【文章內(nèi)容簡介】 文獻[4]中的表13可知：筒體，一米高的容積，一米高的內(nèi)表面積由式得：，圓整至按筒高圓整后修正實際體積：高徑比，故復(fù)核結(jié)果基本符合原設(shè)定范圍。 反應(yīng)釜罐體厚度、夾套厚度的計算 設(shè)計參數(shù)的確定反應(yīng)釜操作溫度為210,故夾套內(nèi)擬采用215水蒸氣加熱。①反應(yīng)釜內(nèi)設(shè)計參數(shù)設(shè)計壓力：反應(yīng)釜內(nèi)常壓操作,設(shè)計溫度:釜內(nèi)焊縫系數(shù)：（雙面對接焊，局部無損檢測）釜體材料：20R許用應(yīng)力：根據(jù)筒體材料為20R,設(shè)計溫度,由參考文獻[7]鋼板許用應(yīng)力表可知鋼材厚度負偏差：腐蝕余量：②反應(yīng)釜夾套內(nèi)設(shè)計參數(shù)設(shè)計壓力：采用水蒸氣加熱，壓力為飽和蒸汽壓，即設(shè)計溫度:夾套內(nèi)焊縫系數(shù)：（雙面對接焊，局部無損檢測）釜體材料：20R許用應(yīng)力：根據(jù)夾套材料20R，設(shè)計溫度，由參考文獻[7]鋼板許用應(yīng)力表可知鋼材厚度負偏差：腐蝕余量：根據(jù)罐體工藝要求，采用蜂窩折邊錐體式夾套。由參考文獻[8]可知：， 按承受內(nèi)壓計算筒體的封頭厚度⑴筒體厚度計算液柱靜壓力，已經(jīng)大于設(shè)計壓力的5%，故計算壓力:由計算厚度公式得：名義厚度:考慮到安裝運輸合理，圓整為⑵筒體的封頭厚度計算由計算厚度得：名義厚度,圓整為 按承受外壓Pj時厚度計算⑴ 筒體厚度對于蜂窩夾套容器，承受Pj時夾套范圍內(nèi)容器筒體和夾套筒體各自的加撐區(qū)域作為平板計算[9]。① 初定節(jié)距t0夾套設(shè)計采用蜂窩錐體連接，取相對反力矩系數(shù)，，則：② 按平板計算加撐區(qū)域尺寸由查得：強度系數(shù)a. 加撐區(qū)域壁厚按下式計算容器筒體，夾套筒體代入相關(guān)數(shù)據(jù)得：，圓整為13mmb. 計算節(jié)距按下式確定，代入數(shù)據(jù)得：，校核可知有效節(jié)距為③ 夾套的邊緣區(qū)域夾套邊緣至第一排蜂窩錐體的距離應(yīng)滿足：④ 蜂窩錐體壁 代入數(shù)據(jù)可得：⑤ 校核臨界壓力夾套內(nèi)許用應(yīng)力對于容器壁:對于夾套壁:⑵ 封頭厚度計算帶蜂窩夾套的封頭根據(jù)設(shè)計壓力P，按GB150進行強度計算，承受外壓時，夾套覆蓋范圍內(nèi)容器封頭和夾套封頭各自的加撐區(qū)域均作為平板按上式（同筒體）計算，時SS4分別為筒體夾套封頭厚度。故考慮工藝及安裝要求，S3=S1=16mm，S4=S2=16mm。當(dāng)夾套反應(yīng)釜筒體同時承受內(nèi)壓、外壓時，取承受外壓時厚度較大者，故反應(yīng)釜厚度如下：筒體，筒體封頭夾套，夾套封頭 水壓試驗校核對反應(yīng)釜的罐體及夾套分別進行水壓試驗，并校核圓筒應(yīng)力στ。 罐體水壓試驗校核試驗壓力：試驗許用應(yīng)力：由參考文獻[6]得：材料20R的屈服點應(yīng)力＜,即罐體水壓試驗滿足強度要求。 夾套水壓試驗校核試驗壓力試驗許用應(yīng)力＜,即夾套水壓試驗滿足強度要求。 水壓試驗操作過程（1）釜體水壓試驗操作過程，在保持釜體表面干燥的條件下，首先用水將釜體內(nèi)的空氣排空，保持壓力不低于30min，保壓足夠長時間，檢查所有焊縫和連接部位有無泄漏和明顯的殘留變形。若質(zhì)量合格，緩慢降壓將釜體內(nèi)的水排凈，用壓縮空氣吹干釜體，若質(zhì)量部合格，補修后重新試壓直至合格為止，在水壓試驗合格后再做氣壓試驗。