【正文】 攪拌反應(yīng)釜機(jī)械設(shè)計(jì) JIAOBAN FANYINGFU JIXIE SHEJI ── 專業(yè)課 課程設(shè)計(jì)指導(dǎo) 過程裝備與控制工程 專業(yè)編 淮海工學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院 過程機(jī)械系 目 錄 1 緒論 ??????????????????????????????? 1 課程設(shè)計(jì)的目的 ??????????????????????????? 1 課程設(shè)計(jì)的要求 ??????????????????????????? 1 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容 ????????????????????? ?????? 2 課程設(shè)計(jì)的步驟 ??????????????????????????? 2 設(shè)計(jì)任務(wù)、參數(shù)和參考進(jìn)程 ?????????????????????? 2 2 攪拌 反應(yīng)釜 的機(jī)械 設(shè)計(jì) ???????????????????????? 5 反應(yīng)釜的總體結(jié)構(gòu) ??????????????????????????? 5 反應(yīng)釜機(jī)械設(shè)計(jì)的內(nèi)容和步驟 ?????????????????????? 5 釜體（ 罐體 ） 和夾套的設(shè)計(jì) ??????????????????????? 5 反應(yīng)釜的攪拌裝置 ??????????????????????????? 9 反應(yīng)釜的傳動(dòng)裝置 ??????????????????????????? 13 反應(yīng)釜的軸封裝置 ??????????????????????????? 17 反應(yīng)釜的其他附件 ??????????????????????????? 19 3 攪拌反應(yīng)釜機(jī)械設(shè)計(jì)舉例 ????????????????????? 24 已知條件??????????????????????????????? 24 確定 釜 體的 直徑和高度 ????????????????????????? 24 確定夾套的直徑和高度 ????????????????????????? 25 驗(yàn)算夾套傳熱面積 ??????????????????????????? 25 釜體和夾套的強(qiáng)度計(jì)算????????????????????????? 25 水壓試驗(yàn)及其強(qiáng)度校核 ???????????????????????? 28 選 配筒體和封頭的連接法蘭??????????????????????? 29 支座的選用計(jì)算??? ????????????????????????? 29 人孔選擇和補(bǔ)強(qiáng)校核?????????????????????????? 30 接管及其法蘭的選擇????????????????????????? 30 反應(yīng)釜的攪拌裝置?????????????????????????? 30 機(jī)械密封的選擇??????????????????????????? 31 繪制總裝配圖???????????????????????????? 31 參考文獻(xiàn)?????????????? ??????????????????? 32 附錄??????????????????????????????????? 33 1 緒 論 專業(yè)課 課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。在老師指導(dǎo)下，通過課程設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析、解決實(shí)際問題的能力。 1． 1 課程設(shè)計(jì)的目的 完成本課程設(shè)計(jì)應(yīng)達(dá)到以下目的： （ 1） 通過課程設(shè)計(jì)，把過程設(shè)備設(shè)計(jì)和有關(guān)先修課所學(xué)知識(shí)，在設(shè)計(jì)中綜合地加以運(yùn)用，從而得到鞏固、深化和提高。 （ 2） 培養(yǎng)學(xué)生對(duì)工程設(shè)計(jì)的獨(dú)立工作能力，樹立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握化 工設(shè)備設(shè)計(jì)的基本方法和步驟，為今后從事工程設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)。 （ 3） 使學(xué)生能夠熟悉和運(yùn)用設(shè)計(jì)資料，如有關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)、圖集等工具書，進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、編寫技術(shù)文件的獨(dú)立工作能力，以完成作為工程技術(shù)人員在機(jī)械設(shè)計(jì)方面所必備的基本訓(xùn)練。 1． 2 課程設(shè)計(jì)的要求 為 了 達(dá)到以上 目 的，對(duì)課程設(shè)計(jì)的要求如下 ： （ 1） 樹立正確的設(shè)計(jì)思想。在設(shè)計(jì)中要 自 始至終本著對(duì)工程設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)的態(tài)度，從難從嚴(yán)要求，綜合考慮經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性、安全可靠性 和 先進(jìn)性，嚴(yán)肅認(rèn)真地進(jìn)行設(shè)計(jì)，高質(zhì)量地完成設(shè)計(jì)任務(wù)。 （ 2） 具有積極主動(dòng)的 學(xué)習(xí)態(tài)度和進(jìn)取精神。在課程設(shè)計(jì)中遇到問題不敷衍，通過查閱資料和復(fù)習(xí)有關(guān)教科書，積極思考，提出個(gè)人見解，主動(dòng)解決問題，注重能力培養(yǎng)。 強(qiáng)調(diào)獨(dú)立思考，有創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)，并不等于憑空設(shè)想。學(xué)生在課程設(shè)計(jì)中 學(xué) 會(huì)收集、理解、熟 悉 和使用各種資料，正是培養(yǎng) 設(shè)計(jì) 能力的重要方面，也是設(shè)計(jì)能力強(qiáng)的重要表現(xiàn)。 （ 3） 學(xué)會(huì) 正 確使用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，使 設(shè)計(jì) 有法可依、有章可循。當(dāng)設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范相矛盾時(shí) ， 必須嚴(yán)格計(jì)算和驗(yàn)證，直到符合設(shè)計(jì)要求，否則應(yīng)優(yōu)先按標(biāo)準(zhǔn)選用。 （ 4） 學(xué)會(huì)正確的設(shè)計(jì)方法，統(tǒng)籌兼顧，抓主要矛盾。對(duì)于初學(xué)設(shè)計(jì)者，往往把設(shè)計(jì)片面的 理解為是理論上的強(qiáng)度、剛度等的計(jì)算，認(rèn)為這些 計(jì) 算結(jié)果不可更改。實(shí)際上，對(duì)于設(shè)備的合理設(shè)計(jì)，其計(jì)算結(jié)果只是設(shè)計(jì)時(shí)某方面的依據(jù)，設(shè)計(jì)時(shí)還要考慮結(jié)構(gòu)等方面的要求。 在設(shè)計(jì)中還應(yīng)注意處理好尺寸的 圓 整。若按幾何等式關(guān)系計(jì)算 而 得的尺寸，一般不能隨意圓整變動(dòng)；若按經(jīng)驗(yàn)公式得來的尺寸，一般應(yīng)圓整到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格尺寸。對(duì)于強(qiáng)度、剛 度等計(jì)算結(jié)果，從設(shè)備安全性出發(fā)，應(yīng)向上圓整，同時(shí)，要兼顧到經(jīng)濟(jì)性，即圓整要適 度 。 在設(shè)計(jì)中還要處理好計(jì)算與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)系。設(shè)計(jì)中要求計(jì)算、制圖、選型、修改同步進(jìn)行，但零件的尺寸，以最后圖樣標(biāo)注的為準(zhǔn)。