【導(dǎo)讀】石油工業(yè)的發(fā)展起著巨大的作用。設(shè)計(jì)一臺操作容積為3000L的搪玻璃反應(yīng)釜，按照GB150-1998《鋼制壓力容器》，HG2432-2020《搪玻璃設(shè)。夾套材料為Q235B，工作壓力為，工作溫度為0~200℃。進(jìn)行了搪玻璃反應(yīng)釜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度計(jì)算。計(jì)算，電動(dòng)機(jī)軸功率校核，攪拌器強(qiáng)度校核，開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算，耳座的校核等。設(shè)備按JB/T4709-2020進(jìn)行焊接，焊縫進(jìn)行無損探傷。的要求定期檢驗(yàn)。

　　

【正文】 動(dòng)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(jī)械密封，介質(zhì)壓力高時(shí) ( 0. 6Mpa )，選用平衡型雙端面機(jī)械密封 。介質(zhì)壓力低時(shí) (0. 6 Mpa)選用非平衡型雙端面機(jī)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(jī)械密封，介質(zhì)壓力高時(shí) (0. 6Mpa )，選用平衡型機(jī)械密封 。介質(zhì)壓力低時(shí) ( Mpa)， 選用非平衡型機(jī)械密封。 ③密封要求高時(shí)，攪拌軸和傳動(dòng)軸承受較大的徑向力時(shí)，應(yīng)選用帶內(nèi)置軸承的機(jī)械密封，但機(jī)械密封的內(nèi)置軸承不能作為軸的支點(diǎn)。 ④機(jī)械密封的運(yùn)轉(zhuǎn)溫度 T80℃ 時(shí)，攪拌軸的圓周線速度 v 1. 5m/s 時(shí)，機(jī)械密封應(yīng)配置循環(huán)保護(hù)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(jī)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(jī)也是采用這種密封形式的。而 19 世紀(jì)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(jì)，填料密封因其結(jié)構(gòu)比較簡單，價(jià)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(jī)械行 業(yè)中的過程機(jī)器和設(shè)備運(yùn)動(dòng)部分等動(dòng)密封，比如離心泵、壓縮機(jī)、真空泵、攪拌機(jī)、反應(yīng)釜的轉(zhuǎn)軸密封和往復(fù)泵、往復(fù)式壓縮機(jī)的柱塞或活塞桿，以及做螺旋運(yùn)動(dòng)閥門的閥桿與固定機(jī)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(shí)，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(shí)，選用高性能填料并組配循環(huán)保護(hù)系統(tǒng)中的流程圖。 機(jī)械密封原理 當(dāng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，攪拌軸帶動(dòng)彈簧座、彈簧墊板、動(dòng)環(huán)等零件一起旋轉(zhuǎn)。由于彈內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 35 簧力的作用，動(dòng)環(huán)緊緊壓在靜環(huán)上，靜環(huán)靜止不動(dòng)， 這樣動(dòng)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(dāng)軸與填料有相 對運(yùn)動(dòng)時(shí)，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(shí)，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(yīng)” 。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(yīng)”。這就是填料密封的機(jī)理。顯然，良好的密封在于維持“軸承效應(yīng)”和 “迷宮效應(yīng)”。也就是說，要保持良好的潤滑和適當(dāng)?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(dǎo)致燒軸和出現(xiàn)嚴(yán)重磨損。 為此 ， 需要經(jīng)常對 填料的 壓緊程度進(jìn)行 調(diào) 整。以便填料中的潤滑劑在運(yùn)行一段時(shí)間流失之后，再擠出一些潤浴 劑 ，同時(shí)補(bǔ)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(jī)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(fù)荷比壓的機(jī)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(jī)械密封對軸精度和光潔度沒有填料密封要求那么嚴(yán)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(dòng)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(shè)計(jì)中介質(zhì)為有毒物質(zhì)，所以選用軸向雙端面非平衡型機(jī) 械密封 2020 型 (帶內(nèi)置軸承 )，以保證軸封的嚴(yán)密性。 機(jī)械密封及其循環(huán)保護(hù)系統(tǒng)的選擇 機(jī)械密封主要部件 :動(dòng)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(bǔ)償機(jī)構(gòu) :彈簧、推環(huán)。傳動(dòng)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(dòng)軸軸徑選取 d=60mm，其他外形尺寸可查標(biāo)準(zhǔn) HG215711995 得到雙端面飛平衡性機(jī)械密封 2020 結(jié)構(gòu)如下圖： 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 36 選擇機(jī)械密封的循環(huán)保護(hù)系統(tǒng)根據(jù)《過程設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì)》標(biāo)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(hù)系統(tǒng)流程 3。 耳座計(jì)算 符號說明 ??Q — 支座本體允許載荷， KN Q — 支座承受的實(shí)際載荷， KN ? — 地震影響系數(shù) eG— 偏心載荷， N eS— 偏心距， mm 0q— 設(shè)置地區(qū)基本風(fēng)壓 eP— 地震載荷， N wP— 風(fēng)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(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 37 選型 選用 4 個(gè) 4A 支座， mm83 ??