壓力表的最大量程：（2）夾套水壓試驗，壓力表的量程，水溫15℃夾套水壓試驗操作過程，在保持夾套表面干燥的條件下，首先用水將夾套內(nèi)的空氣排空，保持壓力不低于30min，保壓足夠長時間，檢查所有焊縫和連接部位有無泄漏和明顯的殘留變形。若質(zhì)量合格，緩慢降壓將釜體內(nèi)的水排凈，用壓縮空氣吹干釜體，若質(zhì)量部合格，補修后重新試壓直至合格為止，在水壓試驗合格后再做氣壓試驗。 反應(yīng)釜夾套幾何尺寸的確定 夾套直徑Dj的確定根據(jù)罐體工藝要求，采用蜂窩折邊錐體式夾套。由參考文獻[8]可知：，夾套下封頭形式同筒體封頭，直徑與夾套筒體相同。 確定夾套高度夾套高度由傳熱面積決定，不能低于料液高。裝料系數(shù)料液高：封頭高度：，取 夾套傳熱計算 熱量計算不考慮開車工況時釜內(nèi)反應(yīng)的非穩(wěn)態(tài)工況，且連續(xù)反應(yīng)釜內(nèi)參數(shù)不隨時間變化，故可看作為穩(wěn)態(tài)過程，忽略反應(yīng)中的熱損失,反應(yīng)過程中的反應(yīng)熱即為所需熱量,即：表31 反應(yīng)釜內(nèi)物料物性參數(shù)物性參數(shù)物料進料溫度／℃比熱容/(kJ/㎏.k)燃燒焓/(kJ/mol)蒸汽熱/(kJ/kg)DMT15024020/辛醇1101262/水蒸氣215//甲醇///將反應(yīng)看做：由可知： 故： 校核熱負荷 確定傳熱面積熱衡算式：式中，K—總傳熱系數(shù)；S—傳熱面積；—溫差.根據(jù)參考文獻[9]，取K參考值為250W/(m.℃)由式可得： 校核K值（1）計算污垢熱阻RS對被攪物料一側(cè)的污垢熱阻RS1，若是間歇操作，且每次清洗干凈，允許不考慮，但對連續(xù)操作且不帶刮壁的結(jié)構(gòu)，應(yīng)計入污垢熱阻。釜內(nèi)介質(zhì)均為低粘度流體，故不采用刮壁結(jié)構(gòu)，應(yīng)計入污垢熱阻RS2。由參考文獻[9]常見流體污垢熱阻表77可知：釜內(nèi)為有機物，取夾套內(nèi)為水蒸氣，取(2) 計算總熱阻釜的筒體有效厚度釜體采用20R，其導(dǎo)熱率故總熱阻：(3) 計算攪拌容器內(nèi)被攪物料對傳熱面的傳熱膜系數(shù)α1影響因素有物料物性、攪拌器結(jié)構(gòu)、尺寸、轉(zhuǎn)速操作條件擋板等，一般情況下，物料黏度小，熱阻就小，傳熱效果好，傳熱膜系數(shù)就大。綜合考慮攪拌目的、物料粘度、攪拌容器大小、經(jīng)濟性、功率、操作費用等因素,設(shè)計擬選用三葉推進式攪拌器。攪拌器規(guī)格:,即攪拌器：。攪拌器可用軸套以平鍵和緊定螺釘與軸連接，軸轉(zhuǎn)速定為n=150r/min。對于三葉推進式攪拌器,按下式計算[8]:式中，；；；；；流體體被冷卻校正項。代入公式得:（4） 計算夾套的傳熱膜系數(shù)α2由文獻[2]知夾套內(nèi)215℃水蒸氣的物性如下:r=；λ=(m.℃)；μ=；ρ=夾套內(nèi)傳熱為有相變蒸汽冷凝，傳熱膜系數(shù)為：（5）計算并校核K值將上式所得、代入K的計算式得：校核：,故K值滿足傳熱系數(shù)要求。 校核熱負荷夾套所包圍的罐體表面積一定要大于工藝要求的傳熱面積F，即：，其中，滿足傳熱面積要求。故傳熱量:,即滿足傳熱要求。 反應(yīng)釜攪拌裝置的設(shè)計 攪拌器的選用攪拌器的選擇與攪拌目的、物料粘度、攪拌容器大小、經(jīng)濟性、功率、操作費用等有關(guān)。其選擇依據(jù)[9]如下：ⅰ釜內(nèi)物料為低粘度流體，低粘度流體攪拌器常用的有推進式、槳式、渦輪式。ⅱ攪拌器對流體產(chǎn)生兩種作用。一種是剪切作用，與液液攪拌體系中液滴的細化，固液體系中粒子的破碎及氣液攪拌體系中氣泡的細微化有關(guān)；一種是循環(huán)作用，與混合時間、傳熱、固體的懸浮有關(guān)。