反應(yīng)釜課程設(shè)計(jì)說明書

1、課 程 設(shè) 計(jì)資 料 袋 機(jī)械工程 學(xué)院（系、部） 2012 2013 學(xué)年第 二 學(xué)期 課程名稱 指導(dǎo)教師 職稱 學(xué)生姓名 專業(yè)班級(jí) 班級(jí) 學(xué)號(hào) 題 目 酸洗反應(yīng)釜設(shè)計(jì) 成 績 起止日期 2013 年 6 月 24 日 2013 年 6 月 30 日目 錄 清 單序號(hào)材 料 名 稱資料數(shù)量備 注1課程設(shè)計(jì)任務(wù)書12課程設(shè)計(jì)說明書13課程設(shè)計(jì)圖紙22張4裝配圖15零件圖16 過程設(shè)備設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)說明書 酸洗反應(yīng)釜的設(shè)計(jì)起止日期： 2013 年 6 月 24 日 至 2013 年 6 月 30 日學(xué)生姓名班級(jí)學(xué)號(hào)成績指導(dǎo)教師(簽字)機(jī)械工程學(xué)院（部）2013年6月26日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書20122013

2、學(xué)年第二學(xué)期 機(jī)械工程 學(xué)院（系、部） 專業(yè) 班級(jí)課程名稱： 過程設(shè)備設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目： 酸洗反應(yīng)釜設(shè)計(jì) 完成期限：自 2013 年 6 月 24 日至 2013 年 6 月 30 日共 1 周內(nèi)容及任務(wù)已知條件：反應(yīng)釜操作壓力0.8MPa，操作容積2000 L 。 1、酸洗介質(zhì)為5N鹽酸，洗滌物質(zhì)為樹皮粉碎物，混合液粘度為0.1Pa.s；2、運(yùn)行工況：反應(yīng)釜反應(yīng)時(shí)間為2h，反映溫度為200C，反應(yīng)釜裝滿樹皮，含酸介質(zhì)回流洗滌；3、使用折舊10年；4、操作環(huán)境：室內(nèi)潮濕，環(huán)境最高溫度為35C。5、制造條件及生產(chǎn)批量：壓力容器廠生產(chǎn)，小批量生產(chǎn)； 設(shè)計(jì)工作量： 1、反應(yīng)釜裝配圖1張（A0或A1）；

3、2、設(shè)計(jì)說明書1份（手寫），要求最低字?jǐn)?shù)不少于6000字。進(jìn)度安排起止日期工作內(nèi)容反應(yīng)釜釜體、夾套的設(shè)計(jì)反應(yīng)釜附件、攪拌裝置、傳動(dòng)裝置的現(xiàn)狀及尺寸設(shè)計(jì)反應(yīng)釜焊縫、開孔補(bǔ)強(qiáng)、裝配圖的設(shè)計(jì)、整理說明書交圖紙并答辯主要參考資料1.過程設(shè)備設(shè)計(jì)M，第四版，鄭津樣主編，2012年，北京，化學(xué)工業(yè)出版社。2.化工設(shè)備機(jī)械課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書M，楊志主編，2012，北京，化學(xué)工業(yè)出版社。3.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊M，成大先主編，2010年，北京，化學(xué)工業(yè)出版社。4互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)M，2010年，徐雪林主編，長沙，湖南大學(xué)出版社。5.工程圖學(xué)M，趙大興主編，2011年，武漢，高等教育出版社。6.機(jī)械原理M，朱理主編，20

4、11年，杭州，高等教育出版社。 7.材料力學(xué)M，劉鴻文主編，2010年，西安， 高等教育出版社。指導(dǎo)教師（簽字）： 年 月 日系（教研室）主任（簽字）： 年 月 日 目 錄第一章 緒論31.1 設(shè)計(jì)任務(wù)41.2 設(shè)計(jì)目的4第二章 反應(yīng)釜設(shè)計(jì)4第一節(jié) 罐體幾何尺寸計(jì)算4 2.1.1 確定筒體內(nèi)徑4 2.1.2 確定封頭尺寸4 2.1.3 確定筒體高度4 2.1.4 夾套的幾何尺寸計(jì)算5 2.1.5 夾套反應(yīng)釜的強(qiáng)度計(jì)算6 2.1.5.1 強(qiáng)度計(jì)算的原則及依據(jù)6 2.1.5.2 內(nèi)筒及夾套的受力分析6 2.1.5.3 計(jì)算反應(yīng)釜厚度7第二節(jié) 反應(yīng)釜釜體及夾套的壓力試驗(yàn)92.2.1 釜體的水壓試驗(yàn)9

