【導(dǎo)讀】發(fā)酵罐是化工生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)的主要設(shè)備。一液相均勻懸浮或充分乳化。目前已廣泛地用于制藥、味精、酶制、食品行業(yè)等。它的主要組成部分包括釜體、攪拌裝置、傳熱裝置、軸封裝置。料的溫度、壓力)等。釜體是由簡(jiǎn)體和兩個(gè)封頭組成，它的作用是為物料進(jìn)行化。學(xué)反應(yīng)提供一定的空間。攪拌裝置是由傳動(dòng)裝置，攪拌軸和攪拌器組成，它的作。傳熱裝置是在釜體內(nèi)部設(shè)置蛇。管或在釜體外部設(shè)置夾套，它的作用是使控制物料溫度在反應(yīng)所需要范圍之內(nèi)。

　　

【正文】 1 . 2 ( 1 1 )9 4 9 . 1 re t fmm? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? 、 有效補(bǔ)強(qiáng)范圍 、 有效補(bǔ)強(qiáng) B 按 GB150 中式 87，得： 1 2 2 187 .2B d mm? ? ? ? 2 2 2 9 3 .6 2 1 2 2 8 1 4 3 .6n ntB d m m??? ? ? ? ? ? ? ? ? 12m a x( , ) 187 .2B B B m m?? 、 外側(cè)有效高度 根據(jù) GB150 中式 88，得： 1 39。 9 3 .6 8 2 8 .5nth d m m?? ? ? ? 1139。39。 H 150h m m? ? ?接 管 實(shí) 際 外 伸 高 度，設(shè)置保溫層 . 1 1 1m in( 39。, 39。39。) h h m m?? 、 內(nèi)側(cè)有效高度 根據(jù) GB1501998 中式 89，得： 2 39。 9 3 .6 8 2 8 .5nth d m m?? ? ? ? 2 39。39。 100h mm? 武漢工程大學(xué) 本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文 35 2 2 2m in( 39。, 39。39。) h h m m?? 、有效補(bǔ)強(qiáng)面積 根據(jù) GB150 中式 810 ~ 式 813，分別計(jì)算如下： 1 2 3eA A A A? ? ? 、 筒體多余面積 1A 12( ) ( ) 2 ( ) ( 1 )( 187 .2 93. 6) ( 11. 2 10. 14) 0e e t e rA B d fmm? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ?? 接管的多余面積 2 1 2 222 ( ) 2 ( )2 28. 5 ( ) 1 2 28. 5 ( 0) 1e t t r e t rA h f h C fmm? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? 焊縫金屬截面積 焊角去 6mm，所以 223 1 6 ( 0 .1 0 8 ) 6 .12A m m?? ? ? ? ? 、補(bǔ)強(qiáng)面積 由上述可得有效補(bǔ)強(qiáng)面積為： 21 2 3 9 9 .2 4 3 3 .2 6 .1 5 4 5 .5eA A A A m m? ? ? ? ? ? ? 又因?yàn)?eAA? , 所 以 需 要 另 外 補(bǔ) 強(qiáng) ， 其 補(bǔ) 強(qiáng) 面 積 A4 為：24 94 9. 1 54 5. 5 40 3. 6eA A A m m? ? ? ? ?。 進(jìn)氣口接管補(bǔ)強(qiáng) 根據(jù) GB150 中 ，知該攪拌罐中進(jìn)氣口接管需要補(bǔ)強(qiáng)。 、補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)方法判別 iD 3200 1 6 0 0 m m22d ? ? ? 故可以采用等面積法進(jìn)行開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算 進(jìn)氣口： DN=125mm，外徑 D0=133mm，最小壁厚為 min ? ? ，所以可以取為 8mm?? .材料為： 0 18 9Cr Ni 武漢工程大學(xué) 本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文 36 根據(jù) GB1501998 中式 81， A =d 2 (1 )ret f? ???? 其中開(kāi)孔直徑 22 1 1 7 2 0 .8 1 1 8 .6id d C m m? ? ? ? ? ? 殼體開(kāi)孔處的計(jì)算厚度 ? ? 接管的有效厚度 e t nt C 12 11. 2 m m??? ? ? ? ? 強(qiáng)度削弱系數(shù) 1rf ? 所以 A = d 2 ( 1 ) 1 1 8 . 6 1 0 . 1 4 2 1 0 . 1 4 1 1 . 2 ( 1 1 )1 2 0 2 . 6 re t fmm? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? 、 有效補(bǔ)強(qiáng)范圍 、 有效補(bǔ)強(qiáng) B 按 GB150 中式 87，得： 1 2 2 1 1 8 .6 2 3 7 .2B d m m? ? ? ? 