剪切型和循環(huán)型攪拌器一般可用功率準(zhǔn)數(shù)和排量準(zhǔn)數(shù)之比來區(qū)分，越大，表示功率消耗與剪切的比率大；越小，表示功率消耗與循環(huán)的比率大。由攪拌目的可知攪拌為了促進反應(yīng)的進行，故選擇循環(huán)量相對大的攪拌器。綜合考慮攪拌目的、介質(zhì)粘度、使用條件，選用推進式攪拌器。對于低粘度流體的混合，推進式攪拌器循環(huán)能力強，動力消耗少，并可用到大容積釜中。推進式攪拌器是典型的軸流式攪拌器，參考企業(yè)成功經(jīng)驗，選用三葉推進式攪拌器。設(shè)計規(guī)格選擇[8]：，即攪拌器：式中，DN－葉輪直徑；C－攪拌器距離容器底部的高度。攪拌器結(jié)構(gòu)如31圖所示，安裝尺寸如表32所示。圖31 攪拌器結(jié)構(gòu)圖表32 推進式攪拌器尺寸表攪拌器直徑7007014032176。9180。150平均葉片寬度鍵槽碳鋼重量㎏∽取B==210mm202212 攪拌功率的計算攪拌功率計算式： 式中，Np為攪拌功率準(zhǔn)數(shù)。 計算功率準(zhǔn)數(shù)采用永田進治的攪拌功率計算式：式中，；；；。代入相關(guān)數(shù)據(jù)可得： 計算攪拌功率將以上數(shù)據(jù)代入攪拌功率計算式可得： 攪拌軸設(shè)計攪拌軸的設(shè)計主要是確定危險截面處軸的最小尺寸，進行強度剛度計算或校核，驗算軸的臨界轉(zhuǎn)速，以便保證攪拌軸能安全平穩(wěn)的運轉(zhuǎn)。一般情況下，攪拌軸軸徑d必須滿足強度和臨界轉(zhuǎn)速要求，當(dāng)有特殊要求時，還應(yīng)滿足扭轉(zhuǎn)或經(jīng)向位移的要求。確定軸的實際位移時，通常還得考慮材料的腐蝕余量，最后把直徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑。 初定攪拌軸直徑d⑴攪拌軸材料選用45鋼，攪拌軸結(jié)構(gòu)為實心直軸。⑵攪拌軸的力學(xué)模型為方便計算，對攪拌軸進行力學(xué)簡化，看做等直徑的懸臂軸，簡化為以下模型：圖32 軸的力學(xué)模型a—懸臂軸兩支點間距離，435mm；DJ—攪拌器直徑，700mm；Fe—攪拌軸及圓盤組合重心處質(zhì)量偏心引起的離心力；Fh—攪拌器上流體的徑向力；Le—攪拌軸及圓盤組合重心離軸承的距離；L1—機架軸承到攪拌器的距離，⑶按扭轉(zhuǎn)變形計算攪拌軸軸徑攪拌軸扭矩的剛度條件為：即攪拌軸直徑滿足：式中，電機功率；攪拌軸轉(zhuǎn)速；剪切彈性模量；許用單位扭轉(zhuǎn)角。傳動裝置效率：最大扭矩：故攪拌軸直徑：圓整之后，取軸的標(biāo)準(zhǔn)直徑⑷攪拌軸長度設(shè)計攪拌軸長度近似由釜外長度、釜內(nèi)未浸入液體長度、浸入液體長度構(gòu)成，即：?計算L1H—機架高，為650mm；M—減速機輸出軸長度,為100mm.故：?釜內(nèi)未浸入液體的長度L2—釜體筒體長度，2300mm；—封頭深度，525mm；—液體裝填高度，1765mm.故：?計算浸入液體攪拌軸的長度L3攪拌器的攪拌效果和攪拌效率與其在釜體的位置和液柱高度有關(guān)，攪拌將浸入液體內(nèi)據(jù)容器底部的高度：故浸入液體的長度：④攪拌軸的長度L⑤攪拌軸結(jié)構(gòu)由于攪拌軸長度較大，考慮到加工方便，故將攪拌軸設(shè)計成兩部分，攪拌軸下部分軸長為：與減速機相連的攪拌軸軸長為： 按臨界轉(zhuǎn)速校核攪拌軸的直徑一階臨界轉(zhuǎn)速為： 攪拌軸及攪拌器有效質(zhì)量的計算①攪拌軸有效質(zhì)量ml1e?攪拌器有效質(zhì)量me176。式中，m為攪拌器質(zhì)量，；攪