年产5万吨粉状洗涤剂的车间设计

1、福建农林大学本科毕业设计说明书目 录摘要 1 Abstract 2 1 引言3 1.1 洗衣粉概述31.2 洗衣粉的现状及发展前景4 1.2.1 洗衣粉市场概况4 1.3 洗衣粉未来发展前景 52 设计方案的确定6 2.1 设计任务 6 2.2 工艺方案选择及论证6 2.3工艺流程简述72.3.1配料7 2.3.2喷雾干燥8 2.3.3旋风分离8 2.3.4成品包装 8 3 喷雾干燥器的设计8 3.1 概述 8 3.1.1喷雾干燥的原理8 3.1.2喷雾干燥的特点 93.2工艺设计条件 93.3 干燥装置流程 9 3.3.1 工艺流程图 103.4 工艺设计计算10 3.4.1 物料衡算103

2、.4.2 热量衡算 11 3.5 雾滴干燥所需时间13 3.5.1雾滴临界含水量13 3.5.2 初始滴径14 3.5.3 汽化潜热 15 3.5.4 导热系数 15 3.5.5 恒速阶段物料表面温度15 3.5.6 空气临界温度 15 3.6 干燥时间16 3.6.1雾滴在恒速阶段的干燥时间 16 3.6.2 雾滴在降速阶段的干燥时间 16 3.6.3 雾滴干燥所需时间 16 3.7 压力喷嘴主要尺寸的确定17 3.7.1 雾化角17 3.7.2 流量系数 17 3.7.3 喷嘴孔径18 3.7.4 喷嘴旋转室尺寸 19 3.8 喷嘴生产能力的计算19 3.8.1 空气心半径19 3.8.2

3、 喷嘴出口处液膜速度及其分速度、 20 3.9 干燥塔主要尺寸的确定 213.9.1 塔径 21 3.9.2 塔高 243.10 干燥塔热风进出口接管管径 28 3.10.1热风进口接管管径 28 3.10.2热风出口接管管径 28 3.11 其他小附件设计29 3.11.1视镜设计 29 3.11.2 管法兰设计29 4 搅拌器的设计29 4.1搅拌器简要介绍 29 4.2搅拌物料的种类及特性30 4.2.1 搅拌装置的安装形式30 4.2.2 搅拌装置的搅拌形式及特性 31 4.3 搅拌罐结构设计31 4.3.1 罐体的尺寸确定及结构选型 31 4.3.2 确定内筒体高度H 324.3.3

4、 选取夹套直径 334.4 内筒体及夹套的壁厚计算 33 4.4.1 选择材料，确定设计压力 334.4.2 夹套筒体和夹套封头厚度计算 34 4.4.3 内筒体壁厚计算 34 4.5 人孔选型及开孔补强设计37 4.5.1 人孔选型 37 4.6 搅拌器的选型15 38 4.6.1 搅拌器选型 38 4.6.2 搅拌附件404.7 传动装置选型 41 4.7.1 减速机选型 41 4.7.2 联轴器的选型 41 4.8 搅拌轴的设计与校核414.8.1 符号说明 41 4.9搅拌轴受力模型选择与轴长的计算 44 4.9.1 按扭转变形计算计算搅拌轴的轴径 44 4.9.2 根据临界转速核算搅

5、拌轴轴径45 4.9.3 按强度计算搅拌轴的轴径48 4.10 按轴封处（或轴上任意点处）允许径向位移验算轴径51 4.10.1 径向位移计算 514.10.2 总位移及其校核53 4.11 轴径的最后确定 54 4.12 支座选型及校核54 4.13 封口锥结构选型与计算 56 4.13.1 符号说明56 5 旋风分离器60 5.1设备概述 605.2物料和能量计算615.3设备结构与附件设计 62 5.3.1进料口设计 625.3.2筒体设计 62 5.3.3锥体设计 63 5.3.4排料口设计 635.3.5出口管设计 63 5.3.6 壁厚 645.3.7临界分离粒径 64 5.3.8

6、压力损失P的计算 655.3.9分割粒度 65 5.3.10灰斗的设计 66 5.3.11旋风分离器设计结果汇总 66 参考文献68 福建农林大学本科毕业设计说明书摘要本次设计了年产五万吨的洗衣粉生产车间，主要的设备有：喷雾干燥塔、旋风分离器、配料罐、老化罐和空气加热器。干燥装置采用开放式流程。热风在系统中使用一次，经旋风分离器除尘后，就排入大气中，不再循环使用。本次设计的主要内容有1：设计方案确定 物料和能量计算 喷雾干燥塔的设计 搅拌器的设计 旋风分离器的设计关键词：洗衣粉 喷雾干燥塔 旋风分离器 配料罐 老化灌 空气加热器AbstractThe design of an annual o

7、utput of fifty thousand tons of washing powder production workshop, the main equipment are: spray drying tower, cyclone separator, a mixing tank, aging tank and air heater. Drying device uses open flow. Hot-air is used in the system again, after the cyclone dust, it is discharged into the atmosphere

