配置，實現(xiàn)工藝要求的加熱、蒸發(fā)、冷卻及低高速的混配功能。隨之，反應(yīng)過程中的壓力 要求對容器的設(shè)計要求也不盡相同。生產(chǎn)必須嚴(yán)格按照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)加工、檢測并試運行。 不銹鋼反應(yīng)釜 . 根據(jù)不同的生產(chǎn)工藝、操作條件等不盡相同，反應(yīng)釜的設(shè)計結(jié)構(gòu)及參數(shù)不 同，即反應(yīng)釜的結(jié)構(gòu)樣式不同，屬于非標(biāo)的容器設(shè)備。不銹鋼反應(yīng)釜廣泛應(yīng)用于石油、化 工、橡膠、農(nóng)藥、染料、醫(yī)藥、食品等生產(chǎn)型用戶和各種科研實驗項目的研究，用來完成 水解、中和、結(jié)晶、蒸餾、蒸發(fā)、儲存、氫化、烴化、聚合、縮合、加熱混配、恒溫反應(yīng) 等工藝過程的容器。反應(yīng)釜是綜合反應(yīng)容器，根據(jù)反應(yīng)條件對反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)功能及配置附件

6、的設(shè)計。從開始的進(jìn)料 -反應(yīng)- 出料均能夠以較高的自動化程度完成預(yù)先設(shè)定好的反應(yīng)步 驟，對反應(yīng)過程中的溫度、壓力、力學(xué)控制（攪拌、鼓風(fēng)等） 、反應(yīng)物 / 產(chǎn)物濃度等重要參 數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格的調(diào)控。2 反應(yīng)釜常見類型根據(jù)反應(yīng)釜的制造結(jié)構(gòu)可分為開式平蓋式反應(yīng)釜、開式對焊法蘭式反應(yīng)釜和閉式反應(yīng) 釜三大類，每一種結(jié)構(gòu)都有他的適用范圍和優(yōu)缺點。反應(yīng)釜按材質(zhì)及用途可有以下幾種：（1）不銹鋼反應(yīng)釜不銹鋼反應(yīng)釜由釜體、釜蓋、夾套、攪拌器、傳動裝置、軸封裝置、支承等組成。材 質(zhì)一般有碳錳鋼、不銹鋼、鋯、鎳（哈氏、蒙乃爾）合金及其它復(fù)合材料；根據(jù)反應(yīng)釜的 制造結(jié)構(gòu)可分為開式平蓋式反應(yīng)釜、開式對焊法蘭式反應(yīng)釜和閉式反應(yīng)釜

7、三大類。不銹鋼 反應(yīng)釜攪拌形式一般有錨式、 槳式、渦輪式、 推進(jìn)式或框式等， 攪拌裝置在高徑比較大時， 可用多層攪拌槳葉， 也可根據(jù)用戶的要求任意選配。 不銹鋼反應(yīng)釜的密封型式不同可分為： 填料密封機(jī)械密封和磁力密封。加熱方式有電加熱、熱水加熱、導(dǎo)熱油循環(huán)加熱、外（ 內(nèi)）盤管加熱等， 冷卻方式為夾套冷卻和釜內(nèi)盤管冷卻。 不銹鋼反應(yīng)釜廣泛應(yīng)用于石油、 化工、 橡膠、農(nóng)藥、染料、醫(yī)藥、食品，用來完成硫化、氫化、烴化、聚合、縮合等工藝過程的 壓力容器，例如反應(yīng)器、反應(yīng)釜、分解鍋、聚合釜等。（2）搪玻璃反應(yīng)釜 搪玻璃反應(yīng)釜是將含高二氧化硅的玻璃，襯在鋼制容器的內(nèi)表面，經(jīng)高溫灼燒而牢固 地密著于金屬表面

8、上成為復(fù)合材料制品。因此搪玻璃反應(yīng)釜具有玻璃的穩(wěn)定性和金屬強(qiáng)度 的雙重優(yōu)點，是一種優(yōu)良的耐腐蝕設(shè)備。 搪玻璃反應(yīng)釜技術(shù)規(guī)范： 使用壓力：0.2-0.8Mpa ； 耐酸性：對各種有機(jī)酸、無機(jī)酸、有機(jī)溶劑均有較好的抗蝕性；耐堿性：搪玻璃對堿性溶 液抗蝕性較酸溶液差。瓷層厚度：玻璃設(shè)備的瓷層厚度，搪玻璃設(shè)備附件的瓷層厚度;耐壓電：搪玻璃具有良好的絕緣性，當(dāng)搪玻璃在規(guī)定厚度內(nèi)用20KV高頻電火花檢查瓷層時，高頻電火花不能擊穿瓷層；耐沖擊性：玻璃層的內(nèi)應(yīng)力越小，彈性 越好，硬度越大，抗彎抗壓強(qiáng)度越高，則耐沖擊就越好。（3）磁力攪拌反應(yīng)釜 采用靜密封結(jié)構(gòu)，攪拌器與電機(jī)傳動間采用磁力偶合器聯(lián)接，由于其無接觸

