聚合釜設計參考示例

1概述（現(xiàn)狀、應用:……；工藝配方：……；性能指標：……；主要原料及主要特性參數(shù)：……）2生產(chǎn)工藝流程【工藝路線的選擇……；工藝流程圖(詳見工藝流程圖)；工藝流程敘述……(生產(chǎn)操作過程、各控制參數(shù)、操作時間等)】3生產(chǎn)控制及三廢處理各崗位生產(chǎn)控制（各崗位控制條件；……）三廢處理（廢水及廢液；廢渣；廢氣）4設備選型原則主要設備的選型原則（反應釜的選型原則、攪拌器的選型原則）輔助設備選型原則（泵的選型原則、各輔助設備（具體選型見后面章節(jié)））5物料衡算物料衡算的任務衡算依據(jù)及收集的數(shù)據(jù)衡算基準：（日產(chǎn)量，每釜日產(chǎn)能力及釜個數(shù)）反應釜每批投料量其它物料（水、汽等等）6釜設計設計任務選擇釜及夾套材料，確定聚合釜和夾套的幾何尺寸，并對聚合釜及夾套進行強度計算。設計依據(jù)……釜幾何尺寸的確定選定罐體高/徑比i=（～）由估算公式：計算結果，例如：初步選取公稱直徑為Dg2600的筒體，封頭選取Dg2600的標準橢圓封頭。查表得封頭的尺寸如下：曲邊高度h1=650mm，直邊高度h2=50mm內表面積Fh=，容積Vh=查表得Dg2000的筒體的有關數(shù)據(jù)如下：一米高容積V1=；一米高內表面積F1=則筒體高度計算為：H=（V－V封）/V1=（）÷=m按材料規(guī)格求整為：H=m長徑比H/D=3200÷2600=，釜的實際體積為：V實際=HV1+V封=×+=釜的實際裝料系數(shù)為：η實際=V物/V實際=÷=由此可見，聚合釜的尺寸合理。釜設計最大生產(chǎn)量為：×=……m3夾套幾何尺寸的確定取公稱直徑為Dg2800的夾套，夾套封頭也采用標準橢圓封頭，并取與夾與筒體相同的直徑。查表得Dg2800的標準橢圓封頭的有關尺寸如下：直邊高度h2=700mm；內表面積Fh=；容積Vh=聚合釜筒體部分物料的高度：H物=（V物-V封）/V1=（）÷=液面高度H液=H物+h1+h2=2540+50+650=3240mm夾套包圍的筒體高度：H包=H物+△=+=夾套筒體的高度：H夾=H包+50=2720+50=2770mm聚合釜內傳熱面積A=H包F1+Fh=×+=由《化工設備機械基礎》式4-5校核：……傳熱面積合適。釜壁厚的計算聚合釜采用0Cr19Ni10與16MnR不銹鋼復合鋼板制造?？梢?6MnR鋼來進行強度計算。設計壓力；設計溫度180聚合釜計算厚度為：δ=PcDi/（2φ［σ］t－Pc）=×2600/（2××180－）=δn=δ+C+△其中C=C1+C2C1為鋼板負偏差，取,C2為腐蝕裕度，取1mmδn=++△=δe=δn－C=－=D0/δe=（Di+2δn）/δe其中D0為聚合釜外徑，Di為聚合釜內徑。則D0/δe=（2600+×2）/=計算長度L=H+h2+1/3h1，其中H為筒體高度，h2為封頭直邊高度，h1為封頭曲邊高度。則L=3293+50+1/3×650==3560mmL/D0=3560/2600=查《外壓或軸向受壓圓筒幾何參數(shù)計算圖》，得到系數(shù)A=然后查圖《外壓圓筒和球殼厚度計算圖（16MnR鋼）》,A點位于曲線左邊，用公式［P］=2AEt/3(D0/δe)在操作溫度下，鋼板Et=×105MPa［P］=2××186×109/（3×）=MPa〈MPa所以10mm厚鋼板不適合。當δn=26mm時，D0/δe=（2600+×2）/=查《外壓或軸向受壓圓筒幾何參數(shù)計算圖》，得到系數(shù)A=，然后查圖《外壓圓筒和球殼厚度計算圖（16MnR鋼）》B=68MPa則計算許用外壓力［P］［P］=B/（D0/δe）=68/=設計外壓P=，小于［P］且比較相近。則所選取的δn=26mm符合要求。即筒體厚度δn=26mm封頭厚度取與筒體相同的厚度26mm夾套厚度的計算夾套選用15MnVR鋼板制造。夾套計算厚度為：δ=PcDi/（2φ［σ］t－Pc）式中：Pc為計算壓力；取；Di為夾套內徑；2800mm；φ為焊縫系數(shù)，?。p面對接焊，局部無損探傷）；［σ］t為材料許用應力，查表得180MPa則δ=×2800/（2××180－）=鋼板名義厚度δn=δ+C+△其中C=C1+C2，C1為鋼板負偏差，取0.6mm,C2腐蝕裕度取2mm,則壁厚附加量C等于那么，δn=++△==10mm夾套封頭厚度取與夾套筒體相同的厚度10mm水壓試驗應力校核筒體水壓試驗應力校核水壓試驗壓力PT==×=水壓試驗時的薄膜應力為σT=PT（Di+δe）/2δe考慮到液柱壓力，代入計算時PT取σT=×（2600+）/2×=查表得16MnR的屈服極限σs=325MPa故φσs=××325=＞=σT則筒體厚度滿足水壓試驗時強度要求。