8、 and it is no longer cycle used. The design of the main content: The design scheme The material and energy calculation The design of spray drying tower The stirrer design the design of cyclone separatorKey words: washing powder; spray drying tower; cyclone separator; a mixing tank for irrigation; ag

9、ing; air heater 1 引言1.1 洗衣粉概述2合成洗涤剂是以表面活性剂为主要成分，并配有适量不同作用的助洗剂。洗衣粉是指粉状（粒状）的合成洗涤剂。 德国汉高在1907年以硼酸盐和硅酸盐为主要原料，首次发明了洗衣粉。洗衣粉是一种碱性的合成洗涤剂，洗衣粉的主要成分是阴离子表面活性剂：烷基苯磺酸钠，少量非离子表面活性剂，再加一些助剂，磷酸盐，硅酸盐，元明粉，荧光剂，酶等。经混合、喷粉等工艺制成。现在大部分用4A氟石代替磷酸盐。20世纪40年代以后，随着化学工业的发展，人们利用石油中提炼出的化学物质四聚丙烯苯环酸钠，制造出了比肥皂性能更好的洗涤剂。后来人们又把具有软化硬水、提高洗涤剂去污

10、效果的磷酸盐配入到洗涤剂中，这样洗涤剂的性能就更完美了。人们又为了使用、携带、存储、运输等方便，就把洗涤剂制造成了洗衣粉。由于洗衣粉能在井水、河水、自来水、泉水、甚至是海水等各类水质都表现出良好的去污效果，并广泛使用于各类织物，所以其生产和使用就迅速发展起来了。现在，洗衣粉几乎是每一个家庭必需的洗涤用品了。洗衣粉是合成洗涤剂的一种，是必不可少的家庭用品。目前市场上的洗衣粉主要有以下三种分类，各具特点： （1）普通洗衣粉和浓缩洗衣粉普通洗衣粉，颗粒大而疏松，溶解快，泡沫较为丰富，但去污力相对较弱，不易漂洗，一般适合于手洗；浓缩洗衣粉颗粒小，密度大，泡沫较少，但去污力强（至少是普通洗衣粉的两倍），

11、易于清洗，节水，一般适宜于机洗。 (2) 含磷洗衣粉和无磷洗衣粉 含磷洗衣粉以磷酸盐为主要助剂，而磷元素易造成环境水体富营养化，从而破坏水质，污染环境。无磷洗衣粉则无这一缺点，有利于水体环境保护。为了我们生活环境的健康，建议使用无磷洗衣粉。 (3) 加酶洗衣粉和加香洗衣粉加酶洗衣粉就是洗衣粉中加有酶，加香洗衣粉就是洗衣粉中加有香精。加酶洗衣粉对特定污垢（如果汁、墨水、血渍、奶渍、肉汁、牛乳、酱油渍等）的祛除具有特殊功能，同时其中的一些特定酶还能起到杀菌、增白、护色增艳等作用。加香洗衣粉在满足洗涤效果的同时让衣物散发芳香，使人感到更舒适。1.2 洗衣粉的现状及发展前景31.2.1 洗衣粉市场概况

12、洗衣粉是人们最常用的日用消费品，也是中国快速消费品市场中竞争激烈的领域。随着人们消费水平的提高以及消费需求的不断上升，消费者对去静电、增白、使衣物颜色鲜亮和洗净衣领等方面的特定需求更加明确。洗涤用品无论在配方、香型还是包装上都有很大改善，洗衣粉市场竞争也更加激烈。虽然2008年整个化学工业深受原料疯涨、能源价格大幅波动以及产品需求锐减等不利因素影响，洗涤剂消费量下降，特别是清洗剂需求出现一定萎缩，但洗涤剂制造商对于市场前景依然持乐观态度。现在国际市场上常见的洗衣粉品牌有： 劳工斧头汰渍奇强汉诗碧浪格外雕牌鹏锦金银花宝洁联合利华榄菊浪奇花王斯美特古塞丽巧白奥奇丽立白全力纳爱斯洁霸奥妙巧姨威婷 据

13、中国商业联合会信息部统计，2002年一2007年，我国合成洗衣粉市场销售前10名品牌的市场综合占有率总和逐年提升，2007年1月一2007年8月达到了9522，比2002年提高了74，其中排名第l的汰渍占将近13的市场份额，前3位品牌所占市场总额超过50。 我国洗衣粉行业品牌众多，国内品牌与外资品牌共存的局面已经存在相当长一段时间。据中国商业联合会信息部的统计，2002年，在市场销售前10名品牌中，外资和内资品牌个数相同，所占市场份额也基本相同。2003年一2004年，外资品牌为4个，内资品牌为6个，但外资品牌所占市场份额逐渐高于内资品牌。2005年以来，外资同内资的品牌个数再度趋于一致，但两

14、者占有率的差距逐渐拉大，2007年1收稿日期：200904一15月一2007年8月，市场销售前10名的品牌中，外资品牌市场综合占有率合计达到5764，高出内资品牌20个百分点。 2002年以来，我国的洗涤剂市场集中的趋势变得十分明显。据统计，2006年，我国洗衣粉的前8家生产企业产量达25552万t，占全行业总产量的7643。市场控制能力增强，市场正在逐渐被少数企业和品牌所掌控或占据。20世纪90年代初，美国、英国和德国等国的跨国公司纷纷抢滩我国的洗涤用品市场，在给我国洗衣粉市场带来先进的产品和新的洗涤概念的同时，也给我国国内品牌造成了巨大的压力，使我国的一些中小品牌和区域品牌的市场生存空间变

