【正文】 吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書45. 夾套的進(jìn)出水管管徑取流速為 v=3m/s ，已知水的最大流量為 92610kg/h （）smtmv/???? u=2m/s （）udAi2?所以 muvdi ????（）考慮到冷卻管的作用冷卻水的入口管管徑選取 159mm，壁厚為6mm 的普通鋼管即可。 （GB/T 127712022）. 放料口放料時(shí)間為 30 分鐘，因?yàn)槲锪蠟榛旌衔锵?，因而模型選取與之類似的流體石灰乳，其流速選取 。 （GB/T 127712022）已知物料 VC 質(zhì)量為 5960kg，密度為 ，加料時(shí)間為 20分鐘，取流速為 2m/s。已知加入的純水量為 7125kg，加料時(shí)間為 20 分鐘。. 螺旋導(dǎo)流板的選擇為達(dá)到比較好的傳熱效果，在夾套與筒體中間安裝螺旋導(dǎo)流板，以縮小夾套中流體的流通面積，提高流體的流動(dòng)速度和避免短路現(xiàn)象的發(fā)生。其原理如下：當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，設(shè)備在垂直于轉(zhuǎn)軸的兩個(gè)密封面（其中一個(gè)安裝在軸上隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)，另一個(gè)安裝在的機(jī)殼上） ，通過彈簧力的作用，始終使他們保持接觸，并作相對運(yùn)動(dòng)，使泄漏不致發(fā)生。因而可免去軸或軸套的維修。機(jī)械密封 機(jī)械密封是一種功耗小，泄漏率低，使用壽命長的轉(zhuǎn)軸吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書43密封，被廣泛應(yīng)用于各個(gè)技術(shù)領(lǐng)域。雖然攪拌軸軸封也屬于轉(zhuǎn)軸密封的范疇，但由于攪拌軸封的任務(wù)是保證攪拌設(shè)備內(nèi)處于一定的正壓或真空以及防止反應(yīng)物料溢出和雜質(zhì)的滲入，故不是所有的轉(zhuǎn)軸密封形式都能用于攪拌設(shè)備填料密封 填料密封是攪拌器最早采用的一種轉(zhuǎn)軸密封結(jié)構(gòu)，因其結(jié)構(gòu)簡單且易于制造，在攪拌設(shè)備上曾得到廣泛應(yīng)用。. 軸封的選擇軸封是攪拌設(shè)備的一個(gè)重要組成部分。如果容器的安全瀉放量小于安全閥的額定排放量，經(jīng)過一段時(shí)間泄放后，容器內(nèi)壓力會(huì)會(huì)降低到正常工作壓力以下，閥瓣又回落到閥座上，安全閥停止排氣，容器可繼續(xù)工作。當(dāng)釜內(nèi)壓力為正常工作壓力時(shí)，閥嚴(yán)密不漏，容器內(nèi)氣體無法排放。本釜有一定的壓力且介質(zhì)有毒，古選用全封閉是安全閥。但 PVC 的堆積會(huì)影響傳熱效率且給檢修清釜造成麻煩，因而冷卻管不易復(fù)雜設(shè)計(jì)采用內(nèi)部盤管 選取公稱直徑 Dn=40mm 公稱外徑為，壁厚 ，理論質(zhì)量 。聚氯乙烯反應(yīng)釜38第四章 熱量核算已知水油比 ：1（質(zhì)量比）引發(fā)劑用量 %Mvc 分散劑用量%Mvc，聚合時(shí)間 11 小時(shí)，輔助時(shí)間 3 小時(shí)，熱水進(jìn)口溫度 90,熱水出口溫度 80℃,進(jìn)料口溫度 20℃,冷卻水進(jìn)口溫度 28℃,冷卻水出口溫度 32℃,聚合熱 假設(shè) 20℃加入的 VC 質(zhì)量為 X，則水的用量為 ，引發(fā)劑，分散劑用量 （1+++） X=ρvX= =.???所以水的用量為 . 熱量計(jì)算 （見表 41）表 41溫度 黏度（cp）比重 比熱20 32 51 80 90 加熱時(shí)所需總熱量Q=QVC+Q 水 +Qf+Q 損 =KAΔt m （）物料吸收的熱量 Q 水 =m 水 Δ(C pt)=m 水 （c p2t2cp1t1） （）cp1 cp2 水的比熱 kJ/kg℃ t1 t2 物料的溫度Q 水 =103（ 20）=105kJVC 單體吸收的熱量吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書39Qvc=mvcΔ(c pt)=mvccp(t2t1)=103(5120)=105kJ釜體吸收的熱量 Q 釜A=(Hjh1h2)πDi+A 夾 =（）+= 2釜體吸熱部分質(zhì)量 m 釜 =（7850+7900）=估算釜體吸收熱量 Q 釜 =103（5120 ）=105kJ換熱采用逆流原理（見圖 41）Δt 1=9051=39℃ Δt 2=8020=60℃Δt m= ℃ ???t所需傳熱面積 估計(jì) K=500A1= 5??????mVCtkQ釜水=所需水量 m 水 =kg（???????）