9、的傳遞力 矩，以靜密封取代動密封，能徹底解決以前機(jī)械密封與填料密封無法解決的泄漏問題，使 整個介質(zhì)各攪拌部件完全處于絕對密封的狀態(tài)中進(jìn)行工作，因此，更適合用于各種易燃易 爆、劇毒、貴重介質(zhì)及其它滲透力極強(qiáng)的化學(xué)介質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)，是石油、化工、有機(jī)合成、 高分子材料聚合、食品等工藝中進(jìn)行硫化、氟化、氫化、氧化等反應(yīng)最理想的無泄漏反應(yīng) 設(shè)備。（4）不飽和聚酯樹脂全套設(shè)備 不飽和聚脂樹脂設(shè)備由立式冷凝器、臥式冷凝器、反應(yīng)釜、儲水器、分餾柱五部分組 成，適用范圍：用于生產(chǎn)不飽和聚酯樹脂、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、 ABS 樹脂、油漆的關(guān)鍵 設(shè)備。根據(jù)反應(yīng)釜的密封型式不同可分為：填料密封，機(jī)械密封和磁力密封。（5

10、）電加熱反應(yīng)釜電加熱反應(yīng)釜具有加熱迅速、 耐高溫、耐腐蝕、 無環(huán)境污染等特點， 廣泛應(yīng)用于石油、 化工、橡膠、農(nóng)藥、染料、醫(yī)藥、食品等行業(yè)，也用來完成硫化、硝化、氫化、烴化、縮 合、聚合等工藝過程。電加熱反應(yīng)釜材質(zhì)一般有碳錳鋼、不銹鋼、鋯、鎳基（哈氏、蒙乃 爾、因康鎳）合金及其它復(fù)合材料；根據(jù)反應(yīng)釜的制造結(jié)構(gòu)可分為開式平蓋式反應(yīng)釜、開 式對焊法蘭式反應(yīng)釜和閉式反應(yīng)釜三大類，每一種結(jié)構(gòu)都有他的適用范圍和優(yōu)缺點。根據(jù) 反應(yīng)釜的密封型式不同可分為：填料密封，機(jī)械密封和磁力密封。3 攪拌反應(yīng)釜攪拌反應(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 壓力和溫度下，借助攪拌器將一定容積

11、的兩種（或多種）液體與液體以及液體與固體或氣 體物料混勻，促進(jìn)其化學(xué)反應(yīng)的設(shè)備，通常伴有熱效應(yīng)，由換熱裝置將所需的熱量輸入或 將生成熱量移出。攪拌反應(yīng)釜按攪拌裝置的安裝型式可分為立式、臥式、傾斜式和底攪拌 等；按攪拌形式可分為槳式、框式、錨式和推進(jìn)式、渦輪式等。根據(jù)設(shè)計任務(wù)書要求本次 設(shè)計的攪拌反應(yīng)釜為槳式攪拌反應(yīng)釜。槳式攪拌反應(yīng)器在結(jié)構(gòu)上比較簡單，它的攪拌葉一般以扁鋼制造，當(dāng)釜內(nèi)物料對碳鋼 有顯著腐蝕性時，可用合金鋼或有色金屬制成，也可以采用鋼制外包香蕉或環(huán)氧樹脂，酚 醛玻璃布等方法。槳葉安裝形式分為平直葉和折葉兩種。平直葉是葉面與旋轉(zhuǎn)方向互相垂 直；折葉則是與旋轉(zhuǎn)方向成一傾斜角度。平直葉主

