搅拌式反应釜设计【三维SW仅供参考】【含9张PDF图纸+CAD制图+文档】
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包含 CAD 图纸和三维建模及说明书,咨询 Q 130413976320142014 届本科毕业设计（论文）届本科毕业设计（论文） 搅拌式反应釜设计搅拌式反应釜设计 系系 部部： 机械工程学院机械工程学院专专 业业： 机械设计制造及其自动化机械设计制造及其自动化班班 级：级： 学学 号号： 作作 者者: : 指导老师指导老师 : : 提交日期：2014 年 05 月 31 日包含 CAD 图纸和三维建模及说明书,咨询 Q 1304139763 搅拌式反应釜设计搅拌式反应釜设计 The Design Of Agitated Reactor包含 CAD 图纸和三维建模及说明书,咨询 Q 1304139763摘摘 要要搅拌釜式反应器由搅拌器和釜体组成。搅拌器包括传动装置，搅拌轴（含轴封） ，搅拌桨;釜体包括筒体，夹套和内件，盘管，导流筒等。工业上应用的搅拌釜式反应器有成百上千种，按反应物料的相态可分成均相反应器和非均相反应器两大类。非均相反应器包括固-液反应器，液-液反应器，气-液反应器和气-液-固三相反应器。其工作原理主要是，由电动机带动减速机，减速机通过联轴器连接搅拌轴，带动轴的转动，从而带动搅拌桨的旋转，达到搅拌的目的。本次设计的釜式反应器适用性广操作弹性大，是工业生产中最广泛使用的反应器。在设计中主要包括对反应釜整体尺寸的设计，以及各部件的设计。除此之外，还对各主要部分进行强度校核，以确保反应釜在操作时更加安全，符合使用寿命。近几年来，随着工业的发展，化工设备的使用需求也是与日俱增，反应容器的生产更是越来多。反应釜应用范围较广，在各行各业都有广泛的应用。搅拌釜式反应器的使用范围广，操作灵活度大，浓度容易控制。正是其实用性强的这一特点，确立其在工业生产中的主体地位。关键词：关键词：反应釜； 电动机； 搅拌器包含 CAD 图纸和三维建模及说明书,咨询 Q 1304139763AbstractThe stirred reactor by the stirrer and the reactor body. The agitator gear stirring shaft ( with shaft seal), impeller, kettle body including a cylinder, jacket and coil, draft tube etc. Industrial application of stirred tank reactor, there are hundreds of homogeneous reaction and heterogeneous reactor can be divided into two major categories according to the phase of the reaction materials. The non - homogeneous reactor, including the solid - liquid reactor, liquid - liquid reactor, the gas - liquid reactor and gas - liquid - solid three-phase reaction device. its working principle is mainly driven by the motor reducer, reducer stirring shaft through the shaft coupling, drive shaft rotation, thus promote the rotation of the impeller, achieve the goal of stirring The design of the tank reactor wide applicability of the operating flexibility,the most widely used in industrial production reactor. In mainly including the reaction kettle in the design of the overall size of the design, and the design of parts. In addition, also the main part for strength checking, to ensure the reaction kettle more safety in operation, conforms to the service life. In recent years, with the