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哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科生毕业设计（论文）-摘要搅 拌 器 是 在 工 业 生 产 中 应 用 非 常 广 泛 的 一 类 通 用 设 备 ， 尤 其 是 在 工 业 中 发 挥 着重 要 的 作 用 。 目 前 在 工 农 业 生 产 中 应 用 的 搅 拌 器 种 类 和 规 格 很 多 。 本 文 设 计 了 一 种能 适 应 于 造 纸 厂 碱 回 收 车 间 苛 化 工 段 产 生 的 白 泥 搅 拌 ， 所 设 计 的 搅 拌 器 为 立 式 ， 采用 桨 叶 式 搅 拌 器 ， 桨 叶 式 搅 拌 去 具 有 以 下 特 点 ： 轴 流 性 搅 拌 器 ， 剪 切 力 非 常 强 。 在设 有 挡 板 的 条 件 下 ， 可 得 到 较 好 的 上 、 下 循 环 流 。 桨 叶 式 搅 拌 器 能 够 满 足 需 要 ， 提高 质 量 ， 减 少 损 耗 ， 增 加 下 一 具 有 积 极 意 义 。关 键 词 搅 拌 器 ； 桨 式 搅 拌 器 ； 白 泥 搅 拌哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科生毕业设计（论文）-I-AbstractMixer is a kind of general equipment is widely used in the industrial production, especially plays an important role in the industry. Currently used in industrial and agricultural production types and specifications. This paper describes the design of a suitable for papermaking factory alkali recovery workshop section generated causticizing white mud mixer, mixerdesigned for vertical, the paddle mixer, stirring paddle to have the following characteristics: axial flow agitator, shear force is very strong. Thebaffle plate is provided under the condition, can get better, circulation flow.Blade type stirrer can meet the needs, improve quality, reduce loss,increase has positive significance to the next.Keywords agitator ; agitator ; white mud agitato 哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科生毕业设计（论文）-II-目 录摘要 .IAbstract.II第 1 章 绪 论 .11.1 选题的目的、背景及意义 .11.1.1 背景 .11.1.2 目的 .11.1.3 意义 .11.1.4 研究设想 .21.2 碱回收概述及搅拌设备在碱回收中的应用 .21.3 搅拌设 备在工业生产中的应用 .41.4 搅拌装置的安装型式 .61.5 本章小结 .7第 2 章 总体方 案设计 .82.1 本章小结 .9第 3 章 罐的结构形式和尺寸 .103.1 化工容器设计规范简介 .103.2 材料的选择 .103.3 罐体的 长径比和装料量 .113.4 装料系数 .113.5 初步计算筒体直径 .113.5.1 确定筒体高度 .123.6 罐体的设计 .123.6.1 筒壁的厚度 .123.6.2 筒壁的应力校核 .133.7 封头的设计 .133.7.1.