12、要使物料產(chǎn)生切線方向的流動，加攪拌 擋板后可產(chǎn)生一定的軸向攪拌效果。折葉與平直葉相比軸向分流略多。槳式攪拌器的運轉(zhuǎn) 速度較慢，一般為 10-100r/min ，圓周速度在 1.5-3m/s 范圍內(nèi)比較合適。廣泛用于促進(jìn)傳 熱可溶固體的混合與溶解以及需在慢速攪拌的情況下，如攪拌被混合的液體及帶有固體顆 粒的液體都是很有效果的。第 1 章機(jī)械設(shè)計, 安設(shè)各種工藝接管釜體的機(jī)械設(shè)計內(nèi)容是 : 確定各部分的結(jié)構(gòu)型式和尺寸1.1 確定筒體的直徑和高度夾套式反應(yīng)釜的釜體是由封頭、筒體和夾套三部分焊接而成，封頭定為標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭 上封頭與筒體常為焊接,但在筒體直徑DW 1500mm勺場合多用法蘭聯(lián)接。筒體的

13、直徑(1) 設(shè)備容積:V0V :(1-1)nVo 操作容積,m3裝料系數(shù),根據(jù)不同的反應(yīng)狀態(tài)可取0.60.85，反應(yīng)狀態(tài)平穩(wěn),可取0.8估算如下:V6 =7.5n3 0.8(2) 筒體內(nèi)徑:Di =34v(1-2)Di 釜體長度與筒體內(nèi)徑比值。可按物料為固液相混合，則可取11.3H故選了十，估算筒體內(nèi)徑為4v ° 4 7.5將估算結(jié)果圓整至公稱直徑標(biāo)準(zhǔn)系列。選取筒內(nèi)直徑D1800mmo筒體的高度(1-3)Vh 封頭容積,m3M 1米高的筒體容積，m3查附表得：封頭容積Vh =1.13m1米高的筒體容積V1故筒體的高度：,=3.142 m3V -Vh 7.51.13H2.028 mV1

14、3.142圓整 H =2000mm。于是H ",復(fù)核結(jié)果符合原范圍1.2確定夾套的直徑和高度夾套的直徑表1.1筒體和夾套內(nèi)徑關(guān)系Di / mm500600700180020003000Dj / mmDi 50Di 100Di 200對于筒體內(nèi)徑Di = 2000 3000mm,夾套內(nèi)徑，Dj = Di 200。因此Dj =2000 200=2200 mm。夾套封頭采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，并與夾套筒體取相同直徑。夾套直徑DjF= 2200mm夾套的高度估算夾套高度為:HjV0-VhV1米(1-4)Vh 封頭容積，亦M 1米高的筒體容積，m3查附表得:封頭容積Vh =1.13m1米高的筒體容

15、積V3.142mHjV0 -VhV 1米6-1.131.55m3.142取Hj =15°°mm,則H。: H - Hj = 200° -1500 =500亦，便于筒體法蘭螺栓裝拆。2夾套傳熱面積為：F 二 FH Fh =6.8 1,5 4.414,68m滿足要求。1.3確定夾套及筒體材料和設(shè)計壁厚確定夾套的材料和設(shè)計壁厚選用Q345F為夾套材料。查得鋼材許用應(yīng)力表，得Q345R在工作溫度為200 E的許用應(yīng)力；j=183MPa,選取夾套設(shè)計壓力為：P=1.1Pv=1.1 0.3=0.33 MPa夾套筒體與內(nèi)筒的環(huán)焊縫采用單面焊，不進(jìn)行探傷檢查。從安全考慮，夾套上所

16、有焊縫均取焊縫系數(shù)，=0.8 ,取壁厚附加量中鋼板厚度負(fù)偏差 d二0mm ,單面腐蝕裕量c 2mm。夾套厚度:a 一PDjd 2 I - P(1-5)、；一管箱計算壁厚，mmD圓筒內(nèi)徑,mmI 材料許用應(yīng)力,查得卜f =183MPa一焊縫系數(shù)焊縫，采用單面焊，局部探傷,取=0.8故夾套厚度得:. 単=0.33 2200 =2.48mm 十、d G C22 匕 1C1 負(fù)偏差,C1=0mmC2 腐蝕裕量,C2 =2mm圓整取r =5mm。考慮到Q345R材質(zhì)的最小壁厚要求,取夾套筒體壁厚=6mm o 標(biāo)準(zhǔn)橢圓形夾套封頭的壁厚：,PDj0.33 漢 2200'dt2.48mm2丘©

17、; 、n =、d G C2 = 2.4802 = 4.48 mm考慮到Q345R材質(zhì)的最小壁厚要求，取圭寸頭壁厚：=6mm確定筒體的材料和壁厚筒體材料也選用Q345R筒體受內(nèi)壓取設(shè)計壓力P=0.22Mpa，設(shè)計溫度為 因筒體受內(nèi)外壓力的作用，現(xiàn)分兩部分分別計算筒體的厚：(1 )按內(nèi)壓為0.22Mpa設(shè)計壁厚：=1.42mmPDj0.22 20002 I；、n 二、d G C2 =1.42 0 2 2 二 5.42mm考慮Q345R材質(zhì)的最小壁厚要求，取釜體筒體壁厚=8mm(2)按外壓為0.33Mpa設(shè)計壁厚：D°=Di - 2 2000 - 22016mm ,、e 二 “ C| C2

