【正文】 1d —— 攪拌器緊定螺 釘孔徑 2d —— 輪轂外徑 JD —— 攪拌器直徑 1D —— 攪拌器圓盤的直徑 G —— 攪拌器參考質(zhì)量 1h —— 輪轂高度 2h —— 圓盤到輪轂底部的高度 L —— 攪拌器葉片的長(zhǎng)度 南通職業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 R —— 弧葉圓盤渦輪攪拌器葉片的弧半徑 M —— 攪拌器許用扭矩 ()Nm? t —— 輪轂內(nèi)經(jīng)與鍵槽深度之和 ? —— 攪拌器槳葉的厚度 1? —— 攪拌器圓盤的厚度 圖 平直葉輪 攪拌器結(jié)構(gòu)示意圖 工藝給定攪拌器為平直葉輪 攪拌器，其后掠角為 45o?? ，圓盤渦輪攪拌器的通用尺寸為槳徑 jd :槳長(zhǎng) l :槳寬 20:5:4b? ，圓盤直徑一般取槳徑的 ，彎葉的圓弧半徑可取槳徑的 。 槳徑與罐內(nèi)徑之比叫槳徑罐徑比 /dD,渦輪式葉輪的 /dD一般為 ~，渦輪式為快速型，快速型攪拌器一般在 ? 時(shí)設(shè)置多層攪拌器，且相鄰攪拌器間距不小于葉輪直徑 d。 機(jī)械密封反應(yīng)釜 的設(shè)計(jì) 11 第 三 章 反應(yīng)釜的攪拌裝置 攪拌器的選型 攪拌設(shè)備的設(shè)計(jì)順序?yàn)椋簲嚢钘l件的設(shè)定和確認(rèn) —— 攪拌葉輪型式及內(nèi)構(gòu)件的選定 —— 確定葉輪尺寸及轉(zhuǎn)速 —— 計(jì)算攪拌功率 —— 攪拌裝置機(jī)械設(shè)計(jì)。該假設(shè)滿足要求，筒體封頭名義厚度為 39。39。1n=10mm? ，則筒體封頭的有效厚度 39。1n=12mm? 夾套封頭名義厚度： 39。2c=12mm? 。1c 1 1=+C?? （ 212） 得， 39。1=? ； 夾套封頭計(jì)算厚度由公式： ? ?39。 強(qiáng)度計(jì)算 (按內(nèi)壓計(jì)算厚 度 ) 罐體和夾套材料選用 0Cr18Ni9和 Q235B， 設(shè)計(jì)溫度 1t =215C （容器內(nèi)）， 2t =215C（夾套內(nèi)）；設(shè)計(jì)壓力 1= （容器內(nèi)）， 2= （夾套內(nèi)）。 南通職業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 夾套反應(yīng)釜的強(qiáng)度計(jì)算 強(qiáng)度計(jì)算的原則及依據(jù) 強(qiáng)度計(jì)算中各參數(shù)的選取及計(jì)算，均應(yīng)符合 150GB 鋼制壓力容器的規(guī)定，強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)考慮以下幾種情況。夾套內(nèi)徑 2D 可根據(jù)筒體內(nèi)徑 1D 按表 22選取得 2=2800mmD ： 表 22 夾套內(nèi)徑于筒體內(nèi)徑關(guān)系 2D /mm 500600 7001800 20223000 iD /mm iD +50 iD +100 iD +200 夾套下封頭型式同罐體封頭，其直徑 2D 與夾套筒體相同。 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(jiàn)表 21） ?— 填料系數(shù)，取 南通職業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 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(jiàn)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? 。 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(shí)也可選錐形封頭。 2022年艾志工業(yè)技術(shù)集團(tuán)公司報(bào)道了其成功地 CHESTERTON442[7]。 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(gè)半夾緊環(huán)夾緊 [5]。直到 2022年才由德國(guó) 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）。在每個(gè)環(huán)段剖分面上有一個(gè)弧形凹槽 , 把對(duì)準(zhǔn)夾具放入一個(gè)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。 