夾套反應(yīng)釜設(shè)計(jì)PPT課件

1、 立式帶夾套的反應(yīng)釜設(shè)計(jì) 帶有攪拌裝置的釜式反應(yīng)器是化工、醫(yī)藥、染料、涂料等 行業(yè)生產(chǎn)中常用的典型設(shè)備 反應(yīng)釜通常由釜體、傳熱、 攪拌、傳動(dòng)、密封等裝置及 有關(guān)附件組成。 攪拌軸夾 套釜 體機(jī) 架減速器電動(dòng)機(jī)密封裝置攪拌槳溫度計(jì)第1頁/共65頁 釜體是物料進(jìn)行反應(yīng)的空間，由筒體及上、下封頭組成。 傳熱裝置是為了提供化學(xué)反應(yīng)所需的熱量或帶走反應(yīng)生成 的熱量。除了圖中所用的夾套傳熱外，還有蛇管形式的傳 熱裝置。 攪拌裝置由攪拌器和攪拌軸組成，其作用是迅速均勻地混合物料，強(qiáng)化傳質(zhì)傳熱過程，從而加快反應(yīng)速率。 為使攪拌器能夠以一定的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，需要設(shè)置與之配套的由電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)等組成的傳動(dòng)裝置。反應(yīng)釜上

2、除了 有設(shè)備法蘭、管法蘭等靜密封結(jié)構(gòu)外，還有保證轉(zhuǎn)軸密封 的動(dòng)密封裝置。 附件 第2頁/共65頁 根據(jù)工藝設(shè)計(jì)所確定的操作容積、 工作壓力、工作溫度、介質(zhì)情況、傳熱面積、攪拌形式、轉(zhuǎn)速和功率、以及管口尺寸和方位等工藝條件，選擇各零部件的材料，確定反應(yīng)釜釜體、夾套的結(jié)構(gòu)型式和尺寸; 通過強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性計(jì)算確定反應(yīng)釜?dú)んw、夾套殼體 的壁厚和攪拌抽直徑，并根據(jù)有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)攪拌器、傳動(dòng) 裝置、密封裝置和各種附件進(jìn)行選型; 繪出所需的裝配圖與必要的零部件圖。 立式帶夾套的反應(yīng)釜設(shè)計(jì)內(nèi)容 第3頁/共65頁一、釜體的結(jié)構(gòu)型式 反應(yīng)釜的釜體由圓筒形殼體、上封頭和下封頭組成。封 頭型式多為橢球形，但對(duì)于含有

3、固體顆粒或粘度較大物 料的釜體，其下封頭常采用便于出料的錐型封頭。 筒體與下封頭一般采用焊接。上封頭與筒體的連接方式由 釜體的直徑確定。當(dāng)釜體直徑 Di800時(shí)，人在釜內(nèi)的活動(dòng)空間較小，故一般采用法蘭聯(lián)接。當(dāng)釜體直徑 Di 800時(shí)，封頭與筒體也可焊接。 內(nèi)件的裝拆可通過封頭上的人孔進(jìn)入釜內(nèi)來完成，有時(shí)為方便裝拆和檢修，既用法蘭來連接封頭和筒體，又在封頭上開設(shè)人孔。第4頁/共65頁(1)筒體的直徑和高度 反應(yīng)釜的外形尺寸如圖所示。 D iD jHH j反應(yīng)釜的外形第5頁/共65頁筒體直徑 的確定 立式反應(yīng)釜釜體的容積通常是指圓柱形筒體和下封頭包含 的容積，即： 將釜體視為圓柱形筒體，初步估算釜

4、體的內(nèi)徑 ，取 將選定的 值代入上式，可初步估算出釜體的內(nèi)徑。 考慮到釜體的內(nèi)徑應(yīng)符合壓力容器公稱直徑的標(biāo)準(zhǔn)。筒體的長度 的確定 筒體的長度 可由下式確定iDTFVVViD24iVD H34iiVDHD/iH DHHTFVVVTFVVV24iFD HVV24FiVVHD第6頁/共65頁二、釜體壁厚的設(shè)計(jì)(1)內(nèi)壓筒體壁厚的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)參數(shù)的確定 根據(jù)設(shè)備設(shè)計(jì)條件單中提供的 有關(guān)技術(shù)特性參數(shù)和要求，確定設(shè)計(jì)參數(shù)。 設(shè)計(jì)壓力 ：無安全裝置取 1.1 ；裝安全閥取 (1.051.1) ；裝爆破膜取 ； 計(jì)算壓力 ： ， 5，可以忽略 ； 設(shè)計(jì)溫度 ： 取操作介質(zhì)的最高溫度； 焊縫系數(shù) ： 根據(jù)筒體縱向