碟形封头的壁厚设计 .13哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科生毕业设计（论文）-III-3.7.2 碟形封头的许用应力校核 .143.8 本章小结 .14第 4 章 减速 机的选择 .154.1 减速器的选择 .154.本章小结 .15第 5 章 搅拌装置的设计 .165.1 材料的选择 .165.2 桨叶的尺寸确定 .165.3 搅拌器的设计 .165.4 搅拌器层数的确定 .175.5 搅拌器的强度校核 .185.5.1 叶轮强度的计算功率 .185.5.2 桨叶的强度计算 .185.6 本章小结 .19第 6 章 搅 拌轴设计 .206.1 选择轴的材料 .206.2 轴的具体尺寸及结构确定 .206.2.1 搅拌轴的载荷分析 .206.3 轴的强度计算 .216.4 最小轴径确定 .236.5 搅拌轴的刚度校核 .246.6 搅拌轴的具体结构 .256.7 本章小结 .26第 7 章 人孔与法兰的选择 .277.1 人孔的选择 .277.2 开孔补强的设计 .277.3 补强形式 .277.4 补强计算 .28哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科生毕业设计（论文）-IV-7.5 法兰的选择 .297.6 补强计算 .297.6.1 开孔处的有效补强面积 .307.7 本章小结 .31结 论 .32致 谢 .33参考文献 .34附 录 1.35附 录 2.38哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科生毕业设计（论文）- 0 -第 1 章 绪 论1.1选题的目的、背景及意义 1.1.1背景搅拌可以使两种或多种不同的物质在彼此之中互相分散，从而达到均匀混合；也可以加速传热和传质过程。搅拌操作的例子颇为常见，例如在化验室里制备某种盐类的水溶液时，为了加速溶解，常见用玻璃棒将烧杯中的液体进行搅拌。又如为了制备某种悬浮液，就要用玻璃棒不断地搅动容器中液体，是固体颗粒不致沉下，而保持它在液体中的悬浮状态。在工业生产中，搅拌操作是从化学工业开始的，围绕食品、纤维、造纸、石油、水处理等，作为工艺过程的一部分而被广泛应用。搅拌操作分为机械搅拌和气流搅拌。气流搅拌是利用气体鼓泡通过液体层，对液体产生搅拌作用，或使气泡群以密集状态上升借所谓气升作用促进液体产生对流循环。与机械搅拌相比，仅气泡的作用对液体所进行的搅拌是比较弱的，对于几千毫帕每秒以上的高黏度液体是难于使用的。但气流搅拌无运动部件，所以在处理腐蚀性液体，高温高压条件下的反映液体的搅拌是很便利的。在工业生产中，大多数的搅拌操作均系机械搅拌，在机械搅拌中，以中、低压立式钢制容器的搅拌设备为主。1.1.2目的通过这次毕业设计，进一步增强对机械设计的理解，同时也希望能通过这次设计熟悉各种成型设备的工作原理与特点、设备结构和使用性能，掌握一些设备的制造工艺和适用范围，对圆筒型压力容器设计和制造有一个深刻的理解。1.1.3意义通过本次毕业设计，进一步将理论应用于实践，丰富和完善自己的知识结构。1.1.4研究设想哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科生毕业设计（论文）- 1 -白泥对环境造成了很大的污染，通过此次设计，希望将来设计出的搅拌设备既结构简单，又具有较强的实用性，最主是能设计出低功率的多层桨叶的搅拌器。1.2碱回收概述及搅拌设备在碱回收中的应用造纸工业是关于国民生计的一个重要行业,它在我们的生产和生活中都扮演重要的角色。但是在造纸工艺过程中污染也是一个重要的问题,大量的污染物不经过有效的处理任其随意的排放,将会对环境造成极大的污染。因此我们必须用科学的方法来处理和回收这些污染物,进而来保护我们的生存环境。造纸工艺过程中产生的蒸煮废液和漂白废水是制浆造纸工业的主要污染源，而碱回收是治理蒸煮废液对环境污染的有效方法。