18、 = 8 0 2 2 - 4mm取標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭曲面高度h1 =550mm，直邊高度h2 =25mm , 則筒體實際長度L為：22(1-6)L = H h 2h2 二 200055025 2 二 2383mm33筒體的臨界長度Lcr為:Lcr =1.17D0D° =1.17 漢 2008漢2008:4=54700mm(1-7)因為L: Lcr所以此釜體圓筒為短圓筒則釜體圓筒的臨界壓力Pcr為:心二5巳=2.59EtL(1-8)DoPcr 臨界壓力，MPaEt 彈性模量，取2.1 lOMPa則：2.5Pcr =2.59 2.1 10520080.068Mpacr23832008筒體的許用

19、外壓力'P I為：p豆 二068 =0.023 MPa ： p = 0.33MPa m 3因為 W p，所以釜體筒體壁厚取8mm不可行。現(xiàn)取=16mm，所以、e =12mm。(1-9)則修改后臨界壓力為：F、2.5A I'FC 2.59 2.1 10520241.21MPa2383a2024筒體的許用外壓力'p I為:P上=1 =0.4MPJm 3因為1 p，且比較接近，所以取筒體:n "6mm ,此時承受外壓和內(nèi)壓時，強(qiáng)度均能滿足要求 標(biāo)準(zhǔn)橢圓形筒體封頭的壁厚為：按內(nèi)壓0.22 Mpa設(shè)計封頭壁厚：PD2 匕-0.5P0.22漢 20002 183 0.85

20、-0.5 0.22二 1.42mm、n = d G C2 = 1.42 0 2 2 = 5.42mm考慮Q345R材質(zhì)的最小壁厚要求，取筒體封頭壁厚與筒體相同 、：n =6mm按外壓0.33Mpa設(shè)計封頭壁厚:右、2 IP=0.0833Et<kD0 J k系數(shù)比，查教材得，k=0.9Et 彈性模量，取2.1 1/MP(1-10)IP ' - 0.0833 2.1 105120.9 2024= 0.722MPa因為P 1 ' P ,且比較接近，所以取封頭"6mm1.4水壓實驗及強(qiáng)度較核內(nèi)筒體水壓實驗壓力j b】Pt 二 1.25p t，p 0.1 ijPt =0.

21、22 0.1 =0.32MaPt =1.25P =0.275Ma(1-11)取二者中大者，PT =0.32Ma夾套水壓實驗壓力PtPt丘二 1.25p t,p 0.1I E J=0.33 0.1 =0.43MaPt= 1.25P =0.4125Ma取二者中大值，Pt =0.43Ma內(nèi)筒水壓實驗時壁內(nèi)應(yīng)力匚T下封頭斤 P De 二 °32 °。22 2°°° 12 二 27.67MP, 0吐2、e212夾套水壓實驗時壁內(nèi)應(yīng)力Pj Pij Dj 、e 0.43 0.0142200 4Cj128MPa :：: 0.9；s2、e8可見水壓實驗時內(nèi)筒夾套

22、壁內(nèi)應(yīng)力都小于0.9；二,水壓實驗安全，當(dāng)夾套作水壓實時，釜體將受外壓作用，因夾套的實驗壓力為二Tf=0.45MPa,而筒體的許用外壓為IP ：二0.52Mpa。故不需要沖壓使筒體保持穩(wěn)定。表1.2夾套及釜體壁厚6釜體夾套筒體166封頭166第二章傳熱計算2.1夾套內(nèi)的液體向筒體的外壁傳熱由化工原理中附表8知，操作壓力P=0.33MPa下，飽和水蒸氣溫度t 133.3C3查得水蒸氣的比汽化熱r二2168 10 J/kg。假設(shè)外壁溫度為：128C冷凝液膜的平均溫度為:tm128 133.32-130.65:C查得水的物性參數(shù)密度：亠 934.2 Kg / m3導(dǎo)熱系數(shù): =0.686w/(mk)

