化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)夾套反應(yīng)釜課程設(shè)計(jì)及答辯

1、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課程設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)參數(shù)要求設(shè)計(jì)參數(shù)要求容器內(nèi)容器內(nèi)夾套內(nèi)夾套內(nèi)工作壓力工作壓力 ，Mpa設(shè)計(jì)壓力設(shè)計(jì)壓力 ，Mpa2.82.0工作溫度工作溫度 ，設(shè)計(jì)溫度設(shè)計(jì)溫度 ，200250介質(zhì)介質(zhì)氯乙烯單體氯乙烯單體蒸汽蒸汽全容積全容積 ，m4.3操作容積操作容積 ，m2.6傳熱面積傳熱面積 ，m腐蝕情況腐蝕情況微弱微弱推薦材料推薦材料16MnR攪拌器型式攪拌器型式漿式漿式攪拌軸轉(zhuǎn)速攪拌軸轉(zhuǎn)速 ，r/min85軸功率軸功率 ，KW2.8目錄 第二章 反應(yīng)釜夾套的設(shè)計(jì)第三章 反應(yīng)釜傳動(dòng)裝置第四章 攪拌裝置的選型與尺寸設(shè)計(jì)第一章 反應(yīng)釜釜體的設(shè)計(jì)第五章 反應(yīng)釜的軸封裝置第六章 反應(yīng)釜的其它附件

2、第三章第三章 反應(yīng)釜傳動(dòng)裝置反應(yīng)釜傳動(dòng)裝置第五章第五章 反應(yīng)釜的軸封裝置反應(yīng)釜的軸封裝置第六章第六章 反應(yīng)釜的其它附件反應(yīng)釜的其它附件第二章第二章 反應(yīng)釜夾套的設(shè)計(jì)反應(yīng)釜夾套的設(shè)計(jì)第一章第一章 反應(yīng)釜釜體的設(shè)計(jì)反應(yīng)釜釜體的設(shè)計(jì)第四章第四章 攪拌裝置的選型與尺寸設(shè)計(jì)攪拌裝置的選型與尺寸設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)說明書 計(jì)算部分計(jì)算部分 選型部分選型部分計(jì)算部分計(jì)算部分第一章第一章 反應(yīng)釜釜體的設(shè)計(jì)反應(yīng)釜釜體的設(shè)計(jì)1.1反應(yīng)釜筒體的設(shè)計(jì)和計(jì)算反應(yīng)釜筒體的設(shè)計(jì)和計(jì)算1.1.1筒體筒體DN的確定的確定 對于直立反應(yīng)釜來說，釜體設(shè)備的全容積是指圓柱形筒對于直立反應(yīng)釜來說，釜體設(shè)備的全容積是指圓柱形筒體及下封頭容積，

3、體及下封頭容積， 即即 V = Vg + Vf 式中式中 Vg設(shè)備筒體部分容積，設(shè)備筒體部分容積，m3; Vf封頭容積，封頭容積，m3由于反應(yīng)時(shí)基本處于氣液共存狀態(tài)，換熱一定要及時(shí)，所以主要目的要增大傳熱面積，根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)幾種攪拌器的長徑比大致如附表所示。(參考文獻(xiàn)【1】P287表9-3) 所以設(shè)備的長徑比=1.2設(shè)備條件反應(yīng)溫度小于200，物料在反應(yīng)過程中要呈沸騰的狀態(tài)，并且在反應(yīng)過程中要進(jìn)行攪拌，根據(jù)操作時(shí)允許的裝滿程度來確定裝料系數(shù)。本反應(yīng)釜內(nèi)的反應(yīng)物質(zhì)為氯乙烯單體，其粘度遠(yuǎn)小于水，為提高設(shè)備的利用率，故選用=0.6設(shè)備容積V與操作容積的關(guān)系為Vg=V故全容積為 V=Vg =4.3確定裝

