1.8m3攪拌式反應(yīng)釜設(shè)計解析

1、湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計1.8m3攪拌式反應(yīng)釜設(shè)計DESIGN 1.8M3AGITATED REACTOR學(xué)生姓名：李建軍學(xué) 號：200841914526200841914526年級專業(yè)及班級：20082008 級機械設(shè)計制造及其自動化（五）班指導(dǎo)老師及職稱：湯興初副教授學(xué) 部：理工學(xué)部湖南長沙提交日期：2012 年 05 月湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計誠信聲明本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)論文是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下， 進行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產(chǎn)權(quán)爭議。除文中已經(jīng)注明 引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品

2、 成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體在文中均作了明確的說明 并表示了謝意。同時，本論文的著作權(quán)由本人與湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué) 院、指導(dǎo)教師共同擁有。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。畢業(yè)設(shè)計作者簽名:1摘要. 1關(guān)鍵詞.11 前言.11.1反應(yīng)器的現(xiàn)狀及發(fā)展前景. 11.2攪拌式反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)設(shè)計及其工作原理示圖. 22 設(shè)計條件及設(shè)計內(nèi)容分析. 32.1反應(yīng)釜設(shè)計的內(nèi)容主要有. 33反應(yīng)釜釜體的設(shè)計. 33.1釜體 DN 的確定. 33.1.1釜體 DN 的確定. 33.2 釜體筒體壁厚的設(shè)計.33.2.1設(shè)計參數(shù)的確定. 33.2.2筒體壁厚的設(shè)計. 43.3釜體封頭的設(shè)計.

3、43.3.1封頭的選型. 43.3.2設(shè)計參數(shù)的確定. 43.3.3封頭的壁厚得設(shè)計. 43.3.4封頭的直邊尺寸、體積的確定. 43.4筒體長度 H 的設(shè)計. 53.4.1筒體長度 H 的設(shè)計. 53.4.2釜體長徑比校核. 53.5外壓筒體壁厚的設(shè)計 . 53.5. 1 設(shè)計外壓的確定.523.5.2試差法設(shè)計外壓筒體的壁厚 . 53.5.3圖算法設(shè)計筒體的壁厚. 53.6外壓封頭壁厚得設(shè)計 . 63.6.1設(shè)計外壓得確定. 63.6.2封頭壁厚得計算. 64反應(yīng)釜夾套得設(shè)計. 64.1夾套釜體 DN PN 得確定. 64.1.1夾套釜體 DN 得確定. 64.1.2夾套釜體 PN 得確定

4、. 64.2夾套筒體的設(shè)計. 74.2.1設(shè)計參數(shù)的確定. 74.2.2夾套筒體壁厚的設(shè)計. 74.2. 3 夾套筒體的高度確定.74.3 夾套封頭的設(shè)計.74.3.1封頭的選型. 74.3.2設(shè)計參數(shù)的確定. 84.3.3封頭的壁厚的設(shè)計. 84.3.4封頭的直邊尺寸、體積與重量的確定. 84.3.5封頭結(jié)構(gòu)的設(shè)計. 84.4傳熱面積的校核. 85反應(yīng)釜釜體及夾套的壓力試驗. 95.1釜體的水壓試驗. 95.1.1水壓試驗壓力的確定. 95.1.2液壓試驗的強度校核. 95.1.3壓力表得量程. 95.1.4水壓試驗的操作過程. 95.2.1氣壓試驗壓力的確定. 95.2.2氣壓試驗的強度校

5、核. 1035.2.3氣壓試驗的操作過程. 105.3夾套的液壓試驗. 10531水壓試驗壓力的確定. 10532液壓試驗的強度校核. 10533壓力表的量程、水溫的要求. 105.3. 4水壓試驗的操作過程 . 106反應(yīng)釜附件的選型及尺寸設(shè)計. 116.1 釜體法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)的設(shè)計 . 116.1. 1法蘭的設(shè)計.116.1. 2密封面形式的選型 .116.1.3螺栓、螺母的尺寸規(guī)格. 126.1.4法蘭、墊片、螺栓、螺母、墊圈的材料. 126.2選用手孔，視鏡等和工藝接管的設(shè)計. 126.2.1手孔. 126.2.2視鏡. 126.2.3進料管口. 126.2.4溫度計. 136.2.5出

6、料口. 136.2.6安全閥接口. 136.2.7冷凝器接口 i 和壓力表接管 e. 136.2.8加熱蒸汽進口. 136.3管法蘭尺寸的設(shè)計 . 136.3. 1管法蘭的選型 .136.3. 2管法蘭的尺寸 .136.4墊片尺寸及材質(zhì) . 146.4. 1 墊片的結(jié)構(gòu). 146.4. 2密封面形式及墊片尺寸 .156.5手孔的設(shè)計 . 1546.5.1手孔的結(jié)構(gòu). 156.5.2手孔尺寸. 156.6視鏡的設(shè)計. 166.6. 1 視鏡的選型.17662視鏡的結(jié)構(gòu). 176.6.3視鏡的規(guī)定標記、標準圖號、視鏡的尺寸及材料. 176.6.4視鏡標準件的材料應(yīng)符合表9 的規(guī)定.176.7 支座

7、的選型. 186.7.1支座的選型及尺寸的初步設(shè)計. 176.7.2支座載荷的校核計算. 197攪拌裝置的選型與尺寸設(shè)計. 197.1攪拌軸直徑的初步計算. 197.1.1攪拌軸直徑的設(shè)計. 197.1.2攪拌軸剛度校核. 197.2攪拌軸臨界轉(zhuǎn)速校核計算. 197.3聯(lián)軸器的型式及尺寸的設(shè)計. 197.3.1聯(lián)軸器型式的確定. 197.3.2聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)及尺寸. 207.3.3聯(lián)軸節(jié)的零件及材料. 207.4攪拌槳尺寸的設(shè)計. 217.4.1槳式攪拌槳的結(jié)構(gòu). 217.4.2槳式攪拌槳的尺寸. 217.4.3槳式攪拌槳零件明細表. 217.5攪拌軸的結(jié)構(gòu)及尺寸的設(shè)計. 227.5.1攪拌軸長

