均相液体机械搅拌夹套冷却反应器设计.doc

均相液体机械搅拌夹套冷却反应器设计 第-1-页 共-19 页 化工原理课程设计说明书化工原理课程设计说明书 设计题目设计题目: : 均相液体机械搅拌夹套冷却反应器设计。 设计时间：设计时间： 2011.12.262011.12.262012.01.2012.01. 搅拌装置设计任务书搅拌装置设计任务书 （夹套冷却机械搅拌装置设计） ( (一一) ) 设计题目设计题目 均相液体机械搅拌夹套冷却反应器设计。 ( (二二) ) 设计任务及操作条件设计任务及操作条件 (1)处理能力（140000+500X）m3a 均相液体。注：X 代表学号最后两位 数 (2)设备型式 机械搅拌夹套冷却装置。 (3)操作条件 均相液温度保持 50。 平均停留时间 18min。 需要移走热量 105kW。 均相液体机械搅拌夹套冷却反应器设计 - 共-19-页第-2 页 采用夹套冷却，冷却水进口温度 20，冷却水出口温度 30。 50下均相液物性参数：比热容 Cp=1 012J(kg)，导热系数 =0.622W(m)，平均密度 =930kgm3，粘度 2.733X10-2Pas。 忽略污垢及间壁热阻。 每年按 300 天，每天 24 小时连续搅拌。 ( (三三) ) 厂址：柳州地区。厂址：柳州地区。 ( (四四) ) 设计项目设计项目 (1)设计方案简介：对确定的工艺流程及设备进行简要论述。 (2)搅拌器工艺设计计算：确定搅拌功率及夹套传热面积。 (3)搅拌器、搅拌器附件、搅拌槽、夹套等主要结构尺寸设计计算。 (4)主要辅助设备选型：冷却水泵、搅拌电机等。 (5)绘制搅拌器工艺流程图及设备设计条件图。 (6)对本设计评述 ( (五五) ) 参考文献参考文献 一、 柴诚敬，张国亮等化工流体流动与传热北京：化学工业出版社， 2000 二、 化工设备设计全书编辑委员会搅拌设备设计上海：上海科学技术出 版社，1985 三、 王凯，冯连芳混合设备设计北京：机械工业出版社，2000 均相液体机械搅拌夹套冷却反应器设计 第-3-页 共-19 页 目目 录录 第一章第一章 设计方案简介设计方案简介-5 1.1 搅拌设备的选型-5 1.2 搅拌器的组成及选择-5 1.3 电动机的选型-6 1.4 减速机的选型-6 1.5 密封装置的选择-6 1.6 物料进口安置-7 1.7 夹套进出口装置-7 1.8 泵的选择-7 1.9 支座的选择-7 1.10 管子的选择-7 1.11 封头的选择-8 第二章第二章 工艺流程草图及说明工艺流程草图及说明-8 第三章第三章 工艺计算及主要设备设计工艺计算及主要设备设计-8 3.1 均相液体和冷却水的物性数据-8 3.2 搅拌设备的计算及选型-9 3.2.1 搅拌设备选型-9 3.2.2 搅拌设备计算-9 3.2.2.1 搅拌槽的结构设计-9 3.2.2.2 搅拌槽的设计计算-11 第四章第四章 辅助设备的计算和选型辅助设备的计算和选型-13 4.1 电动机的选型-14 4.2 支座的选择-14 4.3 泵的选型-14 4.3.1 输料泵的选型计算-14 4.3.2 冷水泵的选型计算-16 第五章第五章 设计结果一览表设计结果一览表-17 第六章第六章 附图附图-18 第七章第七章 设计心得设计心得-18 第八章第八章 主要符号说明主要符号说明-19 均相液体机械搅拌夹套冷却反应器设计 - 共-19-页第-4 页 第九章第九章 参考资料参考资料-19 第一章第一章 设计方案简介设计方案简介 1.1 搅拌设备的选型搅拌设备的选型 因为该设计所用搅拌设备主要是为了实现物料的均相混合，故可选的搅拌设备 类型有：桨式，开启涡轮式，圆盘涡轮式，推进式，框式，螺带式，三叶后掠式等。 搅拌设备的选用应满足下列要求：保证物料的混合均匀，功率消耗最少，所需费用 最低，操作方便，易于制造和维修。 