鍋爐除垢攪拌釜設(shè)計畢業(yè)論文

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1、 摘要 本課題的任務(wù)為鍋爐除垢攪拌釜設(shè)計涉及到筒體，換熱元件，內(nèi)構(gòu)件，攪拌器，攪拌軸及其密封裝置，傳動裝置等部分的選型和設(shè)計?；竟r為：攪拌釜內(nèi)操作溫度為85，操作壓力為0.6MPa,物料為水和除垢劑，物料粘度為1200厘泊，有效容積為1.5m，攪拌速度為85rpm，夾套內(nèi)操作溫度為90，物料為飽和水蒸汽。根據(jù)所給的工況，本人按要求設(shè)計了攪拌軸，圓筒，圓筒封頭的直徑、高度，選用了直葉槳式攪拌器，另外計算了攪拌功率和電動機(jī)功率，夾套筒體和封頭的厚度，并且各個部分的強(qiáng)度，剛度，應(yīng)力等方面的校核，全部滿足要求。在設(shè)計中，設(shè)計者堅持的原則是：安全第一。本設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)為不銹鋼容器外加碳鋼夾套。在設(shè)計

2、中，設(shè)計者除了考慮安全性問題外，還考慮到了容易制造，較長的使用壽命，較方便的維護(hù)方法，以致可能某種程度地偏離了經(jīng)濟(jì)性的原則，這是設(shè)計者選擇的設(shè)計方向。關(guān)鍵詞：攪拌釜 直葉槳式攪拌器 圓筒 封頭 夾套AbstractWhat I should do for this task is that designing a mixing round kettle,coming down to choosing and designing a section of thick bamboocanister,the organ for exchanging heat,inner component,stir

3、rer,mixing round axis and the airproof component . The basic framework of this equipment is stainless steel container and carbon steel nipping cover.The basic working condition is:in the mixing round kettle ,the operating temperature is 85,the operating pressure is 0.6 MPa ,the material is water and

4、 the chemical material for get rid of the dirty ,the viscidity degree of the material is 1200 cp,the effective volume is 1.5,the rate of mixing round is 85rpm.In the nipping cover ,the operating temperature is 90 ,the material is saturation vapor.According to the condition giving to me , I have desi

5、gned the required stirring shaft, cylinder, cylinder head diameter, the height, the choice of the straight blade paddle stirrer, a stirring power and additional computing power of the motor, the thickness of the jacket and the cylinder head, and each part strength, stiffness, stress and other aspect

6、s of verification, meet all requirements.In the course of the designment ,the principle that I insisted on is that safety is the first. In the course of the designment ,I considered as the possibility of easy to manufacture,the long using life and the convenient maintenancing ways as safety,so as to

7、 departure the economy principle to the extent .however, this is the designing direction that I choosed.Key words: stirred tank; straight blade paddle stirrer; cylinder; head;jacket目 錄摘要IABSTRACTII第1章 緒論11.1攪拌釜的簡介11.2攪拌釜的應(yīng)用11.3國內(nèi)、外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢21.4課題的相關(guān)物性數(shù)據(jù)及進(jìn)度安排2第2章 攪拌釜結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算42.1結(jié)構(gòu)總體選型設(shè)計42.2封頭計算52.3圓筒計算6

8、2.4攪拌器計算及相關(guān)92.5計算電動機(jī)功率132.6攪拌軸的機(jī)械計算及相關(guān)142.7擋板212.8夾套計算212.9支座校核222.10壓力試驗25第3章 設(shè)備安裝調(diào)試、使用及維護(hù)保養(yǎng)273.1反應(yīng)釜的試運(yùn)行273.2設(shè)備的使用273.3設(shè)備的定期檢查28第4章 結(jié)論29參考文獻(xiàn)30致謝31III第1章 緒論1.1攪拌釜的簡介攪拌釜式反應(yīng)器由攪拌器和釜體組成。攪拌器包括傳動裝置，攪拌軸（含軸封），葉輪（攪拌槳）;釜體包括筒體，夾套和內(nèi)件，盤管，導(dǎo)流筒等。工業(yè)上應(yīng)用的攪拌釜式反應(yīng)器有成百上千種，按反應(yīng)物料的相態(tài)可分成均相反應(yīng)器和非均相反應(yīng)器兩大類。非均相反應(yīng)器包括固-液反應(yīng)器，液-液反應(yīng)器，氣

9、-液反應(yīng)器和氣-液-固三相反應(yīng)器。過程工程師們經(jīng)常要面對許多問題，包括混合設(shè)備的選擇、設(shè)計、放大和優(yōu)化?？蛇x擇的混合設(shè)備很多，但是通?？梢詺w為兩類:1.由運(yùn)動的機(jī)械部件完成混合，比如機(jī)械攪拌釜，轉(zhuǎn)子攪拌。2.由固定機(jī)械部件完成的混合，比如靜態(tài)混合器，噴射，填充床，鼓泡床，塔盤。其中機(jī)械攪拌釜仍然是化工廠應(yīng)用最普遍和方便的混合設(shè)備1.2攪拌釜的應(yīng)用 攪拌釜是化學(xué)、醫(yī)藥及食品等工業(yè)中常用的典型設(shè)備之一。本設(shè)計為鍋爐除垢攪拌釜，鍋爐除垢中，應(yīng)用此設(shè)備。攪拌可以使兩種或多種不同的物質(zhì)在彼此之中互相分散，從而達(dá)到均勻混合；也可以加速傳熱和傳質(zhì)過程。攪拌操作的例子頗為常見，例如在化學(xué)實驗室里制備某種鹽類的

