課程設(shè)計(jì)——夾套反應(yīng)釜

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　本文簡(jiǎn)要地說明了夾套反應(yīng)釜的設(shè)計(jì)方法、理論依據(jù)及設(shè)計(jì)思路。</p><p>　　該文在計(jì)算方面主要介紹了強(qiáng)度計(jì)算。</p><p>　　強(qiáng)度計(jì)算主要包括由給定工藝參數(shù)進(jìn)行的筒體和夾套的力學(xué)分析，反應(yīng)釜液壓試驗(yàn)校核，支座、視鏡的選擇及強(qiáng)度校核，攪拌裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算及攪拌器的選型和攪拌軸

2、長度的確定。</p><p>　　關(guān)鍵詞：壓力容器 反應(yīng)釜 攪拌設(shè)備 </p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　This study introduces the general reaction kettle, the reaction kettle design background and purpose

3、, the reaction kettle of domestic .</p><p>　　In the aspect of calculation it introduces the strength calculation. </p><p>　　Strength calculation by a given process parameters include the mechani

4、cal analysis of the cylinder and clip , the respective reaction kettle hydraulic test , the choice and strength check of bearing and lens , mixing device design calculation and blender selection and determination of stir

5、ring shaft length.</p><p>　　Keywords: Pressure vessel Reaction kettle Mixing equipment </p><p><b>　　引言</b></p><p>　　課程設(shè)計(jì)是本專業(yè)教學(xué)中綜合性和實(shí)踐性較強(qiáng)的教學(xué)環(huán)節(jié)，是理論聯(lián)系實(shí)際的橋梁，是學(xué)生體察工程實(shí)際問題復(fù)

6、雜性，學(xué)習(xí)嘗試化工機(jī)械設(shè)計(jì)。課程設(shè)計(jì)不同于平時(shí)的作業(yè)，在設(shè)計(jì)中需要同學(xué)獨(dú)立自主的解決所遇到的問題、自己做出決策，根據(jù)老師給定的設(shè)計(jì)要求自己選擇方案、查取數(shù)據(jù)、進(jìn)行過程和設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)算，并要對(duì)自己的選擇做出論證和核算，經(jīng)過反復(fù)的比較分析，擇優(yōu)選定最理想的方案和合理的設(shè)計(jì)。</p><p>　　課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)能力的重要實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。在教師指導(dǎo)下，通過課程設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立地運(yùn)用所學(xué)到的基本理論并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際的

7、知識(shí)，綜合地分析和解決生產(chǎn)實(shí)際問題的能力。因此，當(dāng)學(xué)生做課程設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)達(dá)到以下幾個(gè)目的： </p><p>　?、?熟練掌握查閱文獻(xiàn)資料、收集相關(guān)數(shù)據(jù)、正確選擇公式，當(dāng)缺乏必要的數(shù)據(jù)時(shí)，尚需要自己通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定或到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)際查定。</p><p>　　⑵ 在兼顧技術(shù)先進(jìn)性、可行性、經(jīng)濟(jì)合理的前提下，綜合分析設(shè)計(jì)任務(wù)要求，確定化工工藝流程，進(jìn)行設(shè)備選型，并提出保證過程正常、安全可行所需的

8、檢測(cè)和計(jì)量參數(shù)。</p><p>　?、?準(zhǔn)確而迅速的進(jìn)行過程計(jì)算及主要設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算及選型。</p><p>　　⑷ 用精煉的語言、簡(jiǎn)潔的文字、清晰地圖表來表達(dá)自己的設(shè)計(jì)思想和計(jì)算結(jié)果。</p><p>　　課程設(shè)計(jì)是一項(xiàng)很繁瑣的設(shè)計(jì)工作。除此之外，還要考慮諸多的政策、法規(guī)，因此在課程設(shè)計(jì)中要有耐心，注意多專業(yè)、多學(xué)科的綜合和相互協(xié)調(diào)。</p>

9、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　摘 要 …………………………………………………………………… （1）</p><p>　　Abstract …………………………………………………………………… （2）</p><p>　　引 言 …………………………………………………………………… （3）</p

10、><p>　　1．設(shè)計(jì)方案的分析和擬定……………………………………………………… （8）</p><p>　　2. 反應(yīng)釜釜體的設(shè)計(jì)………………………………………………………… （9）</p><p>　　2.1罐體和夾套的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………………………………………………… （9）</p><p>　　2.2 罐體幾何尺寸計(jì)算…………………

11、…………………………………………………（9）</p><p>　　2.2.1確定筒體內(nèi)徑………………………………………………………………… （9）</p><p>　　2.2.2 確定封頭尺寸………………………………………………………………… （10）</p><p>　　2.2.3 確定筒體的高度H…………………………………………………………… （10）<

12、/p><p>　　2.3夾套幾何尺寸計(jì)算………………………………………………………………… （11）</p><p>　　2.4．1夾套鏈接形式…………………………………………………………………… （12）</p><p>　　2.4.2內(nèi)筒及夾套的受力分析……………………………………………………… （12）</p><p>　　2.5夾

13、套反應(yīng)釜的強(qiáng)度計(jì)算………………………………………………………………（12）</p><p>　　2．5.1 強(qiáng)度計(jì)算的原則及依據(jù)………………………………………………………（13）</p><p>　　2.5.2 強(qiáng)度計(jì)算（按內(nèi)壓對(duì)圓筒和封頭進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算）……………………………（13）</p><p>　　2.5.3穩(wěn)定性校核（按外壓對(duì)筒體和封頭進(jìn)行強(qiáng)度校核）…………

