李樂(lè)樂(lè)均相液體機(jī)械攪拌夾套冷卻反應(yīng)器設(shè)計(jì)

1、 化工原理課程設(shè)計(jì) 設(shè) 計(jì) 題目：均相液體機(jī)械攪拌夾套冷卻反應(yīng)器設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)者班級(jí)：樹達(dá)學(xué)院化學(xué)工程與工藝1班 設(shè)計(jì)者姓名：陳儒濤、李菁文、潘慧 設(shè)計(jì)者學(xué)號(hào)：201321370101、201321370106、201321370110 設(shè) 計(jì) 日期：2015-11-22 指 導(dǎo) 老師： 蘭支利一、 設(shè)計(jì)題目： 均相液體機(jī)械攪拌夾套冷卻反應(yīng)器設(shè)計(jì)帶攪拌裝置的夾套式反應(yīng)器是有機(jī)化工的最常見(jiàn)反應(yīng)器，是精細(xì)化工生產(chǎn)中常采用的間歇式反應(yīng)釜，對(duì)其的設(shè)計(jì)具有重要的應(yīng)用背景。二、設(shè)計(jì)任務(wù)及操作條件 1. 處理能力 120000m3a均相液體 2. 設(shè)備型式 機(jī)械攪拌夾套冷卻裝置三、 操作條件1. 均相液體溫度保

2、持60。2. 平均停留時(shí)間20min。3. 需要移走熱量120kW。4. 采用夾套冷卻，冷卻水進(jìn)口溫度20，冷卻水出口溫度32。5. 60下均相液體物性參數(shù)：比熱容Cp=1 050J(kg·)，導(dǎo)熱系數(shù)=0.65W(m·)，平均密度=950kgm3，粘度2.735x10-2Pa·s。6. 忽略污垢及間壁熱阻四、 設(shè)計(jì)項(xiàng)目1、設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介：對(duì)確定的工藝流程及設(shè)備進(jìn)行簡(jiǎn)要論述2、攪拌器工藝設(shè)計(jì)計(jì)算 ：確定攪拌功率及夾套傳熱面積3、攪拌器、攪拌器附件、攪拌釜、夾套等主要結(jié)構(gòu)尺寸的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算，完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4、主要輔助設(shè)備計(jì)算與選型：冷卻水泵、攪拌電機(jī)及接管等5、設(shè)計(jì)結(jié)果

3、匯總 6、工藝流程圖（PFD）及主體設(shè)備工藝條件圖 7、設(shè)計(jì)評(píng)述 目 錄第一章 設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介41.1攪拌器的選型41.2攪拌器的安裝選擇51.3電動(dòng)機(jī)的選型51.4減速機(jī)的選型61.5 密封裝置的選擇61.6 物料進(jìn)口出口安置61.7 夾套進(jìn)出口安置61.8 泵的選擇71.9 支座的選擇71.10 管子的選擇71.11 封頭的選擇7第二章 工藝流程圖及說(shuō)明8第三章 工藝計(jì)算及主要設(shè)備的計(jì)算93.1均相液體和冷卻水的物性數(shù)據(jù)93.2攪拌槽的計(jì)算93.3攪拌器的功率計(jì)算113.4總傳熱面積133.4.1被攪拌液體側(cè)的對(duì)流傳熱系數(shù).133.4.2夾套測(cè)冷卻水對(duì)流傳熱系數(shù)133.4.3總傳熱系數(shù)14

4、3.4.4夾套傳熱面積.14第四章 設(shè)備的選型154.1電動(dòng)機(jī)的選型154.2支座的選擇154.3泵的選型154.3.1 輸料泵的選型計(jì)算154.3.2 冷水泵的選型計(jì)算15第五章 設(shè)計(jì)結(jié)果一覽表17第六章 附圖（另附攪拌器工藝流程圖及設(shè)備設(shè)計(jì)條件圖）20第七章 設(shè)計(jì)心得20第八章 主要符號(hào)說(shuō)明21第九章 參考文獻(xiàn)21第一章 設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介攪拌設(shè)備在石油、化工、食品等工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用范圍很廣，尤其是化學(xué)工業(yè)中，很多的化工生產(chǎn)或多或少地應(yīng)用著攪拌操作，化學(xué)工藝過(guò)程的種種物理過(guò)程與化學(xué)過(guò)程，往往要采用攪拌操作才能得到好的效果。攪拌設(shè)備在許多場(chǎng)合時(shí)作為反應(yīng)器來(lái)應(yīng)用的，而帶攪拌的反應(yīng)器則以液相物料為特征，

