1.8m3搅拌式反应釜设计解析

1、全日制普通本科生毕业设计全日制普通本科生毕业设计1.8m1.8m3搅拌式反应釜设计搅拌式反应釜设计DESIGN1.8M3AGITATEDREACTOR学生姓名学生姓名: :李建军李建军学号：学号：200841914526年级专业及班级：年级专业及班级：2008 级机械设计制造及其自动化级机械设计制造及其自动化（五）班（五）班指导老师及职称：指导老师及职称：汤兴初副教授汤兴初副教授学部：学部：理工学部理工学部湖南长沙提交日期：2012 年 05 月湖南农业大学东方科技学院全日制普通本科生毕业设计诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业论文是本人在指导老师的指导下，进行研究工作所取得的成果，成果不存

2、在知识产权争议。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均作了明确的说明并表示了谢意。同时，本论文的著作权由本人与湖南农业大学东方科技学院、指导教师共同拥有。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。毕业设计作者签名:1摘要 1关键词 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 22 设计条件及设计内容分析 32.1 反应釜设计的内容主要有 33 反应釜釜体的设计 33.1釜体 DN 的确定 33.1.1釜体 DN 的确定 33. 2 釜体筒体壁厚的设计 33

3、.2.1设计参数的确定 33.2.2筒体壁厚的设计 43.3釜体封头的设计 43.3.1封头的选型 43.3.2设计参数的确定 43.3.3封头的壁厚得设计 43.3.4封头的直边尺寸、体积的确定 43.4筒体长度 H 的设计 53.4.1筒体长度 H 的设计 53.4.2釜体长径比校核 53.5外压筒体壁厚的设计 523. 5.1 设计外压的确定 53.5.2试差法设计外压筒体的壁厚 53.5.3图算法设计筒体的壁厚 53.6外压封头壁厚得设计 63.6.1设计外压得确定 63.6.2封头壁厚得计算 64反应釜夹套得设计 64.1夹套釜体 DN，PN 得确定 64.1.1夹套釜体 DN 得确

4、定 64.1.2夹套釜体 PN 得确定 64.2夹套筒体的设计 74.2.1设计参数的确定 74.2.2夹套筒体壁厚的设计 74. 2.3 夹套筒体的高度确定 74. 3 夹套封头的设计 74.3.1封头的选型 74.3.2设计参数的确定 84.3.3封头的壁厚的设计 84.3.4封头的直边尺寸、体积与重量的确定 84.3.5封头结构的设计 84.4 传热面积的校核 85反应釜釜体及夹套的压力试验 95.1釜体的水压试验 95.1.1水压试验压力的确定 95.1.2液压试验的强度校核 95.1.3压力表得量程 95.1.4水压试验的操作过程 935.2.1气压试验压力的确定 95.2.2气压试

5、验的强度校核 105.2.3气压试验的操作过程 105.3夹套的液压试验 105.3.1水压试验压力的确定 105.3.2液压试验的强度校核 105.3.3压力表的量程、水温的要求 105. 3.4 水压试验的操作过程 106反应釜附件的选型及尺寸设计 116. 1 釜体法兰联接结构的设计 116. 1.1 法兰的设计 116.1.2 密封面形式的选型 116.1.3螺栓、螺母的尺寸规格 126.1.4法兰、垫片、螺栓、螺母、垫圈的材料 126.2选用手孔，视镜等和工艺接管的设计 126.2.1手孔 126.2.2视镜 126.2.3进料管口 126.2.4温度计 136.2.5出料口 136

6、.2.6安全阀接口 136.2.7冷凝器接口 i 和压力表接管 e136.2.8加热蒸汽进口 136.3 管法兰尺寸的设计 136.3.1 管法兰的选型 136.3.2 管法兰的尺寸 136.4 垫片尺寸及材质 1446.4.1 垫片的结构 146.4.2 密封面形式及垫片尺寸 156.5 手孔的设计 156.5.1手孔的结构 156.5.2手孑 L 尺寸 156.6 视镜的设计 166.6.1 视镜的选型 176.6.2视镜的结构 176.6.3视镜的规定标记、标准图号、视镜的尺寸及材料 176.6.4视镜标准件的材料应符合表 9 的规定 176.7 支座的选型 186.7.1支座的选型及尺

7、寸的初步设计 176.7.2支座载荷的校核计算 197 搅拌装置的选型与尺寸设计 197.1搅拌轴直径的初步计算 197.1.1搅拌轴直径的设计 197.1.2搅拌轴刚度校核 197.2搅拌轴临界转速校核计算 197.3联轴器的型式及尺寸的设计 197.3.1联轴器型式的确定 197.3.2联轴器的结构及尺寸 207.3.3联轴节的零件及材料 207.4搅拌桨尺寸的设计 217.4.1桨式搅拌桨的结构 217.4.2桨式搅拌桨的尺寸 217.4.3桨式搅拌桨零件明细表 217.5 搅拌轴的结构及尺寸的设计 2257.5.1搅拌轴长度的设计 227.5.2搅拌轴的结构 228 传动装置的选型与尺