15、得十分狭小。 调查表明，消费者对洗衣粉品牌形象评价最高的两个品牌是汰渍和碧浪，汰渍洗衣粉在全国六大地区均排在市场销售排行榜的首位，碧浪洗衣粉在我国的华北和东北地区有很高的市场占有率，汰渍和碧浪均是跨国巨头宝洁旗下的产品。位居第3位的是联合利华的奥妙品牌，奥妙在我国的西南地区占有重要的市场份额。德国汉高威白的品牌与行业平均水平非常接近，位居第5位。为了全面进入中国市场，尽快占领中国市场，抢占本土品牌的市场份额，从2004年起，宝沽和联合利华等外资企业悄然改变市场策略，以奥妙为代表的外资洗衣粉品牌率先加入到降价潮中，轮番降价洗衣粉等日化产品，使得我国的中小洗涤剂企业很难在市场中有立足空间，市场份额

16、大多被强势品牌所占领，可见外资品牌对这块耕耘了数年的土壤断不会轻易放弃的。1999年底，联合利华对外宣布两款新推出的奥妙全效和奥妙全自动分别降价40和30，此举一时在业内引起轩然大波。奥妙洗衣粉自降价之后，月销量竟然大幅增长，整整是原来的4倍。据悉，降价之后的奥妙市场占有率翻了一番，奥妙在上海的市场份额达到了突破性的37，稳坐头把交椅；而在四川，经过高密度的广告宣传与降价，奥妙的市场占有率也迅速上升到12，并与老对手宝洁的汰渍和碧浪洗衣粉市场占有率下降形成了鲜明的对比。据AC尼尔森对2007年中国洗衣粉市场排行前10的品牌调查结果显示，奥妙洗衣粉位列第4，而宝洁旗下的碧浪与汰渍分列最后两位。

17、眼看着奥妙摇起降价大旗获得累累硕果，一直以高品质和高价位著称的宝洁公司也不甘示弱。2008年3月，宝洁公司在全国范围内悄悄推出一款与奥妙价位相同的洗衣粉。尽管对这次降价，宝洁公司并没有大肆宣扬，但谁也不会怀疑，宝洁面对联合利华的又一次崛起自然心有不甘。之后，联合利华又玩起了品牌，“我的利华，我的家”这一新广告语伴随着新的广告“有她不怕脏，孩子快成长”在全国热播。尽管外资洗衣粉厂商并不承认在打价格战，但实实在在的降价却昭示着他们对重夺洗衣粉市场龙头地位的决心。 内专家指出，我国洗衣粉行业只要发挥自己的特点，在保持住国内中低档洗衣粉市场的主导地位的同时，坚持走规模化发展的道路，就不会受到“wTo”

18、的冲击，未来发展将呈五大特征：一、我国洗衣粉的产量将不断上升，发展幅度会维持在4左右。由于外国大型连锁商场将陆续进入我国市场，在洗衣粉的营销形式上可能要做一些调整以适应这种大型连锁式销售。二、国内低档洗衣粉市场的竞争在一段时间将会更加激烈，23年后将随着部分企业市场份额的迅速扩大而逐渐变的有序。三、行业内兼并与联合的调整将会不断发生。四、由于外资企业不断调整产品定位，国有和民营企业向中高档产品的不断渗透，23后中档产品将成为其主要的竞争形式。五、无磷洗衣粉比例将会继续提高，并成为一些企业发展洗衣粉的契机。1.3 洗衣粉未来发展前景 涤用品属于快速消费品，也是生活必需品，受金融危机的影响，消费者

19、不再乱花钱，但也不会大幅缩减日常用品的开支。从整体环境看，洗涤剂行业也要渡过一段漫长的冬季。从目前看来，日用品的需求量不像其他产品那样出现明显萎缩，因此，洗涤剂的需求量也不会出现太大的变化。有专家指出，虽然金融市场泡沫的破裂使全球经济陷入衰退，但目前尚未看到对清洁剂市场产生较大影响，因此，洗涤剂市场有望先于其他行业走出困境。业内专家预测，从2009年下半年起，清洗剂市场将会开始回升。未来洗涤用品总的发展趋势是，传统产品向对人体安全性和对环境相容性更高的产品转变，节能、节水、安全和环保型产品将得到较快的发展。洗衣粉厂家应该根据自己的实力进行产品创新，开发满足消费者需求的产品。总之，在目前复杂的市

20、场环境下，洗衣粉企业可以考虑采取市场细分的策略，分析洗衣粉市场的特殊需求，找出市场机会，推出满足每个细分市场的产品，这样企业可以获取丰厚的利润，在市场竞争中占有一席之地。同时，各个洗衣粉厂家应不再局限于洗衣粉市场，要不断拓展日化相关产品，实行多业并举，抵御风险。 烈的市场竞争是客观存在的，在这样的环境下，有实力的企业也能找到自己的生存之道，最主要的是要建立强大的洗衣粉销售网络，推出高附加值产品满足广大消费者。2 设计方案的确定42.1 设计任务设计项目：年产5万吨粉状洗涤剂的车间设计设计规模：日生产152吨合成洗衣粉（年生产330天，全日制生产）原料：LAS、STPP、水玻璃、碳酸钠、CMC、