5、有液-液、液-固、液-氣等相反應(yīng)。攪拌的目的是：1、使互不相溶液體混合均勻，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。所以根據(jù)攪拌的不同目的，攪拌效果有不同的表示方法，攪拌操作分為機(jī)械攪拌和氣流攪拌。氣流攪拌是利用氣體鼓泡通過(guò)液體層，對(duì)液體產(chǎn)生攪拌作用，或使氣泡群以密集狀態(tài)上升借所謂氣升作用促進(jìn)液體產(chǎn)生對(duì)流循環(huán)。與機(jī)械攪拌相比，僅氣泡的作用對(duì)液體所進(jìn)行的攪拌時(shí)比較弱的，所以在工業(yè)生產(chǎn)，大多數(shù)的攪拌操作均是機(jī)械攪拌。本設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)要求的就是機(jī)械攪拌攪拌器設(shè)備的

6、設(shè)計(jì)遵循以下三個(gè)過(guò)程：1、根據(jù)攪拌目的和物理性質(zhì)進(jìn)行攪拌設(shè)備的選型2、在選型的基礎(chǔ)進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)與計(jì)算3、進(jìn)行攪拌設(shè)備的機(jī)械設(shè)計(jì)與費(fèi)用評(píng)價(jià)。在工藝與計(jì)算中最重要的是攪拌功率的計(jì)算和傳熱計(jì)算。1.1攪拌器的選型攪拌器主要類型有：槳式，開啟渦輪式，圓盤渦輪式，推進(jìn)式，框式，螺帶式，三葉后掠式等。攪拌器的選用應(yīng)滿足下列要求：保證物料的混合均勻，功率消耗最少，所需費(fèi)用最低，操作方便，易于制造和維修。由于本設(shè)計(jì)是低黏度的液體混合，是難度最小的一種攪拌過(guò)程，主要目的是在給定的時(shí)間內(nèi)達(dá)到或接近均相混合的要求。其主要控制因素是容積循環(huán)速率。由于三葉推薦式的循環(huán)強(qiáng)且消耗動(dòng)力少，循環(huán)容易，所以是最適用的。而渦輪式雖

7、有高的剪切力，但對(duì)于這種混合過(guò)程并沒(méi)太大的必要，所以若用在大容量液體混合時(shí)就不合理。槳式的因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在小量液體混合中廣泛的應(yīng)用，但用在大量液體混合時(shí)，其循環(huán)能力就不足。透平式是化工廠中運(yùn)用最為廣泛的攪拌器，能有效的完成幾乎所有的攪拌操作并能處理粘度范圍較廣的液體，他們?cè)诓钌鷱较蛞毫鲿r(shí)特別有效，但亦同時(shí)引起軸向液流，尤其在槽壁上有擋板之時(shí).對(duì)混合密度大致相同的液體，他們的效力極為顯著，此外，它們的造價(jià)也比多數(shù)其他形式的攪拌器低.結(jié)合這次設(shè)計(jì)的各種條件選擇是的六個(gè)平片的透平式攪拌器.1.2攪拌器的安裝及組成選擇攪拌器上端可用機(jī)械密封，易維護(hù)、檢修、壽命長(zhǎng)。攪拌器的安裝高度要有利于底部出料，使出

8、料口處得到充分的攪動(dòng)，使輸料管路暢通。組成  攪拌罐由攪拌罐體、攪拌罐蓋、攪拌器、支承、傳動(dòng)裝置、軸封裝置等組成，還可根據(jù)工藝要求配置加熱裝置或冷卻裝置。攪拌罐體、攪拌罐蓋、攪拌器、軸封等選用材料可根據(jù)不同的工藝要求選用碳鋼或不銹鋼等材料來(lái)制作。攪拌罐體與攪拌罐蓋可采用法蘭密封聯(lián)結(jié)或焊接聯(lián)結(jié)。攪拌罐體與攪拌罐蓋可根據(jù)工藝要求開進(jìn)料、出料、觀察、測(cè)溫、測(cè)壓、蒸汽分餾、安全放空等工藝管孔。攪拌罐蓋上部配置有傳動(dòng)裝置（電機(jī)或減速器），由傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)攪拌罐內(nèi)的攪拌器.軸封裝置可采用機(jī)封或填料、迷宮密封等多種形式(根據(jù)用戶需要確定)。1.3電動(dòng)機(jī)的選型電機(jī)功率選用應(yīng)滿足攪拌器運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)功率