對(duì) 尺寸作出修改后，可以根據(jù)修改幅度、原強(qiáng)度裕度及計(jì)算準(zhǔn)確程度等來判斷是否有必要再進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容 完成攪拌反應(yīng)釜的機(jī)械設(shè)計(jì)，工作量應(yīng)包括：設(shè)備總裝圖 1張，設(shè)計(jì)計(jì)算書 1份。 課程設(shè)計(jì)的步驟 1 1 準(zhǔn)備階段 （ 1）設(shè)計(jì)前應(yīng)預(yù)先準(zhǔn)備好設(shè)計(jì)資料、手冊(cè)、圖冊(cè)、計(jì)算和繪圖工具、圖紙及報(bào)告紙等； （ 2）認(rèn)真研究設(shè)計(jì)任務(wù)書，分析設(shè)計(jì)題目的原始數(shù)據(jù)和工藝條件，明確設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)內(nèi)容； （ 3）設(shè)計(jì)前應(yīng)認(rèn)真復(fù)習(xí)有關(guān)教科書、熟悉有關(guān)資料和設(shè)計(jì)步驟； 機(jī)械設(shè)計(jì)階段 過程 設(shè)備的機(jī)械設(shè)計(jì)是 在設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)后進(jìn)行的。根據(jù)設(shè)備的工藝條件（包括工作壓力、溫度、介質(zhì)及其特性、結(jié)構(gòu)形式和尺寸、管口方位、標(biāo)高等），圍繞著設(shè)備內(nèi)、外附件的選型進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、圍繞著確定大小進(jìn)行強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)和校核計(jì)算。這一步往往通過“邊算、邊選、邊畫、邊改”的做法來進(jìn)行。一般步驟如下： （ 1）全面考慮按壓力大小、溫度高低和腐蝕性大小等因素來選材。通常先按壓力因素來選材；當(dāng)溫度高于 200℃或低于 40℃時(shí)，溫度就是選材的主要因素；在腐蝕強(qiáng)烈或?qū)Ψ磻?yīng)物及物料污染有特定要求的，腐蝕因素又成了選材的依據(jù)。在綜合考慮以上 幾方面 的同時(shí)，還要考慮材料的加工性能、焊接性能及材料的來源和經(jīng)濟(jì)性。 （ 2）選用零部件。設(shè)備內(nèi)部附件結(jié)構(gòu)類型，如攪拌器形式，常由工藝設(shè)計(jì)而定；外部附件結(jié)構(gòu)形式，如法蘭、支座、加強(qiáng)圈、接管等附件，在滿足工藝要求條件下， 按 受力條件、制造、安裝等因素決定。 （ 3）強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性設(shè)計(jì)和校核計(jì)算。根據(jù)結(jié)構(gòu)、受力條件和材料的力學(xué)性能、耐腐蝕性能等進(jìn)行強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性計(jì)算，最后確定出合理的結(jié)構(gòu)尺寸。因大多數(shù)工況下強(qiáng)度是主要矛盾，所以有的設(shè)備設(shè)計(jì)常不作后兩項(xiàng)計(jì)算。 （ 4）傳動(dòng)設(shè)備的選型、計(jì)算。這部分零部件大都標(biāo)準(zhǔn)化， 可參考本指導(dǎo)書和有關(guān)手冊(cè)進(jìn)行選型、計(jì)算。 （ 5）繪制設(shè)備總裝圖。對(duì)初學(xué)者，常采用“邊算、邊選、邊畫、邊改”的作法， 初步計(jì)算后，確定大體結(jié)構(gòu)尺寸，分配圖紙幅面，輕輕繪出 視圖 底稿，待尺寸最后確定后再加深成正式圖紙。 （ 6）提出技術(shù)要求。對(duì)設(shè)備制造、裝配、檢驗(yàn)和試車等工序提出合理的要求，以文字形式標(biāo)注在總圖上。 設(shè)計(jì)計(jì)算說明書 設(shè)計(jì)計(jì)算說明書是圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的理論依據(jù)， 是設(shè)計(jì)計(jì)算的整理和總結(jié)，是審核設(shè)計(jì)的技術(shù) 文件之一。