【正文】 功率減小，影響操作的效果。在攪拌器結(jié)構(gòu)型式選定之后，還應(yīng)考慮攪拌器直徑的大小與轉(zhuǎn)速的高低。其中攪拌驅(qū)動機(jī)構(gòu)通常采用電動機(jī)與變速器的組合或選用帶變頻器的電動機(jī)，使攪拌器達(dá)到需要的轉(zhuǎn)速。通常，擋板寬度約為容器內(nèi)直徑的1/12～1/10。 攪拌反應(yīng)釜的結(jié)構(gòu)機(jī)械攪拌設(shè)備由攪拌容器和攪拌機(jī)兩部分組成。V16m3反應(yīng)釜設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目 錄摘要 ⅠABSTRACT Ⅱ第一章 緒論 1 前言 1 攪拌設(shè)備的操作目的 1 攪拌反應(yīng)釜的結(jié)構(gòu) 1 攪拌設(shè)備設(shè)計(jì)與選用的基本方法 4 攪拌設(shè)備的設(shè)計(jì)步驟 4 攪拌設(shè)備設(shè)計(jì)與選用的基本原則 5第二章 工藝計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7 釜體的尺寸確定及結(jié)構(gòu)選型 7 反應(yīng)釜直徑和高度的計(jì)算 7 釜體的厚度 9 反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)造型 10 封頭的結(jié)構(gòu)計(jì)算 11第三章 攪拌裝置與傳動裝置 12 攪拌器的選擇 12 攪拌器的結(jié)構(gòu)類型 12 攪拌器的標(biāo)準(zhǔn)及選用 15 攪拌功率的計(jì)算 16 攪拌軸設(shè)計(jì) 18 強(qiáng)度及剛度計(jì)算 18 臨界轉(zhuǎn)速 20 傳動裝置的選擇 21 電動機(jī)的選用 21 減速器的選用 22 機(jī)架的選擇 23 傳動軸的設(shè)計(jì) 23 凸緣法蘭的選擇 23 安裝底座的選擇 24 聯(lián)軸器裝置 26 聯(lián)軸器的機(jī)構(gòu)類型 26 聯(lián)軸器的選用 28第四章 傳熱部件及附屬結(jié)構(gòu) 29 傳熱部件的結(jié)構(gòu)及熱量計(jì)算 29 傳熱部件的選擇 29 蛇管固定件及進(jìn)出口結(jié)構(gòu) 29 蛇管的選擇及熱量計(jì)算 30 工藝接管及觀測部件 30 加料管 31 卸料管 32 溫度計(jì)及套管 32 視鏡 32 壓力表 33 液位計(jì) 33 人孔的選擇 33 反應(yīng)釜密封選擇 37 反應(yīng)釜常用的動密封類型 37 密封的選擇 37 安全裝置的選擇 39 支座的選擇 39 設(shè)備吊耳的選擇 42 管法蘭的選擇 42第五章 結(jié)論 44參考文獻(xiàn) 45致 謝 4747四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)第一章 緒論 前言反應(yīng)釜是化工生產(chǎn)中使用的典型設(shè)備之一。概括起來，攪拌設(shè)備的操作目的主要表現(xiàn)為以下四個(gè)方面： 1) 使不互溶液體混合均勻，制備均勻混合液、乳化液，強(qiáng)化傳質(zhì)過程；2) 使氣體在液體中充分分散，強(qiáng)化傳質(zhì)或化學(xué)反應(yīng)；3) 制備均勻懸浮液，促使固體加速溶解，浸取或發(fā)生液固化學(xué)反應(yīng)；4) 強(qiáng)化傳熱，防止局部過熱或過冷。加入擋板后，攪拌功耗將明顯增加，且隨著擋板數(shù)的增加而增加；但在滿足全擋板條件后，再增加擋板數(shù)，攪拌功耗將不再增加。6. 傳動裝置攪拌設(shè)備的傳動裝置包括電動機(jī)、變速器、聯(lián)軸器、軸承及機(jī)架等。有時(shí)對一些特殊的攪拌過程，還需進(jìn)行中試甚至需要模型演示過程才能確定合適的攪拌器結(jié)構(gòu)型式。