23、黏度：二-21.77 10P, s所以 氏二ts -tw =133.3 -128 = 5.3°C 而 H=1500+25+1/3 550=1708mm假設(shè)液膜為層流，即可計算：:-=1.13S2gk3r、HAt1/4= 1.13934.82 漢 9.81 漢 0.6863 漢 2168疋10321.67 10J 1.708 5.3=8398.6(2-1 )檢驗Re數(shù)Re4 一壯t4 8398.6 1.708 5.32168 103 216.7 10= 647.3 ： 1800(2-2)為層流2.2筒外壁和內(nèi)壁的傳熱o由材料可查得：=47.6W/(m C)_47.6b 0.016-29

24、75(2-3)由于能量守恒得：>2 t外- t內(nèi) =' 1 ts -tw 解得 內(nèi)=12°.5C120.5 552= 87.75°C液體溫度從3080C，取平均溫度為55C查水的物性參數(shù):密度 t = 966.2kg /m3導(dǎo)熱系數(shù)=67.82 10W/(m K)黏度二-326.5 10Fa s比熱容 Cp =4204J / kg K6.79 10，F(xiàn)r =2.03 t =120.5 -55 =65.5°C432= 1.9 10136.79 109.81 65.5 1.708966.2(2-4)316.5 10“1313FrGr -1.9 1013

25、2.03 =3.857 10查化工原理表3-5得：c "七厶n胡/3，3=汀 GrPr 0.135 6782 10-21.708(3.857 漢 1013 J' =1811壁熱阻，污垢熱阻都可忽略 總傳熱系數(shù)：11K 1+2-31= 8398. 629751 8 1 1(2-5)48帶入 ：tm得Q二丄 3080t 二2比熱容：Cp =4.1765 103水的平均溫度:= 559J/(kg k)密度卜-985.6kg/m3熱負(fù)荷:Q。二VCp t3= 985.6 6 55 4.1765 10 =1358398272J(2-6)QdQ二空鑒斗292s1051430K =992.

26、7熱負(fù)荷：Q二KA.vtm表2.1切隨溫度分布丄 tm 0C133.31283080103.348.訃空15所以可得KA %=992.714.68 72.15=1051430因為1292s < 1700s，所以合理。2.3較核外壁溫度由于 Q =KA tm = ： 3A t即：992.7 72.2 =7254 (133.3_t)解得t =132.2 :C，因此符合要求。第三章攪拌釜密封、攪拌傳動裝備及附屬的計算與選擇3.1選擇釜體法蘭根據(jù)筒內(nèi)操作壓力，溫度和筒外直徑選擇合適的法蘭及其相配套的墊片。查化工設(shè)備設(shè)計手冊，選擇乙型平焊法蘭(JB1158 -82),法蘭材料為Q345R公稱壓力

27、為Pn =0時P下的乙型平焊法蘭在操作溫度為 -20 200：C時的允許工作壓力為0.6Mpa，大于 筒體設(shè)計壓力，所選的甲型平焊法蘭合適。參考化工設(shè)備設(shè)計手冊資料選擇石棉膠墊片Pn - 0.6，公稱直徑查化工設(shè)備設(shè)計手冊，選用乙型平焊法蘭凸面密封面，公稱壓力Dz =2000。圖3、乙型平焊法蘭3.2攪拌軸、攪拌器及傳動裝置的設(shè)計選擇攪拌器、攪拌軸和聯(lián)軸器反應(yīng)釜的傳動裝置通常設(shè)置在反應(yīng)釜的頂蓋（上封頭）上，一般采用立式布置。電動 機(jī)經(jīng)減速機(jī)將轉(zhuǎn)速減至工藝要求的攪拌轉(zhuǎn)速，再通過聯(lián)軸器帶動攪拌軸旋轉(zhuǎn)，從而帶動攪 拌器轉(zhuǎn)動。電動機(jī)與減速機(jī)配套使用。減速機(jī)下設(shè)置一機(jī)座，安裝在反應(yīng)釜的封頭上。考 慮到傳

28、動裝置與軸封裝置安裝時要求保持一定的同心度以及裝卸檢修的方便，常在封頭上 焊一底座。整個轉(zhuǎn)動裝置連同機(jī)座及軸封裝置都一起安裝在底座上。根據(jù)上述情況，攪拌反應(yīng)釜傳動裝置的設(shè)計內(nèi)容一般包括：電動機(jī)、減速機(jī)和聯(lián)軸器 的選用，選用或設(shè)計機(jī)座和底座等。功率計算（1）攪拌器葉輪和容器條件: 葉輪形式：槳式容器內(nèi)徑：Di = 2000 mm葉輪直徑：d =Dl = 1000mm2槳葉數(shù)量：Z=2容器內(nèi)液柱高度：h二2000mm葉輪與容器底距離： A =d = 600mm葉輪潛液深度:S=2Dj=2 2000 =1333mm33 操作條件 1000 kg； m3.二=0.509MpaLsn s 70 r mi