8、度的設(shè)計. 227.5.2攪拌軸的結(jié)構(gòu). 228傳動裝置的選型與尺寸設(shè)計. 228.1電動機的選型. 2258.2減速器的選型. 238.3機架的設(shè)計. 238.4底座的設(shè)計. 248.5反應(yīng)釜的軸圭寸裝置設(shè)計. 248.5.1反應(yīng)釜的軸封裝置的選型. 248.5.2軸封裝置的結(jié)構(gòu)及尺寸. 259焊縫結(jié)構(gòu)的設(shè)計. 259.1釜體上主要焊縫結(jié)構(gòu)的設(shè)計. 259.2夾套上的焊縫結(jié)構(gòu)的設(shè)計. 2810固體物料進口的開孔及補強計算. 2910.1圭寸頭開固體物料進口后被削弱的金屬面積 A 的計算. 2910.2有效補強區(qū)內(nèi)起補強作用的金屬面積的計算. 3010.2.1封頭起補強作用金屬面積A的計算.

9、3010.2.2接管起補強作用金屬面積A的計算.3010.2.3焊縫起補強作用金屬面積A的計算.3010.3判斷是否需要補強的依據(jù). 3011結(jié)論. 31參考文獻. 31致謝. 32附錄. 331.8m3攪拌釜式反應(yīng)器設(shè)計學(xué) 生：李建軍指導(dǎo)老師：湯興初(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院，長沙 410128)摘 要:攪拌釜式反應(yīng)器由攪拌器和釜體組成。攪拌器包括傳動裝置，攪拌軸(含軸封)，攪拌槳；釜體包括筒體，夾套和內(nèi)件，盤管，導(dǎo)流筒等。工業(yè)上應(yīng)用的攪拌釜式反應(yīng)器有成百上千種， 按反應(yīng)物料的相態(tài)可分成均相反應(yīng)器和非均相反應(yīng)器兩大類。非均相反應(yīng)器包括固-液反應(yīng)器，液-液反應(yīng)器，氣-液反應(yīng)器和氣-液-固三相反

10、應(yīng)器。本次設(shè)計的釜式反應(yīng)器適用性廣操作彈性大，是 工業(yè)生產(chǎn)中最廣泛使用的反應(yīng)器。關(guān)鍵詞：反應(yīng)釜； 釜體； 攪拌器Design 1.8 m3Stirred Tank ReactorAuthor:Li Jianj unTutor:Ta ng Xin gchu(Orie ntal Scie nee & Techno logy College ofHu nan Agricultural Un iversity, Cha ngsha 410128)Abstract:Stirred tank reactor by the stirrer and the reactor body. The agit

11、ator gear stirring shaft(with shaft seal), impeller, kettle body in cludi ng a cyli nder, jacket and coil, draft tube etc. In dustrial application of stirred tank reactor, there are hun dreds of homoge neous react ion and heteroge neous reactor can bedivided into two major categories accord ing to t

12、he phase of the react ion materials. The non - homoge neousreactor, i ncludi ng the solid - liquid reactor, liquid - liquid reactor, the gas - liquid reactor and gas - liquid - solidthree-phase react ion device. The desig n of the tank reactor wide applicability of the operati ng flexibility,themost

13、 widely used in in dustrial producti on reactor.Key words：Reactor; Electric; Agitator;1 前言1.1反應(yīng)器的現(xiàn)狀及發(fā)展前景12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)、冷卻及低高速的混合功能。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)必須嚴格按照相應(yīng)的標準加工、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，屬于廢標的容器設(shè)備。不銹鋼反應(yīng)釜廣泛應(yīng)用于石油

14、、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、儲存、氫化、烴 化、聚合、縮合、加熱混配、恒溫反應(yīng)等工業(yè)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)功能及配置附件的設(shè)計。從開 始的進料-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)進行 嚴格的調(diào)控。攪拌釜式反應(yīng)器，這種反應(yīng)器是工業(yè)生產(chǎn)中最廣泛采用的反應(yīng)器形式， 適用于各種 相態(tài)物料的反應(yīng)。反應(yīng)釜中設(shè)有各種不同型式的攪拌、傳熱裝置，可適應(yīng)不同性質(zhì)的 物料和不同熱效應(yīng)的反應(yīng)，以保持

15、反應(yīng)物料在釜內(nèi)合理地流動、混合和料號的傳熱。 攪拌釜式反應(yīng)器既可間隙操作也可連續(xù)操作或半連續(xù)操作，既可單釜操作，又可多釜 串聯(lián)操作。攪拌釜式反應(yīng)器的使用性廣，操作彈性大，濃度容易控制。它通常由釜體、 換熱裝置。攪拌器和傳動裝置等構(gòu)件組成。 1.2攪拌式反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)設(shè)計及其工作原理示意圖Fig.1 the reactor structure and schematic diagram32 設(shè)計條件及設(shè)計內(nèi)容分析由設(shè)計條件單可知，設(shè)計的反應(yīng)釜可操作容積為1.8m3、攪拌裝置配置的電動機功率為 1.8 KW 攪拌軸的轉(zhuǎn)速為 60r/min、攪拌槳的形式為框式；加熱的方式為用夾套內(nèi) 的導(dǎo)熱油進行電加熱：

