【正文】 器的系列可知，反應(yīng)釜的結(jié)構(gòu)形式主要有以下幾種，如下表22。： (26) 式中 P——釜體的設(shè)計(jì)壓力，P=； ——容器元件材料在試驗(yàn)溫度下的許用應(yīng)力，=170MPa； ——容器元件材料在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力，=170MPa；釜體壓力實(shí)驗(yàn)前的應(yīng)力校核： (27) = MPa式中 PT——實(shí)驗(yàn)壓力，PT= Di——圓筒內(nèi)徑，Di=2400mm； ——圓筒的有效厚度，=6mm；根據(jù)試驗(yàn)壓力下的圓筒應(yīng)力[5]，其中為圓筒材料在實(shí)驗(yàn)溫度下的屈服點(diǎn)（%的屈服強(qiáng)度），=325=。筒體的計(jì)算厚度按公式(25)可求得：=設(shè)計(jì)厚度 =+2=對(duì)于16MnR，鋼板負(fù)偏差，因而可取名義厚度=8 mm。焊接接頭采用雙面焊對(duì)接接頭，無(wú)損檢測(cè)比例采用用局部檢測(cè)，即。 ，根據(jù)公式(25)可求得筒體厚度 (25)式中：——計(jì)算厚度，mm；——計(jì)算壓力，MPa；——焊縫系數(shù)。6．核算 將圓整后的值代入得符合要求。為了便于計(jì)算，先忽略封頭的容積，認(rèn)為 (21)把釜體長(zhǎng)徑比帶入上式為： . (22)由于設(shè)備內(nèi)物料類型是液液相物料,。本次設(shè)計(jì)選擇=，長(zhǎng)徑比選擇H/Di=。在確定反應(yīng)釜直徑和高度時(shí)，還應(yīng)根據(jù)反應(yīng)釜操作時(shí)所允許的裝滿程度——裝料系數(shù)等予以綜合考慮，~，~；反應(yīng)狀態(tài)平穩(wěn)，~（物料粘度較大時(shí)，可取最大值），因此設(shè)備容積V 與操作容積應(yīng)有如下關(guān)系：=。3．物料特性對(duì)釜體長(zhǎng)徑比的要求 某些物料的攪拌反應(yīng)過(guò)程對(duì)釜體長(zhǎng)徑比有著特殊要求，例如發(fā)酵罐之類，為了使通入罐內(nèi)的空氣與發(fā)酵液有充分的接觸時(shí)間，需要有足夠的液位高度，就希望長(zhǎng)徑比取得大一些。因此一般情況下，長(zhǎng)徑比應(yīng)選擇大一些。選擇罐體長(zhǎng)徑比主要考慮以下兩方面因素： 1．長(zhǎng)徑比對(duì)攪拌功率的影響：在轉(zhuǎn)速不變的情況下，P181。所以在確定反應(yīng)釜的結(jié)構(gòu)的時(shí)候應(yīng)全面考慮，使設(shè)備既滿足生產(chǎn)工藝要求又要做到經(jīng)濟(jì)合理，實(shí)現(xiàn)最佳化設(shè)計(jì)。例如，由于物料在反應(yīng)過(guò)程中常常伴有熱效應(yīng)，為了提供或取出反應(yīng)熱，需要在釜體的外側(cè)安裝夾套或在釜體的內(nèi)部安裝蛇管；為了與減速器和軸封相連接，頂蓋上要焊裝底座或凸緣法蘭；為了便于檢修內(nèi)構(gòu)件及加料和排料，需要裝焊人孔、手孔和各種接管；為了在操作過(guò)程中有效的監(jiān)視和控制物料的溫度、壓力和液面高度，則要安裝溫度計(jì)、壓力表、液面計(jì)、視鏡和安全泄放裝置。第二章 工藝計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)反應(yīng)釜包括釜體和裝焊在其上的各種附件。s時(shí)擋板寬度可取常用值的75%；當(dāng)液體黏度超過(guò)50Pa隨著液體黏度的增加，擋板寬度可變窄。安裝有擋板的攪拌設(shè)備，大多在全擋板條件下操作。機(jī)架軸承除承受徑向載荷外，還應(yīng)承受攪拌器所產(chǎn)生的軸向力。6．機(jī)架攪拌設(shè)備的機(jī)架應(yīng)該使攪拌軸有足夠的支架間距，以保證操作時(shí)攪拌軸下端的偏擺量不大。5．變速器應(yīng)根據(jù)工藝要求和操作環(huán)境，選配合適的變速器。攪拌軸的結(jié)構(gòu)保證其質(zhì)量較小，如軸徑較大時(shí)盡量采用空心軸結(jié)構(gòu)。為防止軸發(fā)生共振，操作轉(zhuǎn)速應(yīng)控制在第一階臨界轉(zhuǎn)速的75%以下。3．?dāng)嚢栎S攪拌軸應(yīng)有足夠的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度。