10、水溶液時，為了加速溶解，常常用玻璃棒將燒杯中的液體進(jìn)行攪拌。在工業(yè)生產(chǎn)中，攪拌操作是從化學(xué)工業(yè)開始的，圍繞食品、纖維、造紙、石油、水處理等，作為工藝過程的一部分而被廣泛應(yīng)用，攪拌操作分機(jī)械攪拌和氣流攪拌。氣流攪拌是利用氣體鼓泡通過液體層，對液體產(chǎn)生攪拌作用，但氣泡的作用對液體所進(jìn)行的攪拌是比較弱的，對粘度高的液體不適用，在工業(yè)生產(chǎn)中，大多數(shù)的攪拌操作均系機(jī)械攪拌。攪拌設(shè)備主要由攪拌裝置、軸封和攪拌罐三大部分組成。本設(shè)計說明書著重對此作計算和說明。 攪拌設(shè)備在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用很廣，尤其是化學(xué)工業(yè)中，很多的化工生產(chǎn)都或多或少地應(yīng)用著攪拌操作?；瘜W(xué)工藝過程的種種化學(xué)變化，是以參加反應(yīng)物的充分混合為前

11、提的，對于加熱、冷卻和液體萃取以及氣體吸收等物理變化過程，也往往要采用攪拌操作才能得到好的效果。攪拌設(shè)備在許多場合是作為反應(yīng)器來應(yīng)用的。例如在三大合成材料的生產(chǎn)中，攪拌設(shè)備作為反應(yīng)器約占反應(yīng)器總數(shù)的90，其它如染料、醫(yī)藥、農(nóng)藥、油漆等行業(yè)，攪拌設(shè)備的使用亦很廣泛。攪拌設(shè)備的應(yīng)用范圍之所以這樣廣泛，還因攪拌設(shè)備操作條件（如濃度、溫度、停留時間等）的可控范圍較廣，又能適應(yīng)多樣化生產(chǎn)。 攪拌設(shè)備的作用：使物料混合均勻。使氣體在液相中很好地分散。使固體粒子（如催化劑）在液相中均勻地懸浮。使不相溶的另一液相均勻懸浮或充分乳化。強(qiáng)化相間的傳質(zhì)（如吸收等）。強(qiáng)化傳熱。對于均勻相反應(yīng)，主要是、兩點(diǎn)。 攪拌設(shè)備

12、在石油化工生產(chǎn)中被用于物料混合、溶解、傳熱、制備懸浮液、聚合反應(yīng)、制備催化劑等。例如石油工業(yè)中異種原油的混合調(diào)整和精制，汽油中添加四乙基鉛等填加物而進(jìn)行混合，使原料液或產(chǎn)品均勻化?；どa(chǎn)中，制造苯乙烯、乙烯、高壓聚乙烯、聚丙烯、合成橡膠、苯胺染料和油漆顏料等工藝過程，都裝備著各種型式的攪拌設(shè)備 通過此次設(shè)計可以使我們能更好的了解其工作原理和工藝流程并對其進(jìn)行更進(jìn)一步的發(fā)展。1.3國內(nèi)、外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢1.3.1 國內(nèi)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢對國內(nèi)反應(yīng)釜市場的調(diào)查顯示了反應(yīng)釜的種類原理和發(fā)展趨勢：低壓反應(yīng)釜，一般是指1.6MPa以下的反應(yīng)釜。由于工藝條件和介質(zhì)的不同，反應(yīng)釜的材料選擇及結(jié)構(gòu)也不盡相同，但

13、基本組成是相同的，它包括傳動裝置、傳熱和攪拌裝置、釜體（上蓋、筒體、釜底）、工藝接管等。設(shè)備的外觀尺寸，一般取反應(yīng)釜有效高度Hgz/反應(yīng)釜內(nèi)徑Di=1.01.2，如果Hgz/Di1.5，則需增設(shè)槳葉數(shù)。槳葉直徑di通常取1/3/Di，上、下槳葉的間距應(yīng)略大于槳徑。在設(shè)備的結(jié)構(gòu)上設(shè)置必要的傳熱和攪拌裝置是為了強(qiáng)化反應(yīng)過程。1.3.2 國外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 反應(yīng)釜是化工行業(yè)用來完成物質(zhì)的物理化學(xué)反應(yīng)等工藝過程的典型設(shè)備之一。但是大多數(shù)情況下反應(yīng)釜也是一種帶有常見缺陷的化工設(shè)備。由于反應(yīng)釜工作時存在易燃、易爆、毒害、腐蝕介質(zhì)，因此，反應(yīng)釜的缺陷在不同程度上危害人身財產(chǎn)安全也影響著產(chǎn)品質(zhì)量。其目前所處的

14、一種狀態(tài)也是人們所擔(dān)心的，因此應(yīng)該采取一定的措施進(jìn)行補(bǔ)救，以及對其進(jìn)行進(jìn)一步的發(fā)展。1.4課題的設(shè)計要求及進(jìn)度安排設(shè)計一套容積為1.5m的反應(yīng)釜。對反應(yīng)釜的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，對反應(yīng)釜的強(qiáng)度進(jìn)行計算，對反應(yīng)釜的附屬設(shè)備進(jìn)行選擇。反應(yīng)釜的原始數(shù)據(jù)如下：工藝設(shè)計參數(shù)項目攪拌釜夾套操作溫度 85110操作壓力 MPa0.6物料名稱除垢劑，水蒸氣物料粘度1200厘泊容積 15攪拌速度 rpm85材料不銹鋼碳鋼進(jìn)度安排時間進(jìn)度安排4月25日前完成開題報告與資料檢查5月10日前對反應(yīng)釜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有進(jìn)一步了解5月30日前完成畢業(yè)設(shè)計論文與圖紙繪制6月15日前進(jìn)一步修改畢業(yè)設(shè)計以及準(zhǔn)備答辯第2章 攪拌釜結(jié)構(gòu)設(shè)計及計