21、硫酸钠、香精成品：合成洗衣粉2.2 工艺方案选择及论证目前洗衣粉的制粉成型技术一般有喷雾干燥法和附聚成型法。喷雾干燥和附聚成型法的对比：（1）喷雾干燥优点：洗衣粉产量大，流动性好，不易结块，外观及溶解性好。缺点：产品为空心颗粒，密度小，为包装运输增加负担。加大量的填充剂保持产品的流动性（20%30%），热能消耗大、工序繁多、设备庞杂、生产成本较高，需处理大量的尾气，浆料黏度限制配方的改进和工人劳动强度大。 (2) 附聚成型优点：产品为实心颗粒，密度大。非离子表面活性剂用量大于8%，总活性物1530%，减少了芒硝的用量，可增加功能性助剂的用量，耗能低、投资少、能生产多种类型产品。缺点：产品溶解性

22、差，流动性稍差，对原料要求严格。特别是对固、液要求有一定的比例。根据本次设计的要求，特别是年产量的要求，本次设计选用喷雾干燥法制洗衣粉。LAS碳酸钠包装袋、纸箱等香精，非离子等酶制剂等空气热风炉其他原料，回锅粉等粉仓后配风吸刷选喷雾干燥高压过滤配料 包装成品图3-1 工艺流程图Fig 3-1 Process flow diagram2.3工艺流程简述52.3.1配料原料按以下比例放入固料贮仓中，LAS：14%，STPP：17%，硅酸钠：10%，碳酸钠：2.97%，CMC：1%，硫酸钠：53%。经过计量器称取设计要求的质量后排入配料罐中，往配料罐中加入适量的水溶解原料，使原料在配料罐中尽可能地混

23、合均匀，经过一定时间后再送入老化罐中进一步充分混合。2.3.2喷雾干燥 混合后的原料经过滤后由高压泵送往喷雾干燥塔顶部，由喷嘴向下往塔中喷射成雾状，加热后的空气由喷雾塔底部通入，向上流动与原料逆向接触，从而使原料达到干燥的效果。2.3.3旋风分离从喷雾干燥塔上部出来的热空气中带有少量合格半成品，所以将热空气送入旋风分离器进行刷选，一些没有达到要求的颗粒会从旋风分离器顶部排出，合格本成品从底部送入后配料仓。2.3.4成品包装 香精，非离子表面活性剂加入到后配料仓中，配料完成经粉仓后直接包装便是成品。3 喷雾干燥器的设计3.1 概述63.1.1喷雾干燥的原理喷雾干燥是将溶液、浆液或悬浮液在热风中喷

24、雾成细小液滴，液滴在下降过程中，水分被迅速汽化而达到干燥目的，从而获得粉末或颗粒状的产品。物料的干燥过程分为等速阶段和降速阶段。在等速阶段，水分通过颗粒的扩散速率大于汽化速率，水分汽化是在液滴表面发生，等速阶段又称为表面汽化控制阶段。当水分通过颗粒的扩散速率降低而不能维持颗粒表面的充分润湿时，汽化速率开始减慢，干燥进入降速阶段，降速阶段又称为内部迁移控制阶段。3.1.2喷雾干燥的特点喷雾干燥的优点主要是：（1）干燥速度快；（2）产品具有良好的分散性和溶解性；（3）生产过程简化，操作控制方便；（4）产品纯度高，生产环境好；（5）适宜于连续化大规模生产。喷雾干燥的缺点有：（1）低温操作时，传质速率

25、较低，热效率较低，空气消耗量大，动力消耗也随之增大。（2）从废气中回收粉尘的设备投资大。（3）干燥膏糊状物料时，干燥设备的负荷较大。3.2工艺设计条件7干燥物料为悬浮液，干燥介质为空气，热源为蒸汽和电；雾化器采用旋转型压力式喷嘴，选用热风雾滴逆流接触干燥的操作方式。具体工艺参数如下：产品产量=6313Kg/h料液含水量 （湿基）；产品含水量 （湿基）料液密度 ；产品密度 热风入塔温度 ；热风出塔温度 料液入塔温度 ；产品出塔温度 产品平均粒径 ；产品比热容 加热蒸汽压力（表压） ；料液雾化压力（表压） 年平均温度 12； 年平均相对湿度 3.3 干燥装置流程干燥装置采用开放式流程。热风在系统中

