【導讀】石油工業(yè)的發(fā)展起著巨大的作用。設計一臺操作容積為3000L的搪玻璃反應釜，按照GB150-1998《鋼制壓力容器》，HG2432-2020《搪玻璃設。夾套材料為Q235B，工作壓力為，工作溫度為0~200℃。進行了搪玻璃反應釜的結(jié)構(gòu)設計和強度計算。計算，電動機軸功率校核，攪拌器強度校核，開孔補強計算，耳座的校核等。設備按JB/T4709-2020進行焊接，焊縫進行無損探傷。的要求定期檢驗。

　　

【正文】 動而構(gòu)成的防止流體泄漏的 裝置?！? ①密封介質(zhì)為易燃、易爆、有毒物料，可選機械密封，介質(zhì)壓力高時 ( 0. 6Mpa )，選用平衡型雙端面機械密封 。介質(zhì)壓力低時 (0. 6 Mpa)選用非平衡型雙端面機械密封或非平衡性單端面密封。 ②被密封介質(zhì)為一般物料，選用單端面機械密封，介質(zhì)壓力高時 (0. 6Mpa )，選用平衡型機械密封 。介質(zhì)壓力低時 ( Mpa)， 選用非平衡型機械密封。 ③密封要求高時，攪拌軸和傳動軸承受較大的徑向力時，應選用帶內(nèi)置軸承的機械密封，但機械密封的內(nèi)置軸承不能作為軸的支點。 ④機械密封的運轉(zhuǎn)溫度 T80℃ 時，攪拌軸的圓周線速度 v 1. 5m/s 時，機械密封應配置循環(huán)保護系統(tǒng)。 (按 HG 2157295 ) 填料密封 : 填料密封又稱為壓緊填料 (Gland Packings）密封，俗稱盤根密封。盤根密封是最古老的一種密封結(jié)構(gòu)，在我國古代的提水機械中，就是用填塞棉紗的方法來堵住泄漏的，世界上最早出現(xiàn)的蒸汽機也是采用這種密封形式的。而 19 世紀石油和天然氣開采技術(shù)的生產(chǎn)與發(fā)展，使填料密封的材料有了新的發(fā)展。到了 20世紀，填料密封因其結(jié)構(gòu)比較簡單，價格不貴，來源廣泛而獲得許多工業(yè)部門的青睞。 填料密封主要用于機械行 業(yè)中的過程機器和設備運動部分等動密封，比如離心泵、壓縮機、真空泵、攪拌機、反應釜的轉(zhuǎn)軸密封和往復泵、往復式壓縮機的柱塞或活塞桿，以及做螺旋運動閥門的閥桿與固定機體之間的密封。 ①被密封介質(zhì)為一般物料，介質(zhì)壓力中等，選用填料密封。 ②介質(zhì)壓力低，密封要求不高時，選用一般石棉或浸漬石棉填料的填料密封箱。 ③介質(zhì)壓力中等，密封要求較高時，選用高性能填料并組配循環(huán)保護系統(tǒng)中的流程圖。 機械密封原理 當軸轉(zhuǎn)動時，攪拌軸帶動彈簧座、彈簧墊板、動環(huán)等零件一起旋轉(zhuǎn)。由于彈內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 35 簧力的作用，動環(huán)緊緊壓在靜環(huán)上，靜環(huán)靜止不動， 這樣動環(huán)和靜環(huán)相接觸的環(huán)形斷面就阻止了介質(zhì)的泄漏。 填料密封原理 填料裝入填料腔以后，經(jīng)壓蓋螺絲對它作軸向壓縮，當軸與填料有相 對運動時，由于填料的塑性，使它產(chǎn)生徑向力，并與軸緊密接觸。與此同時，填料中浸漬的潤滑劑被擠出，在接觸面之間形成油膜。由于接觸狀態(tài)并不是特別均勻的，接觸部位便出現(xiàn)“邊界潤滑”狀態(tài)，稱為“軸承效應” 。而未接觸的四部形成小油槽，有較厚的油膜，接觸部位與非接觸部位組成一道不規(guī)則的迷宮，起阻止液流泄漏的作用，此稱“迷宮效應”。這就是填料密封的機理。顯然，良好的密封在于維持“軸承效應”和 “迷宮效應”。也就是說，要保持良好的潤滑和適當?shù)膲壕o。若潤滑不良，或壓得過緊都會油膜中斷，造成填料與軸之間出現(xiàn)干摩擦，最后導致燒軸和出現(xiàn)嚴重磨損。 為此 ， 需要經(jīng)常對 填料的 壓緊程度進行 調(diào) 整。以便填料中的潤滑劑在運行一段時間流失之后，再擠出一些潤浴 劑 ，同時補償填料因體積變化所造成的壓緊力松弛。顯然，這樣經(jīng)常擠壓填料，最終將使浸漬枯竭，所以定期更換填料是必要的。此外，為了維持液膜和帶走摩擦熱，有意讓填料處有少量泄露也是必要的。 機械密封與填料密封的對比 ① 密封可靠，在較長的試用期中不會泄露，清潔， 無死角，可以防止雜菌污染。 ② 使用壽命長，正確選擇摩擦負荷比壓的機械密封可以使用 25 年，最長有用到 9 年。 ③ 維修周期長，在正常的使用情況下，不需要維修。 ④ 軸或軸套不受磨損。 ⑤ 摩擦功耗少，一般約為填料密封的 10%15%。 ⑥ 機械密封對軸精度和光潔度沒有填料密封要求那么嚴格，對旋轉(zhuǎn)軸的振擺和軸對殼體孔的偏移不敏感，對軸的震動敏感性小。 ⑦ 適用范圍廣，能適用低溫，高溫，高真空，高壓，各種轉(zhuǎn)速以及腐蝕性，磨損性，易燃，易爆，有毒介質(zhì)的密封。 鑒于軸封裝置的選用原則以及本設計中介質(zhì)為有毒物質(zhì)，所以選用軸向雙端面非平衡型機 械密封 2020 型 (帶內(nèi)置軸承 )，以保證軸封的嚴密性。 機械密封及其循環(huán)保護系統(tǒng)的選擇 機械密封主要部件 :動環(huán)和靜環(huán)。輔助密封件 :密封圈 (有 O 形、 X 形、 U形、楔形、矩形柔性石墨、 PTFE 包覆橡膠 O 圈等）。彈力補償機構(gòu) :彈簧、推環(huán)。傳動件 :彈簧座及鍵或各種螺釘。 查表根據(jù)壓力、溫度選擇其型式，根據(jù)傳動軸軸徑選取 d=60mm，其他外形尺寸可查標準 HG215711995 得到雙端面飛平衡性機械密封 2020 結(jié)構(gòu)如下圖： 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 36 選擇機械密封的循環(huán)保護系統(tǒng)根據(jù)《過程設備機械設計》標表 343 推薦選用表根據(jù)壓力等級 1. 6MPa，介質(zhì)溫度大于 80℃可選擇循環(huán)保護系統(tǒng)流程 3。 耳座計算 符號說明 ??Q — 支座本體允許載荷， KN Q — 支座承受的實際載荷， KN ? — 地震影響系數(shù) eG— 偏心載荷， N eS— 偏心距， mm 0q— 設置地區(qū)基本風壓 eP— 地震載荷， N wP— 風載荷， N LM — 支座處圓筒所受支座彎矩， mKN. n — 耳座的數(shù)目 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 37 選型 選用 4 個 4A 支座， mm83 ??，支座本體允許載荷 ? ? KNQ 60? 。 假設：地震設防烈度為 ，則地震影響系數(shù) ?? 偏心載荷為 NGe 1500?，偏心距 mmSe 500? 設置地區(qū)基本風壓為20 550 mnq ? 計算支座承受的實際載荷 Q 地震載荷的計算 NgmP e 1 9 5 7 0 ?????? ? 風載荷的計算 ?if （按設備質(zhì)心高度為 取值，地面粗糙度類別選擇 C ，離地面距離取 m3 ） 6000 ??? HDqfP iw 則 NP w 6? ??????? 水平力的計算 NPNPPNPPwew 6 4 6 6 4 4 0 7 9 3m a x????????則 安裝尺寸的計算 ? ? ? ?? ? ? ?mmSlbDD ni70160216082162160022222122223??????????????? ?? 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 38 實際載荷的計算 ? ?? ?QKNnDSGPhknGgmQ eee?????????????????????????? ??????10 8 2 045001 5 0 1 5 0 3 7 5 010)(4330 所以滿足支座本體允許載荷要求。 計算支座處圓筒所受支座彎矩 ? ? ? ? mKNSlQM L . 33 12 ?????? 筒體有效厚度 mmCne ????? ?? 根據(jù)e?和 P 查得 ? ? mKNM L .? 由于 ? ?LL MM ?,則 44 A個 支座滿足要求。 第五章 反應釜開孔補強計算 人孔 M 的開孔補強計算 補強及補強方法判別 ① 補強判別：允許不另行補強的最大接管外徑為 mm89? 。本開孔弦長為mm400 故需要另行考慮其補強 [12]。 ② 補強計算方法判別 開孔直徑 mmCddi 4 0 0 02 ?????? 本凸形封頭開孔直徑 mmDdi 8 0 02/4 0 3 ???，滿足等面積法開孔補強計算的適用條件，故可用等面積補強法進行開孔補強計算 [8]。 