化工設(shè)備25m3的水乳膠涂料反應(yīng)釜重點講義

1、湖北理工學(xué)院 大型作業(yè)化工設(shè)備機械基礎(chǔ)大型作業(yè) 題 目： 反應(yīng)釜 教 學(xué) 院： 化學(xué)與化工學(xué)院 專 業(yè)： 應(yīng)用化工技術(shù)（專） 學(xué) 號：201430820102、11、13、22 學(xué)生姓名： 郭甜甜 陳彪 陳夢 吳靜 指導(dǎo)教師： 夏賢友 黃衛(wèi)東 2016 年 6 月 24 日大型作業(yè)任務(wù)書520152016 學(xué)年第2學(xué)期學(xué)生姓名：陳彪、吳靜、陳夢 專業(yè)班級：應(yīng)用化工技術(shù)（專）2014（1）指導(dǎo)教師： 夏賢友、黃衛(wèi)東 工作部門： 化學(xué)工程教研室 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)：25m3的水乳膠涂料；2容器內(nèi)壓：常壓；3反應(yīng)溫度：80±10；4電機功率：1

2、0kW；5攪拌轉(zhuǎn)速：50rpm；6. 作業(yè)成果：計算書1份，設(shè)備圖1張（A2圖紙）。三、進度安排16月13日：分配任務(wù)；26月13日-6月16日：查詢資料、初步設(shè)計；36月17日-6月24日：設(shè)計計算，完成報告。四、基本要求1設(shè)計方案：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、鋼板材料的型號及熱處理條件等；2設(shè)計計算：依據(jù)材料的性能，對選用設(shè)備的壁厚進行計算、穩(wěn)定性進行校核；3輔助設(shè)備的選型：包括典型輔助設(shè)備的主要尺寸計算及型號規(guī)格：人孔或手孔設(shè)計、法蘭的型號規(guī)格、接管開孔結(jié)構(gòu)、視鏡或液面鏡以及容器的支座選型等。五、參考資料1. 朱有

3、庭等，化工設(shè)備設(shè)計手冊，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005年2. 董大勤等，化工設(shè)備機械基礎(chǔ)（第四版），北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2013年3. 匡國柱等，化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計（第二版），北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008年 教研室主任簽名： 2016 年 月 日目錄1 設(shè)計方案簡介11.1設(shè)計條件11.2設(shè)備外部條件11.3 水乳膠的介紹11.4 設(shè)計內(nèi)容及設(shè)計方案11.4.1夾套反應(yīng)釜的總體結(jié)構(gòu)11.4.2 釜體設(shè)計內(nèi)容21.4.3 傳熱裝置設(shè)計內(nèi)容22 反應(yīng)釜釜體的設(shè)計32.1 釜體公稱直徑DN的確定32.2 釜體筒體壁厚的設(shè)計32.2.1 設(shè)計參數(shù)的確定32.2.2 釜體壁厚的確定32.3

4、釜體封頭的設(shè)計42.3.1 釜體封頭厚度的計算42.3.2 釜體封頭相關(guān)參數(shù)52.4 筒體高度H的確定52.5 外壓筒體壁厚及封頭壁厚的設(shè)計52.5.1 外壓筒體壁厚的計算52.5.2 外壓封頭壁厚的計算62.6 筒體液壓試驗及應(yīng)力校核62.6.1 筒體液壓試驗62.6.2 筒體應(yīng)力校核73 反應(yīng)釜夾套的設(shè)計83.1 夾套的公稱直徑和設(shè)計壓力的確定83.1.1 夾套公稱直徑的確定83.1.2 夾套PN的確定83.2 夾套筒體的設(shè)計83.2.1夾套筒體壁厚的設(shè)計83.2.2 夾套筒體長度H筒的初步設(shè)計83.3 傳熱面積的校核94 夾套的壓力試驗及應(yīng)力校核104.1 水壓試驗壓力的確定104.2液

