【正文】 南通職業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 0 目錄 第一章、 緒論 ?????????????????????????? 1 研究的背景與意義 ?????????????????????? 1 國內(nèi)外現(xiàn)狀 ?????????????????????????? 1 ?????????????????????????? 1 ?????????????????????????? 2 本文主要內(nèi)容 ????????????????????????? 3 第二章、罐體幾何尺 寸計算 ??????????????????? 4 工藝條件 ??????????????????????????? 4 筒體內(nèi)徑 ??????????????????????????? 4 封頭尺寸 ??????????????????????????? 5 筒體高度 ??????????????????????????? 5 夾套幾何尺寸計算 ??????????????????????? 6 傳熱面積計算 ????????????????????????? 6 夾套反應(yīng)釜的 強(qiáng)度計算 ???????????????????? 7 ??????????????????? 7 ??????????????????? 7 （按內(nèi)壓計算厚度） ????????????????? 7 ???????????????????????? 9 ??????????????????????? 10 第三章、 反應(yīng)釜的攪拌設(shè)置 ??????????????????? 12 攪拌器的選型 ????????????????????????? 12 ??????????????????????? 12 —— 擋板 ????????????????????? 14 第四章、 傳動裝置的選型 ???????????????????? 15 電動機(jī)的選型 ???????????????????????? 16 減速機(jī)選型 ????????????????????????? 17 機(jī)架的選取 ?????????????????????????? 17 機(jī)械密封反應(yīng)釜 的設(shè)計 1 聯(lián)軸器 ???????????????????????????? 18 ??????????????????????? 20 攪拌軸功率的計算 ??????????????????????? 21 攪拌軸的計算 ????????????????????????? 22 ??????????????????????? 22 ???????????????? 24 ???????????????? ?????? 27 支座選型及校核 ???????????????????????? 27 第五章、 部分式機(jī)械密封裝置的設(shè)計計算 ???????????? 29 填料密封 ??????????????????????????? 30 ????????????? 31 ????????????????????????? 31 ???????????????????? 32 機(jī)械密封的設(shè)計計算 ????????????? ????????? 33 ?????????????????? 33 ?????????????????? 33 ??????????????????????? 33 ????????????????????? 34 ????????????????????? 35 ?????????????????? 35 輔助密封材料的設(shè)計選材 ?? ?????????????????? 36 ?????????????????? 36 ????????????????????????? 36 彈簧元件及彈簧力的計算 ???????????????????? 37 ??????????????????????? 37 ?????????????????????? 38 密封裝置整體設(shè)計 ?????????????????????? 38 參考文獻(xiàn) ?????? ?????????????????????? 39 鳴謝 ??????????????????????????????? 