4、料系數(shù)及全容積Di的計(jì)算將 L/Di =1.2 ，=0.6 代入公式得 Di圓整后 Di=1600 根據(jù)規(guī)定=1600 反應(yīng)釜筒體PN的確定根據(jù)設(shè)計(jì)要求，反應(yīng)釜體內(nèi)部壓力為2.8MPa，因此PN=2.8MPammDiHVg16636 . 02 . 16 . 24)/(433反應(yīng)釜筒體封頭的設(shè)計(jì)選型和計(jì)算反應(yīng)釜筒體封頭的設(shè)計(jì)選型和計(jì)算1.2.1 封頭的選型根據(jù)設(shè)計(jì)要求，該反應(yīng)釜的封頭選用標(biāo)準(zhǔn)為橢圓形封頭，類型是EHA。(參考文獻(xiàn)【1】 P104 圖4-4)1.2.2 設(shè)計(jì)參數(shù)的確定Pc=2.8MPa =1 (雙面焊接，100無損探傷) C1=1 C2=1 當(dāng)操作溫度為200 時(shí)，查表得到16Mn

5、R材料=170MPa1.2.3 封頭壁厚的計(jì)算 式子中 是 一經(jīng)驗(yàn)式。因所選的為標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，所以 K=1將確定的參數(shù)代入公式 =13.23mmCticPDKP5.0222261iihDK 設(shè)計(jì)厚度 =13.23+1.0=14.23 名義厚度 （圓整量） = 14.23+ 1 + = 15.23+ 圓整后取 =16 1.4.4封頭深度計(jì)算 H=Di4 故封頭深度為 H=400mm 2Ce1Cenn1.3反應(yīng)釜筒體長度H的設(shè)計(jì) 1.3.1 反應(yīng)釜筒體長度H計(jì)算 橢圓形封頭的容積 帶入已知的數(shù)據(jù)，則 筒體每米高容積 帶入相關(guān)數(shù)據(jù)，則 則筒體高度估算為 H= 圓整后取得 H=1800324iFDV

6、335362. 06 . 124mVF214iDV310106. 2mV mmVVVF18720106. 25362. 03 . 41 1.3.2 反應(yīng)釜體長徑比L/Di復(fù)核 反應(yīng)釜體長度 L=H+h+ 其中：H為筒體 h為標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭直變長 為橢圓深度 L=1800+25+400= 1958mm 圓整后 L= 2000 mm 長徑比復(fù)核 與所選用的長徑比基本相符。ih31ih1.4反應(yīng)釜筒體壁厚設(shè)計(jì)反應(yīng)釜筒體壁厚設(shè)計(jì) 內(nèi)壓容器的壁厚計(jì)算公式為 代入數(shù)據(jù)得 設(shè)計(jì)厚度 =13.29+1.0=14.29 名義厚度 （圓整量） = 14.29 + 1 + = 15.29+ 圓整后取 = 16 筒體的

7、壁厚和封頭的相同所以選 = 16 CticPDP229.138 . 21170216008 . 22Ce1Cennn2.1 夾套釜體夾套釜體DN、PN的確定的確定2.1.1 夾套釜體DN的確定夾套直徑與筒體直徑的關(guān)系（參閱文獻(xiàn)【3】表183） 2.1.2 夾套釜體PN的確定由設(shè)計(jì)要求知夾套內(nèi)部壓力為2.0MPa，因此夾套釜體PN=2.0MPa第二章第二章 反應(yīng)釜夾套的設(shè)計(jì)反應(yīng)釜夾套的設(shè)計(jì)1700100 ijDDDi500-600700-18002000-3000DjDi+50Di+100Di+2002.2 夾套筒體的設(shè)計(jì)夾套筒體的設(shè)計(jì) 2.2.1 設(shè)計(jì)參數(shù)的確定 Pc=2.0MPa =1（雙面

8、焊接，100 無損傷探傷） C1=1mm C2 =1mm 查表得到 16MnR的 2.2.2 夾套筒體壁厚的設(shè)計(jì) 內(nèi)壓薄壁圓通的厚度設(shè)計(jì)可由公式 代入數(shù)據(jù) mm 設(shè)計(jì)厚度 mm 名義厚度 =11.97+1=12.97 mm 圓整后名義厚度 mm MPa156250 ctiCPDP297.100 . 21156217000 . 297.11197.102Ce1Cen14n 2.2.3 夾套筒體長度 橢圓形封頭的容積 代入數(shù)據(jù) =0.6431102 筒體每米高容積 代入數(shù)據(jù) 2.2698007 則夾套筒體高度估算為 m 圓整后 =1000mm 324iFDV37 . 124FViDV411V862