9、與轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)，軸封系統(tǒng)功率損失的要求，還要考慮到有時(shí)在攪拌操作中會(huì)出現(xiàn)不利的條件導(dǎo)致功率過(guò)大。攪拌轉(zhuǎn)動(dòng)裝置常配用4極或6極電動(dòng)機(jī)，8極電動(dòng)機(jī)比較少用，2極電動(dòng)機(jī)幾乎不用。通常，減速機(jī)有多種速比可選擇，配用4極或6極電動(dòng)機(jī)有可能獲得相近的攪拌轉(zhuǎn)速。當(dāng)電動(dòng)機(jī)功率相同時(shí)，4極電動(dòng)機(jī)比6極電動(dòng)機(jī)便宜，質(zhì)量輕，但所要求的減速機(jī)的減速比較大，減速機(jī)可能比較貴。所以我們選用6極的電動(dòng)機(jī)。1.4減速機(jī)的選型減速機(jī)的選擇是根據(jù)反應(yīng)釜攪拌傳動(dòng)所需的電機(jī)功率，攪拌軸轉(zhuǎn)速（即減速機(jī)輸出軸轉(zhuǎn)速），然后再根據(jù)其他具體條件綜合考慮，確定適用的減速機(jī)。其中反應(yīng)釜為立式安裝，采用耳式反應(yīng)。由于設(shè)備需要保溫，反應(yīng)釜直接支撐在樓板上

10、，所以選B型，選四個(gè)支座。由于反應(yīng)釜的直徑為2020mm，大于900mm所以需要開設(shè)入孔。便于安裝，拆卸，清洗和檢修設(shè)備內(nèi)部的裝置。選用圓形入孔的機(jī)器制造方便。圓孔的大小及位置以進(jìn)出設(shè)備方便；攪拌器的尺寸，以方便攪拌器軸及攪拌器能通過(guò)的入孔放入罐體內(nèi)。1.5 密封裝置的選擇用垂直于軸的平面來(lái)密封轉(zhuǎn)軸的機(jī)械密封裝置。與填料密封相比，機(jī)械密封是一種功耗小，泄漏率低，密封性能可靠，使用壽命長(zhǎng)的轉(zhuǎn)軸密封形式。機(jī)械密封裝置主要由動(dòng)環(huán)、靜環(huán)、彈簧加荷裝置和輔助密封圈等四部分組成。1.6 物料進(jìn)口安置出料管的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要考慮物料是否易于放出且能放盡，阻力小，不易賭塞，溫應(yīng)力等因素。我們?cè)O(shè)計(jì)的出料口在反應(yīng)釜的

11、下端，便于物料排凈，不用設(shè)置出料泵。另外，出料口設(shè)置溫度測(cè)量點(diǎn)，以便控制物料的冷卻溫度。1.7夾套進(jìn)出口安置冷卻液進(jìn)口管安置在反應(yīng)釜兩側(cè)，使液體從底部進(jìn)入，高端流出，從而避免氣泡的產(chǎn)生，使傳熱介質(zhì)能充滿整個(gè)夾套空間。1.8 泵的選擇泵的選型的重要依據(jù)是：工藝裝置生產(chǎn)中，要求泵輸送的介質(zhì)流量Q；要求額定流量不小于裝置的最大流量，或取正常流量的1.11.5倍；進(jìn)口壓力和出口壓力；進(jìn)口介質(zhì)溫度；操作狀態(tài)為連續(xù)操作或間歇操作；裝置汽蝕余量。根據(jù)本設(shè)計(jì)的均相料液和冷卻用水的粘度、要求的流量、估算的揚(yáng)程和連續(xù)操作的要求，我們選用離心泵，料液泵型號(hào)選IS80-65-125，冷卻水型號(hào)選IS-65-50-16

