畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-夾套式攪拌反應(yīng)釜設(shè)計(jì) (2).doc

遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū)（論 文）目錄 目錄1第1章 前言11.1 反應(yīng)釜用途及特征11.2 反應(yīng)釜常見(jiàn)類型11.3 攪拌反應(yīng)釜3第2章 設(shè)計(jì)方案的確定42.1 設(shè)計(jì)方案的確定42.1.1 選擇反應(yīng)釜的類型42.1.2 設(shè)計(jì)工藝數(shù)據(jù)4第3章 機(jī)械設(shè)計(jì)63.1 確定筒體的直徑和高度63.1.1 筒體的直徑63.1.2 筒體的高度73.2 確定夾套的直徑和高度73.2.1 夾套的直徑73.2.2 夾套的高度73.3 確定夾套及筒體材料和設(shè)計(jì)壁厚83.3.1 確定夾套的材料和設(shè)計(jì)壁厚83.3.2 確定筒體的材料和壁厚93.4 水壓實(shí)驗(yàn)及強(qiáng)度較核113.4.1 內(nèi)筒體水壓實(shí)驗(yàn)壓力113.4.2 夾套水壓實(shí)驗(yàn)壓力123.4.3 內(nèi)筒水壓實(shí)驗(yàn)時(shí)壁內(nèi)應(yīng)力123.4.4 夾套水壓實(shí)驗(yàn)時(shí)壁內(nèi)應(yīng)力123.4.5 水壓試驗(yàn)強(qiáng)度校核123.5 傳熱143.5.1 夾套內(nèi)的液體向筒體的外壁傳熱143.5.2 筒外壁和內(nèi)壁的傳熱143.5.3 較核外壁溫度163.6 選擇釜體法蘭163.7 攪拌軸、攪拌器及傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)173.7.1 選擇攪拌器、攪拌軸和聯(lián)軸器173.7.2 功率計(jì)算173.7.3 攪拌軸的計(jì)算183.7.4 聯(lián)軸器183.7.5 選擇攪拌傳動(dòng)裝置和密封裝置193.7.6 校核l1/b和l1/d193.7.7 軸封裝置203.8 開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)213.8.1 本設(shè)備封頭允許開(kāi)孔的范圍213.8.2 判斷是否都要補(bǔ)強(qiáng)213.8.3 人孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算223.8.4 有效補(bǔ)強(qiáng)面積計(jì)算223.8.5 補(bǔ)強(qiáng)措施233.9 容器支座的選用233.9.1 反應(yīng)釜的總重量計(jì)算233.9.2 支座結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下253.10 人孔、溫度計(jì)與工藝接管選擇263.10.1 人孔的選擇263.10.2 溫度計(jì)的選擇273.10.3 工藝接管的選擇27第4章 技術(shù)要求29結(jié)束語(yǔ)30參考文獻(xiàn)3132第1章 前言1.1 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)的不銹鋼容器，通過(guò)對(duì)容器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與參數(shù)配置，實(shí)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(guò)程中的壓力要求對(duì)容器的設(shè)計(jì)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(cè)并試運(yùn)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(jì)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(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的研究，用來(lái)完成水解、中和、結(jié)晶、蒸餾、蒸發(fā)、儲(chǔ)存、氫化、烴化、聚合、縮合、加熱混配、恒溫反應(yīng)等工藝過(guò)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(duì)反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)功能及配置附件的設(shè)計(jì)。