14、……………… （16）</p><p>　　2.5.3.1 筒體圖算法強(qiáng)度校核計(jì)算…………………………………………………（16）</p><p>　　2.5.3.2 外壓封頭強(qiáng)度校核計(jì)算……………………………………………………（17）</p><p>　　2.5.3．3 水壓試驗(yàn)校核計(jì)算…………………………………………………………（18）</p>

15、<p>　　3．反應(yīng)釜的攪拌裝置………………………………………………………… （18）</p><p>　　3.1 攪拌器…………………………………………………………………………………（19）</p><p>　　3.2 攪拌軸設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………（20）</p><p>　　4． 反應(yīng)釜的傳動(dòng)裝置………………

16、………………………………………… （23）</p><p>　　4.1減速器的選擇…………………………………………………………………………（23）</p><p>　　4.2 機(jī)架的選用…………………………………………………………………………（24）</p><p>　　4.3 凸緣聯(lián)軸器………………………………………………………………………… （26）</p

17、><p>　　5．反應(yīng)釜的軸封裝置 …………………………………………………………（27）</p><p>　　6．反應(yīng)釜的其他附件……………………………………………………………（28）</p><p>　　6.1 支座……………………………………………………………………………………（28）</p><p>　　6.2 筒體法蘭………………………

18、…………………………………………………… （29）</p><p>　　6.3設(shè)備接口…………………………………………………………………………… （29）</p><p>　　6.3.1接管與法蘭…………………………………………………………………… （29）</p><p>　　6.3.2視鏡……………………………………………………………………………（30）<

19、/p><p>　　6.4凸緣法蘭的選擇………………………………………………………………… （31）</p><p>　　反應(yīng)釜的裝配圖…………………………………………………………… （32）</p><p>　　參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………… (33)</p><p><b>　　設(shè)計(jì)任務(wù)書</b

20、></p><p>　　設(shè)計(jì)目的：把所學(xué)《化工設(shè)備及技術(shù)》及相關(guān)知識(shí)，在畢業(yè)設(shè)計(jì)中綜合運(yùn)用，把化工工藝條件與化工設(shè)備設(shè)計(jì)有機(jī)地結(jié)合起來，鞏固和強(qiáng)化有關(guān)機(jī)械課程的基本理論和基本知識(shí)。</p><p>　　設(shè)計(jì)要求： (1)進(jìn)行罐體和夾套設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　(2)進(jìn)行攪拌傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　a.進(jìn)行傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

21、;</p><p>　　b.做傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算;</p><p>　　c.進(jìn)行上軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核;</p><p><b>　　d.選擇聯(lián)軸器;</b></p><p>　　e.進(jìn)行罐內(nèi)攪拌軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及攪拌器與攪拌軸的連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);</p><p><b>　　f.選擇軸封的型式&l

22、t;/b></p><p><b>　　(3)設(shè)計(jì)機(jī)架結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　(4)選擇凸緣法蘭結(jié)構(gòu)</p><p>　　(5)選擇接管\管法蘭\設(shè)備法蘭\試鏡等容器附件</p><p>　　(6)繪總裝配圖(A0紙)</p><p>　　設(shè)計(jì)內(nèi)容：設(shè)計(jì)一臺(tái)夾套傳熱式帶有攪拌裝置的

23、反應(yīng)釜。 </p><p>　　1．設(shè)計(jì)方案的分析和擬定</p><p>　　根據(jù)任務(wù)書中的要求，一個(gè)夾套反應(yīng)釜主要有攪拌容器、攪拌裝置、傳動(dòng)裝置、軸封裝置、支座、工藝接管等一些附件構(gòu)成。而攪拌容器又可以分為罐體和夾套兩部分。攪拌裝置分為攪拌器和攪拌軸，根據(jù)任務(wù)說明書的要求本次設(shè)計(jì)攪拌器為推進(jìn)式攪拌器；考慮到填料軸封的實(shí)用性和應(yīng)用的廣泛性，所以軸封采用填料軸封。</p>

24、<p>　　在閱讀了設(shè)計(jì)任務(wù)書后,按以下內(nèi)容和步驟進(jìn)行夾套反應(yīng)釜的機(jī)械設(shè)計(jì)。</p><p>　?。?）總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),包括進(jìn)行罐體和夾套設(shè)計(jì)計(jì)算。根據(jù)工藝的要求，并考慮到制造安裝和維護(hù)檢修的方便來確定各部分結(jié)構(gòu)形式。</p><p>　?。?）罐體和夾套的設(shè)計(jì)。</p><p>　　①根據(jù)工藝參數(shù)確定各部幾何尺寸；</p><p>

25、　?、诳紤]壓力、溫度、腐蝕因素，選擇釜體和夾套材料；</p><p>　?、蹖?duì)罐體、夾套進(jìn)行強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算、校核；</p><p>　?。?）傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括選擇電機(jī)、確定傳動(dòng)類型、選擇聯(lián)軸器等。</p><p>　?。?）決定并選擇軸封類型及有關(guān)零部件。</p><p>　　（5）繪圖，包括總圖、部件圖。</p><

26、p>　?。?）編制技術(shù)要求，提出制造、裝配、檢驗(yàn)和試車等方面的要求。</p><p>　　2．反應(yīng)釜釜體的設(shè)計(jì)</p><p>　　夾套式反應(yīng)釜是有罐體和夾套兩大部分構(gòu)成。罐體在規(guī)定的操作溫度和操作壓力下，為物料完成其攪拌過程提供了一定的空間。夾套傳熱是一種應(yīng)用最普遍的外部傳熱方式。它是一個(gè)套在罐體外面能形成密封空間的容器，既簡(jiǎn)單又方便。</p><p>　　

