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机械毕业设计论文
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机械毕业设计960搅拌反应器设计毕业设计,机械毕业设计论文
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I 目录 1 绪论 . 1 1.1 研究目的及意义 . 1 1.1.1 危害 . 1 1.1.2 毒理学资料及环境行为 . 2 1.2 研究内容 . 2 1.3 国内外研究的状况 . 2 2反应器桨叶的选择 . 4 2.1 框式搅拌器 . 4 2.2 三叶后掠式 . 4 3反应器零部件的计算 . 5 3.1 行星搅拌器 . 5 3.2 搅拌功率计算 . 5 3.2.1 框式搅拌器功率计算 . 5 3.2.1.1 影响搅拌功率的因素 . 6 3.2.1.2 行星轴自转叶轮功率 . 6 3.2.1.3 搅拌功率的修正 . 6 3.2.2 后掠式叶轮搅拌功率计算及转速 . 8 3.2.2.1 搅拌功率的计算 . 9 3.2.2.2 循环特性的计算 . 9 3.3 轴径计算 . 10 3.3.1 行星轴主轴计算 . 10 3.3.1.1 轴采用实心轴计算 . 11 3.3.1.2 扭矩和弯矩合成计算轴 . 11 3.3.1.3 刚度计算 . 12 3.3.2 行星轴轴径计算 . 12 3.3.2.1 轴采用实心 轴计算 . 12 3.3.2.2 按扭矩和弯矩合成计算轴 . 13 3.3.2.3 刚度计算 . 13 3.3.3 横轴径计算 . 14 3.3.3.1 采用实心轴计算 . 14 3.3.3.2 按扭矩和弯矩合成计算轴 . 14 3.3.3.3 刚度计算 . 15 3.4 行星齿轮计算 . 15 nts II 3.4.1 小齿轮受力情况 . 15 3.4.2 小齿轮计算 . 16 3.5 内筒体及夹套的壁厚计算 . 16 3.5.1 选料和设计压力确定 . 16 3.5.2 夹套筒体和夹套封头壁厚计算 . 17 3.5.3 水压试验校核 . 17 3.6 搅拌器强度校核 . 18 3.6.1 框式搅拌器强度校核 . 18 3.6.2 三叶后掠式搅拌器请度校核 . 20 3.7 开孔补强计算 . 21 4搅拌结构选型 . 24 4.1.减速机选型 . 24 4.1.1 立式减速机的选择 . 24 4.1.2 卧式减速机的选择 . 24 4.2 凸缘法兰的选择 . 24 4.3.夹套的选择 . 25 4.4 封头的选择 . 26 4.5 机架 . 27 3.5.1 单支点机架的主要技术要求 . 27 4.5.2 单支点机架的使用规定 . 27 4.6 搅拌器型号选择 . 28 4.6.1 框式搅拌器 . 28 4.6.2 三叶后掠式 . 29 4.7 安装底盖 . 29 4.8.1 安装底盖材料 . 29 4.8.2 安装底盖主要技术要求 . 30 4.8.3 密封垫片和紧固件 . 30 4.9 支座的计算选择 . 30 4.10 温度计 . 33 4.11 电机选择 . 33 5密封 . 34 5.1 填料密封 . 34 5.2 机械密封 . 36 总结 . 38 nts III 参考文献 . 39 谢词 . 40 nts 摘 要 近年来，随着社会经济高速发展，对 PVC 的需求量日益加大。目前，我国有很大一部分仍需要进口。国内 PVC 反应器大多数都在 30 3m 以下，生产效率底下，产量也很低，人均是世界平均水品的 1/10。 生产聚氯乙烯树脂的日的就 在于应用 。根据国外发达国家的消费比例一般是建材消费聚氯乙烯的量最高 ， 占树脂年消费总量的 65 %.包装品占 8%.电器用品，占 7%.家具和装饰用品占 5%，一般消费品，占 4% .其他聚氯乙烯制品，占 11%。 目前 我国的 PVC 生产 远达不到社会经济发展的需求。随着国民经济的发展对聚氯乙烯的需求会进一步增加。 目前，我国 PVC 生产工艺采用石油路线的其生产能力占全国总生产能力的 22.5%，采用进口二氧乙烷和氯乙烯单体的其生产能力占全国总生产能力的 21.5%，采用电石为原料的其生产能力占全国总生产能力的 56%。