蒸煮废液中的固形物有两个来源，一是作为蒸煮液加进去的无机物，二是蒸煮过程中从原料里溶解出来的木素、糖类等有机物。碱回收就是从硫酸盐法和烧碱法（统称碱法）制浆废液（即黑液）中回收化学药品。经过比较和实践检验，目前最为成熟和有效的方法仍是传统的燃烧法。其主要过程为：先将尽可能多地从浆料中分离出来的黑液浓缩到燃烧所需要的浓度，一般为 60%以上（制浆原料不同，浓度要求不同） 。随后把黑液送入碱回收炉燃烧，将有机物烧去并以蒸汽、电能的形式回收其能量，剩下钠和硫的无机物被还原成碳酸钠和硫化钠（草浆黑液还有硅酸钠） 。最后把它们和石灰液反应，使碳酸钠（包括硅酸钠）苛化成氢氧化钠，从氢氧化钠和硫化钠的混合液（统称白液）中分离出碳酸钙和硅酸钙（即白泥） 。把苛化生成的碳酸钙煅烧成生石灰称为白泥回收。现代化的木浆厂碱回收的效率一般为 95%98%。回收效率可看做是通过制浆和碱回收循环圈中钠的单程留着率。硫酸盐法制浆和回收循环圈包括六个主要工艺工序：蒸煮 、洗涤、蒸发、燃烧、苛化、石灰石煅烧。碱回收的工艺过程包括：稀黑液蒸发、浓黑液蒸发、绿液苛化和白泥回收。从本色浆洗涤机的稀黑液开始，碱回收系统所包括的工序如下：(1)在多效蒸发器中废液浓缩，形成浓黑液。(2)黑液氧化、除硅等（据工艺需要决定是否采用） 。(3)黑液进一步浓缩成碱回收炉要求的“重黑液” （补充的芒硝可在此处加入） 。(4)在碱回收炉中焚烧黑液。(5)溶解从碱回收炉出来的熔融物，形成绿液（补充碱损失的纯碱可在此处加入） 。(6)用石灰苛化绿液形成白液（补充碱损失的烧碱可在此处加入） 。(7)焙烧白泥回收石灰。哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科生毕业设计（论文）- 2 -在制浆造纸包括众多工艺流程，其中碱回收是极其重要的一个环节。在我国现在大多数的造纸厂还使用碱法制浆的造纸方法，碱法制浆就是用碱性化学药品的水溶液，处理植物纤维原料，使纤维分离的过程。碱法制浆每生产一吨浆，用碱量就制化学浆而论，大概在 250450 千克之间。每吨浆排出的黑液量也很大，大约有固形物 1400 千克。其中有 30%是无机物，其余 70%为有机物。无机物主要是氢氧化钠、硫化钠、碳酸钠、硫酸钠及与有机物结合的钠；草浆黑液还有硅酸钠等。有机物主要是植物原料中木素和纤维素、半纤维素的降解生成物。由于这些溶解物的存在，致使黑液碱性增大，颜色深，臭味大，泡沫多，耗氧量很高。如果不利用任其放入江河湖泊，将回严重污染水域，使农田土壤变质，影响人民健康，威胁水生动植物的生长，使水发黑变臭，破坏环境的自然生态，造成极大的危害。如果充分利用，碱的成本至少可以降低一半节约大量的化工原料；有机物可以作燃料回收大量的热，节约燃料；也可以经过处理后作其它的化工原料。所以搞好碱回收无论从环境保护，降低生产成本，充分利用国家资源各方面看，都有重大的意义。在我国大多数采用燃烧法碱回收，由于长期的生产实践，科学技术的不断发展，制浆厂规模的扩大，碱回收率可达 98%，燃烧热利用率可达 70%。在碱回收的设备中，搅拌设备又是必不可少的一部分，它将白泥（主要成分碳酸钠）与水进行充分的混合后，排出沉淀物（碳酸钙） ，过滤出滤液（氢氧化钠） ，对碱进行回收。搅拌可以使两种或多种不同的物质在彼此之中互相分散，从而达到均匀混合；也可以加速传热和传质过程。搅拌操作的例子颇为常见，例如在化验室里制备某种盐类的水溶液时，为了加速溶解,常见用玻璃棒将烧杯中的液体进行搅拌。又如为了制备某种悬浮液，就要用玻璃棒不断地搅动容器中的悬浮状态。在工业生产中，搅拌操作是化学工业开始的，围绕食品、纤维、造纸、石油、水处理等，作为工艺过程的一部分而被广泛应用。搅拌操作分为机械操作和气流操作。气流操作是利用气体鼓泡通过液体层，对液体产生搅拌作用，或使气泡群以密集状态上升借促进液体产生对流循环。机械操作就是物料经过搅拌器的搅拌使两种或多种不同的物质在彼此之中互相分散，从而达到均匀混合，也可以使两种或多种物料彼此分散对物质进行回收。与机械搅拌相比。仅气泡的作用对液体所产生的搅拌是比较弱的，对于高黏度液体是难于适用的。搅拌设备主要由搅拌装置、轴封和搅拌罐三大部分组成。