5、壓試驗的應(yīng)力校核104.3 水壓試驗的操作過程105 反應(yīng)釜附件的選型及尺寸設(shè)計115.1 釜體法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)的設(shè)計115.1.1 密封面形式的選型115.1.2 螺栓、螺母和墊圈的尺寸規(guī)格及材料的選擇115.2 工藝接管的設(shè)計115.3 管法蘭尺寸的設(shè)計125.4 墊片及材質(zhì)135.5 視鏡的選型145.6支座的選型及設(shè)計145.6.1支座的選型及尺寸的初步設(shè)計145.6.2支座載荷的校核計算166 攪拌軸及槳的設(shè)計176.1 攪拌器的結(jié)構(gòu)型式176.2 攪拌軸直徑的初步計算176.2.1 攪拌軸直徑的設(shè)計176.2.2 攪拌抽臨界轉(zhuǎn)速校核計算186.3 聯(lián)軸器的型式及尺寸的設(shè)計186.4 直

6、葉槳式攪拌器尺寸的設(shè)計187 傳動裝置的選型和尺寸計算207.1 電動機的選用207.2 減速機的選用217.3 機座的設(shè)計217.4 軸封裝置218 設(shè)計結(jié)果匯總229 設(shè)計評述2310 主體設(shè)備圖23參考文獻(xiàn)241 設(shè)計方案簡介1.1設(shè)計條件（1）反應(yīng)介質(zhì)：25m3的水乳膠涂料；（2）容器內(nèi)壓：常壓；（3）反應(yīng)溫度：80±10；（4）電機功率：10kW；（5）攪拌轉(zhuǎn)速：50rpm。1.2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

7、.9小時，占全年月日可照射時數(shù)的31-63。境內(nèi)多東南風(fēng)，年平均風(fēng)速為每秒2.17米。1.3 水乳膠的介紹由于水性涂料不用有機溶劑，對人體無毒害，對環(huán)境無污染，因而近年來發(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、醇酸樹脂水膠乳涂料和偏氯乙烯共聚樹脂水膠乳涂料。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

8、烯酸酯乳液）是由苯乙烯和丙烯酸酯單體經(jīng)乳液共聚而得。乳白色液體，帶藍(lán)光。固體含量4045，粘度801500mPa·s，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的庫房內(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。在進行操作時可將水乳膠的密度近似于水的密度進行計算。1.4 設(shè)計內(nèi)容及設(shè)計方案1.4.1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

9、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）液體以及液體與固體或氣體物料混勻，促進其反應(yīng)的設(shè)備。一臺帶攪拌的反應(yīng)釜主要有攪拌容器、攪拌裝置、傳動裝置、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；傳動裝置是為帶動攪拌裝置設(shè)置的，主要有電動機、減速器、聯(lián)軸器和傳動軸等組成；軸封裝置為動密封，一般采用機械密封或填料密封；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。1.4.2 釜體設(shè)計內(nèi)容釜體一般是立式圓筒形容器，

10、有頂蓋、筒體和釜底，通過支座安裝在基礎(chǔ)或平臺上。根據(jù)反應(yīng)釜的設(shè)計參數(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。1.4.3 傳熱裝置設(shè)計內(nèi)容為及時送入化學(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)的進行。 攪拌過程中，物料的湍動程度增大，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，既強化了傳質(zhì)和傳熱

11、，又有利于化學(xué)反應(yīng)的進行。攪拌器采用推進式攪拌器。反應(yīng)釜的傳動裝置主要由電機、減速器、聯(lián)軸器和傳動軸等組成。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行密封（動密封）。軸封裝置通常有填料密封和機械密封。反應(yīng)釜的其他附件，包括支座、人孔、工藝接管等。2 反應(yīng)釜釜體的設(shè)計2.1 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，考慮到操作時所允許的裝料程度，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，可取最大值）。所以，取=

12、0.85。取L/Di=1.8。設(shè)計的反應(yīng)釜體積V=V0/=25/0.85=29.42m3，圓整得V=30m3。由 （2-1）式中 V釜體的體積，m3; Di釜體的內(nèi)徑，m; L釜體的長度，m。所以， =2.8m故得釜體DN=2800mm。2.2 釜體筒體壁厚的設(shè)計2.2.1 設(shè)計參數(shù)的確定根據(jù)設(shè)計要求，容器內(nèi)壓為常壓，取設(shè)計壓力P=0.1MPa。 設(shè)計壓力 P0.1MPa； 液柱靜壓力 MPa; 計算壓力 Pc= P+ P1=0.1+0.049=0.149MPa； 設(shè)計溫度 t= 80±10；焊接接頭系數(shù) 0.85；設(shè)計壓力P=0.1MPa，設(shè)計溫度t=80±10，可選擇Q

