【正文】 3 聚乙烯醇密度[12]ρ3=103kg/ m3 水密度[12]ρ4=103kg/ m3 算得ρm=103kg/ m3 ρm——反應(yīng)液混合密度，kgm3 VR=W/ρm=103= m3 VT=VTi= VT/nT nT——反應(yīng)器臺(tái)數(shù),個(gè)。 取nT=10 VTi= 取聚合釜VN=32 m3 取D=2650mm，則直邊高H=5000mm 每一米圓筒容積Vt=32/5= 釜體實(shí)際高度H1=H+2D/4 =5+2 聚合釜壁厚的計(jì)算： 計(jì)算厚度：由公式[15]S=得：式中：Pc—計(jì)算壓力，取Pc=；Di=2650mm；ф=；設(shè)計(jì)溫度為150℃查[8]得16MnR在150℃的[σ]t=170MPaS=2650/（2170 ）=取腐蝕余量C2=，鋼板厚度負(fù)偏差C1=，則 Sn=S+C1+C2=++=圓整后取Sn=12mm。復(fù)驗(yàn)Sn6%=12= mm＜，故不能取C1=，取C1=：Sn=S+C1+C2=++=，圓整后取Sn=12mm。復(fù)驗(yàn)，Sn6%=12= mm＞，故最后取C1= mm。該聚合釜體可用12mm厚的16MnR鋼板制造。因?yàn)閮?nèi)壓要比外壓大，所以按強(qiáng)度計(jì)算內(nèi)筒的壁厚一定能滿足外壓穩(wěn)定的要求。因此，本設(shè)計(jì)中未做外壓的設(shè)計(jì)。 校核水壓實(shí)驗(yàn)強(qiáng)度：≤式中PT==137/137=Se=SnC==11mm查[8]得：σs=345MPa則 σt=（2650+11）/2/11==345= MPa由 σt＜所以水壓實(shí)驗(yàn)強(qiáng)度足夠。 夾套的設(shè)計(jì)： 夾套直徑和高度的確定： 對(duì)于筒體的內(nèi)徑Di=2650mm，夾套內(nèi)徑Dj=Di+200 =2650+200 =2850mm 查文獻(xiàn)得：封頭體積VH=，表面積FH= 由下式確定高度： Hj= =()/ =圓整，得Hj=2920mm 夾套的材料和壁厚：選用0Cr18Ni9為夾套材料，設(shè)計(jì)溫度為150℃，查得許用應(yīng)力[σ]t=137 MPa MPa，ф=由公式S=得： S=2850（2137）=取腐蝕余量C2=，鋼板厚度負(fù)偏差C1=，則 Sn=S+C1+C2=++=圓整后取Sn=7mm。復(fù)驗(yàn)Sn6%=7=＞，故最后取C1=。該夾套可用7mm厚的0Cr18Ni9鋼板制造。 校核水壓實(shí)驗(yàn)強(qiáng)度：≤式中PT==137/137=Se=SnC=71=6mm查得：σs=210MPa則 σt=（2850+6）/（26）==210= MPa由 σt＜所以水壓實(shí)驗(yàn)強(qiáng)度足夠。 攪拌裝置[10]的設(shè)計(jì) 攪拌器的結(jié)構(gòu)型式： 選定為單層開(kāi)啟式直葉渦輪槳 攪拌器尺寸的計(jì)算 知DN=2650mmDJ==2650= mm取攪拌器離底高度h=h=2650= 取攪拌器的寬度b= b== mm 取槳葉數(shù)Z=3 攪拌附件的設(shè)置 擋板數(shù)目：4塊寬度：1/10D=1/102650=265mm方式：緊貼著釜壁且垂直于釜壁。 確定攪拌轉(zhuǎn)速 n=120r/min 計(jì)算攪拌功率攪拌液體時(shí)，產(chǎn)生循環(huán)流量及克服流體摩察阻力所需的功率叫攪拌功率。由于攪拌釜中液體運(yùn)動(dòng)的狀況十分復(fù)雜，攪拌功率目前尚不能用理論算出，只能通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得它和該系統(tǒng)其它變量之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系型，然后再按經(jīng)驗(yàn)關(guān)系型計(jì)算出攪拌功率。 