由于本设计是低黏度的液体混合，是难度最小的一种搅拌过程，主要目的是在 给定的时间内达到或接近均相混合的要求。其主要控制因素是容积循环速率。 透平式是化工厂中运用最为广泛的搅拌设备,能有效的完成几乎所有的搅拌操 作并能处理粘度范围较广的液体,他们在差生径向液流时特别有效,但亦同时引起轴 向液流,尤其在槽壁上有挡板之时.对混合密度大致相同的液体,他们的效力极为显著,此 外,它们的造价也比多数其他形式的搅拌设备低.结合这次设计的各种条件可选择六 片平直叶圆盘涡轮式搅拌器-透平式搅拌器. 1.2 搅拌设备的组成及选择搅拌设备的组成及选择 1.2.1 搅拌设备上端可用机械密封，易维护、检修、寿命长。搅拌设备的安装高 度要有利于底部出料，使出料口处得到充分的搅动，使输料管路畅通。 1.2.2 组成 均相液体机械搅拌夹套冷却反应器设计 第-5-页 共-19 页 搅拌设备的典型结构（1） 透平式-涡轮搅拌设备 1-叶轮；2-槽体；3-夹套；4-搅拌轴；5-压出管 6-支座；7-入孔；9-轴封；10 传动装置 一般搅拌设备由搅拌装置（传动装置、搅拌轴、叶轮）、轴封、搅拌槽（槽体、 附件）三部分组成。还可根据工艺要求配置加热装置或冷却装置。搅拌设备的典型 结构如上图（1）所示。 搅拌装置、轴封、叶轮等选用材料可根据不同的工艺要求选用碳钢或不锈钢等 材料来制作。 搅拌罐体与搅拌罐盖可采用法兰密封联结或焊接联结。搅拌罐体与搅拌罐盖可 根据工艺要求开进料、出料、观察、测温、测压、蒸汽分馏、安全放空等工艺管孔。 搅拌罐盖上部配置有传动装置（电机或减速器） ，由传动轴驱动搅拌罐内的搅拌 器. 轴封装置可采用机封或填料、迷宫密封等多种形式(根据用户需要确定)。 1.3 电动机的选型电动机的选型 电机功率选用应满足搅拌器运动转功率与转动系统，轴封系统功率损失的要求， 还要考虑到有时在搅拌操作中会出现不利的条件导致功率过大。 搅拌转动装置常配用 4 极或 6 极电动机, 8 极电动机比较少用, 2 极电动机几乎 均相液体机械搅拌夹套冷却反应器设计 - 共-19-页第-6 页 不用。通常，减速机有多种速比可选择，配用 4 极或 6 极电动机有可能获得相近的 搅拌转速。当电动机功率相同时，4 极电动机比 6 极电动机便宜，质量轻，但所要 求的减速机的减速比较大，减速机可能比较贵。所以我们选用 6 极的电动机。 1.4 减速机的选型减速机的选型 减速机的选择是根据反应釜搅拌传动所需的电机功率，搅拌轴转速（即减速机 输出轴转速） ，然后再根据其他具体条件综合考虑，确定适用的减速机。其中反应釜 为立式安装，采用耳式反应。由于设备需要保温，反应釜直接支撑在楼板上，所以 选 B 型，选四个支座。由于反应釜的直径为 2020mm，大于 900mm 所以需要开设入孔。 便于安装，拆卸，清洗和检修设备内部的装置。选用圆形入孔的机器制造方便。圆 孔的大小及位置以进出设备方便；搅拌器的尺寸，以方便搅拌器轴及搅拌器能通过 的入孔放入罐体内。 1.5 密封装置的选择密封装置的选择 用垂直于轴的平面来密封转轴的机械密封装置。与填料密封相比，机械密封是 一种功耗小，泄漏率低，密封性能可靠，使用寿命长的转轴密封形式。机械密封装 置主要由动环、静环、弹簧加荷装置和辅助密封圈等四部分组成。 1.6 物料进口物料进口安置安置 出料管的结构设计主要考虑物料是否易于放出且能放尽，阻力小，不易赌塞， 温应力等因素。我们设计的出料口在反应釜的下端，便于物料排净，不用设置出料 泵。另外，出料口设置温度测量点，以便控制物料的冷却温度。 1.7 夹套进出口安置夹套进出口安置 冷却液进口管安置在反应釜两侧，使液体从底部进入，高端流出，从而避免气 泡的产生，使传热介质能充满整个夹套空间。 1.8 泵的选择泵的选择 泵的选型的重要依据是：工艺装置生产中，要求泵输送的介质流量 Q；要求额定 流量不小于装置的最大流量，或取正常流量的 1.11.5 倍；进口压力和出口压力； 均相液体机械搅拌夹套冷却反应器设计 第-7-页 共-19 页 进口介质温度；操作状态为连续操作或间歇操作；装置汽蚀余量。