【導(dǎo)讀】展的現(xiàn)狀，然后簡要地說明了設(shè)計方法、理論依據(jù)及設(shè)計思路。論文在計算方面主要介紹了工藝計算和強(qiáng)度計算。工藝計算主要有以一釜的。器的選型和攪拌軸長度的確定。需要改進(jìn)和優(yōu)化的一些方面。

　　

【正文】 。帶頸對焊法蘭不銹鋼人孔則在 PN≥ 時使用。故結(jié)合本反應(yīng)釜的壓力情況（罐內(nèi)壓力為 ）和出于安全的考慮，人孔形式采用公稱壓力 PN=、公稱直徑為 450mm 的帶頸平焊法蘭回轉(zhuǎn)蓋不銹鋼長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 21 承壓人孔（ HG215961999）。 2 視鏡形式的選擇 普通的視鏡有帶頸和不帶頸的兩種 [3]，由視鏡形式的選擇慣例可知，當(dāng)視鏡需要斜裝或設(shè)備直徑較小時，可采用帶頸視鏡，否則則選 取不帶頸的視鏡。結(jié)合本設(shè)計的具體情況，反應(yīng)釜選取不帶頸的視鏡 （ HGJ50186）。 由反應(yīng)釜罐體的設(shè)計壓力為 ，且罐體材料為不銹鋼，查表得：選取視鏡型號為：視鏡 Ⅱ Pg10 Dg100,HGJ5018617 選擇接管、管法蘭 化工設(shè)備由于制造、安裝、運(yùn)輸、檢修及操作工藝等方面的要求，常常是有幾個可拆的部分連在一起而構(gòu)成的。例如許多換熱器、反應(yīng)器和塔器的筒體與封頭之間常做成可拆連接，然后再組合成一個整體。而法蘭連接便是一種能夠較好地滿足上述要求的可拆連接，法蘭連接結(jié)構(gòu)是一個組合件，它由一對法蘭、數(shù)個螺栓、螺母和一個墊片所組成。 從使用角度看， 法蘭可分為兩大類，即壓力容器法蘭和管法蘭。壓力容器法蘭是指筒體與封頭、筒體與筒體或封頭與管板之間連接的法蘭；管法蘭指管道與管道之間連接的法蘭。這兩類法蘭作用相同，外形也相似，但不能互換。 1 物料出入口 管法蘭和接口形式的選擇 蒸汽入口、加料口、壓縮空氣入口和冷凝水出口均采用同種法蘭和接管。 管法蘭的選用標(biāo)準(zhǔn)為： HG20592～ 2063597。結(jié)合本設(shè)計的具體情況，查 得選用管法蘭類型為：公稱通徑為 100mm，公稱壓力為 的板式平焊突面管法蘭。其標(biāo)記為： HG20592 法蘭 RF 0Cr18Ni12Mo2Ti 2 溫度計、壓力表管法蘭和接口形式的選擇 溫度計、壓力表管法蘭和接口形式相同，管法蘭的選用標(biāo)準(zhǔn)為： HG20592～2063597。根據(jù)設(shè)計的條件查 得 選擇其管法蘭和接口形式為 :公稱通徑為 125mm，公稱壓力為 的板式平焊突面管法蘭。其標(biāo)記為： HG20592 法蘭 RF 0Cr18Ni12Mo2Ti 3 放料口管法蘭和接口形式的選擇 管法蘭的選用標(biāo)準(zhǔn)為： HG20592～ 2063597。根據(jù)設(shè)計反應(yīng)釜的具體情況，查表 [3]選取放料口的管法蘭 和接口形式為 : 公稱通徑為 150mm，公稱壓力為 的板式平焊突面管法蘭。其標(biāo)記為： HG20592 法蘭 RF 0Cr18Ni12Mo2Ti 4 夾套、釜體測溫口管法蘭接口形式的選擇 管法蘭的選用標(biāo)準(zhǔn)為： HG20592～ 2063597。根據(jù)設(shè)計反應(yīng)釜的具體情況，選取放料口的管法蘭和接口形式為 : 公稱通徑為 65mm， 釜體測溫口選擇 公稱壓力為 的板式平焊突面管法蘭 ，而夾套測溫口選擇 公稱壓力為 的長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 22 板式平焊突面管法蘭 。其標(biāo)記為： HG20592 法蘭 RF 0Cr18Ni12Mo2Ti HG20592 法蘭 RF 0Cr18Ni12Mo2Ti 5 內(nèi)冷管出入口 管法蘭接口形式的選擇 管法蘭的選用標(biāo)準(zhǔn)為： HG20592～ 2063597。