【導(dǎo)讀】吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書

　　

【正文】 0Wmc ewm? （ ） m0=w/g=（ ） w=πn/30= 120/30=（ ） c 剛度系數(shù) kg/cm J= 3 1 464/ 22 ???d? （ ） c= 0 4 9 363 ?????LEJkg/cm （ ） 則 y= 0 4 7 22 ??? ?? 所以需用底軸承固定以免產(chǎn)生大振 動。 聚氯乙烯反應(yīng)釜 28 . 根據(jù)臨界轉(zhuǎn)速核算攪拌軸軸徑 (參考化工設(shè)備設(shè)計手冊 ) 1）攪拌軸機(jī)器攪拌器（包含附件）有效質(zhì)量的計算 ① 攪拌軸有效質(zhì)量的計算 mLe= ? ?? ???? ?? 202 14 NLd sL 109 （ ） dL 單跨軸的實心軸軸徑 mm ， L 攪拌軸的直徑 mm ， ρs 攪拌軸材料的密度 kg/m3 ,N0 空心軸的內(nèi)徑與外徑比 ， ρ 攪 拌物料的密度 kg/m3 mLe= ? ?1 0 0 0 4 32 ????? 109 （ ） = ②攪拌器（包括附件）有效質(zhì)量的計算（查表可知該大小的攪拌器質(zhì)量為 ） mie=mi+ηki 92 10c o s4 ??iiji bD ??? （ ） mi 第 i 個攪拌器的質(zhì)量（含附件）， ηki 攪拌器附加質(zhì)量系 數(shù) ， Dji 第 i 個攪拌器的直徑 ， bi 第 i 個攪拌器的槳葉的寬度 ， θi 槳葉傾斜角。查表 該型號的槳葉質(zhì)量為 ，長度關(guān)系及其 布置見圖 32 m1e=+= m2e=+= 2）兩端簡支的等直徑單跨軸的臨界轉(zhuǎn)速計算，軸有效質(zhì)量 mle 在中點 S 處的當(dāng)量質(zhì)量 W W=Lem3517=17 吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 29 第 i 層有效質(zhì)量 mie 在中點 S 處相當(dāng)質(zhì)量 Wi Wi=16 ? ? ieii mKK 22 1? （ ） K1=L1/L=4299/5049= K2=L2/L=2699/5049= W1=16 ()2 = W2=16 ()2 = 在 S 點處的總相當(dāng)質(zhì)量 WS WS=W+??zi iW1=++= （ ） 軸的臨界轉(zhuǎn)速 nk nk=3402 )1(LW NEd SL ? （ ） ? ? 254504 332 ?? ????? rpmin 3) 一端固支一端簡支的等直徑單跨軸 軸的有效質(zhì)量 mle 在中點 S 處的相當(dāng)質(zhì)量 W W=lem3515=15 地 i 層攪拌器有效質(zhì)量 mie 在中點 S 處的相當(dāng)質(zhì)量 Wi Wi= ? ?? ?ieiii mKKK ??? 41764 23 （ ） K1= K2= W1=64 （ ）（ ） W2=64 （ ） () 在 S 處總的相當(dāng)質(zhì)量 WS WS=W+ 7 0 6 1 ??????zi iWkg （ ） 軸的臨界轉(zhuǎn)速 nk= ? ?3402 1LW NEd SL ? （ ） 聚氯乙烯反應(yīng)釜 30 E 材料 的彈性模量 nk= 80233 110210 ? ??=204rpmin 4) 等 直徑 單跨軸的中間臨界轉(zhuǎn)速 nk及其傳動側(cè)軸承 夾持系 數(shù) K2。 一般單跨軸傳動冊支點軸承的夾持系數(shù) K2 介于簡支和固支之間，此時攪拌軸的臨界轉(zhuǎn)速 nk的值應(yīng)根據(jù)夾持系數(shù) K2 的取值計算結(jié)果的中間值。攪拌軸傳動側(cè)軸承夾持系數(shù) K2和中間臨界轉(zhuǎn)速計算如下 ： 因為該設(shè)備采用單支點支架和剛性連軸器的攪拌軸， K2=~。