反應釜過程設備設計課程設計

1、遼寧工業(yè)大學苣業(yè)課 課程設計（論文）題目：院（系）機械工程與自動化學院專業(yè)班級：學 號：學生姓名：指導教師：教師職稱：起止時間：13.12.16-14.01.10專業(yè)課課程設計(論文)任務書院(系)：機械工程與自動化學院教研室：過程裝備與控制工程學號學生姓名專業(yè)班級過程102題 目課 程 設 計( 論 文 ) 任 務1設計技術(shù)參數(shù)釜內(nèi)夾套工作介質(zhì)水+固體水蒸氣工作壓力(MPa)0.153.0工作溫度 (C)< 120<150操作容積 (m3)6傳熱面積(M2)72設計內(nèi)容(1)設計方案確定(2)釜體直徑設計(3)筒體及封頭設計(4)夾套設計(5)密封裝置(法蘭、墊片、螺栓)設計(6

2、)傳熱設計攪拌軸、攪拌器及傳動裝置設計及選擇(8)設計軸封形式(9)懸掛式支座設計(10)開孔補強設計(11)其它附件設計(12)有美焊接方面的設計(選擇)(13)經(jīng)濟分析3完成工作量反應釜裝配圖 A0(1張) 設計計算說明書一份，A4打印。成績評定圖面(20%說明書(30%答辯(40%平時(10%總分總成績： 指導教師簽字： 年月日目錄前言 1.1 反應釜用途及特征2.2 反應釜常見類型2.3 攪拌反應釜3.第 1 章機械設計4.1.1 確定筒體的直徑和高度4.1.1.1 筒體的直徑5.1.1.2 筒體的高度5.1.2 確定夾套的直徑和高度6.1.2.1 夾套的直徑6.1.2.2 夾套的高度

3、6.1.3 確定夾套及筒體材料和設計壁厚 7.1.3.1 確定夾套的材料和設計壁厚 7.1.3.2 確定筒體的材料和壁厚 8.1.4 水壓實驗及強度較核 1.01.4.1 內(nèi)筒體水壓實驗壓力 1.01.4.2 夾套水壓實驗壓力 1.01.4.3 內(nèi)筒水壓實驗時壁內(nèi)應力 1.01.4.4 夾套水壓實驗時壁內(nèi)應力 1.1第二章傳熱計算1.2.2.1 夾套內(nèi)的液體向筒體的外壁傳熱 1.22.2 筒外壁和內(nèi)壁的傳熱1.32.3 較核外壁溫度1.4.第三章 攪拌釜密封、攪拌傳動裝備及附屬的計算與選擇 1.53.1 選擇釜體法蘭 1.5.3.2 攪拌軸、攪拌器及傳動裝置的設計1.63.2.1 選擇攪拌器、

4、攪拌軸和聯(lián)軸器1.63.2.2 功率計算 1.6.3.2.3 攪拌軸直徑計算1.7.3.2.4 選擇攪拌傳動裝置和密封裝置1.83.2.5 軸封裝置 1.8.3.3 開孔補強 1.9.3.3.1 氨水進口補強： 2.0.3.3.2 人孔補強： 2.1.3.3.3 溫度計補強： 2.2.3.3.4 補強措施 2.4.3.4 容器支座的選用 2.4.3.4.1 反應釜的總重量計算2.43.5 人孔、溫度計與工藝接管選擇 2.53.5.1 人孔的選擇2.5.3.5.2 溫度計的選擇2.6.3.5.3 工藝接管的選擇2.7.結(jié)束語 2.8.參考文獻 2.9.1 反應釜用途及特征反應釜的廣義理解即有物理

5、或化學反應的不銹鋼容器，通過對容器的結(jié)構(gòu)設計與參數(shù)配置，實現(xiàn)工藝要求的加熱、蒸發(fā)、冷卻及低高速的混配功能。隨之，反應過程中的壓力要求對容器的設計要求也不盡相同。生產(chǎn)必須嚴格按照相應的標準加工、檢測并試運行。不銹鋼反應釜. 根據(jù)不同的生產(chǎn)工藝、操作條件等不盡相同，反應釜的設計結(jié)構(gòu)及參數(shù)不同，即反應釜的結(jié)構(gòu)樣式不同，屬于非標的容器設備。不銹鋼反應釜廣泛應用于石油、化工、橡膠、農(nóng)藥、染料、醫(yī)藥、食品等生產(chǎn)型用戶和各種科研實驗項目的研究，用來完成水解、中和、結(jié)晶、蒸餾、蒸發(fā)、儲存、氫化、烴化、聚合、縮合、加熱混配、恒溫反應等工藝過程的容器。反應釜是綜合反應容器，根據(jù)反應條件對反應釜結(jié)構(gòu)功能及配置附件的