根据本设计的均 相料液和冷却用水的粘度、要求的流量、估算的扬程和连续操作的要求，我们选用 离心泵，料液泵型号选 IS80-65-160，冷却水型号选 IS-50-32-125。 由于预防操作过程中出现意外，所以，离心泵应一开一备。 1.9 支座的选择支座的选择 立式安装的反应釜最常用的支座为耳式支座。标准耳式支座为（JB/T4725-92） 。 分为 A 型和 B 型两种。当设备需要保温或直接支承载楼板上时选 B 型，否则选择 A 型。所以本次设计所用 B 型耳式支座。由于每台反应釜常用 4 个支座。 所以再根据 所要支撑的重量来选择合适的允许载荷。 1.10 管子的选择管子的选择 化工厂中介质的流体运动，绝大多数是湍流。当输送流体的流量一定时，管径 的大小直接影响经济效果。管径小，介质流速大，管路压力降大，从而增加了流体 输送机械（泵或压缩机）的动力操作费用;反之，增大管径，虽然动力费用减少，但 管路建造费用却增加。管径的大小，依据化工运行中介质可能出现的最大流量，介 质的推荐流速和允许的压力降来确定。 1.11 封头的选择封头的选择 封头是压力容器必不可少的重要组成部分，封头分为半圆形封头、标准椭圆形 封头、蝶形封头、球冠形封头四种，其中分别以外径和内经为基准取封头的高度， 然而封头的选取根据其搅拌槽的内压力又有所不同，主要是看是否能符合生产的需 要等因素。 第二章第二章 工艺流程图及说明工艺流程图及说明 均相液体机械搅拌夹套冷却反应器设计 - 共-19-页第-8 页 流程的说明流程的说明 首先，将冷水放入冷水储罐，在里面停留一定的时间，达到要求温度之后，通 过离心泵将加热后的水抽入夹套，通过调节阀控制水的流量，流出的水进入流出水 储罐。然后，均相料液由料液泵抽入搅拌槽，开动并调节搅拌器转速，通过料液进 口的调节阀，控制料液进料的流量，使得料液在搅拌槽中停留一定时间，最后，流 出的均相液体进入储罐。 第三章第三章 工艺计算及主要设备的计工艺计算及主要设备的计 3.1 均相液体和冷却水的物性数据均相液体和冷却水的物性数据 均相液体 50下的物性参数 比热容 Cp=1012J/(kg. K)； 导热系数 = 0.622w/(m. K)； 密度 = 930kg/m3 粘度 = Pas； 2 10733 . 2 冷却水定性温度选进出口的平均温度(20+30)/2=25； 查物性手册【化工流体流动与传热】在 25下水的物性参数如下： 比热容 Cp=4178.5J/(kgK) 导热系数 =0.6085w/(mK) 密度 =996.95kg/m3 粘度 = 9.0310-4Pas 查物性手册【化工流体流动与传热】在 20下水的物性参数如下： 比热容 Cp=4183J/(kgK) 导热系数 =0.599w/(mK) 密度 = 998.2kg/m3 粘度 = Pas 3 100050 . 1 均相液体机械搅拌夹套冷却反应器设计 第-9-页 共-19 页 3.2 搅拌设备的计算搅拌设备的计算 3.2.1 搅拌设备选型搅拌设备选型 因为该搅拌设备只要是为了实现物料的均相混合，所以，推进式、桨式、涡轮 式、三叶后掠式等都可以选择，此处选择六片平直叶圆盘涡轮式搅拌设备。 3.2.2 搅拌设备设计计算搅拌设备设计计算 确定搅拌槽的结构与尺寸，明确搅拌桨及其附件的几何尺寸和安装位置，计算 搅拌转速和功率，传热计算等，最终为机械色好几提供条件。 3.2.2.13.2.2.1 搅拌槽的结构设计搅拌槽的结构设计 1、搅拌器的容积、类型、高径比 （1）容积和漕泾 对于连续操作，搅拌槽的有效体积为： 搅拌槽的有效体积=流入搅拌槽的液体处理量物料平均停留时间 流入搅拌槽的液体处理量=（140000+50019）=149500m3/a 所以，搅拌槽的有效体积 V=149500/(30024) (18/60)=6.229m3 一般取搅拌液体深度与搅拌槽内径相等以搅拌槽为平底近似估算直径。