反應(yīng)釜(過程設(shè)備設(shè)計)課程設(shè)計

1、遼遼 寧寧 工工 業(yè)業(yè) 大大 學學 專業(yè)課專業(yè)課 課程設(shè)計（論文）課程設(shè)計（論文）題目：題目： 院（系）院（系） 機械工程與自動化學院機械工程與自動化學院 專業(yè)班級：專業(yè)班級： 學學 號：號： 學生姓名：學生姓名： 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： 教師職稱：教師職稱： 起止時間：起止時間： 13.12.16-14.01.1013.12.16-14.01.10 專業(yè)課課程設(shè)計（論文）任務(wù)書院（系）：機械工程與自動化學院 教研室：過程裝備與控制工程學號學生姓名專業(yè)班級過程 102題 目課程設(shè)計（論文）任務(wù)1 1 設(shè)計技術(shù)參數(shù)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 （

2、）120150操作容積 （m3）6傳熱面積（M2）72設(shè)計內(nèi)容設(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）開孔補強設(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)濟分析3 完成工作量完成工作量 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： 年 月 日遼 寧 工 業(yè) 大 學 課 程 設(shè) 計 說

3、 明 書共 32 頁 第 0 頁目錄前言.31 反應(yīng)釜用途及特征.32 反應(yīng)釜常見類型.33 攪拌反應(yīng)釜.4第 1 章機械設(shè)計.61.1 確定筒體的直徑和高度.61.1.1 筒體的直徑.61.1.2 筒體的高度.61.2 確定夾套的直徑和高度.71.2.1 夾套的直徑.71.2.2 夾套的高度.71.3 確定夾套及筒體材料和設(shè)計壁厚 .81.3.1 確定夾套的材料和設(shè)計壁厚 .81.3.2 確定筒體的材料和壁厚.91.4 水壓實驗及強度較核.111.4.1 內(nèi)筒體水壓實驗壓力.111.4.2 夾套水壓實驗壓力.121.4.3 內(nèi)筒水壓實驗時壁內(nèi)應(yīng)力.121.4.4 夾套水壓實驗時壁內(nèi)應(yīng)力.12

4、第二章傳熱計算.142.1 夾套內(nèi)的液體向筒體的外壁傳熱 .142.2 筒外壁和內(nèi)壁的傳熱.142.3 較核外壁溫度.16第三章 攪拌釜密封、攪拌傳動裝備及附屬的計算與選擇.173.1 選擇釜體法蘭.173.2 攪拌軸、攪拌器及傳動裝置的設(shè)計 .173.2.1 選擇攪拌器、攪拌軸和聯(lián)軸器 .173.2.2 功率計算.183.2.3 攪拌軸直徑計算.183.2.4 選擇攪拌傳動裝置和密封裝置 .193.2.5 軸封裝置.20遼 寧 工 業(yè) 大 學 課 程 設(shè) 計 說 明 書共 32 頁 第 1 頁3.3 開孔補強.213.3.1 氨水進口補強：.213.3.2 人孔補強：.223.3.3 溫度計

5、補強：.243.3.4 補強措施.253.4 容器支座的選用.253.4.1 反應(yīng)釜的總重量計算.263.5 人孔、溫度計與工藝接管選擇 .273.5.1 人孔的選擇.273.5.2 溫度計的選擇.283.5.3 工藝接管的選擇.28結(jié)束語.30參考文獻.31遼 寧 工 業(yè) 大 學 課 程 設(shè) 計 說 明 書共 32 頁 第 2 頁前言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)必須嚴格按照相應(yīng)的標準加工、檢測并試運行。不銹鋼反應(yīng)釜

6、.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、力學控制（攪拌、鼓風等） 、反應(yīng)物/產(chǎn)物濃度等重要參數(shù)進行嚴格的調(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

7、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)

8、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：對各種有機酸、無機酸、有機溶劑均有較好的抗蝕性；耐堿性：搪玻遼 寧 工 業(yè) 大 學 課 程 設(shè) 計 說 明 書共

9、 32 頁 第 3 頁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 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)，攪拌器與電機傳動間采用磁力偶合器聯(lián)接，由于其無接觸的傳遞力矩，以靜密封取代動密封，能徹底解決以前機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)中進行工作，因此，更適合用于各種易燃易爆、劇