除少数大型 PVC 装置引进国外技术和设备以外，总体水平与国外仍有较大的差距 ， 我国生产厂家使用的搅拌反应滏大多数都在 30 立方米以下，生产效率低下，成本较高，迫切需要加大聚氯乙烯的生产产量 。 在这种情况下，设计出效率更高的氯乙烯悬浮聚合反应器是本次设计的宗旨。在本次设计中采用框式搅拌器和三叶掠式搅拌器搅拌，反应器公称容积 80立方米。而在设计中还用到了比较少用的行星轮。上部分主要靠带有框式搅拌器和行星机构组成的行星搅拌器，下部分主要靠三叶后掠式搅拌器搅拌，从而使搅拌更均匀， 而且减少了搅拌盲区，提高了氯乙烯聚合的效率。 关键词 ： 反应 器、搅拌器、氯乙烯 nts Abstract In recent years, with high-speed economic development, the demand for PVC growing. Currently, the country is still a large part of the need to import. Domestic PVC reactor majority in 30 below, under production efficiency, yield is very low. is the worlds average per capita water Goods 1/10. According to the developed countries the ratio of consumption. General consumption of PVC building materials is the highest. Resin consumption% of the total 65%. Packaging products accounted for 8%, 7% for appliances, furniture and decorative items accounted for 5% General consumer goods accounted for 4%, other PVC products accounted for 11%; In terms of hardware products and side. PVC products engineering. so that the mechanical properties of product, In particular impact properties and heat resistance improved significantly. has been achieved in the performance of engineering plastics products. PVC products started to replace some engineering plastics products for several television sets, computer casing, Over the products are modified A13S resin production, abroad has already started using modified PVC resin production; in the soft side and the products, high electric resistivity, fire retardant, Smoke Suppression of the rapid development of the cable, there are some replacements; This paper mainly of PVC suspension polymerization reactor design, including the stirring form, and the choice of agitator, and the various annexes choice, stirring reaction to the performance has been optimized. Keywords reaction devices,、 blender 、 vinyl chloride nts75 3m 氯乙烯悬浮聚合反应器设计 - 1 - 1 绪论 1.1 研究目的及意义 近年来世界 PVC 的发展非常迅速，至 2001 年，全球 PVC 树脂生产厂家大约有170 多家，每年总生产能力为 3313 万 t，其中美国的生产能力最大，约有 720 万 t每年，其次是中国，其生产能力为 390 万 t 每年。