15、算2.1結(jié)構(gòu)總體選型設(shè)計2.1.1確定攪拌釜內(nèi)徑及圓筒高度（不含封頭）已知：有效容積=1.5m,=0.70.85H/D=22.5首先，試取=0.75V總=Vg/=1.5/0.75=2.0m假設(shè) Di=1.5m由 (/4)Di2H=V總 即（/4）1.52H=2.0H=1.1mH/D=1.1/1.5=0.73 不在22.5范圍，不合要求重新假設(shè) ：Di=1.0m由 （/4）Di2H=V總 即（/4）1.02H=2.0H=2.5mH/D=2.5/1.0=2.5 ,基本符合要求取H=2.4m進(jìn)一步校核：V總=(/4)D2H+2V封頭試選封頭：公稱直徑DN=D i=1.0m=1000mm選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓型

16、封頭則：曲面高度h1=250mm直邊高度h0=25mm容積 V=0.151m3V總= (/4)Di2H+2V封頭 =（/4）1.02 2.4+20.151=2.2m3=Vg /V總 =1.5/2.2=0.68不在0.70.85 范圍內(nèi)，不符合要求分析：也即V總 偏大，以致偏小所以 試取H=2.2m;Di =1.0m那么 H/Di =2.2/1.0=2.2m 在22.5范圍內(nèi)再校核：V總 =（/4）Di2 H+2V封頭 =（/4）1.02 2.2+20.151=2.03= Vg /V總 =1.5/2.03=0.74在0.70.85范圍內(nèi)，符合要求結(jié)論：H=2.2m,Di =1.0m 且：=0.7

17、4,H/Di =2.22.2封頭計算2.2.1選材選不銹鋼0Cr18Ni10Ti理由為：0Cr18Ni10Ti具有較高的抗晶間腐蝕能力，可在-196600度溫度范圍內(nèi)長期使用，比0Cr18Ni9優(yōu)越，因為0Cr18Ni9若長期在水及蒸汽中工作時，有晶間腐蝕傾向。厚度：260mm當(dāng)t5.5 7.5mm,負(fù)偏差C1=0.6)圓整：取名義厚度=4mm=-C=4-0.6=3.4mm所以, Pw=MPaMPaPw 符合要求。2.2.3受外壓(凸面受壓)橢圓形封頭夾套封頭=O.14MPa 假設(shè) =4mm,=-C=4-0.6=3.4mmR0=K1D0=0.91008=907.2mm其中 K1=0.9, GB

18、150-1998 表7-21 ，標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的K1 值所以 R0 /=907.2/3.4=266.8A=0.125/266.8=0.0005 (2-3) 查圖 GB150-1998 圖6-81，B=63MPa p=63/266.8=0.24MPa (2-4)Pc20所以為薄壁圓筒查表 GB150-1998 圖6-21得 A=0.00013 ,落在A-B曲線左方所以 (2-7)下面求E(插值法)已知：材料為0Cr18Ni10Ti 當(dāng)時，E=當(dāng)時，E=（GB150-1998 圖6-8）1所以：所以 PcP,不符合要求再假設(shè)名義厚度 L=1908mm所以 L/D0=1908/1010=1.9D0/

19、=1010/4.4=230查表：GB150-1998 圖6-2 A=0.00021在時，再查GB150-1998 圖6-8 1得B=25MPa所以 P= (2-8)PcP,不符合要求再假設(shè) 名義厚度 L=1908mm所以 查表 GB150-1998 圖6-2 1得 A=0.00025在下 再查 GB150-1998 圖6-81得 B=32.5所以 Pc=0.14MPaP且較接近所以符合要求所以取圓筒又前已算得，封頭考慮到相差不大，和制造的方便和經(jīng)濟(jì)性，將封頭圓整也即：封頭。2.4攪拌器計算及相關(guān)2.4.1攪拌器選型已知：物料粘度試選開啟渦輪式攪拌器（直葉）按標(biāo)準(zhǔn)值計算：取槳葉數(shù) N=85rpm

20、=1.417r/s攪拌軸功率計算：雷諾準(zhǔn)數(shù)：查得功率準(zhǔn)數(shù)：P0=3.5單層攪拌功率：從上計算結(jié)果可見，單層功率明顯偏小，且線速度V=1.3m/s與直葉開啟式渦輪攪拌器V=410m/s也不相符所以，綜上試選直葉槳式攪拌器平直槳葉其槳葉面的運(yùn)動方向與槳葉面垂直，當(dāng)槳葉在低速旋轉(zhuǎn)時，液體主要為水平環(huán)向流動；當(dāng)槳葉的旋轉(zhuǎn)速度增高時，液體流向的主要部分變?yōu)閺较蛄鲃樱还试谡＿\(yùn)轉(zhuǎn)時，平直槳葉的槳式攪拌器屬于徑流型攪拌器。，取所以 n=85rpm=1.417r/s2.4.2計算攪拌器的攪拌功率已知：，n=1.417r/s 物料粘度，雷諾準(zhǔn)數(shù)：查表：壓力容器與化工設(shè)備實用手冊圖3-2-212功率準(zhǔn)數(shù) P0=6