5、 水壓試驗(yàn)壓力的確定9 水壓試驗(yàn)的強(qiáng)度校核9 壓力表的量程、水溫及水中Cl-的濃度92.2.2 夾套的水壓試驗(yàn)9 2. 水壓試驗(yàn)壓力的確定9 水壓試驗(yàn)的強(qiáng)度校核9 壓力表的量程、水溫及水中Cl-的濃度9第三節(jié) 反應(yīng)釜的攪拌裝置112.3.1 槳式攪拌器的選取和安裝112.3.2 攪拌軸設(shè)計(jì)11 2. 攪拌軸的支承條件11 2.3.2.2 功率12 2. 攪拌軸強(qiáng)度校核12 2. 攪拌抽臨界轉(zhuǎn)速校核計(jì)算122.3.3 聯(lián)軸器的型式及尺寸的設(shè)計(jì)12第四節(jié) 反應(yīng)釜的傳動(dòng)裝置與軸封裝置14 常用電機(jī)及其連接尺寸14 減速器的選型15 減速器的選型15 減速機(jī)的外形安裝尺寸15 機(jī)架的設(shè)計(jì)16 反應(yīng)釜的

6、軸封裝置設(shè)計(jì)17第五節(jié) 反應(yīng)釜其他附件19 支座19 手孔和人孔20 設(shè)備接口21 接管與管法蘭21 補(bǔ)強(qiáng)圈21 液體出料管和過夾套的物料進(jìn)出口22 固體物料進(jìn)口的設(shè)計(jì)22第六節(jié) 焊縫結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)252.6.1 釜體上的主要焊縫結(jié)構(gòu)252.6.2 夾套上的焊縫結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)26第三章 后言273.1 結(jié)束語28 3.2 參考文獻(xiàn)28第一章緒論反應(yīng)釜的廣義理解即有物理或化學(xué)反應(yīng)的容器，通過對(duì)容器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與參數(shù)配置，實(shí)現(xiàn)工藝要求的加熱、蒸發(fā)、冷卻及低高速的混配功能。根據(jù)攪拌過程的目的與攪拌器造成的流動(dòng)狀態(tài)判斷該過程所適用的漿型，這是一種比較合用的方法。反應(yīng)釜廣泛應(yīng)用于石油、化工、橡膠、農(nóng)藥、染料、醫(yī)藥

7、、食品，用來完成硫化、硝化、氫化、烴化、聚合、縮合等工藝過程的壓力容器，例如反應(yīng)器、反應(yīng)鍋、分解鍋、聚合釜等；材質(zhì)一般有碳錳鋼、不銹鋼、鋯、鎳基（哈氏、蒙乃爾、因康鎳）合金及其它復(fù)合材料。反應(yīng)釜是化工行業(yè)不可缺少的防腐設(shè)備，在使用中機(jī)械碰撞、溫度急變等因素經(jīng)常引起脫瓷、裂紋、氣泡、氣孔和面釉的其他損傷，這些缺陷在搪瓷設(shè)備中是決不允許的， 一旦發(fā)生這種現(xiàn)象，必須進(jìn)行修補(bǔ)。一個(gè)搪瓷釜價(jià)值幾萬元，由于局部爆瓷而報(bào)廢十分可惜。應(yīng)采用高分子復(fù)合材料搪瓷修補(bǔ)劑修復(fù)搪瓷釜，搪瓷現(xiàn)場修補(bǔ)劑是由高分子聚合物、合金鋼粉末或耐磨陶瓷粉末為基材并配以固化劑的雙組份復(fù)合材料。與普通樹脂型的修補(bǔ)劑相比，高分子復(fù)合材料依靠

8、自身更為細(xì)密的高分子結(jié)構(gòu)，使得材料自身具有更強(qiáng)的粘接力和優(yōu)異的耐腐蝕、抗腐蝕性能，高分子甚至能夠滲透到金屬里面，形成更為緊密的高分子復(fù)合材料保護(hù)層。反應(yīng)釜由釜體、釜蓋、夾套、攪拌器、傳動(dòng)裝置、軸封裝置、支承等組成。攪拌形式一般有錨式、槳式、渦輪式、推進(jìn)式或框式等，攪拌裝置在高徑比較大時(shí)，可用多層攪拌槳葉，也可根據(jù)用戶的要求任意選配。并在釜壁外設(shè)置夾套，或在器內(nèi)設(shè)置換熱面，也可通過外循環(huán)進(jìn)行換熱。加熱方式有電加熱、熱水加熱、導(dǎo)熱油循環(huán)加熱、遠(yuǎn)紅外加熱、外(內(nèi))盤管加熱等，冷卻方式為夾套冷卻和釜內(nèi)盤管冷卻，攪拌槳葉的形式等。支承座有支承式或耳式支座等。轉(zhuǎn)速超過160轉(zhuǎn)以上宜使用齒輪減速機(jī).開孔數(shù)量

9、、規(guī)格或其它要求可根據(jù)用戶要求設(shè)計(jì)、制作。設(shè)計(jì)任務(wù) 化工設(shè)備的機(jī)械設(shè)計(jì)是在工藝設(shè)計(jì)之后，根據(jù)設(shè)備的工藝條件，圍繞著設(shè)備內(nèi)、外附件的選型進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，圍繞著確定厚度大小進(jìn)行強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)與校核計(jì)算。主要步驟如下：（1）全面考慮壓力大小、溫度高低和腐蝕強(qiáng)度等確定材料的選取。（2）選用零部件。（3）計(jì)算外載荷，包括內(nèi)壓、外壓、設(shè)備自重，零部件偏載、風(fēng)載、地震載荷等。（4）強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性設(shè)計(jì)與校核計(jì)算。（5）傳動(dòng)設(shè)備的選型與計(jì)算。（6）繪制設(shè)備圖紙，包括繪制裝配圖、零件圖，提出技術(shù)要求。設(shè)計(jì)目的 通過裸程設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立地運(yùn)用所學(xué)到的基本理論并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際的知識(shí)，綜合地分析和解決生