预计今后几年全球 PVC 产品需求量将以每年 4.0%的速度增长，到 2005 年和 2010 年，全球 PVC 需求量将分别达到 3100 万 t 每年和 3700 万 t 每年，供需基本平衡。我国 PVC 生产始于 20 世纪 50年代，目前主要生产企业已有 70 多家， 总生产能力为 485 万 t 每年，占世界总能力的 14.26%，其中生产能力为 12 万 t 每年以上的企业有 10 家，总生产能力占全国总生产能力的 54.1%。目前，我国 PVC 生产工艺采用石油路线的其生产能力占全国总生产能力的 22.5%，采用进口二氧乙烷和氯乙烯单体的其生产能力占全国总生产能力的 21.5%，采用电石为原料的其生产能力占全国总生产能力的 56%。除少数大型 PVC 装置引进国外技术和设备以外，总体水平与国外仍有较大的差距 化学品英文名称： Chloroethylene 中文名称 2：乙烯基氯 英文名称 2： vinyl chloride 技术说明书编码： 64 CAS 分子式： CLHC32分子量： 62.50 1.1.1 危害 危险性类别： 低毒 侵入途径： 呼吸道、食道 健康危害：急性毒性表现为麻醉作用；长期接触可引起氯乙烯病。急性中毒：轻度中毒时病人出现眩晕、胸闷、嗜睡、步态蹒跚等；严重中毒可发生昏迷、抽搐，甚至造成死亡。皮肤接触氯乙烯液体可致红斑、水肿或坏死。慢性中毒：表现为神经衰弱综合征、肝肿大、肝功能异常、消化功能障碍、雷诺氏现象及肢端溶骨症。皮肤可出现干燥、皲裂 、脱屑、湿疹等。本品为致癌物，可致肝血管肉瘤。 环境危害：氯乙烯在环境中能参与光化学烟雾反应。 燃爆危险：本品易燃，为致癌物。 nts西南石油大学本科毕业设计 - 2 - 1.1.2 毒 理学资料及环境行为 大鼠经口 LD50: 500 mg/kg; 吸入 LC50: 18 pph/15M。小鼠吸入 LCL0: 20 pph/30M。属低毒类。主要经呼吸道吸收。志愿者的肺吸收率 42%,不受空气中氯乙烯浓度影 响 ; 停止接触后 ,呼出气氯乙烯浓度立即下降 ,故认为通过肺排除很少。氯乙烯及其代谢产物大部分经肾排出。短时间吸入大量氯乙烯 ,因其麻醉作 用而产生中枢神经抑制 ,可导致急性中毒。兔和狗于 437.8g/m3(17.1 %)的浓度下 1分钟即引起麻醉 ,但移离后可恢复。人于 10.4g/m3浓度下 5 分钟尚无何感觉 ; 15.6g/m3下略有不适 ; 31.2 41.6g/m3 下有头昏、羞明、呕吐等主诉。麻醉阈浓度为 182g/ 3m 。 1.2 研究内容 本设计的主要内容是根据主要参数设计出 PVC 悬浮聚合的反应釜。 表 1-1 釜体 夹套 介质 氯乙烯 水 最高工作压力 0.6MPa 0.6 Mpa 工作温度 110 30 公称容积 80m3 其它参数由设计计算决定 要求设备设计要选用合适的材料，计算反应器的壁厚、设计出反应器的基本结构 (反应器壳体的设计、搅拌与传动装置的设计、旋转轴的密封设计 )。 1.3 国内外研究的状况 目前 .世界发达国家聚氯乙烯树脂生产技术都较为成熟 .普遍采用大滏密闭技术 .先进的防粘滏工艺 .改进了搅拌装置 .用后掠式搅拌器代替平桨式搅拌器并在搅拌器和挡板中通冷却水提高了聚合滏的传热能力。日前，世界最大的聚合滏是德国许尔斯公司使用的 200 3m 聚合滏。美 国吉昂公司采用于 75 3m 悬浮聚合釜，几采用深冷水作冷却介质，除传热效果好、聚合滏生产效率高外，其中一滏年生产 PV C 树脂可达到 2. 5 万 t.欧洲索尔维公司和日木越公司采用的聚合滏容积在127 3m 左右。为了增加移热能力，大滏普遍采用了滏顶设计回流冷凝器、滏夹套采用大循环回流水量的方式来增加传热系数，以强化换热效果。 