21、單層攪拌器功率： (2-9)，k2取1所以 k=k1k2=2所以 取三層攪拌器：各層攪拌器的功率準(zhǔn)數(shù)（壓力容器與化工設(shè)備實用手冊）12總功率準(zhǔn)數(shù)： (2-10)=6+（6+6）1=18所以 三層攪拌器的總功率：2.4.3攪拌器固定螺釘剪切強(qiáng)度校核圖2-1攪拌器當(dāng)攪拌器與攪拌軸采用螺栓夾緊，軸上螺釘固定結(jié)構(gòu)時，可略去螺栓夾緊力的作用，僅核算軸上螺釘?shù)募羟袕?qiáng)度。核算公式為： (2-11)式中 ， 攪拌軸上每個攪拌器的扭矩，螺栓的剪切應(yīng)力，MPa螺栓材料的許用剪切應(yīng)力,MPa;:螺釘直徑,mm:攪拌軸直徑,mm:每層攪拌器的設(shè)計功率,kW;:攪拌器轉(zhuǎn)速,r/min先求出已知:,Z=3以上各量分別為:

22、電動機(jī)額定功率;:攪拌機(jī)傳動裝置各零部件的傳動效率;:機(jī)械密封處的摩擦損耗功率kW;Z:軸上相同攪拌器的層數(shù);所以1所以 又已知: =12mm, =80mm所以可求即: 又由GB150-1998,1可知:當(dāng)時,不銹鋼0Cr18Ni9的可見: ,符合要求.2.4.4 直葉槳式攪拌器強(qiáng)度計算圖2-2直葉槳式攪拌器所受的彎矩 (2-12)所以在y-y軸的抗彎斷面模數(shù)對于無加強(qiáng)筋槳葉, (2-13)式中:b:槳葉寬度,mm;:斷面上的螺栓數(shù):螺栓孔直徑,mm;槳葉有效寬度,mm且:槳葉名義厚度,mm已知:b=50mm, =1(攪拌器直徑0.9,所以取=0.95 所以 機(jī)械密封選非平衡型雙端面機(jī)械密封，

23、理由為：介質(zhì)壓力較低時（設(shè)計壓力P0.6MPa）,可選用非平衡型雙端面機(jī)械密封。雙端面機(jī)械密封有兩個密封面，且可在兩密封面間空腔中注入中性液體，使其壓力略大于介質(zhì)的操作壓力，起到堵封與潤滑的雙重作用，故密封效果好（壓力容器與化工設(shè)備實用手冊12）容器總高：H+2（h0+h1）=2200+2(25+250)=2750mm初步估計懸臂長：3m2m所以選雙支點(diǎn)機(jī)架（壓力容器與化工設(shè)備實用手冊圖3-5-4）122.6攪拌軸的機(jī)械計算及相關(guān)2.6.1攪拌軸機(jī)械計算的基本條件1攪拌器應(yīng)浸入呈連續(xù)相的液體中2攪拌器進(jìn)出口的介質(zhì)流動對作用在攪拌軸上的流體徑向力無顯著的干擾3將用剛性聯(lián)軸器連接的可拆軸看作是整體

24、軸。4密封部件作用在軸上的力和軸承的柔度不予考慮5認(rèn)為攪拌器及軸上其他零件的重力，慣性力，和流體作用力均作用在這些零件軸套的中部。攪拌軸上零件如有幾個軸套，則將這些力近似地均分成幾個部分，每一部分的力作用在每一個軸套的中部。6當(dāng)位于軸承以外的軸的外伸部分長度不超過單跨軸跨長的30%，或不超過懸臂軸懸臂長的30%，而且裝在該外伸軸上的零件質(zhì)量不大于裝在跨度中間或懸臂部分上單個零件的質(zhì)量時，則對位于軸承以外的軸不予考慮。7計算軸的臨界轉(zhuǎn)速時，對于深度小于0.1d的鍵槽和直徑大于0.9d的局部環(huán)行溝槽可不予考慮8對于懸臂軸，其懸臂和跨間兩個軸段各自應(yīng)是等直徑軸段9在等直徑軸段內(nèi)，允許其上存在最大與最

25、小直徑差不大于5%，以此設(shè)計其最終軸徑的區(qū)段。2.6.2. 攪拌軸機(jī)械計算按扭轉(zhuǎn)變形計算攪拌軸軸徑攪拌軸功率：攪拌軸轉(zhuǎn)速：n=85rpm攪拌軸扭矩：為傳動側(cè)軸承之前的傳動裝置傳動效率已取0.95所以 攪拌軸許用扭矩角 （85-20）+=攪拌軸直徑： (2-18)校核攪拌軸的臨界轉(zhuǎn)速H1=279mma=620mm安裝底蓋：s=50mmb=H1+s=279+50=329mmc=H+2(h0+h1)-C0=2150mm其中，H1：機(jī)架下軸承距機(jī)架座底面的距離，mm;:機(jī)架兩支點(diǎn)軸承之間的距離，mm;:安裝底蓋的高度，mm;H：圓筒長度,mm;:封頭直邊長度,mm;：封頭曲面高度,mm;：底層攪拌器距

26、釜底高度,mm;所以 L1=b+c=329+2150=2479mma=620mm攪拌軸的有效質(zhì)量 (2-19) =每一個攪拌器質(zhì)量：每一個攪拌器的附加質(zhì)量系數(shù)：（壓力容器與化工設(shè)備實用手冊）12，b=50 (2-20)攪拌軸有效質(zhì)量在軸端S處的相當(dāng)質(zhì)量W (2-21)第二層攪拌器的有效質(zhì)量 在軸端S處的相當(dāng)質(zhì)量W2 (2-22)第三層攪拌器的有效質(zhì)量在軸端S處的相當(dāng)質(zhì)量W3 (2-23)第一層攪拌器的有效質(zhì)量在軸端S處的相當(dāng)質(zhì)量W1所以 在軸端S處所有相當(dāng)質(zhì)量的總和攪拌軸臨界轉(zhuǎn)速：已知：不銹鋼0Cr18Ni10Ti 的1 (2-24)校核：可見 安全攪拌軸的強(qiáng)度校核：攪拌軸的許用剪應(yīng)力0Cr1