12、0。由于預(yù)防操作過(guò)程中出現(xiàn)意外，所以，離心泵應(yīng)一開一備。1.9 支座的選擇立式安裝的反應(yīng)釜最常用的支座為耳式支座。標(biāo)準(zhǔn)耳式支座為（JB/T4725-92）。分為A型和B型兩種。當(dāng)設(shè)備需要保溫或直接支承載樓板上時(shí)選B型，否則選擇A型。所以本次設(shè)計(jì)所用B型耳式支座。由于每臺(tái)反應(yīng)釜常用4個(gè)支座。 所以再根據(jù)所要支撐的重量來(lái)選擇合適的允許載荷。1.10 管子的選擇化工廠中介質(zhì)的流體運(yùn)動(dòng)，絕大多數(shù)是湍流。當(dāng)輸送流體的流量一定時(shí)，管徑的大小直接影響經(jīng)濟(jì)效果。管徑小，介質(zhì)流速大，管路壓力降大，從而增加了流體輸送機(jī)械（泵或壓縮機(jī)）的動(dòng)力操作費(fèi)用;反之，增大管徑，雖然動(dòng)力費(fèi)用減少，但管路建造費(fèi)用卻增加。管徑的大

13、小，依據(jù)化工運(yùn)行中介質(zhì)可能出現(xiàn)的最大流量，介質(zhì)的推薦流速和允許的壓力降來(lái)確定。1.11 封頭的選擇封頭是壓力容器必不可少的重要組成部分，封頭分為半圓形封頭、標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭、蝶形封頭、球冠形封頭四種，其中分別以外徑和內(nèi)經(jīng)為基準(zhǔn)取封頭的高度，然而封頭的選取根據(jù)其攪拌槽的內(nèi)壓力又有所不同，主要是看是否能符合生產(chǎn)的需要等因素。 第二章 工藝流程圖及說(shuō)明流程的說(shuō)明 首先，將冷水放入冷水儲(chǔ)罐，在里面停留一定的時(shí)間，達(dá)到要求溫度之后，通過(guò)離心泵將加熱后的水抽入夾套，通過(guò)調(diào)節(jié)閥控制水的流量，流出的水進(jìn)入流出水儲(chǔ)罐。其次，均相料液由料液泵抽入攪拌槽，開動(dòng)并調(diào)節(jié)攪拌器轉(zhuǎn)速，通過(guò)料液進(jìn)口的調(diào)節(jié)閥，控制料液進(jìn)料的流量

14、，使得料液在攪拌槽中停留一定時(shí)間，最后，流出的均相液體進(jìn)入儲(chǔ)罐。 第三章 工藝計(jì)算及主要設(shè)備的計(jì)算3.1均相液體和冷卻水的物性數(shù)據(jù)均相液體60下的物性參數(shù)比熱容1050J/(kg. )；導(dǎo)熱系數(shù)0.65w/(m. )平均密度950kg/m3粘度 Pa·s；冷卻水定性溫度選進(jìn)出口的平均溫度(20+32)/2=26；查物性手冊(cè)【化工原理 第二版】在26下水的物性參數(shù)如下： 比熱容4178J/(kg·) 導(dǎo)熱系數(shù)0.610w/(m·) 密度996.7kg/m3 粘度 Pa·s 查物性手冊(cè)【化工原理 第二版】在20下水的物性參數(shù)如下： 密度998.2kg/m3

15、粘度 Pa·s 查物性手冊(cè)【化工原理 第二版】在32下水的物性參數(shù)如下：密度955.0kg/m3 粘度Pa·s3.2攪拌槽的計(jì)算一、攪拌器選型因?yàn)樵摂嚢杵髦灰菫榱藢?shí)現(xiàn)物料的均相混合，所以，推進(jìn)式、槳式、渦輪式、三葉后掠式等都可以選擇，此處選擇六片平直葉圓盤渦輪式攪拌器。二、攪拌器設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算確定攪拌槽的結(jié)構(gòu)與尺寸，明確攪拌槳及其附件的幾何尺寸和安裝位置，計(jì)算攪拌轉(zhuǎn)速和功率，傳熱計(jì)算等，最終為機(jī)械色好幾提供條件。（一）攪拌槽的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1、攪拌器的容積、類型、高徑比對(duì)于連續(xù)操作，攪拌槽的有效體積為攪拌槽的有效體積=流入攪拌槽的液體處理量×物料平均停留時(shí)間流入攪拌槽的