13、235-B號鋼，查文獻(xiàn)1得在該溫度下的許用壓力t=113MPa。2.2.2 釜體壁厚的確定釜體的計算厚度為： （2-2）式中 釜體的計算厚度，mm;Pc釜體的計算壓力，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，釜體的計算厚度： mm預(yù)計釜體的名義厚度在6.07.0之間，則取負(fù)偏差C1=0.60mm，雙面腐蝕取C2=3.0mm。釜體的設(shè)計厚度 d=+C2=2.17+3=5.17mm釜體的名義厚度 n=+C1+=5.77+ 根據(jù)規(guī)定有厚度為8mm的鋼板，所以 =8-5.75=2.23mm釜體的有效厚度 mm。故，釜體的壁厚為8mm。查文獻(xiàn)1得：釜體一米高的容積V1m

14、=6.158m3;釜體一米高的內(nèi)表面積Fi=8.8m2；釜體一米高筒節(jié)的質(zhì)量G=554kg。2.3 釜體封頭的設(shè)計2.3.1 釜體封頭厚度的計算 由于封頭采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，所以，Di/2hi=2，查文獻(xiàn)得橢圓形封頭形狀系數(shù)K=1.00，則封頭厚度: （2-3）故, mm 封頭設(shè)計厚度 Sd=S+C2=2.17+3=5.17mm封頭名義厚度 Sn=S+C1+C2+=12mm2.3.2 釜體封頭相關(guān)參數(shù)封頭的公稱直徑為2800mm，名義厚度為12mm，材質(zhì)為Q235-B，根據(jù)橢圓形封頭標(biāo)準(zhǔn)（JB/T473795），得：內(nèi)表面積 Fi=8.8502m2容積 V封=3.1198m3質(zhì)量 G=815k

15、g直邊高度 h0=40mm 曲邊高度 hi=700mm2.4 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算。則筒體高度L按2-4式計算。 H= (V-V封)/V1m (2-4)式中 V封封頭容積，m3； V1m1米高筒體容積，m3/m。因此，筒體長度H=(30-3.1198)/6.158=4.36m=4360mm，圓整得H=4400mm。按圓整后的筒體高度修正實際容積，則 V=V1m×H+V封 (2-5)筒體實際容積 V實=6.158×4.4+3.1198=30.215m3釜體長徑比的復(fù)核 2.5 外壓筒體壁厚及封頭壁厚的設(shè)計2.5.1 外壓筒體壁厚的

16、計算夾套內(nèi)介質(zhì)的壓力為常壓，取設(shè)計外壓P=0.1 MPa。設(shè)筒體的壁厚n=14mm，取C1=0.8mm，則： 筒體的計算 mm mm mm =2828/10.2=277，（>20）=4673/2828=1.65在文獻(xiàn)1中的坐標(biāo)上找到1.65的值，由該點做水平線與對應(yīng)的=277線相交，沿此點再做豎直線與橫坐標(biāo)相交，交點的對應(yīng)值為：A0.0002。再由文獻(xiàn)1中選取，在水平坐標(biāo)中找到A0.0002點，由該點做豎直線與對應(yīng)的材料溫度線相交，沿此點再做水平線與右方的縱坐標(biāo)相交，得到系數(shù)的值為：B33MPa、E=2.00×105MPa。根據(jù) = （2-6）式中 P許用外壓力，MPa； B

17、查表的系數(shù)，MPa； D0筒體的外徑，mm； e筒體的有效厚度，mm。由（2-6）得， 故 P =0.108MPa >P=0.1MPa 且較為接近，所以假設(shè)n=14mm滿足筒體穩(wěn)定性要求。2.5.2 外壓封頭壁厚的計算假設(shè)標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的n=14mm，P=0.1MPa。則 e=14-3.8=10.2mm，K1=0.90， Do=Di+2n=2800+20=2828mm，Do/e=2828/10.2=277系數(shù) 查文獻(xiàn)1得系數(shù) B=57.5 MPa，E=2.00×105 MPa。所以，封頭的許用外壓力: MPa故，P =0.196 MPa 大于p=0.1 MPa且較為接近，所以假