16、裝置上設(shè)有 8 個工藝接管、1 個視鏡、4 個耳式支座、1 個人孔（或固體物料進口）。2.1反應(yīng)釜設(shè)計的內(nèi)容主要有：釜體的強度、剛度、穩(wěn)定性計算和結(jié)構(gòu)設(shè)計 夾套的強度、剛度計算和結(jié)構(gòu)設(shè)計；設(shè)計釜體的法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)、選擇接管、管法蘭;人孔的選型及補強計算；支座選型及驗算；視鏡的選型；焊縫的結(jié)果與尺寸設(shè)計；電機、減速機的選型；攪拌軸及框式攪拌槳的尺寸設(shè)計；選擇聯(lián)軸器；設(shè)計機架結(jié)構(gòu)及尺寸；設(shè)計底蓋結(jié)構(gòu)及尺寸；選擇軸圭寸形式；繪總裝配圖及攪拌軸零件圖等。3 反應(yīng)釜釜體的設(shè)計3.1釜體 DN 的確定3.1.1 釜體 DN 的確定選取反應(yīng)釜裝料系數(shù)n=0.8，由 V=Wn,可得設(shè)備體積V01.83V=0=2

17、.25mn0.8對于液一液相類型選取 H/D=1.2.由此，估算筒體的內(nèi)徑為=3*45 n 1.2=1.337m(1)(2)將計算結(jié)果圓整至公稱直徑標準系列，選取筒體直徑D=1400mm3.2釜體筒體壁厚的設(shè)計4(3)(5)5321設(shè)計參數(shù)的確定取 P=1.1PWP=1.1PW=1.1 0.33=0.33MPa液體靜力壓力：1 1x1300由于PL=0.11.1 1300=0.01435%P=0.05 1.10.33=0.0181510000因此可以忽略 PL取 PC=P=1.1 0.33MPa：=0.6, G = 0.8mm, C2= 2mm用導(dǎo)熱油加熱取介質(zhì)最高溫度 130oC,查表得取

18、t=150 o3.2.2筒體壁厚的設(shè)計假設(shè)Sn=6mm 在 t=150C下查得 Q235-A 材料c t=113MPa+PcDi0.33 1300由Sn=f-C=5.971mm2匚打 一Pc2 113 0.60.33圓整 Sn=6mm=S 假設(shè)合理3.3 釜體封頭的設(shè)計3.3.1封頭的選型球冠形封頭，平板封頭都存在較大的邊緣應(yīng)力，且采用平板封頭厚度較大，故不 宜采用。理論上應(yīng)對各種凸形封頭進行比較計算，再確定封頭形式。但由于定性分析 半封形封頭受力最好壁厚最薄，質(zhì)量輕，但深度大，制造較難，中低壓小設(shè)備不宜采 用；蝶形封頭的深度通讀過度半徑 r 加以調(diào)節(jié)，但由于母線曲率不連續(xù)，存在局部應(yīng) 力，故

19、受力不如橢圓形封頭；標準橢圓形封頭制造比較容易，受力狀況比蝶形封，頭 好。因此題目該反應(yīng)釜的封頭采用標準橢球封頭，類型是EHA3.3.2設(shè)計參數(shù)的確定P=1.1PW=1.1 0.4MPa,壓力同釜體 Pc=P=0.33MPa=0.6 （從安全考慮，檢討上所有焊縫系數(shù)都為0.6 ）t=150 oC C1=0.6mm G=1mm3.3.3封頭的壁厚得設(shè)計設(shè)封頭壁厚 Sn=6mm (封頭厚度取與筒體厚度一致)查表得打=113MPa/_PcD-0.33 1300Sn=：C =+1.6=4.767mm2刁 -0.5Pc2 113 0.6 - 0.5 0.33(4)(3)(5)6圓整 Sn=6mm= $假

20、設(shè)合理7334 封頭的直邊尺寸、體積的確定查表知 EHA 的總高度 HF=325mm對于標準橢圓形圭寸頭直邊高度 h2=4HDL =4 35 一1300=25mm(6)44hi=350-25=325mm體積 VF=0.3208R3.4筒體長度 H 的設(shè)計3.4.1筒體長度 H 的設(shè)計由上計算的每一米高的筒體積 V=1.327m3H/D=140O 1300=1.08,復(fù)核結(jié)果基本符合原定范圍3.4.2釜體長徑比校核H/D=140O 1300=1.08, 復(fù)核結(jié)果基本符合原定范圍3.5外壓筒體壁厚的設(shè)計3.5.1設(shè)計外壓的確定Pc=0.1MPa3.5.2試差法設(shè)計外壓筒體的壁厚設(shè)筒體的壁厚為 Sn

21、=6mm Se=Sn-C=6-1.25=4.75mmD0=Di+2Sn=1200+2 6=1212mm1/2 1/2由 Lcr=1.17 D0(Db/ Se)得 Lcr=1.17 1212(1212/4.75) =22651.3 mmL，=H+(h1-h)/3+h=1140+(325-25)/3+25=1265mm P 則 Sn=6mm 設(shè)計合理。3.5.3圖算法設(shè)計筒體的壁厚H4=2.25-0.398=1.454mV11.539筒體高度圓整為 H=1400m。(7)8設(shè)筒體的壁厚 s = 6mm 貝 U：Se=X=6-1.25 = 4.75 mm,D。二 Di25=1212 , D。/Se=

22、1212/4.75 = 255.16。L/D0=1265/1212 =1.043在文獻2305 頁中圖 15- 4 中的 L /Do坐標上找到 1.102 的值，由該點做水平線與對應(yīng)的 D0/Se=255.16 線相交，沿此點再做豎直線與橫坐標相交，交點的對應(yīng)為：A000029。由文獻2307 頁中圖 15- 7 中選取，在水平坐標中找到A=2.9X10-4點，由該點做豎線與對應(yīng)的材料溫度線相交，沿此點再做水平線與右方的縱坐標相交， 得到系數(shù)B的 值為：B37MPa E =1.900X05MPa。B37根據(jù)p=-得：P=- =0.145 (MPa).(10)Do/Se1212/4.75因為p=