5、焊縫的結(jié)構(gòu)和無損探傷的要求 壁厚附加量 ： 0.25mm； 取值見有關(guān)文獻(xiàn) pp(1.15 1.3)WpppWpWpcpcLppp/LppLptC1C2C第7頁/共65頁 筒體壁厚的設(shè)計(jì) 碳鋼、低合金制筒體壁厚的設(shè)計(jì)采用試差法； 高合金制筒體的壁厚由壁厚計(jì)算公式確定。 筒體的強(qiáng)度校核 (2)內(nèi)壓封頭壁厚的設(shè)計(jì) 封頭的選型 釜體的上下封頭一般采用橢球型或碟型，且盡可能選用標(biāo)準(zhǔn)封頭。當(dāng)釜內(nèi)有固體物料或物料粘度較大，下封頭可選用錐形封頭，以便卸料。 第8頁/共65頁 設(shè)計(jì)參數(shù)的確定 見筒體設(shè)計(jì)參數(shù)的確定。 封頭壁厚的計(jì)算 設(shè)計(jì)方法與內(nèi)壓筒體壁厚的設(shè)計(jì)方法相同。 當(dāng)封頭壁厚小于筒體壁厚時(shí)，將封頭的壁厚

6、調(diào)整至與筒體的 壁厚一致；當(dāng)封頭壁厚大于筒體壁厚時(shí)，將封頭的直邊部分 進(jìn)行加工，以便等壁厚焊接和降低邊緣應(yīng)力。 三、外壓釜體壁厚的設(shè)計(jì) 當(dāng)夾套內(nèi)介質(zhì)的工作壓力高于釜內(nèi)壓力時(shí)，被夾套包覆的釜 體為外壓容器，為防止釜體發(fā)生失穩(wěn)，需要對(duì)其進(jìn)行穩(wěn)定性 計(jì)算。第9頁/共65頁(1)外壓圓筒壁厚的計(jì)算-簡化公式設(shè)計(jì)法 設(shè)計(jì)外壓的確定 根據(jù)設(shè)計(jì)條件單中釜體和夾套內(nèi)介質(zhì)的工作壓力，確定設(shè)計(jì) 外壓 。 圓筒壁厚的計(jì)算 假設(shè)圓筒的壁厚為 ，由 = C、 分別計(jì)算 出 、 由公式 計(jì)算出臨界長度 值 由 或 計(jì)算出筒體的計(jì)算長度 將 與 進(jìn)行比較，若 ，筒體為長圓筒； 若 ，筒體為短圓筒pnSeSnS2oinDDS

7、eSoD1.17ooeDLcrDSLcrL13iLHh 23iLHh LLLLcrLcrLcr第10頁/共65頁 長圓筒臨界壓力： 短圓筒臨界壓力： 由 計(jì)算出 p ，對(duì)于圓筒m=3。 將p與 p 進(jìn)行比較，若p p ，則假設(shè) 合理；反之不合 理，重新設(shè)計(jì)，直至滿足p p為止。 (2)圖算法 外壓圓筒所需的壁厚可利用教材中外壓容器設(shè)計(jì)一章中的圖 10-1510-20進(jìn)行計(jì)算，過程如下： 假設(shè)圓筒的壁厚為 ，由 、 ，分別計(jì)算 出 、 32.2()tecrOSpED22.6tecrOOeE SpDLDS crppmnSnSenSSC2oinDDS/oL D/oeDSLL第11頁/共65頁 在圖1

8、0-15的 坐標(biāo)中找到 的值，將此點(diǎn)沿水平方向 右移與對(duì)應(yīng)的 / 線相交，當(dāng) 50時(shí)取50； 0.05時(shí)取0.05。過此交點(diǎn)向下作垂直線與水平軸相交，找到 交點(diǎn)的系數(shù)A值。 根據(jù)圓筒的材料選用圖10-16圖10-20，在圖的下方找到系數(shù)A值，若A在曲線的右側(cè)，在此點(diǎn)作一垂直線與對(duì)應(yīng)的材料設(shè)計(jì)溫度線相交，交點(diǎn)水平對(duì)應(yīng)的值即為系數(shù)B。圓筒的許用外壓 按下式計(jì)算： 若A在曲線的左側(cè)，圓筒的許用外壓 p按下式計(jì)算： /oL D/oL DoDeS p eoSpBD2 ()3teoSpE AD/oL D/oL D第12頁/共65頁 將p與 p進(jìn)行比較，若p p ，則假設(shè) 合理；反之不合 理，需要重新設(shè)計(jì)