攪拌功率關(guān)系式[7]如下： Ps=Npρn3d5 式中 Ps——攪拌功率 Np——功率數(shù) ρ——被攪拌介質(zhì)的密度 d——攪拌器的直徑 n——攪拌器的轉(zhuǎn)速 開(kāi)啟式直葉渦輪式攪拌器有折流擋板 查文獻(xiàn)[8]得Np= 已知 ρ=103 Kg/m3 n=120/min d=650 mm Ps=Npρn3d5 =103(120/60) 3 = 可選用功率為6KW的電動(dòng)機(jī) 傳熱裝置的校核 Q=KiAi(t0ti)式中 Q——傳熱速率 Ki——總傳熱系數(shù) Ai——傳熱內(nèi)壁（過(guò)程一側(cè)）表面積 t0 ——載熱體的溫度（外側(cè)） ti ——過(guò)程加工流體的溫度（內(nèi)側(cè)）不考慮污垢層，則 1/K=1/αi+1/α0+∑δ/λ其中K——總傳熱系數(shù) αi、α0——釜壁內(nèi)側(cè)、外側(cè)對(duì)流傳熱系數(shù) ∑δ/λ——釜壁固體部分（包括結(jié)垢部分）的總熱阻 δ——各固體部分的厚度 λ——相應(yīng)的熱導(dǎo)率傳熱系數(shù)的計(jì)算 釜側(cè)的給熱系數(shù)[18] 式中αiD/λ= (ReS) (Pr) (181。/181。w)(d/D)(Z/T) ReS=ρnd2/181。 Pr=Cpμ/λαi——釜側(cè)的給熱系數(shù)D——反應(yīng)釜的內(nèi)徑，mλ——流體的導(dǎo)熱系數(shù)，W/n——攪拌轉(zhuǎn)數(shù)，S－1d——攪拌直徑，mρ——液體密度，kg/m3μ——流體粘度， μw——側(cè)壁上的粘度Pa .S，Cp——液體的比熱容，J/Z ——釜中的液位 已知反應(yīng)釜物料的物性資料如下 ρ=103kgm3Cp=103 J/λ= W/μ=. SD= md= mN=120/60=2 r/sV封= m3Z=h封+(VRi—V封)/(D178。)=+()/(178。)= ReS=ρnd2/181。 =（ 22103）/ =103Pr=Cpμ/λ =4260=103 取 181。/181。w =1 則 αi= (ReS) (Pr) (181。/181。w)(d/D)(Z/D) =1 = W/ 夾套側(cè)的傳熱系數(shù)的計(jì)算夾套內(nèi)水溫由278K升到282K，已知夾套內(nèi)水的物性資料如下 ρ= kg/m3 Cp=4199 J/ λ= W/m..K μ=103 Pa..S已知：流速u(mài)=夾套當(dāng)量直徑de=4（水流路截面積）/（流體潤(rùn)濕的傳熱邊長(zhǎng)）　　　　　　　=４（d1d2）/4 =Pr=Cpμ/λ =419910－3/ =傳熱系數(shù)公式[18]如下 α0=(λ/de)(de uρ/μ)(Cpμ/λ)(181。/181。w)取181。/181。w =1 α0= W/= W/ 已知聚合釜的壁厚 δ=7mm λ= W/ 忽略污垢的熱阻傳熱系數(shù)K公式為: 1/K=1/αi＋1/α0＋δ/λ =1/ ＋1/ ＋ = 878 K=KΔtm的計(jì)算已知釜內(nèi)溫度T=60℃，夾套內(nèi)冷水由t1=0℃升至t2=4℃ Δtm= [ (t1－T) ( t2－T ) ]/ ln[(t1－T)/ ( t2－T ) ] = [（600）（604）]/ ln[（600）/（604）] =℃面積的計(jì)算由能量衡算知，106KJ，降溫時(shí)間為1h，則單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)傳熱面的熱量為 Q=106/（13600） =544444J/s 又 Q=KAΔtm 其中 A——傳熱面積，m2 A=Q/（KΔtm） =544444/（） = A50 m2故該整套夾套攪拌器符合要求。經(jīng)計(jì)算，且參考《化工容器及設(shè)備簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》，可選擇32000 L的聚合反應(yīng)釜。由于聚合反應(yīng)的需要，反應(yīng)釜要加攪拌裝置和夾套。反應(yīng)過(guò)程中需要密封，以防空氣進(jìn)入，所以要選擇封閉式的搪玻璃反應(yīng)釜(HG 2372—92)。 底座的選擇：因反應(yīng)釜外有保溫層，可選用型號(hào)為： JB/T4725—92 耳座 BN7 材料：Q 235—AF 的懸掛式支座。 