PVC 浆料汽提技术的发展是从汽提槽发展到穿流筛板汽提塔，再发展到溢流筛nts75 3m 氯乙烯悬浮聚合反应器设计 - 3 - 板汽提塔 ,PVC 浆料中 VCM 含量有大幅度 降低。上海氯碱化工股份有限公司汽提过程采用螺旋板换热器进行余热回收，不仅节约 50%左右的蒸汽，提高汽提塔处理能力 20%左右。 锦化化工 (集团 )有限责任公司对沸腾床干燥技术进行了改进，通过降低前室的温度，取消了后室冷却的工艺，可降低蒸汽单耗 20%左右。上海氯碱化工股份有限公司等采用了旋风干燥器技术，进一步有效降低了干燥蒸汽单耗。江苏北方氯碱化工集团有限公司等采用国内开发的旋流床干燥工艺，据介绍，该工艺比旋风干燥器技术蒸汽单耗还低 5%。 江苏华苏塑料有限责任公司采用了滴流床工艺，据说该工艺技术蒸汽单耗更低。干 燥蒸汽冷凝水己得到普遍回收利用，离心水己得到部分回收利用，人津大沽化学有限公司采用臭氧氧化废水处理工艺，上海氯碱化工股份有限公司采用生化方法处理废水，效果均很好。 nts西南石油大学本科毕业设计 - 4 - 2反应器桨叶的选择 在反应器的设计过程中，叶片的选择非常重要，它是衡量搅拌器的性能的一个重要的参数 2.1 框式搅拌器 锚式、框式叶轮属于同一类，这些叶轮的桨径对罐径之比 Dd 较大，通常在低速下运行，在搅拌低黏度液体时不产生较的的剪切力，因此它不适用于液 -液和气 -液分散。另一方面，这些叶轮在罐内移动的流量大，水平旋转占支配地位，不具备良好的混合均匀性，然而在罐壁附近的流速，能得到较大的传热膜系数，故常用于传热、晶析操作，另外由于叶径较大，且于罐底贴近，也常用它来搅拌高浓度淤浆和沉降性淤浆。还有它还常用于高黏度流体的搅拌，然而随流体黏度的增高，罐内的流动减少，由传动装置传入的能量作为叶轮 和流体的的摩擦（剪切）消耗掉的比例增大。从搅拌效果看，在叶片近旁有液体的交换，而在轴附近则存在几乎不起搅拌作用的部分，使用框式叶轮，可使情况改善，然而仍不能全部解决问题。要使高黏 度液体进行挤出流动的叶轮。然而，与螺带式叶轮相比，锚式叶轮相比，锚式叶轮的价格更低，在叶径和转速相同时，其搅拌功率仅为螺带的2/3，因此对于那些不是特别强调混合效果的场合，往往选用锚式叶轮。在特殊场合，为了消除锚式叶轮剪切力不大，以及周附近 有有混合死区的缺点，可用框式与多层涡轮式叶轮组成同轴线搅拌机。使用于低黏度液体时，锚式叶轮的叶径与罐径之比为 0.7 0.9，对于高黏度液体则为 0.8 0.95。转速通常为 10 50 min/r ，适用的最高黏 200 300 sPa 。 锚式叶轮： 常用尺寸 9.08.0/ Dd 1.0/ Db 0.148.0/ Dh 采用行星搅拌，所以取 5.0/ Dd 常用运转条件： min/1001 rN smv /51 常用介质范围： 0A 因此开人孔不需要开孔补强。 mmd 420 mmT 14 9.0rf mmtn 10 mmC 3 mmB 840 mmTn 32 mmh 651 nts75 3m 氯乙烯悬浮聚合反应器设计 - 23 - 同理计算其它几个小孔也不需要补强。 nts西南石油大学本科毕业设计 - 24 - 4搅拌结构选型 4.1.减速机选型 4.1.1立式减速机的选择 FJ 系列圆柱圆锥齿轮减速机有双级和三级两种数级，常用的产品规格主要有FJ 型 立式基本型减速机， FJA 型 立式出轴中空、搅 拌轴大跨距独立支撑型减速机， FJB 型 立式大跨距减速机， FJC 型 立式双轴型减速机，以及 FJD型 立式底搅拌型减速机等五种结构型式。 行星搅拌器的搅拌功率是 41.8kw，考虑到减速机的传动和行星齿轮等在传动过程中损失的功率。综合计算，选择 FJ7 型减速机。（表 9-40，搅拌与混合设备设计手册231p） FJ7 型减速机：采用 6 级电机 电机转速： 1000 min/r 电机功率： 45kw、输出转速： 12 min/r 、减速比： 80、许用出轴转矩 5000 mN 4.1.2卧式减速机的选择 电机输入功率为 90kw,转速 1000r/min, 选用 DCY 250-16 输出转速 63r/min、减速比 16 4.2 凸缘法兰的选择 图 4-1 凸缘法兰的材料 nts75 3m 氯乙烯悬浮聚合反应器设计 - 25 - 凸缘法兰的材料按下表的规定选取。 本设计中选用 16Mn。 主要技术要求 (1)凸缘法兰母体和衬层材料的化学成分、机械性能应符合上表 所列有关标准的规定。 (2)凸缘法兰材料的使用温度按相应标准的规定，并符 HG-20624-1997 标准中的规定。 (3)锻件按 JB4726、 JB4727、 JB4728 的级锻件检验和验收。 (4)尺寸公差：凸缘法兰的连接尺寸和法兰厚度的公差按 HG20615-1997 和HG20624-1997 标准；凸缘法兰的其它尺寸公差按 GB/T1804 的规定，加工面未注公差的尺寸按 IT14，非加工面未注公差的尺寸公差按 IT16。 (5)凸缘法兰母材和衬层材料的焊接材料按 HGJ15 和 J B/T4709 标准的规定选取。 (6)带衬里层的凸缘法兰，应从排 气孔中通入 0.4 0.5Mpa 压力的压缩空气或0.05Mpa 压力的氮气进行焊接质量和渗漏检查。排气孔应对相邻两螺栓孔跨中。 表 4-1凸缘法兰的材料 木材（锻件） 衬层材料 钢号 标准号 钢号 标准号 20 JB-4726 20D JB-4727 16Mn JB-4726 16MnD JB-4727 0Cr18Ni9(304) JB-4728 0Cr18Ni9 GB-4237 00Cr19Ni10(304L) 00Cr19Ni10 0Cr18Ni10Ti(321) 0Cr18Ni10Ti 0Cr17Ni12Mo2(316) 0Cr17Ni12Mo2 00Cr17Ni14Mo2(316L) 00Cr17Ni14Mo2 4.3.夹套的选择 选择整体夹套 nts西南石油大学本科毕业设计 - 26 - 整体夹套的尺寸及连接方式 整体夹套和罐体有 2种连接方式，即可拆卸方式和不可拆卸方式。 二者间的优缺点：不可拆卸式夹套的结构简单，密封可靠，主要适用碳刚制的搅拌设备。如果罐体材质是不锈钢而夹套为普通碳钢时，应在结构处理上避免不锈钢罐体与碳钢件焊接，以防止焊缝处使不锈钢产生局部腐蚀；可拆卸夹套的连接结构，用 在操作条件较差，及要求定期检查罐体外部表面或者要求定期清洗夹套内部污垢的场合。此外，对于用铸铁或其它金属制造的罐体不能与夹套直接焊接时，均可采用可拆卸式连接结构的夹套。 表 4-2 各种类型夹套的实用范围 夹 套形式 温度， C 压力，MPa 整体夹套 350 300 0.6 1.6 半圆管夹套 280 1.0 6.3 型钢夹套 225 0.6 2.5 蜂窝夹套 250 2.5 4.0 表 4-3 整体夹套直径的确定 mmDN, 500 600 700 1800 2000 3000 4000 mmDj , DN +50 DN +100 DN +200 DN +250 夹套直径jD可根据罐体的直径的大小按表 4-3 给出的数值选用。夹套直径jD=4250mm 由于搅拌器体积很大，在其运行过程中需要定期检查，因此选择可拆卸夹套。 4.4 封头的选择 采用标准椭圆型封头，这种封头是由半个椭球和一个高度为0h的圆柱形筒节（称为直边）构成，封头的曲面深度4iDh，封头的直边高度 0h 与封头的厚度有关，按表 4-3 取： 表 4-4椭圆形和碟形封头的直边高度 nts75 3m 氯乙烯悬浮聚合反应器设计 - 27 - 封头材料 碳素钢 、普低钢、复合钢板 不锈钢、耐酸钢 封头壁厚 mm/ 4 8 10 18 20 3 9 10 18 20 直边高度 mm/ 25 40 50 25 40 50 其厚度计算为： 材料： BQ 235 内径： mmDi 4000设计压力： MPaP 6.1 许用应力MPat 113 接头焊接系数： 1 则根据公式： t icDP2 =1132 40006.1 =28.32mm 设计的总壁厚为 32mm ，因此取 mm32 。曲面深度 mmh 1000 封头的直边高度由上表选得 mmh 500 4.5 机架 3.5.1单支点机架的主要技术要求 A.单支点机架材料的化学成分与力学性能应符合相应的材料标准： 灰铸铁铸件按 GB9439 碳素钢铸件按 GB11352 普通碳素钢板按 GB700 优质碳素钢板按 GB699 B.铸件应进行时效处理，以消除内应力。铸件加工后的配合面上不允许有气孔、渣孔、砂眼、裂纹等缺陷；铸件不得有影响机架强度的缺陷存在。 C.铸件的铸造公差按 JB/QZ4000.5 1986CT14 级。 D.加工面未注公差尺 寸的极限偏差按 GB1804 的规定，孔按 H12，轴按 h12，长度按 JS12。 