9、1. 02698. 26432. 06 . 21VVVHFniiH2.3 夾套封頭的設(shè)計(jì)夾套封頭的設(shè)計(jì)2.3.1 封頭的選型根據(jù)設(shè)計(jì)要求可選用橢圓形封頭，類型是EHA 2.3.2 設(shè)計(jì)參數(shù)的確定Pc=2.0MPa =1（雙面焊接，100無損探傷） 在250時(shí) 16MnR的2.3.3 夾套封頭壁厚的設(shè)計(jì)將已知參數(shù)代入公式 mm圓整后 11C12C MPat156 mm93.100 . 25 . 01156217000 . 25 . 02ctjcPDP93.1221CCn14n2.4對筒體和封頭進(jìn)行強(qiáng)度校核對筒體和封頭進(jìn)行強(qiáng)度校核 根據(jù)參考文獻(xiàn)【1】附表9-1得到：常溫下=170MPa 在操作溫度

10、下（250）=156MPa 在操作時(shí)夾套的內(nèi)壓P=2.0MPa 筒體的內(nèi)壓Pc=2.8MPa =1因?yàn)椋?P Pc 所以在進(jìn)行校核時(shí)筒體應(yīng)該按照筒體的內(nèi)壓P=2.8MPa進(jìn)行校核，夾套按照夾套的內(nèi)壓p=2.0MPa進(jìn)行校核。 2.4.1夾套（內(nèi)壓容器的試壓）：夾套（內(nèi)壓容器的試壓）： 液壓：Pt=1.25 p =1.252.0 =2.72 氣壓：Pt=1.15 p =1.152.0=2.51 =142=12 =345MPa t t tes 液壓： = = =194.03MPa 0.9 =0.91345=310.5MPa 因?yàn)?0.9 ，所以水壓試驗(yàn)驗(yàn)證強(qiáng)度足夠。 氣壓： = = =179.05

11、MPa 0.8 =0.81345=276MPa 因?yàn)?0.8 ， 所以氣壓實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證強(qiáng)度足夠TeeitDP212212170072. 2sTsTeeitDP2122)121700(51. 2sTs 2.4.2筒體（內(nèi)壓容器的試壓）筒體（內(nèi)壓容器的試壓） 液壓：Pt=1.25 p =1.252.8 =3.81 氣壓：Pt=1.15 p =1.152.8=3.51 =162=14 =345MPa 液壓： = = =194.03MPa 0.9 =0.91345=310.5MPa 因?yàn)?0.9 ，所以水壓試驗(yàn)驗(yàn)證強(qiáng)度足夠。 t tesTeeitDP214214160081. 3sTs 氣壓： = = =

12、218.55MPa 0.8 =0.81345=276MPa 因?yàn)?0.8 ， 所以氣壓實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證強(qiáng)度足夠TeeitDP2172)172100(51. 3sTs2.5法蘭連接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)法蘭連接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 法蘭連接是由一對法蘭、數(shù)個(gè)螺栓和一個(gè)墊片（圈）所組成。法蘭在螺栓預(yù)緊力的作用下，把處于法蘭密封表面上的凹凸不平處填滿，這樣就為阻止介質(zhì)泄漏形成了初始密封條件。 壓力容器法蘭從整體看有三種形式：甲型平焊法蘭；乙型平焊法蘭；長頸對焊法蘭。參閱文獻(xiàn)【2】表10-1及文獻(xiàn)【1】附表14-1，根據(jù)它們的公稱直徑（即與法蘭配用的容器內(nèi)徑）和公稱壓力（可以理解為法蘭的實(shí)際壓力），選定法蘭類型為長頸對焊法蘭。其主

