搅拌釜的设计原稿 - 副本.doc

一设计任务在一两釜串联连续操作釜式反应器中进行某一液相反应 ，反应过程为等容过程，反应动力学方程式为，在323K时，原料液组成为2，为3，体积流量为26，试合理设计此两台反应器使反应物A的转化率达到60%。二搅拌容器设计1.体积计算 原料处理量：= 433.3. 第一个釜的反应速率：= 0.1第二个釜的反应速率：= 0.1因为=0.6，所以 第一个釜的有效体积：= 第一个釜的有效体积：= 设计取俩个串联釜的体积相等，即=得 解得=0.422则 =L=L选取=1100 L，则=0405选取填料系数y=0.6，则每个釜的实际体积V=1833 L2.内筒的内径和高度及体积修正由于此反应为液液反应，取长径比=1.2则筒内径=1.25 m圆整并查手册，选取筒体直径 =1200 mm。查得此时1m高的容积 。1米高的表面积 查得当时，椭圆形封头曲面高度，直边高度 内表面积 。容积 。筒体高度 因此=1.16在11.3范围内设计合理。修正体积： 筒体有效体积：=3.内筒的壁厚及封头设计计算选取Q235-B为筒体材料。筒体既受内压，又受外压，釜内操作压力为 反应温度为T=323-273.15=49.85 ，Q235-B的许用应力 。筒体采用双面焊取焊缝接头系数 。钢板厚度负偏差，腐蚀余量 ，a 筒体壁厚：承受0.2MPa内压+=6.18mm 所以=7mm承受0.1MPa外压：假设 筒体外径：临界长度：=m 1.4m所以为短圆筒。临界压力：=由于 ，故设计合理 ，。由于筒体可能承受内压，又可能承受外压，因此选两者中较大的，所以确定筒体厚度为8mm b、筒体封头壁厚承受0.2MPa内压：所以 =7mm承受0.1MPa外压：假设 查图得B=75 则0.1 所以满足要求夹套的设计计算夹套内介质为冷却水，为内压容器，与内筒一样，选取Q235-B为夹套材料，许用应力，工作压力为0.2MPa，焊缝系数，去壁厚附加中的钢板厚度负偏差，腐蚀余量。1、 夹套的内径和高度（1） 夹套内径的确定查表可知，在7001800mm之间，mm夹套内径为符合压力容器公称直径系列。（2） 夹套高度的确定 =0.916mm，圆整取2、 夹套与夹套封头壁厚a、 夹套壁厚承受0.2MPa内压：b、夹套封头高度标准椭圆形夹套封头，圆整至钢板规格并查阅封头标准，夹套筒体与封头厚度均取6 mm。设计厚度 设计压力名义厚度 实验压力有效厚度水压试验及强度校核1.内筒水压试验内筒水压试验由。 取二者中较大值 取内筒水压试验时壁内应力：2.夹套水压试验夹套水压试验由 取二者中较大值取夹套水压试验时壁内应力：3.强度校核由于Q235-B在常温时屈服强度 则可见水压试验时内筒，夹套壁内应力都小于，故水压试验安全。当夹套作水压试验时，釜体将受到外压作用，因夹套的试验压力为 而筒体的许用压力为 故夹套水压试验时筒体需要充压保证筒体的稳定性。搅拌器、挡板、导流筒的选择 1.搅拌器的选择由于桨式混合设备结构简单、混合性能好、能耗低、装料系数较大、同时所占用空间及作业面积小、操作维修方便，而且应用很广泛。此次设计的基本条件，本次设计选用桨式搅拌器作为反应釜的搅拌装置。搅拌器的基本尺寸满足：=(0.2-0.8)D；=（0.1-0.25）d；=（0.2-1）d；其中: 表示搅拌器外径，；表示桨叶的高度，；表示桨叶离封头端部的距离，；表示反应釜内筒的内径，。=600 mm=120 mm=480 mm搅拌轴功率暂定4，搅拌轴转速为，锻件的内部组织比较均匀，强度较好，故重要的轴（或尺寸变化大的轴）应采用锻件，常用优质碳素钢有35、45、50钢，其中以45钢应用最多。搅拌轴收到扭矩和弯曲的组合作用，其中以扭转为主。本次设计选用45钢作为搅拌轴的材料。 计算系数，A取120，则搅拌轴直径为 由于键槽对轴强度的影响，选轴直径 符合搅拌轴轴径系列（HG/T 3796.2-2005）支撑条件.选用悬臂式搅拌轴，搅拌轴支撑一个支点为变速器输出轴上的滚动轴承处另一个支撑点为单支点机架的轴承处。且已知单支点机架的轴承处与搅拌器的轴的臂长Ls=360mm，上述两轴间的轴长L=120mm，由于Ls、L、间满足关系 45；4050，因此所选轴符合反映要求。2导流筒的选择导流筒套在桨叶外面，且顶端低于静液面，筒身开孔或槽，以保证液面降落后流体仍可以从空或槽进入导流筒，导流筒的直径约为容器直径的70%。 