反應(yīng)釜設(shè)計(jì)的有關(guān)內(nèi)容

1、反應(yīng)釜設(shè)計(jì)的有關(guān)內(nèi)容一、設(shè)計(jì)條件及設(shè)計(jì)內(nèi)容分析由設(shè)計(jì)條件單可知，設(shè)計(jì)的反應(yīng)釜體積為1.5m3,操作體積為1.2m3；攪拌裝置配置的電機(jī)功率為3.0kw、轉(zhuǎn)速85rpm、攪拌槳的形式為框式；加熱的方式為用夾套內(nèi)的水進(jìn)行電加熱;裝置上設(shè)有7個(gè)工藝接管、2個(gè)視鏡、4個(gè)耳式支座、8個(gè)電加熱器套管、1個(gè)固體物料進(jìn)口、2個(gè)測(cè)控接管。反應(yīng)釜設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有：釜體的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；夾套的強(qiáng)度、剛度計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)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(bǔ)強(qiáng)計(jì)算；支座選型及驗(yàn)算；視鏡的選型焊縫的結(jié)構(gòu)與尺寸設(shè)計(jì)；電機(jī)、減速機(jī)的選型；攪拌軸及框式攪拌槳的尺寸設(shè)計(jì)；選擇聯(lián)軸器；設(shè)計(jì)機(jī)架

2、結(jié)構(gòu)及尺寸；設(shè)計(jì)底蓋結(jié)構(gòu)及尺寸；選擇軸封形式；繪制總裝圖及攪拌軸零件圖等；第一章反應(yīng)釜釜體的設(shè)計(jì)1.1釜體DN、PN的確定1.1.1釜體DN的確定L兀視釜體為筒體，取一=1.0，由V=-D2L,L二1.0DD4ii_4Vi_3:亦_4*1.5_：1.0*3.14D=1241mm，i圓整D=1200mmi由1314頁(yè)表16-1查得釜體的DN=1200mm1.1.2釜體PN的確定因操作壓力p_0.48MPa，故PN=0.6MPaW1.2釜體筒體壁厚的設(shè)計(jì)1.2.1設(shè)計(jì)參數(shù)的確定設(shè)計(jì)壓力p：液體靜壓pL：p=(1.051.1)*pw，取p=1.1pw=1.1*0.48=0.528MPa；1.1*1.

3、2pu(kgf/cm2)u0.0132MPa；L10pL/p=0.0132/0.528=0.025=2.5%3mmn考慮筒體的加工壁厚不小于5mm，故筒體的壁厚取S_5mm。n1.3釜體封頭的設(shè)計(jì)封頭的選型由文獻(xiàn)1316頁(yè)表16-3選釜體的封頭為標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，代號(hào)EHA,標(biāo)準(zhǔn)JB/T4746-2002。設(shè)計(jì)參數(shù)的確定設(shè)計(jì)壓力p=1.1pw=1.1*0.48=0.528MPa；計(jì)算壓力p_p+pup_0.528MPa；cL焊縫系數(shù)：=1.0（整板沖壓）鋼板負(fù)偏差C:C=0.25mm(GB6654-96)；11腐蝕裕量C:C=1.0mm（雙面腐蝕）。221.3.3封頭壁厚的設(shè)計(jì)由公式S二+C可得

4、,pD2匸血一0.5pc0.528*12002*137*1.00.5*0.528+(0.25+1.0)=3.565mm，圓整得S=4mmn根據(jù)規(guī)定，取封頭壁厚與筒體壁厚一致S=5mm。n1.4筒體長(zhǎng)度H的設(shè)計(jì)筒體長(zhǎng)度H的設(shè)計(jì)兀V=V+V，V=V-V，-D2H=V-VTFTF4iFH=V-Vf=4*(1.5-0.2545)=1101.82m，圓整得H=1100mmD23.14*1.224i釜體長(zhǎng)徑比的復(fù)核L=H+h=Dii1100+325=1.188，滿足要求12001.5外壓筒體壁厚的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)外壓的確定由設(shè)計(jì)條件單可知，夾套內(nèi)介質(zhì)的壓力為常壓，取設(shè)計(jì)外壓p=0.1MPa。試差法設(shè)計(jì)筒體的壁厚設(shè)