16、液體處理量=120000m3/a所以，攪拌槽的有效體積V=120000/(300×24) ×(18/60)=5.556m3一般取攪拌液體深度與攪拌槽內(nèi)徑相等以攪拌槽為平底近似估算直徑。由攪拌槽的有效體積可計(jì)算出攪拌槽內(nèi)徑為1.9m，攪拌液體深度為1.9m，即DH 1.9m由于罐體沒(méi)有特殊要求，一般選取最常用的立式圓筒型容器，根據(jù)傳熱要求，罐體帶夾套，膠套選用螺旋板夾套。夾套內(nèi)設(shè)導(dǎo)流板，螺距P=0.05m，夾套環(huán)隙E=0.05m一般實(shí)際攪拌槽的高徑比為1.11.5，現(xiàn)取1.2.攪拌槽筒體總高H0=1.2×1.92.28m2、攪拌槳尺寸及其安裝位置 攪拌器為六片平直葉

17、圓盤渦輪式。由化工原理上冊(cè)計(jì)算得： (1)葉輪為透平式，有6個(gè)平片，安裝在直徑S=0.5m的中心圓片上 (2)葉輪直徑d0.33D0.33×1.90.63m (3)葉輪距槽底的高度C=1.0d0.63m (4)葉片寬度b=d/5=0.63/5=0.13m (5)葉片長(zhǎng)度L=d/4=0.63/4=0.16m (6)液體深度H=1.0D=1.0×1.9=1.9m (7)擋板數(shù)=6，垂直安裝在槽壁上并從槽底延伸到液面之上 (8)擋板寬度Wb=D/10=1.9/10=0.19m (9)攪拌器的轉(zhuǎn)速： Ut=dn Ut-葉片末梢速度，在此處取值為5.2 m·s-1（依據(jù)下表

18、） n-攪拌器轉(zhuǎn)速 透平式葉輪的末梢速度范圍攪拌強(qiáng)度Ut/m·s-1低度攪拌2.53.3中度攪拌3.34.1高度攪拌4.15.6所以n=Ut/d=5.2/(3.14×0.63)=2.63/s.取n=2.6/s3、攪拌槽的附件為了消除可能的打旋現(xiàn)象，強(qiáng)化傳熱和傳質(zhì)，安裝6片寬度為(1/10)D即0.19m的擋板。全擋板的條件判斷如下： nb=()n(0.19/1.9)1.2×6=0.379由于0.3790.35，因此，符合全擋板條件。根據(jù)GB/T規(guī)定，材料選擇是Q235-B，根據(jù)化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)第六版選材的一般原則：（1）壓力容器用鋼材應(yīng)符合GB1501998鋼制壓

19、力容器的要求，材料適用于設(shè)計(jì)壓力不大于35Mpa的壓力容器，選材應(yīng)接受國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局頒發(fā)的壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程的減速。壓力容器受壓元件用鋼應(yīng)是由平爐、電爐或氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐冶煉的鎮(zhèn)靜鋼，鋼材（板材、帶材、管材、型材、鍛件等）的質(zhì)量與規(guī)格應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或者有關(guān)技術(shù)規(guī)定。 壓力容器承壓構(gòu)件使用普通低碳鋼的適用范圍見(jiàn)表，當(dāng)操作溫度在-203500C，壁厚不大，且無(wú)頻繁溫、壓波動(dòng)時(shí)，可采用半鎮(zhèn)靜鋼代替鎮(zhèn)靜鋼。壓力容器用碳素鋼鎮(zhèn)靜鋼板的適用范圍鋼板牌號(hào)使用溫度/0C設(shè)計(jì)壓力/MPa殼板鋼板厚度/mm其他限制Q235-B03501.620不得用于毒性程度為高度或極度危害介質(zhì)的壓力容器Q2

20、35-C04002.530容器按壓力等級(jí)的分類容器種類代號(hào)設(shè)計(jì)壓力范圍/Mpa低壓容器中壓容器高壓容器超高壓容器LMHU0.1p1.61.6p1010p100P100所以在實(shí)際制造中應(yīng)選擇Q235-B來(lái)制造。設(shè)計(jì)壓力為p=1.0Mpa攪拌槽的壁厚計(jì)算： =1.0×1900/(2×113×0.8-1.0)=10.57mmn=+C+圓整=10.57+0.63+圓整=12mm式中圓筒的技術(shù)厚度，mm；PC=P=1.0Mpa圓筒的計(jì)算壓力，Mpa；D攪拌槽的內(nèi)徑，mm；圓筒的焊接接頭系數(shù)，設(shè)圓筒局部無(wú)損傷，取=0.80；圓筒材料在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力，Mpa，查化工設(shè)備機(jī)

