化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)夾套反應(yīng)釜課程設(shè)計答辯

1、夾套反應(yīng)釜,課程設(shè)計任務(wù)書,目錄,第一章 反應(yīng)釜釜體的設(shè)計,第三章 反應(yīng)釜傳動裝置,第五章 反應(yīng)釜的軸封裝置,第六章 反應(yīng)釜的其它附件,第二章 反應(yīng)釜夾套的設(shè)計,第一章 反應(yīng)釜釜體的設(shè)計,第四章 攪拌裝置的選型與尺寸設(shè)計,課程設(shè)計說明書,計算部分,選型部分,計算部分,第一章 反應(yīng)釜釜體的設(shè)計,1.1反應(yīng)釜筒體的設(shè)計和計算,1.1.1筒體DN的確定 對于直立反應(yīng)釜來說，釜體設(shè)備的全容積是指圓柱形筒體及下封頭容積， 即 V = Vg + Vf 式中 Vg設(shè)備筒體部分容積，m3; Vf封頭容積，m3 由于反應(yīng)時基本處于氣液共存狀態(tài)，換熱一定要及時，所以主要目的要增大傳熱面積，根據(jù)實際經(jīng)驗幾種攪拌器的

2、長徑比大致如附表所示。(參考文獻(xiàn)【1】P287表9-3) 所以設(shè)備的長徑比=1.2,設(shè)備條件反應(yīng)溫度小于200，物料在反應(yīng)過程中要呈沸騰的狀態(tài)，并且在反應(yīng)過程中要進(jìn)行攪拌，根據(jù)操作時允許的裝滿程度來確定裝料系數(shù)。本反應(yīng)釜內(nèi)的反應(yīng)物質(zhì)為氯乙烯單體，其粘度遠(yuǎn)小于水，為提高設(shè)備的利用率，故選用=0.6設(shè)備容積V與操作容積的關(guān)系為Vg=V 故全容積為 V=Vg =4.3,確定裝料系數(shù)及全容積,Di的計算,將 L/Di =1.2 ，=0.6 代入公式得 Di 圓整后 Di=1600 根據(jù)規(guī)定=1600 反應(yīng)釜筒體PN的確定 根據(jù)設(shè)計要求，反應(yīng)釜體內(nèi)部壓力為2.8MPa，因此PN=2.8MPa,反應(yīng)釜筒體

3、封頭的設(shè)計選型和計算,1.2.1 封頭的選型 根據(jù)設(shè)計要求，該反應(yīng)釜的封頭選用標(biāo)準(zhǔn)為橢圓形封頭，類型是EHA。(參考文獻(xiàn)【1】 P104 圖4-4) 1.2.2 設(shè)計參數(shù)的確定 Pc=2.8MPa =1 (雙面焊接，100無損探傷) C1=1 C2=1 當(dāng)操作溫度為200 時，查表得到16MnR材料=170MPa 1.2.3 封頭壁厚的計算 式子中 是 一經(jīng)驗式。因所選的為標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭， 所以 K=1 將確定的參數(shù)代入公式 =13.23mm,設(shè)計厚度 =13.23+1.0=14.23 名義厚度 （圓整量） = 14.23+ 1 + = 15.23+ 圓整后取 =16 1.4.4封頭深度計算

4、H=Di4 故封頭深度為 H=400mm,1.3反應(yīng)釜筒體長度H的設(shè)計,1.3.1 反應(yīng)釜筒體長度H計算 橢圓形封頭的容積 帶入已知的數(shù)據(jù)，則 筒體每米高容積 帶入相關(guān)數(shù)據(jù)，則 則筒體高度估算為 H= 圓整后取得 H=1800,1.3.2 反應(yīng)釜體長徑比L/Di復(fù)核 反應(yīng)釜體長度 L=H+h+ 其中：H為筒體 h為標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭直變長 為橢圓深度 L=1800+25+400= 1958mm 圓整后 L= 2000 mm 長徑比復(fù)核 與所選用的長徑比基本相符。,1.4反應(yīng)釜筒體壁厚設(shè)計,內(nèi)壓容器的壁厚計算公式為 代入數(shù)據(jù)得 設(shè)計厚度 =13.29+1.0=14.29 名義厚度 （圓整量） = 14