E.未注形位公差的加工面形位公差按 GB1184 的 K 级精度。 F.机架装配按 HG21563 及 HG20615 1997 标准。 G.机架的油漆、包装、运输按 JB2536 的规定；机架包装时，对有配合要求的表面、孔应覆盖软质保护垫板。 4.5.2单支点机架的使用规定 A.机架的选配应符合 HG21563 的规定。 nts西南石油大学本科毕业设计 - 28 - B.单支点机架的 支点轴承与减速机输出轴侧轴承的位置和间距均按标准选取。 C.本标准单支点机架适用于电动机出轴与减速机出轴平行安装。 D.单支点机器下部的窗口位置应与机械密封、填料箱的压紧螺柱、密封液进出口、起吊螺孔、压紧螺栓等的位置对应。 E.单支点机架的上部窗口用于安装、拆卸带短节联轴（ HG21569.1），机架轴承箱，轴封（ HG21537， HG21571）。 F.单支点机架上侧面的两个安装平台，用于安装 HG21572 标准规定的机械密封循环保护系统中的储罐和增压泵。 4.6 搅拌器型号选择 4.6.1 框式搅拌器 根据 HG/T 3796.12-2005 ，选择 KS 椭圆底框式 图 4-2 框式搅拌器 nts75 3m 氯乙烯悬浮聚合反应器设计 - 29 - 图 4-3 三叶后掠式搅拌 器 材料选择 16MnR 4.6.2 三叶后掠式 英文名称（ Impeller with three backswept blades） 根据 HG/T 3796.7 -2005选择。 4.7 安装底盖 安装底盖用以支承机架，填料箱，密封等部件。选材 16Mn（锻标准号 JB4726）。 表 4-5 安装底盖，机架，传动轴搅拌容器系列组配 / 安装底盖公称直径 DN 机架公称直径 DN 常用搅拌容器公称直径 DN 传动轴径 d 900 200 4000 安装底盖采用螺栓等紧固件，上与机架连接，下与凸缘法兰 连接，是整个搅拌传动装置与容器连接的主要元件。 安装底盖的常用形式为 RS 和 LRS 型，其他结构、密封形式以及传动轴的安装形式按 HF21565-95选取。安装底盖的公称直径与 凸缘法兰相同。在本次设计中安装底盖选用 M 形以便和凸缘法兰的密封面配合。 4.8.1安装底盖材料 nts西南石油大学本科毕业设计 - 30 - 表 4-6 安装底盖选材参考表 钢板 锻件 钢号 标准号 钢号 标准号 20 GB699 20 JB4726 20R GB6654 （ 20D） JB4727 16MnR B6654 16Mn JB4726 （ 16MnD） JB4727 35 GB699 35 JB4726 0Cr18Ni9（ 304） B4237 0Cr18Ni9 B4728 00Cr19Ni10（ 304L） 00Cr19Ni10 0Cr17Ni12Mo2(316) 0Cr17Ni12Mo2 00Cr17Ni14Mo2(316L) 00Cr17Ni14Mo2 0Cr18Ni10Ti(1Cr18Ni10Ti)(321) 0Cr18Ni10Ti(1Cr18Ni10Ti) 本次设计中选用 16Mn（锻） 4.8.2安装底盖主要技术要求 安装底盖的连接尺寸及厚度公差按 HG20615 1997 和 HG20624 1997 标准。 加工面未注公差尺寸的公差按 GB1804 的 IT14 级。 安装底盖 （母体、衬里层）材料的焊接材料按 HGJ15 和 JB/T4709 标准选取。 4.8.3 密封垫片和紧固件 安装底盖、凸缘法兰、轴封（填料箱或机械密封）之间的密封垫片选用石棉橡胶板垫片（代号 XB）、柔性石墨复合垫片（代号 G）、聚四氟乙烯包覆垫片（代号 F）。这些垫片应分别符合 HG20627 1997、 HG20629 1997、 HG20628 1997 标准规定。 安装底盖、凸缘法兰、轴封（填料箱或机械密封）的连接紧固件应符合 HG20634 1997 的有关规定，螺柱材料选用 35 钢，螺母材料选用 25 钢。 安装底盖与 机架（两者的公称直径不同）的连接紧固件 HG21566、 HG21567 标准的有关规定。 4.9 支座的计算选择 设计的反应器在工作时总重量为 140 吨，而且反应器体积、高度较大，因此选择支撑式支座（ JB/ 4724-92） nts75 3m 氯乙烯悬浮聚合反应器设计 - 31 - 支撑式支座用数块钢板焊成（ A型），也可用钢板制作（ B 型），均带垫板。 