由搅拌 槽的有效体积可计算出搅拌槽内径： V= 带入数据后得到：6.229=（3.14/4）D2H H=D=2.00mHD 2 4 本设计取 D=2.00 （2）类型 槽体由于没有特殊要求，一般选取最常用的立式圆筒型容器，根据传热要求， 罐体带夹套，夹套选用螺旋板夹套，夹套内设导流板，螺距 P=0.05m,夹套环隙 E=0.05m （3）高径比 一般十佳搅拌槽的高径比为 1.11.5,，现取 1.3.故搅拌槽筒体的实际高度为 H0=1.32.00=2.6m 2、搅拌桨尺寸、安装位置及转速 （1）搅拌桨的尺寸 搅拌器为六片平直叶圆盘涡轮式。依据搅拌器直径的标准值等于 1/3 槽径。即 d =D/3=2.00/3=0.67m 查常用标准搅拌器的规格，选用涡轮式搅拌器的型号为：搅拌器 70080，HG5- 221-65。其主要尺寸如下： 叶轮直径 d=700mm，叶轮宽度 b=140mm，叶片厚度 =10mm，搅拌轴径 80mm， 叶片长度 L=175mm （2）搅拌桨的安装位置 均相液体机械搅拌夹套冷却反应器设计 - 共-19-页第-10 页 一般，叶轮浸入搅拌槽内液面下方的最佳深度为，因此，可确定叶轮距HS 3 2 槽底的高度为。m67 . 0 3/00 . 2 C （3）搅拌桨的转速 对于混合操作，要求搅拌器在湍流区操作，即搅拌雷诺数，于是有 4 10Re r/minr/s36601016674 107332 70930 4 2 22 .nn . n. nd Re 即转速不能低于 36r/min。现依公式计算，得 d . n 744 129r/min2.16r/s 70143 744744 . . d . n 考虑一定余量，选取，该转速处在该类型搅拌器常用转速r/min2.0r/s120n 的范围之内。r/min30010 n 3.搅拌槽附件 为了消除打旋现象，强化传热和传质，安装 6 块宽度为（1/101/12）D，取 W=0.2m 的挡板，以满足全挡板条件。全挡板条件判断如下： 3503906 951 20 2121 . . . n D W . b . （按照参考书要求要达到最高的搅拌器的功率必须要达到全挡板的条件。 ） 由于 0.390.35，因此，符合全挡板条件。 根据 GB/T 规定，材料选择是 Q235-B,根据化工设备机械基础第六版选材的一般 原则：（1）压力容器用钢材应符合 GB1501998钢制压力容器的要求，材料适 用于设计压力不大于 35Mpa 的压力容器，选材应接受国家质量技术监督局颁发的 压力容器安全技术监察规程的减速。压力容器受压元件用钢应是由平炉、电炉 或氧气顶吹转炉冶炼的镇静钢，钢材（板材、带材、管材、型材、锻件等）的质量 与规格应符合现行国家标准、行业标准或者有关技术规定。 （2）压力容器承压构件使用普通低碳钢的适用范围见表，当操作温度在- 203500C，壁厚不大，且无频繁温、压波动是，可采用半镇静钢代替镇静钢。 压力容器用碳素钢镇静钢版的适用范围 钢版牌号使用温度/0C设计压力/MPa壳板钢版厚度 /mm 其他限制 Q235-B 0350 1.620 不得用于毒性 程度为高度或 极度危害介质 的压力容器 Q235-C 0400 2.530 容器按压力等级的分类容器按压力等级的分类 容器种类代号设计压力范围/Mpa 低压容器 L 0.1p1.6 均相液体机械搅拌夹套冷却反应器设计 第-11-页 共-19 页 中压容器 高压容器 超高压容器 M H U 1.6p10 10p100 P100 所以在实际制造中应选择 Q235-B 来制造。