5、筒體的壁厚S=5mm，貝VS=S-C=5-1.25=3.75mm，nenD=D+2S=1200+2*5=1210mm，Oin|加0由L=1.17D-o可得，L=1.17*1210*=25430.11mmcrO：Scr3.751e筒體的計(jì)算長(zhǎng)度L=H+1H+h=1100+丄(325-25)+25=1225mm3i13則有L=25430.11mmL，故該筒體為短圓筒。cr圓筒的臨界壓力pcr2.59ES2mL-O2.59*1.900*105*3.75212101100*1210*,：-3.75=0.5605MPa5.605kgf/cm2對(duì)于圓筒m=3，則p=5.605=1.868kgf/cm2m3

6、故p=0.1MPavp,所以假設(shè)S=5mm滿足穩(wěn)定性要求，故筒體的壁厚S=5mm。nn1.5.3圖算法設(shè)計(jì)筒體的壁厚假設(shè)筒體的壁厚S=5mm,n貝yS二S-C二5-1.25二3.75mm,D二D+2S二1200+2*5二1210mm,enOinD/S二1210/3.75二322.67,L/D=1225/1210二1.012OeO在文獻(xiàn)1305頁(yè)中圖15-4中的L/D坐標(biāo)上找到1.012的值，由該點(diǎn)做水平線與對(duì)于的OD/S二322.67線相交，沿此點(diǎn)再做豎直線與橫坐標(biāo)相交，交點(diǎn)的對(duì)應(yīng)值為A=0.00028。Oe由文獻(xiàn)1307頁(yè)中圖15-7中選取，在水平坐標(biāo)中找到A=2.8*10-4點(diǎn)，由該點(diǎn)做豎

7、直線與對(duì)應(yīng)的材料溫度線相交，沿此點(diǎn)再做水平線與右方的縱坐標(biāo)相交，得到系數(shù)B的值為：B33MPa，E=1.900*105MPa根據(jù)p=B可得，p=33=0.102MPaD/S1210/3.75Oe因?yàn)閜=0.1MPap=0.102MPa，所以假設(shè)S=5mm合理，取筒體的壁厚S=5mm。nn1.6外壓封頭壁厚的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)外壓的確定封頭的設(shè)計(jì)外壓與筒體相同，即設(shè)計(jì)外壓p=0.1MPa。封頭壁厚的計(jì)算設(shè)封頭的壁厚S=5mm，則S=S-C=5-1.25=3.75mm，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)橢球形封頭K=0.9,nenR=KD=0.9*1200=1080mm，R/S=1080/3.75=288iiie0.1250.125

8、計(jì)算系數(shù)A=4.340*10-4R；S288ie由文獻(xiàn)1307頁(yè)中圖15-7中選取，在水平坐標(biāo)中找到A=4.340*10-4點(diǎn)，由該點(diǎn)做豎直線與對(duì)應(yīng)的材料溫度線相交，沿此點(diǎn)再做水平線與右方的縱坐標(biāo)相交，得到系數(shù)B的值為：B53MPa，E=1.900*105MPa根據(jù)p=B可得，p=0.184MPaR/S288ie因?yàn)閜=0.1MPap=0.184MPa，所以假設(shè)S=5mm偏大，考慮到與筒體焊接，取封n頭的壁厚與筒體一致，故取S=5mm。n由文獻(xiàn)1318頁(yè)中表16-5釜體封頭的結(jié)構(gòu)如圖1-1，封頭質(zhì)量63.5kg，尺寸見表1-1。Di6圖1釜體封頭的結(jié)構(gòu)D/mmiH/mmhO/mm/mm1200