2 2 2 1 1 8 .6 2 1 2 2 8 1 5 8 .6n ntB d m m??? ? ? ? ? ? ? ? ? 12m a x( , ) 237 .2B B B m m?? 、 外側(cè)有效高度 根據(jù) GB150 中式 88，得： 1 39。 1 1 8 .6 8 3 1 .8nth d m m?? ? ? ? 1139。39。 H 150h m m? ? ?接 管 實(shí) 際 外 伸 高 度，設(shè)置保溫層 . 1 1 1m in( 39。, 39。39。) h h m m?? 、 內(nèi)側(cè)有效高度 根據(jù) GB1501998 中式 89，得： 2 39。 1 1 8 .6 8 3 1 .8nth d m m?? ? ? ? 2 39。39。 100h mm? 2 2 2m in( 39。, 39。39。) h h m m?? 、有效補(bǔ)強(qiáng)面積 武漢工程大學(xué) 本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文 37 根據(jù) GB150 中式 810 ~ 式 813，分別計(jì)算如下： 1 2 3eA A A A? ? ? 、 筒體多余面積 1A 12( ) ( ) 2 ( ) ( 1 )( 237 .2 118 .6) ( 11. 2 10. 14) 0e e t e rA B d fmm? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ?? 接管的多余面積 2 1 2 222 ( ) 2 ( )2 31. 8 ( ) 1 2 31. 8 ( 0) 1e t t r e t rA h f h C fmm? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? 焊縫金屬截面積 焊角去 6mm，所以 223 1 6 ( 0 .1 3 3 ) 7 .52A m m?? ? ? ? ? 、補(bǔ)強(qiáng)面積 由上述可得有效補(bǔ)強(qiáng)面積為： 21 2 3 1 2 5 .7 4 8 3 .4 7 .5 6 1 6 .7eA A A A m m? ? ? ? ? ? ? 又因?yàn)?eAA? , 所 以 需 要 另 外 補(bǔ) 強(qiáng) ， 其 補(bǔ) 強(qiáng) 面 積 A4 為：24 12 02 .6 61 6. 7 58 5. 9eA A A m m? ? ? ? ?。 、水 壓試驗(yàn)應(yīng)力校核 試驗(yàn)壓力 1 .2 5 1 .2 5 0 .5 5 0 .6 8 7 5TP P M P a? ? ? ? 圓筒的薄膜應(yīng)力 () 0 . 6 8 7 5 ( 3 2 0 0 1 1 . 2 ) 9 8 . 62 2 1 1 . 2T i eTePD M P a?? ? ? ??? ? ?? 0 .9 0 .9 0 .8 5 2 0 5 1 5 6 .8s M P a?? ? ? ? ? 即 sT?? ?? 武漢工程大學(xué) 本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文 38 所以水壓試驗(yàn)合格。 、聯(lián)軸器的校核 所選聯(lián)軸器為 TK 型彈性聯(lián)軸器和 GT 型聯(lián)軸器，因其扭矩變化較小，故取載荷系數(shù)為 k=，所以 1151 . 2 9 5 5 0 9 0 8 8 . 9 7145cT k T N m? ? ? ? ?，查表取 m a xm a x1 3 0 3 5 5 0 0cd m m T N mTT???的 聯(lián) 軸 器 , 其 許 用 最 大 扭 矩所 以 , 符 合 要 求 。 、裙座的校核見(jiàn)裙座 的設(shè)計(jì) 由于裙座的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，為了使其設(shè)計(jì)更為具體和準(zhǔn)確，故將此部分另行分章為第六章進(jìn)行闡述。 武漢工程大學(xué) 本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文 39 第六章 裙座的設(shè)計(jì) 對(duì)于裙座，其設(shè)計(jì)包括厚度計(jì)算、焊接結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度校核等。 、基本性質(zhì) 由于釜體設(shè)計(jì)溫度在 00~250C 內(nèi)，長(zhǎng)徑比小于 20，且總高度小于 20 米，所以裙座材料可以選取 Q235A，且裙座筒體厚度不得小于 6mm。 、裙座型式 考慮到制造、加工等條件，選圓筒式裙座比較好。 、裙座與罐體連接型式 考慮到搭接焊縫因焊縫受剪，對(duì)溫差應(yīng)力不利，故 采用對(duì)接焊縫將裙座與塔體下封頭連接，如下圖所示： 裙座與罐體連接型式 武漢工程大學(xué) 本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文 40 、排氣孔的設(shè)置 設(shè)置排氣孔的目的是使操作過(guò)程中逸出氣相介質(zhì)，避免積聚在裙座與底封頭之間的區(qū)域形成死區(qū)，會(huì)對(duì)檢修不利，且不利于防火、防爆。 