13、要尺寸如下表。第四章第四章 攪拌裝置的選型與尺寸設(shè)計(jì)攪拌裝置的選型與尺寸設(shè)計(jì)4.1反應(yīng)釜的攪拌裝置反應(yīng)釜的攪拌裝置在反應(yīng)釜中，為增加反應(yīng)速率、強(qiáng)化傳質(zhì)或傳熱效果以及加強(qiáng)混合等作用，常常裝設(shè)攪拌裝置。攪拌裝置由攪拌器與攪拌軸組成，攪拌器形式很多，通常由工藝確定。攪拌軸可用實(shí)心或空心直軸，碳鋼材料常選用45號鋼，有防腐或污染要求的場合，應(yīng)采用不銹耐酸鋼。4.2攪拌器的設(shè)計(jì)攪拌器的設(shè)計(jì)攪拌器又稱攪拌槳或葉輪。它的功能是提供工藝過程所需的能量和適宜的流動(dòng)狀態(tài)，以達(dá)到攪拌的目的。攪拌器的型式主要有：槳式、推進(jìn)式、框式、渦輪式、螺桿式和螺帶式。根據(jù)任務(wù)說明書要求，并參閱【3】表18-5，選取攪拌器，其參數(shù)

14、如下表 攪拌器主要參數(shù)攪拌器主要參數(shù) Di=0.5DN=0.51600=800 b=0.15Di=0.15800=180 攪拌槳的攪拌效果和攪拌效率與其在釜體的位置和液柱的高度有關(guān)。攪拌槳浸入液體內(nèi)的最佳深度為下封頭與圓筒交界處。 由所選封頭可知，攪拌槳高度為400 mm。型式 直徑Dj(mm）葉寬（mm） 轉(zhuǎn)速（r/min) 直葉 800120854.3攪拌軸直徑的初步計(jì)算攪拌軸直徑的初步計(jì)算4.3.1攪拌軸的直徑的計(jì)算 軸的強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)根據(jù)軸的承載情況，采用相應(yīng)的計(jì)算方法。對于只傳遞扭矩的圓截面，其強(qiáng)度條件為 其中，式中 軸的扭剪應(yīng)力，MPa；T扭距，Nmm； 抗扭截面模量， ；對圓截面軸，

15、 = /16 0.2P軸所傳遞的功率，KW；n軸的轉(zhuǎn)速，r/min；d軸的直徑，mm； 軸的材料的許用應(yīng)力，MPa。 362.01055.9dnPWTW3mm3dW3d 對于既傳遞扭矩又承受彎矩的軸，也可采用上式初步估算軸的直徑；但應(yīng)將軸的許用剪應(yīng)力適當(dāng)降低，以彌補(bǔ)彎矩對軸的影響。將降低后的許用應(yīng)力代入上式，可得如下設(shè)計(jì)公式A是由軸的材料和承載情況確定的系數(shù)。查閱參考文獻(xiàn)【3】第十一章235頁， 得A=118，所以 d=118 =37.8mm。根據(jù)安裝軸上零件及其他結(jié)構(gòu)上的要求，軸徑還需要適當(dāng)增加5%15%，通常得增加24mm的腐蝕裕量。所以 d=37.81.15+4=47.47mm圓整得 5

16、0mm。軸的材料：45鋼 mmnPAnPd3362 . 0/1055. 93858 .2 4.3.2攪拌軸剛度校核 電動(dòng)機(jī)功率P=4.0KW，攪拌軸的轉(zhuǎn)速n=85r/min，材料為45鋼， =40MPa，剪切彈性模量G=8MPa,許用單位扭轉(zhuǎn)角 = /m。 由Tmax=9.55 （Nmm) 得 所以圓軸的剛度足夠。 00 . 17 .337164858 . 21063maxmax10180GJT mm/0 . 1/9433. 018401 . 087 .3337164004max4.4 攪拌軸長度設(shè)計(jì)攪拌軸長度設(shè)計(jì) 根據(jù)所選聯(lián)軸器，傳動(dòng)軸伸入釜體長度L1=350mm，（參考文獻(xiàn)【2】P470，