development of the industry, the use of chemical equipment demand is also increasing, the reaction container production is the more to more. The reaction kettle has a wide application range, has a wide application in all walks of life. Stirred tank reactor using range is wide, operating flexibility, concentration is easy to control. This characteristic of its strong practicability, establish the subject position in industrial production.Key words：Reactor; Electric; Agitator; 目目 录录第一章第一章 绪论绪论11 前言11.1 反应器的现状及发展前景11.2 搅拌式反应釜结构设计及其工作原理示图12 基于 solidworks 的现代设计2第二章第二章 反应釜参数设计反应釜参数设计 33 设计条件及设计内容分析34 反应釜设计的内容主要35 反应釜釜体的设计3 5.1 釜体 DN 的确定3 5.2 釜体筒体壁厚的设计3 5.2.1 设计参数的确定3 5.2.2 筒体壁厚的设计4 5.3 釜体封头的设计 4 5.3.1 封头的选型4 5.3.2 设计参数的确定4 5.3.3 封头的壁厚的设计4 5.3.4 封头的直边尺寸、体积的确定4 5.4 筒体长度 H 的设计5 5.4.1 筒体长度 H 的设计5 5.4.2 釜体长径比校核5 5.5 外压筒体壁厚的设计5 5.5.1 设计外压的确定5 5.5.2 试差法设计外压筒体的壁厚5 5.6 外压封头壁厚的设计5 5.6.1 设计外压的确定5 5.6.2 封头壁厚的计算5I6 反应釜夹套的设计6 6.1 夹套釜体 DN，PN 的确定6 6.1.1 夹套釜体 DN 的确定6 6.1.2 夹套釜体 PN 的确定6 6.2 夹套筒体的设计6 6.2.1 设计参数的确定6 6.2.2 夹套筒体壁厚的设计6 6.2.3 夹套筒体的高度确定6 6.3 夹套封头的设计7 6.3.1 封头的选型7 6.3.2 设计参数的确定7 6.3.3 封头的壁厚的设计7 6.3.4 封头结构的设计7 6.4 传热面积的校核87 反应釜釜体及夹套的压力试验8 7.1 釜体的水压试验8 7.1.1 水压试验压力的确定8 7.1.2 液压试验的强度校核8 7.1.3 压力表得量程9 7.1.4 水压试验的操作过程9 7.2 釜体的水压试验9 7.2.1 气压试验压力的确定9 7.2.2 气压试验的强度校核9 7.2.3 气压试验的操作过程9 7.3 夹套的液压试验9 7.3.1 水压试验压力的确定9 7.3.2 液压试验的强度校核10 7.3.3 压力表的量程、水温的要求10 7.3.4 水压试验的操作过程10II8 反应釜附件的选型及尺寸设计10 8.1 釜体法兰联接结构的设计10 8.1.1 法兰的设计10 8.1.2 密封面形式的选型10 8.1.3 螺栓、螺母的尺寸规格10 8.1.4 法兰、垫片、螺栓、螺母、垫圈的材料12 8.2 选用手孔，视镜等和工艺接管的设计12 8.2.1 手孔12 8.2.2 进料管口12 8.2.3 温度计12 8.2.4 出料口12 8.2.5 安全阀接口12 8.2.6 冷凝器接口 i 和压力表接管 e12 8.2.7 加热蒸汽进口13 8.3 垫片尺寸及材质13 8.3.1 垫片的结构13 8.3.2 密封面形式及垫片尺寸13 8.4 手孔的设计13 8.4.1 手孔的结构14 8.4.2 手孔尺寸15第三章第三章 搅拌系统的设计搅拌系统的设计169 支座的选型16 9.1 支座的选型及尺寸的初步设计18 9.2 支座载荷的校核计算1610 搅拌装置的选型与尺寸设计17 10.1 搅拌轴直径的初步计算17 10.1.1 搅拌轴直径的设计17 10.1.2 搅拌轴刚度校核17 10.2 搅拌轴临界转速校核计算17III 10.3 联轴器的型式及尺寸的设计17 10.3.1 联轴器型式的确定17 10.3.2 联轴器的结构及尺寸18 10.3.3 联轴节的零件及材料18 10.4 搅拌桨尺寸的设计19 10.4.1 框式搅拌桨的结构19 10.4.2 框式搅拌桨的尺寸19 10.4.3 框式搅拌桨零件明细表19 10.5 搅拌轴的结构及尺寸的设计10 10.5.1 搅拌轴长度的设计20 10.5.2 搅拌轴的结构2011 传动装置的选型与尺寸设计20 11.1 电动机的选型21 11.2 