9、325255表1-1釜體封頭的尺寸第二章反應(yīng)釜夾套的設(shè)計(jì)夾套的DN、PN的確定2.1.1夾套的DN的確定由夾套的筒體內(nèi)徑與釜體的筒體內(nèi)徑之間的關(guān)系可知：D=D+100=1200+100=1300mmji考慮到1300一般不在取值范圍，故取DN=1400mm。2.1.2夾套的PN的確定由設(shè)計(jì)條件單，夾套內(nèi)的介質(zhì)的工作壓力為常壓，取PN=025MPa。2.2夾套筒體的設(shè)計(jì)2.2.1夾套筒體壁厚的設(shè)計(jì)因操作壓力pW為常壓0.3MPa，所以需要根據(jù)剛度條件設(shè)計(jì)筒體的最小壁厚。/D二1400mm3800mm，取S二2D/1000且不小于3mm另加Cjmini2S=3+2=5mm，圓整S=5mm。對(duì)于碳鋼

10、制造的筒體壁厚取S=6mm。minnn2.2.2夾套筒體長(zhǎng)度H.的初步設(shè)計(jì)圓整后為836mm。H=nV-Vh=1.2二0.2545=0.83598m=835.98mm,筒V11*1.2*1.242.3夾套封頭的設(shè)計(jì)封頭的類型夾套的下封頭選標(biāo)準(zhǔn)橢球形，內(nèi)徑與筒體相同D=1400mm，代號(hào)EHA，標(biāo)準(zhǔn)JB/Tj4746-2002，夾套的上封頭選帶折邊錐形封頭，且半錐角a=45。橢球封頭壁厚的設(shè)計(jì)因操作壓力pW為常壓0.3MPa，所以需要根據(jù)剛度條件設(shè)計(jì)封頭的最小壁厚。/D=1400mmF，則不需要在釜內(nèi)另設(shè)hShS蛇管；反之則需要另設(shè)蛇管。第三章反應(yīng)釜釜體及夾套的壓力試驗(yàn)3.1釜體的水壓試驗(yàn)3.1

11、.1水壓試驗(yàn)壓力的確定水壓試驗(yàn)的壓力P=1.25p空且不小于(p+0.1)MPa，查竺=1.0，則有TQtQtP=1.25*1.1*0.48*1.0=0.66MPa，且p+0.1=0.55MPa，取P=0.66MPa。TT3.1.2水壓試驗(yàn)的強(qiáng)度校核由bmaxP(D+S-C)Tin-2(S-C)n0.66*(1200+5-1.25)2(5-1.25)二105.93MPa0.9b二0.9*203*1.0二182.7MPas則有b二105.93MPa0.9b二182.7MPa，故水壓試驗(yàn)強(qiáng)度足夠。maxs3.1.3壓力表的量程、水溫及水中Cl-濃度的要求壓力表的最大量程：P二2P二2*0.66二1

12、.32MPa，表T或1.5PP4P即0.99MPaP2.64MPaT表T表水溫15C水中Cl-濃度25mg/L3.1.4水壓試驗(yàn)的操作過程操作過程：在保持釜體表面干燥的條件下，首先用水將釜體內(nèi)的空氣排空，再將水的壓力緩慢升至0.66MPa，保壓不小于30min，然后將壓力緩慢降至0.528MPa，保壓足夠長(zhǎng)時(shí)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，緩慢降壓并將釜體內(nèi)的水排凈，用壓縮空氣吹干釜體。若質(zhì)量不合格，修補(bǔ)后重新試壓直至合格為止。水壓試驗(yàn)合格后再做氣壓試驗(yàn)。3.2釜體的氣壓試驗(yàn)3.2.1氣壓試驗(yàn)壓力的確定氣壓試驗(yàn)的壓力P=1.15p-b，查旦=1.0，則有P=1.