26、使用一次，经袋滤器除尘后，就排入大气中，不再循环使用。3.3.1 工艺流程图14粉体料仓；5出料螺杆；69液料贮灌；10固体称量斗；11液体计量罐；12配料罐；13老化灌；14过滤罐；15均磨机；16高压泵；17喷粉塔；18燃料油罐；19油泵；20热风炉；21,22风机；23带式输送器；24旋风分离器；25分刷器；26香料贮罐；27非离子表面活性剂贮罐；28计量泵；29,30回料贮罐；31过硼酸纳贮罐；32酶贮罐；33后配料贮罐；34带式输送器图3-2 喷雾干燥装置工艺流程示意图3.4 工艺设计计算3.4.1 物料衡算（1）料液处理量 （2）绝干物料流量 （3）水分蒸发量W 3.4.2 热量衡

27、算（1）物料升温所需热量（2）汽化水的热损失计算，（3）干燥塔出口空气的湿度根据热量衡算 即，为一直线方程湿空气的H-I图8根据给出的工艺设计条件，由湿空气的H-I图查出，。当时，由湿空气的H-I图查出，。任取，则连结点和点，并延长与线相交于点D，点D就是出口空气状态点。由H-I图查出，图3-3 求解过程示意图（4）空气消耗量绝干空气的消耗量为实际空气消耗量为3.5 雾滴干燥所需时间3.5.1雾滴临界含水量物料在干燥塔进出口处的干基含水量分别为即在恒速干燥阶段液滴体积收缩了37%液滴在恒速干燥阶段由于收缩而减小的体积为除去的水分质量为剩余的水分质量为临界含水量为3.5.2 初始滴径由3.5.3

28、 汽化潜热热空气入塔温度，湿度，由湿空气H-I图查出，热空气入塔状态下的湿球温度，查手册得水在的汽化潜热。3.5.4 导热系数平均气膜温度为 查手册得空气在77下的导热系数3.5.5 恒速阶段物料表面温度即空气的绝热饱和温度，可以取空气入塔状态下的湿球温度3.5.6 空气临界温度恒速阶段的水分蒸发量为空气的临界湿度为在H-I图中，过作垂线，与AD交于点C，点C温度即为空气临界温度，由H-I查出3.6 干燥时间3.6.1雾滴在恒速阶段的干燥时间恒速阶段热空气与液滴的温度变化空气：液滴：平均推动力为3.6.2 雾滴在降速阶段的干燥时间降速阶段热空气与物料的温度变化空气：物料：平均推动力为3.6.3

29、 雾滴干燥所需时间3.7 压力喷嘴主要尺寸的确定3.7.1 雾化角为了了使塔径不致过大，根据经验，选取。 3.7.2 流量系数，由的关联图查出，喷嘴结构参数。，由的关联图查出，流量系数。图3-4 的关联图图3-5 的关联图3.7.3 喷嘴孔径流量 =5.21×且 得 式中，为流量系数，为喷嘴压差 , A为喷嘴横截面面积安装十五个喷嘴，一般开启十个喷嘴圆整，取。3.7.4 喷嘴旋转室尺寸喷嘴孔半径取2.5mm，即选用两个矩形切向通道，切身通道宽度取3mm，即旋转室直径为30mm，则半径由及圆整，取3.8 喷嘴生产能力的计算 经圆整后与原很接近，不必复算，可以满足设计要求。3.8.1 空

30、气心半径，由的关联图查出，由 图3-6 的关联图3.8.2 喷嘴出口处液膜速度及其分速度、液膜与轴线成角喷出，可分解成径向速度和轴向速度图3-7 离心型压力式雾化器结构示意图表3-1 压力喷嘴主要尺寸 （单位：）喷嘴旋转室尺寸49°51.792.551513.58.53.9 干燥塔主要尺寸的确定3.9.1 塔径塔内空气的平均温度为 由手册查出，在200下，空气的动力粘度为，空气的密度为。（1）由径向分速度，计算时的雷诺数（2）取一系列，求出相应的雾滴水平飞行速度和停留时间。如取Re=100，由，与对应的雾滴水平飞行速度为由与的列线图9查出相应的的停留时间为其余各项计算结果列于表2。表

31、3-2 停留时间与雾滴水平运动速度的关系Re1430251000.0074017.5500.02468.75250.04764.38150.07252.63100.09241.7580.1041.4060.1211.0540.1470.70020.2030.35010.2540.1750.50.3140.0875 以为横坐标，为纵坐标画出关系曲线，如图3-8，用图解积10分可得即雾滴由沿径向运动的半径距离为，则塔直径为圆整后取。ux,m/s,s图3-8 关系曲线图3.9.2 塔高（1）降速运动时间内雾滴的下降距离时，雾滴轴向运动的雷诺数为属于过渡期由的关系列线图查出，雾滴由降速运动变为等速运动

32、时的瞬时雷诺数为。可见雾滴在降速阶段的雷诺数变化范围为3.8313.22。由查出取一系列雷诺数，由的关系列线图查出相应的值，再计算出相应的值，结果列于表3-3。表3-3 与及的关系Re313.22054.84030052.50.0024920035.00.0060810017.50.0241508.750.0433254.380.0654101.750.12150.1020.8750.2273.8123.80.1310.6650.290以Re为横坐标，为纵坐标作图，得到关系曲线， 如图5。1/(Re2)Re图3-9 关系曲线图以Re=300为例，雾滴在降速运动时间内的轴向分速度为对关系曲线图解