减速器的选型21 11.3 机架的设计22 11.4 底座的设计22 11.5 反应釜的轴封装置设计23 11.5.1 反应釜的轴封装置的选型23 11.5.2 轴封装置的结构及尺寸23第四章第四章 焊缝及其他部件强度校核焊缝及其他部件强度校核2412 焊缝结构的设计24 12.1 釜体上主要焊缝结构的设计24 12.2 夹套上的焊缝结构的设计2413 固体物料进口的开孔及补强计算28 13.1 封头开固体物料进口后被削弱的金属面积 A 的计算28 13.2 有效补强区内起补强作用的金属面积的计算28 13.2.1 封头起补强作用金属面积 A1的计算28 13.2.2 接管起补强作用金属面积 A2的计算29 13.2.3 焊缝起补强作用金属面积 A3的计算29IV13.3 判断是否需要补强的依据2914 三维图的展示29结语结语31致谢致谢32参考文献参考文献 33VVIVIIVIIIIXXXI0第一章第一章 绪论绪论 1 1 前言前言1.11.1 反应器的现状及发展前景反应器的现状及发展前景反应釜可广义理解用于物理或者化学反应的容器，通过电动机带动减速机，然后带动搅拌轴，实现低高速的混合的目的。通过对结构的设计和各参数的不同确定，实现加热、蒸发、冷却的工艺要求。而且，反应过程中的压力不同，对容器结构设计的要求也就不尽相同。生产中工人必须严格按照对应的加工标准检测并试运行。不锈钢反应釜由于生产工艺的不同和操作条件的不相同，反应釜的结构及参数被设计的也就不同，也就是说反应釜的结构样式不同，属于非标的容器设备。反应釜应用范围较广，在各行各业都有广泛的应用，如石油、化工、橡胶、农药、染料、医药、食品等各种科研实验项目的研究和生产都有涉及，用来完成水解、中和、结晶、蒸馏、储存、氢化、烃化、聚合、缩合、加热混配、恒温反应等工业过程的容器。反应釜是综合反应容器，我们可以通过反应条件实现反应釜结构功能及其他配件的参数确定。从进料开始，到其中一系列的反应过程，最后到出料这一程序均能够以较高的现代化程度完成最初设置好的反应过程，从而可以简单而又方便的对反应过程中的温度、压力、力学实现控制，对反应物以及产物浓度等重要参数进行严格的调控。1.21.2 搅拌式反应釜结构设计及其工作原理示意图搅拌式反应釜结构设计及其工作原理示意图1图 1 反应釜结构及原理图搅拌釜式反应器，这种反应器是在工业生产中得到广泛采用的反应器形式，适用于各种形式物料的反应。反应釜中设有各种不同类型的搅拌、传热装置，可用于不同性质的物料和不同热效应的反应，以确保反应物料在釜内合理地流动、混合和较好的传热。搅拌釜式反应器操作方式多样，既可间隙操作也可连续操作或半连续操作，既可单釜操作，又可多釜串联操作。搅拌釜式反应器的使用范围广，操作灵活度大，浓度容易控制。它通常由釜体、换热装置，搅拌器和传动装置等构件组成。2 2 基于基于 solidworkssolidworks 的现代三维设计的应用的现代三维设计的应用 机械产品是有颜色、材料、形状等概念的三维实体,只有从三维开始设计才能更加的形象、直观。于是软件对设计的辅助作用便贯穿到设计的全过程，而 solidworks软件是近几年新兴的三维建模软件，其操作简便，学习容易，功能强大的特点深受广大设计者和学习者的欢迎，从而也使其在设计行业得到了更广泛的运用。Solidworks 软件设计的零部件不仅所见即所得，而且由于系统关联性很强，只要一处修改，所有设计所涉及的部件便会自动修改。用户可以对零部件进行质量属性分析、装配干涉分析、空间运动仿真，极大的提高了设计水平和效率。三维设计软件必将因其无法比拟的性能而成为国内外企业进行机械设计的主流设计工具。就国内形势看，目前，我国已经有数百万机械设计人员，而且此类人数正在与日俱增。Solidworks 软件在现代设计中有广泛的运用，归结于以下特点：1 效率高，使用solidworks 软件绘制三维模型，方便快捷，有许都快捷键供用户使用，设计人员只要绘制出设计内容的模型，其具体尺寸可根据计算的结果改动，这不仅加快了设计速度，2还提高了设计质量。2 简单方便，近年来，许多高校都把 solidworks 的学习列入相关专业的必修课中，其原因，除了此软件能满足现代设计的要求，更多的是因为其上手容易，操作简便。也是因为这一特点，许多工作的设计人员，在设计时也优先选择此软件。第二章第二章 反应釜参数设计反应釜参数设计3 3 设计条件及设计内容分析设计条件及设计内容分析由任务书的分析可知，设计的反应釜可操作容积为 5m3、搅拌装置配置的电动机功率为 10KW、搅拌轴的转速为 15r/min；加热的方式为用夹套内的导热油进行加热。 4 4 反应釜设计的内容主要：反应釜设计的内容主要：釜体的强度、刚度、稳定性计算和结构设计夹套的强度、刚度计算和结构设计；设计釜体的法兰联接结构、选择接管、管法兰；支座选型及验算；焊缝的结果与尺寸设计；电机、减速机的选型；搅拌轴及框式搅拌桨的尺寸设计；选择联轴器；设计机架结构及尺寸；设计底盖结构及尺寸；选择轴封形式；绘总装配图及搅拌轴零件图等。