對(duì)于有保溫層的裙座上部應(yīng)該如下圖所示均勻設(shè)置排氣管，排氣管規(guī)格和數(shù)量按下表規(guī)定： 裙座上部排氣管的設(shè)置 排氣管尺寸表： 、引出孔 在容器底部引出管一般需伸出裙座殼外，如下圖所示，引出孔尺寸參見(jiàn)下表，且引出管或引出加強(qiáng)管上應(yīng)該焊支承板支撐，同時(shí)應(yīng)預(yù)留有間隙 C，以滿(mǎn)足熱膨脹的需要。 武漢工程大學(xué) 本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文 41 引出孔結(jié)構(gòu)示意圖 引出孔尺寸表： 、檢查孔 裙座應(yīng)該開(kāi)設(shè)檢查孔，檢查孔分圓形和長(zhǎng)圓形兩種，其尺寸參見(jiàn)下表： （引出孔和檢查也的加強(qiáng)管與裙座的連接應(yīng)該采用全焊透結(jié)構(gòu)） 檢查孔尺寸表： 武漢工程大學(xué) 本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文 42 、裙座的設(shè)計(jì)和核算 由于筒體的內(nèi)徑為 3200mm，所以取裙座的內(nèi)徑為 Di=3200mm，厚度 12 ,n mm? ?材料為 Q235A,密度為 10 /Kg m? ?? ，其 020 0 ( 15 0 )aE G P C? 低 碳 鋼 在 下，? ?2 3 5 , 1 1 3ts a asM P M P????。 裙座殼軸向應(yīng)力校核： 、 00 截面 裙 座 殼 為 圓 筒 形 ， 假 設(shè) 14 ,n e nm m C? ? ?? ? ?所 以 ，對(duì)于 Q235A ，取C1=,C2=1mm(輕微腐蝕 )，所以 C=,所以 14 mm? ? ? ? 。 其 B 的計(jì)算如下式： 94 94 00 6 ,160012 .2i eA R ?? ? ? 查 GB150 圖 64 可以得出 B=85MPa，即圓筒最大許用壓應(yīng)力為 ? ? 85 ,acr B MP? ?? 取 K=， 所以 ? ? 85 102 113 135 .6at asK B MPK MP?? ? ????? ? ???取小者 ,a102MP 又 850 . 9 0 . 9 0 . 9 2 3 5 2 1 1 . 5ae l s aB M PR M P???? ? ? ? ?? 同理，取 85MPa.(其中 K 為載荷組合系數(shù) ) 武漢工程大學(xué) 本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文 43 又223 2 0 0 1 2 .2 1 0 2 4 8 9 .63 2 0 0 1 2 .2 8 1 9 9 1 6 8 044s b i e as b i e aA D M PZ D M P? ? ????? ? ? ? ???? ? ? ? ? ??? （ 1）各質(zhì)量的計(jì)算 圓筒、封頭及裙座的總質(zhì)量： 2 2 3012 2 3( ) ( 7 ) 104( ) ( ) 1048560mKg??? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? 附件質(zhì)量： 010 .2 5 0 .2 5 8 5 6 0 2 1 4 0am m Kg? ? ? ? 內(nèi)構(gòu)件質(zhì)量： 02 1 2 3 2 4 0 1 2 2 .5 1 2 2 .5 1 0 0 3 1 4 8 8e e e lem m m m m Kg? ? ? ? ? ? ? ? ? 保溫層質(zhì)量： 03 28m Kg? 扶梯質(zhì)量（單位質(zhì)量是 40Kg）： 04 40 7 280m K g? ? ? 物料質(zhì)量： 305 6 3 0 .7 1 0 4 4 1 0 0m Kg? ? ? ? 減速機(jī)（含機(jī)架）質(zhì)量： 06 3800m Kg? 聯(lián)軸器（不含減速機(jī)部分）質(zhì)量： 07 285 3 855m K g? ? ? 操作質(zhì)量： 0 01 02 03 04 05 06 07 61508am m m m m m m m m Kg? ? ? ? ? ? ? ? ? 水壓試驗(yàn)質(zhì)量： 233 . 2 ( 7 0 . 8 4 ) 1 1 0 6 3 0 2 14wm K g?? ? ? ? ? ? ? 武漢工程大學(xué) 本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文 44 罐最大質(zhì)量： m a x 01 02 03 04 06 07 80429wam m m m m m m m m Kg? ? ? ? ? ? ? ? ? 罐最小質(zhì)量： m in 01 02 03 04 06 070 .2 1 8 8 9 6am m m m m m m m Kg? ? ? ? ? ? ? ? 為方便分析，現(xiàn)將整個(gè)攪拌罐分為 6 段： 其各段參數(shù)見(jiàn)下表： 段號(hào) 1 2 3 4 5 6 01 amm? 1600 02m 0 491 251 0 03m 0 0 04m 0 70 70 70 70 0 05m 14700 14700 14700 0 0 0 06m 0 0 0 0 0 3800 07m 0 285 285 285 0 570 wm 0 0m maxm