5、.29 + 1 + = 15.29+ 圓整后取 = 16 筒體的壁厚和封頭的相同所以選 = 16,2.1 夾套釜體DN、PN的確定 2.1.1 夾套釜體DN的確定 夾套直徑與筒體直徑的關(guān)系 （參閱文獻(xiàn)【3】表183） 2.1.2 夾套釜體PN的確定 由設(shè)計要求知夾套內(nèi)部壓力為2.0MPa，因此夾套釜體PN=2.0MPa,第二章 反應(yīng)釜夾套的設(shè)計,2.2 夾套筒體的設(shè)計,2.2.1 設(shè)計參數(shù)的確定 Pc=2.0MPa =1（雙面焊接，100 無損傷探傷） C1=1mm C2 =1mm 查表得到 16MnR的 2.2.2 夾套筒體壁厚的設(shè)計 內(nèi)壓薄壁圓通的厚度設(shè)計可由公式 代入數(shù)據(jù) mm 設(shè)計厚度

6、 mm 名義厚度 =11.97+1=12.97 mm 圓整后名義厚度 mm,2.2.3 夾套筒體長度 橢圓形封頭的容積 代入數(shù)據(jù) =0.6431102 筒體每米高容積 代入數(shù)據(jù) 2.2698007 則夾套筒體高度估算為 m 圓整后 =1000mm,2.3 夾套封頭的設(shè)計,2.3.1 封頭的選型 根據(jù)設(shè)計要求可選用橢圓形封頭，類型是EHA 2.3.2 設(shè)計參數(shù)的確定 Pc=2.0MPa =1（雙面焊接，100無損探傷） 在250時 16MnR的 2.3.3 夾套封頭壁厚的設(shè)計 將已知參數(shù)代入公式 mm 圓整后 ,2.4對筒體和封頭進(jìn)行強(qiáng)度校核,根據(jù)參考文獻(xiàn)【1】附表9-1得到：常溫下=170MP

7、a 在操作溫度下（250）=156MPa 在操作時夾套的內(nèi)壓P=2.0MPa 筒體的內(nèi)壓Pc=2.8MPa =1因為： P Pc 所以在進(jìn)行校核時筒體應(yīng)該按照筒體的內(nèi)壓P=2.8MPa進(jìn)行校核，夾套按照夾套的內(nèi)壓p=2.0MPa進(jìn)行校核。 2.4.1夾套（內(nèi)壓容器的試壓）： 液壓：Pt=1.25 p =1.252.0 =2.72 氣壓：Pt=1.15 p =1.152.0=2.51 =142=12 =345MPa,液壓： = = =194.03MPa 0.9 =0.91345=310.5MPa 因為 0.9 ，所以水壓試驗驗證強(qiáng)度足夠。 氣壓： = = =179.05MPa 0.8 =0.81

8、345=276MPa 因為 0.8 ， 所以氣壓實驗驗證強(qiáng)度足夠,2.4.2筒體（內(nèi)壓容器的試壓） 液壓：Pt=1.25 p =1.252.8 =3.81 氣壓：Pt=1.15 p =1.152.8=3.51 =162=14 =345MPa 液壓： = = =194.03MPa 0.9 =0.91345=310.5MPa 因為 0.9 ，所以水壓試驗驗證強(qiáng)度足夠。,氣壓： = = =218.55MPa 0.8 =0.81345=276MPa 因為 0.8 ， 所以氣壓實驗驗證強(qiáng)度足夠,2.5法蘭連接結(jié)構(gòu)的設(shè)計,法蘭連接是由一對法蘭、數(shù)個螺栓和一個墊片（圈）所組成。法蘭在螺栓預(yù)緊力的作用下，把處

9、于法蘭密封表面上的凹凸不平處填滿，這樣就為阻止介質(zhì)泄漏形成了初始密封條件。 壓力容器法蘭從整體看有三種形式：甲型平焊法蘭；乙型平焊法蘭；長頸對焊法蘭。參閱文獻(xiàn)【2】表10-1及文獻(xiàn)【1】附表14-1，根據(jù)它們的公稱直徑（即與法蘭配用的容器內(nèi)徑）和公稱壓力（可以理解為法蘭的實際壓力），選定法蘭類型為長頸對焊法蘭。其主要尺寸如下表。,第四章 攪拌裝置的選型與尺寸設(shè)計,4.1反應(yīng)釜的攪拌裝置 在反應(yīng)釜中，為增加反應(yīng)速率、強(qiáng)化傳質(zhì)或傳熱效果以及加強(qiáng)混合等作用，常常裝設(shè)攪拌裝置。攪拌裝置由攪拌器與攪拌軸組成，攪拌器形式很多，通常由工藝確定。攪拌軸可用實心或空心直軸，碳鋼材料常選用45號鋼，有防腐或污染要