取 K2= 攪拌軸的臨界轉(zhuǎn)速 nk nk=nk 固支 (1K2)+nk 簡支 K2=204（ ） +254 =229rpmin （ ） n/nk=125/229= 符合葉片式攪拌器抗振條件，所以根據(jù)臨界轉(zhuǎn)速校核攪拌軸合格 . 按強(qiáng)度計算攪拌軸的軸徑 d2 1）攪拌軸徑的計算公式 d2= ? ?? ?3 401 NM te?? （ ） ??? 攪拌 軸材料的許用剪應(yīng)力 σb 攪拌軸材料的抗拉強(qiáng)度 Met 攪 拌軸的扭矩和彎矩 Mte= 22 MMn ? （ ） 式中 Mn 攪拌軸的扭矩 Mn=19553?nPn=9553 85%/125= η1 包括 傳動側(cè)軸承在內(nèi)的傳動裝置的傳動效率， M 攪拌軸的彎矩總和， M=MR+MA MR 由徑向力一起的軸的彎矩 MA 由軸向推力引起的軸彎矩 2）由徑向力引起的軸彎矩 MR的計算 吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 31 ① 單跨支撐攪拌軸餓徑向力彎矩 MR MR= ? ?L LLLFL LLLF eeeiihi 10001000 )( ???? （ ） ②第 i 個攪拌器上的流體徑向力 Fhi Fhi=k1jinqi DM83103? （ ） k1 流體徑向力系數(shù)，其值根據(jù)實驗確定；若無可靠實驗數(shù)據(jù)，則根據(jù)下列攪拌設(shè)備的內(nèi)件情況，攪拌器的類型及攪拌介質(zhì)的類型幾攪拌介質(zhì)特性等條件選取。 k1=k39。1 k1uk1bk1ek1i （ ） k39。1 基本 流體徑向力系數(shù) , k1u 物料黏度修正系數(shù)， k1b 攪拌容器內(nèi)平直擋板修正系數(shù)， k1e 攪拌器偏心安裝修正系 數(shù)， k1i 攪拌器內(nèi)件修正系數(shù) 查表 k39。1= ， k1u= ， k1b=3 ， k1e=2 ， k1e= 所以 k1= 3 2 = Mqi 第 i 個攪拌器功率產(chǎn)生的扭矩 Mnqi=9553 npqi （ ） 所以 Mnq1= Mnq2= Fh1= 125083 3 ?? ? Fh2= （ ） ③ 攪拌軸與各層攪拌器的組合質(zhì)量 mW1 , mW2 mW=mL+??zi im1 （ ） mL= ? ? 9202 1014 ??? sL LNd ?? （ ） 聚氯乙烯反應(yīng)釜 32 = 802(10) 5049 7800 109/4 = m1= mW=+2 = ④ 攪拌軸與各層攪拌器組合質(zhì)量偏心引起的離心力 Fe 對于 單跨軸 Fe= ? ? ?????? ?222)/(1 19 kw nnenm? （ ） 查表 （ n/nk） 2= [e]= 對于操作壓力低，轉(zhuǎn)速低，介質(zhì)為一般物料 ， G=16mm/s；對 于操作壓力高，轉(zhuǎn)速高，介質(zhì)為危險物料， G=Fe= 522 10 11 2 5 2 6 ???????? ?????? =+=860N MA的粗略計算 當(dāng) P≥ 2MPa 或軸上任一攪拌器的θ ≠0 時，取 MA= 當(dāng) P2MPa 或軸上任一攪拌器的θ =0 時，取 MA=0Nm 所以 取 MA=0Nm 帶入 上式 M=860+0=860Nm ⑤攪拌軸與各層攪拌器質(zhì)量的重心距軸承的距 離 Le 對于單跨軸 Le=wzi Lii mLmLm???1 2 （ ） = ? ? 2 6 6 25 0 4 6 9 94 2 9 ????? mm ? ? mNM R????? ????????????? 4910 00 26 6726 6750 50 4910 0026 99)26 9950 49( 99)42 9950 49( 吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 33 所以 Mte為 9 8 8 78 6 0 22 ?? Nm 所以 d2= ? ?? ? ? ? 0123 33 40 ????? NM te?mm （ ） 80 所以根據(jù)強(qiáng)度計算的軸徑合格 . . 