【正文】 不銹鋼 碳鋼 進(jìn)度安排 時(shí)間 進(jìn)度安排 4 月 25 日前 完成開(kāi)題報(bào)告與資料檢查 5 月 10 日前 對(duì)反應(yīng)釜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有進(jìn)一步了解 5 月 30 日前 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)論文與圖紙繪制 6 月 15 日前 進(jìn)一步修改畢業(yè)設(shè)計(jì)以及準(zhǔn)備答辯 長(zhǎng)春理工大學(xué) 本科 畢業(yè)論文 4 第 2 章 攪拌釜結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)及計(jì)算 結(jié)構(gòu)總體選型設(shè)計(jì) 確定攪拌釜內(nèi)徑 及 圓筒高度 （ 不含封頭） 已知：有效容積 ==, ? =— H/D=2— 首先，試取 ? = V 總 =Vg/? =假設(shè) Di= 由 (? /4)Di2H=V 總 即（ ? /4） = ? H= H/D=— 范圍，不合要求 重新假設(shè) ： Di= 由 （ ? /4） Di2H=V 總 即（ ? /4） = ? H= H/D=,基本符合要求 取 H= 進(jìn)一步校核： V 總 =(? /4)D2H+2V 封頭 試選封頭：公稱直徑 DN=D i==1000mm 選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓型封頭 則：曲面高度 h1=250mm 直邊高度 h0=25mm 容積 V= V 總 = (? /4)Di2H+2V 封頭 =（ ? /4） 2 ? +2? = ? =Vg /V 總 =? 不在 — 范圍內(nèi)，不符合要求 分析：也即 V 總 偏大，以致 ? 偏小 所以 試取 H=。Di = 那么 H/Di =— 范圍 內(nèi) 再校核： V 總 =（ ? /4） Di2 H+2V 封頭 =（ ? /4） ? ? +2? = 長(zhǎng)春理工大學(xué) 本科 畢業(yè)論文 5 ? = Vg /V 總 =在 — 范圍內(nèi)，符合要求 結(jié)論： H=,Di = 且： ? =,H/Di = 封頭計(jì)算 選材 選不銹鋼 0Cr18Ni10Ti 理由為： 0Cr18Ni10Ti 具有較高的抗晶間腐蝕能力，可在 196— 600 度溫度范圍內(nèi)長(zhǎng)期使用，比 0Cr18Ni9 優(yōu)越，因?yàn)?0Cr18Ni9 若長(zhǎng)期在水及蒸汽中工作時(shí)，有晶間腐蝕傾向。 厚度： 2— 60mm 當(dāng) t=20 度及在 100 度， 150 度時(shí)， [σ ]=137Mpa 選標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭 理由為：橢圓 形封頭是由半個(gè)橢球面和短圓筒組成，直邊段的作用是避免圓筒和封頭的連接焊縫處出現(xiàn)徑向曲率半徑突變，以改善焊縫的受力狀況。由于封頭的橢球部分經(jīng)線曲率變化平滑連續(xù)，故應(yīng)力分布比較均勻，且橢圓形封頭深度較半球形封頭小得多，易于沖壓成型，是目前中低壓容器中應(yīng)用較多的封頭之一。 受內(nèi)壓 (凹面受壓 )的橢圓形封頭 計(jì)算厚度： 2[ ] 0 .5cit cpD p? ??? ? （ 21） PC =， Di= 1000mm,[? ]t=137MPa ? 取 (雙面焊對(duì)接焊頭，局部無(wú)損檢測(cè) GB1501998)[1] 所以： ? = 0 .6 1 0 0 0 2 .5 82 1 3 7 0 .8 5 0 .5 0 .6 mm? ?? ? ? ? 橢圓形封頭最大允許工作應(yīng)力 [Pw]= 2[ ]t eieKD? ???? (GB1501998 公式 73)[1] (22) 2 0 C mm? ? ?? ? ? ? ? 1 C m m??? ? ? ? ? （其中 C1=,GB423792 ,當(dāng)鋼板厚度為 ,負(fù)偏差 C1=) 圓整：取名義厚度 n? =4mm e? = n? C== 所以 , [Pw]= 2 1 3 7 0 .8 5 3 .4 0 .7 91 0 0 0 0 .5 3 .4? ? ? ??? MPa ? MPa[Pw] 符合要求。 