6、設計。從開始的進料-反應 - 出料均能夠以較高的自動化程度完成預先設定好的反應步驟，對反應過程中的溫度、壓力、力學控制（攪拌、鼓風等） 、反應物 / 產(chǎn)物濃度等重要參數(shù)進行嚴格的調(diào)控。2 反應釜常見類型根據(jù)反應釜的制造結(jié)構(gòu)可分為開式平蓋式反應釜、開式對焊法蘭式反應釜和閉式反應釜三大類，每一種結(jié)構(gòu)都有他的適用范圍和優(yōu)缺點。反應釜按材質(zhì)及用途可有以下幾種：（ 1）不銹鋼反應釜不銹鋼反應釜由釜體、釜蓋、夾套、攪拌器、傳動裝置、軸封裝置、支承等組成。材質(zhì)一般有碳錳鋼、不銹鋼、鋯、鎳（哈氏、蒙乃爾）合金及其它復合材料；根據(jù)反應釜的制造結(jié)構(gòu)可分為開式平蓋式反應釜、開式對焊法蘭式反應釜和閉式反應釜三大類。不

7、銹鋼反應釜攪拌形式一般有錨式、 槳式、 渦輪式、 推進式或框式等， 攪拌裝置在高徑比較大時，可用多層攪拌槳葉， 也可根據(jù)用戶的要求任意選配。 不銹鋼反應釜的密封型式不同可分為：填料密封機械密封和磁力密封。加熱方式有電加熱、熱水加熱、導熱油循環(huán)加熱、外（ 內(nèi) ）盤管加熱等， 冷卻方式為夾套冷卻和釜內(nèi)盤管冷卻。 不銹鋼反應釜廣泛應用于石油、 化工、橡膠、農(nóng)藥、染料、醫(yī)藥、食品，用來完成硫化、氫化、烴化、聚合、縮合等工藝過程的壓力容器，例如反應器、反應釜、分解鍋、聚合釜等。（ 2）搪玻璃反應釜搪玻璃反應釜是將含高二氧化硅的玻璃，襯在鋼制容器的內(nèi)表面，經(jīng)高溫灼燒而牢固地密著于金屬表面上成為復合材料制品

8、。因此搪玻璃反應釜具有玻璃的穩(wěn)定性和金屬強度的雙重優(yōu)點， 是一種優(yōu)良的耐腐蝕設備。 搪玻璃反應釜技術(shù)規(guī)范： 使用壓力：0.2-0.8Mpa ；耐酸性：對各種有機酸、無機酸、有機溶劑均有較好的抗蝕性；耐堿性：搪玻璃對堿性溶液抗蝕性較酸溶液差。瓷層厚度：玻璃設備的瓷層厚度0.8-2.3mm ，搪玻璃設備附件的瓷層厚度0.6-1.8mm；耐壓電：搪玻璃具有良好的絕緣性，當搪玻璃在規(guī)定厚度內(nèi)用20KV高頻電火花檢查瓷層時，高頻電火花不能擊穿瓷層；耐沖擊性：玻璃層的內(nèi)應力越小，彈性越好，硬度越大，抗彎抗壓強度越高，則耐沖擊就越好。（ 3）磁力攪拌反應釜采用靜密封結(jié)構(gòu)，攪拌器與電機傳動間采用磁力偶合器聯(lián)接

9、，由于其無接觸的傳遞力矩，以靜密封取代動密封，能徹底解決以前機械密封與填料密封無法解決的泄漏問題，使整個介質(zhì)各攪拌部件完全處于絕對密封的狀態(tài)中進行工作，因此，更適合用于各種易燃易爆、劇毒、貴重介質(zhì)及其它滲透力極強的化學介質(zhì)進行反應，是石油、化工、有機合成、高分子材料聚合、食品等工藝中進行硫化、氟化、氫化、氧化等反應最理想的無泄漏反應設備。（ 4）不飽和聚酯樹脂全套設備不飽和聚脂樹脂設備由立式冷凝器、臥式冷凝器、反應釜、儲水器、分餾柱五部分組成，適用范圍：用于生產(chǎn)不飽和聚酯樹脂、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、 ABS樹脂、油漆的關(guān)鍵 設備。根據(jù)反應釜的密封型式不同可分為：填料密封，機械密封和磁力密封。（