18、設(shè)n=14mm滿足封頭穩(wěn)定性要求。2.6 筒體液壓試驗及應(yīng)力校核2.6.1 筒體液壓試驗水壓試驗的壓力： (2-7)式中 PT水中壓力，MPa； P設(shè)計壓力，MPa； 水中應(yīng)力，MPa；t許用應(yīng)力，MPa。查.0，則 PT=1.25×0.1×1.0=0.125MPa。2.6.2 筒體應(yīng)力校核 筒體的取設(shè)計厚度n=10mm，則有效厚度e=10.2mm，設(shè)計溫度下的材料的許用應(yīng)力t=113 MPa。在壓力試驗前，應(yīng)對試驗壓力下的筒體應(yīng)力進行校核，即容器壁內(nèi)所產(chǎn)生的最大應(yīng)力不超過所用材料在試驗溫度上屈服極限的90%（液壓試驗）。應(yīng)力校核： （2-7）式中T設(shè)計溫度下的計算應(yīng)力，M

19、Pa。由（2-7）得， MPa MPa因T0.9，所以液壓試驗足夠。3 反應(yīng)釜夾套的設(shè)計3.1 夾套的公稱直徑和設(shè)計壓力的確定3.1.1 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3-1： 表3-1 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 +200 =2800+200=3000 (mm)3.1.2 夾套PN的確定 由設(shè)備的設(shè)計條件可知，夾套內(nèi)介質(zhì)的工作壓力為常壓，取PN=0.1 MPa。3.2 夾套筒體的設(shè)計3.2.1夾套筒體壁厚的設(shè)

20、計 夾套筒體壁厚： =5.16mm 圓整后得，1n=6mm。 圓整后得：=6mm 剛度校核：碳素鋼的，筒體的壁厚取。3.2.2 夾套筒體長度H筒的初步設(shè)計由 H筒= （3-1）式中 H筒夾套的筒體長度，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，可取最大值）。夾套筒體長度H筒： mm 圓整后得，H筒=3600mm。3.3 傳熱面積的校核DN=2800mm釜體下封頭的內(nèi)表面積Fh = 8.8503 m2；DN=2800mm筒體

21、（1m高）的內(nèi)表面積= 8.8 m2；夾套包圍筒體的表面積：Fs =×H筒= 8.8×3.6=31.68 m2 Fh +Fs=8.8503+31.68=40.5303 m2 釜內(nèi)進行的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，則需進行傳熱面積的校核，將Fh +Fs = 40.5303m2，與工藝需要的傳熱面積進行比較。Fh +Fs >F=11.57 m2，滿足要求。4 夾套的壓力試驗及應(yīng)力校核4.1 水壓試驗壓力的確定 水壓試驗的壓力： （4-1）式中 PT 試驗壓力，MPa； P 設(shè)計壓力，MPa；試驗溫度下的材料的許用應(yīng)力，MPa；設(shè)計溫度下的材料的許用應(yīng)力，MPa。 當(dāng)設(shè)計溫度小于200

22、時，與t 接近，此項=1.0 。試驗壓力 PT =1.25×0.1×1.0=0.125 MPa。4.2液壓試驗的應(yīng)力校核由 （4-2）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，故液壓強度足夠。4.3 水壓試驗的操作過程將容器充滿液體，待容器壁溫與液體溫度相同時緩慢升到0.1MPa，保持一點時間，一般不小于30min，然后將壓力降到規(guī)定實驗壓力的80%，并保持足夠的時間以對所有焊接和連接部位進行檢查，如有泄露，修補后重新試驗。5 反應(yīng)釜附件的選型及尺寸設(shè)計5.1 釜體法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)的設(shè)計5.1.1

