【正文】 ................................................................................. 31 內(nèi)蒙古科技大學(xué) 化學(xué)與化工學(xué)院 化學(xué)工程與工藝 4 設(shè)計(jì)參數(shù)要求 容器內(nèi) 夾套內(nèi) 設(shè)計(jì)壓力 ， MPa 設(shè)計(jì)溫度 ，℃ 200 250 介質(zhì) 氯乙烯 水 蒸汽 全容積 V ， m179。 操作容積 V1 ， m179。 傳熱面積 ， m179。 腐蝕情況 微弱 推薦材料 16MnR 攪拌器型式 槳式 攪拌軸轉(zhuǎn)速 ， r/min 85 軸功率 ， KW 設(shè)計(jì)內(nèi)容：設(shè)計(jì)一臺(tái)夾套傳熱式帶有攪拌裝置的反應(yīng)釜 。 根據(jù)任務(wù)書(shū)中的要求，一個(gè)夾套反應(yīng)釜主要有攪拌容器、攪拌裝置、傳動(dòng)裝置、軸封裝置、支座、人孔、工藝接 管等一些附件構(gòu)成。而攪拌容器又可以分為罐體和夾套兩部分。攪拌裝置分為攪拌器和攪拌軸，根據(jù)任務(wù)說(shuō)明書(shū)的要求本次設(shè)計(jì)攪拌器為推進(jìn)式攪拌器；考慮到填料軸封的實(shí)用性和應(yīng)用的廣泛性，所以軸封采用填料軸封。 在閱讀了設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)后 ,按以下內(nèi)容和步驟進(jìn)行夾套反應(yīng)釜的機(jī)械設(shè)計(jì)。 （ 1）總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ,包括進(jìn)行罐體和夾套設(shè)計(jì)計(jì)算。根據(jù)工藝的要求， 并考 慮到制造安裝和維護(hù)檢修的方便來(lái)確定各部分結(jié)構(gòu)形式。 （ 2）攪拌器傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 ①根據(jù)工藝參數(shù)確定各部幾何尺寸； 內(nèi)蒙古科技大學(xué) 化學(xué)與化工學(xué)院 化學(xué)工程與工藝 5 ②考慮壓力、溫度、腐蝕因素，選擇釜體和夾套材料； ③對(duì)罐體、夾套進(jìn)行強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算、校核； （ 3）傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括選擇電機(jī)、確定傳動(dòng)類(lèi)型、選擇聯(lián)軸器等。 （ 4）決定并選擇軸封類(lèi)型及有關(guān)零部件。 （ 5）繪圖，包括總圖、部件圖。 （ 6）編制技術(shù)要求，提出制造、裝配、檢驗(yàn)和試車(chē)等方面的要求。 釜體的尺寸主要是確定它的容積 .長(zhǎng)徑比和壁厚。 容積 釜體的操作容積 V0 ,釜體的全容積 V ,裝料系數(shù) ? 。 取裝料系數(shù)為 。 ?VVo? 得 ??? ?oVV 種類(lèi) 筒體內(nèi)物料類(lèi)型 高徑比 反應(yīng)釜、混合槽、溶解槽 反應(yīng)釜、分解槽 聚合釜 攪拌發(fā)酵罐 液 液或液 固體系 氣 液體系 懸浮液、乳化液 氣 液體系 ~1 2~1 ~ ~ 內(nèi)蒙古科技大學(xué) 化學(xué)與化工學(xué)院 化學(xué)工程與工藝 6 確定筒體的直徑和高度 長(zhǎng)徑比 : ??DHi ii 估計(jì)圓筒內(nèi)徑為： 33 ?? ???? iVD i ? ? 將計(jì)算結(jié)果圓整至公稱(chēng)直徑標(biāo)準(zhǔn)系列，選取筒體直徑 mmDi 1200? 。 序號(hào) 公稱(chēng)直徑DN/(mm) 總高度 h/(mm) 內(nèi)表面積 S/（ m2） 容積 V/(m3) 1 2 3 4 5 6 7 900 950 1000 1100 1200 1300 1400 250 263 275 300 325 350 375 由上表得， DN=1200mm 時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭曲面高度 mmhi 300? ，直邊 250?h mm，封頭容積 mVh ? ，表面積 mFh ? 。 筒體高度為 mmmVVH h )(4 2i ??????? ? 筒體高度圓整為 mmH 18001 ? 。 于是 ??? DLi ，復(fù)核結(jié)果基本符合原定范圍。 修正實(shí)際容積 33221 mmVHDVVV did ?????????? ? 故選用合理。 內(nèi)蒙古科技大學(xué) 化學(xué)與化工學(xué)院 化學(xué)工程與工藝 7 計(jì)算 (1)夾套直徑 2D 罐體內(nèi)徑 mmD 12021 ? ，則夾套內(nèi)徑為 mmDD 130010012 ??? ，符合壓力容器公稱(chēng)直徑系列。 