3挡板的选择为消除“打漩”现象的干扰，在内筒上加设4块均匀分布的挡板，其宽度为容积直径的 取宽度为 则 反应釜内安装挡板后，可使流体的切相流动转变为轴向与径向流动，同时增加流体的流动程度，从而改善流动效果。支座的设计及校核 1. 搅拌釜的总质量包括物量质量，釜体和夹套质量，电动机减速器搅拌装置法兰 保温层等附件的质量. 当釜内夹套内部充满水时的质量为： 2. 釜体和夹套质量.查手册可得.内筒在DN=1200mm, 1m高筒体质量为238kg/m, 内筒封头质量为102.2kg夹套在DN=1300mm, 1m高筒体质量为258kg/m, 夹套封头质量为119.3kg。=内筒筒体质量+夹套通体质量+内筒封头质量+夹套封头质量 3. 电动机和减速器总质量约为200kg，搅拌装置质量约为195kg，机架质量为276kg。 4. 反应釜的总质量 其余未计算小部件可按总重量的0.25倍计算 支座的选取及计算 由于该筒体高度不大，安装位置距基础面较近切具有凸型封头的立式容器。所以选用支撑式支座。A型支撑式支座用语DN8003000mm的容器。A型支座有关数据列于下表。支座允许载荷Q/kN公称直 径DN高度h 底板 筋板 垫板 螺栓 支座 质量 /kg螺纹15.8 40130042017012010601804010240105024M20475A型支座的安装高度H： 式中 则所以H=622mm6. 支座校核 每个支座应承受的实际载荷Q。 n-支座数量 R-不均匀系数，安装三个支座时，R=1； 安装三个以上支座，R=0.83 -设备总质量。选取4支支承式支座 实际载荷 能满足支座自身的承载要求。开孔补强.针对所设计的连续釜式反应器，依照以往的经验数据。可对釜体进行开口。接管补强及强度校核。开口及接管的材料均选为Q235B。接管厚度附加量c=2mm。1. 开口及接管。（1） 人孔：D=350mm，接管，壁厚。（2） 搅拌器轴孔径：D=250mm，壁厚（3） 冷水入口：D=45mm，接管：，壁厚。（4） 进料口：D=45mm，出料口：D=45mm，壁厚均为（5） 温度计管口： 323.5mm2.开孔补强 不另行补强的接管最小厚度接管公称外径mm253238454857657689最小厚度mm 3.5 4.0 5.0 6.0注：a.钢材的标准抗拉强度下限值时，接管与壳体的连接宜采用全焙透的结构形状b.接管的腐蚀裕量为1mm综上所述，允许不另行补强的最大接管外径为89mm，所以需要另行补强的接管只有人孔，搅拌器轴孔。(1) 对于人孔：开口直径： 本凸形封头开孔直径d=354mm=600mm。满足等面积法开孔补强计算的适用条件，故可用等面积法进行开孔补强计算（2） 开孔所需补强面积：a. 封头计算厚度：因为=1.24mm小于最小厚度3mm。所以计算时取=3mmb.开孔所需补强面积强度削弱系数： 接管有效厚度 开孔所需补强面积c.有效补强范围（i）有效宽度： 两者取较大值 B=708mm（ii）有效高度：外侧有效高度： =140mm两者取较小值=39.9mm 内测有效高度： =0 两者取较小值=0d.有效补强面积（i）封头多余金属面积 封头有效厚度封头多余金属面积（ii）接管多余金属面积 接管计算厚度： 接管多余面积： （iii）接管区焊缝面积 （焊脚取6.0mm） （iv）有效补强面积（v）所需另行补强面积e、补强圈设计 根据接管公称直径DN350选补强圈，参照补强圈标准JB/T4736取补强圈外径，内径，因B=708mm，补强圈在有效补强范围内，补强圈厚度为，考虑钢板负偏差并经圆整，取补强圈名义厚度为6mm。（3） 对于搅拌轴孔：开孔直径本凸形封头开孔直径，满足等面积法开孔补强计算的适用条件，故可用等面积法进行开孔补强计算。（4） 开孔所需补强面积：a、封头计算厚度，因为，小于最小厚度3mm，所以计算时取3mm。b、开孔所需补强面积强度削弱系数，接管有效厚度，开孔补强所需补强面积。c、有效补强范围：（i）有效宽度， 两者中取较大值B=508mm。（ii）有效高度：外侧有效高度：根据经验数据可知，搅拌轴的接管长度一般大于所计算的长度 所以两者中取较小值。内侧有效高度： ，两者中取较小值。d、有效补强面积：（i）封头多余金属面积（ii）接管多余金属面积：接管计算厚度：接管多余面积： （iii）接管区焊缝面积（焊脚取6.0mm）：（iv）有效补强面积：（v）所需另行补强面积：e、补强圈设计 根据接管公称直径DN=250选取补强圈，参照补强圈