35 5 反应釜釜体的设计反应釜釜体的设计5.15.1 釜体釜体 DNDN 的确定的确定选取反应釜装料系数 =0.8，由 V=V0/,可得设备体积 V=6.25m3 0V8.05（1）对于液液相类型选取 H/Di=1.8.由此，估算筒体的内径为 Di=1.589m 3Di4HV38.16.254（2）将计算结果圆整至公称直径标准系列，选取筒体直径 Di=1600mm。5.25.2 釜体筒体壁厚的设计釜体筒体壁厚的设计5.2.15.2.1 设计参数的确定设计参数的确定取 P=1.1PW （3）P=1.1PW=1.1 0.33=0.33MPa 液体静力压力：由于PL=0.1=0.0143P 则 Sn=6mm 设计合理。 5.65.6 外压封头壁厚的设计外压封头壁厚的设计5.6.15.6.1 设计外压的确定设计外压的确定PC=0.1MPa5.6.25.6.2 封头壁厚的计算封头壁厚的计算设封头的壁厚为 Sn=6mm Se=Sn-C=4.75mm对于标准椭球形封头 K=0.9，Ri=KDi=0.9 1200=1080mm （12）Ri/Se=1080/4.75=227.4计算系数 A=0.125/(Ri/Se)= 5.500 10-4 由 A=5.500 10-4可确定 B查表 15-7 得 B=63MPa，E=1.91=1.91 105MPa由P=B/(Ri/Se)得P=63 /(1080/4.75)=0.2770Mpa=2.770Kgf/cm2P=1.0Kgf/cm2P+0.1=0.68MPa PT=0.80MPa7.1.27.1.2 液压试验的强度校核液压试验的强度校核由 max()2()TinnpDSCSC（19）得=101.5MPamax0.80 (12006 1.25)2(6 1.25)查表 14-4 =203MPas得=101.5MPa0.9=0.9 203 1.0=182.7MPamaxs因此液压强度足够7.1.37.1.3 压力表的量程压力表的量程压力表的最大量程：P表=2PT=2 0.80=1.60MPa水温：t15，水中浓度25。Cl/mg L7.1.47.1.4 水压试验的操作过程水压试验的操作过程在保持釜体表面相对干燥，清洁的条件下，首先用水将釜体内的空气排出釜体内部，再将水的压力缓缓升到 0.80，保压不低于 30，然后将压力缓慢降到MPamin0.64 ，同时保持压力足够长时间，检测所有焊缝和连接部位有无漏洞、砂眼和MPa明显的残留变形。一旦确定质量符合要求，缓慢降低压力，将釜体内的水全部排出，用压缩空气吹干釜体内部。假如质量不符合要求，进行修补并重新试压直到符合要求便可。97.27.2 釜体的气压试验釜体的气压试验7.2.17.2.1 气压试验压力的确定气压试验压力的确定由公式 PT=1.15P得 PT=1.15 1.1 0.58 1=0.7337MPa t（20）7.2.27.2.2 气压试验的强度校核气压试验的强度校核由公式 max()2()TinnpDSCSC（21）得=93.045MPamax0.7337 (12006 1.25)2 (6 1.25)=93.0450.9=0.9 203 1.0=182.7MPamaxs因此气压强度足够7.2.37.2.3 气压试验的操作过程气压试验的操作过程做气压试验时，将压缩空气的压力缓慢升至 0.05MPa 时，保持 5min 进行初检合格后继续升至 0.367 MPa，其后按每级 0.07337MPa 为级差升至 0.7337MPa，保持10min，然后降至 0.6383 MPa 并保持足够长时间同时进行检查，如有泄露，修补后重新进行试验，至合格为止。7.37.3 夹套的液压试验夹套的液压试验7.3.17.3.1 水压试验压力的确定水压试验压力的确定且不小于(+0.3) ，当1.8 时取 1.8。 1.25 TtpppMPa tPT=1.25 1.1 0.1 1=0.1375MPa 因为 PTP+0.1=1.1 0.1+0.1=0.21MPa得 PT=0.21MPa7.3.27.3.2 液压试验的强度校核液压试验的强度校核由 max()2()TinnpDSCSC得=33.26MPamax0.21 (15006 1.25)2(6 1.25)=33.26MPa0.9=0.9 235 0.6=126.9MPamaxs因此强度足够7.3.37.3.3 压力表的量程、水温的要求压力表的量程、水温的要求10压力表得量程：P表=2PT=2 0.21=0.42MPa，水温 t57.3.47.3.4 水压试验的操作过程水压试验的操作过程在确保夹套表面相对干燥的条件下，首先使用液体将夹套内的空气尽数排出，再将水压力缓慢升到 0.21，保持压力不得小于半小时，然后将液压缓慢降到 0.168MPa，保持压力的时间满足要求，检测所有焊缝和连接的地方有无漏洞、砂眼和残留MPa的变形。