從開(kāi)始的進(jìn)料-反應(yīng)-出料均能夠以較高的自動(dòng)化程度完成預(yù)先設(shè)定好的反應(yīng)步驟，對(duì)反應(yīng)過(guò)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。1.2 反應(yīng)釜常見(jiàn)類型 根據(jù)反應(yīng)釜的制造結(jié)構(gòu)可分為開(kāi)式平蓋式反應(yīng)釜、開(kāi)式對(duì)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(diǎn)。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(dòng)裝置、軸封裝置、支承等組成。材質(zhì)一般有碳錳鋼、不銹鋼、鋯、鎳基（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(kāi)式平蓋式反應(yīng)釜、開(kāi)式對(duì)焊法蘭式反應(yīng)釜和閉式反應(yīng)釜 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(shí)，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(pán)管加熱等，冷卻方式為夾套冷卻和釜內(nèi)盤(pán)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(lái)完成硫化、氫化、烴化、聚合、縮合等工藝過(guò)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?gòu)?qiáng)度的雙重優(yōu)點(diǎn)，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(duì)各種有機(jī)酸、無(wú)機(jī)酸、有機(jī)溶劑均有較好的抗蝕性；耐堿性：搪玻璃對(duì)堿性溶液抗蝕性較酸溶液差。但將我廠搪玻璃試樣置于1n氫氧化鈉溶液腐蝕，試驗(yàn)溫度80時(shí)間48h；操作溫度：搪玻璃設(shè)備加熱和冷卻時(shí)，應(yīng)緩慢進(jìn)行。我廠制造的搪玻璃設(shè)備使用溫度為-20200，耐溫急變性200；瓷層厚度：玻璃設(shè)備的瓷層厚度0.8-2.3mm，搪玻璃設(shè)備附件的瓷層厚度0.6-1.8mm；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(shí)，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。我廠之玻璃層在規(guī)定厚度內(nèi)，用直徑30mm，重量112g鋼球沖擊時(shí)，其沖擊功為28210-3j（優(yōu)等品指標(biāo)為26010-3j）（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(dòng)間采用磁力偶合器聯(lián)接，由于其無(wú)接觸的傳遞力矩，以靜密封取代動(dòng)密封，能徹底解決以前機(jī)械密封與填料密封無(wú)法解決的泄漏問(wèn)題，使整個(gè)介質(zhì)各攪拌部件完全處于絕對(duì)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(wú)泄漏反應(yīng)設(shè)備。 （4）不飽和聚酯樹(shù)脂全套設(shè)備 不飽和聚脂樹(shù)脂設(shè)備由立式冷凝器、臥式冷凝器、反應(yīng)釜、儲(chǔ)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(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、abs樹(shù)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）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(wú)環(huán)境污染等特點(diǎn)，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(lái)完成硫化、硝化、氫化、烴化、縮合、聚合等工藝過(guò)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(kāi)式平蓋式反應(yīng)釜、開(kāi)式對(duì)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(diǎn)。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。