圖 1 機(jī)械密封反應(yīng)釜 的設(shè)計(jì) 1 1997 年 Bessette 等發(fā)明的“完全剖分集裝式機(jī)械密封” ,由兩個(gè)部分組成 ,每部分依據(jù)集裝式設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。機(jī)械密封屬于接觸式密封，其關(guān)鍵部件動(dòng)、靜環(huán)會(huì)由于長(zhǎng)期摩擦磨損而導(dǎo)致密封失效。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(diǎn)，一旦泄漏，將影響產(chǎn)品質(zhì)量，還會(huì)對(duì)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(zhǎng)，因而易損壞，屬于維護(hù)保養(yǎng)的重點(diǎn) 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(diǎn)是更換方便，缺點(diǎn)是泄漏量大，還要經(jīng)常維修 。由于機(jī)械密封的零件都是環(huán)狀的，維修時(shí)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(zhǎng)。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(lái)固定靜組件于密封腔上。安裝時(shí) , 必須確保每個(gè)環(huán)段對(duì)中 , 以便在安裝操作時(shí) , 盡可能地減少對(duì)準(zhǔn)夾具對(duì)密封環(huán)損害 , 并盡可能地減少泄漏造成的不對(duì)中。 2022年美國(guó) 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(wèn)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。 圖 1 南通職業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 2022 年合肥通用機(jī)械研究所對(duì)剖分式機(jī)械密封進(jìn)行試驗(yàn)和工程應(yīng)用研究后 , 參照德國(guó)博格曼公司研究和生產(chǎn)部分剖分式機(jī)械密封產(chǎn)品。 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(kāi)展了反應(yīng)釜用剖分式機(jī)械密封設(shè)計(jì)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(jì)方案主要針對(duì)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(duì)相關(guān)零部件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì) [8] 。頂蓋選用橢圓形封頭或平蓋。 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(jì)算。夾套高 2H 由傳熱面積決定，不能低于液料高。 （ 1）圓筒內(nèi)為常壓外帶套時(shí) 當(dāng)圓筒公稱直徑 600mmDN ? 時(shí)，被夾套包圍部分的筒體按外壓（指夾套壓力）圓筒設(shè)計(jì)，其余部分按常壓設(shè)計(jì)； （ 2）圓筒內(nèi)為真空外帶夾套時(shí) 當(dāng)圓筒公稱直徑 600mmDN ? 時(shí)，被夾套包圍部分的筒體按外壓（指夾套壓力+ aMP ）圓筒設(shè)計(jì)，其余部分按真空設(shè)計(jì)； 當(dāng)圓筒公稱直徑 600mmDN 時(shí)，全部筒體按外壓（指夾套壓力 + aMP ）筒體設(shè)計(jì)； （ 3）圓筒內(nèi)為正壓外帶夾套時(shí) 當(dāng)圓筒公稱直徑 600mmDN ? 時(shí)，被夾套包圍部分的筒體分別按內(nèi)壓圓筒和外壓圓筒計(jì)算，取其中較大值；其余部分按內(nèi)壓圓筒設(shè)計(jì)。焊接接頭系數(shù)取 =? 機(jī)械密封反應(yīng)釜 的設(shè)計(jì) 7 夾套內(nèi)介質(zhì)為誰(shuí)蒸汽，故其液柱靜壓力可以忽略不計(jì)，則夾套的計(jì)算壓力為： 2c 2=P = aP MP 查表可知設(shè)計(jì)溫度下， 0 18 9Cr Ni 的需用應(yīng)力為 ? ?t =98 aMP? 