9、，直至滿足p p為止。 (3)外壓封頭壁厚的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)外壓的確定 封頭的設(shè)計(jì)外壓與筒體相同。 封頭壁厚的計(jì)算 設(shè)封頭的壁厚為 ，令 = C ，根據(jù)封頭的形式確定當(dāng) 量半徑 ，計(jì)算出 / 。用A=0.125 計(jì)算出系數(shù)A值。 根據(jù)圓筒的材料選用圖10-51圖10-20，在圖的下方找到系數(shù)A值，若A在曲線的右側(cè)，在此點(diǎn)作一垂直線與對(duì)應(yīng)的材料設(shè)計(jì)溫度線相交，交點(diǎn)水平對(duì)應(yīng)的值即為B系數(shù)。圓筒的許用外壓p按下式計(jì)算：nSnSnSeSeSnSoRoR()eoSR eoSpBR第13頁/共65頁 若A在曲線的左側(cè)，圓筒的許用外壓p按下式計(jì)算： 將p與 p進(jìn)行比較，若p p ，則假設(shè) 合理；反之不合 理，需要

10、重新設(shè)計(jì) ，直至滿足p p為止。 當(dāng)按內(nèi)壓容器設(shè)計(jì)出的釜體壁厚與按外壓容器的設(shè)計(jì)的釜體 壁厚不同時(shí)，取兩者中的較大者。如上封頭不包在夾套中,則不受外壓作用，只按內(nèi)壓計(jì)算，但常取與下封頭相同的壁 厚。 四、釜體的壓力試驗(yàn) 壓力試驗(yàn)的目的是檢驗(yàn)釜體的宏觀強(qiáng)度(是否有異常變形)和致密性(有無泄漏)。是化工設(shè)備出廠時(shí)必須進(jìn)行的工序。 2 0.0833()teoSpEDnSnS第14頁/共65頁五、反應(yīng)釜夾套的設(shè)計(jì) (1)夾套的結(jié)構(gòu)型式 HHHH夾套的結(jié)構(gòu)型式H第15頁/共65頁R30R30 采用夾套傳熱時(shí)，為防止熱量散失，需要在夾套外設(shè)置保溫 層。夾套的型式根據(jù)工藝設(shè)計(jì)要求和反應(yīng)釜的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行 選擇

11、，如要求上封頭與筒體采用可拆性聯(lián)結(jié)，則不能選用圖 中的型。圖中的型應(yīng)用最為廣泛。其結(jié)構(gòu)型式如下圖。 型夾套的結(jié)構(gòu) D iD j150-200D jD iSh45不銹鋼碳 鋼碳 鋼D jD iS45不銹鋼第16頁/共65頁 (2)夾套的尺寸 夾套壁與釜體壁間構(gòu)成一個(gè)供傳熱介質(zhì)流動(dòng)的空間，夾套的 內(nèi)徑 一般可按下表確定。 夾套的內(nèi)徑 與筒體內(nèi)徑 之間的關(guān)系 采用導(dǎo)熱油加熱時(shí)。夾套內(nèi)徑常取 +300，以增大夾套和釜 體的間隙，減小流動(dòng)阻力。 夾套高度 主要取決于傳熱面積的要求，但一般還應(yīng)不低于 釜內(nèi)的料液高度以保持傳熱均勻。因此， 可如下估算： jDiDjD /mm500600 7001800 20

12、003000 /mm +50 +100 +200iDjDiDiDiDiDjHjH24TFjiVVHD第17頁/共65頁 將估算出的 稍加固整后再校核傳熱面積 ，即是否滿足： 其中 為釜體下封頭的內(nèi)表面積， 為夾套包覆部分筒體的 內(nèi)表面積， 為工藝所需的傳熱面積。 在確定夾套高度時(shí)，還要考慮兩個(gè)因素(1)當(dāng)反應(yīng)釜筒體與 上封頭用法蘭連接時(shí)，夾套上邊緣與法蘭下表面的間距應(yīng)不 小于150200mm ，以便裝拆聯(lián)接法蘭的螺栓和螺母。(2)當(dāng) 反應(yīng)釜采用懸掛式支座時(shí)，要避免因夾套頂部的位置而影響 支座的焊接地位。夾套的頂部和底部開有供傳熱介質(zhì)進(jìn)出的 管口。加熱蒸汽要從上端進(jìn)入夾套，冷凝水從下端排出。如