（ 釜 tcQp）. 反應(yīng)放出的熱量m 總 =Qvcη=90%= 聚氯乙烯反應(yīng)釜40（）聚合時(shí)間 t=11h 聚合放出的熱量 QPVC=m 總 q q 聚合熱則 Qpvc=103=106kJ平均熱負(fù)荷=Q 攪 + 熱負(fù)荷指數(shù) R=tpvc 平 均 熱 負(fù) 荷洪 峰 換 熱 量洪峰換熱量 Q=R（Q 攪 + ）=2 （25560+ ） tPVC1028.6?（）=106kJ/hQ=A2KΔt m A2 冷卻過程所需傳熱面積 （）物料 T1=51℃———— ————T2=51℃冷卻水 t2=32℃t 1=28℃Δt 1=T1t2=5132=19℃Δt 2=T2t1=5128=23℃Δt m= ℃ ???t（）所以 A2= 2???（）所需要的冷卻水量m 水 =吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書41 hkgtcQtcpP/ )(41)(4 612?? ??????（）由上可知反應(yīng)所需最大傳熱面積 A2=所需最大冷卻水量 m 水 =104kg/h因?yàn)閵A套傳熱面積為 ，而冷卻時(shí)最大傳熱面積需要，所以反應(yīng)釜必須加冷卻管。但采用這些方法時(shí)，要嚴(yán)格控制工藝過程，否則將造成表面微細(xì)裂紋，反而減低持久極限。在使用中也應(yīng)盡量避免使攪拌軸表面受到機(jī)械損傷或化學(xué)損傷。減低表面粗糙度 攪拌軸表面加工質(zhì)量對疲勞強(qiáng)度影響很大，疲勞強(qiáng)度要求較高時(shí)，應(yīng)有較低的表面粗糙度。在截面尺寸突然改變處，要采用半徑足夠大的過度圓角。提高疲勞強(qiáng)度應(yīng)從減緩應(yīng)力集中，提高表面質(zhì)量等方面入手。1所以 k1=32=Mqi 第 i 個(gè)攪拌器功率產(chǎn)生的扭矩Mnqi=9553 （）npqi所以 Mnq1= Mnq2=Fh1= Fh2= ??（）③ 攪拌軸與各層攪拌器的組合質(zhì)量 mW1 , mW2mW=mL+ ??zii1（）mL= ??9204??sNd??（）吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書35 =802(10)50497800109/4 = m1= mW=+2=④ 攪拌軸與各層攪拌器組合質(zhì)量偏心引起的離心力 Fe對于單跨軸 Fe= （）?????????22)/(19kwne?查表（n/nk） 2= [e]= 對于操作壓力低，轉(zhuǎn)速低，介質(zhì)為一般物料，G=16mm/s；對于操作壓力高，轉(zhuǎn)速高，介質(zhì)為危險(xiǎn)物料，G=Fe= 522 ?????????? =+=860NMA的粗略計(jì)算當(dāng) P≥2MPa 或軸上任一攪拌器的 θ≠0 時(shí)，取 MA=當(dāng) P2MPa 或軸上任一攪拌器的 θ=0 時(shí)，取 MA=0Nm所以取 MA=0Nm帶入上式 M=860+0=860Nm ⑤攪拌軸與各層攪拌器質(zhì)量的重心距軸承的距離 Le對于單跨軸Le= （）wziLim???12= mm?????聚氯乙烯反應(yīng)釜36??mNMR ???????????)9(.)(.所以 Mte 為 ?所以 d2= mm ???????????Nte?（）80 所以根據(jù)強(qiáng)度計(jì)算的軸徑合格.. 軸的剛度校核104 [ф] （）PGITT 軸所受的扭矩,單位為 G 軸的材料的剪切彈性模量,單位為 MPa,對于鋼材 ,G=104MPaIp 軸截面的極慣性矩,單位為 mm4,對于圓軸,I p= （）324d?T=9550000P/n=9550000帶入剛度校核式 10 (0)/m???dT?[ф]軸的每米許用扭轉(zhuǎn)角 ,取 剛度校核合格,攪拌軸軸徑可采用 ф80。1（）k 基本流體徑向力系數(shù) , k1u 物料黏度修正系數(shù)， k1b 攪拌容器39。取 K2=攪拌軸的臨界轉(zhuǎn)速 nknk=nk 固支 (1K2)+nk 簡支 K2=204（）+254=229rpmin （）n/nk=125/229=符合葉片式攪拌器抗振條件，所以根據(jù)臨界轉(zhuǎn)速校核攪拌軸合格. 按強(qiáng)度計(jì)算攪拌軸的軸徑 d21）攪拌軸徑的計(jì)算公式d2= （）??????攪拌軸材料的許用剪應(yīng)力 σb 攪拌軸材料的抗拉強(qiáng)度 Met 攪拌軸的扭矩和彎矩 Mte= （）2n?