23、密封面形式的選型根據(jù)PN0.25MPa1.6 MPa、介質(zhì)溫度小于100和介質(zhì)的性質(zhì)，由文獻(xiàn)3知密封面形式為光滑面。5.1.2 螺栓、螺母和墊圈的尺寸規(guī)格及材料的選擇本設(shè)計選用六角頭螺栓（雙頭螺柱B級、GB90188）、型六角螺母（A級和B級、GB/T61712000），平墊圈（100HV、GB/T95-2002）。螺栓長度L的計算：螺栓3的長度由法蘭的厚度（）、墊片的厚度（）、螺母的厚度（H）、墊圈厚度（h）、螺栓伸出長(0.30.5d)確定。其中=102mm，=3mm，H=21.5mm，h=3.2mm，螺栓伸出長度取0.3d。螺栓的長度為： =245.01 mm取L250mm。螺柱標(biāo)記：螺

24、柱 M24×250 GB 90188螺母標(biāo)記：螺母 M24 GB/T61702000 墊圈標(biāo)記：墊片 24-100HV GB/T952002 根據(jù)乙型平焊法蘭、工作溫度t<100的條件，由文獻(xiàn)法蘭、墊片、螺栓、螺母材料匹配表進行選材，結(jié)果如表5-1表所示。 表 5-1 法蘭、墊片、螺栓、螺母材料表法 蘭墊 片螺 栓螺 母墊 圈16Mn聚四氟乙烯3525100HV5.2 工藝接管的設(shè)計由文獻(xiàn)（HG059297）查無縫鋼管（1）進水口，出水口采用45×2.5無縫鋼管，罐內(nèi)的接管與夾套內(nèi)表面磨平。配用突面板式平焊管法蘭：法蘭 PL400.6 RF HG2059397。（2）

25、進、放料口采用57×3.5無縫鋼管，接管與封頭內(nèi)表面磨平。配用突面板式平焊管法蘭：法蘭 PL500.6 RF HG2059397。（3）溫度計接口采用25×2.5無縫鋼管，伸入釜體內(nèi)一定長度。配用突面板式平焊管法蘭：法蘭 PL200.6 RF HG2059297。（4）人孔采用480×15無縫鋼管，接管與封頭內(nèi)表面磨平。配用突面板式平焊管法蘭：法蘭 PL4500.6 RF HG2059397。（5）視鏡采用108×4.0無縫鋼管，接管與封頭內(nèi)表面磨平。配用突面板式平焊管法 蘭：法蘭 PL1000.6 RF HG2059397。5.3 管法蘭尺寸的設(shè)計根據(jù)

26、2800mm、0.25MPa，由文獻(xiàn)3，確定法蘭的類型為乙型平焊法蘭。標(biāo)記：法蘭-RF 2800-0.25 JB/T4701-2000；材料：16Mn。 由文獻(xiàn)得并根據(jù)PN=0.25MPa和接管的公稱直徑，由板式平焊管法蘭標(biāo)準(zhǔn)（HG20592）確定法蘭的尺寸。工藝接管配用的突面板式平焊管法蘭的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)如表 5-2：表 5-2 法蘭結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)表公稱直徑DN/mm法蘭/mm螺栓DD1D2D3D4d規(guī)格數(shù)量28002960291528762856285310227M2480 工藝接管配用的突面板式平焊管法蘭尺寸如表 5-3：表 5-3 法蘭尺寸接管名稱公稱直徑接管外徑連 接 尺 寸法蘭厚度密封面法蘭內(nèi)

27、徑Th厚度進水口4045130100144M1216346出水口4045130100144M1216346視鏡100108210170184M16183110溫度計接口20259060114M1014326人孔4504805955502216M203044855.4 墊片及材質(zhì)由文獻(xiàn)得墊片選用非金屬軟墊片，材料為聚四氟乙烯包覆墊片（JB/T 47022002），墊片結(jié)構(gòu)如圖 5-1及墊片尺寸如表5-4：26表 5-4 墊片尺寸D0/mmdi/mm/mm285528053 圖 5-1 墊片結(jié)構(gòu) 密封面形式及墊片尺寸，不同位置的墊片尺寸及材質(zhì)如表5-5：表5-5 墊片尺寸及材質(zhì)接管名稱密封面型式墊