取反應(yīng)釜裝料系數(shù)為 ?? ，則估計(jì)夾套高度為： mmiDnVVV nVVjH 401????????? ?? 圓整得夾套的高度為 1400mm 則 mmHHH 4001 4 0 01 8 0 0210 ????? ，這樣滿(mǎn)足筒體法蘭螺栓的裝拆要求。 (2) 計(jì)算夾套厚度： 從安全考慮，夾套上所 有焊縫均取焊縫系數(shù) 1?? ，單面腐蝕余量 mmC 12 ? ，許用應(yīng)力 ? ? MPat 156?? 夾套厚度： ? ? mmCCPPDt in 321 ?????? ??????? ??? 圓整得夾套厚度為 14mm (3） 夾套的傳熱面積 由表 824 可得一米高的內(nèi)表面積 mFi ? 查表 827 可得封頭內(nèi)表面積 ， mA? 夾套的傳熱面積為 4 5 6 11 ??????? FHA 內(nèi)蒙古科技大學(xué) 化學(xué)與化工學(xué)院 化學(xué)工程與工藝 8 由于夾套內(nèi)介質(zhì)為水蒸汽，故不需使用導(dǎo)流板。 被夾套包圍的筒體按外壓設(shè)計(jì)，且受雙面腐蝕，故選偏差 mmC 11 ? ,雙面腐蝕余量： mmC 22 ? 初選筒體壁厚 mmn 30?? ，且取 mmCmmC 2,1 21 ?? 筒體有效壁厚 mmCCne 27213021 ??????? ?? mmmmeD 2712600 ???? 內(nèi)筒受外壓作用的計(jì)算長(zhǎng)度 L為被夾套包圍的筒體部分加凸型封頭高 1/3 mmDVHinvj 1 3 6 07 8 2 ??? ? 圓整得： mmHj 1400? mmhHL hj 1 5 2 53300251 4 0 03 12 ??????? 其中： ?jH 夾套高度 ?2h 標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭的直邊高度 ?1h 標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭的曲面高度 ??DL 由圖 97 得， ??A 圖 910 得， MPaB 1321 ? ? ? PM P aM P aD BPe????? 01? 由于 ? ? MPaP ? 過(guò)大于設(shè)計(jì)壓力 ,應(yīng)調(diào)小厚度 內(nèi)蒙古科技大學(xué) 化學(xué)與化工學(xué)院 化學(xué)工程與工藝 9 取 mmn 28?? mme 251228 ????? 51251256e0 ???D 內(nèi)筒受外壓作用的計(jì)算長(zhǎng)度 L為被夾套包圍的筒體部分加凸型封頭高 1/3 mmhHL hj 1 5 2 53300251 4 0 03 12 ??????? ??DL 查化工機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第 233 頁(yè)，由圖 97 得系數(shù)： ??A 由圖表 910查得 MPaB 1302 ? 筒體的許用外壓為： ? ? pM P aM P aD BP e ????? ? 因?yàn)???P P,且接近，故取 mmn 28?? 選取筒體下封頭壁厚 mmn 28?? ，且取 mmC 11? ， mmC 22 ? 筒體下封頭的有效厚度 mmCCn 25212821e ??????? ?? mmDD ni 1 2 5 62281 2 0 020 ?????? ? mmh ni 32828300h0 ????? ? mmhD 00 ??? 查《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》（第六版）的表 53 內(nèi)蒙古科技大學(xué) 化學(xué)與化工學(xué)院 化學(xué)工程與工藝 10 D/2h K 得 ?K mmKR 1 0 7 0 7 31 2 5 010 ????? mmRe 740 ??? 計(jì)算系數(shù) A： 30 ????? eRA ? 由圖表 910 查的 B=128MPa 計(jì)算許用外壓力 ? ? PM P aM P aR Bp e ????? ? 取筒體下封頭壁厚 mme 28?? 符合外壓穩(wěn)定和內(nèi)壓強(qiáng)度要求。 綜上所述，為了便于制造取上封頭不厚，筒體，頂蓋，反應(yīng)器頂蓋的選擇按筒體封頭標(biāo)準(zhǔn)選擇，既仍為標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭，筒體，下封頭 ，頂蓋壁厚相同，都取mmn 28?? 。 容器制成以后，必須做壓力試驗(yàn)，其目的在于考察容器的密封性，以確保設(shè) 備的安全進(jìn)行。 內(nèi)蒙古科技大學(xué) 化學(xué)與化工學(xué)院 化學(xué)工程與工藝 11 壓力試驗(yàn)的種類(lèi)，要求和試驗(yàn)壓力值應(yīng)在圖樣上標(biāo)明。壓力試驗(yàn)一般常用液壓試驗(yàn)，對(duì)于不適合做液壓試驗(yàn)的容器。例如容器內(nèi)部不允許有微量殘留液體，或由于結(jié)構(gòu)原因不能充