軸的剛度校核 104PGIT [ф ] （ ） T 軸所受的扭矩 ,單位為 G 軸的材料的剪切彈性模量 ,單位為 MPa,對于鋼材 , G= 104MPa Ip 軸 截面 的極慣性矩 ,單位為 mm4,對于圓軸 ,Ip= 324d? （ ） T=9550000 P/n=9550000 帶入剛度校核式 ? 10 1 0 44 ???? dT ?(0)/m [ф ]軸的每米許用扭轉(zhuǎn)角 ,取 剛度 校核 合格 ,攪拌軸軸徑可 采用ф 80。 . 提高攪拌軸疲勞強(qiáng)度的措施 疲勞裂紋的形成主要是在應(yīng)力集中的部位和攪拌軸表面。提高疲勞強(qiáng)度應(yīng)從減緩應(yīng)力集中，提高表面質(zhì)量等方面入手。 減緩應(yīng)力集中 為了消除和減緩應(yīng)力集中，在設(shè)計攪拌軸的時候，要避免出現(xiàn)方形或帶有尖角的孔和槽。在截面尺寸突然改變處，要采用半徑足夠大的過度圓角。有時因結(jié)構(gòu)上的原因，難以加大過渡圓角的半徑，這時在直徑叫大的部分軸上開減荷槽或退刀槽，都可以使應(yīng)力集中有明顯的減弱。 聚氯乙烯反應(yīng)釜 34 減低表面粗糙度 攪拌軸表面加工質(zhì)量對疲勞強(qiáng)度影響很大，疲勞強(qiáng)度要求較高時，應(yīng)有較低的表面粗糙 度。高強(qiáng)度鋼對表面粗糙度更為敏感，只有經(jīng)過精加工，才會有利于發(fā)揮高強(qiáng)度鋼的意義。在使用中也應(yīng)盡量避免使攪拌軸表面受到機(jī)械損傷或化學(xué)損傷。 增加表層強(qiáng)度 為了強(qiáng)化攪拌軸的表層，可采用熱處理和化學(xué)處理，如表面高頻淬火，滲碳，氮化等，皆可使構(gòu)件疲勞強(qiáng)度有顯著提高。但采用這些方法時，要嚴(yán)格控制工藝過程，否則將造成表面微細(xì)裂紋，反而減低持久極限。也可以用機(jī)械的方法強(qiáng)化表層，如滾壓，噴丸等，以提高疲勞強(qiáng)度。 吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 35 第四章 熱量核算 已知水油比 ： 1（質(zhì)量比）引發(fā)劑用量 %Mvc 分散劑用量%Mvc，聚合時間 11 小時，輔助時間 3 小時，熱水進(jìn)口溫度 90,熱水出口溫度 80℃ ,進(jìn)料口溫度 20℃ ,冷卻水進(jìn)口溫度 28℃ ,冷卻水出口溫度 32℃ ,聚合熱 假設(shè) 20℃加入的 VC 質(zhì)量為 X，則水的用量為 ，引發(fā)劑 ，分散劑用量 （ 1+++） X=ρv X= ??? = 所以水的用量為 . 熱量計算 （見表 41） 表 41 溫度 黏度（ cp） 比重 比熱 20 32 51 80 90 加熱時所需總熱量 Q=QVC+Q 水 +Qf+Q 損 =KAΔ tm （ ） 物料吸收的熱量 Q 水 =m 水 Δ (Cpt)=m 水 （ cp2t2cp1t1） （ ） cp1 cp2水的比熱 kJ/kg℃ t1 t2 物料的溫度 Q 水 = 103（ 20） = 105kJ VC 單體吸收的熱量 Qvc= mvcΔ (cpt)=mvccp(t2t1)= 103 (5120)= 105kJ 聚氯乙烯反應(yīng)釜 36 釜體吸收的熱量 Q 釜 A=(Hjh1h2)πDi+A 夾 =（ ） += 釜體吸熱部分質(zhì)量 m 釜 =（ 7850+ 7900） = 估算釜體吸收熱量 Q 釜 = 103（ 5120） = 105kJ 換熱采用逆流原理（見圖 41） Δ t1=9051=39℃ Δ t2=8020=60℃ Δ tm= ln2121 ??????tttt ℃ 所需傳熱面積 估計 K=500 A1= 555?? ??????? ?? mVCtk Q 釜水 = 所 需水量 m 水 = 25 1068 555 ?????? ??????? ）（ 釜 tcQpkg（ ） . 反應(yīng)放出的 熱量 m 總 =Qvcη=