10、求的場合，應(yīng)采用不銹耐酸鋼。 4.2攪拌器的設(shè)計 攪拌器又稱攪拌槳或葉輪。它的功能是提供工藝過程所需的能量和適宜的流動狀態(tài)，以達(dá)到攪拌的目的。 攪拌器的型式主要有：槳式、推進(jìn)式、框式、渦輪式、螺桿式和螺帶式。 根據(jù)任務(wù)說明書要求，并參閱【3】表18-5，選取攪拌器，其參數(shù)如下表,攪拌器主要參數(shù) Di=0.5DN=0.51600=800 b=0.15Di=0.15800=180 攪拌槳的攪拌效果和攪拌效率與其在釜體的位置和液柱的高度有關(guān)。攪拌槳浸入液體內(nèi)的最佳深度為下封頭與圓筒交界處。 由所選封頭可知，攪拌槳高度為400 mm。,4.3攪拌軸直徑的初步計算,4.3.1攪拌軸的直徑的計算 軸的強(qiáng)度

11、計算應(yīng)根據(jù)軸的承載情況，采用相應(yīng)的計算方法。對于只傳遞扭矩的圓截面，其強(qiáng)度條件為 其中，式中 軸的扭剪應(yīng)力，MPa； T扭距，Nmm； 抗扭截面模量， ；對圓截面軸， = /16 0.2 P軸所傳遞的功率，KW； n軸的轉(zhuǎn)速，r/min； d軸的直徑，mm； 軸的材料的許用應(yīng)力，MPa。,對于既傳遞扭矩又承受彎矩的軸，也可采用上式初步估算軸的直徑；但應(yīng)將軸的許用剪應(yīng)力適當(dāng)降低，以彌補(bǔ)彎矩對軸的影響。將降低后的許用應(yīng)力代入上式，可得如下設(shè)計公式 A是由軸的材料和承載情況確定的系數(shù)。 查閱參考文獻(xiàn)【3】第十一章235頁， 得A=118， 所以 d=118 =37.8mm。 根據(jù)安裝軸上零件及其他結(jié)

12、構(gòu)上的要求，軸徑還需要適當(dāng)增加5%15%，通常得增加24mm的腐蝕裕量。 所以 d=37.81.15+4=47.47mm 圓整得 50mm。軸的材料：45鋼,4.3.2攪拌軸剛度校核 電動機(jī)功率P=4.0KW，攪拌軸的轉(zhuǎn)速n=85r/min，材料為45鋼， =40MPa，剪切彈性模量G=8MPa,許用單位扭轉(zhuǎn)角 = /m。 由Tmax=9.55 （Nmm) 得 所以圓軸的剛度足夠。,4.4 攪拌軸長度設(shè)計,根據(jù)所選聯(lián)軸器，傳動軸伸入釜體長度L1=350mm，（參考文獻(xiàn)【2】P470，表1837）可知L=H-L1-L2，其中H為釜體高度，L2為槳葉距釜底距離。封頭的深度為400mm。 H=400

13、+1800+400=2600mm. 槳葉距釜底距離L2的確定：L2=400mm 所以，攪拌軸長度L=2600-350-400=1950mm,選型部分,氯乙烯單體,氯乙烯或氯乙烯與另一單體混合在水介質(zhì)中于攪拌下懸浮聚合制得聚合物。該聚合物堆積密度高，在自由流動，脫單體，膠凝，和吸收增塑劑方面得到改善。,長徑比的影響,（1）對攪拌功率的影響，因為攪拌功率與攪拌槳葉直徑的五次方成正比，如果攪拌槳葉的直徑歲釜體長徑比的減小而增大時，將會增大攪拌功率。 （2）對傳熱的影響，當(dāng)使用夾套傳熱時，長徑比的增大會使夾套的傳熱面積增大，同時改善傳熱效果。 （3）工藝上的特定要求，例如物料反應(yīng)，要求通入反應(yīng)釜的空氣

