李樂樂均相液體機械攪拌夾套冷卻反應器設計(編輯修改稿)
2025-07-27 03:37 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 其安裝位置 攪拌器為六片平直葉圓盤渦輪式。由化工原理上冊計算得： (1)葉輪為透平式，有6個平片，安裝在直徑S= (2)葉輪直徑d＝＝＝ (3)葉輪距槽底的高度C=＝ (4)葉片寬度b=d/5= (5)葉片長度L=d/4= (6)液體深度H=== (7)擋板數(shù)=6，垂直安裝在槽壁上并從槽底延伸到液面之上 (8)擋板寬度Wb=D/10= (9)攪拌器的轉速： Ut=πdn Ut葉片末梢速度， ms1（依據(jù)下表） n攪拌器轉速 透平式葉輪的末梢速度范圍攪拌強度Ut/ms1低度攪拌～中度攪拌～高度攪拌～所以n=Ut/πd=()=攪拌槽的附件為了消除可能的打旋現(xiàn)象，強化傳熱和傳質(zhì)，安裝6片寬度為(1/10)。全擋板的條件判斷如下： nb=()n()6=＞，因此，符合全擋板條件。根據(jù)GB/T規(guī)定，材料選擇是Q235B，根據(jù)《化工設備機械基礎》第六版選材的一般原則：（1）壓力容器用鋼材應符合GB150—1998《鋼制壓力容器》的要求，材料適用于設計壓力不大于35Mpa的壓力容器，選材應接受國家質(zhì)量技術監(jiān)督局頒發(fā)的《壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程》的減速。壓力容器受壓元件用鋼應是由平爐、電爐或氧氣頂吹轉爐冶煉的鎮(zhèn)靜鋼，鋼材（板材、帶材、管材、型材、鍛件等）的質(zhì)量與規(guī)格應符合現(xiàn)行國家標準、行業(yè)標準或者有關技術規(guī)定。 壓力容器承壓構件使用普通低碳鋼的適用范圍見表，當操作溫度在20～3500C，壁厚不大，且無頻繁溫、壓波動時，可采用半鎮(zhèn)靜鋼代替鎮(zhèn)靜鋼。壓力容器用碳素鋼鎮(zhèn)靜鋼板的適用范圍鋼板牌號使用溫度/0C設計壓力/MPa殼板鋼板厚度/mm其他限制Q235B0～350≤≤20不得用于毒性程度為高度或極度危害介質(zhì)的壓力容器Q235C0～400≤≤30容器按壓力等級的分類容器種類代號設計壓力范圍/Mpa低壓容器中壓容器高壓容器超高壓容器LMHU≤p＜≤p＜1010≤p＜100P≥100所以在實際制造中應選擇Q235B來制造。設計壓力為p=攪拌槽的壁厚計算： =1900/(2113)=δn=δ+C+圓整=++圓整=12mm式中δ——圓筒的技術厚度，mm；PC=P=——圓筒的計算壓力，Mpa；D——攪拌槽的內(nèi)徑，mm；φ——圓筒的焊接接頭系數(shù)，設圓筒局部無損傷，取φ=；——圓筒材料在設計溫度下的許用應力，Mpa，查《化工設備機械基礎》附九圖得：=113Mpa整合后取攪拌槽壁厚為12mm。（二）、攪拌槽的設計計算攪拌功率計算采用永田進治公式法計算Re==950247。100=300Fr==()2由于Re數(shù)值很大，處于湍流區(qū)，因此，應該安裝擋板，以消除打旋現(xiàn)象。功率計算需要知道臨界雷諾數(shù)Rec，用Rec代替Re進行攪拌功率計算。Rec可以從圖上湍流和層流的轉折點得出，根據(jù)已知條件，從圖上讀出Rec=六片平直葉渦輪槳葉的寬b=，槳葉數(shù)z=6b/D=d/D＝H/D=sin=A=14+( b/D)［670(d/)2+185］=14+［670()2+185］= P=+4(b/D)(d/)27(b/D)4=+()27=Np==+[(103+)/(103+)]11=+=N= Npn3d5=950=5982W在查圖中檔流動變?yōu)槌浞滞牧鲿r，即Re10000以后，功率曲線變成水平線，此時流動與雷諾數(shù)和佛勞德數(shù)都無關，應讀圖得到φ=Np=，所以對于有擋板的典型構型攪拌器，Re10000時N=n3d5=950=如果采用查Rushton算圖計算，當Re=104時，查得φ=Np=，與用永田進治公式計算所得結果有一定的差距，這也不難理解，因為查圖本身就有一定的誤差，同時，經(jīng)驗公式也有一定誤差。被攪拌液體側的對流傳熱系數(shù)αj 采用佐野雄二推薦的關聯(lián)式計算Nuj=ε=N/m=N/ρν=4N/ρπD2H =59824/（950）=ν=/ρ=102/950=105 ==Pr=Cp/λ=1050102/=Nuj=D/λ=∴αj=(m20C)夾套側冷卻水對流傳熱系數(shù)，計算時可忽略V項Nu=D/λ=下面計算水的流速u查物性手冊定性溫度（20+32）/2=：比熱容：Cp=4178J/(Kg0C)導熱系數(shù)λ= w/(m20C)密度ρ=粘度=104pas需要移走的熱量為：Q=120000+N=120000+5982=125982W冷卻水的質(zhì)量流量：Q=mCp(t2t1) m=Q/ Cp(t2t1)= 125982/［4178（3220）］=夾套中水的流速：u==（）/（）=D=4E=4=D=Re.=Du/=()/(104)=Pr= Cp/λ=4178104/=[1+()]=(m20C)求總傳熱系數(shù)K，忽略污垢熱阻和攪拌槽壁熱阻 K=1/(1/j+1/)=1(1/+1/)=(m20C)求夾套傳熱面積由Q=KF===F==125982/（）=178。需要可算一下夾套可能提供的傳熱面積是否能滿足傳熱要求
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