27、罐體和夾套的設(shè)計(jì)主要包括其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，各部分幾何尺寸的確定和強(qiáng)度的計(jì)算與校核。</p><p>　　2．1罐體和夾套的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　罐體一般采用立式的圓筒形容器，有頂蓋，筒體和罐體構(gòu)成。通過支座安裝在基礎(chǔ)平臺(tái)上。封頭一般采用橢圓形封頭。頂蓋在受壓狀態(tài)下操作常選用橢圓形封頭，對(duì)于常壓或操作壓力不大而直徑較大的設(shè)備，頂蓋可采用薄鋼板制造的平蓋，并在薄鋼板上加設(shè)型鋼制的橫梁，用以支

28、撐攪拌器及其傳動(dòng)裝置。頂蓋與罐體分別于筒體相連。罐體與筒體的連接常采用焊接連接，頂蓋與筒體的連接形式分為可拆和不可拆兩種。由于筒體內(nèi)徑Di<1200mm，因此下封頭與筒體的連接采用焊接連接。此次上封頭采用平蓋封頭，而為了拆卸清洗方便，上封頭采用法蘭與筒體連接。</p><p>　　夾套型式與罐體大體一致。</p><p>　　2.2 罐體幾何尺寸計(jì)算</p><p

29、>　　2.2.1確定筒體內(nèi)徑</p><p>　　常用攪拌容器的高徑比</p><p>　　一般有工藝條件給定容積V、筒體內(nèi)徑Di 估算：</p><p>　　式中i為長徑比即： ，由表4-2選取。根據(jù)題意取i=1.1，</p><p>　　已知V=1.1m3,則D1=1083mm, 將Di 圓整到公稱直徑系列，則</p>

30、<p>　　Di =1100mm。</p><p>　　2.2.2 確定封頭尺寸</p><p>　　橢圓封頭選取標(biāo)準(zhǔn)件，它的內(nèi)徑與筒體內(nèi)徑相同，標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭尺寸見附表4-2.即DN= =1100mm </p><p>　　橢圓封頭選取標(biāo)準(zhǔn)件見圖2-1，它的內(nèi)徑于筒體內(nèi)徑相同，其厚度計(jì)算并向上圓整，常用標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭尺寸見表D-2，質(zhì)量見表D-3.可知：曲

31、邊高度，直邊高度，容積，內(nèi)表面積。</p><p>　　2.2.3 確定筒體的高度H1</p><p>　　反應(yīng)釜容積V通常按下封頭和筒體兩部分容積之和計(jì)算。則筒體高度H按下式計(jì)算并進(jìn)行圓整：H=(V－V封)/V1m </p><p>　　式中V封 ------------封頭容積：0.1980m3（見表D-2）</p><p>　　V

32、1m ------------1m高筒體容積（見表D-1）：V1m =0.950m3 /m</p><p>　　得 H= (1.1-0.1980)/0.950=949mm</p><p>　　圓整后的H=950mm</p><p>　　有 H/ <1 所以不符合要求</p><p>　　選取i=1.3重新對(duì)筒體內(nèi)徑估算&l

33、t;/p><p>　　得：D1=1025mm, 將Di 圓整到公稱直徑系列，則</p><p>　　Di =1000mm。 V1m =0.785m3 /m</p><p>　　選取橢圓封頭DN= =1100mm</p><p>　　可知：直邊高度，容積，內(nèi)表面積。</p><p>　　得 H= (1.1-0.1505)

34、/0.785=1209mm</p><p>　　圓整后的H=1250mm 有 1<H/ <1.3 所以符合要求</p><p>　　按筒高圓整后修正實(shí)際容積：</p><p>　　V= V1m×H1 + V封 =0.7851.25+0.1505=1.13m3 > 1.1 m3 </p><p>&l

35、t;b>　　符合要求</b></p><p>　　2.3夾套幾何尺寸計(jì)算</p><p>　　夾套和筒體的連接常焊接成封閉結(jié)構(gòu)，夾套的結(jié)構(gòu)尺寸常根據(jù)安裝和工藝兩方面的要求而定。夾套的安裝尺寸，夾套內(nèi)徑D2可根據(jù)筒體內(nèi)徑D1按下表4-3選取，夾套下封頭型式同筒體封頭，直徑D2與夾套筒體相同。</p><p><b>　　夾套直徑D/mm&l

36、t;/b></p><p>　　D2 =D1+100=1100mm</p><p>　　夾套高H2有傳熱面積而決定，不能低于料液高，</p><p>　　裝料系數(shù) ： η=操作容積/全容積因物料反應(yīng)較平靜，，取較大值</p><p>　　夾套高H2 計(jì)算：H2 = （ηV-V封）/V1m 代入數(shù)值計(jì)算</p>

37、<p>　　得：H2 = mm</p><p>　　圓整 H2 =900mm</p><p>　　夾套所包圍的罐體的表面積，一定要大于工藝要求的傳熱面積F，即：</p><p><b>　　F封＋F筒F </b></p><p>　　其中F——筒體表面積，F(xiàn)筒=H2 F1m =3.14m &l

38、t;/p><p>　　F——封頭表面積，見表D-2. F=1.1625m</p><p>　　其中 故 F封＋F筒 =1.1625＋0.9 3.14=3.99m2>3 m2</p><p><b>　　所以換熱要求滿足。</b></p><p>　　2. 4.1夾套的連接形式 </p><