13、15*1.1*0.48*1.0=0.6072MPa,TbtbtT取P=0.61MPa。T3.1.2氣壓試驗(yàn)的強(qiáng)度校核P(D+S-C)0.61*(1200+5-1.25)心b=tin二二97.46MPa2(5-1.25)max2(S一C)n則有b二97.46MPa0.8b二0.8*235*1.0二159.8MPa，故氣壓試驗(yàn)強(qiáng)度足夠。maxs3.2.3氣壓試驗(yàn)的操作過程做氣壓試驗(yàn)時(shí)，將壓縮空氣的壓力緩慢升至0.05MPa,保持5min并進(jìn)行初檢。合格后繼續(xù)升壓至0.305MPa，然后按每級(jí)的0.061MPa級(jí)差,逐級(jí)升壓至試驗(yàn)壓力0.61MPa，保持10min，然后再降壓至0.531MPa，保壓

14、足夠長(zhǎng)時(shí)間同時(shí)進(jìn)行檢查。如有泄露，修補(bǔ)后再按上述規(guī)定重新進(jìn)行試驗(yàn)。釜體試壓合格后，再焊上夾套進(jìn)行壓力試驗(yàn)。3.3夾套的水壓試驗(yàn)3.3.1水壓試驗(yàn)壓力的確定水壓試驗(yàn)的壓力P=1.25p空且不小于(p+0.1)MPa，查空=1.0，則有tQ”Q”P=1.25*1.1*0.1*1.0=0.1375MPa，且p+0.1=1.1*0.1+0.1=0.21MPa,顯然Pp+0.1，故取P=0.21MPa。TT3.1.2水壓試驗(yàn)的強(qiáng)度校核由bmax33.71MPaP(D+S-C)_0.21*(1200+6-2.25)Tin2(S-C)2(6-2.25)n0.9b0.9*2*1.0182.7MPas則有b33

15、.71MPa0.9b-211.5MPa，故水壓試驗(yàn)強(qiáng)度足夠。TOC o 1-5 h zmaxs壓力表的量程、水溫要求壓力表的最大量程：P2P2*0.210.42MPa，表T或1.5PP4P即0.315MPaP0.84MPaT表T表水溫5C水壓試驗(yàn)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,保壓不小于30min,然后將壓力緩慢降至0.168MPa，保壓足夠長(zhǎng)時(shí)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，緩慢降壓并將釜體內(nèi)的水排凈，用壓縮空氣吹干。若質(zhì)量不合格，修補(bǔ)后重新試壓直至合格為止。水壓試驗(yàn)合格后再做氣壓試驗(yàn)。第五

16、章攪拌裝置的選型與尺寸設(shè)計(jì)攪拌軸直徑的初步設(shè)計(jì)計(jì)算5.1.1攪拌軸直徑的設(shè)計(jì)5.1.1.1電機(jī)功率P=3kW，攪拌軸的轉(zhuǎn)速n=85rpm，由文獻(xiàn)取用材料為0Crl8Ni9Ti,t=40MPa，剪切彈性模量G=8.1*104MPa，許用單位扭轉(zhuǎn)角掃1。血。P3由m=9.553*106*=9.553*106*NmmTOC o 1-5 h zn85P3利用截面法得：M=m=9.553*106*=9.553*106*NmmTmaxn85由t=M9.553*106=9.553*106*3-maxWPnL85*40PP3攪拌軸為實(shí)心軸，則W=0.2d39.553*106*_円=9.553*106*pnb8

17、5*40則有d34.80mm，取d=40mm。攪拌軸剛度的校核由6=氣max*180*103得：maxGJ兀P318016=9.553*106*=0.932。/m685*40兀8.1*104*0.1所以攪拌軸的剛度足夠?？紤]到攪拌軸與聯(lián)軸器配合，d=40mm可能需要進(jìn)一步調(diào)整。攪拌軸臨界轉(zhuǎn)速校核計(jì)算由于反應(yīng)釜的攪拌軸轉(zhuǎn)速n=85rpm200rpm，故不作臨界轉(zhuǎn)速校核計(jì)算。聯(lián)軸器的型式及尺寸的設(shè)計(jì)由于選用擺線針齒行星減速機(jī)，所以聯(lián)軸器的型式選用立式夾殼聯(lián)軸節(jié)（D型），標(biāo)記為DN40HG21570-95，結(jié)構(gòu)如圖5-1。由文獻(xiàn)6656頁(yè)表4-2-7分別確定聯(lián)軸節(jié)的尺寸和零件及材料，尺寸如表5-1，