。 2c i2 t 2c= 2 0. 5PD P? ??? （ 28） 得， 39。1c=6mm? ； 夾套封頭設(shè)計(jì)厚度有公式： 39。 對(duì)低 合金鋼制的容器，規(guī)定不包括腐蝕裕量的最小厚度應(yīng)不小于 3mm ，若加上 的腐蝕裕量，名義厚度至少應(yīng)取 9mm 。2n=12mm? 穩(wěn)定性校核（按外壓校核罐體厚度） （ 1）筒體名義厚度的計(jì)算 取厚度附加量 ? ，假設(shè)筒體名義厚度 1n=12mm? ，則筒體有效厚度：1e ? ? ，筒體外徑 10 =1020mmD ，筒體計(jì)算長(zhǎng)度由公式： 2 1 21 h +h3LH?? （ 214） 得， 960mmL? ，系數(shù)10 LD ? ,系數(shù) 101e =D? ， ? , aB MP? ，許用外壓力由公式： ? ? 10 1e/BP D ?? （ 215） 機(jī)械密封反應(yīng)釜 的設(shè)計(jì) 9 得， ? ? MPa? 。1e ? ? ，封頭 外徑 39。10 /A D ?? (216) 得， ? ，查得 aB MP? ，許用外壓力由公式： ? ?39。1n=12mm? 。 要設(shè)定的攪拌條件包括攪拌罐的容積、罐型、罐內(nèi)物料的性質(zhì)、攪拌目的、操作溫度和壓力，是分批式操作還是連續(xù)式操作等。適應(yīng)的最高黏度為 50Pa s? 左右。 3823機(jī)械密封反應(yīng)釜 的設(shè)計(jì) 13 查 HGT ~122022,選取攪拌器參數(shù)如下表 JD d 2d 1D 1d od ? 1? 550 80 120 370 10M 10M 5 6 B 1h 2h L b t M G 110 120 40 137 22 2526 由前面的計(jì)算可知 iHD? ，則設(shè)置兩層攪拌器。 罐內(nèi)徑為 2600mm ，選擇 4 塊豎式擋板，且沿罐壁周圍均勻分布地直立安裝。很多場(chǎng)合下，電動(dòng)機(jī)與減速器一并配套供應(yīng)，設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)選定的減速機(jī)選用配機(jī)械密封反應(yīng)釜 的設(shè)計(jì) 15 套的電動(dòng)機(jī)。 `傳動(dòng)效率根據(jù)所選減速裝置的類型不同而不同，其數(shù)值可在減速機(jī)技術(shù)特性表或其他有關(guān)資料中茶到。 密封系統(tǒng)的摩擦造成的功率損失因密封系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)而異，填料密封的功率損失較大，機(jī)械密封則較小。 密封裝置中以填料密封損失為主，則 mN ≈ ? ≈ kw 。 所以傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械效率 ? =? ? =。 選擇擺線針輪減速機(jī)，此減速機(jī)減速比大；結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕；效率較高；運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，過(guò)載能力較大，承受沖擊和振動(dòng)的性能較好；工作可靠、壽命長(zhǎng)；對(duì)外界的條件的要求不高， 可以正、反兩向運(yùn)轉(zhuǎn)。根據(jù)功率、轉(zhuǎn)速來(lái)選擇減速機(jī)，參考《 過(guò)程裝備設(shè)計(jì)》表 816和機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 163160選用 ，其傳動(dòng)效率為 ?? 機(jī)架的選取 攪 拌設(shè)備傳動(dòng)裝置是通過(guò)機(jī)架安裝在攪拌設(shè)備封頭上的，在機(jī)架上一般還需要有容納聯(lián)軸器、軸封裝置等部件及安裝操作所需的空間。 而軸徑范圍為 5070mm 。聯(lián)軸器除了將兩軸連在一起外，為確保傳動(dòng)質(zhì)量，要求被連接的軸要安裝在同一軸心線上。根據(jù)對(duì)各種相對(duì)位移有無(wú)補(bǔ)償能力（即能否在發(fā)生相對(duì)位移條件下保持聯(lián)接的功能），聯(lián)軸器可分為剛性聯(lián)