40 南通職業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 0 第一章、 緒論 研究的背景和意義 國內(nèi)外石油、化工、醫(yī)藥等行業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)裝置中，反應(yīng)釜是廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵設(shè)備之一，擔(dān)負(fù)著提供化學(xué)反應(yīng)場所的重要作用，是整個化工工藝流程的心臟。反應(yīng)釜旋轉(zhuǎn)軸用密封和一般的旋轉(zhuǎn)密封相比，密封介質(zhì)通常具有腐蝕性和毒性等特點，一旦泄漏，將影響產(chǎn)品質(zhì)量，還會對操作人員和環(huán)境造成較大的危害，此外，工作環(huán)境常為高溫、高壓，工作周期較長，因而易損壞，屬于維護(hù)保養(yǎng)的重點 零部件之一。目前采用的主要密封型式是填料密封和機(jī)械密封，填料密封的優(yōu)點是更換方便，缺點是泄漏量大，還要經(jīng)常維修 。機(jī)械密封則屬于一次性安裝，泄漏量小。由于機(jī)械密封的優(yōu)越性，在大部分場合填料密封已經(jīng)被淘汰。機(jī)械密封屬于接觸式密封，其關(guān)鍵部件動、靜環(huán)會由于長期摩擦磨損而導(dǎo)致密封失效。由于機(jī)械密封的零件都是環(huán)狀的，維修時必須從軸頭拆卸、安裝，而絕大部分反應(yīng)釜在機(jī)械密封件的上部都安裝有軸承、減速機(jī)、電機(jī)等部件，拆卸十分麻煩，而且周期很長。 國內(nèi)外現(xiàn)狀 國外現(xiàn)狀 1991 年日本 Nagai Yataro 等發(fā)明了“帶有剖分環(huán)的機(jī)械密封” , 其密封環(huán)被一個帶預(yù)制溝槽的支撐環(huán)覆蓋住 , 用“ O”環(huán)鑲嵌在預(yù)制的槽中 [1]。 1994 年美國拉多薩夫等發(fā)明了一種“剖分式機(jī)械密封” ,其動、靜環(huán)由許多弓形環(huán)段形成 , 分別置于兩個對開式托架裝置中 , 托架剖分面用螺栓連接成一體 , 剛性支持著動、靜環(huán) [2]。 圖 1 機(jī)械密封反應(yīng)釜 的設(shè)計 1 1997 年 Bessette 等發(fā)明的“完全剖分集裝式機(jī)械密封” ,由兩個部分組成 ,每部分依據(jù)集裝式設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計。裝配采用定位螺絲把密封裝配固定在轉(zhuǎn)軸上 ,用套筒和槽來固定靜組件于密封腔上。結(jié)構(gòu)非 常簡單、操作方便、安裝時無需測量或推測工作。 Reagan發(fā)明了“剖分式機(jī)械密封環(huán)及其使用” ,這種環(huán)至少分為兩瓣 , 并用特殊對準(zhǔn)夾具對齊。在每個環(huán)段剖分面上有一個弧形凹槽 , 把對準(zhǔn)夾具放入一個環(huán)段剖分面上的弧形凹槽內(nèi)并固定 ,以便能進(jìn)行另一環(huán)段剖分面的固定。安裝時 , 必須確保每個環(huán)段對中 , 以便在安裝操作時 , 盡可能地減少對準(zhǔn)夾具對密封環(huán)損害 , 并盡可能地減少泄漏造成的不對中。盡管如此 , 剖分式機(jī)械密封并未獲得真正的應(yīng)用。 盡管如此 , 剖分式機(jī)械密封并未獲得真正的應(yīng)用。直到 2022年才由德國 Burgmann 公司生產(chǎn)出產(chǎn)品并應(yīng)用于水處理、制漿和發(fā)電等工業(yè)裝置中 [3]（圖 1）。 2022年美國 Giard[ 4]發(fā)明了“剖分式機(jī)械復(fù)合密封裝置” ,同年 Boyson提出了離心流體裝置用剖分式密封技術(shù)的可靠性問題 , 指出要使得剖分式密封能被廣泛使用 , 需要尋找更大的密封壓力適用范圍。然而 , 提高密封壓力所增加的應(yīng)力不僅導(dǎo)致整個組件產(chǎn)生較大變形 , 而且也使剖分環(huán)瓣產(chǎn)生相對運動 ,需要對所使用的材料進(jìn)行非線性變形和應(yīng)力計算。 國內(nèi)現(xiàn)狀 馬衛(wèi)東開展剖分式機(jī)械密封研究較早 , 2022 年發(fā)明了一種用于大型反應(yīng) 釜和大型泵的分體式機(jī)械密封 , 其動環(huán)通過推環(huán)、傳動環(huán)固定成一體 , 動環(huán)、推環(huán)、傳動環(huán)均由對稱兩部分組成、且分別由具有斜面的兩個半夾緊環(huán)固定 。 靜環(huán)、靜環(huán)座、壓緊螺母固定為一體 , 靜環(huán)、靜環(huán)座上的具有斜面的兩個半夾緊環(huán)夾緊 [5]。 