13、用液體進(jìn)行加熱或冷卻側(cè)必須下進(jìn)上出，以保證傳熱液體充 滿夾套。jHksFFFkFSFF第18頁/共65頁 為了盡量排去夾套中的空氣或其它不凝性氣體，還常在夾套 頂部另設(shè)排氣管口，其直徑不小于DN 10。 夾套封頭的型式與釜體下封頭相同。(3)夾套圓筒壁厚的計(jì)算 夾套圓筒壁厚的計(jì)算參見釜體內(nèi)壓筒體壁厚的設(shè)計(jì)。(4)夾套封頭壁厚的設(shè)計(jì) 夾套封頭壁厚的設(shè)計(jì)參見釜體內(nèi)壓封頭壁厚的設(shè)計(jì)。(5)夾套的壓力試驗(yàn) 參見釜體的壓力試驗(yàn)。注意：做夾套的壓力試驗(yàn)時(shí)，先做 釜體的壓力試驗(yàn)，待釜體合格后，才焊上夾套做壓力試驗(yàn)。第19頁/共65頁 (1)夾套進(jìn)氣（汽）管的結(jié)構(gòu) 采用氣（汽）體作傳熱介質(zhì)時(shí)，若夾套進(jìn)氣（汽）

14、管內(nèi)的氣 速較高，需考慮采取防止氣體直接沖刷釜體外壁的措施。采 用下圖所示的防沖擋板或 側(cè)向開孔的進(jìn)氣管。 用液體作傳熱介質(zhì)時(shí)，為了 提高傳熱效果，在釜體外壁上 焊接螺旋形導(dǎo)流板有利于 提高液體流速、增大傳熱夾套進(jìn)氣（汽）管的結(jié)構(gòu) 六、傳熱裝置的設(shè)計(jì) 第20頁/共65頁 流板系用扁鋼沿筒體圓周方向螺旋繞制而成、且導(dǎo)流板與夾 套內(nèi)壁的間隙越小越好。夾套內(nèi)螺旋形導(dǎo)流板的結(jié)構(gòu) D iD jhh0-3D jD ih0-3第21頁/共65頁h(2)釜內(nèi)蛇管的結(jié)構(gòu) 當(dāng)工藝所需的傳熱面積較大，夾套的傳熱面積不能滿足要 求，或釜內(nèi)襯里為導(dǎo)熱性差的材料時(shí)，可采用蛇管傳熱。蛇 管一般用管子盤旋成圓柱彈簧狀，故亦稱

15、盤管，其結(jié)構(gòu)如圖 所示。 蛇管的進(jìn)出口最好盡量設(shè)置在同一端，這樣可只與一個(gè)端蓋相連接而裝拆方便。但蒸汽加熱時(shí)要上進(jìn)下出，以利冷卻水的排出、減少振動(dòng)。有時(shí)出于工藝或結(jié)構(gòu)需要。也可將進(jìn)出口安排在筒體上。 蛇管結(jié)構(gòu) D1第22頁/共65頁 常見的蛇管進(jìn)出口結(jié)構(gòu)見下圖。（a） （b） （c） （d） （e） 蛇管進(jìn)出口結(jié)構(gòu) 第23頁/共65頁 七、釜體容器法蘭的聯(lián)接結(jié)構(gòu) 法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)由一對(duì)法蘭、一個(gè)墊片、若干個(gè)螺栓和螺母構(gòu) 成。 其設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：法蘭的設(shè)計(jì)、密封面形式的選型、墊片設(shè)計(jì)、螺栓和螺母的設(shè)計(jì)等。第24頁/共65頁(1)法蘭的設(shè)計(jì) 容器法蘭有甲型平焊法蘭（JB/T47012000）、乙型平焊法

16、 蘭（JB/T 47022000）、長頸法蘭（JB/T 47032000）三 種，設(shè)計(jì)時(shí)首先由法蘭的公稱壓力PN、公稱直徑DN由教材 中的壓力容器法蘭分類及參數(shù)表確定確定其型式，然后根據(jù) 法蘭型式及其PN 、 DN ，由對(duì)應(yīng)的容器法蘭標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)出法 蘭的結(jié)構(gòu)和尺寸。 (2)密封面的形式 容器法蘭的密封面形式有平面密封面、凹凸密封面、榫槽密 封面、環(huán)密封面。密封面的形式可根據(jù)操作介質(zhì)、法蘭的公 稱壓力PN 、工作溫度由教材中的壓力容器法蘭墊片選用表 確定。 第25頁/共65頁(3)墊片的設(shè)計(jì) 根據(jù)材質(zhì)的不同，墊片分為非金屬墊片、組合式墊片和金屬 墊片三種，墊片的形式可根據(jù)操作介質(zhì)、法蘭的公稱壓力