39、p>　　整體夾套和罐體有兩種連接型式，即可拆卸式和不可拆卸式。夾套和筒體的連接常焊接成封閉結(jié)構(gòu)，此反應(yīng)釜所選結(jié)構(gòu)如圖所示： </p><p>　　2.4.2 內(nèi)筒及夾套的受力分析</p><p>　　工藝提供的條件為：釜體內(nèi)筒中設(shè)計(jì)壓力為0.44MPa，夾套內(nèi)設(shè)計(jì)壓力為0.55MPa，則夾套筒體和夾套封頭承受0.55MPa內(nèi)壓：而內(nèi)筒的筒體和下封頭既承受0.44MPa內(nèi)壓，同時(shí)又承受

40、0.55MPa外壓，其最惡劣的工作條件為：停止操作時(shí)，內(nèi)筒無壓而夾套內(nèi)仍有蒸汽壓力，此時(shí)內(nèi)筒承受0.55MPa外壓。</p><p>　　2.5夾套反應(yīng)釜的強(qiáng)度計(jì)算</p><p>　　夾套反應(yīng)釜幾何尺寸確定后，要根據(jù)已知的公稱直徑，設(shè)計(jì)壓力和設(shè)計(jì)溫度進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算確定罐體及夾套的筒體和封頭的厚度。</p><p>　　2．5.1 強(qiáng)度計(jì)算的原則及依據(jù)</p&g

41、t;<p>　　強(qiáng)度計(jì)算中各參數(shù)的選取及計(jì)算，均應(yīng)符合GB150-1998《鋼制壓力容器》的規(guī)定。</p><p>　?。?）圓筒內(nèi)為常壓外帶套時(shí)</p><p>　　當(dāng)圓筒公稱直徑時(shí)，被夾套包圍部分的筒體按外壓（指夾套壓力）圓筒設(shè)計(jì)，其余部分按常壓設(shè)計(jì)；</p><p>　?。?）圓筒內(nèi)為真空外帶夾套時(shí)</p><p>　　當(dāng)

42、圓筒公稱直徑時(shí)，被夾套包圍部分的筒體按外壓（指夾套壓力）圓筒設(shè)計(jì)，其余部分按真空設(shè)計(jì)；</p><p>　　當(dāng)圓筒公稱直徑時(shí)，全部筒體按外壓（指夾套壓力）筒體設(shè)計(jì)；</p><p>　　（3）圓筒內(nèi)為正壓外帶夾套時(shí)</p><p>　　當(dāng)圓筒公稱直徑時(shí)，被夾套包圍部分的筒體分別按內(nèi)壓圓筒和外壓圓筒計(jì)算，取其中較大值；其余部分按內(nèi)壓圓筒設(shè)計(jì)。</p>&

43、lt;p>　　當(dāng)圓筒公稱直徑時(shí)，全部筒體按內(nèi)壓圓筒和外壓圓筒計(jì)算，取其中最大值。</p><p>　　2.5.2 強(qiáng)度計(jì)算(按內(nèi)壓對(duì)筒體和封頭進(jìn)行強(qiáng)度校核)</p><p>　　罐體和夾套材料選用,設(shè)計(jì)溫度=120℃（容器內(nèi)），=150℃(夾套內(nèi)）；設(shè)計(jì)壓力0.44MPa（容器內(nèi)），0.55MPa（夾套內(nèi)）。焊接接頭系數(shù)取</p><p>　　筒體內(nèi)液柱靜壓

44、按水液柱靜雅計(jì)算 </p><p>　　查表D-2得封頭深度 =275mm 筒高 =1250mm 封頭直邊 =25mm</p><p>　　得： h=++=1.525m</p><p>　　故其液柱靜壓力可以忽略不計(jì)，則筒體的計(jì)算壓力為：</p><p>　　= =0.44MPa</p><

45、p>　　夾套內(nèi)介質(zhì)為水蒸汽，故其液柱靜壓力可以忽略不計(jì)，則夾套的計(jì)算壓力為：</p><p>　　= =0.55MPa</p><p>　　查表可知設(shè)計(jì)溫度下，的許用應(yīng)力為。</p><p>　　筒體計(jì)算厚度由公式：</p><p><b>　　(2-5)</b></p><p><

46、b>　　得，； </b></p><p>　　夾套計(jì)算厚度由公式：</p><p><b>　?。?-6）</b></p><p><b>　　得，；</b></p><p>　　筒體封頭計(jì)算厚度由公式:</p><p><b>　?。?-7）&l

47、t;/b></p><p><b>　　得，</b></p><p>　　夾套封頭計(jì)算厚度由公式：</p><p><b>　　（2-8）</b></p><p><b>　　得，，</b></p><p>　　腐蝕裕量： ，取鋼板厚度負(fù)偏差(按名

48、義厚度為)</p><p><b>　　筒體名義厚度為</b></p><p>　　1.52 +0.6+2=4.12mm</p><p><b>　　夾套名義厚度為</b></p><p>　　2.097+0.6+2=4.697mm</p><p><b>　　筒體

49、封頭名義厚度為</b></p><p>　　1.52+0.6+2=4.12mm</p><p><b>　　夾套名義封頭厚度為</b></p><p>　　2.095+0.6+2=4.695mm</p><p>　　對(duì)低合金鋼制的容器，規(guī)定不包括腐蝕裕量的最小厚度應(yīng)不小于，若加上的腐蝕裕量，名義厚度至少應(yīng)取。