1.3 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?qū)⑸蔁崃恳瞥?。攪拌反?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(jì)任務(wù)書(shū)要求本次設(shè)計(jì)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(jiǎn)單，它的攪拌葉一般以扁鋼制造，當(dāng)釜內(nèi)物料對(duì)碳鋼有顯著腐蝕性時(shí)，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(shù)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。平直葉主要使物料產(chǎn)生切線方向的流動(dòng)，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(yùn)轉(zhuǎn)速度較慢，一般為10-100 r/min,圓周速度在1.5-3 m/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2章 設(shè)計(jì)方案的確定2.1 設(shè)計(jì)方案的確定 設(shè)計(jì)方案的選擇非常重要，在設(shè)計(jì)上要保證達(dá)到一定的工藝要求，在操作上則需要保證安全性和可靠性，在結(jié)構(gòu)上結(jié)構(gòu)上要做到簡(jiǎn)單，從而便于維修，在經(jīng)濟(jì)上也要做到實(shí)現(xiàn)設(shè)備的設(shè)計(jì)加工以及生產(chǎn)和日后安裝維護(hù)的最少投資。2.1.1 選擇反應(yīng)釜的類型 帶攪拌的夾套式反應(yīng)釜：主要由攪拌容器、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。2.1.2 設(shè)計(jì)工藝數(shù)據(jù) 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)由任務(wù)書(shū)已給數(shù)據(jù)確定：表1.1工藝條件工作壓力（mpa）釜內(nèi)夾套0.200.30工作溫度（）釜內(nèi)夾套120150介質(zhì)釜內(nèi)夾套水+固體水蒸氣腐蝕情況輕微傳熱面積（m2）7攪拌形式槳式操作容積（m3）2.5表1.2接管表編號(hào)名稱公稱直徑dn（mm）a蒸汽進(jìn)口25b氨水進(jìn)口25c人孔400600d溫度計(jì)口40e壓縮空氣口25f進(jìn)料口50g壓料口40h壓料管套筒100i出料口40j冷凝水出口25第3章 機(jī)械設(shè)計(jì) 釜體的機(jī)械設(shè)計(jì)內(nèi)容是：確定各部分的結(jié)構(gòu)型式和尺寸，安設(shè)各種工藝接管。3.1 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d1500mm的場(chǎng)合多用法蘭聯(lián)接。3.1.1 筒體的直徑（1）設(shè)備容積： (3-1) 式3-1：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： m3（2）筒體內(nèi)徑： (3-2) 式3-2：釜體長(zhǎng)度與筒體內(nèi)徑比值?？砂次锪蠟楣桃合嗷旌希瑒t可取11.3。 故選=1.20，估算筒體內(nèi)徑為 m 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，di=1400mm。3.1.2 筒體的高度 （3-3） 式3-3：封頭容積，m3 1米高的筒體容積，m3 查附表得：封頭容積=0.421 m3。 1米高的筒體容積=1.539 m3。 故筒體的高度： m 圓整h=1700 mm。 于是，復(fù)核結(jié)果符合原范圍。3.2 確定夾套的直徑和高度3.2.1 夾套的直徑表3.1筒體和夾套內(nèi)徑關(guān)系di /mm500600700180020003000dj /mmdi+50di+100di +200 對(duì)于筒體內(nèi)徑di=7001800mm，夾套內(nèi)徑，dj =di+100。因此 dj =1400+100=1500mm。 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。夾套封頭直徑，djf=1500mm。3.2.2 夾套的高度 估算夾套高度為: m 取hj=1400 mm，則h0h- hj=1700-1400=300mm，便于筒體法蘭螺栓裝拆。 夾套傳熱面積為 f=f1hj+fh=4.41.4+2.29=8.45 m2 要求傳熱面積：7 m2，所以滿足要求。