8、寸设计 228.1电动机的选型 228.2减速器的选型 238.3机架的设计 238.4底座的设计 248.5 反应釜的轴封装置设计 248.5.1反应釜的轴封装置的选型 248.5.2轴封装置的结构及尺寸 259 焊缝结构的设计 259.1 釜体上主要焊缝结构的设计 259.2夹套上的焊缝结构的设计 2810 固体物料进口的开孔及补强计算 2910.1 封头开固体物料进口后被削弱的金属面积 A 的计算 2910.2有效补强区内起补强作用的金属面积的计算 3010.2.1 封头起补强作用金属面积 A 的计算 30110.2.2 接管起补强作用金属面积 A 的计算 30210.2.3 焊缝起补强

9、作用金属面积 A 的计算 30310.3判断是否需要补强的依据 3011 结论 31参考文献 31致谢 32附录 3311.8m1.8m3搅拌釜式反应器设计搅拌釜式反应器设计学生：李建军指导老师：汤兴初(湖南农业大学东方科技学院，长沙410128)扌商要扌商要：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。本次设计的釜式反应器适用性广操作弹性大，是

10、工业生产中最广泛使用的反应器。关键词：关键词：反应釜；釜体；搅拌器Design1.8m3StirredTankReactorAuthor:LiJianjunTutor:TangXingchu(OrientalScience&TechnologyCollegeofHunanAgriculturalUniversity,Changsha410128)Abstract:Stirredtankreactorbythestirrerandthereactorbody.Theagitatorgearstirringshaft(withshaftseal),impeller,kettlebodyin

11、cludingacylinder,jacketandcoil,drafttubeetc.Industrialapplicationofstirredtankreactor,therearehundredsofhomogeneousreactionandheterogeneousreactorcanbedividedintotwomajorcategoriesaccordingtothephaseofthereactionmaterials.Thenon-homogeneousreactor,includingthesolid-liquidreactor,liquid-liquidreactor

12、,thegas-liquidreactorandgas-liquid-solidthree-phasereactiondevice.Thedesignofthetankreactorwideapplicabilityoftheoperatingflexibility,themostwidelyusedinindustrialproductionreactor.Keywords：Reactor;Electric;Agitator;1 前言1.1 反应器的现状及发展前景反应釜的广义理解即有物理或化学反应的不锈钢容器,通过对容器的结构设计与参2数配置，实现工艺要求的加热、蒸发、冷却及低高速的混合功能

13、。随之，反应过程中的压力要求对容器的设计要求也不尽相同。生产必须严格按照相应的标准加工、检测并试运行。不锈钢反应釜根据不同的生产工艺、操作条件等不尽相同，反应釜的设计结构及参数不同，即反应釜的结构样式不同，属于废标的容器设备。不锈钢反应釜广泛应用于石油、化工、橡胶、农药、染料、医药、食品等生产型用户和各种科研实验项目的研究，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，根据反应条件对反应釜结构功能及配置附件的设计。从开始的进料-反应-出料均能够以较高的自动化程度完成预先设定好的反应步骤，对反应过程中的温度、压力、力学控制

14、（搅拌、鼓风等）、反应物/产物浓度等重要参数进行严格的调控。搅拌釜式反应器，这种反应器是工业生产中最广泛采用的反应器形式，适用于各种相态物料的反应。反应釜中设有各种不同型式的搅拌、传热装置，可适应不同性质的物料和不同热效应的反应，以保持反应物料在釜内合理地流动、混合和料号的传热。搅拌釜式反应器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性广，操作弹性大，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。11.2 搅拌式反应釜结构设计及其工作原理示意图Fig.lthereactorstructureandschematicdiagra

15、mi32 设计条件及设计内容分析由设计条件单可知，设计的反应釜可操作容积为 1.8m3、搅拌装置配置的电动机功率为 1.8KW、搅拌轴的转速为 60r/min、搅拌桨的形式为框式；加热的方式为用夹套内的导热油进行电加热：装置上设有 8 个工艺接管、1 个视镜、4 个耳式支座、1 个人孔（或固体物料进口）。2.1 反应釜设计的内容主要有：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；人孔的选型及补强计算；支座选型及验算；视镜的选型；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

16、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。3 反应釜釜体的设计3.1 釜体 DN 的确定3.1.1 釜体釜体 DN 的确定的确定选取反应釜装料系数 n n=0.8，由 v 二 v/n n，可得设备体积V 二岭=2.25m3n0.8对于液一液相类型选取 H/D=1.2.由此，估算筒体的内径为i将计算结果圆整至公称直径标准系列，选取筒体直径 D=1400mm。3.2 釜体筒体壁厚的设计(1)(2),r4V=i4x2.253碍飞 e=1.337m(5)43.2.1 设计参数的确定设计参数的确定取 P=1.1P(3)WP=1.1P=1.1X0.33=0.33MPaW液体静力压力