長(zhǎng)春理工大學(xué) 本科 畢業(yè)論文 6 受外壓 (凸面受壓 )橢圓形封頭 夾套封頭 cP = 假設(shè) n? =4mm, e? = n? C== R0=K1D0=? 1008= 其中 K1=, GB1501998 表 72[1] ，標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的 K1 值 所以 R0 / e? =A=0( / )eR ?=(23) 查圖 GB1501998 圖 68[1] 90C時(shí) ， B=63MPa [p]=0/)eBR ?（ =63/= (24) Pc[p],相差過(guò)大 ,但根據(jù)封頭標(biāo)準(zhǔn)（《壓力容器與化工設(shè)備實(shí)用手冊(cè)》 [12] Di=1000mm 時(shí)， min? =4mm 所以 封頭 n? =4mm 圓筒計(jì)算 受內(nèi)壓圓筒的強(qiáng)度設(shè)計(jì) 取設(shè)計(jì)壓力 dp = 計(jì)算實(shí)際液面高度 1 21 . 5 0 . 1 5 11700( / 4 ) 1 . 0gVVL m m??? ?? ? ??封 頭2（ D / 4 ） (25) 則 液柱高 h=L1+h0+h1=1700+25+250=1975mm 液柱壓強(qiáng)： 1000 10 19750 Pa M Pa? ? ? ? ? ? 5%Pd = ?= 所以 5%dPP液〈 所以 忽略 P液 所以計(jì)算壓力 Pc= 又已知：設(shè)計(jì)溫度 85tC? 圓筒內(nèi)徑 Di=1000mm 圓筒高度 H=2200mm 材料：選用不銹鋼 ，理由同選封頭 長(zhǎng)春理工大學(xué) 本科 畢業(yè)論文 7 當(dāng) 20tC? ，及在 100 , 150 [ ] 137tC C M P a? ?時(shí) ， 厚度： 2 60mm ? 取 (雙面焊對(duì)接焊頭，局部無(wú)損檢測(cè) ) 0 .4 [ ] 0 .4 1 3 7 0 .8 5 4 6 .5 8tCP M P a??? ? ? ? ? 計(jì)算厚度 ? ： ? = 0 . 6 1 0 0 0 2 . 5 82 [ ] 2 1 3 7 0 . 8 5 0 . 6cit cPD mmP? ?? ?? ? ?? ? ? ? (26) 設(shè)計(jì)厚度 d? ： 2 8 0 8d C m m??? ? ? ? ? 名義厚度 n? ： 1 C m m??? ? ? ? ? 其中 C1=,理由同上 所以 圓整： 4n mm? ? 檢查： 4n mm? ? 時(shí)， []t? 無(wú) 變 化 所以 合理。 圓筒外壓校核 0110C時(shí) ，飽和水蒸氣絕壓 P=2 Pc= 又由上可知：液位在圓筒中的長(zhǎng)度為 所以 夾套往上延伸 100mm 至 處，以保證傳熱充分?！暗氉⒁獾氖菉A套高度一般應(yīng)不低于料液的高度，應(yīng)該比器內(nèi)液面高 出 50 100mm 左右，以保證充分傳熱”《攪拌設(shè)備設(shè)計(jì)》 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社， 1985 年 11 月第一版，陳乙崇主編 [7] 所以 L=1800+h0+(1/3)h1=1800+25+(1/3)? 250=1908mm D0= 0 2 100 0 2 4 100 8inD D m m?? ? ? ? ? ? 4 0 C m m??? ? ? ? ? ? 所以 L/D0=1908/1008= D0/ e? =1008/=20 所以為薄壁圓筒 查表 GB1501998 圖 62[1] 得 A= , 落在 AB 曲線左方 所以 02 2 0 . 0 0 0 1 3[] 3 ( / ) 3 2 9 6 . 5eA E EP D ? ??? ? (27) 下面求 E(插值法 ) 已知：材料為 0Cr18Ni10Ti 90tC? 當(dāng) 20tC? 時(shí)， E= ? 長(zhǎng)春理工大學(xué) 本科 畢業(yè)論文 8 當(dāng) 205tC? 時(shí)， E= 10? （ GB1501998 圖 68） [1] 所以： 55 55 10 10 ( 90 20) 10205 20 10E ? ? ?? ? ? ? ???? 所以 52 0 .0 0 0 1 3 1 .8 7 7 1 0[ ] 0 .0 53 2 9 6 .5P M P a? ? ???? Pc[P],不符合要求 再假設(shè)名義厚度 5n mm? ? 5 C mm??? ? ? ? ? 