23、 0.1MPap= 0.145MPa，所以假設(shè)& = 6mm 合理，取封頭的壁厚&=6M。由文獻2316 頁表 16-3 知，DN =1200、& = 6mm 的筒體1m高筒節(jié)鋼板的質(zhì)量約178kg，則筒體質(zhì)量為：178X1.360=242.08 (kg)又知 1m 高的內(nèi)表面積F1= 4.77m2故筒體的內(nèi)表面積： FS=F11.425 =4.77 1.425 =6.80 m2(11)3.6外壓封頭壁厚得設(shè)計3.6.1設(shè)計外壓得確定Pc=0.1MPa3.6.2封頭壁厚得計算設(shè)封頭的壁厚為 S=6mm S=S-C=4.75mm對于標準橢球形封頭 K=0.9 ,R=KD=

24、0.9 1200=1080mm(12)R/Se=1080/4.75=227.4計算系數(shù) A=0.125/(Ri/Se)= 5.500 10-4由 A=5.500 10-4可確定 B查表 15-7 得 B=63MPa E=1.91=1.91105MPa2由P=B/(Ri/Se)得P=63 心 080/4.75)=0.2770Mpa=2.770Kgf/cm22P=1.0Kgf/cm P=2.770Kgf/cm 假設(shè) S=6mn 合理。4 反應(yīng)釜夾套得設(shè)計4.1夾套釜體 DN PN 得確定4.1.1夾套釜體 DN 得確定Di=Di+100=1300+100=1400mm9所以 DN=1400mm4.

25、1.2夾套釜體 PN 得確定Pw=0.4MPa P=1.1Pw=0.44MPa4.2夾套筒體的設(shè)計4.2.1設(shè)計參數(shù)的確定因為釜體內(nèi)反應(yīng)物濃度與水相近，故按水計算反應(yīng)物靜壓，即：P液= 】gh=1.0 1039.8 1.265 10-6=0.0124MPa( 13)P液0.0124100% =100% =11% 5%( 14)P0.1 1.1.P液不能忽略PC=P+P液=0.1 1.1+0.0124=0.1224MPa,由于夾套內(nèi)的溫度為 125C150C故取 t=150C,查 Q235-A 的汀=113MPa4.2.2夾套筒體壁厚的設(shè)計按強度條件設(shè)計由公式 S=PcD/2二-Pc+C(15)

26、得 S=(0.12241400)/(2113 0.6-0.1224)+1.0+0.6=2.8642mm圓整 Sd=3mm S=S因此假設(shè)合理由 PC=0.1MPa0.3MPa 按強度設(shè)計的壁厚不能滿足剛度要求， 需按剛度條件重新計D=1500F，所以不需要在釜內(nèi)另設(shè)置蛇管。5 反應(yīng)釜釜體及夾套的壓力試驗5.1釜體的水壓試驗5.1.1水壓試驗壓力的確定PT=0.80MPaP+0.1=0.68MPaPT=0.80MPa5.1.2液壓試驗的強度校核得二max=101.5MPa 1.8 時取 1.8。門且不小于(p+0.1)MPa，(18)PT=1.25 1.10.581=0.80MPamax彳寸-m

27、ax內(nèi)(DjS _ C)0.8*(丹20&)6 -1.25)2(6 -1.25)=101.5MPa(19)查表 14-4 j=203MPa13排凈，用壓縮空氣吹干釜體。若質(zhì)量不合格，修補后重新試壓直至 合格為止。(20)145.2釜體的氣壓試驗5.2.1氣壓試驗壓力的確定由公式 PT=1.15P 星 得 FT=1.15 1.10.581=0.7337MPaI、I5.2.2氣壓試驗的強度校核；max=93.045v0.9 g ：=0.9 203 1.0=182.7MPa因此氣壓強度足夠5.2.3氣壓試驗的操作過程做氣壓試驗時，將壓縮空氣的壓力緩慢升至 0.05MPa 時，保持 5min

28、進行初檢合格 后繼續(xù)升至 0.367 MPa,其后按每級 0.07337MPa 為級差升至 0.7337MPa 保持 10min, 然后降至 0.6383 MPa 并保持足夠長時間同時進行檢查，如有泄露，修補后重新進行試 驗，至合格為止。5.3夾套的液壓試驗5.3.1水壓試驗壓力的確定PT=1.25p斗且不小于（p+0.1）MPa，當(dāng)上 4 1.8 時取 1.8。呵6PT=1.25 1.10.11=0.1375MPa因為 PTP+0.1=1.1 0.1+0.1=0.21MPa得 Pt=0.21MPa5.3.2液壓試驗的強度校核0.21 (1500 6 -1.25)2(61.25)；max=33

29、.26MPa0.9r：=0.9 235 0.6=126.9MPa 因此強度足夠5.3.3壓力表的量程、水溫的要求由公式二maxPT(Di& - C)=2(Sn-C)(21)得fx7337 (1200 6一25)=93.045MPa2 (6-1.25)maxPT(DiSn-C)2(5 -C)彳寸 Jmax=33.26MPa(20)15壓力表得量程：P 表=2FT=2 0.2 仁 0.42MPa,水溫 t5C165.3.4水壓試驗的操作過程在保持夾套表面干燥的條件下，首先用水將夾套內(nèi)的空氣排空，再將水的壓力緩 慢升至0.21MPa，保壓不低于 30min,然后將壓力緩慢降至 0.168MP