10、產(chǎn)實(shí)際問題的能力。因此，當(dāng)學(xué)生首次完成該課程設(shè)計(jì)后，應(yīng)達(dá)到一下幾個(gè)目的： 熟練掌握查閱文獻(xiàn)資料、收集相關(guān)數(shù)據(jù)、正確選擇公式，當(dāng)缺乏必要的數(shù)據(jù)時(shí)，尚需要自己通過實(shí)驗(yàn)測定或到生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)際查定。 在兼顧技術(shù)先進(jìn)性、可行性、經(jīng)濟(jì)合理的前提下，綜合分析設(shè)計(jì)任務(wù)要求，確定化工工藝流程，進(jìn)行設(shè)備選型，并提出保證過程正常、安全可行所需的檢測和計(jì)量參數(shù)，同時(shí)還要考慮改善勞動(dòng)條件和環(huán)境保護(hù)的有效措施。 準(zhǔn)確而迅速的進(jìn)行過程計(jì)算及主要設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算及選型。 用精煉的語言、簡潔的文字、清晰地圖表來表達(dá)自己的設(shè)計(jì)思想和計(jì)算結(jié)果。第二章 反應(yīng)釜的設(shè)計(jì)第一節(jié) 罐體幾何尺寸計(jì)算2.1.1 確定筒體內(nèi)徑 2-1 一般由

11、工藝條件給定容積V、筒體內(nèi)徑按照式（2.1）估算 2-2式中 V-工藝條件給定容積，m； i-長徑比,i=（按物料的類型選取，見附表2.1）。 當(dāng)反應(yīng)釜容積V小時(shí)，為使筒體內(nèi)徑D1不致太小，以便在頂蓋上容易布置接管和傳動(dòng)裝置，通常取i最小值。表2.1 不同釜內(nèi)物料類型長徑比種類釜內(nèi)物料類型H1/Di一般反應(yīng)釜液-固相或液液相物料11.3氣液相物料12由表1.1可取i=H/Di=1 =1.47m 2-3圓整得，2.1.2 確定封頭尺寸 橢圓封頭選取標(biāo)準(zhǔn)件，它的內(nèi)徑與筒體內(nèi)徑相同，查表JB/T 47462002 EHA橢圓形封頭，得：， 2.1.3 確定筒體高度 反應(yīng)釜容積V通常按封頭和筒體兩部分

12、容積之和計(jì)算。則筒體高度按照式(2-4）計(jì)算并進(jìn)行圓整。 (2-4)式中 封頭容積，m；1米高筒體容積，m/m。 查表GB 901988表3，得：， = 2-5圓整得，2.1.4 夾套的幾何尺寸計(jì)算夾套和筒體的連接常焊接成封閉結(jié)構(gòu)。夾套的結(jié)構(gòu)尺寸常根據(jù)安裝和工藝兩方面要求而定。夾套的內(nèi)徑可根據(jù)筒體內(nèi)徑選取。表2.2夾套內(nèi)徑與筒體內(nèi)徑關(guān)系Dj/mm500600700180020003000Dj/mmDi +50Di +100Di +200夾套下封頭型式同罐體封頭，其直徑與夾套筒體相同。夾套高由傳熱面積決定，不能低于料液高。填料系數(shù)取0.80。夾套高按式（2.6）估算 （2.6） 2-7取=900

13、mm傳熱面積計(jì)算 夾套所包圍的罐體表面積一定要大于工藝要求的傳熱面積。 （2.8）查表JB/T 47462002 EHA橢圓形封頭，得：，計(jì)算得 7 2-92.1.5 夾套反應(yīng)釜的強(qiáng)度計(jì)算 2.1.5.1 強(qiáng)度計(jì)算的原則及依據(jù) 強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)考慮以下幾種情況。（1）圓筒內(nèi)為常壓外帶夾套時(shí) 當(dāng)圓筒公稱直徑DN600mm時(shí)，被夾套包圍部分的筒體按外壓（指夾套壓力）圓筒設(shè)計(jì)，其余部分按常壓設(shè)計(jì)；（2）圓筒內(nèi)為真空外帶夾套時(shí) 當(dāng)圓筒公稱直徑DN600mm時(shí)，被夾套包圍部分的筒體按外壓（指夾套壓力+0.1MPa）圓筒設(shè)計(jì)，其余部分按真空設(shè)計(jì)； 當(dāng)圓筒公稱直徑DN600mm時(shí)，全部筒體按外壓（指夾套壓力+0.