根據(jù)設(shè)計反應(yīng)釜的具體情況，選取放料口的管法蘭和接口形式為 : 公稱通徑為 65mm，公稱壓力為 的板式平焊突面管法蘭 。 6 冷卻水出入口 管法蘭接口形式的選擇 由于冷卻水出入口接管位于夾套上，所以可以選擇 管法蘭和接口形式為 : 公稱通徑為 125mm， 釜體測溫口選擇 公稱壓力為 的板式平 焊突面管法蘭 。 . 其標(biāo)記為： HG20592 法蘭 RF 0Cr18Ni12Mo2Ti 綜上所述，所需的法蘭及接管參數(shù)如表 35 所示： 表 35 所需的法蘭及接管參數(shù) 公稱通徑 DN 接管外徑 A1 螺栓孔中心圓直徑 K 螺栓孔直徑 L 螺栓孔個數(shù) n 法蘭厚度 C 法蘭內(nèi)徑 B1 法蘭外徑 D 坡口寬度 b 65 76 145 14 4 16 78 185 6 80 88 160 16 4 16 90 200 6 100 108 180 18 8 22 110 220 6 125 133 210 18 8 22 135 250 6 150 159 240 22 8 24 161 285 6 人孔 及各接管 的開口補(bǔ)強(qiáng)校核 本設(shè)計的校核方法采用等面積補(bǔ)強(qiáng)效核的方法，對人孔 及各開孔 的開孔進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)校核。 由于內(nèi)冷管出入口 管口直徑為 ? 65， 壓力表 、 溫度計 、測溫口、檢查口 管口直徑 ? 80，它們 均小于 ? 89，由文獻(xiàn) [3]可知不需要補(bǔ)強(qiáng)，其余關(guān)口直徑均大 于 ? 89，所以都需要進(jìn)行開孔補(bǔ)強(qiáng)。 1 確定封頭的理論計算厚度 1?? 罐體封頭的理論計算厚度 1?? 用下式進(jìn)行計算： ctc PDP11111 ][2 ??? ??? ??? 則代入數(shù)據(jù)得 ctc PDP11111 ][2 ??? ??? ??? ? 罐體夾套的理論計算厚度 ??? 長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 23 ???ctc PDP2222 ][2 ??? ?? ?? 則代入數(shù)據(jù)得 ???ctc PDP2222 ][2 ??? ?? ?? ? 由于 [3]當(dāng)開孔在標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭中央 80%封頭內(nèi)直徑范圍以內(nèi)時，在開孔處殼體承受應(yīng)力所必需的最小的厚度 0?? 為 1?? 則開孔處殼體承受應(yīng)力所必需的最小厚度為 0?? = 1?? == 表 32 檢查孔最少數(shù)量與最小尺寸 [6] 內(nèi)直徑 iD /mm 檢查孔最少數(shù)量 檢查孔最小尺寸 /mm 備注 人孔 手孔 300＜ iD ≤500 手孔兩個 圓孔 ? 75 長圓孔 7550 500＜ iD ≤1000 人孔 1 個 當(dāng) 容器無法開人孔時：手孔 2 個 圓形 ? 400 長圓形 400250 380280 圓孔 ? 100 長圓孔 10080 iD ＞ 1000 圓孔 ? 150 長圓孔 150100 球 罐 人 孔? 500 2 確定人孔 及各開孔 開孔的有效直徑 de 及削弱的面積 A 因為人孔，水、物料 出 入口及安全閥都接在封頭上，所以： 人孔開孔的有效直徑為 211 2CDd e ?? =450+22=454mm DN100 開孔的有效直徑為 222 2CDd e ?? =100+22=104mm DN125 開孔的有效直徑為 223 2CDd e ?? =125+22=129mm DN150 開孔的有效直徑為 224 2CDd e ?? =150+22=154mm 人孔開孔削弱的面積 011 ???? edA =454= DN100 開孔削弱的面積 022 ???? edA =104= DN125 開孔削弱的面積 033 ???? edA =129= DN150 開孔削弱的面積 044 ???? edA =154= 冷卻水出入口 的管口接在夾套上，所以： DN125 開孔的有效直徑為 225 2CDd e ?? =125+22=129mm DN125 開孔 削弱的面積 055 ???? edA =129= 3 確定開孔所補(bǔ)強(qiáng)的面積 As 長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 24 在 GB150 規(guī)定中 [8]，在有效補(bǔ)強(qiáng)范圍內(nèi)（削弱的面積）可以用來補(bǔ)強(qiáng)的金屬截面面積包括以下三種 ,分別為： 1A —從原設(shè)計壓力考慮，殼體厚度只需要厚度與實際有效厚度的差所形成的截面面積； 2A —多余管接厚度所形成的截面面積；3A —焊縫金屬截面面積。 按 GB150 規(guī)定，需要 用補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)的金屬截面面積 sA 應(yīng)該是： ? ?321 AAAAA s ???? 但是如果將 1A ， 2A ， 3A 均作為補(bǔ)強(qiáng)金屬對待時，應(yīng)該考慮這樣做會不會影響壓力容器最大許用壓力降低的問題，因為容器的最大許用壓力之所以大于容器的設(shè)計壓力或計算壓力，依靠的就是 ―多余 ‖的壁厚。因此應(yīng)不將 1A ， 2A ， 3A 作為補(bǔ)強(qiáng)金屬對待，需要補(bǔ)強(qiáng)的金屬截面 A 全部由補(bǔ)強(qiáng)圈提供，即： sA =A 由 各孔 公稱直徑 DN 可知，分別查 文獻(xiàn) [6]可知補(bǔ)強(qiáng)圈的外徑 2D 和 內(nèi)徑 ，如表 33 所示： 1D =455mm， 2D? =200mm， 1D? =105mm。 表 33 補(bǔ)強(qiáng)圈尺寸 [6] 公稱直徑 DN， mm 補(bǔ)強(qiáng)圈 內(nèi) 徑 D1， mm 補(bǔ)強(qiáng)圈外徑 D2， mm 100 105 200 125 130 250 150 155 300 450 455 760 補(bǔ)強(qiáng)圈厚度由下式進(jìn)行計算， 12 DDAc ??? (323) 則，代入數(shù)據(jù)得：1211 DD Ac ??? = 455? =，圓整為 16mm， 2c221A= = 1 0 .6 0 8 m mD D? ，圓整為 12mm， 3c321A==D D? ，圓整為 12mm， 4c421A==D D? ，圓整為 12mm， 5c521A==D D? ，圓整為 6mm。 由以上計算可知，并為了備料方便，補(bǔ)強(qiáng)圈選用規(guī)格為 表 34 所示 ： 長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 25 表 34 公稱直徑 DN， mm 補(bǔ)強(qiáng)圈厚度 ? ， mm 100（罐體封頭） 12 125（罐體封頭） 12 125（夾套） 6 150（罐體封頭） 12 450（罐體封頭） 16 反應(yīng)釜攪拌裝置的設(shè)計計算 為了使參與反應(yīng)的各種物料混合均勻，接觸良好以有利于化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，大多數(shù)反應(yīng)釜內(nèi)都有攪拌裝置。以液體為主體的攪拌操作，常常將被攪拌物料分為液 液、氣 液、固 液、氣 液 固等四種情況。在本設(shè)計中，被攪拌物料為氣 液情況，因此要求設(shè)計的攪拌器既能很好的滿足氣 液反應(yīng)的功能。本節(jié)內(nèi)容的設(shè)計計算將包括以下內(nèi)容：反應(yīng)釜攪拌器形式的確定；反應(yīng)釜攪拌器尺寸的確定；反應(yīng)釜攪拌器攪拌功 率的計算；反應(yīng)釜攪拌軸的設(shè)計及強(qiáng)度校核。 