3.3 確定夾套及筒體材料和設(shè)計(jì)壁厚3.3.1 確定夾套的材料和設(shè)計(jì)壁厚 選用16mnr為夾套材料。 查得鋼材許用應(yīng)力表，得16mnr在工作溫度為150的許用應(yīng)力t =170mpa,選取夾套設(shè)計(jì)壓力為： p=1.1pw=1.10.3=0.33mpa 夾套筒體與內(nèi)筒的環(huán)焊縫采用雙面焊,不進(jìn)行探傷檢查。從安全考慮，夾套上所有焊縫均取焊縫系數(shù)=0.85，取壁厚附加量中鋼板厚度負(fù)偏差c1=0 mm，單面腐蝕裕量c2=2 mm,熱加工減薄量c3=0(封頭熱加工c3=0.5 mm)。 夾套厚度： （3-4） 式3-4：管箱計(jì)算壁厚，mm 圓筒內(nèi)徑，mm 材料許用應(yīng)力，查得=170mpa 焊縫系數(shù)，焊縫采用雙面焊，局部探傷，取=0.85 故夾套厚度得： mm (3-5) 式3-5：負(fù)偏差，查得=0 mm 腐蝕裕量，查得=2 mm 所以?shī)A套厚度： mm 圓整取 mm。 考慮到16mnr材質(zhì)的最小壁厚要求,取夾套筒體壁厚n=6mm。 標(biāo)準(zhǔn)橢圓形夾套封頭的壁厚： mm mm 選夾套封頭的壁厚與筒體相同為： mm 形狀如圖：圖3.1封頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖3.3.2 確定筒體的材料和壁厚 筒體材料也選用16mnr，筒體受內(nèi)壓取設(shè)計(jì)壓力為p=0.22mpa，設(shè)計(jì)溫度為120 因筒體受內(nèi)外壓力的作用，現(xiàn)分兩部分分別計(jì)算筒體的壁厚：（1）按內(nèi)壓為0.22mpa設(shè)計(jì)壁厚： mm mm 考慮16mnr材質(zhì)的最小壁厚要求，取釜體筒體壁厚 mm（2）按外壓為0.33mpa設(shè)計(jì)壁厚： mm， mm。 取標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭曲面高度h1=450 mm，直邊高度h2=40 mm， 則筒體實(shí)際長(zhǎng)度為： mm 筒體的臨界長(zhǎng)度為： mm 因?yàn)閘lcr所以此釜體圓筒為短圓筒 則釜體圓筒的臨界壓力pcr為： （3-6） 式3-6：臨界壓力，mpa 彈性模量，取2.1105 則： mpa 筒體的許用外壓力p為：=0.064mpap=0.33mpa 因?yàn)閜 p，所以釜體筒體壁厚取8mm不可行。 現(xiàn)取 mm，所以 mm。 則修改后臨界壓力為： mpa 筒體的許用外壓力p為： =0.35，因?yàn)閜 p，且比較接近，所以取筒體 mm， 此時(shí)承受外壓和內(nèi)壓時(shí)，強(qiáng)度均能滿足要求。 標(biāo)準(zhǔn)橢圓形筒體封頭的壁厚為： （1）按內(nèi)壓0.22mpa設(shè)計(jì)封頭壁厚： mm mm 考慮16mnr材質(zhì)的最小壁厚要求，取筒體封頭壁厚與筒體相同， mm。 （2）按外壓0.33mpa設(shè)計(jì)封頭壁厚： （3-7） 式3-7：k系數(shù)比，查教材得，k=0.9 彈性模量，取2.1105 則： mpa 因?yàn)閜 p，且比較接近，所以取封頭 mm。3.4 水壓實(shí)驗(yàn)及強(qiáng)度較核 3.4.1 內(nèi)筒體水壓實(shí)驗(yàn)壓力 pt =0.22+0.1=0.32mpa pt=1.25p=0.275 mpa 取二者中大者，為方便壓力表讀數(shù)， 取 pt=0.3mpa3.4.2 夾套水壓實(shí)驗(yàn)壓力 pt=0.33+0.1=0.43 mpa pt=1.25p=0.4125 mpa 取 ptj=0.45 mpa3.4.3 內(nèi)筒水壓實(shí)驗(yàn)時(shí)壁內(nèi)應(yīng)力 mpa3.4.4 夾套水壓實(shí)驗(yàn)時(shí)壁內(nèi)應(yīng)力 mpa3.4.5 水壓試驗(yàn)強(qiáng)度校核 因16mnr在常溫時(shí)s=340 mpa，由于0.9s=0.93400.85=260.1 mpa 可見(jiàn)水壓實(shí)驗(yàn)時(shí)內(nèi)筒夾套壁內(nèi)應(yīng)力都小于0.9s，水壓實(shí)驗(yàn)安全，當(dāng)夾套作水壓實(shí)時(shí)，釜體將受外壓作用，因夾套的實(shí)驗(yàn)壓力為tf=0.45 mpa ，而筒體的許用外壓為p=0.52 mpa。故不需要沖壓使筒體保持穩(wěn)定。 