10、毒、貴重介質(zhì)及其它滲透力極強的化學介質(zhì)進行反應(yīng)，是石油、化工、有機合成、高分子材料聚合、食品等工藝中進行硫化、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。

11、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，機械密封和磁力密封。3 攪拌反應(yīng)釜攪拌反應(yīng)釜是化學、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，促進其化學反應(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

12、攪拌形式可分為槳式、框式、錨式和推進式、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。槳式攪拌遼 寧 工 業(yè) 大 學 課 程 設(shè) 計 說 明 書共 32 頁 第 4 頁器的運轉(zhuǎn)速度較慢，一般為 10-100r/

13、min，圓周速度在 1.5-3m/s 范圍內(nèi)比較合適。廣泛用于促進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。遼 寧 工 業(yè) 大 學 課 程 設(shè) 計 說 明 書共 32 頁 第 5 頁第 1 章機械設(shè)計釜體的機械設(shè)計內(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。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,封頭定為標準橢圓形封頭,上封頭與筒體常為焊接,但在筒體直徑 D1500mm 的場合多用法蘭聯(lián)接。1.1.1 筒體的直徑(1)設(shè)備容積: （1-1）0vv操作容積,0v3m裝料系數(shù),根據(jù)不同

14、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:3067.50.8vvm(2)筒體內(nèi)徑: (1-2)34iivDHD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 11.3。iHD故選,估算筒體內(nèi)徑為1.2iHD3344 7.51.9971.2iivDmHD將估算結(jié)果圓整至公稱直徑標準系列。選取筒內(nèi)直徑。D1800imm1.1.2 筒體的高度遼 寧 工 業(yè) 大 學 課 程 設(shè) 計 說 明 書共 32 頁 第 6 頁 (1-3)1hVVHV封頭容積,hV3m1 米高的筒體容積,1V3m查附表得:封頭容積3h1.13Vm1 米高的筒體容積313.142Vm故筒體的高度:1

15、7.5 1.132.0283.142hVVHmV圓整。2000Hmm于是,復(fù)核結(jié)果符合原范圍。1iHD1.2 確定夾套的直徑和高度1.2.1 夾套的直徑表 1.1 筒體和夾套內(nèi)徑關(guān)系/iDmm500600700180020003000/jDmm50iD 100iD 200iD 對于筒體內(nèi)徑,夾套內(nèi)徑,。因此2000 3000iDmm200jiDD。2000200=2200jDmm夾套封頭采用標準橢圓形封頭,并與夾套筒體取相同直徑。夾套直徑。2200jFDmm1.2.2 夾套的高度估算夾套高度為: （1-4）01hjVVHV米封頭容積,hV3m遼 寧 工 業(yè) 大 學 課 程 設(shè) 計 說 明 書共

16、 32 頁 第 7 頁1 米高的筒體容積,1V3m查附表得:封頭容積3h1.13Vm1 米高的筒體容積313.142Vm016 1.131.553.142hjVVHmV米取,則,便于筒體法蘭螺栓裝拆。1500jHmm02000 1500500jHHHmm夾套傳熱面積為：216.8 1.54.4814.68jhFFHFm滿足要求。1.3 確定夾套及筒體材料和設(shè)計壁厚1.3.1 確定夾套的材料和設(shè)計壁厚選用 Q345R 為夾套材料。查得鋼材許用應(yīng)力表,得 Q345R 在工作溫度為 200的許用應(yīng)力,選取夾 183atMP套設(shè)計壓力為:1.11.1 0.3=0.33wPPMPa夾套筒體與內(nèi)筒的環(huán)焊縫

17、采用單面焊,不進行探傷檢查。從安全考慮,夾套上所有焊縫均取焊縫系數(shù),取壁厚附加量中鋼板厚度負偏差,單面腐蝕裕量。0.810cmm22cmm夾套厚度: (1-5) 2jdtPDP管箱計算壁厚,mmD圓筒內(nèi)徑,mm材料許用應(yīng)力,查得 t =183MPat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:遼 寧 工 業(yè) 大 學 課 程 設(shè) 計 說 明 書共 32 頁 第 8 頁 0.33 2200= =2.48mm2 183 0.8-0.332jdtPDPnd12CC負偏差， 1C1C =0mm腐蝕裕量， 2C2C =2mm所以夾套厚度：2.48024.48nmm 圓整取。5nmm考慮到