50、由鋼材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，名義厚度取為。所以：</p><p><b>　　筒體名義厚度：</b></p><p><b>　　夾套名義厚度：</b></p><p><b>　　筒體封頭名義厚度：</b></p><p><b>　　夾套封頭名義厚度：</b>&l

51、t;/p><p><b>　　6mm在范圍內(nèi)符合</b></p><p>　　筒體平蓋封頭強(qiáng)度計(jì)算：</p><p>　　選平蓋封頭系數(shù)K=0.27</p><p><b>　　有 </b></p><p>　　按表3-3Q345R的許用應(yīng)力 （假設(shè)名義厚度為）</p&g

52、t;<p>　　取 ， (假設(shè)名義厚度為)</p><p><b>　　在范圍內(nèi)，符合</b></p><p>　　2.5.3 穩(wěn)定性校核（按外壓對(duì)筒體和封頭進(jìn)行強(qiáng)度校核）</p><p>　　2.5.3.1筒體圖算法強(qiáng)度校核計(jì)算</p><p>　　罐體筒體名義厚度=6mm，厚度附加量C=0.6+2=2

53、.6mm</p><p>　　則罐體有效厚度 mm</p><p><b>　　罐體筒體外徑 </b></p><p><b>　　筒體計(jì)算長度 </b></p><p><b>　　查表得：</b></p><p><b>　　有：

54、</b></p><p>　　D0/ =1012/3.4=297.6</p><p>　　L/D0=1000/1012=0.988</p><p>　　查教材圖3-25得 A=0.00027</p><p>　　查教材圖3-28 由于Td =150℃ 則B=37 MPa</p><p>　　計(jì)算許應(yīng)外壓力

55、 [p]=B/( D0/δe)=0.124 MPa</p><p>　　因?yàn)閇p]=0.124MPa<0.55MPa</p><p>　　計(jì)算失穩(wěn)，重設(shè)名義厚度。</p><p>　　假設(shè)名義厚度 =10mm </p><p><b>　　鋼板負(fù)偏差 </b></p><p>　　厚度

56、負(fù)偏差 </p><p>　　罐體筒體有效厚度 mm</p><p><b>　　罐體筒體外徑 </b></p><p><b>　　筒體計(jì)算長度 </b></p><p><b>　　查表得：</b></p><p><b&g

57、t;　　有： </b></p><p>　　D0/ =1020/7.2=141.67</p><p>　　L/D0=1000/1020=0.980</p><p>　　查教材圖3-25得 A=0.0008</p><p>　　查教材圖3-28 由于Td =150℃ 則B=98 MPa</p><p>　　

58、計(jì)算許應(yīng)外壓力 [p]=B/( D0/δe)=0.692 MPa</p><p>　　因?yàn)閇p]=0.692MPa>0.55MPa</p><p><b>　　穩(wěn)定性滿足要求</b></p><p>　　2.5.3．2外壓封頭強(qiáng)度校核計(jì)算</p><p>　　設(shè)封頭名義厚度=10mm 計(jì)算有效厚度 C=0.8

59、+2=2.8mm</p><p><b>　　則mm</b></p><p>　　已知標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭K1 =0.9 </p><p>　　D0 =+2=1020mm</p><p>　　則封頭的當(dāng)量球殼外半徑計(jì)算可得</p><p>　　R0=K1D0 R0 =0.9×1020=918

60、mm</p><p>　　計(jì)算系數(shù)A </p><p>　　A=0.125/(Ro / )=0.00098</p><p>　　查教材圖3-28 T=150℃ 查的系數(shù)B=117</p><p>　　[p]=B/( Ro/Se)=0.917MPa>0.55 MPa</p><p>　　所以假定封頭壁

61、厚符合設(shè)計(jì)要求</p><p><b>　　罐體封頭最小厚度：</b></p><p><b>　　滿足要求</b></p><p>　　即封頭厚度確定=10mm</p><p>　　2.5.3.3 水壓試驗(yàn)校核計(jì)算</p><p>　　夾套反應(yīng)釜應(yīng)對(duì)罐體和夾套分別進(jìn)行水壓試

62、驗(yàn)，并校核圓筒應(yīng)力σT</p><p><b>　　罐體水壓試驗(yàn)</b></p><p>　　由于[σ]≈[σ]t 故 =1.25p=1.25Pc=0.55MPa</p><p>　　材料屈服點(diǎn)應(yīng)力 =345 MPa</p><p>　　0.9 φ=263.9 MPa </p&g

63、t;<p>　　≦0.9 φ 所以罐體水壓試驗(yàn)強(qiáng)度足夠</p><p>　?。?）由于[σ]≈[σ]t 故 =1.25p=1.25Pc2=0.6875 MPa</p><p>　　材料屈服點(diǎn)應(yīng)力 =345 MPa</p><p>　　0.9 φ=263.9 MPa </p><p>　　≦0

64、.9φ 所以夾套水壓試驗(yàn)強(qiáng)度足夠</p><p>　　3． 反應(yīng)釜的攪拌裝置</p><p>　　攪拌裝置由攪拌器、軸及其支撐組成。攪拌器的形式很多，根據(jù)任務(wù)說明書的要求，本次設(shè)計(jì)采用的是推進(jìn)式攪拌器。其機(jī)械設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是：確定攪拌器直徑、進(jìn)行攪拌軸的強(qiáng)度設(shè)計(jì)和臨界轉(zhuǎn)速校核、選擇軸的支撐結(jié)構(gòu)。</p><p><b>　　3.1攪拌器</b>