27、8Ni10Ti 的拉伸強(qiáng)度（壓力容器與化工設(shè)備實用手冊12）攪拌軸的扭矩： (2-25)每個攪拌器上的流體徑向力系數(shù)K1根據(jù)由表3-4-412查得： （由表3-4-8查得） （由表3-4-5查得） （由表3-4-6查得） （由表3-4-7查得）（壓力容器與化工設(shè)備實用手冊 12）每個攪拌器上的流體徑向力 (2-26)攪拌軸在L1長度內(nèi)的質(zhì)量 攪拌軸與攪拌器的組合質(zhì)量攪拌器的許用偏心距e平衡精度G=6.3mm/s(壓力容器與化工設(shè)備實用手冊 12)攪拌軸與攪拌器的組合質(zhì)量因偏心距引起的離心力 (2-27)=4.3N攪拌軸與攪拌器的組合質(zhì)量（）的重心距軸承的距離 (2-28)=1615.2mm攪拌

28、軸的徑向彎矩攪拌軸在攪拌器中為垂直安裝，故 (2-29)=每個攪拌器上的軸向推力按公式3-3-40（壓力容器與化工設(shè)備實用手冊 12）因為 所以 ：當(dāng)量長度為的軸與攪拌器的重力之和=744.44N (2-30)=-952N所以 (2-31)S0=0.25 (2-32) (2-33)=2.03=14.5攪拌軸總彎矩： (2-34)攪拌軸的當(dāng)量彎矩 (2-35)按強(qiáng)度計算攪拌軸的直徑： (2-36)實際選用，不安全所以 取2.6.3減小軸端撓度、提高攪拌軸臨界轉(zhuǎn)速的措施縮短懸臂段攪拌軸的長度受到端部集中力作用的懸臂梁，其端點(diǎn)撓度與懸臂長度的三次方成正比?？s短攪拌軸懸臂長度，可以降低梁端的撓度，這是

29、減小撓度最簡單的方法，但這會改變設(shè)備的高徑比，影響攪拌效果。增加軸徑軸徑越大，軸端撓度越小。但軸徑增加，與軸連接的零部件均需加大規(guī)格，如軸承、軸封，聯(lián)軸器等，導(dǎo)致造價增加。設(shè)置底軸承或中間軸承設(shè)置底軸承或中間軸承改變了軸的支承方式，可減小攪拌軸的撓度。設(shè)置穩(wěn)定器安裝在攪拌軸上的穩(wěn)定器工作原理是：穩(wěn)定器受到的介質(zhì)阻尼作用力的方向與攪拌器對攪拌軸施加的水平作用力的方向相反，從而減少軸的擺動量。穩(wěn)定器擺動時，其阻尼力與承受阻尼作用的面積相關(guān)，迎液面積越大，阻尼作用越明顯，穩(wěn)定效果越好。采用穩(wěn)定器可改善攪拌設(shè)備的運(yùn)行性能，延長軸承的壽命。綜上，考慮到本設(shè)備的實際情況，決定加底軸承2.6.4攪拌軸軸封的

30、選用原則前已選了非平衡型雙端面機(jī)械密封，在這再詳細(xì)討論一下機(jī)械密封的問題。被密封介質(zhì)為易燃、易爆、有毒物料，可選用機(jī)械密封。介質(zhì)壓力高時（），選用平衡型雙端面機(jī)械密封；介質(zhì)壓力低時（P0.6MPa）選用非平衡型雙端面機(jī)械密封或非平衡型單端面機(jī)械密封。被密封介質(zhì)為一般物料，選用單端面機(jī)械密封。介質(zhì)壓力高時（），選用平衡型機(jī)械密封；介質(zhì)壓力低時（P0.6MPa），選用非平衡型機(jī)械密封。密封要求高，攪拌軸和傳動軸承受較大徑向力時，應(yīng)選用帶內(nèi)置軸承的機(jī)械密封；但機(jī)械密封的內(nèi)置軸承不能作為軸的支點(diǎn)。機(jī)械密封的運(yùn)轉(zhuǎn)溫度，攪拌軸（傳動軸）的圓周線速度v1.5m/s時，機(jī)械密封應(yīng)配置循環(huán)保護(hù)系統(tǒng)。2.6.5攪

31、拌機(jī)傳動裝置的技術(shù)要求攪拌機(jī)旋轉(zhuǎn)方向攪拌機(jī)傳動裝置的旋轉(zhuǎn)方向一般為單向旋轉(zhuǎn)，如需雙向旋轉(zhuǎn)時，應(yīng)在圖紙和定貨單上注明。釜內(nèi)聯(lián)軸器的靜平衡與動平衡試驗攪拌機(jī)傳動裝置對旋轉(zhuǎn)偏擺量要求嚴(yán)格或轉(zhuǎn)速較高時，應(yīng)對釜內(nèi)聯(lián)軸器進(jìn)行動平衡與靜平衡試驗。攪拌機(jī)傳動裝置的旋轉(zhuǎn)精度要求攪拌機(jī)傳動裝置組裝完畢后，應(yīng)測量其旋轉(zhuǎn)精度，用千分表進(jìn)行測量。2.6.6傳動軸的結(jié)構(gòu)和使用特點(diǎn)傳動軸軸端應(yīng)具有裝吊環(huán)的螺孔，在安裝、檢修時可吊起傳動軸。傳動軸上應(yīng)設(shè)有擱肩，以便在裝、拆傳動裝置部件時可將傳動軸垂直放在安裝底蓋的擱臺上，但若設(shè)置有底軸承，該結(jié)構(gòu)可省略。2.7擋板當(dāng)攪拌器沿容器中心線安裝，攪拌物料的粘度不大，攪拌轉(zhuǎn)速較高時，液