28、片尺寸 mm墊片材質(zhì)外徑D0內(nèi)徑di厚度進水口RF80493聚四氟乙烯出水口RF80493聚四氟乙烯視鏡RF1511153聚四氟乙烯溫度計接口RF50273聚四氟乙烯人口RF5284584聚四氟乙烯進、放料口RF92613聚四氟乙烯5.5 視鏡的選型由于釜內(nèi)介質(zhì)壓力較低（Pc=0.2 MPa），且考慮DN=100mm，本設(shè)計選用兩個DN=100mm、PN=0.6MPa的帶頸視鏡。 由文獻(xiàn)，確定視鏡的規(guī)定標(biāo)記、標(biāo)準(zhǔn)圖號、視鏡的尺寸及材料。標(biāo)記：視鏡 PN0.6 DN 100II-SF2-W標(biāo)準(zhǔn)圖號：HG501-1986-7視鏡的尺寸見表5-6；視鏡的材料見表 5-7 ：表 5-6 視鏡尺寸DNP

29、N視鏡視鏡片密封墊螺柱2000.6DDXKGh1h2h3d1sdgidgo數(shù)量n螺紋315363270240203630225252002278M20表 5-7 視鏡材料序號名稱數(shù)量材料序號名稱數(shù)量材料1視鏡玻璃1鋼化硼硅玻璃4壓緊環(huán)1Q235-A2襯 墊2聚四氟乙烯5雙頭螺柱8Q235-A3接 緣11Cr18Ni9Ti6螺母16Q235-A5.6支座的選型及設(shè)計夾套反應(yīng)釜多為立式安裝，最常用的支座為耳式支座。標(biāo)準(zhǔn)耳式支座（JB/T 4725-1992）分為A型和B型兩種。當(dāng)設(shè)備需要保溫或支承在樓板上時，適宜選B型，否則選A型。5.6.1支座的選型及尺寸的初步設(shè)計這里初步將支座定為B型耳式支座

30、，數(shù)目為4個。每臺反應(yīng)釜常用4個支座，但作承重計算時，考慮到安裝誤差造成的受力情況變壞，應(yīng)按兩個支座計算。(1)粗略估算反應(yīng)釜的總質(zhì)量m0釜體筒體質(zhì)量m1DN=2800mm，=14mm的筒節(jié)，每米的質(zhì)量q1=554kg，所以m1= q1×H1=554×4.4=2437.6kg。釜體封頭的質(zhì)量m2DN=2800mm，=12mm，直邊高度h=40mm的標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，其質(zhì)量m2=815kg。夾套筒體質(zhì)量m3DNj=3000mm，=8mm的筒節(jié)，每米的質(zhì)量q2=593kg，所以m3= q2×H筒=593×3.6=2134.8kg。物料質(zhì)量m4,將水溶膠的密度按

31、水的密度計算： m5=25×1.0×103=2.5×104kg附件質(zhì)量m5=100kg，所以反應(yīng)釜的總質(zhì)量： m0= m1+ m2+ m3+ m4+ m5 =2437.6+815+2134.8+25000+100 =30487.4kg(2)粗選耳式支座的型號每個支座承受的重量：Q=mg/2=30487.4×9.8/2=149388.26N根據(jù)DN=2800mm ,Q=149.49kN由文獻(xiàn)表13-6初選B型耳式支座，支座號6。標(biāo)記：JB/T4725-92 耳座B6材料：Q235-BB型耳座的尺寸參數(shù)見表5-8：表 5-8 B型耳座的尺寸參數(shù)H底板筋板墊板

32、地腳螺栓支座重量ed規(guī)格kg4003202302011538023014500400126036M3053.95.6.2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： （5-1）式中： Q實際承載荷，kN；m0實際重量，kg; 安裝尺寸，mm;Ge偏心載荷，N； n支座數(shù)目，個； k安全系數(shù)； h質(zhì)心高度，mm; P水平力，N； g重力加速度，m/s2； Se偏心距，mm。所以： =3360.7mm查文獻(xiàn)3得：g9.8，h=800mm，k=0.83 ，Se=1200mm,Ge=10000N，=7447.4kg，=4，P=15812N。將已知值代入（5-1）得=100.34kN因為=1