10、5）電加熱反應釜電加熱反應釜具有加熱迅速、 耐高溫、 耐腐蝕、 無環(huán)境污染等特點， 廣泛應用于石油、化工、橡膠、農(nóng)藥、染料、醫(yī)藥、食品等行業(yè)，也用來完成硫化、硝化、氫化、烴化、縮合、聚合等工藝過程。電加熱反應釜材質(zhì)一般有碳錳鋼、不銹鋼、鋯、鎳基（哈氏、蒙乃爾、因康鎳）合金及其它復合材料；根據(jù)反應釜的制造結(jié)構(gòu)可分為開式平蓋式反應釜、開式對焊法蘭式反應釜和閉式反應釜三大類，每一種結(jié)構(gòu)都有他的適用范圍和優(yōu)缺點。根據(jù)反應釜的密封型式不同可分為：填料密封，機械密封和磁力密封。3 攪拌反應釜攪拌反應釜是化學、醫(yī)藥及食品等工業(yè)中常用的典型反應設備之一。它是一種在一定壓力和溫度下，借助攪拌器將一定容積的兩種（

11、或多種）液體與液體以及液體與固體或氣體物料混勻，促進其化學反應的設備，通常伴有熱效應，由換熱裝置將所需的熱量輸入或?qū)⑸蔁崃恳瞥?。攪拌反應釜按攪拌裝置的安裝型式可分為立式、臥式、傾斜式和底攪拌等；按攪拌形式可分為槳式、框式、錨式和推進式、渦輪式等。根據(jù)設計任務書要求本次設計的攪拌反應釜為槳式攪拌反應釜。槳式攪拌反應器在結(jié)構(gòu)上比較簡單，它的攪拌葉一般以扁鋼制造，當釜內(nèi)物料對碳鋼有顯著腐蝕性時，可用合金鋼或有色金屬制成，也可以采用鋼制外包香蕉或環(huán)氧樹脂，酚醛玻璃布等方法。槳葉安裝形式分為平直葉和折葉兩種。平直葉是葉面與旋轉(zhuǎn)方向互相垂直；折葉則是與旋轉(zhuǎn)方向成一傾斜角度。平直葉主要使物料產(chǎn)生切線方向的

12、流動，加攪拌擋板后可產(chǎn)生一定的軸向攪拌效果。折葉與平直葉相比軸向分流略多。槳式攪拌器的運轉(zhuǎn)速度較慢，一般為 10-100r/min ，圓周速度在1.5-3m/s 范圍內(nèi)比較合適。廣泛用于促進傳熱可溶固體的混合與溶解以及需在慢速攪拌的情況下，如攪拌被混合的液體及帶有固體顆粒的液體都是很有效果的。第 1 章機械設計釜體的機械設計內(nèi)容是: 確定各部分的結(jié)構(gòu)型式和尺寸, 安設各種工藝接管。1.1 確定筒體的直徑和高度夾套式反應釜的釜體是由封頭、筒體和夾套三部分焊接而成，封頭定為標準橢圓形封頭 上封頭與筒體常為焊接，但在筒體直徑DK 1500mm勺場合多用法蘭聯(lián)接1.1.1 筒體的直徑(1)設備容積:V

13、。(1-1)V。一操作容積，m3一裝料系數(shù)，根據(jù)不同的反應狀態(tài)可取。.6。.85，反應狀態(tài)平穩(wěn)，可取0.8估算如下：V 63v7.5n0.8(2)筒體內(nèi)徑：Di3 H1.DiHDi 一釜體長度與筒體內(nèi)徑比值?？砂次锪蠟楣桃合嗷旌希瑒t可取11.3H故選三1.2，估算筒體內(nèi)徑為Di4 7.531.2 1.997m將估算結(jié)果圓整至公稱直徑標準系列。選取筒內(nèi)直徑Di 1800mm1.1.2筒體的高度HV1(1-2)(1-3)Vh 一封頭容積,m3V1 1米高的筒體容積，m33查附表得：封頭容積Vh 1.13 m31米高的筒體容積V13.142 m故筒體的高度:7.5 1.13 2.028 m3.142

14、圓整 H 2000mm。于是H 1,復核結(jié)果符合原范圍。Di1.2確定夾套的直徑和高度1.2.1夾套的直徑表1.1筒體和夾套內(nèi)徑關(guān)系Di / mm500600700180020003000Dj / mmDi 50Di 100Di 200對于筒體內(nèi)徑Di20003000mm，夾套內(nèi)徑，Dj Di 200。因此Dj 2000 200=2200 mm。夾套封頭采用標準橢圓形封頭，并與夾套筒體取相同直徑。夾套直徑 DjF 2200mm。1.2.2夾套的高度估算夾套高度為:HjV1米(1-4)Vh一封頭容積，m3V1-1米高的筒體容積，m33查附表得：封頭容積Vh 1.13m31米高的筒體容積V13.1