17、：由于P=0.1X1.1X1300=0.01435%P=0.05X1.1X0.33=0.01815L1OOOO因此可以忽略 P 取 P=P=1.1X0.33MPaLC.=0.6,C=0.8mm,C=2mm12用导热油加热取介质最高温度 130C,查表得取 t=1503.2.2 筒体壁厚的设计筒体壁厚的设计假设S=6mm在t=150C 下查得Q235-A材料t=113MPa.nPD厂0.33X1300由S/=+C=5.97immn20P2X113X0.6-0.33圆整 S/=6mm=Sc假设合理nn3.3 釜体圭寸头的设计3.3.1 封头的选型封头的选型球冠形封头，平板封头都存在较大的边缘应力，

18、且采用平板封头厚度较大，故不宜采用。理论上应对各种凸形封头进行比较计算，再确定封头形式。但由于定性分析半封形封头受力最好壁厚最薄，质量轻，但深度大，制造较难，中低压小设备不宜采用；蝶形封头的深度通读过度半径 r 加以调节，但由于母线曲率不连续，存在局部应力，故受力不如椭圆形封头；标准椭圆形封头制造比较容易，受力状况比蝶形封，头好。因此题目该反应釜的封头采用标准椭球封头，类型是 EHA3.3.2 设计参数的确定设计参数的确定P=1.1P=1.1X0.4MPa，压力同釜体 P=P=0.33MPaWC0=0.6（从安全考虑，检讨上所有焊缝系数都为 0.6）t=150CC=0.6mmC=1mm123.

19、3.3 封头的壁厚得设计封头的壁厚得设计设封头壁厚 S=6mm(封头厚度取与筒体厚度一致)n查表得bt=113MPaQPD厂0.33X1300.,7.7S/=+C=+1.6=4.767mmn2b叩0.5P2X113X0.60.5X0.33圆整 S=6mm=S/c(4)n假设合理(5)5n63.3.4 封头的直边尺寸、体积的确定封头的直边尺寸、体积的确定查表知 EHA 的总高度 H=325mmF对于标准椭圆形封头直边高度 h=4Di=*35_1300=25mm244h=350-25=325mm1体积 V=0.3208m3F3.4 筒体长度 H 的设计3.4.1 筒体长度筒体长度 H 的设计的设计

20、由上计算的每一米高的筒体积 V=1.327m31V-V2.25-0.398,一h=1.454mH/D=1400F1300=1.08,复核结果基本符合原定范围。3.4.2 釜体长径比校核釜体长径比校核H/D=1400F1300=1.08,复核结果基本符合原定范围。3.5 外压筒体壁厚的设计3.5.1 设计外压的确定设计外压的确定PC=0.1MPa3.5.2 试差法设计外压筒体的壁厚试差法设计外压筒体的壁厚设筒体的壁厚为S=6mmS=S-C=6-1.25=4.75mmeD=D+2S=1200+2x6=1212mm0i由 Lcr=1.17D(D/S)1/2得 Lcr=1.17x1212(1212/4

21、.75)1/2=22651.3mm00eL/=H+(h-h)/3+h=1140+(325-25)/3+25=1265mmP 则S=6mm设计合理。n3.5.3 图算法设计筒体的壁厚图算法设计筒体的壁厚(7)H=V1.539筒体髙度圆整为 H=1400mm。7设筒体的壁厚s=6mm，则:S=6-1.25=4.75mm,eD二D+2S=1212x,D/S二1212/4.75二255.16。oin0eL/D 二1265/1212二1.0430在文献21305 页中图 15-4 中的 L/D坐标上找到 1.102 的值，由该点做水平线与o对应的D/S二255.16线相交，沿此点再做竖直线与横坐标相交，

22、交点的对应为：0eA二 000029。由文献21307 页中图 15-7 中选取，在水平坐标中找到A=2.9X10-4点，由该点做竖线与对应的材料温度线相交，沿此点再做水平线与右方的纵坐标相交，得到系数B的B=37MPa、E=1.900 x105MPa。B37根据p=得：p=0.145(MPa).D/S1212/4.75因为p=0.1oMPap=0.145MPa，所以假设 S=6mm合理，取封头的壁厚 Snn=6M。由文献21316 页表 16-3 知，DN=1200、S=6mm 的筒体1m高筒节钢板的质量约n178kg，则筒体质量为：178x1.360=242.08(kg)又知 1m 高的内