18、零件及材料如表5-2。由于聯(lián)軸節(jié)軸孔直徑DN=50mm，因此攪拌軸的直徑d調(diào)整為50mm。攪拌槳尺寸的設(shè)計(jì)框式攪拌槳的結(jié)構(gòu)如圖5-2所示。由3839頁(yè)表10-6和10-7確定不銹鋼框式攪拌槳的尺寸見表5-3，零件明細(xì)表見表5-4。0圖5-2框式攪拌槳的結(jié)構(gòu)I槳葉；2我鑿3-筋板；4-連接螺栓；茹螺冊(cè)心穿軸螺栓；4螺毋圾框式攪拌槳的尺V(HGfT212391)fl-J-名稱數(shù)用材料件號(hào)名稱數(shù)吊杠料1槳舊1Q235B5帶匚銷135ffi2螺栓4鋼48級(jí)6開口銷21氐碳鋼絲3斗鋼4級(jí)7筋扳2扁鋼14性能聲級(jí)IOOHV攪拌軸的結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計(jì)5.4.1攪拌軸長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)攪拌軸的長(zhǎng)度L近似由釜外長(zhǎng)度L、釜內(nèi)

19、未浸入液體的長(zhǎng)度L2、浸入液體的長(zhǎng)度L3三部分構(gòu)成。即l=L+l2+l3，其中(1)釜外長(zhǎng)度L1的確定L=H-M(H-機(jī)架高；M-減速機(jī)輸出軸長(zhǎng)度)，可得L=500-79=421mm(2)釜內(nèi)未浸入液體的長(zhǎng)度L2的確定L2=Ht+Hf-H.(Ht-釜體筒體的長(zhǎng)度；HF-封頭深度；H廠液體裝填高度)液體裝填高度H.的確定：1i式中VC操作容積(m3),VF釜體封頭容積(m3),CF釜體筒體的裝填高度H=Vc二,1-D24iD筒體的內(nèi)徑(m)，則有巴=陽4=0.836m液體的總裝填高度H二H+H二836+(300+25)二1161mmi1F則有L二H+2H-H二1100+2*(300+25)-11

20、61二589mm2TFi(3)浸入液體的攪拌軸長(zhǎng)度L3的確定攪拌槳的攪拌效果和攪拌效率與其在釜體的位置和液柱高度有關(guān)。攪拌槳浸入液體的最22佳深度為：S=-D=-H(見文獻(xiàn)4215頁(yè))3i3i當(dāng)D=H時(shí)，為最佳裝填高度；當(dāng)DH時(shí)，需設(shè)置兩層攪拌槳。iiii由于H=1161mmD=1200mm，本設(shè)計(jì)選用一個(gè)攪拌槳。ii22攪拌槳浸入液體內(nèi)的最佳深度為：S=H=-*1161=774mm，取L3=774mm。3i33所以，攪拌軸的長(zhǎng)度L=L1+L2+L3=421+589+774=1784mm。第六章傳動(dòng)裝置選型和尺寸設(shè)計(jì)6.1電動(dòng)機(jī)的選型由于反應(yīng)釜內(nèi)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(jī)(防爆標(biāo)志dIIAT4),根據(jù)電機(jī)功率P=3.0kW、轉(zhuǎn)速n=1500rpm，由文獻(xiàn)516-52頁(yè)表16-1-28選用電機(jī)型號(hào)為Y100L2-4。6.2減速機(jī)的選型6.2.1減速機(jī)的選