15、42 mHjVo VhVi米6 1.133.1421.55mMHj 1500mm，則H0 H Hj 2000 1500 500mm，便于筒體法蘭螺栓裝拆。2夾套傳熱面積為：F F1H j Fh 6.8 1.5 4.48 14.68m滿足要求。1.3確定夾套及筒體材料和設計壁厚1.3.1確定夾套的材料和設計壁厚選用Q345助夾套材料。查得鋼材許用應力表 布Q345Rt工作溫度為200c的許用應力t 183MPa,選取夾套設計壓力為：P 1.1Pw 1.1 0.3=0.33 MPa夾套筒體與內(nèi)筒的環(huán)焊縫采用單面焊，不進行探傷檢查。從安全考慮，夾套上所有焊縫 均取焊縫系數(shù)0.8 ,取壁厚附加量中鋼板

16、厚度負偏差C1 0mm,單面腐蝕裕量C2 2mm。夾套厚度：PDj2 t P(1-5)一管箱計算壁厚，mmD1圓筒內(nèi)徑，mmt一材料許用應力，查得t=183MPa一焊縫系數(shù)焊縫，采用單面焊，局部探傷，取=0.8故夾套厚度得：PDj dt20.33 2200=2.48mm n d C1 C2P 2 183 0.8-0.33C1 一負偏差,C1=0mmC2一腐蝕裕量,C2 =2mm所以夾套厚度:n 2.48 02 4.48mm圓整取5mm考慮到Q345喇質(zhì)的最小壁厚要求，取夾套筒體壁厚n 6mm0 標準橢圓形夾套封頭的壁厚：PDj0.33 2200t 2.48mm 20.5P 2 183 0.8

17、0.5 0.33n d Ci C22.480 24.48 mm考慮到Q345rM質(zhì)的最小壁厚要求，取封頭壁厚：n 6mm1.3.2確定筒體的材料和壁厚筒體材料也選用Q345R筒體受內(nèi)壓取設計壓力P 0.22Mpa ,設計溫度為150c因筒體受內(nèi)外壓力的作用，現(xiàn)分兩部分分別計算筒體的厚：PDj2 t P(1)按內(nèi)壓為0.22Mpa設計壁厚：1.42mm0.22 20002 183 0.85 0.22n d G C2 1.42 0 2 2 5.42mm考慮Q345FM質(zhì)的最小壁厚要求，取釜體筒體壁厚n 8mm(2)按外壓為0.33Mpa設計壁厚:D0 Di 2 n 2000 2 8 2016mm,

18、e 1cle2 8 0 2 2 4mm取標準橢圓封頭曲面高度h1550mm ,直邊高度h225mm則筒體實際長度L為:22L H -hi 2h2 2000 550 25 2 2383mm33(1-6)筒體的臨界長度Lcr為:1.17D0JD01.172008 ,2：。85470cmm(1-7)L L.則釜體圓筒的臨界壓力Pcr為： 2.5 et D0,、Pcr 2.59EtL(1-8)DOPcr一臨界壓力，MPaE,一彈性模量，取2.1 1dMp則：2.5 4Pcr 2.59 2.1 1052008 0.068Mpacr23832008筒體的許用外壓力p為：Pcr0.068p q0.023MP

19、ap 0.33MPam 3(1-9)因為p p,所以釜體筒體壁厚取8mm不可行?，F(xiàn)取n 16mm,所以 則修改后臨界壓力為：因為所以此釜體圓筒為短圓筒12mm2.592.1 1052.51220241.21MPa2383a2024筒體的許用外壓力p為：p因為p p,且比較接近，F(xiàn)Crm1.2130.4MPa所以取筒體n 16mm此時承受外壓和內(nèi)壓時，強度均能滿足要求 標準橢圓形筒體封頭的壁厚為：按內(nèi)壓0.22Mpa設計封頭壁厚：PDi0.22 2000/ 八d t 1.42mm20.5P 2 183 0.85 0.5 0.22n d C1 C2 1.42 0 2 2 5.42mm考慮Q345R