表3.2夾套及釜體壁厚（mm）釜體夾套筒體106封頭106 圖3.2 釜體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖主視圖 圖3.3 釜體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖俯視圖3.5 傳熱3.5.1 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ts=133.3 。 查得水蒸氣的比汽化熱 r=2168103 j/kg。假設(shè)外壁溫度為128 。 冷凝液膜的平均溫度為： =130.65 查得水的物性參數(shù)： 密度=934.2kg/m3 導(dǎo)熱系數(shù) =0.686 w/（mk） 黏度=21.6710-6pas 所以=133.3128=5.3 而h=1700mm 假設(shè)液膜為層流，即可計(jì)算： 檢驗(yàn) re數(shù) 1700，所以為層流 3.5.2 筒外壁和內(nèi)壁的傳熱 由材料可查得：=47.6 w（m）-1 =3400 由于能量守恒得： 解得：t內(nèi)=119.2 液體溫度從3050 ，取平均溫度為55 =87.1 查水的物性參數(shù)： 密度=966.2 kg/m3 導(dǎo)熱系數(shù)=67.8210-2 w/（mk） 黏度 比熱容 cp=4204 j/（kgk） =6.7910-4 k-1 pr=2.03 t=119.2-55=64.2 pr gr=3.010131.976=6.091013 查化工原理表44得： c=0.1 n=1/3 壁熱阻，污垢熱阻都可忽略 總傳熱系數(shù)： 解得： k=860 熱負(fù)荷：q=katm表3.3tm隨溫度分布tm（）133.312830 80 103.348 所以可得： 帶入tm得：q=katm=86013.91872.2=864196 水的平均溫度： 比熱容： cp=4.1765103 j/（kgk） 密度： =985.6 kg/m3 熱負(fù)荷： q0=v cpt=985.64.5504.1765103=926069760 j =1072 s 以為1072 s 1700 s ，所以合理。3.5.3 較核外壁溫度 由于q= katm=3at 即：86072.2=8406（133.3-t） 解得 t=125.9 ，因此符合要求。3.6 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(jì)手冊(cè)，選擇甲型平焊法蘭(jb1158-82),法蘭材料為16mnr。公稱壓力為pn=0.6下的甲型平焊法蘭在操作溫度為-20200時(shí)的允許工作壓力為0.6mpa，大于筒體設(shè)計(jì)壓力，所選的甲型平焊法蘭合適。 圖3.4法蘭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖及尺寸參考化工設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)資料選擇石棉膠墊片查 化工設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)，選用甲型平焊法蘭凸面密封面，公稱壓力pn=0.6，公稱直徑dz=1400。標(biāo)記為gb 9126.2-1988圖3.5墊片結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖及尺寸3.7 攪拌軸、攪拌器及傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)3.7.1 選擇攪拌器、攪拌軸和聯(lián)軸器 反應(yīng)釜的傳動(dòng)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(dòng)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(guò)聯(lián)軸器帶動(dòng)攪拌軸旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)攪拌器轉(zhuǎn)動(dòng)。電動(dòng)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?？紤]到傳動(dòng)裝置與軸封裝置安裝時(shí)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(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)裝置的設(shè)計(jì)內(nèi)容一般包括：電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)和聯(lián)軸器的選用，選用或設(shè)計(jì)機(jī)座和底座等。