29、n(3) 雷諾數(shù)1.12 1 100050.91 10= 2.34 106(3-1)(4)查化工設(shè)備設(shè)計手冊圖10-29得功率準(zhǔn)數(shù)F0 =1.8(5)攪拌器功率Fs3535FS=F0rn Dj =1.8 1000 1 1.12.857kW(3-2)攪拌軸直徑計算(1)按扭轉(zhuǎn)變形計算攪拌軸的軸徑攪拌軸選45號鋼lr >0.35 . mG =8.1 104MFa(1)攪拌軸傳遞的最大扭矩考慮電動機(jī)功率損失取Fn =3kwM max =9550 E =9550 -409 N_mn70(3-3)(2)攪拌軸直徑dL1 =155.4 4 n 155.4 44094 = 53.8mmY lr>

30、<G 0.35沢8.1 漢10(3-4)取 dL1 =60 mm(3)校核扭轉(zhuǎn)角y 5836M nmax°5GdL15836 4098.1 104 60410522 m(3-5)Y<IV圖4、攪拌軸，攪拌槳選擇攪拌傳動裝置和密封裝置按照攪拌功率和轉(zhuǎn)速選擇擺線針齒行星減速機(jī)BLD1.5 229Q Q表示夾殼式軸頭，。查附表26,選電動機(jī)丫112M4,額定功 率3KV，轉(zhuǎn)速1500轉(zhuǎn)/分，取擺線針齒行星減速機(jī)傳動效率 n=0.95 ,（參考表3）減速機(jī)輸 出功率為3X 0.95=2.85KW符合攪拌要求。參考附表22,根據(jù)所選減速機(jī)設(shè)計減速機(jī)機(jī)座。軸封裝置反應(yīng)釜中介質(zhì)的泄露會

31、造成物料浪費并污染環(huán)境，易燃、易爆、劇毒、腐蝕性介質(zhì)的 泄露會危及人身安全和設(shè)備安全。因此，在反應(yīng)釜的設(shè)計過程中選擇合理的密封裝置是非 常重要的。軸封裝置按密封面間有無運動，分為靜密封和動密封兩大類。攪拌反應(yīng)釜上法蘭面之 間是相對靜止的，它們之間的密封屬于靜密封。靜止的反應(yīng)釜頂蓋（上封頭）和旋轉(zhuǎn)的攪 拌軸之間存在相對運動，它們之間的密封屬于動密封。為了防止介質(zhì)從轉(zhuǎn)動軸與封頭之間 的泄露而設(shè)置的密封裝置，簡稱為軸封裝置。反應(yīng)釜中使用的軸封裝置主要有填料密封和 機(jī)械密封兩種。表3.1填料箱密封和機(jī)械密封的比較比較項目 測漏量填料箱密封機(jī)械密封180450c.c./h<10c.c./h，一般平

32、均泄漏量為填料箱密封的1%摩擦功損失機(jī)械密封為填料箱密封的10%50%軸磨損有磨損用久后要換軸幾無磨損維護(hù)及壽命細(xì)化經(jīng)常維護(hù)，更換填 料，個別情況8h （每班）更 換一次壽命0.51或更長，很少需要維護(hù)高參數(shù)咼壓、咼溫、咼真空、 高轉(zhuǎn)速、大直徑密封很難解 決可以加工及安裝加工要求一般，填料更 換方便動環(huán)、靜環(huán)表面粗糙度 及平面度要求咼，不易加工， 成本高，裝拆不便對材料要求一般動環(huán)、靜環(huán)要求較咼減 磨性能我們這次設(shè)計使用機(jī)械密封。它是攪拌反應(yīng)釜最早采用的一種軸封結(jié)構(gòu)，其特點是結(jié) 構(gòu)簡單、易于制造，并適用于低壓、低溫的場合。雖然填料中含有一些潤滑劑，但其數(shù)量 有限且在運轉(zhuǎn)中不斷消耗，故常設(shè)置添加