20、M質(zhì)的最小壁厚要求，取筒體封頭壁厚與筒體相同n 6mm。按外壓0.33Mpa設計封頭壁厚： 2 P0.0833Et(1-10)k一系數(shù)比，查教材得，k=0.9Et一彈性模量,取2.1 105Mp 貝心P 0.0833 2.1,p P 一kD0105120.9 202420.722MPa因為P P,且比較接近，所以取封頭n 16mm 01.4水壓實驗及強度較核1.4.1 內(nèi)筒體水壓實驗壓力PT1.25p-t,p 0.1PT 0.22 0.1 0.32Ma PT 1.25P 0.275Ma取二者中大者，R 0.32Ma1.4.2 夾套水壓實驗壓力P1.25p-t,p 0.1Pt 0.33 0.1

21、0.43MaPt 1.25P 0.4125Ma取二者中大值，Pt 0.43Ma1.4.3內(nèi)筒水壓實驗時壁內(nèi)應力T下封頭岸P D e20.32 0.022 2000 12 27.67MPa 0.9 s 2 121.4.4夾套水壓實驗時壁內(nèi)應力TjPTjPj2Dj e0.43 0.014 2200 4128MPa 0.9 s可見水壓實驗時內(nèi)筒夾套壁內(nèi)應力都小于0.9 s水壓實驗安全，當夾套作水壓實時,釜體將受外壓作用，因夾套的實驗壓力為Tf0.45MPa ,而筒體的許用外壓為P 0.52Mpa。故不需要沖壓使筒體保持穩(wěn)定。表1.2夾套及釜體壁厚夾套1616釜體筒體封頭圖1、釜體結(jié)構(gòu)主視圖圖2、釜體

22、結(jié)構(gòu)俯視圖第二章傳熱計算2.1夾套內(nèi)的液體向筒體的外壁傳熱由化工原理中附表8知，操作壓力P 0.33Mpa下，飽和水蒸氣溫度ts 133.3°C。3.，查得水蒸氣的比汽化熱r 2168 10 J/kg。假設外壁溫度為：128。冷凝液膜的平均溫度為：tm 學殳叵 130.65OC2查得水的物性參數(shù)密度:3934.2 Kg / m導熱系數(shù):0.686w/(m k)黏度:21.77 10 5Pa s所以 t ts tw 133.3 128 5.3oC 而 H=1500+25+1/3 550=1708mm假設液膜為層流，即可計算：1.13231/4g rl t233一 c 934.89.81

23、 0.6862168 101.13 521.67 101.708 5.3148398.6(2-1)檢驗Re數(shù)4 l tRe r(2-2)4 8398.6 1.708 5.336 647.3 18002168 103 216.7 10 6為層流2.2筒外壁和內(nèi)壁的傳熱由材料可查得:47.6W/(m oC)(2-3)2 b 2975由于能量守恒得:1 tstw 解得 M =120.5oC55 c87.75oC液體溫度從3080C,取平均溫度為 t 120.5 552查水的物性參數(shù):密度966.2kg/m3導熱系數(shù) 67.82 10 2W/(m K)黏度 326.5 10 6 Pa s比熱容 cp

24、4204J / kg K_46.79 10Pr 2.03t 120.5 55 65.5oC32c g tlGr26.79 10 4 9.8165.5 1.7083 966.22316.510 6 21.91013(2-4)_ _13PrGr 1.9 10132.03 3.857 10查化工原理表3-5得：c 0.135n 1/33 C-p GPr0.135267.82 10 213 1/33.857 1018111.708壁熱阻，污垢熱阻都可忽略總傳熱系數(shù)：11,2111K1238398.629751811K 992.7(2-5)熱負荷：Q KA tmtm oC133.31283080103.

25、348表2.1 tm隨溫度分布所以可得_ 103.3 48一 103.3ln 4872.15帶入 tm 得 Q KA tm =992.7 14.68 72.15=1051430水的平均溫度：t 3080 55oC2比熱容：Cp 4.1765 103J/(kg k)密度 985.6 kg / m3熱負荷： 3Q0VCp t 985.6 6 55 4.1765 101358398272Jp(2-6)QD1358398272-1292sQ 1051430因為1292s 1700s,所以合理。2.3較核外壁溫度由于Q KA tm3A t即： 992.7 72.2 7254 (133.3 t)解得 t