23、表面积F1二4.77m2故筒体的内表面积：F=FX1.425二4.77x1.425二6.80m2(11)S丄3.6 外压封头壁厚得设计3.6.1 设计外压得确定设计外压得确定PC=0.1MPa3.6.2 封头壁厚得计算封头壁厚得计算设封头的壁厚为 S=6mmS=S-C=4.75mmnen对于标准椭球形封头 K=0.9,R=KD=0.9x1200=1080mm(12)iiR/S=1080/4.75=227.4ie计算系数 A=0.125/(R/S)二 5.500 x10-4由 A=5.500 x10-4可确定 Bie查表 15-7 得 B=63MPa，E=1.91=1.91x105MPa由P=B

24、/(R/S)得P=63/(1080/4.75)=0.2770Mpa=2.770Kgf/cm2ieP=1.0Kgf/cm25%(14)P0.1x1.1P 不能忽略液P=P+P=0.1x1.1+0.0124=0.1224MPa，C 液由于夹套内的温度为 125c150C故取 t=150C，查 Q235-A 的ot=113MPa4.2.2 夹套筒体壁厚的设计夹套筒体壁厚的设计按强度条件设计由公式 S=PD/2oto-P+C(15)dCiC得 S=(0.1224x1400)/(2x113x0.6-0.1224)+1.0+0.6=2.8642mmd圆整 S=3mmS=Sdnd因此假设合理由叮 0.呃0.

25、呗按强度设计的壁厚不能满足刚度要求，需按刚度条件重新计D=15005%P不能忽略P0.1x1.1液P 二 P+P=0.1xl.l+0.0124=0.1224MPaC 液4.3.3 封头的壁厚的设计封头的壁厚的设计设夹套封头的壁厚 S=3mmat=113MPaC=0.6mmC=1mmn12由公式 S=PD/2at-0.5P+CdCiC得 S=(0.1224x1400)/(2x113x0.6-0.5x0.1224)+1.6=2.864mmd圆整 S=3mmS=Sdnd因此假设合理与筒体取一致，故 S=4mmn因为 S=4mmEHA 为了便于生产，所以夹套筒体厚度和封头厚度为 6mm。n4.3.4

26、圭寸头的直边尺寸、体积与重量的确定圭寸头的直边尺寸、体积与重量的确定表 1 封头的尺寸Table1thesizeofhead公称直 DN/mm总深度H/mm内表面积 A/m2容积 V/m314003752.23460.39774.3.5 圭寸头结构的设计圭寸头结构的设计封头的下部结构如图 2-1。由设备设计条件单知：出料口的DN=65mm，封头下部结构的主要结构尺寸D.=180D。mm210图 2 封头下部结构Fig.2Headlowerpartstructure4.4传热面积的校核DN=1300 釜体下封头的内表面积 F 二 1.9340m2h11DN=1300 筒体(lm 高)的内表面积

27、F=4.09m21夹套包围筒体的表面积 F=FXH=4.09X1.2=4.908(m2)(17)S1jF+F=1.9340+4.908=6.842(m2)hS由于釜内进行的反应是放热反应，产生的热量不仅能够维持反应的不断进行，且会引起釜内温度升高。为防止釜内温度过高，在釜体的上方设置了冷凝器进行换热，因此不需要进行传热面积的校核。如果釜内进行的反应是吸热反应，则需进行传热面积的校核，即：将 F+F=6.842m2与工艺需要的传热面积 F=6.8m2进行比较。F+F三hShSF，所以不需要在釜内另设置蛇管。5 反应釜釜体及夹套的压力试验5.1 釜体的水压试验5.1.1 水压试验压力的确定水压试验

28、压力的确定水压试验的压力：p=1.25p 血且不小于(p+0.1)MPa,IQTQt当1.8 时取 1.8。QtP=1.25x1.1x0.58x1=0.80MPaTP=0.80MPaP+0.1=0.68MPaTP=0.80MPaT5.1.2 液压试验的强度校核液压试验的强度校核由_PT(D+S-C)得 Qmax=0辭S1200+6-L25)=101.5MPamax2(61.25)查表 14-4Q=203MPas得 Q=101.5MPa15C，水中Cl浓度 W25mg/L。5.1.4 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干燥的条件下，首先用水将釜体内的空气排空，再将水的压力缓慢升至

29、 0.80MPa，保压不低于 30min，然后将压力缓慢降至 0.64MPa，并保压足够长时间，检查所有焊缝和连接部位有无泄露和明显的残留变形。若质量合格，缓慢降压，将釜体内的水排净，用压缩空气吹干釜体。若质量不合格，修补后重新试压直至合格为止。(18)(19)125.2 釜体的气压试验5.2.1 气压试验压力的确定气压试验压力的确定由公式 P=1.15P 空得 P=1.15x1.1x0.58xl=0.7337MPaTCtT5.2.2 气压试验的强度校核气压试验的强度校核p(D+S-C)Til2(S-C)n0.7337x(1200+6-1.25)得C=max2x(6-1.25)C=93.045