32、體將隨著槳葉旋轉(zhuǎn)方向一起運(yùn)動，容器中心部分的液體在離心力作用下涌向內(nèi)壁面并上升，中心部分液面下降，形成旋渦，通常稱為打漩區(qū)。為消除這種現(xiàn)象，通?？稍谌萜鲀?nèi)加入擋板。一般在容器內(nèi)壁面均勻安裝4塊擋板，其寬度為容器直徑的。本設(shè)備轉(zhuǎn)速并不高，但由于容器筒體較高，液面也較高，最下層的攪拌器以下的液面和最上層的攪拌器以上的液面都較高。若無擋板，且已知轉(zhuǎn)速較低，物料流型為水平環(huán)向流，攪拌效果不理想。綜上所述，決定均勻安裝4塊擋板。在攪拌容器內(nèi)設(shè)置垂直擋板時，徑流型槳葉攪拌器在容器內(nèi)擋板的協(xié)助下可獲得較強(qiáng)的軸向流動，這是由于已徑流槳葉端部排出的徑向流液體攜帶周圍的液體（靜止的和流動的）沖向擋板而形成上下循環(huán)

33、流，此時被攪拌的液體既有強(qiáng)烈的對流循環(huán)，又有很強(qiáng)的湍流擴(kuò)散。這是攪拌過程的最佳流型。2.8夾套計算2.8.1 夾套筒體D2：夾套內(nèi)徑，mm?。ㄒ螅┧?已知：夾套內(nèi)蒸汽壓力P=0.14MPa夾套筒體內(nèi)壓計算：材料為Q235-B由GB150-1998 時，其許用應(yīng)力1又全焊透，局部無損檢測，取由GB150-1998（5-1）1 (2-37)沒有達(dá)到不銹鋼最小厚度，所以取 又要求即符合要求2.8.2夾套封頭受內(nèi)壓：P=0.14MPa,壓力很小，直接取為與筒體一樣即夾套筒體外表面積：其中，W=62.8kg/m2為當(dāng)鋼板（壓力容器與化工設(shè)備實用手冊表1-1-25）122.9支座校核圖2-3 支座B型

34、耳式支座有較大的安裝尺寸，當(dāng)容器外面包有保溫層，或者將容器直接放置在樓板上時，宜選用B型。且耳式支座結(jié)構(gòu)簡單輕便。本設(shè)備基本符合這種情況，故決定選用B型耳式支座但耳式支座對器壁會產(chǎn)生較大的局部應(yīng)力。因此，當(dāng)容器較大或器壁較薄時，應(yīng)在支座與器壁間加一墊板，墊板的材料最好與筒體材料相同。例如：不銹鋼容器用碳素鋼作支座時，為防止器壁與支座在焊接過程中合金元素的流失，應(yīng)在支座與器壁間加一不銹鋼墊板6。綜合考慮本設(shè)備的具體情況，故應(yīng)加墊板。采用4個支座均布設(shè)置。設(shè)定用4個B3型，并按式3-3-1（壓力容器與化工設(shè)備實用手冊 12）計算 (2-38)式中：設(shè)備總質(zhì)量（包括殼體及其附件，內(nèi)部介質(zhì)及保溫層的質(zhì)

35、量，kg）:重力加速度，取 ;Ge:偏心載荷，N；k: 不均勻系數(shù)，安裝三個支座時，k=1;安裝三個以上支座時，k=0.83;n: 支座數(shù)量；h:水平力作用點(diǎn)至支座底板之間的距離，mm;:偏心距，mm:螺栓分布圓直徑， (2-39)P：水平力，取水平地震力和水平風(fēng)載荷二者中的大值，和分別按下兩式計算： N (2-40) (2-41)式中：地震系數(shù)，對7，8，9級地震分別取0.23,0.45,0.9;:風(fēng)壓高度變化系數(shù)，按表3-3-11選取（壓力容器與化工設(shè)備實用手冊）12:10米高度處的基本風(fēng)壓值，；D0：容器外徑，有保溫層時取保溫層外徑，mm;H0:容器總高度，mm;計算所以筒體表面積=由壓

36、力容器與化工設(shè)備實用手冊 12，不銹鋼0Cr18Ni10Ti 的基本重量所以，=所以 =將上面各個部件的質(zhì)量加起來，可大約估計出總質(zhì)量m0=3116kg取0.45(8級地震)地震載荷：設(shè)備質(zhì)心高度約為1500mm,取 所以 =P取所以 取P=6871N安裝尺寸其中=1332mm取 =400mm所以 =144KNQ=30KN計算支座處圓筒所受到的支座約束反力力矩查表 =3.39可見 M,合格2.10壓力試驗2.10.1 壓力試驗的目的除材料本身的缺陷外，容器在制造（特別是在焊接過程）和使用過程中會產(chǎn)生各種缺陷。為考慮缺陷對壓力容器安全性的影響，壓力容器制造完畢后或定期檢驗時，都要進(jìn)行壓力試驗。壓