其构成形式如图 1-1：哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科生毕业设计（论文）- 3 -图 1-1 搅拌设备的构成形式1.3搅拌设备在工业生产中的应用搅拌设备在工业生产中应用范围很广，尤其是化学工业中，很多的生产都或多或少地应用着搅拌操作。化学工艺过程的种种化学变化，是以参加反应物质的充分混合为前提的。对于加热、冷却和液体萃取以气体吸收等物理变化过程，也往往要采用搅拌操作才能得到很好的效果。搅拌设备在许多场合是作为反应器来应用的。例如在三大合成材料的生产中，搅拌设备作为反应器约占反应器总数的 90%。其他如染料、医药、农药、油漆等行业，搅拌设备的使用亦很广泛。有色冶金部门对全国有色冶金行业中的搅拌设备做了调查及功率测定，结果是许多湿法车间的动力消耗 50%以上是用在搅拌作业上。搅拌设备的应用范围之所以这样广泛，还因搅拌设备操作条件（如温度、浓度、停留时间等）的可控范围较广。能适应多样化的生产。搅拌设备的作用如下：1）使物料混合均匀；2）使气体在液相中很好地分散；3）使固体粒子（如催化剂）在液相中均匀地悬浮；4）使不相溶的另一液相均匀悬浮后充分乳化；5）强化相同的传质（如吸收等） ；6）强化传热。对于均相反应，主要是 1） 、6）两点。混合的快慢、均匀程度和传热情况好坏，都会影响反应结果。至于非均相系统，则还影响到相界面的大小和相间的传质速度，情况就更复杂。所以搅拌情况的改变，常常很敏感地影响到产品的质量和产量，生产中的这种例子非常普遍。在溶液聚合和本体聚合的液相反应装置中，搅拌的主要作用是：促进釜内物料流动。使反应器内物料均匀分布，增大哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科生毕业设计（论文）- 4 -传质和传热系数。在聚合反应过程中，往往随着转化率的增加，聚合液的黏度也增加。如果搅拌情况不好，就会造成传热系数下降或局部过热，物料和催化剂分散不均匀，影响聚合产品的质量，也容易导致聚合物粘壁，使聚合反应操作不能很好地进行下去。在互不相溶的液体之间或液体与固体之间相互作用时，搅拌在加速反应的进行方面起着非常重要的作用。因为增加一物相混入另一物相的速度，接触面就会增大，物质就以较大速度相互作用。在某些情况下，搅拌是在反应过程中创造良好条件的一个重要因素。例如，使传热作用加强，减少局部过热，以及加热过程中物质焦化等。如高压聚乙烯生产中，由于搅拌的作用，使物质在反应器内有一定的停留时间，更重要的是使催化剂在器内分布均匀，以防止局部猛烈的聚合作用而造成爆炸。因此搅拌设备在工业生产中起着非常重要的作用。搅拌设备在石油化工生产中被用于物料混合、溶解、传热、制备悬浮物、聚合反应、制备催化剂等。例如石油工业中，异种原油的混合调整和精制，汽油中添加四乙基铅添加物而进行混合使原料液或产品均匀化。化工生产中，制造苯乙烯，苯胺染料和油漆颜料等工艺过程，都装备着各种型式的搅拌设备。在石油工业中因为大量应用催化剂、添加剂，所以对搅拌设备的需要量很大。由于物料操作条件的复杂性、多样性，对搅拌设备的要求也复杂化了。如化工行业用到的硅铝反应器、打浆罐、钡化反应器、硫磷反应釜、烃化反应釜、白泥搅拌槽等都是装有各种不同型式搅拌器的搅拌设备。在造纸行业中，搅拌设备应用及其广泛，在制浆，碱回收等工艺过程都用到搅拌设备。搅拌设备使用历史悠久，应用广泛但对搅拌操作的科学研究却很不够。搅拌操作看来似乎简单，但实际上，他所涉及的因素却极为复杂。对于搅拌器型式的选择。从工艺的观点以及力学观点来说，迄今都研究得不够。随着社会的进步，科学技术的发展，对于搅拌设备的改进和新型的设计会有很大的提高。在近几年来设备有大型化的发展趋势，也要求搅拌设备大型化。如国外聚合釜的容积已由最初的 840m扩大到 60100m,最大的已达到 200m。采用大型聚合釜可大大减少操作和检修人员，有利于自动化，减少投资，提高生产率，稳定产品质量。随着容积的大型化，釜型逐渐由细长型向矮胖型发展，而且采用底部搅拌的方式越来越多。多用三叶后掠式搅拌器，三叶后掠式搅拌器是目前大型聚合釜采用的一种较好搅拌器。