30、1.8 时取 1.8。TCtCtP=1.25x1.1x0.1x1=0.1375MPaT因为 PP+0.1=1.1x0.1+0.1=0.21MPaT得 P=0.21MPaT5.3.2 液压试验的强度校核液压试验的强度校核由C=PT(D+S-C)max2(S-C)nC=33.26MPa5C5.3.4 水压试验的操作过程水压试验的操作过程在保持夹套表面干燥的条件下，首先用水将夹套内的空气排空，再将水的压力缓慢升至 0.21MPa，保压不低于 30min，然后将压力缓慢降至 0.168MPa，保压足够长时间，检查所有焊缝和连接部位有无泄露和明显的残留变形。若质量合格，缓慢降压将夹套内的水排净，用压缩空

31、气吹干。若质量不合格，修补后重新试压直至合格为止。6 反应釜附件的选型及尺寸设计6.1 釜体法兰联接结构的设计设计内容包括：法兰的设计、密封面形式的选型、垫片设计、螺栓和螺母的设计。6.1.1 法兰的设计11460*1415125&吐別0图3釜体法兰Fig.3Thekettlebodyflang根据 DN=1300mm、PN=0.6MPa，由文献山表 16-9 确定法兰的类型法兰的选型：乙型平焊法兰法兰的标准代号：法兰 GII6I-1300JB/T4702-2000 法兰的材料：Q235A表2釜体法兰尺寸Table.2Thekettlebodyflangedimensions公称法兰，

32、mm 螺栓直径DN规格数量mmDD1D2D3D46 6H6 6ta aa a1d1300146014151376135613537027016211827M24366.1.2 密封面形式的选型密封面形式的选型14因为 PN=0.6MPa1.6MPa,介质温度：150C查文献2P331 表 16-14 知密封面采用光滑面。6.1.3 螺栓、螺母的尺寸规格螺栓、螺母的尺寸规格本设计选用六角头螺栓 （C 级、 GB/T5780-2000） 、 I 型六角螺母 （C 级、 GB/T41-2000）平垫圈（100HV、GB/T95-2002）螺栓长度 L 的计算：螺栓的长度由法兰的厚度（5）、垫片的厚度

33、（S）、螺母的厚度（H）、垫圈厚度（h、螺栓伸出长度d确定。其中5=46mm、S=2mm、H=30mm、h=3mm、螺栓伸出长度取d=10mm螺栓的长度 L 为 L=25+S+H+h二2x46+2+30+2x3+10=140m取 L=140mm螺栓标记：GB/T5780-2000M24x140螺母标记：GB/T41-2000M24垫圈标记：GB/T95-200224-100HV6.1.4 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.3Withpiecesofmaterial垫片螺栓螺母法兰垫圈耐油橡胶石棉A 级钢A 级钢1Cr18Ni10T

34、i0Cr18Ni10Ti6.2 选用手孔，视镜等和工艺接管的设计6.2.1 手孔手孔由平盖手孔（JB/T589-1979、或板式平焊法兰手孔（HG21529-1995）,选用光滑密封的平盖手孔 APN1,DN250JB/T589-1979.。6.2.2 视镜视镜有标准 压力容器视镜（HG/T21619-21620-1986） 或 组合式视镜（HG21505-1992） ,选用碳钢带颈视镜 IPN1,DN80（HG/T21619-21620-1986）。6.2.3 进料管口进料管口采用 c1-2 采用57x3.5无缝钢管，管的一端切成45,伸入罐内一定长度。配用法兰PN0.6,DN50,HG20

35、592-1997（钢制管法兰型式、参数（欧洲体系）。156.2.4 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）。6.2.5 出料口出料口出料口 h 采用屮76X4 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）。6.2.6 安全阀接口安全阀接口安全阀接管 a 采用屮45X3.5 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）。6.2.7

36、冷凝器接口冷凝器接口 i 和压力表接管和压力表接管 e冷凝器接口 i 和压力表接管 e 都采用屮32X3.5 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）。6.2.8 加热蒸汽进口加热蒸汽进口加热蒸汽进口管 g 采用屮38X3.5 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）。6.3 管法兰尺寸的设计6.3.1 管法兰的选型管法兰的选型突面板式平焊法兰代号 PL 标准号 HG20593图 4 管法兰Fig.4Pipeflanges6.3.2 管法兰的尺寸管

37、法兰的尺寸16表 4 管法兰尺寸Table.4Pipeflangesize连接尺寸接管名称公称直径DN法兰盖外径 D螺栓孔中心直径 K螺栓孔直径 L螺栓孔数量 n螺纹Th法兰盖厚度C理论质量(kg)手孔2503753351812M162420.2视镜80190150184M12183.86进料管口50140110144M12161.86温度计65160130144M12162.45出料口65160130144M12162.45安全阀40130100144M12161.59冷凝液出口2510075114M10140.82压力表接口2510075114M10140.82加热蒸汽管口32120901