21、械基礎(chǔ)附九圖得：=113Mpa整合后取攪拌槽壁厚為12mm。3.3攪拌器的功率計(jì)算（二）、攪拌槽的設(shè)計(jì)計(jì)算1、攪拌功率計(jì)算采用永田進(jìn)治公式法計(jì)算Re=0.632×2.6×950÷2.735×100=35844.35>300Fr=(2.6)2×0.63/9.81=0.434由于Re數(shù)值很大，處于湍流區(qū)，因此，應(yīng)該安裝擋板，以消除打旋現(xiàn)象。功率計(jì)算需要知道臨界雷諾數(shù)Rec，用Rec代替Re進(jìn)行攪拌功率計(jì)算。Rec可以從圖上湍流和層流的轉(zhuǎn)折點(diǎn)得出，根據(jù)已知條件，從圖上讀出Rec=14.0六片平直葉渦輪槳葉的寬b=0.13m，槳葉數(shù)z=6b/D=

22、0.13/1.9=0.068d/D0.63/1.9=0.332H/D=1.0sin=1.0A=14+( b/D)670(d/D-0.6)2+185=14+0.068×670×(0.332-0.6)2+185=29.85 P=1.1+4(b/D)-2.5(d/D-0.5)2-7(b/D)4=1.1+40.068-2.5×(0.332-0.5)2-7×0.0684=1.269Np=29.85/14+1.496(103+1.2×140.66)/(103+3.2×140.66)1.269×1×1=2.132+1.496&#

23、215;0.986=3.61N= Np·n3·d5=3.61×950×2.63×0.635=5982W在查圖中檔流動(dòng)變?yōu)槌浞滞牧鲿r(shí)，即Re>10000以后，功率曲線變成水平線，此時(shí)流動(dòng)與雷諾數(shù)和佛勞德數(shù)都無(wú)關(guān)，應(yīng)讀圖得到=Np=6.1，所以對(duì)于有擋板的典型構(gòu)型攪拌器，Re>10000時(shí)N=6.1·n3·d5=6.1×950×2.63×0.635=10108.26W如果采用查Rushton算圖計(jì)算，當(dāng)Re=6.62×104時(shí)，查得=Np=6.1，與用永田進(jìn)治公式計(jì)算所得結(jié)果有

24、一定的差距，這也不難理解，因?yàn)椴閳D本身就有一定的誤差，同時(shí)，經(jīng)驗(yàn)公式也有一定誤差。3.4總傳熱面積1、被攪拌液體側(cè)的對(duì)流傳熱系數(shù)j 采用佐野雄二推薦的關(guān)聯(lián)式計(jì)算Nuj=N/m=N/=4N/D2H =5982×4/（950×3.14×1.92×1.9）=1.17W/Kg=/=2.735×10-2/950=2.879×10-5 =2295.32Pr=Cp/=1050×2.735×10-2/0.65=44.18Nuj=D/=1.9/0.65=0.512×2295.32×44.181/3×0.

25、3320.52×0.0680.08j=646.06w/(m2·0C)2、夾套側(cè)冷卻水對(duì)流傳熱系數(shù)，計(jì)算時(shí)可忽略V項(xiàng)Nu=D/=0.027Re0.8Pr0.33Vis0.14下面計(jì)算水的流速u查物性手冊(cè)定性溫度（20+32）/2=260C.冷卻水的物理參數(shù)如下：比熱容：Cp=4178J/(Kg·0C)導(dǎo)熱系數(shù)=0.610 w/(m2·0C)密度=996.7Kg/m3粘度=8.825×10-4pa·s需要移走的熱量為：Q=120000+N=120000+5982=125982W冷卻水的質(zhì)量流量：Q=mCp(t2-t1) m=Q/ Cp(t

26、2-t1)= 125982/4178（32-20）=2.51Kg/s夾套中水的流速：u=（2.51/996.7）/（0.05×0.05）=1.01m/sD=4E=4×0.05=0.2mD=1.850mRe.=Du/=(0.2×1.01×996.7)/(8.825×10-4)=228139.83Pr= Cp/=4178×8.825×10-4/0.610=6.040.2/=0.027×228139.830.8×6.040.331+3.5×(0.2/1.85)=3974.98w/(m2·0C