，支座本體允許載荷 ? ? KNQ 60? 。 假設(shè)：地震設(shè)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(shè)置地區(qū)基本風(fēng)壓為20 550 mnq ? 計(jì)算支座承受的實(shí)際載荷 Q 地震載荷的計(jì)算 NgmP e 1 9 5 7 0 ?????? ? 風(fēng)載荷的計(jì)算 ?if （按設(shè)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(jì)算 NPNPPNPPwew 6 4 6 6 4 4 0 7 9 3m a x????????則 安裝尺寸的計(jì)算 ? ? ? ?? ? ? ?mmSlbDD ni70160216082162160022222122223??????????????? ?? 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 38 實(shí)際載荷的計(jì)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(jì)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(gè) 支座滿足要求。 第五章 反應(yīng)釜開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算 人孔 M 的開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算 補(bǔ)強(qiáng)及補(bǔ)強(qiáng)方法判別 ① 補(bǔ)強(qiáng)判別：允許不另行補(bǔ)強(qiáng)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(bǔ)強(qiáng) [12]。 ② 補(bǔ)強(qiáng)計(jì)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(bǔ)強(qiáng)計(jì)算的適用條件，故可用等面積補(bǔ)強(qiáng)法進(jìn)行開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算 [8]。 開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積 ① 封頭計(jì)算厚度 由于橢圓形封頭中心區(qū)域開孔，所以封頭計(jì)算厚度按下式計(jì)算確定 封頭材料為 BQ235 ,則 ? ? MPat 235?? ? ? mmPDPK ct ic 1 ????? ????? ??? 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 39 式中 ?K （查 GB150 得）。 ① 開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積 強(qiáng)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(bǔ)強(qiáng)面積按下式計(jì)算 ? ? ? ? mmfdA ret ??????????? ??? 有效補(bǔ)強(qiáng)范圍 ① .有效寬度 B 按下式計(jì)算 ?????????????????mmdBmmdBBntn 4551021624032280640322m ax?? 故 mmB 806? 。 ②有效高度 ? 外側(cè)有效高度 1h 按下式計(jì)算 ???????? mmmm mmdh nt 0 310m in1 實(shí)際外伸高度 ? 故 mmh ? ? 內(nèi)側(cè)有效高度 h2按下式計(jì)算 ??? ????mmdh nt 0 in2 內(nèi)伸高度取? 故 mmh 02 ? 。 有效補(bǔ)強(qiáng)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(jì)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(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 40 接管計(jì)算厚度 ? ? mmPdP ctn ict ???? ???? ??? 接管多余金屬面 積 2A 按下式計(jì)算 ? ?2212 7 0)(2)(2mmfhfhA rtetrtet??????????? ???? ③有效補(bǔ)強(qiáng)面積 221 9 0 1 3 0 mmAAA e ????? 因 AAe? 所以此開孔不需另行補(bǔ)強(qiáng) [19]。 溫度計(jì)套管口 T 的開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算 由 mmDN100 查得 ： mmbmmdmmDmmH i 10,80,1 0 8,40 m i n12 ???? 補(bǔ)強(qiáng)及補(bǔ)強(qiáng)方法判別 ① 補(bǔ)強(qiáng)判別 允許不另行補(bǔ)強(qiáng)的最大接管外徑為 mm89? 。本開孔外徑為 ,故需要另行考慮其補(bǔ)強(qiáng)。 ②補(bǔ)強(qiáng)計(jì)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(bǔ)強(qiáng)計(jì)算的適用條件，故可用等面積補(bǔ)強(qiáng)法進(jìn)行開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算。 開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積 ①封頭計(jì)算厚度 由于橢圓形封頭中心區(qū)域開孔，所以封頭計(jì)算厚度按下式計(jì)算確定 ? ? mmPDPK ct ic 1 ??? ??? 式中 ?K （查 GB150 得）。 ② .開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積 強(qiáng)度削弱系數(shù) rf， ? ?? ? 2 3 51 1 2 ??? rtnrf ??， 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 41 接管有效厚度為 mmCntet 10010 ????? ??。 開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積按下式計(jì)算 ? ? ? ? mmfdA ret ??????????? ??? 有效補(bǔ)強(qiáng)范圍 ①有效寬度 B 按 下式計(jì)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(jì)算 ???????? mmmm mmdh nt i n1 實(shí)際外伸高度 ? 故 mmh ? 。 ? 內(nèi)側(cè)有效高度 2h 按下式計(jì)算 ??? ????mmdh nt 0 0 0m in2 內(nèi)伸高度取? 故 02?h 。 有效補(bǔ)強(qiáng)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(jì)算 ? ? )1)((2)(1 reete fdBA ?????? ????? ? ? ? ? ? ?? ? 1 9 6 0 02 0 0 mm? ????????? ②接管多余金屬面積