17、PN 、工作溫度、法蘭 的型式由壓力容器法 蘭墊片選用表確定。 墊片的尺寸由法蘭的 公稱壓力、公稱直徑 根據(jù)墊片的標(biāo)準(zhǔn)確定。 壓力容器法蘭非金屬軟墊片的結(jié)構(gòu)見圖、尺寸查壓力容器法蘭非金屬軟墊片的標(biāo)準(zhǔn)。 (4)螺栓、螺母的設(shè)計(jì) 螺栓、螺母的規(guī)格和數(shù)量由法蘭的結(jié)構(gòu)和尺寸確定壓力容器法蘭非金屬軟墊片 DoD i第26頁/共65頁八、管法蘭的聯(lián)接結(jié)構(gòu) (1) 鋼制管法蘭的設(shè)計(jì) 管法蘭是壓力容器及設(shè)備與管道聯(lián)接的標(biāo)準(zhǔn)件、通用件。 將操作介質(zhì)的工作壓力 圓整至符 合規(guī)定的公稱壓力PN ，即管法蘭的 公稱壓力，根據(jù)接管的DN 和管法蘭 的公稱壓力PN ，由管法蘭 標(biāo)準(zhǔn)確定法蘭的類型。Wp第27頁/共65頁(

18、2)管法蘭的密封面形式 管法蘭的密封面形式有突面密封面、凹凸密封面、榫槽密封 面等。密封面的形式可根據(jù)法蘭的公稱壓力和公稱直徑，由 表進(jìn)行確定。(3)墊片的設(shè)計(jì) 非金屬墊片非金屬墊片 纏繞式墊片纏繞式墊片 第28頁/共65頁 墊片類型的確定與容器法蘭墊片相同，類型確定后由公稱 壓力PN、接管公稱直徑DN查管法蘭墊片的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)出尺 寸。管法蘭非金屬軟墊片的結(jié)構(gòu)與容器法蘭非金屬軟墊片相 似、尺寸查管法蘭非金屬軟墊片的標(biāo)準(zhǔn)。 金屬包墊片金屬包墊片 金屬墊片金屬墊片第29頁/共65頁九、管口結(jié)構(gòu) (1)進(jìn)料管口 進(jìn)料管一般都從釜頂引入，液相進(jìn)料管須伸進(jìn)釜內(nèi)，防止液 料沿封頭內(nèi)壁流入法蘭密封面，對(duì)密封面

19、和釜壁產(chǎn)生局部腐 蝕。 液相進(jìn)料管下端管口成45切口，可使小流量時(shí)液流集中。 進(jìn)料管結(jié)構(gòu) 第30頁/共65頁(2)出料管口 反應(yīng)釜的出料有上出料和下出料兩種方式。當(dāng)需要將釜內(nèi)液 料輸送到較高位置的 設(shè)備中去或釜內(nèi)液料 有強(qiáng)腐蝕性或毒性而 又無匹配的泵時(shí)，可 利用壓縮空氣或氮?dú)?將液料經(jīng)壓料管從上 部壓出，這就是上出 料，壓料管的結(jié)構(gòu)見 圖。為減小因攪拌而 引起的壓料管晃動(dòng)，可用管卡或擋板將其固定。上出料管的結(jié)構(gòu) 第31頁/共65頁 下出料即在釜底中央開設(shè)一個(gè)卸料管口，適用于需將釜內(nèi)物料放入另一個(gè)較低位置的設(shè)備。管口與夾套處的結(jié)構(gòu)如圖 。（a） （b） （c）下出料管的結(jié)構(gòu) 第32頁/共65頁(

20、3)工藝接管口與儀表接管口 反應(yīng)釜上的接管用于介質(zhì)的輸送和測(cè)量、控制儀表的安裝， 是通過設(shè)備上的管口與凸緣來實(shí)現(xiàn)的。管口與凸緣的結(jié)構(gòu)如 圖。管口與凸緣的結(jié)構(gòu) 第33頁/共65頁第34頁/共65頁十、人孔(或固體物料進(jìn)口)的設(shè)計(jì) 人孔已有標(biāo)準(zhǔn)系列，常用的人孔標(biāo)準(zhǔn)有碳素鋼、低合金鋼 人孔（HG2151421535-95）和不銹鋼制人孔等。 設(shè)計(jì)人孔時(shí)，根據(jù)設(shè)備的公稱直徑DN、公稱壓力PN、設(shè)計(jì)溫度、材質(zhì)、介質(zhì)及使用用要求等條件，由人孔標(biāo)準(zhǔn)確定人孔的結(jié)構(gòu)、各零件名稱、材質(zhì)及尺寸。人孔(或固體物料進(jìn)口)管法蘭接管筒體(或封頭)墊片封頭手柄DN第35頁/共65頁十一、視 鏡 視鏡主要用來觀察設(shè)備內(nèi)物料及