圖 1 南通職業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 2 2022 年合肥通用機(jī)械研究所對剖分式機(jī)械密封進(jìn)行試驗和工程應(yīng)用研究后 , 參照德國博格曼公司研究和生產(chǎn)部分剖分式機(jī)械密封產(chǎn)品。共設(shè)計制造了 20 多套單端面、小彈簧結(jié)構(gòu)剖分式機(jī)械密供石化行業(yè)使用 (圖 )，但是試驗證明，該完全剖分式機(jī)械密封裝置在釜內(nèi)壓力為 、常溫的工況下運轉(zhuǎn)良好，在將釜內(nèi)壓力升高至 時，有大量氣泡逸出，但是將釜內(nèi)壓力升高至 時，有大量的氣泡逸出。故該剖分式機(jī)械密封適合于工作參數(shù)低的工況下使用，不適用于壓力大于的 [6] 。 2022年艾志工業(yè)技術(shù)集團(tuán)公司報道了其成功地 CHESTERTON442[7]。 剖分式機(jī)械密封應(yīng)用于大亞灣核電站工況為出口壓力 015 MPa, 溫度小于 50℃的冷卻循環(huán)水泵的情況 2022年楊啟明開展了反應(yīng)釜用剖分式機(jī)械密封設(shè)計研究 , 利用有限元法分析了輔助密封圈的應(yīng)力應(yīng) 變狀況 , 提出了分型面連接結(jié)構(gòu)本 設(shè)計方案主要針對剖分式機(jī)械密封裝置中密封圈的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，并對相關(guān)零部件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計 [8] 。 本文主要內(nèi)容 本文以 機(jī)械密封 反應(yīng)釜 為基礎(chǔ)，介紹了機(jī)械密封反應(yīng)釜的設(shè)計全過程，其中第二章講述了機(jī)械密封反應(yīng)釜的計算等內(nèi)容，第三章介紹了反應(yīng)釜的攪拌裝置的設(shè)計，第四章介紹了傳動裝置的設(shè)計，最后參考文獻(xiàn)與圖紙附 機(jī)械密封反應(yīng)釜 的設(shè)計 3 第二章、 罐體幾何尺寸計算 工藝條件 具體參數(shù)： 介質(zhì)： 次磷酸鋁；水蒸汽 工作壓力：最高工作壓力為 溫度：最高工作溫度 195176。C 生產(chǎn)能力： 50/td 攪拌介質(zhì)粘度為粘度 =? 攪拌器高徑比要求為 裝料系數(shù)為 攪拌器及其相關(guān)設(shè)備的結(jié)構(gòu)由設(shè)計確定，其余參數(shù)根據(jù)設(shè)計需要自擬。 攪拌設(shè)備的罐體一般是立式圓筒形容器，由頂蓋、筒體和罐底組成，罐底大多為橢圓形封頭，必要時也可選錐形封頭。頂蓋選用橢圓形封頭或平蓋。罐底與筒體的連接常采用焊接連接 。頂蓋與筒體的連接形式分為可拆和不可拆兩種，要求可拆時，采用法蘭連接。 確定筒體內(nèi)徑 罐體全容積 V與罐體的公稱容積 VN 有如下關(guān)系： 3/ 11 / 5V VN m?? ? ? 一般有工藝條件給定容積 V、筒體內(nèi)徑 iD 按照式（ 21）估算： 33i4 4 1 3 .7 5 24441 .2VD m mi????? ? ? （ 21） 式中 V— 工藝條件給定容積， 3m ： i— 高徑比， iiHi D? （按物料的類型選取，見表 21） ?— 填料系數(shù)，取 南通職業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 4 表 21 常用攪拌容器的高徑比 種類 筒體內(nèi)物料類型 高徑比 i 反應(yīng)釜、混合槽、溶解槽 液 液或液 固體系 反應(yīng)釜、分散槽 氣 液體系 12 聚合釜 懸浮液、乳化液 攪拌發(fā)酵罐 氣 液體系 由表 21可取 =iHi D? ，根據(jù)式 （ 21） 得： i 1D? 圓整得： i 2600mmD ? 確定封頭尺寸 橢圓封頭選取標(biāo)準(zhǔn)件見圖 21，它的內(nèi)徑于筒體內(nèi)徑相同，標(biāo)注橢圓封頭尺寸查JB/T 47462022標(biāo)準(zhǔn)可知： 橢圓封頭總深度 H=690mm，容積 ? ，內(nèi)表面積? 。 圖 21 橢圓封頭 確定筒體高度 反應(yīng)釜容積 V 通常按下封頭和筒體兩部分容積之和計算。則筒體高度 iH 按照式（ 22）計算并進(jìn)行圓整： i 11 3 . 7 5 2 . 5 1 3 12 . 1 1 75 . 3 0 9hVVH V? ?? ? ? （ 22） 式中 hV— 封頭容積， 3m ；