27、)3、求總傳熱系數(shù)K，忽略污垢熱阻和攪拌槽壁熱阻 K=1/(1/j+1/)=1(1/646.06+1/3974.98)=555.74w/(m2·0C)4、求夾套傳熱面積由Q=KF=33.640CF=125982/（555.74×33.64）=6.74m²需要可算一下夾套可能提供的傳熱面積是否能滿足傳熱要求，計(jì)算是可考慮攪拌槽內(nèi)表面能提供的傳熱面積，如果該面積能滿足要求，即可認(rèn)為將夾套設(shè)計(jì)符合要求。攪拌槽內(nèi)表面能提供的傳熱面積（按最小面積計(jì)算）：DH=3.14×1.9×1.9=11.34m²該面積大于計(jì)算所需要的傳熱面積F=6.74m&

28、#178;，因此，夾套設(shè)計(jì)符合要求。 第四章 設(shè)備的計(jì)算和選型4.1電動(dòng)機(jī)的選型電動(dòng)機(jī)的功率：6.65(KW)式中Pm所需要的電機(jī)功率，KW；總傳動(dòng)效率。（一般取0.850.95，機(jī)械密封結(jié)構(gòu)時(shí)，可以取值較高；填料密封結(jié)構(gòu)時(shí)，取值較低）圓整后功率為7.5KW，選取型號(hào)為Y132S2-2三相電動(dòng)機(jī)，功率7.5kW，額定電流15A，額定轉(zhuǎn)速2900r/min。型號(hào) 單位額定功率額定電流額定轉(zhuǎn)速效率功率因數(shù)振動(dòng)速度重量kWAr/min%COSmm/skgY132S2-27.515290086.20.881.872表、Y132S2-2三相電動(dòng)機(jī)的相關(guān)參數(shù)4.2支座的選擇立式容器的支座主要有耳式支座、腿

29、式支座、支承式支座和裙式支座四種，中、小型直立容器常采用前三種支座，高塔設(shè)備則廣泛的使用裙式支座。夾套反應(yīng)釜多為立式安裝，最常用的支座為耳式支座。在本次設(shè)計(jì)中，我們采用的是耳式支座，耳式支座分為A型（短臂）和B型（長(zhǎng)臂）兩類，B類耳式支座有較寬的安裝尺寸，當(dāng)設(shè)備外面有保溫層，或者將設(shè)備直接放在樓板上的，宜用B型耳式支座。查化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)附表17可知：JB/T4725-95，支座個(gè)數(shù)為四個(gè)，支座允許的載荷100KN，適用容器的公稱直徑DN13002600mm。支座高度320，支座質(zhì)量28.7Kg.地腳螺旋規(guī)格M24，d=30.底板l1=250，b1=180，=16，s1=90，筋板l2=330

30、，b2=200，=12，墊板l3=400，b3=320，=10，e=48。4.3泵的選型 輸料泵的選型計(jì)算 ： 8取管內(nèi)u=1.5m/sVs=Q/Cpt=125982/(1050×60×950)=0.002105 (m3/s)由 則取d=43mm，管路452.0mm；取=0.15（新的無(wú)縫鋼管）Re=d/=0.04×1.5×950/()=2.084×103(2100<Re<105)取用光滑管經(jīng)驗(yàn)公式 =0.3164/Re0.25=0.3164/(2.084×103)0.25=0.047全管路設(shè)計(jì)中有3個(gè)90°彎頭

31、，=0.75;一個(gè)全開閥，=0.17；管長(zhǎng)L=5+3=8（m） 罐內(nèi)壓強(qiáng)計(jì)算： 式中P1罐內(nèi)壓強(qiáng)，Pa；H液靜液面高度，m；r重度，kg/（m2·s2），（m是均相液體密度，kg/m3）。H底反應(yīng)罐到地面的高度，m取H底=0.5 m， H=1.9m由機(jī)械能守恒得： 根據(jù)GB/T中有，標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭中，當(dāng)以攪拌槽內(nèi)經(jīng)為基準(zhǔn)時(shí)，則按公式：Di/2(H-h)=2計(jì)算的封頭的高度， 經(jīng)過(guò)計(jì)算封頭高度H應(yīng)為0.649m（m）z2取1.2m，he=6.569（m）h=1.1×6.569=7.226mQ=0.001913m3/s=1.913L/s選擇IS65-50-160型離心泵較合適