18、Q345R 材質(zhì)的最小壁厚要求,取夾套筒體壁厚。6nmm標準橢圓形夾套封頭的壁厚： 0.33 22002.482 183 0.80.5 0.3320.5jdtPDmmP122.48024.48ndCCmm考慮到Q345R材質(zhì)的最小壁厚要求,取封頭壁厚：6nmm1.3.2 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，設(shè)計溫度為1500.22PMpa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)壓為設(shè)計壁厚：0.22Mpa 0.22 20001.422 183 0.850.222jdtPDmmP121.4202 25.42ndCCmm 考慮Q345R材質(zhì)的最

19、小壁厚要求，取釜體筒體壁厚8nmm（2）按外壓為設(shè)計壁厚：0.33Mpa，0220002 82016inDDmm 112802 24eCCmm 取標準橢圓封頭曲面高度，直邊高度，1550hmm225hmm遼 寧 工 業(yè) 大 學 課 程 設(shè) 計 說 明 書共 32 頁 第 9 頁則筒體實際長度 L 為： （1-6）2222200055025 2238333iLHhhmm筒體的臨界長度為：crL （1-7）0020081.171.17 2008547004creDLDmm因為所以此釜體圓筒為短圓筒crLL則釜體圓筒的臨界壓力為：crP （1-8）2.5002.59etcrDPELD臨界壓力，MPa

20、crP彈性模量，取tE52.1 10aMP則：2.55420082.59 2.1 100.06823832008crPMpa筒體的許用外壓力為： p （1-9） 0.0680.0230.333craaPpMPpMPm因為，所以釜體筒體壁厚取不可行。 pp8mm現(xiàn)取，所以。16nmm12emm則修改后臨界壓力為：2.551220242.59 2.1 101.2123832024craPMP遼 寧 工 業(yè) 大 學 課 程 設(shè) 計 說 明 書共 32 頁 第 10 頁筒體的許用外壓力為： p 1.210.43craPpMPm因為，且比較接近，所以取筒體， pp16nmm此時承受外壓和內(nèi)壓時，強度均能

21、滿足要求。標準橢圓形筒體封頭的壁厚為：按內(nèi)壓設(shè)計封頭壁厚：0.22Mpa 120.22 20001.422 183 0.850.5 0.2220.51.4202 25.42idtndPDmmPCCmm 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。6nmm按外壓設(shè)計封頭壁厚：0.33Mpa （1-10） 200.0833tePEkDk系數(shù)比，查教材得，k=0.9彈性模量，取tE52.1 10aMP則: 25120.0833 2.1 100.7220.9 2024aPMP因為,且比較接近,所以取封頭。 PP16nmm1.4 水壓實驗及強度較核1.4.1 內(nèi)筒體水壓實驗壓力 （1-1

22、1） 1.25p,p0.10.220.10.321.250.275TtTTPPMaPPMa取二者中大者，0.32TPMa遼 寧 工 業(yè) 大 學 課 程 設(shè) 計 說 明 書共 32 頁 第 11 頁1.4.2 夾套水壓實驗壓力 1.25p,p0.10.330.10.431.250.4125TtTTPPMaPPMa取二者中大值，0.43TPMa1.4.3 內(nèi)筒水壓實驗時壁內(nèi)應(yīng)力 0.320.0222000 1227.670.922 12TliesTePPDMPa下封頭1.4.4 夾套水壓實驗時壁內(nèi)應(yīng)力0.430.014220041280.928TjljijeTjsePPDMPa可見水壓實驗時內(nèi)筒夾

23、套壁內(nèi)應(yīng)力都小于，水壓實驗安全，當夾套作水壓實0.9s 時，釜體將受外壓作用，因夾套的實驗壓力為，而筒體的許用外壓為0.45TfMPa。故不需要沖壓使筒體保持穩(wěn)定。 0.52PMpa表 1.2 夾套及釜體壁厚n釜體夾套筒體166封頭166遼 寧 工 業(yè) 大 學 課 程 設(shè) 計 說 明 書共 32 頁 第 12 頁圖 1 、釜體結(jié)構(gòu)主視圖 圖 2、釜體結(jié)構(gòu)俯視圖遼 寧 工 業(yè) 大 學 課 程 設(shè) 計 說 明 書共 32 頁 第 13 頁第二章傳熱計算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，操作壓力下，飽和水蒸氣溫度。0.33PMPa133.3stC查得水蒸氣的比汽化熱。假設(shè)