14、1MPa）圓筒設(shè)計(jì)；（3）圓筒內(nèi)為正壓外帶夾套時(shí) 當(dāng)圓筒公稱直徑DN600mm時(shí)，被夾套包圍部分的筒體分別按內(nèi)壓圓筒和外壓圓筒計(jì)算，取其中較大值；其余部分按內(nèi)壓圓筒設(shè)計(jì)。 當(dāng)圓筒公稱直徑DN600mm時(shí)，全部筒體按內(nèi)壓圓筒和外壓圓筒計(jì)算，取其中最大值。 2.1.5.2 內(nèi)筒及夾套的受力分析 工藝提供的條件為：釜體內(nèi)筒中工作壓力為0.8MPa，夾套內(nèi)工作壓力0.9MPa。則夾套筒體和夾套封頭為承受0.9MPa內(nèi)壓；而內(nèi)筒的筒體和下封頭為既承受0.8MPa內(nèi)壓，同時(shí)又承受0.9MPa外壓，其最惡劣的工作條件為：停止操作時(shí)，內(nèi)筒無壓而夾套內(nèi)仍有蒸汽壓力，此時(shí)內(nèi)筒承受0.9MPa外壓。 2.1.5.3

15、 計(jì)算反應(yīng)釜厚度罐體和夾套材料選用S11306，設(shè)計(jì)溫度t1=220（罐體內(nèi)），t2=250（夾套內(nèi)），設(shè)計(jì)壓力P1=1.00MPa（罐體內(nèi)），P2=1.00MPa（夾套內(nèi)）。筒體內(nèi)液柱靜壓力： 2-10則罐體計(jì)算壓力:P1c=P1+P1H=1+0.028=1.028MPa筒體內(nèi)液柱靜壓力： 2-11則夾套的計(jì)算壓力為:P2c=P2+P2H=1+0.019=1.019MPa，查表可知設(shè)計(jì)溫度下，S11306的許用應(yīng)力為t=119MPa。 夾套筒體與內(nèi)筒的環(huán)焊縫，因無法探傷檢查，故查取，從安全計(jì)夾套上所有焊縫均取，封頭采用由鋼板拼制的標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭。取鋼板厚度負(fù)偏差，腐蝕裕量：罐體為2.0mm，

16、夾套，夾套厚度計(jì)算如下：筒體計(jì)算厚度: 2-12夾套計(jì)算厚度: 2-13 筒體封頭計(jì)算厚度: 2-14夾套封頭計(jì)算厚度: 2-15取鋼板厚度負(fù)偏差，腐蝕裕量：罐體為2.0mm，夾套，則有： 筒體總厚度：； 2-16 夾套總厚度： 2-17圓整后選?。?筒體名義厚度：d1=15mm 夾套名義厚度：d2=14mm第二節(jié) 反應(yīng)釜釜體及夾套的壓力試驗(yàn)2.2.1 釜體的水壓試驗(yàn) 2.2.1.1 水壓試驗(yàn)壓力的確定 水壓試驗(yàn)的壓力： （3.1） 2.2.1.2 水壓試驗(yàn)的強(qiáng)度校核 水壓試驗(yàn)的應(yīng)力： （3.2） 液壓強(qiáng)度足夠。2.2.1.3 壓力表的量程、水溫及水中濃度的要求 壓力表的最大量程： =2=21

17、.0=2.0，水溫15 ，水中濃度252.2.2 夾套的水壓試驗(yàn) 2.2.2.1 水壓試驗(yàn)壓力的確定 水壓試驗(yàn)的壓力： （3.3） 2.2.2.2 水壓試驗(yàn)的強(qiáng)度校核 水壓試驗(yàn)的應(yīng)力： （3.4） 液壓強(qiáng)度足夠 2.2.2.3 壓力表的量程、水溫及水中濃度的要求 壓力表的最大量程： =2=21.125=2.250，水溫15 ，水中濃度25第三節(jié) 反應(yīng)釜的攪拌裝置 在反應(yīng)釜中，為增加反應(yīng)速率、強(qiáng)化傳質(zhì)或傳熱效果以及加強(qiáng)混合等作用，常裝設(shè)攪拌裝置。攪拌裝置由攪拌器、軸及其支承組成。攪拌器的型式主要有：槳式、推進(jìn)式、框式、渦輪式、螺桿式和螺帶式等。設(shè)計(jì)任務(wù)書要求的為槳式。 槳式攪拌器的選取和安裝槳式

18、攪拌器結(jié)構(gòu)比較簡單，槳葉一般以扁鋼制造，材料可以采用碳鋼、合金鋼、或有色金屬，或碳鋼外包橡膠環(huán)氧樹脂、酚醛玻璃布等。槳葉有平直葉和折葉兩種。平直葉葉面與旋轉(zhuǎn)方向垂直，而折葉式則是槳葉與旋轉(zhuǎn)方向成一傾斜角，一般為60。槳式攪拌器運(yùn)轉(zhuǎn)速度較慢，一般為2080r/min，v4m/s。根據(jù)任務(wù)書給予的工藝條件，選取一層槳葉。一層槳葉安裝位置為安裝在下封頭焊縫線高度上。槳式攪拌器直徑D約取反應(yīng)釜內(nèi)徑的1/32/3，不宜過大。根據(jù)條件，選取。 攪拌軸設(shè)計(jì) 攪拌軸的機(jī)械設(shè)計(jì)內(nèi)容同一般傳動(dòng)軸。主要是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（包括軸的支承結(jié)構(gòu)）和強(qiáng)度校核，對(duì)于轉(zhuǎn)速n200r/min的，還要進(jìn)行臨界轉(zhuǎn)速的校核。（1）攪拌軸的材料