假如质量符合要求，缓慢降压将夹套内的液体排出，用压缩空气吹干夹套内部。假如质量不符合要求，修补后重新试压直到合格为止。8 8 反应釜附件的选型及尺寸设计反应釜附件的选型及尺寸设计8.18.1 釜体法兰联接结构的设计釜体法兰联接结构的设计设计内容包括：法兰的设计、密封面形式的型号的选择、垫片的设计、螺栓和螺母的设计。8.1.18.1.1 法兰的设计法兰的设计图 3 釜体法兰Fig.3 The kettle body flang根据 DN=1700mm、，0.6PNMPa由文献表 16-9 确定法兰的类型1法兰的选型：乙型平焊法兰法兰的标准代号：法兰 GII6I-1300 JB/T4702-2000法兰的材料：Q235A表 2 釜体法兰尺寸Table.2 The kettle body flange dimensions公称法兰，mm螺 栓11直径DNmmDD1D2D3D4Ht1d规格数量1700146014151376135613537027016211827M24368.1.28.1.2 密封面形式的选型密封面形式的选型因为 PN=0.6MPa1.6MPa,介质温度：250 查文献2P331 表 16-14 知密封表面采用光滑的面。 8.1.38.1.3 螺栓、螺母的尺寸规格螺栓、螺母的尺寸规格本次设计决定选用六角头螺栓（C 级、GB/T5780-2000） 、型六角螺母（C 级、GB/T41-2000）平垫圈（100HV、GB/T95-2002）螺栓的长度的计算L螺栓的长度应由法兰的厚度（） 、垫片厚度（） 、螺母厚度（） 、垫圈的厚SH度（） 、螺栓伸出长度确定。hd其中=46、=2、=30、=3、mmSmmHmmhmm螺栓伸出的长度取=10 dmm螺栓的长度 L 为 L=2+=140mSHh1032302462取140Lmm螺栓标记： GB/T5780-2000 14024M螺母标记： GB/T41-2000 24M垫圈标记： GB/T95-2002 24-100HV 8.1.48.1.4 法兰、垫片、螺栓、螺母、垫圈的材料法兰、垫片、螺栓、螺母、垫圈的材料表 3 配用件材料Table.3 With pieces of material垫片螺栓螺母法兰垫圈耐油橡胶石棉A 级钢A 级钢1Cr18Ni10Ti0Cr18Ni10Ti8.28.2 选用手孔，视镜等和工艺接管的设计选用手孔，视镜等和工艺接管的设计8.2.18.2.1 手孔手孔由平盖手孔 （JB/T589-1979）或板式平焊法兰手孔 （HG21529-1995） ，选12用光滑密封的平盖手孔 APN1，DN250 JB/T589-1979.。8.2.28.2.2 进料管口进料管口采用 c1-2 采用无缝钢管，伸入罐内有一定的长度。配用法兰57 3.5PN0.6，DN50，HG20592-1997(钢制管法兰型式、参数（欧洲体系） )。8.2.38.2.3 温度计温度计加强套管温度计的选用参考生产厂家的产品目录，选用公称直径 65mm，配凸面板式平焊管法兰 PN0.6MPa,DN65,HG20593-1997（板式平焊钢制管法兰 ） 。8.2.48.2.4 出料口出料口出料口 h 采用 764 无缝钢管，配法兰 PN0.6，DN65，HG20592-1997(钢制管法兰型式、参数（欧洲体系） )。8.2.58.2.5 安全阀接口安全阀接口安全阀接管 a 采用 453.5 无缝钢管，接管与封头内表面磨平。配用法兰PN0.6，DN40，HG20592-1997(钢制管法兰型式、参数（欧洲体系） )。8.2.68.2.6 冷凝器冷凝器接口接口 i i 和压力表接管和压力表接管 e e冷凝器接口 i 和压力表接管 e 都采用 323.5 无缝钢管，接管与封头内表面磨平。配用法兰 PN0.6，DN25，HG20592-1997(钢制管法兰型式、参数（欧洲体系） )。8.2.78.2.7 加热蒸汽进口加热蒸汽进口加热蒸汽进口管 g 采用 383.5 无缝钢管，配法兰 PN0.6，DN32，HG20592-1997(钢制管法兰型式、参数（欧洲体系） )。8.38.3 垫片尺寸及材质垫片尺寸及材质8.3.18.3.1 垫片的结构垫片的结构工艺接管配用的突面板式平焊管法兰的垫片尺寸、材质由文献41251 页表 12-26查如表所示。图 5 管道法兰用软垫片Fig.5 Pipe flanges with a cushion sheet8.3.28.3.2 密封面形式及垫片尺寸密封面形式及垫片尺寸表 5 密封面形式及垫片尺寸13Table.5 Sealing surface form and size of washer垫片尺寸 mm接管名称密封面型式外径 D内径 d厚度 垫片材料手孔RF2592112中压石棉橡胶板视镜RF120872中压石棉橡胶板进料管口RF87572中压石棉橡胶板温度计RF109762中压石棉橡胶板出料口RF109762中压石棉橡胶板安全阀RF75462中压石棉橡胶板冷凝液出口RF57272中压石棉橡胶板压力表接口RF57272中压石棉橡胶板加热蒸汽管RF65322中压石棉橡胶板8.48.4 手孔的设计手孔的设计8.4.18.4.1 手孔的结构手孔的结构由于釜体的内径，因此无需在釜体的封头上再设置人孔，本设计选mmDi0061用板式平焊法兰手孔。