17、表1837）可知L=H-L1-L2，其中H為釜體高度，L2為槳葉距釜底距離。封頭的深度為400mm。 H=400+1800+400=2600mm. 槳葉距釜底距離L2的確定：L2=400mm 所以，攪拌軸長度L=2600-350-400=1950mm傳動(dòng)軸軸徑傳動(dòng)軸軸徑d（mm） 伸入釜體長度伸入釜體長度L1(mm)50350選型部分選型部分氯乙烯單體 氯乙烯或氯乙烯與另一單體混合在水介質(zhì)中于攪拌下懸浮聚合制得聚合物。該聚合物堆積密度高，在自由流動(dòng)，脫單體，膠凝，和吸收增塑劑方面得到改善。長徑比的影響 （1）對攪拌功率的影響，因?yàn)閿嚢韫β逝c攪拌槳葉直徑的五次方成正比，如果攪拌槳葉的直徑歲釜體長

18、徑比的減小而增大時(shí)，將會(huì)增大攪拌功率。 （2）對傳熱的影響，當(dāng)使用夾套傳熱時(shí)，長徑比的增大會(huì)使夾套的傳熱面積增大，同時(shí)改善傳熱效果。 （3）工藝上的特定要求，例如物料反應(yīng)，要求通入反應(yīng)釜的空氣與物料要有足夠的接觸時(shí)間，這樣液位就必須有一定的高度，因而反應(yīng)釜的長徑比應(yīng)滿足這樣的特定要求。法蘭的選型 平焊鋼法蘭:適用于公稱壓力不超過2.5MPa的鋼管道連接.平焊法蘭的密封面可以制成光滑式,凹凸式和榫槽式三種.光滑式平焊法蘭的應(yīng)用量最大.多用于介質(zhì)條件比較緩和的情況下，如低壓非凈化壓縮空氣、低壓循環(huán)水，它的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格比較便宜 對焊鋼法蘭:用于法蘭與管子的對口焊接,其結(jié)構(gòu)合理,強(qiáng)度與剛度較大,經(jīng)得起高

19、溫高壓及反復(fù)彎曲和溫度波動(dòng),密封性可靠.公稱壓力為0.252.5MPa的對焊法蘭采用凹凸式密封面.電機(jī)的選型Y112M-2型號轉(zhuǎn)速（ ）功率(Kw)效率(%)質(zhì)量(kg)Y112M-22890485.546Y112M-2電機(jī)參數(shù):額定功率：4KW 額定電流：8.2A 轉(zhuǎn)速：2890 r/min 效率：88.5%功率因數(shù)：0.87 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩：2.2倍堵轉(zhuǎn)電流：7.0倍最大轉(zhuǎn)矩：2.3倍噪聲：74dB(A)振動(dòng)速度：1.8mm/s重量：45KG繞組參數(shù)：槽數(shù)：30線規(guī)：1.06每槽線數(shù)：48繞組形式：同心式節(jié)距：116、215、314；114、213接法：三角形 線重：3.7KGLC100兩級圓柱

20、齒輪減速機(jī) 1、LC型減速機(jī)傳動(dòng)型減速機(jī)傳動(dòng)性性能特點(diǎn)能特點(diǎn)a、使用范圍廣：適用于普通以及防爆場合，滿足化工、石油、輕工、食品、有色冶金等工業(yè)生產(chǎn)的需要。b、結(jié)構(gòu)緊湊：本機(jī)為兩級同中心距斜齒輪傳動(dòng)。體積小、重量輕、密封性能好。c、傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲低：采用斜齒嚙合，傳動(dòng)平穩(wěn)。d、使用壽命長：齒輪材料為合金銅，耐磨損、制造精度高。e、效率高，承載能力強(qiáng)：效率高達(dá)96以上，對節(jié)省電能優(yōu)點(diǎn)顯著。聯(lián)軸節(jié) 聯(lián)軸節(jié)，又名聯(lián)軸器 。coupling 用來聯(lián)接不同機(jī)構(gòu)中的兩根軸（主動(dòng)軸和從動(dòng)軸）使之共同旋轉(zhuǎn)以傳遞扭矩的機(jī)械零件。在高速重載的動(dòng)力傳動(dòng)中，有些聯(lián)軸器還有緩沖、減振和提高軸系動(dòng)態(tài)性能的作用。聯(lián)軸器由兩半部分組成，分別與主動(dòng)軸和從