因排出量大，釜内液相循环充分，每分钟可达 510 次，能促釜内反应均匀一致。另外，经实践证明此桨叶必须配合挡板使用，以提高剪切力功能，才能更好地发挥作用。哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科生毕业设计（论文）- 5 -搅拌也可以在管路中进行，采用在管路中安装装置的办法对气液系和液液系进行混合。例如采用喷射泵对水及醋酸丁酯进行混合。在石油精制中，也采用使液体设置在管路中的锐孔板或挡板，以便使两种液体进行接触。还有在管路中放入搅拌器的，即所谓管道搅拌。管道搅拌设备能连续输送一切流体，也能输送含有固体的流动化的半流体。此种搅拌型式，相当于搅拌设备的筒体部分，容积较小，液体在此停留时间极短的情况比较多。在其内部为了充分进行混合分散或传热等需要极强的搅拌，由于管道搅拌设备空间很小，装置小，可使搅拌力均匀作用，可减少过剩的搅拌，所以对整个液体减少了功率消耗。对于连续化、自动化。特别是对成本有严格要求的，要求特别小的形状和高性能时，使用管道搅拌设备是很有效的。正因为管道搅拌设备有这些优点，所以在石油精制、石油化工，化学纤维、食品等工业和水处理技术中广泛被用于液液混合、浓度调整、液液萃取、油脂乳化、液液稀释溶解、固液溶解、液液和气液反应等场合。1.4搅拌装置的安装型式搅拌装置可以从不同的角度进行分类，如按工艺用途分、按搅拌器结构型式分或按搅拌的装置安装型式分等。按搅拌装置的安装型式进行分类有如下几种：1.立式容器中心搅拌2.偏心式搅拌3.倾斜式搅拌4.底搅拌5.卧式容器搅拌6.卧式双轴搅拌7.旁入式搅拌1.5本章小结哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科生毕业设计（论文）- 6 -在这里采用立式容器中心搅拌，将搅拌装置安装在立式设备筒体的中心线上，驱动方式为电机与减速机直接联接。这种安装方式用于大型搅拌设备当中。第 2 章 总体方案设计本次设计的搅拌设备物料为水和白泥，主轴转速为 21r/min，电机功率为37kW，综合经济因素和实用性，选用立式圆筒形储灌较为合适。在设计的初始阶段，先要确定整套设备的传动装置，先要根据搅拌轴的转速来选择出合适的电机，因为电机的转速很大，要选择减速比大、传动效率高、体积小、寿命长、运转平稳可靠的减速机来进行减速因为外部选用的储罐为压力容器，对安全性和各种技术参数具有较高的要哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科生毕业设计（论文）- 7 -求，所以在设计的过程中，对储罐的选材要严格，对罐底的厚度要进行计算，罐壁要根据受力情况进行强度计算。此设备在运转的过程中，为了方便检查机器和实现一些特殊功能，要在罐顶和罐壁开一些孔，例如：人孔、白泥入口、白泥出口、排污口、滤液出口、清水出口等。因为开孔后造成承载材料的削弱，导致了孔边缘的应力集中，所以还需要进行开孔补强的设计。为了方便人到罐顶上去，在罐顶上焊有栏杆，以便于经常检修。在以往的设计中往往忽视在对沉淀物的清理，而在此次的设计中，在筒壁的内侧加了挡板,消除了搅拌过程中产生的“圆柱状回转区”, 使白泥能够完全排出罐外。此次设计没有采用一根搅拌轴，而是通过三个联轴器连接三根搅拌轴，这样便于拆卸，有利用工厂的加工和轴的更换。本设备中的搅拌轴没有用轴承固定，而是通过轴套进行固定。在本设计中，为了更彻底的搅拌，搅拌器采用了桨式的搅拌器，而且增加了增加了叶轮的层数，采用三层叶轮，即使液面过高也能充分搅拌。在罐体很多连接部位需要进行焊接，可以采用手工电弧焊，封头壁采用 Q235-A。轴的设计可采用两个轴头与空心钢管焊接在一起，因为轴转速较速，在设计中可以降低一些精度。在设计中应该考虑以上列出的各个环节，这样机器才具有较强的实用性。 2.1本章小结本章主要根据实际情况确定了总体设计方案，为以后的计算过程确定了框架。哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科生毕业设计（论文）- 8 -第 3 章 罐的结构形式和尺寸3.1化工容器设计规范简介化工容器设计中应予考虑的主要因素：总的出发点是，要满足工艺过程所需要的功能并方便使用；要满足在运行中的安全可靠；要满足经济性，包括材料的易于获得，便于制造，所用的材料及总的花费最小。