24、外壁溫度為：。32168 10/rJ kg128 C冷凝液膜的平均溫度為：128 133.3130.652mtC查得水的物性參數(shù)密度：3 934.2 Kg / m導(dǎo)熱系數(shù)：0.686/()wm k黏度：521.77 10aP s所以而 H=1500+25+1/3 550=1708mm133.3 1285.3oswtttC 假設(shè)液膜為層流，即可計算： （2-1）11/42323345934.89.81 0.6862168 101.131.138398.621.67 101.708 5.3grl t檢驗 Re 數(shù) （2-2）3644 8398.6 1.708 5.3Re647.318002168

25、10216.7 10l tr為層流2.2 筒外壁和內(nèi)壁的傳熱由材料可查得：47.6/()oWmC （2-3）247.629750.016b由于能量守恒得：解得21=swtttt外內(nèi)o=120.5tC內(nèi)液體溫度從 3080，取平均溫度為 55遼 寧 工 業(yè) 大 學 課 程 設(shè) 計 說 明 書共 32 頁 第 14 頁120.55587.752otC查水的物性參數(shù)：密度3966.2/kg m導(dǎo)熱系數(shù)267.82 10/()Wm K黏度6326.5 10aP s比熱容4204/pcJkg K46.79 102.03rP 120.55565.5otC （2-4）32432132266.79 109.8

26、1 65.5 1.708966.21.9 10316.5 10rg tlG13131.9 102.033.857 10rrPG 查化工原理表 3-5 得：350.1c 1/3n 21/313367.82 100.1353.857 1018111.708nrrcG Pl壁熱阻，污垢熱阻都可忽略總傳熱系數(shù)： （2-5）12311111118398.629751811K992.7K 熱負荷：mQKA t表 2.1隨溫度分布mt omtC133.312830103.38048遼 寧 工 業(yè) 大 學 課 程 設(shè) 計 說 明 書共 32 頁 第 15 頁所以可得103.348=72.15103.3ln48

27、mt帶入得mt=992.7 14.68 72.15=1051430mQKA t水的平均溫度：3080552tC比熱容：34.1765 10/()pcJkg k密度3985.6/kg m熱負荷： （2-6）30985.6 6 55 4.1765 101358398272pQVCtJ 135839827212921051430DQsQ因為，所以合理。12921700ss2.3 較核外壁溫度由于3=mQKA tA t即：992.7 72.27254 (133.3) t解得，因此符合要求。132.2tC第三章 攪拌釜密封、攪拌傳動裝備及附屬的計算與選擇遼 寧 工 業(yè) 大 學 課 程 設(shè) 計 說 明 書

28、共 32 頁 第 16 頁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,法蘭材料為Q345R。公稱壓(115882)JB力為下的乙型平焊法蘭在操作溫度為時的允許工作壓力為，0.6naPMP20 200 C0.6Mpa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，公稱直徑0.6nP 。2000zD 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3.2.1 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

29、（上封頭）上，一般采用立式布置。電動機經(jīng)減速機將轉(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。電動機與減速機配套使用。減速機下設(shè)置一機座，安裝在反應(yīng)釜的封頭上?？紤]到傳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、減速機和聯(lián)軸器的選用，選用或設(shè)計機座和底座等。遼 寧 工 業(yè) 大 學 課 程 設(shè) 計 說 明 書共 32 頁 第 17 頁3.2.2 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：2000iDmm

30、葉輪直徑：10002iDdmm槳葉數(shù)量：Z=2容器內(nèi)液柱高度：2000hmm葉輪與容器底距離：1600hdmm葉輪潛液深度：222000133333iSDmm(2)操作條件31000kg m0.509aMps1.170minnr sr(3)雷諾數(shù) （3-1）22651.11 10002.34 1050.91 10jeD nR (4)查化工設(shè)備設(shè)計手冊圖 10-29 得功率準數(shù)01.8P (5)攪拌器功率sP （3-2）353501.8 1000 11.12.857siPPn DkW3.2.3 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 0.35rm48.1 10GMPa