若有傳熱要求，則釜體外須設(shè)置夾套結(jié)構(gòu)。在確定攪拌容器的容積時(shí)應(yīng)合理選擇裝料系數(shù)，盡量提高設(shè)備的利用率。槳葉的防腐包襯層不宜過(guò)大，以防止葉型偏離最佳形狀，使流量及輸入的功率減小，影響操作的效果。對(duì)于軸流攪拌器的加強(qiáng)板，其形狀不應(yīng)破壞流形，不宜在葉根部處加焊立筋。當(dāng)槳葉部分工作面處可設(shè)置加強(qiáng)板，使截面成空心形狀。同時(shí)，攪拌器的漿葉應(yīng)該具有足夠的強(qiáng)度。8. 機(jī)械設(shè)計(jì)根據(jù)操作環(huán)境和工藝要求，確定傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的類型；同時(shí)根據(jù)攪拌器轉(zhuǎn)速和所選用的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，選擇合適的變速器型號(hào)；并進(jìn)行必要的強(qiáng)度計(jì)算，提供所有機(jī)械零部件的加工尺寸，繪制相應(yīng)的零部件圖和總體裝配圖。7. 傳熱設(shè)計(jì)當(dāng)加倍操作過(guò)程中存在熱量傳遞時(shí)，應(yīng)進(jìn)行傳熱計(jì)算。6. 攪拌特性計(jì)算攪拌特性包括攪拌功率、循環(huán)能力、切速率及分布等，根據(jù)攪拌任務(wù)及目的確定關(guān)鍵攪拌特性。而最基本的目的是要通過(guò)這些參數(shù)，計(jì)算出攪拌雷諾數(shù)，確定流速類型，進(jìn)而計(jì)算攪拌功率。在攪拌器結(jié)構(gòu)型式選定之后，還應(yīng)考慮攪拌器直徑的大小與轉(zhuǎn)速的高低。此時(shí)多數(shù)依靠過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)，或相似工業(yè)實(shí)例分析以及對(duì)放大技術(shù)的掌握程度。目前，對(duì)于給定的攪拌過(guò)程，攪拌器的選型還沒(méi)有、完善的方法。3. 攪拌器選型攪拌器的結(jié)構(gòu)型式和混合特性很大程度上決定了體系的混合效果。2. 了解物料性質(zhì)物料體系的性質(zhì)是攪拌設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算的基礎(chǔ)。而機(jī)械設(shè)計(jì)則應(yīng)對(duì)攪拌容器、傳動(dòng)裝置、軸封以及內(nèi)構(gòu)件等進(jìn)行合理的選型、強(qiáng)調(diào)（或剛度）計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 攪拌設(shè)備設(shè)計(jì)與選用的基本方法 攪拌設(shè)備的設(shè)計(jì)步驟攪拌設(shè)備設(shè)計(jì)包括工藝設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)兩部分內(nèi)容。在絕大多數(shù)攪拌設(shè)備中，攪拌軸只有一根，且攪拌器以恒定的速度向一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)。其中攪拌驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通常采用電動(dòng)機(jī)與變速器的組合或選用帶變頻器的電動(dòng)機(jī)，使攪拌器達(dá)到需要的轉(zhuǎn)速。與傳統(tǒng)的填料密封和機(jī)械密封相比，磁力傳動(dòng)裝置最主要的優(yōu)點(diǎn)是能實(shí)現(xiàn)零泄漏，但制造成本較高，目前在中、小型攪拌設(shè)備中應(yīng)用較多。磁力傳動(dòng)裝置又稱為磁力聯(lián)軸器，是全密閉密封中的一種。在攪拌設(shè)備中，最常用的軸封有液封、填料密封和機(jī)械密封等。5. 軸封軸封是攪拌設(shè)備的一個(gè)重要組成部分。通常，推進(jìn)式攪拌器可位于導(dǎo)流筒內(nèi)或略低于導(dǎo)流筒的下端；渦輪式或槳式攪拌器常置于導(dǎo)流筒的下端。通常導(dǎo)流筒的上端都低于靜液面，且在筒身上開有槽或孔。