33、积分得 则停留时间为其余各项计算结果列于表3。以为横坐标，为纵坐标作图，得到关系曲线，如图6。由图解积分得到雾滴降速运动时间内的下降距离为uy ,m/s图3-10 关系曲线图（2）等速运动时间内雾滴的下降距离雾滴在等速运动时间内的沉降速度为雾滴等速运动的时间为雾滴在等速运动时间内的下降距离为（3）塔的有效高度圆整后，取。3.10 干燥塔热风进出口接管管径3.10.1热风进口接管管径热风进口流量为取热风进口接管内的气速为，则进口接管管径为圆整后热风进口接管管径取。3.10.2热风出口接管管径 热风出口流量为取热风出口接管内的气速为，则出口接管管径为圆整后热风出口接管管径取。3.11 其他小附件设

34、计3.11.1视镜设计设备视镜俗称法兰视镜，又因为是两片法兰对夹，又称对夹视镜。设备视镜下面又分为板式视镜、带颈视镜、活接视镜、框式视镜等。设备视镜的用途：设备视镜适用于化工、石油、化妆、医药及其它工业设备装置上，以观察设备内部物料操作情况，防止意外事故的发生。为了便于观察喷雾塔内物料干燥的情况，在喷雾塔壁上安装视镜。安装两个视镜，两视镜距离为300。根据文献，喷雾塔视镜选择 带颈视镜 PN1.0MPa HGJ 205-86 DN 80mm 材料Q235-A,重量为6.4kg。根据文献，螺柱选择等长双头螺B级 GB/T 901-88 M12，材料Q235-A,数量112。根据文献，与螺柱匹配的

35、螺母选择 六角I螺母GB/T6170 M12，材料316L,数量12。 3.11.2 管法兰设计 管法兰是使管子与管子相互连接的零件，连接于管端。法兰上有孔眼，螺栓使两法兰紧连。法兰间用垫片密封。根据文献，出气管法兰选择 板式平焊钢制管法兰 HG20593-97 PN0.25Mpa DN450mm，材料为316L，重量为20.5kg。根据文献，进气管法兰选择 板式平焊钢制管法兰 HG20593-97 PN0.25Mpa DN80mm，材料为316L，重量为2.94kg。根据文献，进油管和出油管法兰选择 板式平焊钢制管法兰 HG20593-97 PN0.25Mpa DN25mm，材料为316L，

36、重量为0.73kg。4 搅拌器的设计4.1搅拌器简要介绍11 搅拌器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。搅拌设备主要由搅拌装置、轴封和搅拌罐三大部分组成。 搅拌设备在工业生产中的应用范围很广，尤其是化学工业中，很多的化工生产都或多或少地应用着搅拌操作。搅拌设备在许多场合时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99%。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（如浓度、温度、停留时间等）的可控范围较广，又能适应多样化的生产。 搅拌设备的作用如下：使物料混合均匀；使气体在液相中很好的分散；

37、使固体粒子（如催化剂）在液相中均匀的悬浮；使不相溶的另一液相均匀悬浮或充分乳化；强化相间的传质（如吸收等）；强化传热。搅拌设备在石油化工生产中被用于物料混合、溶解、传热、植被悬浮液、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等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、乙烯、高压聚乙烯、聚丙烯、合成橡胶、苯胺燃料和油漆颜料等工艺过程，都装备着各种型式的搅拌设备。4.2搅拌物料的种类及特性搅拌物料的种类主要是指流体。在流体力学中，把流体分为牛顿型和非牛顿型。非牛顿型流体又分为宾汉塑性流体、假塑性流体和胀塑性流体。在搅拌设备中由于搅拌器的

38、作用，而使流体运动。4.2.1 搅拌装置的安装形式 搅拌设备可以从不同的角度进行分类，如按工艺用途分、搅拌器结构形式分或按搅拌装置的安装形式分等。一下仅就搅拌装置的各种安装形式进行分类说明。（1）立式容器中心搅拌 将搅拌装置安装在历史设备筒体的中心线上，驱动方式一般为皮带传动和齿轮传动，用普通电机直接联接。一般认为功率3.7kW一下为小型，5.522kW为中型。本次设计中所采用的电机功率为18.5kW，故为中型电机。（2）偏心式搅拌 搅拌装置在立式容器上偏心安装，能防止液体在搅拌器附近产生“圆柱状回转区”，可以产生与加挡板时相近似的搅拌效果。搅拌中心偏离容器中心，会使液流在各店所处压力不同，因

39、而使液层间相对运动加强，增加了液层间的湍动，使搅拌效果得到明显的提高。但偏心搅拌容易引起振动，一般用于小型设备上比较适合。（3）倾斜式搅拌 为了防止涡流的产生，对简单的圆筒形或方形敞开的立式设备，可将搅拌器用甲板或卡盘直接安装在设备筒体的上缘，搅拌轴封斜插入筒体内。4.2.2 搅拌装置的搅拌形式及特性（1）底搅拌 搅拌装置在设备的底部，称为底搅拌设备。底搅拌设备的优点是：搅拌轴短、细，无中间轴承；可用机械密封；易维护、检修、寿命长。底搅拌比上搅拌的轴短而细，轴的稳定性好，既节省原料又节省加工费，而且降低了安装要求。所需的检修空间比上搅拌小，避免了长轴吊装工作，有利于厂房的合理排列和充分利用。由