31、（1）攪拌軸傳遞的最大扭矩考慮電動機功率損失取3NPkw （3-3）max39550955040970pMN mn遼 寧 工 業(yè) 大 學 課 程 設(shè) 計 說 明 書共 32 頁 第 18 頁（2）攪拌軸直徑 （3-4） 4414409155.4155.453.80.35 8.1 10nLMdmmrG取160Ldmm（3）校核扭轉(zhuǎn)角 （3-5）55max444158365836 40910100.228.1 1060nLMmGd 圖 4、攪拌軸，攪拌槳3.2.4 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 BLD1.5229Q，Q 表示夾殼式軸頭， 。查附表 26，選電動

32、機 Y112M4，額定功率 3KW，轉(zhuǎn)速 1500 轉(zhuǎn)/分，取擺線針齒行星減速機傳動效率 =0.95， （參考表 3）減速機輸出功率為 30.95=2.85KW 符合攪拌要求。參考附表 22，根據(jù)所選減速機設(shè)計減速機機座。3.2.5 軸封裝置反應(yīng)釜中介質(zhì)的泄露會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。遼 寧 工 業(yè) 大 學 課 程 設(shè) 計 說 明 書共 32 頁 第 19 頁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

33、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械密封兩種。表 3.1 填料箱密封和機械密封的比較填料箱密封機械密封比較項目測漏量180450c.c./h10c.c./h，一般平均泄漏量為填料箱密封的 1%摩擦功損失機械密封為填料箱密封的 10%50%有磨損用久后要換軸幾無磨損軸磨損維護及壽命細化經(jīng)常維護，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

34、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高，不易加工，成本高，裝拆不便對材料要求一般動環(huán)、靜環(huán)要求較高減磨性能我們這次設(shè)計使用機械密封。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)置添加潤滑油的裝置。密封裝置不可能達到絕對密封，因為壓緊力太大時會加速軸與填料的磨損，使密封失效更快。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

35、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械強度。機械密封的選用應(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)速等進行選擇。對于低壓（） 、無毒介質(zhì)、非易燃易爆者，可選用一般石棉繩，安裝時0.2NPMpa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。遼 寧 工 業(yè) 大 學 課 程 設(shè) 計 說 明 書共 32 頁 第 20 頁3.3 開孔補強根據(jù) GB150 規(guī)定，當

36、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強表 3.2 補強圈尺寸公稱外徑253238454845657689最小厚度3.54.05.06.0則不需要補強的有 a、e、f、g、h、i、j根據(jù) GB150 對開孔的限制凸形封頭或球殼上最大開孔直徑1d3iDmax11d160080040022iDmmmm3.3.1 氨水進口補強：接管材料選擇許用強度0189riCN 137tnMpa規(guī)格：外伸內(nèi)伸 100mm30 2150mm20nC強度削弱系數(shù)rf （3-6） 1370.7241

37、89tnrrf開孔直徑22(302 2)2 230iddCmm 開孔所需補強面積（3-7）有效補強范圍（1）有效寬度B223060Bdmm 取大值22302 62 246nntBdmm 60Bmm有效高度1h外側(cè)有效1h = d30 27.72ntmm高度 取小值1h1h150()mm實際外伸高度1h =7.72mm22(1)30 32 3 2 (1 0.724)93.312etrAdfmm 遼 寧 工 業(yè) 大 學 課 程 設(shè) 計 說 明 書共 32 頁 第 21 頁內(nèi)側(cè)有效2h = d30 27.72ntmm高度 取小值2h100()mm實際內(nèi)伸高度2h =7.72mm有效補強面積封頭多余金

38、屬面積e2624nCmm封頭多余金屬面積1A （3-8） 12()()2()(1)6030432 2431 0.72428.89eeterABdfmm 接管多余金屬面積 0.22 260.0212 137 1 0.222cittcnPdmmP 21222222 7.7220.0210.7242 7.72200.72444.48ettretnrAhfhCfmm 接管區(qū)焊縫面積（焊腳取）6.0mm23126.0 6.0362Amm有效補強面積2e12328.8944.4836109.37AAAAmm所以不需補強。eAA3.3.2 人孔補強：接管材料選擇許用強度10號鋼 115tnMpa規(guī)格：外伸內(nèi)