攪拌容器中的傳熱盤管也可部分以至全部代替擋板；當(dāng)裝有垂直換熱管后，一般也可不再設(shè)置擋板。通常，擋板寬度約為容器內(nèi)直徑的1/12～1/10。擋板數(shù)一般在2～6塊之間，視具體情況而定。同時(shí)，攪拌軸既要與攪拌器連接，又要穿過(guò)軸封裝置以及軸承、聯(lián)軸器等零件，所以攪拌軸還應(yīng)有合理的結(jié)構(gòu)、較高的加工精度和配合公差。攪拌軸通常自攪拌釜頂部中心垂直插入釜內(nèi)，有時(shí)也采用側(cè)面插入、底部伸入或側(cè)面伸入方式，應(yīng)依據(jù)不同的攪拌要求選擇不同的安裝方式。根據(jù)攪拌器在攪拌釜內(nèi)產(chǎn)生的流型，攪拌器基本上可以為軸向流和徑向流兩種。同時(shí)，根據(jù)工藝的傳熱要求，釜體外可加夾套，并通以蒸汽、冷卻水等載熱介質(zhì)；當(dāng)傳熱面積不足時(shí)，還可在釜體內(nèi)部設(shè)置盤管等。釜體的結(jié)構(gòu)型式通常為立式圓筒形，其高徑比值主要依據(jù)操作時(shí)容器裝液高徑比以及裝料系數(shù)大小而定。其結(jié)構(gòu)構(gòu)成如圖11所示。 攪拌反應(yīng)釜的結(jié)構(gòu)機(jī)械攪拌設(shè)備由攪拌容器和攪拌機(jī)兩部分組成。以促進(jìn)傳熱、傳質(zhì)、化學(xué)反應(yīng)為主要目的，如在攪拌設(shè)備內(nèi)進(jìn)行流體的加熱與冷卻、萃取、吸收、溶解、結(jié)晶、聚合等操作。 攪拌設(shè)備的操作目的以液體為主體的攪拌操作，常常將被攪物料分為液液、氣液、固液、氣液固等四種情況。在高徑比較大時(shí)，可用多層攪拌槳葉。攪拌形式一般有錨式、槳式、渦輪式、推進(jìn)式或框式等。反應(yīng)釜廣泛應(yīng)用于石油、化工、橡膠、農(nóng)藥、染料、醫(yī)藥、食品，用來(lái)完成硫化、硝化、氫化、烴化、聚合、縮合等工藝過(guò)程的壓力容器。最常見的是按反應(yīng)釜的結(jié)構(gòu)來(lái)分類，可分為釜式反應(yīng)器、管式反應(yīng)器、塔式反應(yīng)器、固定床反應(yīng)器、流化床反應(yīng)器等。釜內(nèi)常設(shè)有攪拌（機(jī)械攪拌、氣流攪拌等）裝置。V16m3反應(yīng)釜設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目 錄摘要 ⅠABSTRACT Ⅱ第一章 緒論 1 前言 1 攪拌設(shè)備的操作目的 1 攪拌反應(yīng)釜的結(jié)構(gòu) 1 攪拌設(shè)備設(shè)計(jì)與選用的基本方法 4 攪拌設(shè)備的設(shè)計(jì)步驟 4 攪拌設(shè)備設(shè)計(jì)與選用的基本原則 5第二章 工藝計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7 釜體的尺寸確定及結(jié)構(gòu)選型 7 反應(yīng)釜直徑和高度的計(jì)算 7 釜體的厚度 9 反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)造型 10 封頭的結(jié)構(gòu)計(jì)算 11第三章 攪拌裝置與傳動(dòng)裝置 12 攪拌器的選擇 12 攪拌器的結(jié)構(gòu)類型 12 攪拌器的標(biāo)準(zhǔn)及選用 15 攪拌功率的計(jì)算 16 攪拌軸設(shè)計(jì) 18 強(qiáng)度及剛度計(jì)算 18 臨界轉(zhuǎn)速 20 傳動(dòng)裝置的選擇 21 電動(dòng)機(jī)的選用 21 減速器的選用 22 機(jī)架的選擇 23 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 23 凸緣法蘭的選擇 23 安裝底座的選擇 24 聯(lián)軸器裝置 26 聯(lián)軸器的機(jī)構(gòu)類型 26 聯(lián)軸器的選用 28第四章 傳熱部件及附屬結(jié)構(gòu) 29 傳熱部件的結(jié)構(gòu)及熱量計(jì)算 29 傳熱部件的選擇 29 蛇管固定件及進(jìn)出口結(jié)構(gòu) 29 蛇管的選擇及熱量計(jì)算 30 工藝接管及觀測(cè)部件 30 加料管 31 卸料管 32 溫度計(jì)及套管 32 視鏡 32 壓力表 33 液位計(jì) 33 人孔的選擇 33 反應(yīng)釜密封選擇 37 反應(yīng)釜常用的動(dòng)密封類型 37 密封的選擇 37 安全裝置的選擇 39 支座的選擇 39 設(shè)備吊耳的選擇 42 管法蘭的選擇 42第五章 結(jié)論 44參考文獻(xiàn) 45致 謝 4747四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)第一章 緒論 前言反應(yīng)釜是化工生產(chǎn)中使用的典型設(shè)備之一。