2006 . 0 DNPN 图 6 手孔结构图Fig.6 Hand hole structure8.4.28.4.2 手孔尺寸手孔尺寸表 6 固体物料进口的尺寸Table.6 Solid material inlet size公称压力PN（MPa）公称直径DNSwdDD1bb1b2140.62508273375335242124螺栓螺母螺栓螺柱螺母螺柱H1H2数量直径 长度数量数量直径 长度总质量（kg）1909012M16 751224M16 9539.6表 7 明细表Table.7 List材料列别代号序号标准号名称数量1筒节120（钢管）螺栓4.6 级 4.6 级2HGJ75-1991螺柱见尺寸表35353HGJ75-1991螺母见尺寸表4 级254 级254HGJ45-1991法兰1Q235-A20R石棉橡胶板垫柔性石墨复合垫柔性石墨复合垫5HGJ69-1991HGJ70-1991HGJ71-1991垫片1聚四氟乙烯包覆垫6GB61-1991法兰盖1Q235-A20R7把手1Q235-AF15第三章第三章 搅拌系统的设计搅拌系统的设计9 9 支座的选型支座的选型9.19.1 支座的选型及尺寸的初步设计支座的选型及尺寸的初步设计悬挂式支座的选型由于在设备的外面设有 100的保温层，所以选耳式 B 型支座，支座数目为 4mm个 。初步设计悬挂式支座反应釜总质量的初步计算：mF=m1+m2+m3+m4+m5 式中：m1釜体的质量（Kg） ；m2夹套的质量（Kg） ；m3搅拌装置的质量（Kg）m4附件的质量（Kg） ；m5保温层的的质量（Kg）物料总质量的初步估算：mw=mj+md式中：mj釜体介质的质量（Kg） ；md夹套内水的质量（Kg）反应釜总的质量大约 2000Kg，物料的质量大约 2484Kg（以水装满釜体和夹套计算） ，装置的总质量：m=mF+mw=2000+2484=4484（Kg）16 每个支座承受的重量 Q 约为：44849.801/221.9716(KN)根据 DN=1600mm、Q=21.9716KN 由文献2附表 16-23 初选 B 型耳式支座，支座号为 3。表 10 B 型耳式支座的尺寸(mm)Table.10 Type B lug support size ( mm )底板筋板垫板地脚螺栓支座重量H1l1b11S2l2b23l3b3ed规格kg2001601051050205125825020083030M248.39.29.2 支座载荷的校核计算支座载荷的校核计算耳式支座实际承受的载荷按下式估算： 34() 10oeeem gGphG SQknnD（22）式中 D=1523.2， ）（）（）（502052821258262130022mm（23）9.81，2h3h，=4501，1500 9.8114715()eGNomKg，=4，=0.1，0.83k np500()eSmm将数据代入得Q3102 .15334500147154483. 01471581. 94500 KN3.522因为Q=31KN，所以选用的耳式支座合理。QKN3.5221010 搅拌装置的选型与尺寸设计搅拌装置的选型与尺寸设计11.111.1 搅拌轴直径的初步计算搅拌轴直径的初步计算11.1.111.1.1 搅拌轴直径的设计搅拌轴直径的设计 电机的功率 P10KW ，搅拌轴的转速 n15r/min，材料为 45 钢 ， 40，剪切弹性模量 G8104MPa，许用单位扭转角1.0/m。MPa由 np610533. 9m（24）得：（）151010533.9m6Nmm 利用截面法得：()151010533.9mM6maxNmm17由 max TMW（25）得： 47.871440640000TPMW搅拌轴为实心轴，则： 得mm32 . 0 dW 5.632.047.87142.033pwd取 d=40mm11.1.211.1.2 搅拌轴刚度校核搅拌轴刚度校核 得 3maxmax10180GJMT（26） =0.9105/m=1.0/m18401.086400004max 所以圆轴具有足够的刚度，考虑到搅拌轴与联轴器配合，取 d=50mm10.210.2 搅拌轴临界转速校核计算搅拌轴临界转速校核计算因为反应釜的搅拌轴转速=15200，因此无需作临界转速校核计n/minrmin/r算。10.310.3 联轴器的型式及尺寸的设计联轴器的型式及尺寸的设计10.3.110.3.1 联轴器型式的确定联轴器型式的确定考虑选用摆线针齿行星减速机，所以联轴器的型式选用立式夹壳联轴节（D 型） 。