65、;</p><p>　　由表4-4 查的D1/DJ取推進(jìn)式:(3：1)—(4：1) H0/DJ:(1：1)—(2：1) </p><p>　　推進(jìn)式攪拌器類似風(fēng)扇扇葉結(jié)構(gòu)。推進(jìn)式攪拌器直徑DJ常取罐體內(nèi)經(jīng)D1的1/5-1/2，以DJ=0.33 D1最為常見。常用于n=100-500r/min的場(chǎng)合。</p><p>　　則： 攪拌器直徑 <

66、;/p><p>　　由表4-6查得 </p><p><b>　　D=50mm</b></p><p><b>　　B=16mm</b></p><p><b>　　t=55.1mm</b></p><p><b>　　H=95mm <

67、;/b></p><p>　　N/n不大于0.025</p><p><b>　　Do:M16 </b></p><p>　　攪拌器的結(jié)構(gòu)形式如下：</p><p><b>　　3.2 攪拌軸設(shè)計(jì)</b></p><p>　　攪拌軸的機(jī)械設(shè)計(jì)內(nèi)容同一般傳動(dòng)軸，主要是

68、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核</p><p><b>　　軸結(jié)構(gòu)如圖：</b></p><p>　　確定最小軸徑: 軸功率P＝4KW ，攪拌軸的轉(zhuǎn)速n＝200r/min，材料為45鋼 , []＝35，查表5-1系數(shù)A取115。</p><p><b>　　則軸端直徑, </b></p><p>　　軸所傳遞的

69、轉(zhuǎn)矩T=9550p/n=191N.m</p><p>　　考慮開鍵槽和物料對(duì)軸的腐蝕,軸徑擴(kuò)大5%,即d=29.631mm.圓整取較大值,所以d=40mm.因?yàn)橥七M(jìn)式攪拌器孔徑為50mm,且推進(jìn)式攪拌器靠軸端螺母固定，查螺母公稱尺寸取M42，所以軸端為M42的螺紋。</p><p>　　由結(jié)構(gòu)確定其他各段軸徑:</p><p>　　因?yàn)閿嚢杵鞯妮S孔為50mm所以第二

70、段軸徑為50mm，第三段，第五段為光軸，且第五段軸上有軸封，故根據(jù)軸封標(biāo)準(zhǔn)取第三段，第五段軸徑為60mm。第四段上為分半環(huán)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)取第四段軸徑為54mm。第六段為軸承，根據(jù)軸承標(biāo)準(zhǔn)以及軸承的選型取第六段軸徑為65mm。第七段軸與凸緣聯(lián)軸器相連接，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)及選型取第七段軸徑為45mm。</p><p>　?。?）攪拌軸強(qiáng)度校核</p><p>　　軸扭轉(zhuǎn)的強(qiáng)度條件是： （參考文獻(xiàn)1.公

71、式9-5）其中：</p><p>　　—— 截面上最大剪切應(yīng)力，Pa；</p><p>　　——軸傳遞的扭矩，Nm； </p><p>　　——抗扭斷面系數(shù)， ； </p><p>　　——降低后的扭轉(zhuǎn)許用剪應(yīng)力，M。</p><p>　　查表知：表 3-1 常用軸材料的許用切應(yīng)力</p><p&

72、gt;　　注：表中是考慮了彎曲等影響后的許用應(yīng)力。轉(zhuǎn)動(dòng)中彎矩較小的取較大值，彎矩大的取較小值；軸徑大的取較小值，軸徑小的取較大值；操作條件好的取較大值，操作條件差的取較小值；采用20、35鋼時(shí)可取較大值。</p><p>　　對(duì)45號(hào)鋼 [τ]k=35MPa</p><p><b>　　對(duì)實(shí)心軸 mm3</b></p><p>　　Tθ=9.

73、55×106 p/n=191000 N?mm</p><p>　　則：τmax =13.136<[τ]k 故 d=42mm 強(qiáng)度足夠</p><p>　?。?）按剛度計(jì)算時(shí)。對(duì)于碳鋼及合金鋼;一般傳動(dòng)和攪拌軸的計(jì)算可選為，在此選。則攪拌軸直徑：</p><p><b>　　（3-3）</b></p><

74、p>　　式中 —剪切彈性模量，對(duì)于碳鋼及合金鋼</p><p>　　—在精密穩(wěn)定的傳動(dòng)中，可??；一般傳動(dòng)和攪拌軸的計(jì)算可選；對(duì)精度要求低的傳動(dòng)可選。</p><p>　　由式（3-3）得 d=39.1mm；</p><p>　　故d=42mm滿足剛度要求</p><p>　　軸的轉(zhuǎn)速不大于200r/min，故不需要計(jì)算軸的臨界轉(zhuǎn)速。&

75、lt;/p><p><b>　?。?）攪拌軸的支撐</b></p><p>　　一般攪拌軸可依靠減速器內(nèi)的一對(duì)軸承支承。當(dāng)攪拌軸較長時(shí)，軸的剛度條件變壞。為保證攪拌軸懸臂穩(wěn)定性，軸的懸臂長L，軸徑d 和兩軸承間距B應(yīng)滿足以下關(guān)系：L/B≤; L/d≤</p><p>　　本次采取單支點(diǎn)機(jī)架，靠機(jī)架里的軸承對(duì)軸進(jìn)行支撐。</p>

76、;<p>　　4． 反應(yīng)釜的傳動(dòng)裝置</p><p>　　反應(yīng)釜的傳動(dòng)裝置是為攪拌器提供動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的。傳動(dòng)裝置一般包括：電動(dòng)機(jī)，變速器，聯(lián)軸器，攪拌軸，機(jī)架，安裝底座及凸緣法蘭等。當(dāng)攪拌軸較長時(shí)，為加工和安裝方便，常將攪拌軸分段制造。安裝攪拌器的部分稱攪拌軸或下軸，與攪拌器輸出軸相連的部分為傳動(dòng)軸或上軸。攪拌軸與傳動(dòng)軸采用剛性聯(lián)軸器連成一整體軸。</p><p>　　反應(yīng)釜的