30、a，保壓足夠長 時間，檢查所有焊縫和連接部位有無泄露和明顯的殘留變形。若質(zhì)量合格，緩慢降壓 將夾套內(nèi)的水排凈，用壓縮空氣吹干。若質(zhì)量不合格，修補后重新試壓直至合格為止。6 反應(yīng)釜附件的選型及尺寸設(shè)計6.1 釜體法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)的設(shè)計設(shè)計內(nèi)容包括：法蘭的設(shè)計、密封面形式的選型、墊片設(shè)計、螺栓和螺母的設(shè)計。6.1.1法蘭的設(shè)計根據(jù) DN=1300mmPN=0.6 MPa，由文獻1表 16-9 確定法蘭的類型法蘭的選型：乙型平焊法蘭法蘭的標準代號：法蘭 GII6I-1300 JB/T4702-2000法蘭的材料：Q235A表 2 釜體法蘭尺寸Table.2 The kettle body flange

31、dime nsions公稱法蘭，mm螺栓直徑DN數(shù)DDD2D3D4SHStaa1d 規(guī)格mm1300 1460 1415 1376 1356211827M2436軋415：435&圖 3 釜體法蘭Fig.3 The kettle body fla ng176.1.2密圭寸面形式的選型因為 PN=0.6MPa1.6MPa 介質(zhì)溫度：150C查文獻2P331 表 16-14 知密封面采用光滑面。6.1.3螺栓、螺母的尺寸規(guī)格本設(shè)計選用六角頭螺栓(C 級、GB/T5780-2000)、I型六角螺母(C 級、GB/T41-2000) 平墊圈(100HV GB/T95-

32、2002)螺栓長度 L 的計算：螺栓的長度由法蘭的厚度()、墊片的厚度(S)、螺母的厚度(H )、墊圈厚度 (h )、螺栓伸出長度d確定。其中、=46mm、S=2mm、H =30mm、h=3mm、螺栓伸出長度取d=10 mm螺栓的長度 L 為 L=2 +S+ H+h=2 46 2 30 2 3 10=140m取 L = 140mm螺栓標記： GB/T5780-2000M 24140螺母標記： GB/T41-2000M 24墊圈標記： GB/T95-2002 24-100HV6.1.4法蘭、墊片、螺栓、螺母、墊圈的材料表 3 配用件材料Table.3 With pieces of materia

33、l墊片螺栓螺母法蘭墊圈耐油橡膠石棉A 級鋼A 級鋼1Cr18Ni10Ti0Cr18Ni10Ti6.2選用手孔，視鏡等和工藝接管的設(shè)計6.2.1手孔由平蓋手孔(JB/T589-1979 )或板式平焊法蘭手孔(HG21529-1995 ,選用 光滑密封的平蓋手孔 APN1 DN250 JB/T589-1979.。6.2.2視鏡有標準 壓力容器視鏡 (HG/T21619-21620-1986 )或 組合式視鏡(HG21505-1992,選用碳鋼帶頸視鏡 IPN1, DN80(HG/T21619-21620-1986)。6.2.3進料管口采用 C1-2 采用57 3.5無縫鋼管，管的一端切成45，伸入

34、罐內(nèi)一定長度。配用18法蘭 PN0.6, DN50 HG20592-1997（鋼制管法蘭型式、參數(shù)（歐洲體系）。624溫度計加強套管溫度計的選用參考生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品目錄，選用公稱直徑65mm 配凸面板式平焊管法蘭 PN0.6MPa,DN65,HG20593-199板式平焊鋼制管法蘭）。6.2.5出料口出料口 h 采用 76X4 無縫鋼管，配法蘭 PN0.6, DN65 HG20592-1997（鋼制管 法蘭型式、參數(shù)（歐洲體系）。6.2.6安全閥接口安全閥接管 a 采用 45X3.5 無縫鋼管，接管與封頭內(nèi)表面磨平。配用法蘭 PN0.6,DN40 HG20592-1997（鋼制管法蘭型式、參數(shù)（

35、歐洲體系）。6.2.7冷凝器接口 i 和壓力表接管 e冷凝器接口 i 和壓力表接管 e 都采用 32X3.5 無縫鋼管，接管與封頭內(nèi)表面磨平。配用法蘭 PN0.6, DN25 HG20592-1997（鋼制管法蘭型式、參數(shù)（歐洲體系）。6.2.8加熱蒸汽進口加熱蒸汽進口管 g 采用 38X3.5 無縫鋼管， 配法蘭 PN0.6， DN32, HG20592-1997 （ 鋼制管法蘭型式、參數(shù)（歐洲體系）。6.3管法蘭尺寸的設(shè)計6.3.1管法蘭的選型突面板式平焊法蘭代號 PL 標準號 HG20593圖 4 管法蘭Fig.4 Pipe flan ges6.3.2管法蘭的尺寸id19表 4 管法蘭尺

36、寸Table.4 Pipe flange size接管名稱公稱直徑DN連接尺寸法蘭法蘭蓋外徑 D螺栓孔中心直徑 K螺栓孔直徑 L螺栓孔數(shù)量 n螺紋Th蓋厚度 C理論質(zhì)量（kg）手孔2503753351812M162420.2視鏡80190150184M12183.86進料管口50140110144M12161.86溫度計65160130144M12162.45出料口65160130144M12162.45安全閥40130100144M12161.59冷凝液出口2510075114M10140.82壓力表接口2510075114M10140.82加熱蒸汽管口3212090144M12161.34

37、6.4墊片尺寸及材質(zhì)6.4.1 墊片的結(jié)構(gòu)工藝接管配用的突面板式平焊管法蘭的墊片尺寸、材質(zhì)由文獻1251 頁表 12-26查如表所示。20圖 5 管道法蘭用軟墊片F(xiàn)ig.5 Pipe flan ges with a cushi on sheet6.4.2密封面形式及墊片尺寸表 5 密封面形式及墊片尺寸Table.5 Seali ng surface form and size of washer接管名稱密封面型式墊片尺寸 mm墊片材料外徑 D內(nèi)徑 d厚度S手孔RF2592112中壓石棉橡膠板視鏡RF120872中壓石棉橡膠板進料管口RF87572中壓石棉橡膠板溫度計RF109762中壓石棉橡膠