19、：用45號(hào)鋼（2）攪拌軸的結(jié)構(gòu)：常用實(shí)心或空心直軸，其結(jié)構(gòu)形式根據(jù)軸上安裝的攪拌器類型、支承的結(jié)構(gòu)和數(shù)量、以及和聯(lián)軸器的連接要求而定，還要考慮腐蝕等因素的影響。介質(zhì)為鹽類無腐蝕性。軸上安裝一層攪拌器。攪拌器的軸頭需車削臺(tái)肩，開鍵槽，軸端還要車螺紋。 攪拌軸的支承條件 保持?jǐn)嚢栎S懸臂穩(wěn)定性的允許長度，在一般工作條件下，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，推薦以下兩個(gè)穩(wěn)定條件的關(guān)系式，以供參考。45 （4.1）4050 （4.2）取=1800mm 功率 先計(jì)算雷諾數(shù)Re，液體黏度=0.38pas，密度=1200kg/m3，軸轉(zhuǎn)速n=80r/min1.33r/s，直徑d=0.7m (4.3)代入式（4.3），得： ，由教

20、材362頁查功率曲線，得。計(jì)算功率W 攪拌軸強(qiáng)度校核 選擇攪拌軸的材料為45鋼，查表知45鋼的許用軸向應(yīng)力=30-40Mpa，計(jì)算系數(shù)A=107118，則攪拌軸直徑為： 考慮到鍵槽對(duì)軸的削弱和物料對(duì)軸的腐蝕，可取軸的直徑d=40mm。 攪拌抽臨界轉(zhuǎn)速校核計(jì)算 由于反應(yīng)釜的攪拌軸轉(zhuǎn)速=80200，故不作臨界轉(zhuǎn)速校核計(jì)算。 聯(lián)軸器的型式及尺寸的設(shè)計(jì) 由于聯(lián)軸節(jié)軸孔直徑=40mm，因此攪拌軸的直徑調(diào)整至50mm。查表，選擇立式夾殼聯(lián)軸器，公稱軸徑50mm的聯(lián)軸器的最大許用扭矩Mn530Nm。驗(yàn)算聯(lián)軸器的扭矩。查教材，選取載荷系數(shù)K=1.5，聯(lián)軸器的計(jì)算扭矩Mnj為： Mnj=KMn=1.595500

21、.40/80=71.63NmMn=530Nm 夾殼聯(lián)軸器的標(biāo)記為聯(lián)軸器Dn50HG5-213-65。圖4.1 立式夾殼聯(lián)軸節(jié)1-夾殼；2-懸吊環(huán)；3-墊圈；4-螺母；5-螺栓 表4.1 夾殼聯(lián)軸節(jié)的尺寸軸孔直徑50螺栓數(shù)量規(guī)格118483576162207156M12804558516120.60.4表4.2 夾殼聯(lián)軸節(jié)的零件及材料件號(hào)名 稱材 料件 號(hào)名 稱材 料1左、右夾殼ZG-1Cr18Ni9Ti(GB2100)4螺 母0Cr18Ni9Ti(GB/T 6170)2吊 環(huán)0Cr18Ni9Ti(GB4385)5螺 栓A2-70(GB/T 5782)3墊 圈A-140(GB/T97.2)第四節(jié)

22、 反應(yīng)釜的傳動(dòng)裝置與軸封裝置 反應(yīng)釜的攪拌器是由傳動(dòng)裝置來帶動(dòng)。傳動(dòng)裝置通常設(shè)置在釜頂封頭的上部,一般采用立式布置。如圖5.1所示。電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速裝置將轉(zhuǎn)速減至工藝要求的攪拌轉(zhuǎn)速，再通過聯(lián)軸器帶動(dòng)攪拌軸旋轉(zhuǎn)。減速機(jī)下設(shè)計(jì)一機(jī)座，以便安裝在反應(yīng)釜的封頭上。由于考慮帶傳動(dòng)裝置與軸封裝置站樁時(shí)要求保持一定的同心度以及裝卸檢修方便，常在封頭上焊一底座，整個(gè)傳動(dòng)裝置連機(jī)座及軸封裝置都一起安裝在這個(gè)底座上。因此，反應(yīng)釜的傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)內(nèi)容一般應(yīng)包括：選用電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)和聯(lián)軸器、選用或設(shè)計(jì)機(jī)座和設(shè)計(jì)底座。 圖5.1 常用電機(jī)及其連接尺寸 攪拌裝置選用電機(jī)問題，主要是確定系列、功率、轉(zhuǎn)速以及安裝形式和防爆等幾項(xiàng)內(nèi)