40、于把笨重的减速机装置和动力装置安放在地面基础上，从而改善了封头的受力状态，同时也便于这些装置的维护和检修。底搅拌虽然有上述优点，但也有缺点，突出的问题是叶轮下部至轴封处的轴上常有固体物料粘积，时间一长，变成小团物料，混入产品中影响产品质量。为此需用一定量的室温溶剂注入其间，注入速度应大于聚合物颗粒的沉降速度，以防止聚合物沉降结块。另外，检修搅拌器和轴封时，一般均需将腹内物料排净。（2）卧式容器搅拌 搅拌器安装在卧式容器上面，壳降低设备的安装高度，提高搅拌设备的抗震性，改进悬浮液的状态等。可用于搅拌气液非均相系的物料，例如充气搅拌就是采用卧式容器搅拌设备的。（3）卧式双轴搅拌 搅拌器安装在两根平

41、行的轴上，两根轴上的搅拌叶轮不同，轴速也不等，这种搅拌设备主要用于高黏液体。采用卧式双轴搅拌设备的目的是要获得自清洁效果。（4）旁入式搅拌 旁入式搅拌设备是将搅拌装置安装在设备筒体的侧壁上，所以轴封结构是罪费脑筋的。 旁入式搅拌设备，一般用于防止原油储罐泥浆的堆积，用于重油、汽油等的石油制品的均匀搅拌，用于各种液体的混合和防止沉降等。（5）组合式搅拌 有时为了提高混合效率，需要将两种或两种以上形式不同、转速不同的搅拌器组合起来使用，称为组合式搅拌设备。4.3 搅拌罐结构设计124.3.1 罐体的尺寸确定及结构选型（1） 筒体及封头型式 选择圆柱形筒体，采用标准椭圆形封头（2） 确定内筒体和封头

42、的直径 设备长径比取值范围是1.72.5，综合考虑罐体长径比对搅拌功率、传热以及物料特性的影响选取 根据工艺要求，装料系数，罐体全容积，罐体公称容积（操作时盛装物料的容积。初算筒体直径即圆整到公称直径系列，去。封头取与内筒体相同内经，封头直边高度。4.3.2 确定内筒体高度H 当时，查化工设备机械基础13表18-1得封头的容积核算与，该值处于之间，故合理。该值接近，故也是合理的。4.3.3 选取夹套直径表1 夹套直径与内通体直径的关系内筒径夹套由表1，取。夹套封头也采用标准椭圆形，并与夹套筒体取相同直径 校核传热面积工艺要求传热面积为，查化工设备机械基础表18-1得内筒体封头表面积高筒体表面积

43、为总传热面积为故满足工艺要求。4.4 内筒体及夹套的壁厚计算4.4.1 选择材料，确定设计压力按照钢制压力容器（）规定，决定选用高合金钢板，该板材在一下的许用应力由过程设备设计14附表查取，常温屈服极限。计算夹套内压介质密度液柱静压力最高压力设计压力所以故计算压力内筒体和底封头既受内压作用又受外压作用，按内压则取，按外压则取4.4.2 夹套筒体和夹套封头厚度计算夹套材料选择热轧钢板，其夹套筒体计算壁厚夹套采用双面焊，局部探伤检查，查过程设备设计表4-3得则查过程设备设计表4-2取钢板厚度负偏差，对于不锈钢，当介质的腐蚀性极微时，可取腐蚀裕量，对于碳钢取腐蚀裕量，故内筒体厚度附加量，夹套厚度附加

44、量。根据钢板规格，取夹套筒体名义厚度。夹套封头计算壁厚为取厚度附加量，确定取夹套封头壁厚与夹套筒体壁厚相同。4.4.3 内筒体壁厚计算（1）壁厚计算按承受内压计算焊缝系数同夹套，则内筒体计算壁厚为：按承受外压计算设内筒体名义厚度，则，内筒体外径。内筒体计算长度。则，由过程设备设计图4-6查得，图4-9查得，此时许用外压为：不满足强度要求，再假设，则，内筒体计算长度则，查过程设备设计图4-6得,图4-9得，此时许用外压为：故取内筒体壁厚可以满足强度要求。考虑到加工制造方便，取封头与夹套筒体等厚，即取封头名义厚度。按内压计算肯定是满足强度要求的，下面仅按封头受外压情况进行校核。封头有效厚度。由过程

45、设备设计表4-5查得标准椭圆形封头的形状系数，则椭圆形封头的当量球壳内径。计算系数A：查过程设备设计图4-9得故封头壁厚取可以满足稳定性要求。（2） 水压试验校核试验压力内同试验压力取夹套实验压力取内压试验校核内筒筒体应力 夹套筒体应力 而 故内筒体和夹套均满足水压试验时的应力要求。外压实验校核由前面的计算可知，当内筒体厚度取时，它的许用外压为，小于夹套的水压试验压力，故在做夹套的压力实验校核时，必须在内筒体内保持一定压力，以使整个试验过程中的任意时间内，夹套和内同的压力差不超过允许压差。4.5 人孔选型及开孔补强设计4.5.1 人孔选型选择回转盖带颈法兰人孔，标记为：人孔PN2.5,DN45