33、00.34kNQ=150kN，所以選用的耳式支座滿足要求。6 攪拌軸及槳的設(shè)計6.1 攪拌器的結(jié)構(gòu)型式 槳式攪拌器，葉片用扁鋼制成，材料碳鋼，焊接在輪轂上，葉片數(shù)是2片，葉片形式為平直葉。6.2 攪拌軸直徑的初步計算6.2.1 攪拌軸直徑的設(shè)計 軸的功率9kW ，攪拌軸的轉(zhuǎn)速50rpm，材料為45鋼 ，35MPa，數(shù)系C=112,剪切彈性模量G2×105MPa，攪拌軸為實心軸。軸所傳遞的扭矩：T=9550Pk/n=1.719×106（N·mm）(1) 攪拌軸的強度計算 軸的扭轉(zhuǎn)強度條件為： （6-1）式中 max軸橫截面上的最大剪應(yīng)力，MPa； MT軸所傳遞的扭矩

34、，N·mm； Wp軸的抗扭截面系數(shù)，mm； 材料的許用剪應(yīng)力，MPa。軸所傳遞的扭矩MT=T=8.595×105N·mm。對于實心軸： 由上式知 ： 開一個鍵槽，軸徑擴大5%，則軸端直徑d=186.7×1.05=196.035mm。(2)軸的剛度計算 ： 式中 G攪拌軸材料的剪切性模量MPa； Ip軸截面的極慣性矩，(mm)4；許用扭轉(zhuǎn)角，rad/m； 軸扭轉(zhuǎn)變形的扭轉(zhuǎn)角，rad/m。查文獻(xiàn)2得： 碳素鋼G=2×105MPa，實心軸；一般傳動，如攪拌軸，許用扭轉(zhuǎn)角取0.5-1.0。實心軸的直徑 攪拌軸的直徑應(yīng)同時滿足強度和剛度兩個條件，故取兩者

35、中的較大值，圓整后得d=190mm?？紤]到直葉槳式攪拌器的尺寸選擇，可將軸端直徑圓整至190mm。6.2.2 攪拌抽臨界轉(zhuǎn)速校核計算由文獻(xiàn)知，攪拌軸的轉(zhuǎn)速n>200r/min時，都應(yīng)做臨界轉(zhuǎn)速校核。由于反應(yīng)釜的攪拌軸轉(zhuǎn)速=50r/min，故不作臨界轉(zhuǎn)速校核計算。6.3 聯(lián)軸器的型式及尺寸的設(shè)計聯(lián)軸器的型式選用剛性凸緣聯(lián)軸器（C型 ）由文獻(xiàn)確定聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)和尺寸如表5-1。表6-1 C型凸緣聯(lián)軸器的剛性及尺寸表標(biāo)定符號軸徑MnmaxNm主要尺寸（mm）質(zhì)量kgDL1L2LH1H2l1M d4l2bC60976170859820381683M84201820.06.4 直葉槳式攪拌器尺寸的設(shè)

36、計查工具書可知直葉槳式攪拌器的結(jié)構(gòu)參數(shù)如下：DJ=(0.75-0.25)DN； b=(0.25-0.1)DJ；h=(1-0.2)DJ；Z=2。直葉槳的直徑： DJ=0.5DN=1400mm；槳底距槽底： h=0.8DJ=1120mm；槳葉厚度： b=0.15DJ=210mm。 7 傳動裝置的選型和尺寸計算 攪拌反應(yīng)釜傳動裝置的設(shè)計包括：電動機、減速機和聯(lián)軸器的選用，以及機座和底座的選用及設(shè)計等內(nèi)容。圖7-1 攪拌反應(yīng)釜的傳動裝置1-電動機；2-減速機；3-聯(lián)軸器；4-機座；5-軸封裝置；6-底座；7-封頭；8-攪拌軸7.1 電動機的選用由于反應(yīng)釜里的物料腐蝕情況微弱且沒有防爆要求，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機。考慮到攪拌軸通過軸封裝置時由摩擦而損耗的功率等因素，攪拌反應(yīng)釜所需電動機的功率可由下式（7-1）表示： （7-1）式中 P電動機功率，kw； Pe工藝要求的攪拌功率，kw； pm軸封摩擦損失功率，kw； 傳動系統(tǒng)的機械效率。7.2 減速機的選用反應(yīng)釜用的立式減速機，主要類型有諧波減速機、擺線針輪行星減速機、二級齒輪減速機和V帶傳動減速機。根據(jù)電機的功率P=10kW、攪拌軸的轉(zhuǎn)速n=50 r/min，查