标记为：DN 50 HG 5-213-65，结构如图。由文献分别确定联轴节的尺寸和零件及材料，尺寸在表中显示，零件及材料也在表中列出。由于联轴节轴孔直径 DN=50mm，因此搅拌轴的直径 d 调整至 50mm。10.3.210.3.2 联轴器的结构及尺寸联轴器的结构及尺寸18图 8 立式夹壳联轴节Fig.8 The vertical clamp coupling1- 夹壳；2-悬吊环；3-垫圈；4-螺母；5-螺栓表 11 夹壳联轴节的主要尺寸Table.11 Main dimensions of the clamp coupling轴径 dDLL1L2许用扭矩（Nm）质量（kg）50130190783415010.810.3.310.3.3 联轴节的零件及材料联轴节的零件及材料表 12 夹壳联轴节的零件及材料Table.12 Clamp coupling parts and materials件号名 称材 料件 号名 称材 料1左（右）半联轴器ZG-1Cr18Ni9Ti(GB2100)4螺 母0Cr18Ni9(GB6170)2吊 环0Cr18Ni9Ti(GB4385 级)5螺 栓A2-50A2-70(GB5782)3垫 圈A-140(GB97.2) 1910.410.4 搅拌桨尺寸的设计搅拌桨尺寸的设计10.4.110.4.1 框式搅拌桨的结构框式搅拌桨的结构框式搅拌桨的结构见下图。由表 3-1-17 确定不锈钢框式搅拌桨的尺寸见表，零件明细表 见表。图 9 搅拌桨的结构Fig.9 The structure of frame type stirring paddle10.4.210.4.2 框式搅拌桨的尺寸框式搅拌桨的尺寸表 13 框式搅拌桨的尺寸化工设计手册(上)表 10-18Table.13 The stirring oar paddle size螺栓销螺钉螺孔jDd1d数量2d3d数量4da70050M124M1211663H1h2hcemf1f重量/P n53023735017051203515不大于 0.08810.4.310.4.3 框式搅拌桨零件明细表框式搅拌桨零件明细表表 14 零件明细表Table.14 Parts list件号名称数量材料件号名称数量材料1桨叶21Cr18Ni9Ti5螺母81Cr18Ni9Ti2横梁21Cr18Ni9Ti6穿轴螺栓21Cr18Ni9Ti3筋板41Cr18Ni9Ti7螺母41Cr18Ni4Ti4连接螺栓81Cr18Ni920Ti10.510.5 搅拌轴的结构及尺寸的设计搅拌轴的结构及尺寸的设计10.5.110.5.1 搅拌轴长度的设计搅拌轴长度的设计搅拌轴的尺寸 L 近似由釜外的长度 L1、釜内未浸入液体长度 L2、液体中长度 L3 三部分构成。即：= L1+ L2+ L3L其中 L1=H-M (H:机架高；M:减速机输出轴长度)L1=750-79=671mmL2=HT+HF-Hi (HT:釜体封头容积;HF:封头深度;Hi:液体的装填高度)液体装料高度 Hi的确定：釜体筒体的装填高度 124cFiVVHD式中 VC操作容积(m3)；VF釜体封头容积(m3)；Di筒体的内径(m)H1=1.1903m21.60.25451.24液体的总装填高度 Hi=H1+h1+h2=1190.3+25+300=1515.3mm L2=1545+2(25+300)-1515.3=679.7 浸入液体内部搅拌轴长度 L3的确定：搅拌桨的搅拌效果和搅拌效率由其在釜体的位置和液柱高度决定。搅拌桨浸入液体内的合理深度为：（见文献4215）2233iiSDH当 Di=Hi时为最佳装填高度；当 DiDi=1200mm，本设计使用两个搅拌桨搅拌桨浸入液体的最合理的深度为：S=2Hi/3=2 1515.3/3=1010.3mm故浸入液体的长度 L3=320mm搅拌轴的长度 L 为：L=671+679.7+1010.3=2360.9mm圆整之后得 L=2365 mm10.5.210.5.2 搅拌轴的结构搅拌轴的结构由于搅拌轴的长度较大，为了加工的方便，将搅拌轴分成两部分设计。与减速机相联的搅拌轴轴长为：L/=H-M+L4 (L4:搅拌轴深入釜内的长度，d=50mm 时取 350mm 文献5表 3-5-23)L/=500-69+350=781mm 取 L/=785mm搅拌轴下部分的轴长为 L/=L-L/=2365-785=1580mm1111 传动装置的选型与尺寸设计传动装置的选型与尺寸设计11.111.1 电动机的选型电动机的选型21由于反应釜里的物料具有一定的易燃性和腐蚀性，故选用隔爆型三相异步电机（防爆标志 dAT4） 。根据电机的功率 P10KW、转速 n1500r/min，由机械设备通用手册表 32-16 选用的电机型号为：Y100L1-4。11.211.2 减速器的选型减速器的选型根据电机的功率 P2.2KW、搅拌轴的转速 n1500r/min、传动比 为i1500/15100，选取直联摆线针轮减速机（HG5-745-78） ，标记 ZLD2.04A25。