徑向流攪拌器可以焊水平的筋板。機(jī)架應(yīng)保證變速器輸出軸與攪拌軸對中，同時(shí)還應(yīng)與軸封裝置對中。D5（其中D攪拌器直徑，P——攪拌功率），P隨釜體直徑的增大，而增加很多，減小長徑比只能無謂地?fù)p耗一些攪拌功率。腐蝕余量C2取2 mm。由于氣流攪拌無運(yùn)動部件，所以氣流攪拌在處理腐蝕性液體，高溫高壓條件下的反應(yīng)液體是很便利的；但與機(jī)械攪拌相比，氣流攪拌對液體的攪拌是比較弱的。s槳式攪拌器的邊緣線速度范圍為1～5m/s。攪拌器可先用鍵固定在軸上，然后從軸的下端擰上軸端蓋帽即可。由于反應(yīng)釜的筒體直徑較大，因而所選擇的攪拌器尺寸也較大，造成線速度較大，故選擇時(shí)既要滿足角速度要求，又要滿足線速度要求。容器內(nèi)直徑D、擋板寬度b等幾何參數(shù)可歸結(jié)到系數(shù)K；由式(31)得攪拌功率P為： (32)上式中ρ、n、d為已知數(shù)，故計(jì)算攪拌功率的關(guān)鍵是求得功率準(zhǔn)數(shù)。由上面可以看出，只要知道了攪拌軸上所傳遞的扭矩和軸材料的許用剪應(yīng)力值后，就可通過式(37)求出軸的抗扭斷面系數(shù)Wp。當(dāng)軸的轉(zhuǎn)速達(dá)到軸的自振頻率時(shí)，軸會發(fā)生強(qiáng)烈的振動，并出現(xiàn)很大的彎曲現(xiàn)象，引起這種現(xiàn)象的轉(zhuǎn)軸速度，叫做轉(zhuǎn)軸的臨界速度。電動機(jī)的功率是選用的主要參數(shù)，可由攪拌功率計(jì)算電動機(jī)的功。圖39 機(jī)架的結(jié)構(gòu)攪拌反應(yīng)釜的傳動裝置是通過機(jī)架安裝在釜體頂蓋上的。標(biāo)準(zhǔn)凸緣法蘭（HG2156495）有四種結(jié)構(gòu)形式，如表32和圖311所示。夾殼材料為HT200，并用一組螺栓鎖緊，鎖緊后，軸與夾殼接觸，靠摩擦力傳遞扭矩。單端面機(jī)械密封結(jié)構(gòu)，為便于密封安裝調(diào)整，彈簧座上部光軸部分長度需大于150mm。蛇管允許的操作溫度范用是：30～+250℃，公稱操作壓力系列為：、 MPa、 MPa、 MPa。法蘭與蛇管管口的連接見節(jié)點(diǎn)圖所示的兩種結(jié)構(gòu)型式。反應(yīng)釜里物料的溫度主要利用放在套管中的長溫度計(jì)或熱電偶來進(jìn)行測量。根據(jù)彈簧管式壓力表的尺寸，確定出封頭接管的尺寸為 ，材料選用20號鋼。攪拌反應(yīng)釜的密封除了各種接管的靜密封外，還要考慮攪拌軸與頂蓋之間的動密封。為了避免安全閥不必要的泄放，通常預(yù)定的安全閥開啟壓力應(yīng)略高于化工容器的工作壓力。本設(shè)計(jì)由于頂蓋是用法蘭連接的可拆式的，為了方便檢修時(shí)將封頭的吊起，從工程上來考慮頂部板式吊耳（如圖414所示）合適。設(shè)計(jì)方案確定后，又進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)，并畫出能夠清楚表達(dá)設(shè)計(jì)意圖的級攪拌器裝配圖草圖，完成整個(gè)設(shè)計(jì)。所以4個(gè)B5能夠滿足要求。但是在機(jī)械密封中，密封力是依靠彈簧壓緊動環(huán)與靜環(huán)而產(chǎn)生的，當(dāng)這兩個(gè)環(huán)有微小磨損后，密封力基本上可保持不變，因此介質(zhì)就不容易泄露（如表42）表42 填料密封與機(jī)械密封的區(qū)別比較項(xiàng)目填料密封機(jī)械密封泄漏量180~450mL/h一般平均泄漏量是填料密封的1%摩擦功損失機(jī)械密封為填料密封的10%~15%軸磨損在磨損用久后要換幾乎沒有磨損維護(hù)及壽命需要經(jīng)常維護(hù)，更換填料，個(gè)別情況8小時(shí)更換一次~1年或更長，很少需要維護(hù)高參數(shù)高壓、高溫、高真空、高轉(zhuǎn)速、大直徑密封很難解決可以加工及安裝加工要求一段，填料更換方便動環(huán)、靜環(huán)表面光潔程度及平直度要求高，不易加工，成本高，裝拆不便對材料的要求一般動環(huán)、靜環(huán)要求較高減摩擦性能圖411 碳鋼填料箱本次設(shè)計(jì)選用碳鋼填料箱，如圖411 安全裝置的選擇圖412安全閥結(jié)構(gòu)為了確保操作安全，在反應(yīng)釜上應(yīng)裝設(shè)安全閥。