21、其反應(yīng)情況，也可以作為液 面指示鏡。 常用的視鏡有視鏡、帶頸視鏡和壓力容器視鏡(分別有帶頸與不帶頸兩種)幾種. 選擇視鏡時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用不帶頸視鏡，因?yàn)樵撘曠R結(jié)構(gòu)簡單，不易結(jié)料，窺視范圍大；當(dāng)視鏡需要斜裝或設(shè)備直徑較小時(shí)，采用帶頸視鏡；壓力容器視鏡用于公稱壓力較大的場(chǎng)合(大于0.6 MPa)。 視 鏡第36頁/共65頁十二、反應(yīng)釜的攪拌裝置 (1)攪拌器的型式 攪拌器的作用是推動(dòng)靜止的液料運(yùn)動(dòng)，維持?jǐn)嚢柽^程所需的流體流動(dòng)狀態(tài)，以達(dá)到攪拌的目的。 攪拌器的主要部件是槳葉，因此槳葉的幾何形狀、尺寸、數(shù)量及轉(zhuǎn)速對(duì)攪拌器的功能和攪拌效果有重要影響。常見的攪拌器型式如圖所示。 攪拌器的尺寸按標(biāo)準(zhǔn)HG/T2

22、12391中規(guī)范的主要參數(shù)確定。攪拌器的型式的選擇可參考攪拌器選用表。第37頁/共65頁 布魯馬金式 齒片式 平直葉圓盤渦輪 錨 式 框 式 螺帶式 螺桿式 折葉開啟渦輪 推進(jìn)式 彎葉圓盤渦輪 槳 式 彎葉開啟渦輪 第38頁/共65頁(2)攪拌軸直徑的設(shè)計(jì)攪拌軸的強(qiáng)度計(jì)算 反應(yīng)釜的攪拌軸承受扭轉(zhuǎn)和彎曲（或拉伸）的聯(lián)合作用，其 中以扭轉(zhuǎn)作用為主。在設(shè)計(jì)圓軸直徑時(shí)，假定軸發(fā)生純扭轉(zhuǎn) 變形，用強(qiáng)度條件進(jìn)行初步計(jì)算。然后用增加安全系數(shù)，降 低材料的許用應(yīng)力以彌補(bǔ)由于忽略彎曲等作用所引起的誤差。 若圓軸傳遞的功率為 、轉(zhuǎn)速為 則圓軸受到的外力偶矩為： (N mm) 攪拌軸產(chǎn)生的最大扭矩 由強(qiáng)度條件 得：

23、 ()P KW( /min)n r69.553 10PmnmaxTM69.553 10Pmnmax TMW69.553 10 PWn第39頁/共65頁 在靜載荷作用下，鋼材的 與其 有如下關(guān)系: 考慮到攪拌軸除受扭轉(zhuǎn)作用外，還受到彎曲等的作用，因此 值常取的更低一些。幾種常用軸材料的 按下表選用。639.553 100.2 Pdn (0.5 0.6) 第40頁/共65頁攪拌軸的剛度校核 攪拌軸在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中不能產(chǎn)生過大的扭轉(zhuǎn)變形，否則會(huì)引起 振動(dòng)，造成軸封失效。因此要將軸的扭轉(zhuǎn)變形限制在一定的 許可范圍內(nèi)，為此，需要對(duì)攪拌軸進(jìn)行剛度校核。過程如 下： 1)由 計(jì)算出最大單位長度的扭轉(zhuǎn)角 2)將

24、與許用單位長度的扭轉(zhuǎn)角 進(jìn)行比較，若 ， 則剛度足夠；反之，則剛度不夠，攪拌軸直徑需要重新設(shè) 計(jì)，直至滿足剛度條件為止。3maxmax18010TMGJmaxmaxmax 第41頁/共65頁 (3)攪拌軸長度的設(shè)計(jì) 攪拌軸的長度 近似由釜外長度 、釜內(nèi)未浸入液體的長度 L1L 、浸入液體的長度 三部分構(gòu)成。即： v其中 （ 機(jī)架高； M減速機(jī)輸出軸長度）v （ 釜體筒體的長度； 封頭深度； Hi 液體的裝填高度）v液體裝填高度Hi 的確定：v釜體筒體的裝填高度: : 式中 操作容積 v液體的總裝填高度: :v攪拌槳的攪拌效果和攪拌效率與其在釜體的位置和液柱高度v有關(guān)。攪拌槳浸入液體內(nèi)的最佳深度