39、伸426 6200mm0mm20nC強度削弱系數(shù)rf 1150.608189tnrrf開孔直徑22(4262 6)2 2416iddCmm 遼 寧 工 業(yè) 大 學 課 程 設(shè) 計 說 明 書共 32 頁 第 22 頁開孔所需補強面積22(1)416 32 3 4 (1 0.608)1257.41etrAdfmm 有效補強范圍有效寬度B22 416=832Bdmm 取大值224162 62 6440nntBdmm 832Bmm（3）有效高度1h外側(cè)有效1h = d416 649.9ntmm高度 取小值1h1h200()mm實際外伸高度1h =49.9mm內(nèi)側(cè)有效1h = d416 649.9nt

40、mm高度 取小值2h0()mm實際內(nèi)伸高度2h =0mm有效補強面積封頭多余金屬面積e2624nCmm封頭多余金屬面積1A 12()()2()(1)832416432 4431 0.608412.86eeterABdfmm 接管多余金屬面積 0.22 4120.3952 115 1 0.222cittcnPdmmP 21222222 49.940.3950.6080218.75ettretnrAhfhCfmm接管區(qū)焊縫面積（焊腳?。?.0mm23126.0 6.0362Amm有效補強面積2123218.75412.8636667.61eAAAAmm遼 寧 工 業(yè) 大 學 課 程 設(shè) 計 說 明

41、 書共 32 頁 第 23 頁所以所需補強面積為eAA21257.41 667.61589.8eAAmm3.3.3 溫度計補強：接管材料選擇許用強度10號鋼 115tnMpa規(guī)格：外伸內(nèi)伸50 3150mm0mm20nC強度削弱系數(shù)rf 1150.608189tnrrf開孔直徑22(502 3)2 248iddCmm 開孔所需補強面積22(1)48 32 3 1 (1 0.608)141.352etrAdfmm 有效補強范圍有效寬度B22 48=96Bdmm 取大值22482 62 366nntBdmm 96Bmm有效高度1h外側(cè)有效1h = d48 312ntmm高度 取小值1h150()m

42、m實際外伸高度1h =12mm內(nèi)側(cè)有效2h = d48 312ntmm高度 取小值2h0()mm實際內(nèi)伸高度2h =0mm有效補強面積封頭多余金屬面積e2624nCmm遼 寧 工 業(yè) 大 學 課 程 設(shè) 計 說 明 書共 32 頁 第 24 頁封頭多余金屬面積1A 12()()2()(1)9648432 1431 0.60847.216eeterABdfmm 接管多余金屬面積 0.22 440.042 115 1 0.222cittcnPdmmP 21222222 1240.040.608014.01ettretnrAhfhCfmm接管區(qū)焊縫面積（焊腳?。?.0mm23126.0 6.0362

43、Amm有效補強面積212336 14.0147.21697.226eAAAAmm所以所需補強面積為eAA2141.35297.22644.126eAAmm3.3.4 補強措施擬采用補強圈補強。根據(jù)接管工程直徑 DN150 選補強圈，參照補強圈標準 JB/T4736 取補強圈外徑D=300mm 內(nèi)徑 d=163mm。因 B=800，補強圈在有效范圍內(nèi)。考慮鋼板負偏差并經(jīng)圓整，取補強圈名義厚度為 12mm。3.4 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。3.4.1 反應(yīng)釜的總重量計算反應(yīng)釜總載荷1234QQQQQ Q1 釜體和夾套筒體總重量查表得到：1 米高釜體重 7950N，1 米

44、高夾套重 2960N1Q2 7950 1.5 29620340N遼 寧 工 業(yè) 大 學 課 程 設(shè) 計 說 明 書共 32 頁 第 25 頁Q2: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 2840N2Q28402 588014600N Q3:料液重載荷3QV=9.8 1000 6=58800NgQ4：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4Q1370N總重Q20340 1460058800 1370=95110N反應(yīng)釜安裝四個支座：但按三個支座承載計算：則每個支座承載 4t查化工設(shè)備設(shè)計手冊：選用承載能力為:6t 的支座 B4表 3.3 選用支座尺寸HL1B11S1L2B22502001401470290140 續(xù)表2L3B33eB