由文献6表 9-2-41 确定其安装尺寸，直联摆线针轮减速机的外部尺寸如下图、安装尺寸如下表。图 10 直连摆线针轮减速机Fig.10 Direct cycloid reducer表 15 减速机的外形安装尺寸Table.15 Reducer contour and installation dimensions2D3D4DDMDdn 1DP260230200432006-12224EFChbBMb1e221516148.5144307961511.311.3 机架的设计机架的设计由于反应釜传来的轴向力并不是太大，减速机输出轴使用了带短节的夹壳联节，又因为反应釜使用不带内置轴承的机械密封，故选用 WJ 型无支点机架（HG2156695） 。由搅拌轴的直径 d50mm 可知，机架的公称直径=250。结构如图。DN图 11 WJ 型无支点机架Fig.11 WJ type pivot frame11.411.4 底座的设计底座的设计因为是不锈钢设备，我采用图示底座的结构，其上部与机架的输出端接口和轴封装置采用可拆相联，下部伸入釜内，结构与尺寸如图。图 12 底座11.511.5 反应釜的轴封装置设计反应釜的轴封装置设计11.5.111.5.1 反应釜的轴封装置的选型反应釜的轴封装置的选型23反应釜中应用的轴封结构大体分为两大类，填料箱密封和机械密封。考虑到釜内的物料易燃性且具有一定的腐蚀性，因此选用机械密封。根据PW0.60MPa、t250、n=85r/min、d=50mm。由文献7表 6-3-37 选用 2001 型单端面平衡型机械密封，其结构如图、主要尺寸如表所示。11.5.211.5.2 轴封装置的结构及尺寸轴封装置的结构及尺寸 图 13 机械密封Fig.13 Mechanical seal表 16 釜用机械密封的主要尺寸（mm）Table.16 Kettle mechanical seal of main size (mm )轴径dD1D2D3D1h2h3h4hhHn螺柱502452101751804.528142001903158-18M16第四章第四章 焊缝及其他部件强度校核焊缝及其他部件强度校核1212 焊缝结构的设计焊缝结构的设计2412.112.1 釜体上主要焊缝结构的设计釜体上主要焊缝结构的设计设计内容： 图 14 筒体的纵向焊缝Fig.14 Cylinder longitudinal seam 图 15 筒体与下封头的环向焊缝Fig.15 Cylinder body and the lower head of the circumferential weld 25图 16 固体物料进口与封头的焊缝Fig.16 Solid material inlet and the head of the weld 图 17 进料管与封头的焊缝Fig.17 The feeding pipe and the head of the weld 图 18 冷却器接管与封头的焊缝Fig.18 Cooler take over head weld 26图 19 温度计接管与封头的焊缝Fig.19 Thermometer over head weld图 20 出料口接管与封头的焊缝Fig.20 Outlet pipe head weld12.212.2 夹套上的焊缝结构的设计夹套上的焊缝结构的设计夹套上的焊缝结构及尺寸如图。图 21 筒体的纵向焊缝Fig.21 Cylinder longitudinal seam 图 22 筒体与封头的横向焊缝Fig.22 The cylinder body and the head of the transverse weld27图 23 导热油进口接管与筒体的焊缝Fig.23 Heat-conducting oil inlet connecting pipe and tube weld 图 24 导热油出口接管与筒体的焊缝Fig.24 Heat-conducting oil outlet nozzle and tube weld图 25 釜体与夹套的焊缝Fig.25 The kettle body and the jacket weld1313 固体物料进口的开孔及补强计算固体物料进口的开孔及补强计算13.113.1 封头开固体物料进口后被削弱的金属面积封头开固体物料进口后被削弱的金属面积 A A 的计算的计算因为人孔的开孔直径大，因此有必要进行补强计算，本设计采用等面积补强的设计方法。釜体上封头开人孔后被削弱的金属面积为：A 2(1)ooetAdSS Sfr28（27）式中：=273-16+21.25=254.5（）2iddCmm= cticopDpS5 . 021 . 148. 05 . 0137212
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