25、為： v浸入液體攪拌軸長度的確定：2L3L123LLLL1LHMH2TFiLHHHTHFH124cFiVVHDcV112iHHhh2233iiSHD第42頁/共65頁 當(dāng) 時(shí)為最佳裝填高度；當(dāng) 時(shí)，需要設(shè)置兩層 攪拌槳。 十三、反應(yīng)釜的傳動(dòng)裝置 帶攪拌器的反應(yīng)釜，需要電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置來驅(qū)動(dòng)攪拌器轉(zhuǎn)iiDHiDiHHi2Hi/3iiDHiDiHiDiD2Hi/3Hi第43頁/共65頁 傳動(dòng)裝置一般安放在釜體的頂部。通常采用立式布置。如圖 所示。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速較高，通過減速機(jī)可將轉(zhuǎn)速降至工藝要 求的攪拌轉(zhuǎn)速，再通過聯(lián)軸器帶動(dòng)攪拌軸轉(zhuǎn)動(dòng)。 (1)電動(dòng)機(jī)的選用 反應(yīng)釜傳動(dòng)裝置上的電動(dòng)機(jī)選用問題， 主要是

26、確定電動(dòng)機(jī)的系列、功率、轉(zhuǎn) 速、安裝方式及防爆要求等幾項(xiàng)內(nèi)容。 電動(dòng)機(jī)的系列 反應(yīng)釜常用的電動(dòng)機(jī)系列有： Y（異步電動(dòng)機(jī)）、YB（隔爆型異步 電動(dòng)機(jī)）、YX（改進(jìn)型異步電動(dòng)機(jī)） 等幾種，其特點(diǎn)和使用范圍可查閱有 關(guān)手冊(cè)。一般異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速反應(yīng)釜的傳動(dòng)裝置 電動(dòng)機(jī)減速機(jī)聯(lián)軸器機(jī) 架攪拌軸第44頁/共65頁 按電動(dòng)機(jī)的極數(shù)分成幾檔，如3000、1500、1000、700 及600 等，其中1500 的電動(dòng)機(jī)價(jià)格較低，供應(yīng)較 普遍，應(yīng)用最廣泛。電動(dòng)機(jī)的功率 電動(dòng)機(jī)的功率必須滿足攪拌器的運(yùn)轉(zhuǎn)功率、傳動(dòng)裝置及軸封 裝置因摩擦而損耗的功率等要求，還要考慮在操作過程中可 能出現(xiàn)不利條件造成功率過大的因

27、素。 電動(dòng)機(jī)的功率可按下式確定： 電動(dòng)機(jī)功率； 攪拌器功率； 軸封裝置的摩擦 損失； 傳動(dòng)裝置的機(jī)械效率 /minr/minr/minrmaNNNaNNmN第45頁/共65頁 軸封裝置因摩擦而造成的功率損失與其結(jié)構(gòu)有關(guān)，填料密封 的功率損失約為攪拌器功率的10%，機(jī)械密封的功率損失一 般為填料密封的1015%。傳動(dòng)裝置的機(jī)械效率也與其結(jié)構(gòu) 有關(guān)，一般為0.70.98。 (2)電動(dòng)機(jī)的安裝型式 電動(dòng)機(jī)的安裝一般有如圖所示的幾種型式，選用時(shí)可根據(jù)所 選的減速機(jī)和機(jī)架對(duì)電動(dòng)機(jī)安裝位置的安排確定。 電動(dòng)機(jī)的安裝型式 （a）B3型 （b）B5型 （c）B35型 （d）V1型 （e）V15型 第46頁/共