26、132.2 oC ，因此符合要求。第三章 攪拌釜密封、攪拌傳動裝備及附屬的計算與選擇3.1 選擇釜體法蘭根據(jù)筒內(nèi)操作壓力，溫度和筒外直徑選擇合適的法蘭及其相配套的墊片。查化工設備設計手冊，選擇乙型平焊法蘭(JB1158 82)，法蘭材料為Q345R公稱壓力為pn 0.6MP下的乙型平焊法蘭在操作溫度為20 200oC時的允許工作壓力為0.6Mpa ,大于筒體設計壓力，所選的甲型平焊法蘭合適。參考化工設備設計手冊資料選擇石棉膠墊片查化工設備設計手冊，選用乙型平焊法蘭凸面密封面，公稱壓力Pn0.6 ，公稱直徑Dz 2000 。圖3、乙型平焊法蘭3.2 攪拌軸、攪拌器及傳動裝置的設計3.2.1 選擇

27、攪拌器、攪拌軸和聯(lián)軸器反應釜的傳動裝置通常設置在反應釜的頂蓋(上封頭)上，一般采用立式布置。電動 機經(jīng)減速機將轉(zhuǎn)速減至工藝要求的攪拌轉(zhuǎn)速，再通過聯(lián)軸器帶動攪拌軸旋轉(zhuǎn)，從而帶動攪 拌器轉(zhuǎn)動。電動機與減速機配套使用。減速機下設置一機座，安裝在反應釜的封頭上。考 慮到傳動裝置與軸封裝置安裝時要求保持一定的同心度以及裝卸檢修的方便，常在封頭上 焊一底座。整個轉(zhuǎn)動裝置連同機座及軸封裝置都一起安裝在底座上。根據(jù)上述情況，攪拌反應釜傳動裝置的設計內(nèi)容一般包括：電動機、減速機和聯(lián)軸器 的選用，選用或設計機座和底座等。3.2.2 功率計算(1)攪拌器葉輪和容器條件：葉輪形式：槳式容器內(nèi)徑：Di 2000 mm葉

28、輪直徑：d 旦1000mm2槳葉數(shù)量：Z=2容器內(nèi)液柱高度：h 2000mm葉輪與容器底距離：hi d 600mm葉輪潛液深度:(2)操作條件(3)雷諾數(shù)ReD2n1.12 1 100050.91 1052.34 106(3-1)查化工設備設計手冊圖10-29得功率準數(shù)P0 1.8(5)攪拌器功率Ps_3_ 535PS P0 n Di 1.8 1000 11.12.857kW(3-2)3.2.3攪拌軸直徑計算(1)按扭轉(zhuǎn)變形計算攪拌軸的軸徑攪拌軸選45號鋼r 0.35 , mG 8.1 104MPa(1)攪拌軸傳遞的最大扭矩考慮電動機功率損失取PN 3kwM max 9550-p 9550 旦

29、 409Ngmn70(3-3)(2)攪拌軸直徑.M n ,“409-八dL1 155.4 4： 155.4 4453.8mm r G0.35 8.1 10(3-4)取 dL1 60 mm(3)校核扭轉(zhuǎn)角5836MnmaxGdL11055836 409“544 108.1 104 6040.22 m(3-5)c 2r 2S Di 2000 1333mm331000 kg. m30.509Mpagsn 1.1r s 70 r minW(Dj< 1000)圖4、攪拌軸，攪拌槳3.2.4 選擇攪拌傳動裝置和密封裝置按照攪拌功率和轉(zhuǎn)速選擇擺線針齒行星減速機BLD1.5 229Q Q表示夾殼式軸頭，

30、。查附表26,選電動機Y112MH4,額定功 率3KW轉(zhuǎn)速1500轉(zhuǎn)/分，取擺線針齒行星減速機傳動效率 正0.95,（參考表3）減速機輸 出功率為3X0.95=2.85KW符合攪拌要求。參考附表22,根據(jù)所選減速機設計減速機機座。3.2.5 軸封裝置反應釜中介質(zhì)的泄露會造成物料浪費并污染環(huán)境，易燃、易爆、劇毒、腐蝕性介質(zhì)的 泄露會危及人身安全和設備安全。因此，在反應釜的設計過程中選擇合理的密封裝置是非 常重要的。軸封裝置按密封面間有無運動，分為靜密封和動密封兩大類。攪拌反應釜上法蘭面之 間是相對靜止的，它們之間的密封屬于靜密封。靜止的反應釜頂蓋（上封頭）和旋轉(zhuǎn)的攪 拌軸之間存在相對運動，它們之