反應(yīng)釜攪拌器形式的設(shè)計 由于本設(shè)計的反應(yīng)釜能實現(xiàn)氣 液反應(yīng)的需要，故對攪拌器的要求為分散，即通過攪拌作用，使氣體、液體或固體分散在液體介質(zhì)中，增大不同物相間的接觸面積，加快傳熱和傳質(zhì)工程。在達(dá)到分散要求的基礎(chǔ)上，對攪拌器的要求還有能通過攪拌器的高速旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)氣體在反應(yīng)釜內(nèi)自動吸收，并且未反應(yīng)完的氣體能在反應(yīng)釜內(nèi)循環(huán)流動，直到達(dá)到最大的反應(yīng)效率。為了實現(xiàn)上述功能，并結(jié)合氣 液反應(yīng)的普遍特點，選擇準(zhǔn)圓盤渦輪式攪拌器。 標(biāo)準(zhǔn)圓盤渦輪攪拌器 [1]的漿葉不是直接與 軸套焊接，而是焊接在一圓盤上，標(biāo)準(zhǔn)的圓盤渦輪式攪拌器的漿葉有直葉、折葉和后彎式三種形式，漿葉數(shù)有 4，6， 8 葉。其結(jié)構(gòu)尺寸都是規(guī)定好的。采用圓盤渦輪式攪拌器對于氣液相攪拌效果最好，因其圓盤部分可阻擋氣體直接上升，延長氣體在液相中的停留時間。同時，該攪拌器具有較高的溶劑循環(huán)速率和剪切率，從而有利于氣泡的粉碎。另外，在同樣的雷諾數(shù)條件下，圓盤渦輪式攪拌器將比其他形式的攪拌器消耗更多的功率因此僅在氣液相條件下使用該攪拌器，以使得攪拌器功率不至于太大。 攪拌軸與葉輪的連接主要是通過攪拌軸與攪拌器的軸套用鍵連接而實現(xiàn)的 。同時為了保證葉輪不發(fā)生軸向竄動，故在軸套下端采用緊定擋圈和緊定螺釘來進(jìn)行固定?？紤]反應(yīng)時介質(zhì)對碳鋼有嚴(yán)重的腐蝕，固攪拌器全部裝置的材料與反應(yīng)釜罐體材料相同，為不銹鋼 0Cr18Ni12Mo2Ti。攪拌軸上下貫通整個攪拌器，與攪拌器的連接主要是與葉輪下部圓盤的連接，同時對攪拌軸的要求除了高速旋轉(zhuǎn)之外，還有轉(zhuǎn)動要非常平穩(wěn)，因此為了保證攪拌軸的平穩(wěn)性，除了傳動軸部分有軸承支撐外，在下端也可以采用軸承固定， 因此本設(shè)計在攪拌軸底端安裝一個底軸長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 26 承 。 反應(yīng)釜攪拌器尺寸的確定 已知條件：反應(yīng)釜內(nèi) 徑 D=2500mm， 則葉輪直徑 為 d/D=～ ，取 d==700mm。 又 d﹕ l： b=20﹕ 5： 4 葉片寬度 b=7004247。20=140mm；長度 l=7005247。20=175mm 攪拌器距離反應(yīng)釜釜底的高 度 C=，取 C=d=700mm 由于所設(shè)計的反應(yīng)釜容積比較大， 且 當(dāng) DiHi時，至少需要設(shè)置兩層 攪拌槳，為了得到更好的攪拌效果，同時從制作 簡捷的角度考慮，本設(shè)計選擇三層 相同的折 葉圓盤渦輪 攪拌器 ,折葉角度選擇常見的 45? 且三個攪拌器在攪拌軸中等距 離安裝。 反應(yīng)釜攪拌器攪拌功率的計算 攪拌功率是指攪拌器以一定轉(zhuǎn)速進(jìn)行攪拌時，對液體做功并使之發(fā)生流動所需的功率。計算攪拌功率的目的，一是用于設(shè)計或校核攪拌器和攪拌軸的強(qiáng)度和剛度，二是用于選擇電機(jī)和減速機(jī)等傳動裝置。實際上，在攪拌器工作時，所需要消耗的功率應(yīng)分為兩個方面來研究。一方面是維持?jǐn)嚢杵髡蛩傩D(zhuǎn)所需要的功率，可稱為攪拌器的功率，用來克服流體對攪拌器所作用的阻力，從這個方面分析，攪拌器功率與流體的物性參數(shù)、攪拌器的結(jié)構(gòu)參數(shù)、反應(yīng)釜的結(jié)構(gòu)參及攪拌器的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況有關(guān)。另一方面是為了達(dá)到攪拌作 業(yè)目的所需要消耗的功率，可稱為攪拌作業(yè)功率。這兩種功率并不是各自獨(dú)立