a．封頭多于金屬面積封頭有效厚度 封頭多于金屬面積A1按式(49)計(jì)算 (49)b．接管多于金屬面積接管計(jì)算厚度 (410) 式中 Pc——設(shè)計(jì)壓力，Pc=； di——接管的內(nèi)徑，di=450mm； ——接管材料的引用應(yīng)力，=113MPa； φ——焊縫系數(shù)，φ=接管多于面積A2按式(411)計(jì)算 (411)=2()+0=() A3=2=36mm2 (412) =﹢+36= (413) mm2擬采用補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)。壓力表的種類較多，在化工生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的是彈簧管式壓力表，本設(shè)計(jì)亦采用此壓力表。反應(yīng)釜的卸料管也和一般容器一樣，應(yīng)放在釜體的最低處。需拆卸接頭時(shí)，可在罐體外面短節(jié)的焊縫處割斷，裝時(shí)再焊上。在反應(yīng)釜設(shè)備中，圖41 蛇管的結(jié)構(gòu)如果所需傳熱面積較大，而夾套傳熱不能滿足要求或不宜采用夾套傳熱時(shí)，可采用蛇管傳熱（如圖41）。一般使用于振動小和剛度大的軸。圖314 立式夾殼聯(lián)軸器聯(lián)軸器的作用是將兩個(gè)獨(dú)立設(shè)備的軸牢固地聯(lián)在一起，以進(jìn)行傳遞運(yùn)動和功率。 傳動軸的設(shè)計(jì)傳動軸是連接減速機(jī)和攪拌軸的中間軸，傳動軸的型式應(yīng)根據(jù)機(jī)架型式、軸的安裝形式及釜內(nèi)軸頭型式確定，根據(jù)HG 2156895《攪拌傳動裝置傳動軸》選取ASE方式，傳動軸軸徑130 mm，伸入攪拌釜的長度L為800mm[15]。結(jié)構(gòu)簡單，過載時(shí)能打滑，可起安全保護(hù)作用，但傳動比不能保持精確。在許多場合下，電動機(jī)與減速器一并配套供應(yīng)，設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)選定的減速器選用配套的電動機(jī)。主要以剛度條件確定軸徑。軸扭轉(zhuǎn)時(shí)材料的許用剪應(yīng)力值是根據(jù)扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)所得的屈服極限或強(qiáng)度極限，再除以安全系數(shù)來決定的。④重力加速度。這樣能夠降低制造成本，以及設(shè)備維護(hù)過程中更換的費(fèi)用。推進(jìn)式攪拌器結(jié)構(gòu)簡單、制造加工方便，工作時(shí)使液體產(chǎn)生軸向運(yùn)動，液體剪切作用小，上下翻騰效果好。起到充分?jǐn)嚢枳饔?。圓整至封頭標(biāo)準(zhǔn)后，可以與筒體取同樣厚度=8 mm[7]。 釜體的厚度：液柱靜壓力為： 大于設(shè)計(jì)壓力的5%即：P，故須記入計(jì)算壓力中，則：。但是隨著附件的增加，往往會給設(shè)備的制造和維修帶來很多麻煩，增加設(shè)備的制造和維修費(fèi)用。4．軸封在允許液體泄漏量較多、釜內(nèi)壓力較低的場合，可選用填料密封；在允許液體泄漏量小、釜內(nèi)正壓力或真空度較高，并且要求軸與軸套間摩擦動力消耗少的場合，則建議采用機(jī)械密封結(jié)構(gòu)；而當(dāng)攪拌介質(zhì)為劇毒、易爆、易燃，或較為昂貴的高純度物料，或者需要在高真空狀態(tài)下操作，對密封要求很高，且填料密封和機(jī)械密封均無法滿足時(shí)，可選用全密閉的磁力傳動裝置，但磁力傳動裝置可傳遞的功率一般較小。