38、44M12161.346.4 垫片尺寸及材质6.4.1 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。17DOdi图 5 管道法兰用软垫片Fig.5Pipeflangeswithacushionsheet6.4.2 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Table.5Sealingsurfaceformandsizeofwasher接管名称密封面型式垫片尺寸 mm垫片材料外径 D内径 d厚度 5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

39、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6.5 手孔的设计6.5.1 手孔的结构手孔的结构由于釜体的内径D1300mm,因此不需要在釜体的封头上设置人孔，本设计选用iPN0.6DN200板式平焊法兰手孔。手孔结构图Fig.6Handholestructure186.5.2 手孔尺寸手孔尺寸表 6 固体物料进口的尺寸Table.6Solidmaterialinletsize公称压公称力 PN(MPa)直径DNdxSw

40、DD1bb1b20.6250273x8375335242124H1H2螺栓螺母螺栓螺柱螺母螺柱-总质量(kg)数量直径x长度数量数量直径x长度1909012M16x751224M16x9539.6表 7 明细表Table.7List材料序号标准号名称数量列别代号IIIIIIWV1筒节120(钢管)螺栓见尺4.6 级4.6 级2HGJ75-1991螺柱寸表35353HGJ75-1991螺母见尺寸表4 级 254 级 254HGJ45-1991法兰1Q235-A20RHGJ69-1991石棉橡胶板垫柔性石垫片墨复合一柔性石墨5HGJ70-19911复合垫垫HGJ71-1991聚四氟乙烯包覆垫法兰6

41、GB61-1991盖1Q235-A20R7把手1Q235-AF196.6 视镜的设计视镜主要用来观察设备内物料及其反应情况，也可以作为液面指示镜。常用的视镜有视镜、带颈视镜和压力容器视镜（分别有带颈和不带颈两种）几种。6.6.1 视镜的选型视镜的选型带颈视镜 JB595-64 钢制不锈钢带颈视镜6.6.2 视镜的结构视镜的结构102100IIII150185图 7 视镜结构Fig.7Mirrorstructure6.6.3 视镜的规定标记、标准图号、视镜的尺寸及材料视镜的规定标记、标准图号、视镜的尺寸及材料由文献【3附录六确定视镜的规定标记、标准图号、视镜的尺寸及材料。标记：视镜IIPN二0.

42、6MPa,DN=80mm标准图号：JB595-64。表 8 视镜的尺寸Fig.8Mirrorstructure公称直径DN公称压力PNMPa视镜视镜片密封垫螺柱XDKGhlh2h3dlSdgidgo数量n螺纹801.0203165125注：表内未注明单位的均为110mm。16302510015801024M166.6.4 视镜标准件的材料应符合表视镜标准件的材料应符合表 9 的规定。的规定。表 9 标准件材料20Table.9Thestandardmaterials序号名称数量材料备注III1视镜玻璃1钢化硼硅玻璃2视镜座1Q245R0Cr18Ni93密封垫2改性、填充聚四氟乙烯板或合成纤维橡

43、胶压制板4压紧环1Q245R0Cr18Ni95螺母见尺寸表8 级A2-70GB/T6170-20006双头螺柱见尺寸表8.8 级A2-70GB/T 897-19887螺塞 M6435JB/ZQ 4452-19976.7 支座的选型6.7.1 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设备外部设置有 100mm的保温层，所以选耳式 B 型支座，支座数为 4 个。悬挂式支座的尺寸的初步设计反应釜总质量的估算：m 二 m+m+m+m+mF12345式中：m釜体的质量（Kg）；m夹套的质量（Kg）；m搅拌装置的质量（Kg）123m附件的质量（Kg）；m保温层的的质量（Kg

44、）45物料总质量的估算：m 二 m+mwjd式中：m釜体介质的质量（Kg）；m夹套内水的质量（Kg）jd反应釜的总质量估算为 2000Kg，物料的质量为 2484Kg（以水装满釜体和夹套计算）,装置的总质量：m=m+m=2000+2484=4484（Kg）Fw每个支座承受的重量 Q 约为：4484X9.81/2=21.9716（KN）根据 DN=1400mm、Q=21.9716KN 由文献附表 16-23 初选 B 型耳式支座，支座号为 3。表 10B 型耳式支座的尺寸（mm）Table.10TypeBlugsupportsize（mm）支座底板筋板垫板地脚螺栓H重量lb5Slb5lb5ed规

45、格kg111122-333212001601051050205125825020083030M24&3(26)9226.7.2 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近似计算：Q二吟+G+4(Ph+GSe)x10_3knnD式中 D=(1300+2x6+2x8)2-(125-2x8)2+2(205-50)=1533.2mm,h=9.81h,23G二1500 x9.81二14715(N)，m=4500Kg，eok=0.83，n=4，p=0，S二500(mm)eiQ斤/古/4500 x9.81+147154x14715x500“将已知值代入得Q二+x10-30.8