其內(nèi)容大致包括： （ 1） 目錄； （ 2） 設(shè)計(jì) 已知條件 ； （ 3） 設(shè)計(jì)方案的分析和擬定； （ 4） 各部分結(jié)構(gòu)尺寸的確定和設(shè) 計(jì)計(jì)算； （ 5） 設(shè)計(jì)小結(jié) ； （ 6） 參考資料。 2 設(shè)計(jì)計(jì)算說明書要求計(jì)算正確，論述清楚，文字精練，插圖簡(jiǎn)明，書寫工整，裝訂成冊(cè)。 設(shè)計(jì)任務(wù)、參數(shù)和參考進(jìn)程 設(shè)計(jì)內(nèi)容 設(shè)計(jì)一臺(tái)夾套傳熱式攪拌反應(yīng)釜 設(shè)計(jì)參數(shù)和技術(shù)特性指標(biāo) 見表 1表 12。 設(shè)計(jì)要求 （ 1）選擇容器的型式和材料； （ 2）設(shè)計(jì)釜體和夾套； （ 3）設(shè)計(jì)攪拌系統(tǒng)； （ 4）選擇并核算附件； （ 5）繪制總裝配圖； （ 6）編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。 表 11 攪拌反應(yīng)釜設(shè)計(jì)參數(shù)表（ 1） 組號(hào) 1 2 3 4 5 操作容積 V/m3 傳熱面積 A/m3 攪拌 型式 槳式 轉(zhuǎn)速 n/r/min 160 125 160 125 160 電機(jī)功率 N/KW 接管公稱直徑 DN（ mm） 進(jìn)料 40 50 出料 50 65 蒸汽進(jìn)口 25 32 冷凝液出口 20 25 安全閥 32 40 手孔 150 視鏡 80 溫度計(jì) 65 壓力表 25 參數(shù) 3 表 12 攪拌反應(yīng)釜設(shè)計(jì)參數(shù)表（ 2） 設(shè)計(jì)題號(hào) 組號(hào) 操作容積 傳熱面積 設(shè)計(jì)壓力（ Mpa） 設(shè)計(jì)溫度（ ℃ ） 介質(zhì) 推薦材料 釜內(nèi) 夾套內(nèi) 釜內(nèi) 夾套內(nèi) 釜內(nèi) 夾套內(nèi) 腐蝕情況 1 1 120 150 溶液 水蒸汽 輕微 Q235－ B 2 120 150 溶液 水蒸汽 輕微 Q235－ B 3 120 150 溶液 水蒸汽 輕微 Q235－ B 4 120 150 溶液 水 蒸汽 輕微 Q235－ B 5 120 150 溶液 水蒸汽 輕微 Q235－ B 6 120 150 溶液 水蒸汽 輕微 Q345R 7 120 150 溶液 水蒸汽 輕微 Q345R 8 120 150 溶液 水蒸汽 輕微 Q345R 9 2 120 150 溶液 水蒸汽 輕微 Q345R 10 120 150 溶液 水蒸汽 輕微 Q345R 11 120 150 溶液 水蒸汽 輕微 Q235－ B 12 120 150 溶液 水蒸汽 輕微 Q235－ B 13 120 150 溶液 水蒸汽 輕微 Q235－ B 14 120 150 溶液 水蒸汽 輕微 Q235－ B 15 120 150 溶液 水蒸汽 輕微 Q235－ B 16 120 150 溶液 水蒸汽 輕微 Q345R 17 3 120 150 溶液 水蒸汽 輕微 Q345R 18 120 150 溶液 水蒸汽 輕微 Q345R 19 120 150 溶液 水蒸汽 輕微 Q345R 20 120 150 溶液 水蒸汽 輕微 Q345R 21 120 150 溶液 水蒸汽 輕微 Q235－ B 22 120 150 溶液 水蒸汽 輕微 Q235－ B 23 120 150 溶液 水蒸汽 輕微 Q235－ B 24 120 150 溶液 水蒸汽 輕微 Q235－ B 25 4 120 150 溶液 水蒸汽 輕微 Q235－ B 26 120 150 溶液 水蒸汽 輕微 Q345R 27 120 150 溶液 水蒸汽 輕微 Q345R 28 120 150 溶液 水蒸汽 輕微 Q345R 29 120 150 溶液 水蒸汽 輕微 Q345R 30 120 150 溶液 水 蒸汽 輕微 Q345R 31 120 150 溶液 水蒸汽 輕微 Q235－ B 32 120 150 溶液 水蒸汽 輕微 Q235－ B 33 5 120 150 溶液 水蒸汽 輕微 Q235－ B 34 120 150 溶液 水蒸汽 輕微 Q235－ B 35 120 150 溶液 水蒸汽 輕微 Q235－ B 36 120 150 溶液 水蒸汽 輕微 Q345R 37 120 150 溶液 水蒸汽 輕微 Q345R 38 120 150 溶液 水蒸汽 輕微 Q345R 39 120 150 溶液 水蒸汽