3.7.2 功率計(jì)算 設(shè)轉(zhuǎn)速：n=70轉(zhuǎn)/分，中心安裝直徑：0.5m 液體黏度：=320.52810-6 pas =1000 kg/m3 筒體內(nèi)部工作容積：v=vv封 =3.125-0.412=2.713 m3 dj=（0.20.5）di=280700 mm， 取dj=650 mm b=（0.10.25）dj=65162.5 mm，取b=90 mm kw 所以總功率為： kw 考慮到其他因素，取np=2.5 kw3.7.3 攪拌軸的計(jì)算 選擇攪拌軸的材料為45鋼，查表知45鋼的許用軸向應(yīng)力=3040mpa，計(jì)算系數(shù)a=40，則攪拌軸直徑為 = 12.15mm 考慮到鍵槽對(duì)軸的削弱和物料對(duì)軸的腐蝕，可取軸的直徑d=50mm 3.7.4 聯(lián)軸器 查附表23，選擇立式夾殼聯(lián)軸器，公稱軸徑50mm的聯(lián)軸器的最大許用扭矩mn530nm。驗(yàn)算聯(lián)軸器的扭矩，查教材表115，選取載荷系數(shù) k=1.5，聯(lián)軸器的計(jì)算扭矩mnj為： mnj=kmn=511.6 nmmn=530 nm 夾殼聯(lián)軸器的標(biāo)記為聯(lián)軸器 dn50 hg5-21365 3.7.5 選擇攪拌傳動(dòng)裝置和密封裝置 查教材表188釜用立式減速機(jī)和附表21，按照攪拌功率和轉(zhuǎn)速選擇擺線針齒行星減速機(jī)bld1.5229q（q表示夾殼式軸頭）。查附表26，選電動(dòng)機(jī)y100l24，額定功率3kw，轉(zhuǎn)速1500轉(zhuǎn)/分，取擺線針齒行星減速機(jī)傳動(dòng)效率=0.95（參考表3），減速機(jī)輸出功率為30.95=2.85 kw符合攪拌要求。 參考附表22，根據(jù)所選減速機(jī)設(shè)計(jì)減速機(jī)機(jī)座。 根據(jù)操作條件選用帶襯套及冷卻水套鑄銑填料箱，查附表19，公稱直徑dz50的填料箱標(biāo)記為： 填料箱 pn6 dn50 hg5-214813.7.6 校核l1/b和l1/d 漿式攪拌器安裝一層，根據(jù)要求和考慮帶襯套填料箱有支撐作用，得l12000mm，參考附表22（下表是它的一部分）機(jī)座ja50尺寸可得：表3.4槳式攪拌器幾種機(jī)座尺寸 機(jī)座型號(hào)減速器軸徑dd1d2d3d4d5d6hh1ja-40j-a504029026023035532026039020824850340305270395360290460ja-6565400360320435400325540260 b460mm。l1/b=2000/4604.35；l1/d=2000/50=40 50，均符合要求。圖3.6攪拌器與軸的裝配簡(jiǎn)圖3.7.7 軸封裝置 反應(yīng)釜中介質(zhì)的泄露會(huì)造成物料浪費(fèi)并污染環(huán)境，易燃、易爆、劇毒、腐蝕性介質(zhì)的泄露會(huì)危及人身安全和設(shè)備安全。因此，在反應(yīng)釜的設(shè)計(jì)過(guò)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(wú)運(yùn)動(dòng)，分為靜密封和動(dòng)密封兩大類。攪拌反應(yīng)釜上法蘭面之間是相對(duì)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(duì)運(yùn)動(dòng)，它們之間的密封屬于動(dòng)密封。為了防止介質(zhì)從轉(zhuǎn)動(dòng)軸與封頭之間的泄露而設(shè)置的密封裝置，簡(jiǎn)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3.5 填料箱密封和機(jī)械密封的比較比較項(xiàng)目泄漏量填料箱密封機(jī)械密封180450c.c./h10c.c./h,一般平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%軸磨損維護(hù)及壽命有磨損用久后要換軸幾無(wú)磨損細(xì)化經(jīng)常維護(hù)，更換填料，個(gè)別情況8h（每班）更換一次壽命0.51年或更長(zhǎng)，很少需要維護(hù)高參數(shù)高壓、高溫、高真空、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(dòng)環(huán)、靜環(huán)表面粗糙度及平面度要求高，不易加工，成本高，裝拆不便對(duì)材料要求一般動(dòng)環(huán)、靜環(huán)要求較高減磨性能 我們這次設(shè)計(jì)使用填料密封。它是攪拌反應(yīng)釜最早采用的一種軸封結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于制造，并適用于低壓、低溫的場(chǎng)合。