A 型实用于 mmDN 3000800 的容器， B 型实用于 800DN mmDN 4000 。容器的高径比不得大于 5。 支撑式支座的选用步骤： 第一步：根据 mmDN 4000 ，选用 8B ，垫板与封头等厚，支座数目设定为 3个，每个支座的允许载荷 Q=650kN 。 第二步：设定支座型号与数目，计算出一个支座承受的载荷 Q 对于高度与直径之比不大于 5，总高度不大于 10m 的圆筒形立式容器来说，当采用 n 个耳式支座来支承着太容器时，每个支座实际承受的载荷按下式计算： 30 4 ( ) 1 0m g G e p h G e S eQ k wk n n (4-1) 式中 0m 设备总重量（包括壳体及附件，内部介质及保温层的质量） g 重量加速度，取 29.81 /g m s Ge 偏心载荷 N k 不均匀系数，安装三个支座是 ， 1k n 支座数量 h 水平里作用点至支座底版之间的距离， Se 偏心距 螺栓分布圆直径 223 2 2 2 1( 2 2 ) ( 2 ) 2 ( )inD b l S (4-2) p 水平力，取水平地震力ep和水平风载荷wp二者中的最大值，ep与wp分别按照下列二式计算： 000.5p m gN (4-3) 60 0 00 . 9 5 1 0WiP f q D H (4-4) 式中，0 地震系数，对 7.8.9 度地震分别去 0.23， 0.45， 0.9 if 风压高度变化系数，按下表选取 化工容器机械基础35 表 13-10 nts西南石油大学本科毕业设计 - 32 - 0q 10m 高处的基本风压值。 0D 容器外径。 0H 容器总高度。 gmPe 005.0 (4-5) = 8.914000023.05.0 =157780N wP= 6000 1095.0 HDqf(4-6) = 6101000040645508.095.0 =16987.52N 于是取 P =wP=16987.52N 偏心载荷 NGe 15000，偏心距 mmSe 2000，设备的安装高度 600mm ，封头的曲面深度为 715mm ，可按以下公式算出 h =（ 10000-600-715） 1/2+600=4942.5mm 但容器上方还有偏载荷eG，若假设偏心载荷在封头与筒体的结合处，则通过计算可知质心上移 83mm ，这样质心位置地面应为 h =4942.5+83=5025.5mm 查表 得 =2680mm 将有关数据代入公式 4-1 Q = 31026803 200015000494316988(3383.0 150008.9140000 =（ 557028+42527） 310 =599.5kN 750kN 所以三个支座能满足自身的承 载要求。 第三步 查取封头的允许垂直载荷 F 封头的有效厚度e=32-1.8=30.2mm 由表（ 13-14）由内插法得 F= 750kN 因为 Q F,所以用三个 B8 支座能满足允许垂直载荷的要求。 选择 B型 8号支座。支座本体允许载荷 Q=550kN，采用 3 个支座呈等0.1if 0=0.23 0m=140000kg 20 /550 mNq 华工设备机械基础357pnts75 3m 氯乙烯悬浮聚合反应器设计 - 33 - 三角形支撑。则最大支撑载荷 kNQ 1 6 5 035 5 0m a x ，即最多能承载168.3 吨。因此选择 B 型 8 号支座合乎要求。 图 4-4 4.10 温度计 温度计公称尺寸 DN40 ，标准号： HGJ45-91。温度计如图 4-4 4.11 电机选择 两个电机都选用 Y系列电动机。 (1) 6280 SY 额定功率 45kw 同步转速 1000 min/r 满载转速 980 min/r (2) 4280 MY 额定功率 90kw 同步转速 1500 min/r 满载转速 1440 min/r nts西南石油大学本科毕业设计 - 34 - 5密封 5.1 填料密封 图 5-1 填料密封 轴密封是搅拌设备的已个重要的组成部分。轴密封的方式有很多，最常用的有填料密封、机械密封、迷宫密封、浮动环密封等等。 填料密封是搅拌器最早采用的密封方式， 因为其结构简单易于制造，在搅拌设备中广泛的应用。