1.化工容器的选型容器首先要满足工艺过程的要求，其次也要尽可能满足强度及制造工艺的要求。2.化工容器的选材容器的选材和容器的选型相类似，总的原则也是要满足工艺过程的要求、强度要求和制造工艺要求。3.容器设计的规范化为确保容器的选材、设计、制造检验、试验各个环节都能达到相应要求，各国的规定在设计、制造、检验应予取证，包括容器设计在内的各项工作，都应遵照各国有关监管部门所规定或认可的规范执行，绝不能根据容器设计原理，自行按规范标准以外的规定或公式进行设计。搅拌罐包括罐体和装焊在其上的各种附件。罐体采用立式圆筒形容器，它有顶盖、筒体、罐底和栏杆组成。罐体在规定的操作温度和操作压力下，为物料完成其搅拌过程提供了一定的空间。3.2材料的选择根据设计要求和经济性的原则选择 Q235-A 作为罐壁，查得：Q235-A 屈服强度 s=235MPa抗拉强度 b=460MPa许用应力 =s/Ns Ns 为安全系数=s/Ns=235/3=78.3MPa （3.1）哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科生毕业设计（论文）- 9 -3.3罐体的长径比和装料量 知道了搅拌罐操作时盛装物料的容积以后，首先要选择适宜的长径比（H /Di）和装料量，确定筒体的直径和高度。由于是一般搅拌设备液-固相容物料 H/Di=1-1.3H 为罐的高度Di 为罐的内径根据设计要求罐的的有效容积为 Vn =130m 取 H/Di=1.1选择罐体的长径比应考虑对搅拌功率的影响，一定结构型式的搅拌器的叶轮直径和与其装配的搅拌罐体内径通常有一定的比例范围。随着罐体长径比的减少，即高度减少而直径放大，搅拌器桨叶直径也相应放大。在固定的搅拌轴转速下，搅拌器功率与搅拌器桨叶直径的 5 次方成正比。所以，随着罐体直径的放大，搅拌器功率增加很多，这对于需要较大搅拌作业功率过程是适宜的，否则减少长径比只能无谓地损耗一些搅拌器功率，因此长径比可以考虑选得大一些。另外，物料的搅拌反应过程对罐体长径比有着特殊要求，在白泥搅拌设备中，物料对罐体的长径比的影响很大。所以在这里要取的大一些。3.4装料系数 罐体全容积 V 与罐体的公称容积 Vn 有如下关系:Vn=V (3.2) 一般物料反应平稳 =0.85 代入数据得 V=150m3.5初步计算筒体直径确定了筒体的长径比和装料系数之后，还需要算出筒体直径和高度，因当筒体直径不知道封头的容积就不知道，罐体全容积也就不能最后确定。为了便于计算，先忽略封头的容积，认为；V=/4 DiH m (3.3)哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科生毕业设计（论文）- 10 -334410594m(/).56VnDiHi圆 整 成 标 准 直 径3.5.1确定筒体高度 由 3.3 可以导出(3.4)DivVH4/式中 搅拌槽的全容积,mVv蝶形封头容积,m因为采用蝶形封头查文献6表 3-6 V=/58Di mm57026.41.39504/ DivVH圆整成标准直径得 H=5700mm3.6罐体的设计3.6.1筒壁的厚度 （3.5） 22CPDiSt式中 设计压力（标准大气压）P筒内径Di设计温度下圆筒材料的许用压力焊接接头系数 1 取 =0.9C2当材料的腐蚀速率为 0.050.1mm/a 时，考虑单面腐蚀，取哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科生毕业设计（论文）- 11 -C2=12mm,取 C2=2mm。所以mm3.410.95726.02 PDiSt考虑加工误差等因素圆整为 S=8mm，所以，取厚度为 8mm 的 Q235A钢板作筒壁。