雖然填料中含有一些潤(rùn)滑劑，但其數(shù)量有限且在運(yùn)轉(zhuǎn)中不斷消耗，故填料箱上常設(shè)置添加潤(rùn)滑油的裝置。 密封裝置不可能達(dá)到絕對(duì)密封,因?yàn)閴壕o力太大時(shí)會(huì)加速軸與填料的磨損，使密封失效更快。從延長(zhǎng)密封壽命出發(fā)，允許有一定的泄露量（150ml/h450ml/h），運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中需調(diào)整壓蓋的壓緊力，并規(guī)定更換填料的周期。對(duì)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(duì)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(zhǎng)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(rùn)滑劑的浸泡和腐蝕。此外，對(duì)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。 填料的選用應(yīng)根據(jù)反應(yīng)釜內(nèi)介質(zhì)的特性（包括對(duì)材料的腐蝕性）、操作壓力、操作溫度、轉(zhuǎn)軸直徑、轉(zhuǎn)速等進(jìn)行選擇。 對(duì)于低壓（pn0.2mpa）、無(wú)毒介質(zhì)、非易燃易爆者，可選用一般石棉繩，安裝時(shí)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。3.8 開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)3.8.1 本設(shè)備封頭允許開(kāi)孔的范圍dmax di/2=700 mm，而本設(shè)備的封頭最大開(kāi)孔為400 mm600 mm，所以可以開(kāi)孔。范圍：di=1400 mm1500 mm，開(kāi)孔直徑d700 mm且d520 mm。3.8.2 判斷是否都要補(bǔ)強(qiáng) 孔軸孔的直徑和的2倍大于兩孔中心線。=10 mm12 mm，d=400 mm80 mm。 基于以上兩點(diǎn)，故需要補(bǔ)強(qiáng)3.8.3 人孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算 殼體開(kāi)孔所需最小補(bǔ)強(qiáng)面積： （3-8） 式3-8中：d開(kāi)孔直徑，d=di+2c，d=di+2c=150+22=154 mm et接管名義壁厚，et=nt-ct=4.5-2=2.5 mm c壁厚附加量，mm 殼體計(jì)算厚度，取 =10 mm fr強(qiáng)度削弱系數(shù)等于設(shè)計(jì)溫度下接管材料許用應(yīng)力與殼體許用應(yīng)力之比，比值大于1時(shí)，取fr=1 則： mm2 3.8.4 有效補(bǔ)強(qiáng)面積計(jì)算（1） 寬度范圍b： b1=2d=2154=308 mm b2=d+2n+2nt=154+210+22.5=254 mm；取二者大值為b，則取b=308 mm（2） 高度方向h：（分別取下式中較小值） 或 接管實(shí)際外伸高度h1=200 mm； 或 接管實(shí)際內(nèi)伸高度h2=0 mm； 所以取h1=26.3 mm；h2=0 mm。 有效補(bǔ)強(qiáng)范圍內(nèi)另加的補(bǔ)強(qiáng)面積：ae=a1+a2+a3，mm2 （1）a1為殼體有效厚度減去計(jì)算厚度之外的多余面積，殼體多余金屬量： mm2 （2）a2為接管有效厚度減去計(jì)算厚度至外的多余面積，接管多余金屬量： mm2 （3）a3接管區(qū)焊縫面積（焊腳取6.0mm）： mm2 所以 mm2 （4）a4所需另行補(bǔ)強(qiáng)面積： mm23.8.5 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/t 4736取補(bǔ)強(qiáng)圈外徑d=300mm，內(nèi)徑d=163mm。因b=800d，補(bǔ)強(qiáng)圈在有效范圍內(nèi)。 補(bǔ)強(qiáng)圈厚度為： mm 考慮鋼板負(fù)偏差并經(jīng)圓整，取補(bǔ)強(qiáng)圈名義厚度為12mm。3.9 容器支座的選用 反應(yīng)釜因需外加溫，故選用b型懸掛式支座。 