23、容。最常用的為Y系列全封閉自扇冷氏三相異步電動(dòng)機(jī)；當(dāng)有防爆要求時(shí)，可選用YB系列。 電機(jī)功率必須滿足攪拌器運(yùn)轉(zhuǎn)功率與傳動(dòng)系統(tǒng)、軸封系統(tǒng)功率損失的要求，還要考慮到有時(shí)在攪拌操作中會(huì)出現(xiàn)不利條件造成功率過大。電機(jī)功率可按照下式確定： （5.1）式中 Pd-電機(jī)功率，kW； P-攪拌器功率，kW； Pm-軸封系統(tǒng)的摩擦損失，kW； -傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械效率。最終選取電機(jī)型號(hào)為Y132S-6。其額定功率為3kW，滿載轉(zhuǎn)速為960r/min。 減速器的選型 釜用減速機(jī)的選擇往往通過類比方法進(jìn)行，計(jì)算分析所得的數(shù)據(jù)可作選型參考。選擇前一般已知的條件是：攪拌所需轉(zhuǎn)速及攪拌軸的功率（或所配電機(jī)功率）和工況的特殊要

24、求等。 2.4.2.1 減速器的選型 根據(jù)電機(jī)的功率P=2.2kW、攪拌軸的轉(zhuǎn)速n80r/min、傳動(dòng)比i為1500/ 8018.75。選用擺線針齒行星減速機(jī)（標(biāo)定符號(hào)BLD型號(hào)代號(hào)機(jī)型號(hào)減速比軸頭型式，標(biāo)準(zhǔn)圖號(hào)HG 574578） 2.4.2.2 減速機(jī)的外形安裝尺寸圖5.2 直連擺線針輪減速機(jī)表5.1 減速機(jī)的外形安裝尺寸L1DD2132463415796-124526040D3D4D11123020048.51422246161 機(jī)架的設(shè)計(jì) 機(jī)架式安防減速機(jī)用的，它與減速機(jī)底座尺寸應(yīng)匹配。V帶減速機(jī)自帶機(jī)架，選用其他類型標(biāo)準(zhǔn)釜用減速機(jī)按照標(biāo)準(zhǔn)選配機(jī)架。標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架有三種：無支點(diǎn)機(jī)架、單支點(diǎn)機(jī)

25、架和雙支點(diǎn)機(jī)架。本設(shè)計(jì)采用無支點(diǎn)機(jī)架。其結(jié)構(gòu)如圖6.2所示。 圖6.2 WJ型無支點(diǎn)機(jī)架無支點(diǎn)機(jī)架的選用條件：（1）電動(dòng)機(jī)或減速機(jī)具備兩個(gè)支點(diǎn)，并經(jīng)核算確認(rèn)軸承能夠承受由攪拌軸傳遞而來的徑向和軸向載荷者；（2）電動(dòng)機(jī)或減速機(jī)有一個(gè)支點(diǎn)，但釜內(nèi)設(shè)有底軸承、中間軸承或軸承本體設(shè)有可以作為支點(diǎn)的抽成，上下組成一對(duì)軸支撐者。無支點(diǎn)機(jī)架一般僅適用于傳遞小功率和小的軸向載荷的條件。減速器輸出軸聯(lián)軸器形式為夾殼式聯(lián)軸器或剛性凸緣聯(lián)軸器。 反應(yīng)釜的軸封裝置設(shè)計(jì) 反應(yīng)釜中介質(zhì)的泄露會(huì)造成物料浪費(fèi)并污染環(huán)境，易燃、易爆、劇毒、腐蝕性介質(zhì)的泄露會(huì)危及人身安全和設(shè)備安全。因此，在反應(yīng)釜的設(shè)計(jì)過程中選擇合理的密封裝置是

26、非常重要的。 軸封裝置按密封面間有無運(yùn)動(dòng)，分為靜密封和動(dòng)密封兩大類。攪拌反應(yīng)釜上法蘭面之間是相對(duì)靜止的，它們之間的密封屬于靜密封。靜止的反應(yīng)釜頂蓋（上封頭）和旋轉(zhuǎn)的攪拌軸之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，它們之間的密封屬于動(dòng)密封。為了防止介質(zhì)從轉(zhuǎn)動(dòng)軸與封頭之間的泄露而設(shè)置的密封裝置，簡稱為軸封裝置。反應(yīng)釜中使用的軸封裝置主要有填料密封和機(jī)械密封兩種。 表5.2 填料箱密封和機(jī)械密封的比較比較項(xiàng)目填料箱密封機(jī)械密封泄漏量180450c.c./h10c.c./h,一般平均泄漏量為填料箱密封的1%摩擦功損失機(jī)械密封為填料箱密封的10%50%軸磨損有磨損用久后要換軸幾無磨損維護(hù)及壽命細(xì)化經(jīng)常維護(hù)，更換填料，個(gè)別情況8