式中 Mn 攪拌軸的扭矩Mn= =955385%/125=?Pη1 包括傳動(dòng)側(cè)軸承在內(nèi)的傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)效率， M 攪拌軸的彎矩總和，M=M R+MAMR 由徑向力一起的軸的彎矩 MA 由軸向推力引起的軸彎矩2）由徑向力引起的軸彎矩 MR 的計(jì)算① 單跨支撐攪拌軸餓徑向力彎矩 MRMR= ??LFLeeihi 1010)(????（）②第 i 個(gè)攪拌器上的流體徑向力 Fhi聚氯乙烯反應(yīng)釜34Fhi=k1 jinqDM830?（）k1 流體徑向力系數(shù)，其值根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定；若無可靠實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，則根據(jù)下列攪拌設(shè)備的內(nèi)件情況，攪拌器的類型及攪拌介質(zhì)的類型幾攪拌介質(zhì)特性等條件選取。一般單跨軸傳動(dòng)冊支點(diǎn)軸承的夾持系數(shù) K2 介于簡支和固支之間，此時(shí)攪拌軸的臨界轉(zhuǎn)速 nk 的值應(yīng)根據(jù)夾持系數(shù) K2 的取值計(jì)算結(jié)果的中間值。. 根據(jù)臨界轉(zhuǎn)速核算攪拌軸軸徑(參考化工設(shè)備設(shè)計(jì)手冊)1）攪拌軸機(jī)器攪拌器（包含附件）有效質(zhì)量的計(jì)算① 攪拌軸有效質(zhì)量的計(jì)算mLe= 109 （）????????20214NLdsdL 單跨軸的實(shí)心軸軸徑 mm ，L 攪拌軸的直徑 mm ， ρs 攪拌軸材料的密度 kg/m3 ,N0 空心軸的內(nèi)徑與外徑比 ， ρ 攪拌物料的密度 kg/m3mLe= 109 ??. 32???（） =②攪拌器（包括附件）有效質(zhì)量的計(jì)算（查表可知該大小的攪拌器質(zhì)量為 ）mie=mi+ηki （）9210cos4??iijbD???mi 第 i 個(gè)攪拌器的質(zhì)量（含附件） ，η ki 攪拌器附加質(zhì)量系數(shù) ，D ji 第 i 個(gè)攪拌器的直徑 ，b i 第 i 個(gè)攪拌器的槳葉的寬度 ， θi 槳吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書31葉傾斜角。設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)使此處最大擺動(dòng)量小于 。材料選用不銹鋼。吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書29因本釜體積較大，軸的外伸長度較長，所以需要加裝底軸承。由于影響軸結(jié)構(gòu)的因素較多，所以軸不可能有標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)形式，設(shè)計(jì)者必須根據(jù)具體情況進(jìn)行具體分析確定最佳方案。零件的連接方式載荷的性質(zhì)。為簡化設(shè)計(jì)及校核過程，把上下軸作為一根整體軸考慮。槳葉傾斜角度 θ 應(yīng)采用 450或 300斜葉雙槳式攪拌器對流體做工的危險(xiǎn)截面在槳葉的根部，槳葉的根部所受的彎距 M1M1=4777 （）?cos1?nPqPq 每層攪拌器的設(shè)計(jì)功率 ， n 攪拌器的轉(zhuǎn)速 ，θ 槳葉斷面中心線與軸中心線的夾角M1=4777 ??2) 該截面 yy 軸的抗彎斷面模數(shù) W1，對于無加強(qiáng)筋的槳葉 W1= （）??6ebBdZ??b 槳葉寬度 mm ，ZB 槳葉根部斷面處螺栓數(shù) ，db 螺栓直徑 mm ，δe 槳葉有效厚度 mmW1=16992mm33）彎曲應(yīng)力 σ1σ1= ≤89MPa （）??強(qiáng)度計(jì)算合格4）斜葉槳式攪拌器的軸向推向力 FViFVi=255105 =255105 ?tan?Dpjq ??（）聚氯乙烯反應(yīng)釜28. 軸的設(shè)計(jì)為使攪拌軸不受鐵離子，氯離子腐蝕，用不銹鋼做防腐層，均采用 45+0Cr18Ni9Ti（保護(hù)層）采用上下軸設(shè)計(jì)下軸長度為 3m，為保證軸運(yùn)行時(shí)擺動(dòng)量的合格，采用底軸承結(jié)構(gòu)，軸套和軸瓦可以是整個(gè)圓筒。連軸器選擇 GT 系列。因?yàn)榉磻?yīng)釜的攪拌軸長度超過兩米，需要選用單跨軸，所以支座選用單支點(diǎn)支架。單支點(diǎn)機(jī)架適用于電動(dòng)機(jī)或減速機(jī)可以作為一個(gè)支點(diǎn)，或容器內(nèi)可設(shè)置中間軸承和底軸承的情況。機(jī)架一般有無支點(diǎn)機(jī)架，單支點(diǎn)機(jī)架和雙支點(diǎn)機(jī)架。雷諾數(shù)的計(jì)算 Re= （）?