由于化學(xué)工藝過(guò)程的種種化學(xué)變化，是以參加反應(yīng)的介質(zhì)的充分混合為前提的，對(duì)于加熱、冷卻和液體萃取以及氣體吸收等物理變化過(guò)程，也往往采用攪拌操作，才能獲得更好的效果。反應(yīng)釜一般可根據(jù)用途、操作方式、結(jié)構(gòu)等進(jìn)行分類。按操作方式可分為：①間歇釜式反應(yīng)器,或稱間歇釜；②連續(xù)釜式反應(yīng)器,或稱連續(xù)釜；③半連續(xù)釜式反應(yīng)器。反應(yīng)釜由釜體、釜蓋、夾套、攪拌器、傳動(dòng)裝置、軸封裝置、支承等組成。其操作方式不僅可以間歇操作，而且還可以連續(xù)操作。在反應(yīng)過(guò)程中物料需加熱或冷卻時(shí)，可在反應(yīng)釜壁處設(shè)置夾套，或在器內(nèi)設(shè)置換熱面，也可通過(guò)外循環(huán)進(jìn)行換熱。攪拌既可以是一種獨(dú)立的流體力學(xué)范疇的單元操作，以促進(jìn)混合為主要目的，如進(jìn)行液液混合、固液懸浮、氣液分散、液液分散和液液乳化等；又往往是完成其他單元操作的必要手段。概括起來(lái)，攪拌設(shè)備的操作目的主要表現(xiàn)為以下四個(gè)方面： 1) 使不互溶液體混合均勻，制備均勻混合液、乳化液，強(qiáng)化傳質(zhì)過(guò)程；2) 使氣體在液體中充分分散，強(qiáng)化傳質(zhì)或化學(xué)反應(yīng)；3) 制備均勻懸浮液，促使固體加速溶解，浸取或發(fā)生液固化學(xué)反應(yīng)；4) 強(qiáng)化傳熱，防止局部過(guò)熱或過(guò)冷。攪拌容器包括釜體、外夾套、內(nèi)構(gòu)件以及各種用途開孔接管等；攪拌機(jī)則包括攪拌器、攪拌軸、軸封、機(jī)架及傳動(dòng)裝置等部件。攪拌設(shè)備攪拌機(jī)攪拌容器釜體外夾套內(nèi)構(gòu)件(擋板、盤管、導(dǎo)流筒、氣體分布器等)接管、人孔、手孔、視鏡傳動(dòng)裝置攪拌軸攪拌器軸封(或磁力連軸器)電動(dòng)機(jī)變速器機(jī)架連軸器機(jī)械攪拌設(shè)備的結(jié)構(gòu)構(gòu)成1. 攪拌容器圖11反應(yīng)釜的總體結(jié)構(gòu)攪拌容器常被稱作攪拌釜（或攪拌槽），當(dāng)攪拌設(shè)備用作反應(yīng)器，又被稱為攪拌釜式反應(yīng)器，有時(shí)簡(jiǎn)稱反應(yīng)釜。而容器裝液高徑比又視容器內(nèi)物料性質(zhì)、攪拌特征和攪拌器層數(shù)而異，一般取1～，最大時(shí)可達(dá)6，釜底形狀有平底、橢圓底、錐形底等，有時(shí)亦可用方形釜。2. 攪拌器與攪拌軸攪拌器又被稱作葉輪或槳葉，它是攪拌設(shè)備的核心部件。例如，推進(jìn)式葉輪、新型翼型葉輪等屬于軸向流攪拌器，而各種直葉、彎葉渦輪葉輪則屬于徑向流攪拌器。攪拌設(shè)備中電動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力是通過(guò)攪拌軸傳遞給攪拌器的，因此攪拌軸必須有足夠的強(qiáng)度。3. 擋板為了消除攪拌容器內(nèi)液體的打旋現(xiàn)象，使被攪物料能夠上下軸向流動(dòng)，形成全釜的均勻混合，通常需要在攪拌容器內(nèi)加入若干塊擋板。加入擋板后，攪拌功耗將明顯增加，且隨著擋板數(shù)的增加而增加；但在滿足全擋板條件后，再增加擋板數(shù)，攪拌功耗將不再增加。在固定懸浮操作時(shí)，還可在釜底上安裝底擋板，以促進(jìn)固體的懸浮。4. 導(dǎo)流筒導(dǎo)流筒為上下開口的圓筒，置于加倍容器中心，在攪拌混合中起導(dǎo)流作用。當(dāng)生產(chǎn)中液面降落時(shí)物料乃可從槽或孔進(jìn)入。當(dāng)攪拌器置于導(dǎo)流筒之下，且筒體直徑又較大時(shí)，筒的下端直徑應(yīng)縮小，使下部開口小于攪拌器直徑。軸封屬于動(dòng)密封，其作