38、板出料口RF109762中壓石棉橡膠板安全閥RF75462中壓石棉橡膠板冷凝液出口RF57272中壓石棉橡膠板壓力表接口RF57272中壓石棉橡膠板加熱蒸汽管RF65322中壓石棉橡膠板6.5手孔的設(shè)計6.5.1手孔的結(jié)構(gòu)由于釜體的內(nèi)徑 Di= 1300mm，因此不需要在釜體的封頭上設(shè)置人孔，本設(shè)計選用PN 0.6DN 200板式平焊法蘭手孔。圖 6 手孔結(jié)構(gòu)圖Fig.6 Hand hole structure表 6 固體物料進口的尺寸Table.6 Solid material inlet size216.5.2手孔尺寸公稱壓 公稱力 PN（MPa直徑DNdwSDDbb1b20.625027

39、3 8375335242124H螺栓螺母螺栓螺柱螺母螺柱總質(zhì)量（kg）數(shù)量直徑長度數(shù)量數(shù)量直徑長度1909012M16 751224M16 9539.6表 7 明細表Table.7 List材料序號標準號名稱數(shù)量列別代號InmwV1筒節(jié)120 （鋼管）螺栓見尺4.6 級一4.6 級2HGJ75-1991螺柱寸表3535見尺3HGJ75-1991螺母4 級254 級25寸表4HGJ45-1991法蘭1Q235-A20RHGJ69-1991石棉橡膠板墊柔性石柔性石墨5HGJ70-1991墊片1墨復(fù)合一復(fù)合墊墊HGJ71-1991聚四氟乙烯包覆墊法蘭6GB61-19911Q235-A20R蓋7把手1

40、Q235-A - F226.6視鏡的設(shè)計視鏡主要用來觀察設(shè)備內(nèi)物料及其反應(yīng)情況，也可以作為液面指示鏡。常用的視 鏡有視鏡、帶頸視鏡和壓力容器視鏡（分別有帶頸和不帶頸兩種）幾種。6.6.1視鏡的選型帶頸視鏡 JB595-64 鋼制不銹鋼帶頸視鏡6.6.2視鏡的結(jié)構(gòu)圖 7 視鏡結(jié)構(gòu)Fig.7 Mirror structure6.6.3視鏡的規(guī)定標記、標準圖號、視鏡的尺寸及材料由文獻31附錄六確定視鏡的規(guī)定標記、標準圖號、視鏡的尺寸及材料。標記：視鏡UPN =0.6MPa, DN=80mm標準圖號：JB595-64。表 8 視鏡的尺寸Fig.8 Mirror structure公 稱直 徑DN公稱壓

41、力PNMPa視鏡視鏡片密封墊螺柱XDKGh1h2h3d1Sdgidgo數(shù)量n螺紋801.0203165125注：表內(nèi)未注明單位的均為110mm16302510015801024M166.6.4視鏡標準件的材料應(yīng)符合表 9 的規(guī)定表 9 標準件材料Table.9 The sta ndard materials23或合成纖維橡膠壓制板4壓緊環(huán)1Q245R0Cr18Ni95螺母見尺寸表8 級A2-70GB/T 6170-20006雙頭螺柱見尺寸表8.8 級A2-70GB/T 897-19887螺塞 M6435JB/ZQ 4452-19976.7支座的選型6.7.1支座的選型及尺寸的初步設(shè)計懸掛式支座

42、的選型由于設(shè)備外部設(shè)置有 100mm 的保溫層，所以選耳式 B 型支座，支座數(shù)為 4 個。 懸掛式支座的尺寸的初步設(shè)計反應(yīng)釜總質(zhì)量的估算： m=m+m+m+m+m式中：m釜體的質(zhì)量（Kg）； m夾套的質(zhì)量（Kg）； m攪拌裝置的質(zhì)量（Kg）m附件的質(zhì)量（Kg）； m保溫層的的質(zhì)量（Kg）物料總質(zhì)量的估算：m=m+m式中：m釜體介質(zhì)的質(zhì)量（Kg）； m夾套內(nèi)水的質(zhì)量（Kg）反應(yīng)釜的總質(zhì)量估算為 2000Kg,物料的質(zhì)量為 2484K（以水裝滿釜體和夾套計算），裝置的總質(zhì)量：m=m+nwF2000+2484=4484（ Kg）每個支座承受的重量 Q 約為：4484X9.81/2 = 21.9716

43、（KN）根據(jù) DN=1400mmQ=21.9716KN 由文獻2附表 16-23 初選 B 型耳式支座，支座號為 3。表 10 B 型耳式支座的尺寸（mm）Table.10 Type B lug support size （ mm ）支座 底板筋板墊板地腳螺栓H _重量hdS1l2b2&2l3b363ed規(guī)格kg序號名稱數(shù)量III1視鏡玻璃1鋼化硼硅玻璃2視鏡座1Q245R0Cr18Ni93密圭寸墊2改性、填充聚四氟乙烯板材料備注表 9 標準件材料Table.9 The sta ndard materials242001601051050205125825020083030M248.3

44、(22)(26)%x%x256.7.2支座載荷的校核計算耳式支座實際承受的載荷按下式近似計算：mg +Ge4(ph +GeSe)二Q =e2 e e仃佶knnD式中 D=(1300 2 6 2 82_(125_2 8)22(205 _ 50) =1533.2 mm,h2= 9.81 h ,Ge=1500 9.81 =14715(N) , mo=4500Kg,k =0.83, n =4,p=0, Se=500(mm)= 22.53KN因為Q =22.53KNvQ=30KN,所以選用的耳式支座滿足要求7 攪拌裝置的選型與尺寸設(shè)計(23)將已知值代入得Q二4500 9.81147150.83 44