46、3x44x1533.2二22.53KN因为Q二22.53KNVQ=30KN，所以选用的耳式支座满足要求。7 搅拌装置的选型与尺寸设计7.1 搅拌轴直径的初步计算7.1.1 搅拌轴直径的设计搅拌轴直径的设计电机的功率 P=1.8KW，搅拌轴的转速 n=60r/min,材料为 45 钢,T剪切弹性模量 G=8X1041Pa，许用单位扭转角9=1.0/m。由m二9.533x106n18得：m二9.533x106(Nmm)6018利用截面法得：M二m二9.533x106(Nmm)max60.M由T=TTmaxWp得:WP巻=714975取 d=40mm7.1.2 搅拌轴刚度校核搅拌轴刚度校核二MTma

47、xx180 x1。3得(22)(23)40MPa，(24)(25)搅拌轴为实心轴，则：Wp0-2d3得d，rWp二37149.75二 32.942mm0.230.29maxmax23GJ冗p28599018二x二=0.8005/m9=1.0/m8x0.1x404兀24所以圆轴的刚度足够，考虑到搅拌轴与联轴器配合，取 d=50mm7.2 搅拌轴临界转速校核计算由于反应釜的搅拌轴转速n=60r/min200r/min，故不作临界转速校核计算。7.3 联轴器的型式及尺寸的设计7.3.1 联轴器型式的确定联轴器型式的确定由于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：

48、DN50HG5-213-65，结构如图。由文献分别确定联轴节的尺寸和零件及材料,尺寸如表，零件及材料如表。由于联轴节轴孔直径 DN=50mm，因此搅拌轴的直径 d 调整至50mm。7.3.2 联轴器的结构及尺寸联轴器的结构及尺寸图 8 立式夹壳联轴节Fig.8Theverticalclampcoupling1-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.llMaindimensionsoftheclampcoupling轴径 dDLL1L2许用扭矩(Nm)质量（kg）50130190783415010.87.3.3 联轴节的零件及材料联轴节的零件及材

49、料1AQ10i：i25表 12 夹壳联轴节的零件及材料Table.12Clampcouplingpartsandmaterials件号名称材料件号名称材料左（右）ZGTCrl8Ni9Ti0Cr18Ni91半联轴器(GB2100)4 螺母(GB6170)0Cr18Ni9TiA2-50A2-702吊环(GB4385III 级)5 螺栓(GB5782)A1403 垫圈(GB97.2)7.4 搅拌桨尺寸的设计7.4.1 桨式搅拌桨的结构桨式搅拌桨的结构桨式搅拌桨的结构如图所示。由文献5表 3-1-17 确定不锈钢框式搅拌桨的尺寸见图 9 涡轮搅拌桨的结构Fig.9Thestructureofframe

50、typestirringpaddle7.4.2 桨式搅拌桨的尺寸桨式搅拌桨的尺寸表 13 桨式搅拌桨的尺寸化工设计手册(上)表 10-18Table.13Thestirringoarpaddlesize螺栓销螺钉螺孔Dd6ajd 数量dd数量 d+23470050M124M1211663Hh1h2cemf.f重量丿1P/n53023735017051203515不大于0.0887.4.3 桨式搅拌桨零件明细表桨式搅拌桨零件明细表表 14 零件明细表表，零件明细表见表。26Table.14Partslist件号名称数量材料件号名称数量材料1桨叶21Cr18Ni95螺母81Cr18Ni9TiTi2

51、横梁21Cr18Ni96穿轴螺栓21Cr18Ni9TiTi3筋板41Cr18Ni97螺母41Cr18Ni4TiTi4连接螺栓81Cr18Ni9Ti7.5 搅拌轴的结构及尺寸的设计7.5.1 搅拌轴长度的设计搅拌轴长度的设计搅拌轴的长度 L 近似由釜外长度 L、釜内未浸入液体的长度 L、浸入液体的长度12L 三部分构成。即：L=L+L+L3123其中 L=H-M(H:机架高；M:减速机输出轴长度)1L=750-79=671mm1L=H+HF-H（H:釜体封头容积;H:封头深度;H:液体的装填高度）2TiTFi液体装料高度 H 的确定：i釜体筒体的装填高度H二工工1兀式中 V操作容积(m3)；V釜

52、体封头容积(m3)；D 一筒体的内径(m)CF1.60.2545H=1.1903m1液体的总装填高度 H=H+h+h=1.20.3+25+3OO=1515.3mmi112L=1545+2(25+300)-1515.3=679.72浸入液体搅拌轴的长度 L 的确定：3搅拌桨的搅拌效果和搅拌效率与其在釜体的位置和液柱高度有关。搅拌桨浸入液22体内的最佳深度为：S=D=H(见文献4】215)3i3i当 D=H 时为最佳装填高度；当 DD=1200mm，本设计使用两个搅拌桨ii27搅拌桨浸入液体内的最佳深度为：S=2H/3=2x1515.3/3=1010.3mmi故浸入液体的长度 L=320mm3搅拌