37、力試驗包括耐壓試驗和氣密性試驗。由于本設(shè)備的物料為水和除垢劑，都是無毒介質(zhì)，對人體健康影響幾乎可以忽略。因此，沒有必要做氣密性試驗，僅做耐壓試驗即可。 對于內(nèi)壓容器，耐壓試驗的目的是：在超設(shè)計壓力下，考核缺陷是否會發(fā)生快速擴(kuò)展造成破壞或開裂造成泄露，檢驗密封結(jié)構(gòu)的密封性能。2.10.2試驗壓力及應(yīng)力校核由于在相同壓力和容積下，試驗介質(zhì)的壓縮系數(shù)越大，容器所儲存的能量也越大，爆炸也就越危險，故應(yīng)選用壓縮系數(shù)小的流體作為試驗介質(zhì)。常溫時，水的壓縮系數(shù)比氣體要小得多，且來源豐富，因而是常用的試驗介質(zhì)。 在液壓試驗時要注意的是：為防止材料發(fā)生低應(yīng)力脆性破壞，液體溫度不得低于殼體材料的韌脆轉(zhuǎn)變溫度氯離子

38、能破壞奧氏體不銹鋼表面鈍化膜，使其在拉應(yīng)力作用下發(fā)生應(yīng)力腐蝕破壞。因此奧氏體不銹鋼制壓力容器進(jìn)行水壓試驗時，還應(yīng)將水中氯離子含量控制在25mg/L以內(nèi)，并在試驗后立即將水漬清除。內(nèi)壓試驗，公式為： (2-42)式中：試驗壓力，MPa;:設(shè)計壓力，MPa;:容器元件材料在試驗溫度下的許用應(yīng)力，MPa;:容器元件材料在設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力，MPa.查 GB150-1998 1當(dāng)時，不銹鋼0Cr18Ni10Ti=137MPa所以 (2-43)=外壓試驗，由于是以內(nèi)壓代替外壓進(jìn)行試驗，已將工作時趨于閉合狀態(tài)的器壁和焊縫中缺陷改以張開狀態(tài)接受檢驗，因而無需考慮溫度修正，其試驗壓力按式確定式中：試驗壓力，

39、MPa;:設(shè)計壓力，MPa.=壓力試驗前的應(yīng)力校核：為使液壓試驗時容器材料處于彈性狀態(tài)，在壓力試驗前必須按式校核試驗時圓筒的薄膜應(yīng)力壓力試驗前，應(yīng)按下式校核： (2-44)式中：試驗壓力下圓筒的應(yīng)力，MPa;:圓筒內(nèi)直徑，mm;:試驗壓力，MPa;: 圓筒的有效厚度，mm.應(yīng)滿足下列條件：液壓試驗時， (2-45)式中：圓筒材料在試驗溫度下0.2%屈服強(qiáng)度，MPa;圓筒的焊接接頭系數(shù)。又已知：=0.75MPa,=1000mm;=所以 又取試驗溫度為，此時不銹鋼0Cr18Ni10Ti的205MPa取=205MPa則：可見：，符合條件。第3章 設(shè)備安裝調(diào)試、使用及維護(hù)保養(yǎng)3.1反應(yīng)釜的試運(yùn)行設(shè)備組

40、裝后必須進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)（空轉(zhuǎn)和以水代料），不得有不正常的噪音和較大振動等不良現(xiàn)象。試驗前必須向設(shè)備內(nèi)注入約為設(shè)備容積70%的水，切勿在設(shè)備內(nèi)無水的情況下進(jìn)行攪拌器運(yùn)轉(zhuǎn)試驗，以免攪拌軸由于受力不均而彎曲。為了發(fā)現(xiàn)問題，孔在運(yùn)行試驗最少為兩小時，負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)試驗最少為4小時，并注意負(fù)荷改變后各部件運(yùn)轉(zhuǎn)情況的改變。在最低范圍內(nèi)。為此，在試運(yùn)轉(zhuǎn)之前先在填料密封處測量軸的擺動情況（即所謂靜止軸振）。偏擺量是以軸的轉(zhuǎn)速低于1500為依據(jù)，并因操作壓力不同而異。3.2設(shè)備的使用（1）使用設(shè)備單位的技術(shù)負(fù)責(zé)人必須對容器的安全技術(shù)管理負(fù)責(zé)。應(yīng)指定具有壓力容器專業(yè)知識的工程技術(shù)人員，負(fù)責(zé)安全技術(shù)管理工作。（2）貫徹執(zhí)行本

41、規(guī)程和有關(guān)的壓力容器安全技術(shù)規(guī)范；（3）編制壓力容器的安全管理規(guī)章制度；（4）編制壓力容器的年度定期檢驗計劃，并負(fù)責(zé)組織實施；（5）向主管部門和當(dāng)?shù)貏趧硬块T報送當(dāng)年壓力容器數(shù)量和變動情況的統(tǒng)計報表，壓力容器定期檢驗計劃的實施情況，存在的主要問題等；（6）壓力容器的使用單位，必須建立 壓力容器技術(shù)檔案；（7）檢驗、焊接和操作人員的安全技術(shù)培訓(xùn)管理；（8）壓力容器使用登記及技術(shù)資料的管理。3.3設(shè)備的定期檢查3.3.1定期檢查的重要性容器經(jīng)過一段時間使用之后，由于壓力、溫度的頻繁交變作用，將引起材料疲勞，后者由于介質(zhì)對容器鋼材的腐蝕作用，使壁厚減薄或產(chǎn)生盈利腐蝕開裂等。即使是設(shè)計和質(zhì)量完全符合規(guī)范