槳葉根部所受彎矩最大，該截面應(yīng)有足夠的抗彎截面模量。因此，攪拌器的選型好壞直接影響著整個(gè)攪拌設(shè)備的攪拌效果和操作費(fèi)用。當(dāng)攪拌介質(zhì)為劇毒、易然、易爆，或較為昂貴的高純度物料，或者需要在高真空狀態(tài)下操作，對密封要求很高，且填料密封和機(jī)械密封均無法滿足時(shí)，可選用全封閉的磁力傳動裝置。攪拌設(shè)備中電動機(jī)輸出的動力是通過攪拌軸傳遞給攪拌器的，因此攪拌軸必須有足夠的強(qiáng)度。在反應(yīng)過程中物料需加熱或冷卻時(shí)，可在反應(yīng)釜壁處設(shè)置夾套，或在器內(nèi)設(shè)置換熱面，也可通過外循環(huán)進(jìn)行換熱。最常見的是按反應(yīng)釜的結(jié)構(gòu)來分類，可分為釜式反應(yīng)器、管式反應(yīng)器、塔式反應(yīng)器、固定床反應(yīng)器、流化床反應(yīng)器等。釜體的結(jié)構(gòu)型式通常為立式圓筒形，其高徑比值主要依據(jù)操作時(shí)容器裝液高徑比以及裝料系數(shù)大小而定。通常導(dǎo)流筒的上端都低于靜液面，且在筒身上開有槽或孔。 攪拌設(shè)備設(shè)計(jì)與選用的基本方法 攪拌設(shè)備的設(shè)計(jì)步驟攪拌設(shè)備設(shè)計(jì)包括工藝設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)兩部分內(nèi)容。6. 攪拌特性計(jì)算攪拌特性包括攪拌功率、循環(huán)能力、切速率及分布等，根據(jù)攪拌任務(wù)及目的確定關(guān)鍵攪拌特性。若有傳熱要求，則釜體外須設(shè)置夾套結(jié)構(gòu)。隨著液體黏度的增加，擋板寬度可變窄。在確定反應(yīng)釜直徑和高度時(shí)，還應(yīng)根據(jù)反應(yīng)釜操作時(shí)所允許的裝滿程度——裝料系數(shù)等予以綜合考慮，~，~；反應(yīng)狀態(tài)平穩(wěn)，~（物料粘度較大時(shí)，可取最大值），因此設(shè)備容積V 與操作容積應(yīng)有如下關(guān)系：=。 反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)造型根據(jù)攪拌器的系列可知，反應(yīng)釜的結(jié)構(gòu)形式主要有以下幾種，如下表22。攪拌裝置通常包括攪拌器、攪拌軸、支承結(jié)構(gòu)以及擋板、導(dǎo)流筒等部件。～，且一般在Φ700mm以下。 圖33推進(jìn)式攪拌器圖34 錨式攪拌器由螺旋帶、軸套和支撐桿所組成的螺帶式攪拌器如圖35所示。槳葉寬度： =1120 =224 mm 攪拌器距釜底的高度： mm 攪拌器折葉角度：θ=45176。功率曲線呈一水平直線，即Np與Re無關(guān)，保持不變。/m）；——剪切彈性模數(shù)，對于碳鋼及合金鋼，；——截面的極慣性矩（cm4）。根據(jù)本設(shè)計(jì)的具體情況，本次設(shè)計(jì)取攪拌軸的轉(zhuǎn)速為90r/min小于200r/min，所以可以不進(jìn)行臨界轉(zhuǎn)速的校核。減速機(jī)是工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用很廣的典型裝置。攪拌軸的軸徑應(yīng)在30～160mm范圍。為便于凸緣法蘭焊接，車削應(yīng)在襯里焊好后進(jìn)行。缺點(diǎn)是只使用于低轉(zhuǎn)速，并且不適用于有沖擊的悄況。對于減速機(jī)軸與傳動軸的聯(lián)接，采用夾殼聯(lián)軸器進(jìn)行傳動。蛇管進(jìn)出口一般都設(shè)置在頂蓋上，有時(shí)考慮結(jié)構(gòu)上方便也可設(shè)置在筒體上。圖43 蛇管的尺寸(a)型加料管伸進(jìn)釜體內(nèi)，