28、65頁(2)減速機(jī)的選用 反應(yīng)釜用的立式減速機(jī)主要有：三角皮帶減速機(jī)、兩級(jí)齒輪 減速機(jī)、擺線針齒行星減速機(jī)、蝸桿減速機(jī)、諧波減速機(jī)等 幾種。 擺線針齒行星減速機(jī)三角皮帶減速機(jī)蝸桿減速機(jī)兩級(jí)齒輪減速機(jī)第47頁/共65頁 攪拌軸轉(zhuǎn)速較高的一般選用三角皮帶減速機(jī)或兩級(jí)齒輪減速 機(jī)，轉(zhuǎn)速較低的選用擺線針輪減速機(jī)。由于攪拌轉(zhuǎn)速大多在 100 以下，同時(shí)擺線針輪減速機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積 小、重量輕、效率高、減速比大、壽命長、故障少、過載能 力強(qiáng)、耐沖擊等優(yōu)點(diǎn)，所以擺線針輪減速機(jī)獲到廣泛應(yīng)用。(3)聯(lián)軸器的選擇 聯(lián)軸器類型：剛性凸緣聯(lián)軸器 、剛性夾殼聯(lián)軸器 、彈性圓 柱銷聯(lián)軸器 /minr剛性凸緣聯(lián)軸器剛性

29、凸緣聯(lián)軸器 剛性夾殼聯(lián)軸器剛性夾殼聯(lián)軸器 彈性圓柱銷聯(lián)軸器彈性圓柱銷聯(lián)軸器 第48頁/共65頁聯(lián)軸器類型聯(lián)軸器類型許用扭矩范圍許用扭矩范圍(N mm)軸徑范圍軸徑范圍(mm)最大轉(zhuǎn)速范圍最大轉(zhuǎn)速范圍(r/min)剛性凸緣聯(lián)軸器剛性凸緣聯(lián)軸器102000010180140013000彈性圓柱銷聯(lián)軸器彈性圓柱銷聯(lián)軸器6.3160009.01708008800剛性夾殼聯(lián)軸器剛性夾殼聯(lián)軸器8.590003011038900 幾種聯(lián)軸器的性能幾種聯(lián)軸器的性能(4)傳動(dòng)裝置的機(jī)架反應(yīng)釜立式傳動(dòng)裝置是通過機(jī)架安裝在釜體封頭上的。機(jī)架是一個(gè)帶有上、下法蘭的殼體，上法蘭與減速機(jī)底板相聯(lián)；下法蘭與封頭上的底座相聯(lián)

30、。聯(lián)軸器、軸封裝置等零部件安裝在殼體的空腔內(nèi)。一般釜用傳動(dòng)裝置的機(jī)架，按攪拌傳動(dòng)裝置系統(tǒng)組合 HG2156395標(biāo)第49頁/共65頁準(zhǔn)系列中列出的有無支點(diǎn)機(jī)架、單支點(diǎn)機(jī)架和雙支點(diǎn)機(jī)架兩種，可供選用。無支點(diǎn)機(jī)架 單支點(diǎn)機(jī)架 雙支點(diǎn)機(jī)架 第50頁/共65頁 (5)底 座 底座焊接在釜體的上封頭上，也可用以連接減速機(jī)和軸的密 封裝置。根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，底座可分為整體式和分裝式。結(jié) 構(gòu)見教材。 十四、反應(yīng)釜的軸封裝置 反應(yīng)釜的密封有兩種：一種是靜密封，如法蘭聯(lián)接的密封； 另一種是動(dòng)密封，軸封屬于動(dòng)密封。反應(yīng)釜中應(yīng)用的軸封結(jié) 構(gòu)主要有兩大類，填料箱密封和機(jī)械密封。 (1)填料箱密封 填料密封的結(jié)構(gòu)填料箱密

31、封的結(jié)構(gòu)大體如圖所示，它是由襯 套、填料箱體、填料環(huán)、壓蓋、壓緊螺栓等組成。第51頁/共65頁 其密封的原理是：被裝填在攪拌軸和填料函之間環(huán)形間隙中的填料，在壓蓋壓力的作用下，沿?cái)嚢栎S表面會(huì)產(chǎn)生徑向壓緊力。 填料中的潤滑劑在徑向壓緊力的作用下被擠出，在攪拌軸的表面形成一層極薄的液膜。這層 液膜一方面使攪拌軸得到潤滑， 另一方面起到阻止設(shè)備內(nèi)流體 漏出或外部流體滲入的作用， 而達(dá)到軸向密封的目的。 攪拌軸用填料密封箱的品種 如表。填料箱公稱直徑系列 為30，40，50，60，70，80， 90，100，110，120，130， 140，150，160。 填料箱體 O形密封圈 水夾套 填料環(huán) 壓蓋 壓緊螺栓 襯套 填料密封的結(jié)構(gòu) 第52頁/共65頁 攪拌軸用填料密封箱的品種 注：0Cr18Ni11Ti 00Cr17Ni114Mo2 (2)機(jī)械密封 第53頁/共65頁 機(jī)械密封是一種比較新型的密封結(jié)構(gòu)。它的泄漏量少