42、要求的容器，經(jīng)過一段時間使用后，原有的制造規(guī)范允許存在的缺陷將會發(fā)展，或可能產(chǎn)生新的缺陷。容器是靜止設(shè)備，這里“靜止”的含義是相對于機(jī)、泵等運(yùn)動機(jī)械設(shè)備來說的。她沒有運(yùn)動機(jī)械那種劇烈的磨損、振動、高周次應(yīng)力疲勞等，但具有另一類苛刻的工作條件。這些苛刻的工作條件為：（1）容器使用溫度和壓力波動的加載和卸壓，使器壁受到較大的交變壓力。由此，在容器整體結(jié)構(gòu)不連續(xù)部位如焊接接頭缺陷部位等應(yīng)力集中處引起疲勞裂縫。（2）介質(zhì)對器壁作用，使壁厚減薄因而受壓時薄膜應(yīng)力加大，或由于晶間腐蝕等是材料塑性、韌性惡化。（3）容器的器壁材料長期受壓力載荷作用，材料將產(chǎn)生蠕變。（4）鋼材的韌性在低溫下將大大降低而存在脆性

43、破裂的可能。（5）由于容器的支座、管道等安裝不當(dāng)，對容器產(chǎn)生附加應(yīng)力和振動。（6）壓力容器停用是維護(hù)使用保養(yǎng)不當(dāng)，器壁內(nèi)外部將受到腐蝕，且腐蝕速度可能比使用時更快。3.3.2附件的檢查 檢查分為兩種：運(yùn)行檢查：指在運(yùn)行狀態(tài)下附件的檢查。停機(jī)檢查：指在停止運(yùn)行狀態(tài)下對附件的檢查。運(yùn)行檢查可與外部檢查同時進(jìn)行；停機(jī)檢查可與內(nèi)外部檢驗同步進(jìn)行，也可單獨(dú)進(jìn)行。第4章 結(jié)論本設(shè)計對所給工況進(jìn)行了全面考慮，在初步計算完成后，對各個部件的各個參數(shù)進(jìn)行了多次計算，得到結(jié)果就攪拌釜內(nèi)徑Di=1m,圓筒高度（不含封頭）H=2.2m，封頭厚度=6mm，圓筒厚度=6mm,選用直葉槳式攪拌器，三層攪拌總功率為3200W

44、，Dj=0.5m,使用非平衡型雙端面機(jī)械密封，電動機(jī)功率Pm=3.5kw,夾套筒體=6mm，夾套封頭=6mm，滿足設(shè)計要求。在設(shè)計過程中，我本著“安全第一”的設(shè)計原則，對每個零部件的安全性進(jìn)行了細(xì)致的計算校核，以確保把設(shè)備在正常運(yùn)行過程中的事故率降到最低。但是主要還是傾向于安全性，所以難免會讓成本略有偏高，當(dāng)然現(xiàn)實生產(chǎn)中可以根據(jù)生產(chǎn)條件和要求間進(jìn)行調(diào)整 參考文獻(xiàn)1 全國壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會，GB150-1998鋼制壓力容器S. 北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，19982 李云，姜培正.過程流體機(jī)械2版M.北京.化學(xué)工業(yè)出版社.2008.63 莊國濤. 1立方米丙烯酸乳液攪拌反應(yīng)釜的設(shè)計M.青島:青島

45、科技大學(xué).2009.64 劉磊. 化工反應(yīng)釜溫度控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計M.遼寧:遼寧科技大學(xué).20125 王志文，蔡仁良.化工容器設(shè)計M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20056 陳偕中.化工容器設(shè)計M.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，19877 姚煜等.丙烯酸樹脂反應(yīng)釜設(shè)計選型M.上海：華東理工大學(xué)，中國海誠科技股份有限公司.2012.68 孫慶豐.攪拌釜式生物反應(yīng)容器設(shè)計及優(yōu)化M.哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué).2007.79 曾光建等.PET酯化反應(yīng)釜P.中國專利.專利申請?zhí)朇N 201110105442.中國國家知識產(chǎn)權(quán)局，歐洲專利數(shù)據(jù)庫 (Espacenet).2011.4.1810 巢建偉，張晶，許進(jìn)文.

46、不銹鋼反應(yīng)釜頂蓋開孔結(jié)構(gòu)設(shè)計和應(yīng)力分析M.江蘇工業(yè)學(xué)院11 夏晨，李樸.反應(yīng)釜設(shè)計及其溫度控制系統(tǒng)J.化工自動化及儀表.2004.31（1）.66-6912 曲文海等.壓力容器與化工設(shè)備實用手冊M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，200013 Barlat and LianPlastic Behavior and Stretchability of Sheet MetalsPart I：A YieldFunction for Orthotropic Sheet under Plane Stress ConditionsInternational Journal of Plasticity,1989，55(4)：5 114 鄭津洋，董其伍，桑芝富.過程設(shè)備設(shè)計3版M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2010致謝這次畢業(yè)設(shè)計讓我對實際生產(chǎn)有了一個初步的了解，也算是對大學(xué)四年所學(xué)的一個濃縮，在畢設(shè)過程中遇到過很多困難，也發(fā)現(xiàn)自己尚有很多不足，以后還需多多努力。在這整個畢業(yè)設(shè)計過程中我一直得到我們的指導(dǎo)老師朱振華教授的幫助，雖然前一段時間是一邊在外實習(xí)一邊做設(shè)計，但是朱老師通過通信手段一直耐心幫我解決各種難題，多虧了朱老師的幫助我才能順利完成畢業(yè)設(shè)計，同時在這過程中也讓我學(xué)到了許多書本學(xué)不到的知識，在此對朱老師表示誠摯的謝意，同時也感謝幫助我的別的老師們。30