77、攪拌器是由傳動(dòng)裝置來帶動(dòng)。傳動(dòng)裝置設(shè)置在釜頂封頭的上部，其設(shè)計(jì)內(nèi)容一般包括：電機(jī)；減速機(jī)的選型；選擇聯(lián)軸器；選用和設(shè)計(jì)機(jī)架和底座等。</p><p><b>　　4.1減速器的選擇</b></p><p>　　常用減速裝置有齒輪減速器、渦輪減速器、V帶以及擺線針齒行星減速器等。根據(jù)n=200r/min，電動(dòng)機(jī)功率為4KW.查表 4-1可選擇二級(jí)齒輪減速器</p&

78、gt;<p>　　表 4-1 標(biāo)注減速器的性能參數(shù)</p><p>　　按設(shè)計(jì)任務(wù)書要求,選用電機(jī)Y132M2-6,其額定功率為5.5Kw,轉(zhuǎn)速為n=960r/min ,電流為12.6A,轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為0.0449Kg.m2。 </p><p>　　4.2 機(jī)架的選用</p><p>　　立式攪拌設(shè)備傳動(dòng)裝置是通過機(jī)架安裝在攪拌設(shè)備封頭上的，機(jī)架內(nèi)應(yīng)

79、留有足夠的位置，以容納聯(lián)軸器、軸封裝置等部件，并保證安裝操作所需要的空間。大多數(shù)情況下，機(jī)架中間有軸承裝置，以改善攪拌軸的支撐條件。</p><p>　　機(jī)架下端采用螺柱與安裝底蓋連接，機(jī)架的公稱直徑一般等于或小于安裝底蓋的公稱直徑。安裝底蓋與凸緣法蘭、機(jī)架和軸封有關(guān)系。</p><p>　　單支點(diǎn)機(jī)架的選用條件</p><p>　　電動(dòng)機(jī)或減速器有一個(gè)支點(diǎn)，經(jīng)核算

80、可承受攪拌軸的載荷；</p><p>　　攪拌容器內(nèi)設(shè)置地軸承，作為一個(gè)支點(diǎn)；</p><p>　　軸封本體設(shè)有可以作為支點(diǎn)的軸承；</p><p>　　在攪拌容器內(nèi)，軸中部設(shè)有導(dǎo)向軸承，可作為一個(gè)支點(diǎn)的。</p><p>　　當(dāng)按上述條件選用單支點(diǎn)機(jī)架時(shí)，減速器輸出軸與攪拌軸之間采用彈性聯(lián)軸器連接；當(dāng)不具備上述條件而選用單支點(diǎn)機(jī)架時(shí)，減速器

81、輸出軸與攪拌軸之間采用剛性聯(lián)軸器連接。本釜選用單支點(diǎn)機(jī)架DJ45，見圖4-5，其相關(guān)數(shù)據(jù)見表4-6，表4-7。</p><p>　　圖4-5 DJ45單支點(diǎn)機(jī)架</p><p>　　表 4-6 單支點(diǎn)機(jī)架尺寸 /mm</p><p><b>　　4.3 凸緣聯(lián)軸器</b></p><p>　　常用的電機(jī)和減速機(jī)輸

82、出軸與傳動(dòng)軸之間及傳動(dòng)軸與攪拌軸之間的連接，都是通過聯(lián)軸器連接的。</p><p>　　扭矩Tca=KAT=1.3×9550×P/n=248.3 N.m,按軸徑d=45mm,由Tca及n條件查標(biāo)準(zhǔn)尺寸,查得GY6-型凸緣聯(lián)軸器的數(shù)據(jù)為d1=45mm,許用最大扭矩為900N.m, ,滿足要求.聯(lián)軸器示意圖如下： </p><p>　　5． 反應(yīng)釜的軸封裝置</p&g

83、t;<p>　　軸封是攪拌設(shè)備的一個(gè)重要組成部分。其任務(wù)是保證攪拌設(shè)備內(nèi)處于一定的正壓和真空狀態(tài)以及防止物料溢出和雜質(zhì)的摻入。鑒于攪拌設(shè)備以立式容器中心頂插式為主，很少滿釜操作，軸封的對(duì)象主要為氣體；而且攪拌設(shè)備由于反應(yīng)工況復(fù)雜，軸的偏擺震動(dòng)大，運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性差等特點(diǎn)，故不是所有形式的軸封都能用于攪拌設(shè)備上。</p><p>　　反應(yīng)釜攪拌軸處的密封，屬于動(dòng)密封，常用的有填料密封和機(jī)械密封兩種形式。他們

84、都有標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)要求直接選用。</p><p>　　此次設(shè)計(jì)選用填料密封</p><p>　　因?yàn)檩S徑d=60mm</p><p><b>　　查得：</b></p><p>　　D=240mm ，D=210mm ，D=176mm ，H=176mm ，</p><p>　　法蘭螺栓孔8Xφ1

85、8mm,M16</p><p>　　軸封裝置的結(jié)構(gòu)圖： </p><p>　　6．反應(yīng)釜的其他附件</p><p><b>　　6.1 支座</b></p><p>　　夾套反應(yīng)釜多為立式安裝，最常用的支座為耳式支座。標(biāo)準(zhǔn)耳式支座（JB/T 4725-92）分為A型和B型兩種。當(dāng)設(shè)備需要保溫或直接支撐在樓板上時(shí)選用B型，