45、14715 500104 1533.2(24)(Nmm)61 8 m =9.533106(Nmm)60maxWT(25)得：WP一吐 二285990=7M9.75可40攪拌軸為實心軸，則:取 d=40mm3口wp7149 75必蘭畑得 rMp32.9427.1.2攪拌軸剛度校核(22)(26)%x%x267.1攪拌軸直徑的初步計算7.1.1攪拌軸直徑的設(shè)計電機的功率 P= 1.8KW，攪拌軸的轉(zhuǎn)速 n= 60r/min，材料為 45 鋼,.=40MPa,剪切彈性模量 G= 8X104MPa 許用單位扭轉(zhuǎn)角日=1.0 /m由m =9.533 106-n 1 8得：m =9.533 106160利

46、用截面法得：Mmax二MTmaxI801 03得GJ p 二2859908 0.1 404= =0.8005/m3=1.0/m27所以圓軸的剛度足夠，考慮到攪拌軸與聯(lián)軸器配合，取d=50mm7.2攪拌軸臨界轉(zhuǎn)速校核計算由于反應(yīng)釜的攪拌軸轉(zhuǎn)速 n =60r/minv200r /min，故不作臨界轉(zhuǎn)速校核計算。7.3聯(lián)軸器的型式及尺寸的設(shè)計7.3.1聯(lián)軸器型式的確定由于選用擺線針齒行星減速機，所以聯(lián)軸器的型式選用立式夾殼聯(lián)軸節(jié)（D 型）。標記為：DN50 HG5-213-65，結(jié)構(gòu)如圖。由文獻分別確定聯(lián)軸節(jié)的尺寸和零件及材料， 尺寸如表， 零件及材料如表。 由于聯(lián)軸節(jié)軸孔直徑DN=50mm因此攪拌

47、軸的直徑d調(diào)整 至 50mm7.3.2聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)及尺寸i帥圖 8 立式夾殼聯(lián)軸節(jié)Fig.8 The vertical clamp coupli ng1-夾殼；2-懸吊環(huán)；3-墊圈；4-螺母；5-螺栓表 11 夾殼聯(lián)軸節(jié)的主要尺寸Table.11 Main dime nsions of the clamp coupli ng軸徑 dDLL1L2許用扭矩(N- m質(zhì)量（kg）50130190783415010.87.3.3 聯(lián)軸節(jié)的零件及材料表 12 夾殼聯(lián)軸節(jié)的零件及材料Table.12 Clamp coupli ng parts and materials287.4攪拌槳尺寸的設(shè)計7.4.1

48、槳式攪拌槳的結(jié)構(gòu)件號 名稱材料件號名稱左（右）ZG-1Cr18Ni9Ti(GB2100)4螺母1半聯(lián)軸器0Cr18Ni9(GB6170)A2-50A2-70(GB5782)槳式攪拌槳的結(jié)構(gòu)如圖所示。 由文獻 表 3-1-17 確定不銹鋼框式攪拌槳的尺寸見 表，零件明細表見表。表 12 夾殼聯(lián)軸節(jié)的零件及材料Table.12 Clamp coupli ng parts and materials297.4.2槳式攪拌槳的尺寸表 13 槳式攪拌槳的尺寸化工設(shè)計手冊（上）表 10-18Table.13 The stirri ng oar paddle sizeDjd螺栓銷螺釘螺孔aa數(shù)量d2d3數(shù)量

49、d470050M124M1211663Hh1h2cemff1重量P/n53023735017051203515不大于 0.0887.4.3槳式攪拌槳零件明細表30表 14 零件明細表Table.14 Parts list件號名稱數(shù)量材料件號名稱數(shù)量材料1槳葉21Cr18Ni95螺母81Cr18Ni9TiTi2橫梁21Cr18Ni96穿軸螺栓21Cr18Ni9TiTi3筋板41Cr18Ni97螺母41Cr18Ni4TiTi4連接螺栓81Cr18Ni9Ti7.5攪拌軸的結(jié)構(gòu)及尺寸的設(shè)計7.5.1攪拌軸長度的設(shè)計攪拌軸的長度 L 近似由釜外長度 Li、釜內(nèi)未浸入液體的長度 L2、浸入液體的長度L3三

50、部分構(gòu)成。即：L= Li+ L2+ L3其中 Li=H-M （H:機架高；M:減速機輸出軸長度）Li=750-79=671mmL2=HT+HF-H （HT:釜體封頭容積；HF：封頭深度；Hi：液體的裝填高度）液體裝料高度 H的確定： 釜體筒體的裝填高度 H,1兀2式中 Vc操作容積（m3） ； VF釜體封頭容積（m3） ； D 筒體的內(nèi)徑（m）液體的總裝填咼度1.6-0.2545 彳H=- =1.1903m兀2FI=FI+h1+h2=1190.3+25+300=1515.3mmL2=1545+2(25+300)-1515.3=679.7浸入液體攪拌軸的長度 La的確定:攪拌槳的攪拌效果和攪拌效

51、率與其在釜體的位置和液柱高度有關(guān)。攪拌槳浸入液 體內(nèi)的最佳深度為：S=2Di =2Hi（見文獻4刃5）33當(dāng) D=H 時為最佳裝填高度；當(dāng) DI=1200mm 本設(shè)計使用兩個攪拌槳攪拌槳浸入液體內(nèi)的最佳深度為：S=2H/3=2 1515.3/3=1010.3mm故浸入液體的長度 L3=320mm攪拌軸的長度 L 為：L=671+679.7+1010.3=2360.9mm31圓整取 L=2365 mm7.5.2攪拌軸的結(jié)構(gòu)由于攪拌軸的長度較大，考慮加工的方便，將攪拌軸設(shè)計成兩部分。與減速機相 聯(lián)的攪拌軸軸長為： L/=H-M+L （L4:攪拌軸深入釜內(nèi)的長度， d=50mm 寸取 350mm 文