46、0,HG/T 21518-2005,尺寸如下表所示: 密封面形式公称压力PN（MP）公称直径DN突面（RF）螺柱螺母螺柱总质量（）数量直径长度（1）开孔补强设计 最大的开孔为人孔，筒节，厚度附加量，补强计算如下：开孔直径 圆形封头因开孔削弱所需补强面积为：人孔材料亦为不锈钢0Cr18Ni9，所以所以有效补强区尺寸：在有效补强区范围内，壳体承受内压所需设计厚度之外的多余金属面积为：故可见仅就大于,故不需另行补强。最大开孔为人孔，而人孔不需另行补强，则其他接管均不需另行补强。4.6 搅拌器的选型154.6.1 搅拌器选型 桨径与罐内径之比叫桨径罐径比,涡轮式叶轮的一般为0.250.5，涡轮式为快速

47、型，快速型搅拌器一般在时设置多层搅拌器，且相邻搅拌器间距不小于叶轮直径d。适应的最高黏度为左右。搅拌器在圆形罐中心直立安装时，涡轮式下层叶轮离罐底面的高度C一般为桨径的11.5倍。如果为了防止底部有沉降，也可将叶轮放置低些，如离底高度.最上层叶轮高度离液面至少要有1.5d的深度。符号说明键槽的宽度搅拌器桨叶的宽度轮毂内经搅拌器桨叶连接螺栓孔径搅拌器紧定螺钉孔径轮毂外径搅拌器直径搅拌器圆盘的直径搅拌器参考质量轮毂高度圆盘到轮毂底部的高度搅拌器叶片的长度弧叶圆盘涡轮搅拌器叶片的弧半径搅拌器许用扭矩轮毂内经与键槽深度之和搅拌器桨叶的厚度搅拌器圆盘的厚度工艺给定搅拌器为六弯叶圆盘涡轮搅拌器，其后掠角为

48、，圆盘涡轮搅拌器的通用尺寸为桨径:桨长:桨宽，圆盘直径一般取桨径的，弯叶的圆弧半径可取桨径的。查HG-T 3796.112-2005,选取搅拌器参数如下表由前面的计算可知液层深度，而，故，则设置两层搅拌器。为防止底部有沉淀，将底层叶轮放置低些，离底层高度为，上层叶轮高度离液面的深度，即。则两个搅拌器间距为，该值大于也轮直径，故符合要求。4.6.2 搅拌附件挡板挡板一般是指长条形的竖向固定在罐底上板，主要是在湍流状态时，为了消除罐中央的“圆柱状回转区”而增设的。罐内径为，选择块竖式挡板，且沿罐壁周围均匀分布地直立安装。4.7 传动装置选型4.7.1 减速机选型由工艺要求可知，传动方式为带传动，搅

49、拌器转速为，电机功率为,选择减速机型号为4.7.2 联轴器的选型选择减速机输出轴轴头型式为普通型，选择GT型刚性联轴器联轴器主要尺寸为：轴径802201851201502428301623244.8 搅拌轴的设计与校核4.8.1 符号说明设计最终确定的实心轴的轴径或空心轴外径，；设计最终确定的密封部位实心轴轴径或空心轴外径，；按扭转变形计算的传动侧轴承处实心轴轴径或空心轴外径，；按强度计算的单跨轴跨间段实心轴轴径或空心轴轴径或空心轴外径，；单跨轴的实心轴轴径或空心轴外径,；轴材料的弹性模量，；搅拌轴及各层圆盘（搅拌器及附件）组合重心处的许用偏心距，；搅拌轴及各层圆盘（搅拌器及附件）组合重心处的

50、质量偏心引起的离心力，;第个搅拌器上的流体径向力，;单跨轴跨间轴段（实心或空心）的惯性矩，；单跨轴第个圆盘（搅拌器及附件）至传动侧轴承距离与轴长的比值（、）；单跨轴两轴承之间的长度，；、1个圆盘（搅拌器及附件）的每个圆盘至传动侧轴承的距离（对于单跨轴），；搅拌轴及各层圆盘（搅拌器及附件）组合重心离传动侧轴承的距离（对于单跨轴），；轴上弯矩总和，；由轴向推力引起作用于轴的弯矩，；按传动装置效率计算的搅拌轴传递扭矩，；由径向力引起作用于轴的弯矩，；固定在搅拌轴上的圆盘（搅拌器及附件）数；、圆盘（搅拌器及附件）、的质量，；、圆盘（搅拌器及附件）、的有效质量，；单跨轴段轴的质量 单跨轴段轴的有效质量，；单跨轴及各层圆盘（搅拌器及附件）的组合质量，空心轴内径与外径的比值；轴的转速，；轴的一阶临界转速，；电动机额定功率，;设备内的设计压力，；相当质量的折算点；传动侧轴承游隙,；单跨轴末端轴承游隙，；单跨轴段有效质量的相当质量，；、的相当质量，；在点所有相当质量的总和，；搅拌