3.6.2筒壁的应力校核(3.6)()0.1(5682)220.943.8MPa78.3Pat tDiSC所以满足其强度要求3.7封头的设计选用 Q235A 作为封头壁，根据筒体直径和工艺设计要求采用碟形封头，碟形封头的球面内径 R 内= 筒内直径 RD/0.9;则R 内=5600/0.9=6160mm3.7.1碟形封头的壁厚设计(3.7)1.41.40561.843m27.92tPDSC内式中 焊接接头系数 1 取 =0.9C当材料的腐蚀速率为 0.050.1mm/a同时，考虑单面腐蚀取 C=12mm,取 C=1.8mm，考虑加工误差等因素圆整为 S=6mm，所以，取厚度为 6mm 的 Q235A 钢板作碟形封头筒壁的壁厚。哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科生毕业设计（论文）- 12 -3.7.2碟形封头的许用应力校核（3.8） 2()21570.921.4.4609MPa.0atSCR内 （ ）所以满足强度要求3.8本章小结本章主要介绍了罐体各部分的尺寸如何来确定，以及各种零件和重要部位，并且哪部分需要校核。哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科生毕业设计（论文）- 13 -第 4 章 减速机的选择4.1减速器的选择搅拌装置带有搅拌器，并有一定的转速，这就需要有电动机和传动装置来带动其转动。传动装置通常设置在搅拌容器的内部，采用立式布置，电动机经减速机将转速减至工艺要求的搅拌转速，再通过联轴器与搅拌轴连接。减速机下设置一机架，安装在搅拌容器的封头上。根据设计要求，在化工设备中传动装置电动机、减速机和机架配套使用，只有在搅拌转速很高时，才用电动机不经过减速机而直接与搅拌轴相连。按照设计要求电动机的输出功率为 37kW，搅拌轴转速为 21r/min，采用行星摆线针轮减速机将电机的转速减至搅拌轴的转速。行星摆线针轮减速机适用于化工设备，而且减速比大、传动效率高、体积小、重量轻、故障少、寿命长、运转平稳可靠、噪声小、拆装方便、容易维修、结构简单、过载能力强和惯性力矩小等优点。减速机和机架采用天津减速机厂的型号：减速机型号 XLD371147，机架的型号 JXLD11130。4.2本章小结本章主要介绍了如何根据实际设计要求选择合适的行星摆线针轮减速机的特点。哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科生毕业设计（论文）- 14 -第 5 章 搅拌装置的设计5.1材料的选择采用 Q235A，叶片一般采用扁钢制作屈服强度 s=235MPa抗拉强度 b=460MPa许用应力 =s/Ns Ns 为安全系数对于碳素钢、低合金钢 Ns1.5，取 Ns=3。常温常压下=s/Ns=235/3=78.3MPa （5.1） 5.2桨叶的尺寸确定根据规定：d/D=0.350.8，b/D=0.100.25搅拌装置通常由搅拌器和搅拌轴所组成，搅拌器的形式很多，应根据搅拌目的和物料性质以及经济性原则进行选择。在这里我们采用桨式搅拌器。搅拌器的功能概括地说就是在搅拌过程中所能达到所需要的能量和适宜的流动性的目的。搅拌器的搅拌作用由运动着的叶轮所产生，因此，叶轮的形状、尺寸、数量以及转速就影响搅拌器的功能。同时搅拌器的功能还与搅拌介质物性以及搅拌器的工作环境有关。另外，搅拌罐的形状、尺寸、挡板的设置情况、物料在罐中的进出方式都属于工作环境的范畴，这些条件以及搅拌器在罐内的安装位置及方式都会影响搅拌器的功能。5.3搅拌器的设计d桨叶的长度b桨叶宽度D筒体直径哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科生毕业设计（论文）- 15 -已知 D 为 5600mm 取 d/D=0.5， 则 ， 取 560.280mdb/d=0.12，则 b=300mm ，查表得桨叶厚度 =16mm。由于平桨的运动方向与桨面垂直，所以当叶轮低速运转时，液体的主要流动为水平环向的流动，叶轮运动时除有水平环流外，还有径向分流，所以桨面与运动方向成一定角度角 。从而提高了搅拌的效率，一般取 =45。简图 5-1：图 5-1
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