開孔所需補強面積 ① 封頭計算厚度 由于橢圓形封頭中心區(qū)域開孔，所以封頭計算厚度按下式計算確定 封頭材料為 BQ235 ,則 ? ? MPat 235?? ? ? mmPDPK ct ic 1 ????? ????? ??? 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 39 式中 ?K （查 GB150 得）。 ① 開孔所需補強面積 強度削弱系數(shù) rf， ? ?? ? 2 3 51 1 2 ??? rtnrf ??， 接管有效厚度為 mmCntet 10010 ????? ??。 開孔所需補強面積按下式計算 ? ? ? ? mmfdA ret ??????????? ??? 有效補強范圍 ① .有效寬度 B 按下式計算 ?????????????????mmdBmmdBBntn 4551021624032280640322m ax?? 故 mmB 806? 。 ②有效高度 ? 外側(cè)有效高度 1h 按下式計算 ???????? mmmm mmdh nt 0 310m in1 實際外伸高度 ? 故 mmh ? ? 內(nèi)側(cè)有效高度 h2按下式計算 ??? ????mmdh nt 0 in2 內(nèi)伸高度取? 故 mmh 02 ? 。 有效補強面積 ①封頭多余金屬面積 封頭的有效厚度 mmCne ????? ?? 封頭多余金屬面積 1A 按下式計算 ? ? )1)((2)(1 reete fdBA ?????? ????? ? ? ? ? ? ?? ? 1 3 0 0 38 0 6 mm? ????????? ②接管多余金屬面積 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 40 接管計算厚度 ? ? mmPdP ctn ict ???? ???? ??? 接管多余金屬面 積 2A 按下式計算 ? ?2212 7 0)(2)(2mmfhfhA rtetrtet??????????? ???? ③有效補強面積 221 9 0 1 3 0 mmAAA e ????? 因 AAe? 所以此開孔不需另行補強 [19]。 溫度計套管口 T 的開孔補強計算 由 mmDN100 查得 ： mmbmmdmmDmmH i 10,80,1 0 8,40 m i n12 ???? 補強及補強方法判別 ① 補強判別 允許不另行補強的最大接管外徑為 mm89? 。本開孔外徑為 ,故需要另行考慮其補強。 ②補強計算方法判別 接管內(nèi)徑 mmdi 97? (畫 CAD 圖測量得出 ) 開孔直徑 mmCddi 1 0 ?????? 本凸形封頭開孔直徑 mmDdi 8 0 02/1 0 0 ???，滿足等面積法開孔補強計算的適用條件，故可用等面積補強法進行開孔補強計算。 開孔所需補強面積 ①封頭計算厚度 由于橢圓形封頭中心區(qū)域開孔，所以封頭計算厚度按下式計算確定 ? ? mmPDPK ct ic 1 ??? ??? 式中 ?K （查 GB150 得）。 ② .開孔所需補強面積 強度削弱系數(shù) rf， ? ?? ? 2 3 51 1 2 ??? rtnrf ??， 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 41 接管有效厚度為 mmCntet 10010 ????? ??。 開孔所需補強面積按下式計算 ? ? ? ? mmfdA ret ??????????? ??? 有效補強范圍 ①有效寬度 B 按 下式計算 ?????????????????mmdBmmdBBntn 1521021621002220200022m a x?? 故 mmB 220? 。 ②有效高度 ? 外側(cè)有效高度 1h 按下式計算 ???????? mmmm mmdh nt i n1 實際外伸高度 ? 故 mmh ? 。 ? 內(nèi)側(cè)有效高度 2h 按下式計算 ??? ????mmdh nt 0 0 0m in2 內(nèi)伸高度取? 故 02?h 。 有效補強面積 ①封頭多余金屬面積 封頭的有效厚度 mmCne ????? ?? 封頭多余金屬面積 1A 按下式計算 ? ? )1)((2)(1 reete fdBA ?????? ????? ? ? ? ? ? ?? ? 1 9 6 0 02 0 0 mm? ????????? ②接管多余金屬面積