3.9.1 反應(yīng)釜的總重量計(jì)算 反應(yīng)釜總載荷q=q1+q2+q3+q4 q1：釜體和夾套筒體總重量 查表c-5得到：1米高釜體重3480n 1米高夾套重2230n q1=1.43480+1.22230=7548n q2：釜體與夾套封頭重量 查表c-7得到：釜體封頭重1840n 夾套封頭重1210n q2=21840+1210=4890 q3：料液重載荷查表c-5，c-6得到：封頭容積0.513m2 1米節(jié)筒容積1.767m2q4：保溫層與附件總重量查表得到：人孔載荷900n 其他接管和保溫層按1000計(jì)q4=900+1000=1900n總重q=7548+4890+34298.04+190048636n反應(yīng)釜安裝四個(gè)支座，但按兩個(gè)支座承載計(jì)算，則每個(gè)支座承載2.5t查化工設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)： 選用承載能力為5t的支座 b5 jb1165-81。負(fù)荷lhbsacfs1孔徑直徑5.0380330250122303151151636m30 表3.6選用支座尺寸3.9.2 支座結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下 圖3.7支座結(jié)構(gòu)主視簡(jiǎn)圖 圖3.8支座結(jié)構(gòu)俯視簡(jiǎn)圖3.10 人孔、溫度計(jì)與工藝接管選擇 3.10.1 人孔的選擇選用回轉(zhuǎn)蓋人孔 ai pn6dn400jb58079.表3.7人孔尺寸公稱壓力公稱直徑dd1ablh1h2bb1b2d6426*653549529712520021010028202220 圖3.9人孔結(jié)構(gòu)主視簡(jiǎn)圖 圖3.10人孔結(jié)構(gòu)俯視簡(jiǎn)圖3.10.2 溫度計(jì)的選擇由附表24，選用加強(qiáng)套管溫度計(jì)的公稱長(zhǎng)度1930mm，配凸面板式平焊法蘭pn0.6mpa，dn65，gb91232.788。圖3.11溫度計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 3.10.3 工藝接管的選擇表3.8液體進(jìn)出口接管接管法蘭公稱直徑dn不保溫接管長(zhǎng)保溫設(shè)備接 管 長(zhǎng)適用公稱壓力(mpa)15801300.420501001500.16703501502000.16705000.10注：1. 表中長(zhǎng)度適用于國(guó)際“管道法蘭”平面、榫槽、凹凸面平焊及對(duì)焊管法蘭。 2.設(shè)備保溫厚度不大于100mm。進(jìn)料管口采用764.5無(wú)縫鋼管，法蘭pn6,dn65,hg501058。出料管口采用573.5無(wú)縫鋼管，法蘭pn6,dn50,hg501058。壓料管采用573.5無(wú)縫鋼管，法蘭pn6,dn50,hg501058。 氨水進(jìn)口采用452.5無(wú)縫鋼管，法蘭pn6,dn40,hg501058。加熱蒸汽進(jìn)口采用452.5無(wú)縫鋼管，法蘭pn6,dn40,hg501058。 冷凝液出口管選用152.5無(wú)縫鋼管，法蘭pn6,dn40,hg501058。 壓料口套筒選用1334無(wú)縫鋼管，法蘭pn6,dn125,hg501058. 圖3.12壓料口及套筒結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖反應(yīng)釜上封頭上的各個(gè)接管都布置在1200的中心圓周上，因上封頭壁厚裕量很大，故對(duì)人孔進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算。圖 6-5接管結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖第4章 技術(shù)要求1本設(shè)備按gb15089鋼制壓力容器及國(guó)家勞動(dòng)壓力容器安全監(jiān)察規(guī)程進(jìn)行制造，實(shí)驗(yàn)和維修。2焊接采用電弧焊。3焊接接頭型式及尺寸除圖中注明外，按gb98598680中規(guī)定，角焊縫的腰高按薄板的厚度，法蘭的焊接按相應(yīng)法蘭標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定。4筒體，封頭及其聯(lián)結(jié)的對(duì)接焊縫應(yīng)進(jìn)行無(wú)損探傷檢查，探傷長(zhǎng)度20，射線探傷符合gb332382規(guī)定中級(jí)為合格，或超聲波探傷符合jb115281規(guī)定中級(jí)為合格。5設(shè)備制造完畢后，先以0.3 mpa作釜體水壓實(shí)驗(yàn)，合格后再焊夾套，再在夾套內(nèi)以0.45 mpa作夾套水壓實(shí)驗(yàn)。6攪拌軸上端密封處徑向擺動(dòng)量不大于0.5 mm。攪拌軸的軸向串動(dòng)量不大于2 mm，攪拌軸下端擺動(dòng)量不大于1 mm。