0 2 100 0 2 5 101 0inD D m m?? ? ? ? ? ? L=1908mm 所以 L/D0=1908/1010= D0/ e? =1010/=230 查表： GB1501998 圖 62 A=[1] 在 090C 時(shí)，再查 GB1501998 圖 68 [1]得 B=25MPa 所以 [P]=025 0 .1 1/ 2 3 0eB M P aD ? ?? (28) Pc[P],不符合要求 再假設(shè) 名義厚度 6n mm? ? 6 C mm??? ? ? ? ? 0 2 100 0 2 6 101 2inD D m m?? ? ? ? ? ? L=1908mm 所以 0/ 190 8 / 101 2 ?? 0 / 101 2 / 187eD ? ?? 查表 GB1501998 圖 62 [1] 得 A= 在 090tC? 下 再查 GB1501998 圖 68[1] 得 B= 所以 0[ ] 3 2 . 5 / 1 8 7 . 4 0 . 1 7/ eBP M P aD ?? ? ? Pc=[P]且較接近 所以符合要求 所以取圓筒 6n mm? ? 又前已算得，封頭 4n mm? ? 考慮到相差不大，和制造的方便和經(jīng)濟(jì)性， 長(zhǎng)春理工大學(xué) 本科 畢業(yè)論文 9 將封頭 n? 圓整 也即：封頭 6n mm? ? 。 攪拌器計(jì)算及相關(guān) 攪拌器選型 已知：物料粘度 120 0 .P a s? ??厘 泊 試選開(kāi)啟渦輪式攪拌器（直葉） 按標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算：取 / 3 / 3 300jiD D m m? ? ? / ? 60jb D m m? ? ? 槳葉數(shù) 6jZ? N=85rpm=85 2 / 60 8. 9 /rad s??? ? ? D m? ? ? ? /V R m s?? ? ? ? 攪拌軸功率計(jì)算： 雷諾準(zhǔn)數(shù)： 22Re / 10 00 1. 41 7 0. 3 / 1. 2 10 6jnD??? ? ? ? ? 查得功率準(zhǔn)數(shù)： P0= 單層攪拌功率： 35035( 1 )3 . 5 1 0 0 0 1 . 4 1 7 0 . 3 2 4 . 2sjP k P n D kW???? ? ? ? ?取 從上計(jì)算結(jié)果可見(jiàn)，單層功率明顯偏小，且線速度 V=與直葉開(kāi)啟式渦輪攪拌器 V=4 10m/s 也不相符 所以，綜上試選直葉槳式攪拌器 平直槳葉 —— 其槳葉面的運(yùn)動(dòng)方向與槳葉面垂直，當(dāng)槳葉在低速旋轉(zhuǎn)時(shí)，液體主要為水平環(huán)向流動(dòng)；當(dāng)槳葉的旋轉(zhuǎn)速 度增高時(shí)，液體流向的主要部分變?yōu)閺较蛄鲃?dòng)；故在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，平直槳葉的槳式攪拌器屬于徑流型攪拌器。 ? ，取 / ? 所以 D m?? n=85rpm= 計(jì)算攪拌器的攪拌功率 已知： ? ， n= 物料粘度 .Pas?? ， 31000 /kg m? ? 雷諾準(zhǔn)數(shù)： 22Re / 10 00 1. 41 7 0. 5 / 1. 2 29 5jnD??? ? ? ? ? 查表：《壓力容器與化工設(shè)備實(shí)用手冊(cè)》圖 322[12] 長(zhǎng)春理工大學(xué) 本科 畢業(yè)論文 10 功率準(zhǔn)數(shù) P0=6 單層攪拌器功率： 350sjP kP n D?? (29) 1 2liHk D??， k2取 1 所以 k=k1k2=2 所以 352 6 10 00 17 67sP K W? ? ? ? ? ? 1 2 3 s sP P P K W? ? ? 11 1 . 0 0 . 0 8 31 2 1 2biW D m? ? ? ? 10 . 2 0 . 2 0 . 0 1 6 712bbS W m? ? ? ? 取三層攪拌器： 各層攪拌器的功率準(zhǔn)數(shù) 1 2 3 6o o oP P P? ? ? / oPP? （《壓力容器與化工設(shè)備實(shí)用手冊(cè)》） [12] 總功率準(zhǔn)數(shù)： 1 2 3( ) ( / )O c O O O O n OP P P P P P? ? ? (210) =6+（ 6+6） ? 1=18 所以 三層攪拌器的總功率： 35()C Oc jP kP n