52、獻 表 3-5-23）L/=500-69+350=781mm 取 L/=785mm攪拌軸下部分的軸長為L=L-L/=2365-785=1580mm8 傳動裝置的選型與尺寸設(shè)計8.1電動機的選型由于反應(yīng)釜里的物料具有易燃性和一定的腐蝕性， 故選用隔爆型三相異步電機（防 爆標志 dHAT4） 。 根據(jù)電機的功率 P= 1.8KW 轉(zhuǎn)速 n= 1500r/min， 由機械設(shè)備通用手 冊表 32-16選用的電機型號為：Y100L1-4。8.2減速器的選型根據(jù)電機的功率 P= 2.2KW 攪拌軸的轉(zhuǎn)速 n= 1500r/min、傳動比i為 1500/60 = 25, 選用直聯(lián)擺線針輪減速機（HG5-74

53、5-78）,標記 ZLD2.0 4A 25。由文獻表 9-2-41 確定其安裝尺寸，直聯(lián)擺線針輪減速機的外形見圖、安裝尺寸如表。圖 10 直連擺線針輪減速機Fig.10 Direct cycloid reducer32表 15 減速機的外形安裝尺寸Table.15 Reducer con tour and in stallati on dime nsionsD2DaD4DDMn -dD 1P260230200432006-12224ECFhbBMb1e1516148.514430796158.3機架的設(shè)計由于反應(yīng)釜傳來的軸向力不大，減速機輸出軸使用了帶短節(jié)的夾殼聯(lián)節(jié)，且反應(yīng) 釜使用不帶內(nèi)置軸承

54、的機械密封，故選用 WJ 型無支點機架(HG2156 95)。由攪拌軸 的直徑 d=50mn 可知，機架的公稱直徑DN250。結(jié)構(gòu)如圖。圖 11 WJ 型無支點機架Fig.11 WJ type pivot frame8.4底座的設(shè)計對于不銹鋼設(shè)備，本設(shè)計采用圖底座的結(jié)構(gòu)，其上部與機架的輸出端接口和軸封 裝置采用可拆相聯(lián)，下部伸入釜內(nèi)，結(jié)構(gòu)與尺寸如圖。33360Fig.12 Base8.5反應(yīng)釜的軸封裝置設(shè)計8.5.1反應(yīng)釜的軸封裝置的選型反應(yīng)釜中應(yīng)用的軸封結(jié)構(gòu)主要有兩大類，填料箱密封和機械密封。考慮到釜內(nèi)的物料具有易燃性和一定的腐蝕性，因此選用機械密封。根據(jù)卄 0.60MPa t = 120C

55、、n=85r/min、d=50mm 由文獻表 6-3-37 選用 2001 型單端面平衡型機械密封，其結(jié)構(gòu) 如圖、主要尺寸如表所示。8.5.2軸封裝置的結(jié)構(gòu)及尺寸圖 13 機械密封Fig.13 Mecha nical seal34表 16 釜用機械密封的主要尺寸( mm)Table.16 Kettle mecha ni cal seal of main size (mm )軸徑dDD1D2D3h1h2h3h4hHn -螺柱502452101751804.528142001903158-18M169 焊縫結(jié)構(gòu)的設(shè)計9.1釜體上主要焊縫結(jié)構(gòu)的設(shè)計設(shè)計內(nèi)容:45圖 14 筒體的縱向焊縫Fig.14

56、Cyli nder Ion gitudi nal seam圖 15 筒體與下封頭的環(huán)向焊縫Fig.15 Cyli nder body and the lower head of the circumfere ntial weld35圖 16 固體物料進口與封頭的焊縫Fig.16 Solid material in let and the head of the weld圖 17 進料管與封頭的焊縫36圖 19 溫度計接管與封頭的焊縫Fig.20 Outlet pipe head weld9.2夾套上的焊縫結(jié)構(gòu)的設(shè)計夾套上的焊縫結(jié)構(gòu)及尺寸如圖。圖 21 筒體的縱向焊縫Fig.21Cyli nde

57、r Ion gitudi nal seam37圖 22 筒體與封頭的橫向焊縫Fig.22 The cyli nder body and the head of the tran sverse weld圖 23 導(dǎo)熱油進口接管與筒體的焊縫ulpiulpi左乞Fig.23Heat-c on duct ing oil inlet connecting pipe and tube weld圖 24 導(dǎo)熱油出口接管與筒體的焊縫Fig.24Heat-c on duct ing oil outlet no zzle and tubeweld(30)3810 固體物料進口的開孔及補強計算10.1 封頭開固體物

58、料進口后被削弱的金屬面積A 的計算由于人孔的開孔直徑較大，因此需要進行補強計算，本設(shè)計采用等面積補強的設(shè)計方法。釜體上封頭開人孔后被削弱的金屬面積 A 為:A=dSO2SSet(1-fr)式中：d 二 di2C =273-16+2X1.25=254.5 ( mm)SPcDi二0.48漢1.1疋1200O2 J1-0.5pc2 137 -0.5 0.48 1.1=2.315 ( mm)etfr二叫=1汀2A 二 dS. 2SOSet(V fr) =254.5X2.315= 589.2(mm2)有效補強區(qū)內(nèi)起補強作用的金屬面積的計算=!B -d Se- S-2SetSe- So1-frB =2d =2257.5 = 541(mm)式中：B=d+2Sn+2Sm=257.5 + 22283.5取兩者中較大值,B= 509 mmSe二 Sn_C=5-0.25=4.75( mm)Set二 Sm- C=8 - 0.25=7.75 ( mm)et圖 254 釜體與夾套的焊縫Fig.25 The kettle b