27、h（每班）更換一次壽命0.51年或更長，很少需要維護(hù)高參數(shù)高壓、高溫、高真空、高轉(zhuǎn)速、大直徑密封很難解決可以加工及安裝加工要求一般，填料更換方便動(dòng)環(huán)、靜環(huán)表面粗糙度及平面度要求高，不易加工，成本高，裝拆不便對(duì)材料要求一般動(dòng)環(huán)、靜環(huán)要求較高減磨性能 我們這次設(shè)計(jì)使用填料密封。它是攪拌反應(yīng)釜最早采用的一種軸封結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、易于制造，并適用于低壓、低溫的場合。雖然填料中含有一些潤滑劑，但其數(shù)量有限且在運(yùn)轉(zhuǎn)中不斷消耗，故填料箱上常設(shè)置添加潤滑油的裝置。 密封裝置不可能達(dá)到絕對(duì)密封,因?yàn)閴壕o力太大時(shí)會(huì)加速軸與填料的磨損，使密封失效更快。從延長密封壽命出發(fā)，允許有一定的泄露量（150mL/h45

28、0mL/h），運(yùn)轉(zhuǎn)過程中需調(diào)整壓蓋的壓緊力，并規(guī)定更換填料的周期。填料是保證密封的主要零件。填料選用正確與否對(duì)填料的密封性起關(guān)鍵性的作用。對(duì)填料的基本要求是：（1）要有彈性，這在壓緊壓蓋后，填料能貼緊攪拌軸并對(duì)軸產(chǎn)生一定的抱緊力；（2）良好的耐磨性；（3）與攪拌軸的摩擦系數(shù)要小，以便降低摩擦功率損耗，延長填料壽命；（4）良好的導(dǎo)熱性，使摩擦產(chǎn)生的熱量能較快地傳遞出去；（5）耐介質(zhì)及潤滑劑的浸泡和腐蝕。此外，對(duì)用在高溫高壓下的填料還要求耐高溫及有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。 填料的選用應(yīng)根據(jù)反應(yīng)釜內(nèi)介質(zhì)的特性（包括對(duì)材料的腐蝕性）、操作壓力、操作溫度、轉(zhuǎn)軸直徑、轉(zhuǎn)速等進(jìn)行選擇。 對(duì)于低壓（PN0.2MPa）

29、、無毒介質(zhì)、非易燃易爆者，可選用一般石棉繩，安裝時(shí)外涂黃油，或者采用油浸石棉填料。壓力較高或介質(zhì)有毒及易燃易爆者，最常用的是石墨石棉填料和橡膠石棉填料。第五節(jié) 反應(yīng)釜其他附件 支座 夾套反應(yīng)釜多為立式安裝，最常用耳式支座。 標(biāo)準(zhǔn)耳式支座（JB/T4735-92）分為A型和B型兩種。當(dāng)設(shè)備需要保溫或直接支承在樓板上是選B型，否則選A型。本設(shè)計(jì)選A型。其主要尺寸見下表。表6.1A型耳式支座主要尺寸 每臺(tái)反應(yīng)釜常用4個(gè)支座，但承重計(jì)算時(shí)，考慮安裝誤差造成的受力情況變壞，應(yīng)按照兩個(gè)支座計(jì)算。耳式支座實(shí)際承受載荷是近似計(jì)算： （6.1）式中 Q-支座實(shí)際承受載荷，kN； D-支座安裝尺寸，mm； g-重

30、心加速度，取g=9.8m/s； Ge-偏心載荷，N； h-水平力作用點(diǎn)至底板高度，mm； k-不均勻系數(shù)，安裝3個(gè)支座時(shí)，取k=1，安裝3個(gè)以上時(shí)，取k=0.83； -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)量），kg； n-支座數(shù)量； Se-偏心距，mm； P-水平力，取和的大值，N。 當(dāng)容器高徑比不大于5，且總高度不大于10m時(shí)，和可按照下式計(jì)算，超出此范圍的容器不推薦使用耳式支座。水平地震力： （6.2）式中 -地震系數(shù)。 水平風(fēng)載荷： (6.3)式中 -容器外徑，有保溫層時(shí)取保溫層外徑，mm；-風(fēng)壓高度變化系數(shù)，按設(shè)備質(zhì)心所處高度??；-10m高度處的基本風(fēng)壓值，N/m；-容器

31、總高度，mm。 將已知值代入式（6.1），得因?yàn)?，所以選用的耳式支座滿足要求。 手孔和人孔 手孔和人孔的設(shè)置是為了安裝、拆卸、清洗和檢修設(shè)備內(nèi)部的裝置。手孔直徑一般為150250mm，應(yīng)使工人帶上手套并握有工具的手能方便的通過。手孔和人孔的種類較多，且大部分有標(biāo)準(zhǔn)。本設(shè)計(jì)采用手孔，為帶頸平焊法蘭手孔，其主要尺寸見表6.2。表6.2表6.2 帶頸平焊法蘭手孔 設(shè)備接口 化工容器及設(shè)備，往往由于工藝操作等原因，在筒體和封頭上需要開一些各種用途的孔。 2.5.3.1 接管與管法蘭 接管與管法蘭是用來與管道或其他設(shè)備連接的。標(biāo)準(zhǔn)管法蘭的主要參數(shù)是公稱通徑（DN）和公稱壓力（PN）。管子的公稱通徑和鋼管