设计压力为 p=1.0Mpa 搅拌槽的壁厚计算： =1.02060/(21130.8-1.0)=11.46mm c t c P D 2 P n= +C+圆整=11.46+1.25+圆整=13mm 式中 圆筒的技术厚度，mm； PC = P =1.5Mpa圆筒的计算压力，Mpa； D搅拌槽的内径，mm； 圆筒的焊接接头系数，设圆筒局部无损伤，取 =0.80； 圆筒材料在设计温度下的许用应力，Mpa，查化工设备机械基础附九图 t 得：=113Mpa t 整合后取搅拌槽壁厚为 13mm。 3.2.2.23.2.2.2 搅拌槽的设计计算搅拌槽的设计计算 1.搅拌功率计算 此搅拌器系统符合典型构型，先计算 Re Re=d 2 n =0.7029302.02.733100=3334810000 故从【化工原理上（第三版）化学工业出版社】中可得 N=6.1 n3D5=6.19302.030.75=7628w 2.夹套换热面积的计算 (1)、被搅拌液体侧的对流传热系数 j 采用左野雄二推荐的桨式和涡轮式搅 拌器的传热关联式计算。 08 . 0 52 . 0 3/1 227 . 0 3 4 Pr512 . 0 D b D dD Nuj 单位质量被搅拌液体所消耗的功率 W/kg950 . 0 93000 . 2 00 . 2 785 . 0 5547 785 . 0 22 HD N 被搅拌液体的运动粘度 /sm2 52 109392930107332 ././ 均相液体机械搅拌夹套冷却反应器设计 - 共-19-页第-12 页 080520 312270 3 4 080520 31 2270 3 4 5120 5120 . / p . j . / . j D b D d c D . D D b D d Pr D .Nu CW/m 5 . 615 833 . 0 579. 0543 . 3 2262311 . 0 512 . 0 1026 . 0 00 . 2 7 . 0 622 . 0 10733. 21012 10939 . 2 00 . 2 950 . 0 00. 2 622 . 0 512 . 0 2 08 . 0 52 . 0 3/1 2 227 . 0 3 5 4 j j 2、夹套侧冷却水对流传热系数 Nu=De/=0.027Re0.8Pr0.33Vis0.141+3.5(De/Dc) Vis=/c 流体在主体温度下的粘度和在壁温下的粘度之比，因为可以忽略壁温的 阻力，这个可以忽略。 查物性手册定性温度（20+30）/2=250C.冷却水的物理参数如下： 比热容：Cp=4178.5J/(Kg0C) 导热系数 =0.6085 w/(m20C) 密度 =996.95Kg/m3 粘度 =9.0310-4pas 需要移走的热量为： Q=105103+7628=112628W 冷却水的质量流率： Q=mCp(t2-t1) m=Q/ Cp(t2-t1)= 112628/4178.5（30-20） =2.70Kg/s 夹套中水的流速： =（2.70996.95）/（0.050.05）=1.08m/s EP m / 均相液体机械搅拌夹套冷却反应器设计 第-13-页 共-19 页 De=4E=40.05=0.2m Dc=2.00+0.05=2.05m Re=De/=(0.21.08996.95)/(9.0310-4)=238473.1 Pr= Cp/=4178.59.0310-4/0.6085=6.20 0.2/0.6085=0.027238473.10.86.200.331+3.5（0.2/2.05） =1325.5 w/(m20C) 3、求总传热系数 K 忽略污垢热阻和搅拌槽壁热阻 K=1/(1/j+1/)=1/(1/615.5+1/1325.5)= 420.3w/(m20C) 4、求夹套传热面积 由 Q=KA m t =24.660C m t 2 1 21 t t in tt 20 30 )3050()2050( in A=112628/（420.324.66）=10.9m m tK Q 需要可算一下夹套可能提供的传热面积是否能满足传热要求，计算是可考虑搅拌槽 内表面能提供的传热面积，如果该面积能满足要求，即可认为将夹套设计符合要求。 