夾套水壓試驗應力校核夾套水壓試驗壓力為PT=［σ］/［σ］T=××180/180=水壓試驗時的薄膜應力為σT=PT（Di+δe）/2δe，考慮到夾套液柱壓力，代入計算時PT取有效厚度δe=δn-C=10–=故σT=×（2800+）/2×=查表得20R的屈服極限σs=390MPa故φσs=××390=＞=σT所以夾套厚度滿足水壓試驗時強度要求。水壓試驗的順序是先做聚合釜水壓試驗，試驗合格后再焊上夾套。然后做夾套水壓試驗。夾套水壓試驗壓力時，聚合釜內至少要保持的壓力。釜有關數(shù)據(jù)查表直徑為2600mm，厚度為26mm的筒體一米高的質量為1684㎏，聚合釜封頭質量為㎏。直徑為2800mm，厚度為10mm的夾套筒體一米高的質量為644㎏，夾套封頭質量為㎏。則聚合釜質量m1=1684×＋×2=㎏夾套質量m2=644×＋=㎏聚合釜總質量m=＋=㎏表6-1聚合釜有關數(shù)據(jù)表項目直徑（mm）高度（mm）厚度（mm）封頭直徑（mm）材質（mm）質量（㎏）釜體26003290262600復合鋼板夾套2800277010280015MnVR支座的選型有上面的計算可以知道，聚合釜裝滿物料的時候總重為：m=+=㎏所以支座的型號可以選B型懸掛式支座：支座B10JB1165-81.每個支座重㎏7攪拌器的設計設計任務確定攪拌器的型式、幾何尺寸、轉速、軸功率以及電動機、減速機的選型。設計依據(jù)攪拌器型式及轉速攪拌器軸功率取D/T=，其中D—攪拌器直徑T—釜的直徑，則D=×2600=1300mm 液體的平均密度=(+++……),(X1+X2+X3+……=1)代入數(shù)據(jù)得：cm3攪拌器的材料，用不銹耐酸鋼有雷諾數(shù)Re===×104查表得：Np=有軸功率公式：P=NpρN3D5式中：P—軸功率，kw；N—攪拌器轉速，r/min；D—葉輪直徑，m；ρ—流體密度，g/cm3。則P=××103×（）3×（）5=釜的傳動裝置聚合釜的攪拌器由傳動裝置來帶動，傳動裝置通常設置在釜頂封頭的上部。聚合釜傳動裝置的設計內容一般包括：電機、減速機的選型等。7.電機功率必須滿足攪拌器運轉功率與傳動系統(tǒng)、軸封系統(tǒng)功率損失的要求，還要考慮到有時在攪拌操作中會出現(xiàn)不利條件造成功率過大。電機功率可按下式計算：Pd=（P+）/n=+×5%)/=P—電機功率，kw；P—攪拌軸功率，kw；—軸封系統(tǒng)的摩擦損失，kw；η—轉動系統(tǒng)的機械效率。本工藝選用Y180L-25型三相異步電動機。7.反應釜用的立式減速機，主要的類型有諧波減速機、擺線針輪行星減速機、二級齒輪減速機和V帶傳動減速機。本工藝選用的是LC系列減速機，型號LC200A-25電機，額定功率，轉速750r/min，攪拌軸轉速150r/min。7.選用M型凹面凸法蘭7.安裝底座采用螺柱等緊固件，上與機架連接，下與凸緣法蘭連接，是整個攪拌傳動裝置與容器連接的主要接件。安裝底蓋公稱直徑500mm，機架公稱直徑320mm。7.機架是安放減速機用的，它與減速機底座尺寸應匹配。軸封裝置軸封是攪拌設備的一個重要組成部分，其任務是保證攪拌設備內處于一定的正壓和真空狀態(tài)以及防止反應物料逸出和雜質的的滲入。攪拌軸處的密封屬于動密封，常用的有填料密封和機械密封兩種。機械密封功耗小，泄露率低，密封性能可靠，使用壽命長。本設計主要選用的是202型標準機械密封，其攪拌軸直徑為85mm。參考文獻[1]上?；ぴO計院編.化工工藝設計手冊(上、下冊)（第二版）．化學工業(yè)出版社，1996.[2]湯善甫,朱思明.化工設備機械基礎(第二版).華東理工大學出版社，2004.[3]陳聲宗.化工設計.化學工業(yè)出版社，2004.[4]魏崇光,化學工業(yè)部屬五院校.化工工程制圖.化學工業(yè)出版社，1992.[5]趙國方.化工工藝設計概論.原子能出版社，1990.[6]聶清德.化工設備設計.化學工業(yè)出版社，1989.附錄1重要符號表符號意義SI單位工程單位V釜體積m3立方米Φ裝料系數(shù)————n釜個數(shù)————ρ密度Kg/m3千克/立方米H高度m米D直徑m米P壓力N/m2千克力/平方米［σ］許用應力N/m2千克力/平方米σT水壓試驗筒體壓力N/m2千克力/平方米σs屈服極限N/m2千克力/平方米μ粘度NS/m2千克力秒/平方米T筒徑m米P功率J/S瓦特λ導熱系數(shù)J/(mS℃)NRe雷諾數(shù)————NPr普蘭特準數(shù)————Cp比熱KJ/（Kg℃）千卡/千克力℃Cs物料比熱KJ/（Kg℃）千卡/千克力℃CL水的比熱KJ/（Kg℃）千卡/千克力℃Δtm平均溫度差℃℃m質量Kg千克Q熱量KJ千卡q傳熱速率KJ/s千卡/秒附錄2設備一覽表序號設備名稱位號規(guī)格型號容積（m3）材質數(shù)量1袋式卸料器V-0101不銹鋼32輸送泵