32、的外徑關(guān)系見表6.3。表6.3 2.5.3.2 補(bǔ)強(qiáng)圈容器開孔后由于殼體材料的削弱，出現(xiàn)開孔應(yīng)力集中現(xiàn)象。因此要考慮補(bǔ)強(qiáng)。 補(bǔ)強(qiáng)圈就是用來彌補(bǔ)設(shè)備殼體因開孔過大而造成的強(qiáng)度損失的一種常用形式。補(bǔ)強(qiáng)圈形狀應(yīng)與被補(bǔ)強(qiáng)部分相符，使之與設(shè)備殼體密切貼合，焊接后能與殼體同時(shí)受力。補(bǔ)強(qiáng)圈上有一小孔，焊后同如壓縮空氣，以檢查焊縫的氣密性。補(bǔ)強(qiáng)圈的厚度和材料一般均與設(shè)備殼體相同。 2.5.3.3 液體出料管和過夾套的物料進(jìn)出口 出料管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要從物料易放盡、阻力小和不易堵塞等因素考慮。另外還要考慮溫差應(yīng)力的影響。液體出料管和過夾套的物料進(jìn)出口的主要尺寸見表6.4表6.4 2.5.3.4 固體物料進(jìn)口的設(shè)計(jì)

33、由于釜體的內(nèi)徑，因此不需要在釜體的封頭上設(shè)置人孔，本設(shè)計(jì)選用板式平焊法蘭物料孔。由文獻(xiàn)【3】1208頁表12-149和1212表12-151查文獻(xiàn)【4】附錄九，得其結(jié)構(gòu)如圖6.1、尺寸見表6.5、材料見表6.6。 圖6.1 帶蓋平焊法蘭進(jìn)料口結(jié)構(gòu)1-接管；2-螺母；3-螺栓；4-法蘭；5-墊片；6-法蘭蓋；7-手柄；表6.5帶蓋平焊法蘭進(jìn)料口的尺寸公稱壓力（）密封面形式公稱直徑螺栓規(guī)格數(shù)量0.6突面2002738390350201219084261820表6.6 物料進(jìn)口0.6200的明細(xì)表件號(hào)名稱數(shù)量材料1接管10Cr18Ni10Ti2螺母8253螺栓8354法蘭11Cr18Ni9Ti5墊片

34、1耐油石棉橡膠板6法蘭蓋11Cr18Ni9Ti7手柄2Q235-A 視鏡 視鏡主要用來觀察內(nèi)物料及其反應(yīng)情況，也可作為料面指示鏡，一般成對(duì)使用。其結(jié)構(gòu)型式如圖6.2。當(dāng)視鏡需要斜裝或設(shè)備直徑較小時(shí)，采用帶頸視鏡。本設(shè)計(jì)采用帶燈有頸視鏡，主要尺寸見表6.7，材料見表6.8。圖6.2 視鏡的結(jié)構(gòu)型式表6.7表4.9 視鏡的材料件號(hào)名稱數(shù)量材料件號(hào)名稱數(shù)量材料1視鏡玻璃1硼硅玻璃(SJ-6)4壓緊環(huán)1Q235-A2襯 墊2石棉橡膠板5雙頭螺柱8Q235-A3接 緣11Cr18Ni9Ti6螺母16Q235-A第六節(jié) 焊縫結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 釜體上的主要焊縫結(jié)構(gòu) 釜體上的主要焊縫結(jié)構(gòu)及尺寸如圖 （a）筒體的縱向

35、焊縫 （b）筒體與下封頭的環(huán)向焊縫 （c）固體物料進(jìn)口接管與封頭的焊縫 （d）進(jìn)料管與封頭的焊縫 （e）冷卻器接管與封頭的焊縫 （f）溫度計(jì)接管與封頭的焊縫（h）出料口接管與封頭的焊縫 夾套上的焊縫結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 夾套上的焊縫結(jié)構(gòu)及尺寸如圖 （a）筒體的縱向焊縫 （b）筒體與封頭的橫向焊縫 （c）導(dǎo)熱油進(jìn)口接管與筒體的焊縫 （e）導(dǎo)熱油出口接管與筒體的焊縫（f）釜體與夾套的焊縫第三章 后言結(jié)束語根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書給定的設(shè)計(jì)參數(shù)，我查閱了大量化工設(shè)備設(shè)計(jì)資料，尤其是各類設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，完成了以下設(shè)計(jì)任務(wù)：(1) 反應(yīng)釜的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。根據(jù)工藝要求并考慮制造、安裝和維護(hù)檢修的方便，確定各部分結(jié)構(gòu)形式，如封頭形式、傳動(dòng)類型、軸封和各種附件的結(jié)構(gòu)形式。(2) 攪拌容器的設(shè)計(jì)。1) 根據(jù)工