31、間的密封屬于動密封。為了防止介質(zhì)從轉(zhuǎn)動軸與封頭之間 的泄露而設置的密封裝置，簡稱為軸封裝置。反應釜中使用的軸封裝置主要有填料密封和 機械密封兩種。表3.1填料箱密封和機械密封的比較比較項目 測漏量填料箱密封機械密封180450c.c./h<10c.c./h , TK平均泄漏量為填料箱密封的1%摩擦功損失機械密封為填料箱密封的10%50%軸磨損有磨損用久后要換軸幾無磨損維護及壽命細化經(jīng)常維護，更換填 料，個別情況8h （每班）更 換一次壽命0.51或更長，很 少需要維護高參數(shù)局壓、局溫、局真空、 高轉(zhuǎn)速、大直徑密封很難解 決可以加工及安裝加工要求一般，填料更 換方便動環(huán)、靜環(huán)表面粗糙度 及

32、平向度要求局，不易加工， 成本高，裝拆不便對材料要求動環(huán)、靜劃、要求較圖減 磨性能我們這次設計使用機械密封。它是攪拌反應釜最早采用的一種軸封結(jié)構(gòu)，其特點是結(jié) 構(gòu)簡單、易于制造，并適用于低壓、低溫的場合。雖然填料中含有一些潤滑劑，但其數(shù)量 有限且在運轉(zhuǎn)中不斷消耗，故常設置添加潤滑油的裝置。密封裝置不可能達到絕對密封，因為壓緊力太大時會加速軸與填料的磨損，使密封失 效更快。從延長密封壽命出發(fā)，允許有一定的泄露量，運轉(zhuǎn)過程中需調(diào)整壓蓋的壓緊力， 并規(guī)定更換填料的周期。對填料的基本要求是：要有彈性，這在壓緊壓蓋后，填料能貼 緊攪拌軸并對軸產(chǎn)生一定的抱緊力；良好的耐磨性；與攪拌軸的摩擦系數(shù)要小，以便 降

33、低摩擦功率損耗，延長填料壽命；良好的導熱性；使摩擦產(chǎn)生的熱量能較快地傳遞出 去；耐介質(zhì)及潤滑劑的浸泡和腐蝕。止匕外，對用在高溫高壓下的填料還要求耐高溫及有 足夠的機械強度。機械密封的選用應根據(jù)反應釜內(nèi)介質(zhì)的特性（包括對材料的腐蝕性）、操作壓力、操作溫度、轉(zhuǎn)軸直徑、轉(zhuǎn)速等進行選擇。對于低壓（Pn 0.2Mpa）、無毒介質(zhì)、非易燃易爆者，可選用一般石棉純，安裝時外涂黃油，或者采用油浸石棉填料。壓力較高或介質(zhì)有毒及易燃易爆者，常用的是石墨石棉 填料和橡膠石棉填料。3.3開孔補強根據(jù)GB150®定，當設計壓力小于2.5Mpa的殼體上開孔，兩相鄰開孔中心的間距大 于兩空直徑之和的兩倍，且接管公

34、稱外徑小于或等于 89mm時，只要接管最小厚度滿足下 表就不另行補強表3.2補強圈尺寸公稱外徑253238454845657689最小厚度3.54.05.06.0則不需要補強的有a、e、f、g、h、i、j根據(jù)GB15M開孔的限制凸形封頭或球殼上最大開孔直徑 d - Di3 i,1c 1 “dmaxDi1600 800mm 400mm223.3.1 氨水進口補強：接管材料選擇0Cr18Ni9許用強度：137Mpa規(guī)格：30 2外伸150mm內(nèi)伸100m£2n 0強度削弱系數(shù)frfr1370.724(3-6)189開孔直徑d di 2c2(302 2) 230 mm開孔所需補強面積A d

35、 2et(1fr) 30(1 0.724) 93.312mm2(3-7)有效補強范圍（1）有效寬度BB 2d 2 30 60mmB d 2 n 2 nt 30 2 62 2 46mm取大值B 60mm有效高度h1外側(cè)有效兒二仁 30 27.72mm高度h1 h1 150mm（實際外伸高度）取小值h1 =7.72mm內(nèi)側(cè)有效 h2= d nt 30 2 7.72mm高度h2 100mm（實際內(nèi)伸高度）取小值h2=7.72mm有效補強面積封頭多余金屬面積e n C24mm封頭多余金屬面積AA (B d)( e ) 2 et( e60 30 4 32 2 4)(131fr)0.724228.89mm