32、，n=1450r/min 冷水泵的選型計(jì)算由攪拌槽的計(jì)算中可知：ms=2.51kg/s，u=1.01m2/sVs=ms/= =2.51/996.7=0.002157（m3/s） （m）冷水進(jìn)口直管選熱軋無(wú)縫鋼管622.5mm；取=0.16mm，冷水進(jìn)口直管管路設(shè)計(jì)三個(gè)90度彎頭，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)閥（全開），一個(gè)搖板止逆閥。直管總長(zhǎng)L=6.0米，流體輸送高度h=1.0m，查表得三個(gè)90度彎頭的阻力系數(shù)le/d=35，標(biāo)準(zhǔn)閥全開的阻力系數(shù) l2/d=300，管口突然擴(kuò)大=1.0 突然縮小=0.5，搖板止逆閥l3/d=100.管內(nèi)流動(dòng)總阻力損失由公式式中摩擦阻力系數(shù)； L總管長(zhǎng)度，m；阻力系數(shù)；u流體流速，

33、m/s；由Re=ud/=996.7×1.01×0.052158.825×10-4=5.95×104查摩擦系數(shù)與Re及/d的關(guān)系圖得=0.028J/kg=2.282+4.987=7.269 J/kg水槽液面與夾套進(jìn)口建立機(jī)械能守衡方程有：其中Z1=0， Z2=1 ， u1=0 ， u2=0.863假設(shè)p1 =p2所以直管輸送需要泵提供的壓頭he2=/g=17.451/9.81=1.78m故所選泵需要提供的總壓頭he總= 1.1×he2=1.1×1.78=1.958（m）根據(jù)管內(nèi)體積流量VS=2.156L/S管路所需壓頭he總=1.958

34、m選擇IS-80-65-125離心泵，轉(zhuǎn)速為n=1450r/min 第五章 設(shè)計(jì)結(jié)果一覽表 項(xiàng)目符號(hào)單位設(shè)計(jì)計(jì)算數(shù)據(jù)及選型攪拌器類型六片平直葉圓盤渦輪式葉輪直徑dm0.63葉片寬bm0.13葉輪距槽底高度Cm0.63攪拌轉(zhuǎn)速nr/s2.6槳葉數(shù)z6攪拌功率Nw5982攪拌器附件全擋板數(shù)Nb個(gè)6擋板寬度Wbm0.19攪拌槽攪拌槽體積Vm³5.556攪拌液體深度Hm1.9攪拌槽內(nèi)徑Dm1.9攪拌筒體實(shí)際高度H0m2.28反應(yīng)釜的壓強(qiáng)P1kPa23.23封頭高度Hm0.649料液質(zhì)量流量mSkg/s2.51夾套夾套型式 空心夾套螺旋板螺距Pm0.05夾套環(huán)隙Em0.05夾套內(nèi)冷卻水流速um

35、/s1.01冷卻水移出熱量QW125982被攪拌液體側(cè)的對(duì)流傳熱系數(shù)ajW/(m2.0c)646.06夾套側(cè)冷卻水傳熱系數(shù)aW/(m2.0c)3975.98攪拌槽總傳熱系數(shù)KW/(m2.0c)555.74所需夾套面積Fm26.74電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y-200L1-2功率PmKW7額定電流A29.4額定轉(zhuǎn)速r/min2930支座規(guī)格JB/T4725-95允許載荷KN100數(shù)量個(gè)4進(jìn)料泵型號(hào)IS65-50-160壓頭hem6.569流量Q3m3/h6.887冷水泵型號(hào)IS-80-65-125壓頭he1m1.958流量Q4m3/h7.762物料管規(guī)格452.0mm材料無(wú)縫鋼管輸料管的摩擦損失WfJ/kg14.985單位重量流體的沿程損失hfm1.528摩擦系數(shù)0.047管內(nèi)流速um/s1.5冷水管規(guī)格622.5mm材料無(wú)縫鋼管摩擦系數(shù)0.028管內(nèi)流動(dòng)總阻力損失J/kg7.269 第六章 附圖 （另附攪拌器工藝流程圖及設(shè)備設(shè)計(jì)條件圖） 第七章 設(shè)計(jì)心得 化工原理課程設(shè)計(jì)