33、潤滑油的裝置。密圭寸裝置不可能達(dá)到絕對密圭寸，因為壓緊力太大時會加速軸與填料的磨損，使密圭寸失 效更快。從延長密封壽命出發(fā)，允許有一定的泄露量，運轉(zhuǎn)過程中需調(diào)整壓蓋的壓緊力， 并規(guī)定更換填料的周期。對填料的基本要求是：要有彈性，這在壓緊壓蓋后，填料能貼 緊攪拌軸并對軸產(chǎn)生一定的抱緊力；良好的耐磨性；與攪拌軸的摩擦系數(shù)要小，以便 降低摩擦功率損耗，延長填料壽命；良好的導(dǎo)熱性；使摩擦產(chǎn)生的熱量能較快地傳遞出 去；耐介質(zhì)及潤滑劑的浸泡和腐蝕。此外，對用在高溫高壓下的填料還要求耐高溫及有 足夠的機(jī)械強(qiáng)度。機(jī)械密封的選用應(yīng)根據(jù)反應(yīng)釜內(nèi)介質(zhì)的特性（包括對材料的腐蝕性）、操作壓力、操作溫度、轉(zhuǎn)軸直徑、轉(zhuǎn)速等

34、進(jìn)行選擇。對于低壓（PN <0.2Mpa ）、無毒介質(zhì)、非易燃易爆者，可選用一般石棉繩，安裝時外 涂黃油，或者采用油浸石棉填料。壓力較高或介質(zhì)有毒及易燃易爆者，常用的是石墨石棉 填料和橡膠石棉填料。3.3開孔補(bǔ)強(qiáng)根據(jù)GB150規(guī)定，當(dāng)設(shè)計壓力小于2.5Mpa的殼體上開孔，兩相鄰開孔中心的間距大 于兩空直徑之和的兩倍，且接管公稱外徑小于或等于 89mm時，只要接管最小厚度滿足下 表就不另行補(bǔ)強(qiáng)表3.2補(bǔ)強(qiáng)圈尺寸公稱外徑253238454845657689最小厚度3.54.05.06.0則不需要補(bǔ)強(qiáng)的有a、e、f、g、h、i、j根據(jù)GB15C:對開孔的限制凸形封頭或球殼上最大開孔直徑 d豈丄

35、Dj3 jmax=1 1600 = 800mm _ 400mm2氨水進(jìn)口補(bǔ)強(qiáng)：接管材料選擇0Cr18Ni9許用強(qiáng)度b=137Mpa規(guī)格：30 2 外伸 150mm 內(nèi)伸 100mrC2n " 0強(qiáng)度削弱系數(shù)fr137189二 0.724(3-6)開孔直徑 d2C2 =(30 -2 2) - 2 2 =30mm開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積A=d、. 2：汛t(1 _ fr) =30 3 2 3 2 (1 - 0.724) =93.312mm2(3-7)有效補(bǔ)強(qiáng)范圍（1）有效寬度BB = 2d =2 30 = 60mmB 二d 2、n 2、nt =302 62 2 =46mm有效高度h1外側(cè)有效 h

36、. d7? f30 2 =7.72mm高度h1 m =150mm(實際外伸高度)取大值B = 60mm取小值h1 =7.72mm內(nèi)側(cè)有效h2=dnt30 2 =7.7亦高度h2 =100mm（實際內(nèi)伸高度）取小值h2=7.72mm有效補(bǔ)強(qiáng)面積 圭寸頭多余金屬面積e =、n - C2 = 6 - 2 = 4mm封頭多余金屬面積AA = (B-d)(、e-)-2、et(、e-、)(1-fr)" , , , 2 =60-30 4-3 -2 24-31 -0.724 = 28.89mm(3-8)接管多余金屬面積PCdj2 匕(：.：-_ 巳0.22 260.021mm2 137 1-0.22

37、A2 = 2h1 -yt- -4 fr 2h2 ( ： et - C2n fr=2 7.722-0.0210.724 2 7.722-00.7242=44.48mm接管區(qū)焊縫面積(焊腳取6.0mm)1 2 Aj = 26.0 6.0 = 36mm2有效補(bǔ)強(qiáng)面積代=人 A2 A3 =28.89 44.48 36 = 109.37 mm2A Ae所以不需補(bǔ)強(qiáng)人孔補(bǔ)強(qiáng)：接管材料選擇10號鋼許用強(qiáng)度匕=115Mpa規(guī)格： 426 6外伸200mm內(nèi)伸0mmC2n =0強(qiáng)度削弱系數(shù)fr-：115n 二 0.608L.- f 189開孔直徑 d = d2C2 二(426 2 6) 2 2 - 416mm開