36、(3-8)接管多余金屬面積PCdi0.22 26tt2 nPc0.021mm2 137 1 0.22A 2n ett fr 2h2etC2nfr2 7.72 2 0.021 0.724 2 7.72 2 0 0.724244.48mm接管區(qū)焊縫面積(焊腳取6.0mm)A c1_CCCCC 2A 26.0 6.0 36mm2有效補強面積2A A1 A2 A3 28.89 44.48 36 109.37 mm2A Ae所以不需補強3.3.2 人孔補強：接管材料選擇10號鋼許用強度n 115Mpa規(guī)格： 426 6外伸200mm內(nèi)伸0mmC2n 0強度削弱系數(shù)frtc 115fr n 0.60818

37、9開孔直徑 d di2c2(42626) 2 2 416mm開孔所需補強面積Ad 2戌(1fr) 416 3 2 3 4(1 0.608) 1257.41mm2有效補強范圍有效寬度BB 2d 2 416=832mm1B d 2 n 2 nt 416 2 6 2 6 440mm 取大值 B 832mm(3)有效高度h1外側(cè)有效 h1= d7416 6 49.9mm高度hi hi 200mm（實際外伸高度）取小"產(chǎn)49.9mm內(nèi)側(cè)有效h1= 仁 416 6 49.9mm高度h2 0mm（實際內(nèi)伸高度）有效補強面積封頭多余金屬面積取小值h2=0mmn C26 2 4mm封頭多余金屬面積AA

38、 (B d)( e ) 2 et( e832 4164 3 2 4)(1 fr)4 31 0.608412.86mm2接管多余金屬面積Pcdit2FCnc0.22 4122 115 1 0.220.395mm42h et t fr 2h2 et C2n fr2 49.9 4 0.395 0.608 0218.75mm2接管區(qū)焊縫面積(焊腳取6.0mm)1 c c c c cc 2A3 26.0 6.0 36mm2有效補強面積._ _ ,2Ae A A2 A3 218.75 412.86 36 667.61mmA Ae所以所需補強面積為A Ae 1257.41 667.61 589.8mm21.

39、1.3 溫度計補強：接管材料選擇10號鋼許用強度：115Mpa規(guī)格： 50 3外伸150mm內(nèi)伸0mmC2n 0強度削弱系數(shù)fr115fr n 0.608189開孔直徑d di 2C2 (50 2 3) 2 2 48mm開孔所需補強面積_ _2A d 2 et(1 fr) 48 3 2 3 1 (1 0.608) 141.352mm有效補強范圍有效寬度BB 2d 2 48=96mm1B d 2 n 2 nt 48 2 6 2 3 66mm J 取大值 B 96mm有效高度h1外側(cè)有效 h1=d nt 48 3 12mm取小值h1 =12mm取小值h2=0mm高度h1 150mm（實際外伸高度）

40、內(nèi)側(cè)有效h2= , d nt48 3 12mm高度h2 0mm（實際內(nèi)伸高度）有效補強面積封頭多余金屬面積e n C26 2 4mm封頭多余金屬面積AA1(B d)( e)2 et( e )(1 fr)96 481 0.60847.216mm214.01mm接管多余金屬面積PCdit2 n B0.22 442 115 1 0.220.04mmA22h1et t fr2h2et C2n fr2 12 4 0.04 0.608 02接管區(qū)焊縫面積（焊腳取6.0mm）A clcccccc 2 A 26.0 6.0 36mm2有效補強面積 _ 2Ae A1A2 A 36 14.01 47.216 97

41、.226mm2A A所以所需補強面積為 ., 2A Ae 141.352 97.226 44.126mm1.1.4 補強措施擬采用補強圈補強。根據(jù)接管工程直徑DN15CB補強圈，參!I補強圈標準 JB/T4736取補強圈外徑D'=300mnrt彳全d'=163mm 因B=800,補強圈在有效范圍內(nèi)。考慮鋼板負偏差并經(jīng)圓整，取補強圈名義厚度為12mm3.4 容器支座的選用反應釜因需外加溫故選用B型耳式支座。3.4.1 反應釜的總重量計算 反應釜總載荷Q Q1 Q2 Q3 Q4Q1釜體和夾套筒體總重量查表得到：1米高釜體重7950N, 1米高夾套重2960NQ1 2 7950 1.5 296 20340NQ2釜體與夾套封頭重量查表C-7得到:釜體封頭重5880N夾套封頭重2840NQ2 2840 2 5880 14600NQ3料液重載荷Q3gV=9.8 1000 6=58800NQ4:保溫層與附件總重量查表得到：人孔載荷370N其他接管和保溫層按1000計總重Q 20340 14600 58800 1370=95110N反應釜安裝四個支座：但按三個支座承載計算：則每個支座承載4t