53、轴的长度 L 为：L=671+679.7+1010.3=2360.9mm28圆整取 L=2365mm7.5.2 搅拌轴的结构搅拌轴的结构由于搅拌轴的长度较大，考虑加工的方便，将搅拌轴设计成两部分。与减速机相联的搅拌轴轴长为：L/=H-M+L（L4:搅拌轴深入釜内的长度，d=50mm 时取 350mm 文献4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=1580mm8 传动装置的选型与尺寸设计8.1 电动机的选型由于反应釜里的物料具有易燃性和一定的腐蚀性，故选用隔爆型三相异步电机（防爆标志 dllAT）。根据

54、电机的功率 P=1.8KW、转速 n=1500r/min，由机械设备通用手4册表 32-16 选用的电机型号为：Y100L1-4。8.2 减速器的选型根据电机的功率 P=2.2KW、搅拌轴的转速 n=1500r/min、传动比i为 1500/60=25,选用直联摆线针轮减速机（HG5-745-78），标记 ZLD2.04A25。由文献表 9-2-41确定其安装尺寸，直联摆线针轮减速机的外形见图、安装尺寸如表。DM23J一D2图 10 直连摆线针轮减速机a-a29Fig.10Directcycloidreducer30表 15 减速机的外形安装尺寸Table.15Reducercontouran

55、dinstallationdimensionsD2D3D4DDMn一dD1P260230200432006-12224ECFhbBMb1e1516148.514430796158.3 机架的设计由于反应釜传来的轴向力不大， 减速机输出轴使用了带短节的夹壳联节，且反应釜使用不带内置轴承的机械密封，故选用 J 型无支点机架(HG2156695)。由搅拌轴的直径 d=50mm 可知，机架的公称直径DN250。结构如图。8.4 底座的设计对于不锈钢设备， 本设计采用图底座的结构，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。31$3204245210*175S-M6q颐

56、10-Ml2图 12 底座Fig.12Base8.5 反应釜的轴封装置设计8.5.1 反应釜的轴封装置的选型反应釜的轴封装置的选型反应釜中应用的轴封结构主要有两大类，填料箱密封和机械密封。考虑到釜内的物料具有易燃性和一定的腐蚀性，因此选用机械密封。根据 P=0.60MPa、t=120C、Wn=85r/min、d=50mm。由文献表 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。8.5.2 轴封装置的结构及尺寸轴封装置的结构及尺寸32表 16 釜用机械密封的主要尺寸(mm)Table.16Kettlemechanicalsealofmainsize(mm)轴

57、径dDD1D2D3h1h2h3h4hHnQ螺柱502452101751804.528142001903158-18M169 焊缝结构的设计9.1 釜体上主要焊缝结构的设计设计内容:图 15 筒体与下封头的环向焊缝Fig.15Cylinderbodyandthelowerheadofthecircumferentialweld.0J图 14 筒体的纵向焊缝Fig.14Cylinderlongitudinalseam33图 16 固体物料进口与封头的焊缝Fig.16Solidmaterialinletandtheheadoftheweld图 17 进料管与封头的焊缝34图 19 温度计接管与封头的

58、焊缝图 20 出料口接管与封头的焊缝Fig.20Outletpipeheadweld9.2 夹套上的焊缝结构的设计夹套上的焊缝结构及尺寸如图。9图Fig.2112Jhi筒体的纵Cylinderlongi向焊缝tudnjjseam35图 22 筒体与封头的横向焊缝Fig.22Thecylinderbodyandtheheadofthetransverseweld图 23 导热油进口接管与筒体的焊缝Fig.23Heat-conductingoilinletconnectingpipeandtubeweld(30)36图 254 釜体与夹套的焊缝Fig.25Thekettlebodyandtheja

59、cketweld10 固体物料进口的开孔及补强计算10.1 封头开固体物料进口后被削弱的金属面积 A 的计算由于人孔的开孔直径较大，因此需要进行补强计算，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A为:A二dS+2SS(1-fr)ooet式中：d二d+2C=273-16+2X1.25=254.5(mm)cpD_0.48x1.1x1200o2b_!-0.5p2x137-0.5x0.48x1.1=2.315(mm)cQet(27)10.2=1rQ”A二dS+2SS(1-fr)=254.5X2.315589.2(mm2)ooet有效补强区内起补强作用的金属面积的计算10.2.1封头起补强作用金属面积封头起补强作用金属面积 0 0 的计算的计算=(B-d)S-S)-2S(S-S)(-f)eoeteorB 二 2d二 2x257.5二 541(mm)(2