搅拌槽内表面能提供的传热面积（按最小面积计算）： DH=3.142.00.2.00=12.56m 该面积大于计算所需要的传热面积 A=10.9m,因此，夹套设计符合要求. 第四章第四章 辅助设备的计算和选型辅助设备的计算和选型 4.1 电动机的选型电动机的选型 电动机的功率：8.5(KW) W8476 90 . 0 7628 P Pm 式中 Pm所需要的电机功率，KW； 总传动效率。 （一般取 0.850.95，机械密封结构时，可以取值较高；填 均相液体机械搅拌夹套冷却反应器设计 - 共-19-页第-14 页 料密封结构时，取值较低）本设计取 =0.9 取系列值后圆整后功率为 8.5KW,选取型号为 Y132M 的电动机，功率 9kW，额 定电压 380V，额定转速 2860r/min。 4.2 支座的选择支座的选择 立式容器的支座主要有耳式支座、腿式支座、支承式支座和裙式支座四种,中、 小型直立容器常采用前三种支座，高达的塔设备则广泛的使用裙式支座。 这个设计中运用的是耳式支座，耳式支座分为 A 型（短臂）和 B 型（长臂）两 类，B 类耳式支座有较宽的安装尺寸，当设备外面有保温层，或者将设备直接放在 楼板上的，宜用 B 型耳式支座。查化工设备机械基础附表 17 可知：JB/T4725- 95，支座个数为四个，支座允许的载荷 100KN，适用容器的公称直径 DN13002600mm。支座高度 320，支座质量 28.7Kg.地脚螺旋规格 M24，d=30.底板 l1=250,b1=180,=16,s1=90,筋板 l2=330，b2=200，=12，垫板 l3=400，b3=320，=10，e=48。 4.3 泵的选型泵的选型 4.3.1 输料泵的选型计算输料泵的选型计算 ： 8 2 W 2 u d l f 取管内 u=1.5m/s Vs=Q/Cpt=105103/(101250930)=0.002231(m3/s) 由 )(04353 . 0 5 . 114. 3 002231 . 0 44 4 2 m u V d ud V S S 则取 d=45mm，管路 502.5mm；取 =0.15（新的无缝钢管） Re=d/=0.041.5930/(2.73310-2)=2.042103(2100Re105) 取用光滑管经验公式 =0.3164/Re0.25=0.3164/(2.042103)0.25=0.047 全管路设计中有 3 个 90弯头，=0.75;一个全开阀，=0.17； 管长 L=5+3=8（m） kg/J985.14 2 5 . 1 17. 075. 035 . 01 04 . 0 8 047. 0W 2 f m g Wf f 528 . 1 81 . 9 985.14 h 罐内压强计算： rP 液 H 1 均相液体机械搅拌夹套冷却反应器设计 第-15-页 共-19 页 式中 P1罐内压强，Pa； H液静液面高度，m； r重度，kg/（m2s2） ，（m是均相液体密度，kg/m3） 。gr m H底反应罐到地面的高度，m 取 H底=0.5 m, H液=2.00m kpa25.18Pa60.1824681 . 9 93000 . 2 H 1 rP 液 由机械能守恒得： g P g u h g P g u h ef 2 2 2 2 1 2 1 1 2 z 2 z 根据 GB/T 中有，标准椭圆形封头中，当以搅拌槽内经为基准时，则按公式： Di/2(H-h)=2 计算的封头的高度, 经过计算封头高度应为 0.51m （m） 01 . 3 51 . 0 00 . 2 5 . 0 2.00 1 封底 HHz z2取 1.2m， 002 . 1h 81 . 9 930 1079.18 528 . 1 001 . 