最近几年由于机械密封的发展机械密封有有一系列的优点，填料密封有被取代的趋势，但在低压场合，它仍然一种适宜的密封结构。而在所设计的搅拌器工作的过程中，主轴的转速每分钟只有几十转。因此选用填料密封比较合适。 在搅拌器进行氯乙烯聚合反应的过程中对填料有如下要求： 应耐设备内介质氯乙烯溶液和润滑剂的浸泡和腐蚀，且不含有被介质和润滑剂所溶胀及削弱其他特性。 应有足够的弹性，以吸收在设计上不能避免的轴的环动。 在填料函压盖压得过紧的情况下具有运转自如，不产生破坏性摩擦和 热的性能。 nts75 3m 氯乙烯悬浮聚合反应器设计 - 35 - 不会咬住或腐蚀轴。 磨损缓慢，很少需要调整和更换。 填料箱密封的选用还应注意以下几方面： 当填料箱的结构和填料的材料的选择合理，并有良好润滑和冷却条件时可用于较高的工作压力、温度和转速条件下； 当填料无冷却、润滑时，转轴线速度不应超过 1m/s； 当搅拌容器内介质温度大于 200时，应对填料密封进行有效的冷却； 当从填料箱油杯中压注密封润滑液时，润滑液压力一般应略高于被密封介质的压力，以防止容器内介质的泄露；采用密封润滑液时，润滑液流入容器内对工艺性能有影响时，应在填料箱下端轴上设置储油杯 ； 填料箱一般可不设支承套，应将搅拌轴的支承设置在机架上。 通常用来制造填料密封的材料有纤维、金属和润滑剂等。 聚四氟乙烯人造纤维做填料很合适。它具有很多其他材料没有的优点。例如聚四氟乙烯能耐各种强腐蚀介质的腐蚀，有低的摩擦系数和耐热性能。用聚四氟乙烯做成的纤维，既柔软又坚固并有母材相同的化学特性。当温度达到 250 C 时，虽有可能发生收缩，但仍能保持原有特性。 表 5-1 轴径与填料宽度 轴径， mm 填料宽度 mmW, 16 30 8 30 50 10 50 80 13 80 120 16 120 310 20 填料材料的确定及横断面尺寸的选择 由表 5-1得填料的宽度为： 20mm 表 5-2 安装填料所需的最低轴向压力估计 填料类型 所需轴向压力的最低估计值 MPa 编结石棉浸渍聚四氟乙烯 1.43 编成的石棉（润滑的） 1.72 塑料 1.43 编结植物纤维（润滑的） 1.1 编结金属 2.76 3.45 选用编结石棉浸渍聚四氟乙烯作填料，在反应过程中，反应器内的压力不是nts西南石油大学本科毕业设计 - 36 - 很高。轴向压力选择 2MPa 比较合适。 5.2 机械密封 图 5-2 机械密封简图 表 5-3 序号 名称 序号 名称 1 防转销 8 传动销钉 2 O 型密封圈 9 弹簧座 3 密封液入口 d10 10 压环 4 O 型密封圈 11 旋转环 5 传动销钉 12 静止环 6 弹簧 13 箱体 7 紧定螺钉 14 螺钉 M20 机械密封是一种功率小、泄漏低、密封性能 可靠、使用寿命长的的旋转轴密封。被广泛的应用于各个技术领域。与填料密封相比，机械密封的泄漏率大约为填料密封的 1%，功率消耗为填料密封的 30%。 密封原理：在泵、风机、搅拌滏等旋转设备中，机械密封件的作用是用来阻止介质沿其旋转轴和壳体之间的缝隙泄漏的装置。机械密封是由至少一对垂直旋转轴线端面相互贴合的密封环（一个安装在轴上随轴转动，另一个安装在静止的机壳上）相对静止的辅助密封、产生使密封环端面相互帖合的作用力的弹性元件nts75 3m 氯乙烯悬浮聚合反应器设计 - 37 - （或磁性元件）以及其他传动部件所组成，由于机械密封在工作时，起主要作用的是流体介质压力和弹性 元件产生的弹力（或磁性元件产生的磁力）作用下、两互相贴合的相对滑动的密封端面，故机械密封也称为端面密封。 机械密封与填料密封相比，其结构精密得多，技术性比较强，因此对设备本身的精度要求，安装操作要求均很高，搅拌釜机械密封的安装要求尤其高，所以必须注意以下几点： (1)安装前首先对搅拌轴进行校验，对轴径尺和同轴度要进行严格检查，在所装机械密封处及其附近的轴表面要求光滑，粗糙度在五级以上； (2)搅拌滏必须安装水平，特别是要装机械密封的密封端应保持水平； (3)搅拌轴联着电动机和减速箱，如无其他支承点，则为一端 固 的悬臂梁结构 运转起来晃动极大，而机械密封的动静环接触面很窄，要求搅
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