聚合釜技術(shù)參數(shù)：表22 聚合釜的技術(shù)參數(shù)： 公稱(chēng)直徑DN，mm2650容積系數(shù)VN/VJ夾套傳熱面積，m2容器內(nèi)公稱(chēng)壓力，MPa夾套內(nèi)公稱(chēng)壓力，MPa介質(zhì)溫度及容器質(zhì)0~70 Q235A/B攪拌器型號(hào)開(kāi)啟式直葉渦輪式攪拌軸公稱(chēng)直徑dN，mm750攪拌軸轉(zhuǎn)速，r/min120電動(dòng)機(jī)功率，KW6支座型式懸掛式支座規(guī)格及數(shù)量JB/T4725—92 耳座 BN7軸密封機(jī)械密封參考質(zhì)量，Kg28800 人孔的設(shè)計(jì)[15]：為方便釜的清理及檢修，在聚合釜頂開(kāi)一人孔。選用公稱(chēng)壓力為PN=（HG 21523—95），人孔公稱(chēng)直徑選定為DN=500mm。采用榫槽面密封面（TG型）和石棉橡膠板墊片。結(jié)構(gòu)明細(xì)表如下：表23 人孔結(jié)構(gòu)明細(xì)表件號(hào)標(biāo)準(zhǔn)號(hào)名 稱(chēng)數(shù) 量材 料類(lèi) 別 代 號(hào)ⅢⅤⅧ1筒節(jié)1Q235—A20R16MnR2HGJ 46—48—91法蘭120（鍛件）16Mn（鍛件）3HGJ 69—91HGJ 70—91HGJ 71—91墊片1石棉橡膠墊片柔性石墨復(fù)合墊聚四氟乙烯包覆墊4HGJ 61—63—91法蘭蓋1Q235—A20R16MnR5HGJ 75—91螺柱20356HGJ 75—91螺母40257吊環(huán)1Q235—AF8轉(zhuǎn)臂1Q235—AF9GB 95—85墊圈201100HV10GB 41—86螺母M2024級(jí)11吊鉤1Q235—AF12環(huán)1Q235—AF13無(wú)縫鋼管12014支承板1Q235—A20R16MnR6 干燥裝置的設(shè)計(jì) 干燥流程的確定PVC樹(shù)脂是一種熱敏性的,粘性小的,多孔性的粉末狀物料,其干燥過(guò)程可以看作是一種非結(jié)合水的干燥。即經(jīng)歷表面氣化和內(nèi)部擴(kuò)散的不同控制階段。為此在干燥過(guò)程中采用二級(jí)裝置,第一級(jí)作為表面水分氣可以利用氣流的瞬時(shí)干燥:即快速干燥設(shè)備氣流干燥管，這時(shí)干燥強(qiáng)度取決于引入的熱量,通過(guò)加大風(fēng)量和溫度，使較高的濕含量能迅速的降低到臨界濕含量的附；第二級(jí)作為內(nèi)部水分?jǐn)U散，以降低風(fēng)速和延長(zhǎng)時(shí)間為宜：即采用流化干燥器，使?jié)窈窟_(dá)到最終干燥的要求。干燥PVC的工藝流程為:含水量為20%25%的聚氯乙烯樹(shù)脂濕料,經(jīng)圓盤(pán)加料器或螺旋加料器送至第一級(jí)脈沖氣流干燥器,樹(shù)脂隨熱風(fēng)吹上,進(jìn)旋風(fēng)除塵器捕集,這時(shí)樹(shù)脂含水量約為3%5%。再通過(guò)料柱控制閥加入流化床干燥器,物料由第一室向最后一室逐漸推移。流化床內(nèi)樹(shù)脂被熱風(fēng)吹起,形成流化狀態(tài),溢流出口，再由文丘里加料吸入至冷風(fēng)管冷卻。經(jīng)旋風(fēng)除塵器捕集至滾筒篩和振動(dòng)篩過(guò)篩,進(jìn)行成品包裝。氣流干燥段已知的參數(shù)如下： 進(jìn)入干燥器的 濕物料G= 濕物料的含水率W1= 堆積密度ρb=450 kg/ m3 顆粒密度ρp=1400kg/ m3物料的出口含水率W2= 空氣入口溫度t0=25℃ 物料的比熱容Cs=℃ 顆粒的平均直徑d=熱風(fēng)入口溫度t1=150℃ 平衡濕含量X*=0 物料的最終含水率W2= 臨界濕含量X0= 相對(duì)濕度 Φ= 初始濕度H0=旋風(fēng)分離器的分離效率97% 物料進(jìn)入干燥器的溫度?1=25℃沸騰床干燥段已知的參數(shù)如下：濕物料的含水率W1‘= 顆粒密度ρp=1400kg/ m3物料的最終含水率W2‘= 堆積密度ρb=450 kg/ m3 空氣入口溫度t0‘=25℃ 物料的比熱容Cs=℃ 熱風(fēng)入口溫度t1‘=85℃ 顆粒的平均直徑d=平衡濕含量X*=0 初始濕度H0=臨界濕含量X0= 旋風(fēng)分離器的分離效率99%