14、與物料要有足夠的接觸時間，這樣液位就必須有一定的高度，因而反應(yīng)釜的長徑比應(yīng)滿足這樣的特定要求。,法蘭的選型,平焊鋼法蘭:適用于公稱壓力不超過2.5MPa的鋼管道連接.平焊法蘭的密封面可以制成光滑式,凹凸式和榫槽式三種.光滑式平焊法蘭的應(yīng)用量最大.多用于介質(zhì)條件比較緩和的情況下，如低壓非凈化壓縮空氣、低壓循環(huán)水，它的優(yōu)點是價格比較便宜 對焊鋼法蘭:用于法蘭與管子的對口焊接,其結(jié)構(gòu)合理,強(qiáng)度與剛度較大,經(jīng)得起高溫高壓及反復(fù)彎曲和溫度波動,密封性可靠.公稱壓力為0.252.5MPa的對焊法蘭采用凹凸式密封面.,電機(jī)的選型Y112M-2,Y112M-2電機(jī)參數(shù): 額定功率：4KW 額定電流：8.2A

15、轉(zhuǎn)速：2890 r/min 效率：88.5% 功率因數(shù)：0.87 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩：2.2倍 堵轉(zhuǎn)電流：7.0倍 最大轉(zhuǎn)矩：2.3倍 噪聲：74dB(A) 振動速度：1.8mm/s 重量：45KG,繞組參數(shù)： 槽數(shù)：30 線規(guī)：1.06 每槽線數(shù)：48 繞組形式：同心式 節(jié)距：116、215、314；114、213 接法：三角形 線重：3.7KG,LC100兩級圓柱齒輪減速機(jī),1、LC型減速機(jī)傳動性能特點 a、使用范圍廣：適用于普通以及防爆場合，滿足化工、石油、輕工、食品、有色冶金等工業(yè)生產(chǎn)的需要。 b、結(jié)構(gòu)緊湊：本機(jī)為兩級同中心距斜齒輪傳動。體積小、重量輕、密封性能好。 c、傳動平穩(wěn)、噪聲低：采用斜

16、齒嚙合，傳動平穩(wěn)。 d、使用壽命長：齒輪材料為合金銅，耐磨損、制造精度高。 e、效率高，承載能力強(qiáng)：效率高達(dá)96以上，對節(jié)省電能優(yōu)點顯著。,聯(lián)軸節(jié),聯(lián)軸節(jié)，又名聯(lián)軸器 。coupling 用來聯(lián)接不同機(jī)構(gòu)中的兩根軸（主動軸和從動軸）使之共同旋轉(zhuǎn)以傳遞扭矩的機(jī)械零件。在高速重載的動力傳動中，有些聯(lián)軸器還有緩沖、減振和提高軸系動態(tài)性能的作用。聯(lián)軸器由兩半部分組成，分別與主動軸和從動軸聯(lián)接。一般動力機(jī)大都借助于聯(lián)軸器與工作機(jī)相聯(lián)接。,立式夾殼聯(lián)軸節(jié)（D型）。標(biāo)記為：DN 50 HG5-21365,機(jī)械密封的選取,機(jī)械密封型號：59B型 適用范圍: 壓力：0 5MPa 溫度：-50 250 轉(zhuǎn)速：5000r/min 介質(zhì)：油、水、有機(jī)溶劑及其他弱腐蝕性溶劑。 形式特點：59B型密封是平衡型多彈簧結(jié)構(gòu)、軸向尺寸小、密封端面受壓平均。采用由聚四氟乙烯或柔性 石墨制作的契形環(huán)做輔助密封圈，結(jié)構(gòu)緊湊，密封可靠。,A型單支點機(jī)架（HG21566695）,密封面的型號選為榫槽型。,2密封面選取 容器法蘭密封面有三種形式：平面型密封面；凹凸型密封面；榫槽型密封面，因凹凸型、榫槽型密封面。 對于平面型壓緊密封面，在PN0.6MPa的情況下，應(yīng)用最為廣泛。此外，當(dāng)釜體內(nèi)介質(zhì)有毒或易燃易爆時，不能采用，而氯乙烯單體是一種易燃、易爆且有毒的物質(zhì)。 凹凸型密封面由一個凸面和一個凹面相配合組成，在凹面