86、否則選擇A型。</p><p>　　設(shè)計(jì)中選取A型耳式支座A3，支座數(shù)為4個(gè),允許載荷為44KN 。</p><p>　　材料為Q345R，H=200,=160, =125, =250, =105,=116,=200,=10,=6,=8, =50,e=30 地腳螺栓：30- M24. </p><p><b>　　6.2 筒體法蘭</b

87、></p><p>　　筒體和上封頭的連接采用甲型平焊法蘭連接，選取平面型密封面法蘭，其，主要尺寸由附表4-4查的，其中： DN=1000</p><p>　　D=1130mm D=1090mm D=1050mm D=1045mm</p><p>　　D=1042mm =48mm d=23mm </p><p>

88、　　螺柱為M20，數(shù)量為36個(gè)。</p><p><b>　　6.3 設(shè)備接口</b></p><p>　　化工容器及設(shè)備，往往由于工藝操作等原因，在筒體和封頭上需要開一些各種用途的孔。</p><p>　　6.3 .1接管與法蘭</p><p>　　接管和法蘭是用來與管道和其他設(shè)備連接的。標(biāo)準(zhǔn)管法蘭的主要參數(shù)是公稱直徑

89、和公稱壓力。管子的公稱直徑和與鋼管的外徑的關(guān)系見表4-13.</p><p>　　接管的伸長度一般為從法蘭密封面到殼體外徑為150mm。當(dāng)考慮設(shè)備保溫等要求時(shí)，可取伸出長度為200mm。 </p><p>　　液體進(jìn)料管一般從頂蓋引入。進(jìn)料管應(yīng)伸進(jìn)罐體內(nèi)并且下端的開口截成45角，開口方向朝著設(shè)備中心，以防止沖刷罐體，減少物料對(duì)壁面的腐蝕。</p><p>　　液體出

90、料管的設(shè)計(jì)主要從無料易放盡、阻力小和不易堵塞等原因考慮。另外還要考慮溫差應(yīng)力的影響。</p><p><b>　　6.3.2視鏡</b></p><p>　　視鏡主要用來觀察設(shè)備內(nèi)物料及其反應(yīng)情況，也可以作為料面指示鏡，一般成對(duì)使用，當(dāng)視鏡需要斜裝或設(shè)備直徑較大時(shí)，采用帶頸視鏡。</p><p>　　視鏡選型結(jié)果為：帶頸視鏡 PN1.0 D

91、N100 HGJ502-86-4。 </p><p><b>　　視鏡結(jié)構(gòu)如圖： </b></p><p>　　6.4 凸緣法蘭的選用</p><p>　　凸緣法蘭一般焊接在攪拌容器封頭上，用于連接攪拌傳動(dòng)裝置，也可兼作安裝、維修、檢查用孔。根據(jù)介紹的耐蝕性，凸緣法蘭可選用整體結(jié)構(gòu)或襯里結(jié)構(gòu)，密封面形式有突面（R或LR）和凹面（M或LM）兩

92、種，其中LR和LM為襯里結(jié)構(gòu)的密封面形式。凸緣法蘭可按HG-21564選用。本釜選用R型凸緣法蘭，見圖4-1。</p><p>　　4-1 R型凸緣法蘭</p><p>　　凸緣法蘭的連接尺寸和結(jié)構(gòu)尺寸見表4-2； </p><p>　　表4-2 凸緣法蘭的連接尺寸和結(jié)構(gòu)尺寸（mm）</p><p>　　7． 反應(yīng)釜的裝配圖</p&

93、gt;<p><b>　　見附圖：</b></p><p><b>　　8.參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]刁玉瑋、王立業(yè)，化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)，大連：大連理工大學(xué)出版社，2006.12　</p><p>　　[2] 吳宗澤，機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)﹙上﹚[M]，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.1</p&

94、gt;<p>　　[3] 吳宗澤，機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)[M]，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1998.7</p><p>　　[4] 余國琮，化工機(jī)械手冊(cè)[M]，天津：天津大學(xué)出版社，1991.5</p><p>　　[5] 魏崇光、鄭曉梅，化工工程制圖，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1994.3</p><p>　　[6] 巨勇智、勒士蘭，過程設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)，北京：國防工

95、業(yè)出版社，2005.4</p><p>　　[7] 朱有庭、曲文海、于浦義，化工設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.5</p><p>　　[8]湯善甫、朱思明， 化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)[M]，上海：華東理工大學(xué)出版社，2004.12</p><p>　　[9] 董大勤、袁鳳隱，壓力容器與化工設(shè)備使用手冊(cè)，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000</p>&

96、lt;p>　　[10] 周明衡、常德功，管路附件設(shè)計(jì)選用手冊(cè)，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.8</p><p>　　[11] 劉湘秋，常用壓力容器手冊(cè)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.4</p><p>　　[12] 葉君，實(shí)用緊固件手冊(cè)[M]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.</p><p>　　[13] 王磊，化工設(shè)備及技術(shù)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，201

97、1.10.</p><p>　　[14] 蔡紀(jì)寧、張莉彥，化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.8.</p><p>　　[15] 李業(yè)農(nóng)，機(jī)械制圖（第五版），上海：上海交通大學(xué)出版社，2010.</p><p>　　[16] 陳英，化工制圖，北京：高等教育出版社，2008.1.</p><p>　　[17] 李業(yè)農(nóng)、游文