3 e 3 he=5.398（m） h=1.15.398=5.938m Vs=0.002231m3/s=2.231L/s=8.032 m3 /h 选择 IS65-50-160 型离心泵较合适 ，n=1450r/min 4.3.24.3.2 冷水泵的选型计算冷水泵的选型计算 由搅拌槽的计算中可知：ms=2.70kg/s，u=1.08m2/s 均相液体机械搅拌夹套冷却反应器设计 - 共-19-页第-16 页 Vs=ms/= =2.70/996.95=0.002231（m3/s） 4 2u d u V d S 4 （m） 05652 . 0 08. 114 . 3 002708. 04 冷水进口直管选热轧无缝钢管 622.5mm；取=0.16mm，冷水进口直管管 路设计两个 90 度弯头，一个标准阀（全开） ，直管总长 L=3.0 米，流体输送高度 h=0.4m，查表得两个 90 度弯头的阻力系数 le/d=35，标准阀全开的阻力系数 l2/d=300,管 口突然扩大 =1.0 突然缩小 =0.5 管内流动总阻力损失由公式 2 2 u d ll w e f 式中摩擦阻力系数； L总管长度，m； 阻力系数； u流体流速，m/s； 由 Re=d/=996.951.080.056529.0310-4 =6.74104 查摩擦系数与 Re 及 /d 的关系图得=0.056 J/kg79.15 2 14 . 1 5 . 00 . 1300235 057 . 0 0 . 3 056 . 0 2 f w 水槽液面与夹套进口建立机械能守衡方程有： fe w pu gZw Pu gZ 2 2 2 2 1 2 1 . 1 22 其中 Z1=0, Z2=0.4 , u1=0 , u2=1.14 假设 p1 =p2 所以kgJwgzw fe /36.2079.15 2 14 . 1 81 . 9 4 . 0 2 2 2 2 2 直管输送需要泵提供的压头 he2=/g=20.36/9.81=2.08m e w 故所选泵需要提供的总压头 he 总= 1.1he2=1.12.08=2.283（m） 根据管内体积流量 VS=2.809L/S 管路所需压头 he 总=2.283m 选择 IS-80-65-125 离心泵，n=1450r/min 第五章第五章 设计结果一览表设计结果一览表 主要设计计算结果汇总主要设计计算结果汇总 均相液体机械搅拌夹套冷却反应器设计 第-17-页 共-19 页 项 目符号单位设计计算结果 搅拌器型式六片平直叶圆盘涡轮式搅拌器 叶轮直径dm0.7 叶轮宽度bm0.14 叶轮距槽底高度Cm0.67 搅拌转速nr/min120 桨叶数z6 搅 拌 器 搅拌功率NW7628 挡板数nb6搅 拌 槽 附 件 挡板宽度Wm0.2 搅拌槽有效体积Vm36.229 搅拌液体深度Hm2.00 搅拌槽内径Dm2.00 搅 拌 槽 搅拌槽筒体实际高度H0m2.6 夹套型式螺旋板夹套，内设导流板 螺旋板螺距Pm0.05 夹套环隙Em0.05 夹套内冷却水流速um/s1.08 冷却水移出热量QW112628 被搅拌侧对流给热系数jW/m2615.5 夹套侧对流给热系数W/m21325.5 搅拌槽总传热系数KW/m2420.3 夹 套 所需夹套面积Am210.9 型号Y132M 功率PmKM9 额定电压UV380 电 动 机 额定转速r/min2860 规格JB/T4725-95 允许载荷KN100 支 座 数量个4 型号IS65-50-160 压头hem5.938 输 料 泵流量Vsm3/h8.032 型号IS-80-65-125 压头hem2.283 冷 水 泵流量Vsm3/h10.112 第六章第六章 附图附图 均相液体机械搅拌夹套冷却反应器设计 - 共-19-页第-18 页 （另附搅拌工艺流程图及设备设计条件图）（另附搅拌工艺流程图及设备设计条件图） 第七章第七章 设计心得设计心得 本次化工原理课程设计历时两周，是学习化工原理以来第一次独立的工业设计, 也是大学学习期间的第一次课程设计。因为是第