38、孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積A=d、2、et(1-fr) =416 3 2 3 4 (1 - 0.608) =1257.41mm2有效補(bǔ)強(qiáng)范圍有效寬度BB =2d =2 416=832mmB =d 2、n 2、nt =416 2 6 2 6 = 440mm取大值 B =832mm(3)有效高度h1外側(cè)有效m=兀二416 6=49.9mm內(nèi)側(cè)有效 hi= .d、nt = 416 6 =49.9mm高度h2 =0mm（實際內(nèi)伸高度）取小值h2=0mm有效補(bǔ)強(qiáng)面積圭寸頭多余金屬面積% =C2 =62 = 4mm封頭多余金屬面積AA = （B-d）（、.e-'）-2、.et（.e）（1fr）2二 832-4

39、164-3 -2 4 4-31-0.608 = 412.86mm接管多余金屬面積0.22 4122 115 1-0.22=0.395mmA2 - 2hi、；et -fr 2h2 I ： et - C2n fr=2 49.94-0.3950.608 0=218.75mm2接管區(qū)焊縫面積（焊腳取6.°mm）1 2A3 = 26.0 6.0 = 36mm2有效補(bǔ)強(qiáng)面積2代民 A =218.75412.86 36=667.61mmA Ae所以所需補(bǔ)強(qiáng)面積為A-Ae =1257.41 -667.61 =589.8mm2溫度計補(bǔ)強(qiáng)：接管材料選擇10號鋼許用強(qiáng)度& 1 =115Mpa規(guī)格：

40、 50 3外伸150mm內(nèi)伸0mmC2n =0強(qiáng)度削弱系數(shù)fr115frn0.6081“189開孔直徑d = di 2C2 = (50 -2 3) 2 2 = 48mm開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積2 A=d、.2、.et(_ fr) =48 3 2 3 1 (1 - 0.608) =141.352mm有效補(bǔ)強(qiáng)范圍有效寬度B3取大值B = 96mmB =2d = 2 48=96mmB = d 2、n 2 nt =48 2 6 2 3 = 66 mm有效高度hl外側(cè)有效 hi=、.、d訂二 一 48一3 =12mm高度h, =150mm（實際外伸高度） 取小值h1=i2mm內(nèi)側(cè)有效h2= ,d nt -、48

41、 3 =12mm高度h2=0mm（實際內(nèi)伸高度）-取小值h2=0mm有效補(bǔ)強(qiáng)面積圭寸頭多余金屬面積、e 二 n 一C2 = 6 一2 二 4mm圭寸頭多余金屬面積AA =(B-d)(、ei)2、et(e-、)(1-fr)=96-484-3 -2 14-31-0.608 = 47.216mm2接管多余金屬面積0.22 442 115 1-0.22二 0.04mmA2 =2h1 ' etfr 2h2 ； et _C2n fr=2 124-0.040.608 02二 14.01mm接管區(qū)焊縫面積（焊腳取6.0mm）1 2Aq =26.0 6.0 = 36mm2有效補(bǔ)強(qiáng)面積2 人二A, A A

42、3 =36 14.0147.216 =97.226mmA A所以所需補(bǔ)強(qiáng)面積為2A-Ae =141.352 -97.226 = 44.126mm補(bǔ)強(qiáng)措施擬采用補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)。根據(jù)接管工程直徑DN150選補(bǔ)強(qiáng)圈，參照補(bǔ)強(qiáng)圈標(biāo)準(zhǔn) JB/T4736取補(bǔ)強(qiáng)圈外徑 D'=300mm內(nèi)徑d'=163mm 因B=800,補(bǔ)強(qiáng)圈在有效范圍內(nèi)。考慮鋼板負(fù)偏差并經(jīng)圓整，取補(bǔ)強(qiáng)圈名義厚度為12mm3.4容器支座的選用反應(yīng)釜因需外加溫故選用B型耳式支座。反應(yīng)釜的總重量計算反應(yīng)釜總載荷Q71Q2 Q3 Q4Q1釜體和夾套筒體總重量查表得到：1米高釜體重7950N, 1米高夾套重2960NQ2 7950 1.5 296 = 20340NQ2釜體與夾套封頭重量查表C-7得到:釜體封頭重5880N夾套封頭重2840NQ2=2840 2 5880=14600NQ3料液重載荷Q3 =，gV=9.81000 6=58800NQ4:保溫層與附件總重量查表得到：人孔載荷370N其他接管和保溫層按1000計Q4 =1370N總重Q =20340 14600 58800 1370=95110Nft |L-片卩4jX11htn . ini 緘反應(yīng)釜安裝四個支座