2m3染料搅拌器的设计

更多相关文档资源请访问HTTP/WWWDOCINCOM/LZJ781219。本毕业论文包含完整CAD设计文件以及仿真建模文件，资料请联系68661508索要2M3染料搅拌器的设计摘要本设计是染料搅拌器和储罐的设计，首先简要介绍了搅拌设备的用途、对象、分类和组成。由于不同型式的搅拌设备能完成各自物料的搅拌，设计对搅拌设备设计的一些注意的问题，尤其是搅拌装置的选择作了简要说明，设计内容包括筒体和封头的设计，搅拌器的设计，支座的设计,和开孔及其补强设计,其中包括各部件的校核，并介绍了压力试验，最后还阐述了本搅拌器的制造、检验及安装中所应该注意的一些问题和方法。通过对各种相关文献书籍的查阅，设计出了基本符合工艺要求的搅拌器设备。关键词搅拌器；搅拌装置；储罐2M3DYEMIXERDESIGNABSTRACTTHETHESISISABOUTTHEDESIGNOFAGITATORANDTANKATTHEBEGINNINGOFTHEDESIGNPROCESS,BRIEFLYINTRODUCEDTHEUSEOFMIXINGEQUIPMENT,OBJECTS,CLASSIFICATIONANDCOMPOSITIONOFBECAUSEDIFFERENTTYPESOFMIXINGEQUIPMENTTOCOMPLETETHEAPPROPRIATEMIXOFMATERIALS,THEARTICLESTIRREDSOMEATTENTIONTOEQUIPMENTDESIGNPROBLEMS,ESPECIALLYTHECHOICEOFMIXINGDEVICEBRIEFLYDESCRIBEDINTHISPAPER,WEDESIGNTHESHELLS,THEHEADS,THETUBESHEETS,THESKIRT,THEOPENINGSANDTHEIRREINFORCEMENTS,INCLUDINGTHECHECKSOFEVERYPARTOFPURIFYINGCOLUMNBESIDES,WEPRESENTPRESSURETESTINTHEEND,SOMEPROBLEMSANDMETHODSDURINGMANUFACTURINGPROCESS,CHECKOUTANDINSTALLATIONOFTHISPURIFYINGCOLUMNARESETFORTHBYCONSULTINGALARGENUMBERRELATEDLITERATURESANDBOOKS,WEWORKOUTAPURIFYINGCOLUMNTHATMEETSTHETECHNOLOGICALREQUIREMENTSKEYWORDSAGITATOR；AGITATINGEQUIPMENT；TANK目录1前言111搅拌设备的用途和对象112搅拌设备设计的分类113机械搅拌设备的定义及组成114课题设计内容，设计参数及生产工艺22压力容器材料的选择63搅拌容器筒体的计算831计算条件及设计参数832内压圆筒计算厚度833外压筒体的强度校核934压力试验时应力校核935夹套的结构和厚度计算104搅拌容器上下封头内压计算1541符号说明1542上封头计算1643夹套封头计算175开孔补强计算1951需要补强孔的判断依据1952对补强金属材料的要求1953开孔补强计算206搅拌容器支座的确定2461支座的选择2462支座的制造要求247搅拌机的设计2571传动方式及选用2572电动机以及减速装置2573联轴器2574机架2675防滑组件26八搅拌器的设计2781计算条件2782搅拌器的结构2783搅拌器的强度计算2784搅拌器与搅拌轴的连接289搅拌轴的计算2991计算条件2992按强度算出轴的最小直径，由扭矩计算轴径3293由扭转变形校核搅拌轴的直径3394界转速核算搅拌轴按临的轴径3395按强度计算搅拌轴的轴径3596轴封的设计3510制造过程的控制38101主要零部件制造工艺流程38102试镜组件制造工艺39103法兰组件的制造工艺39104无损探伤4011搅拌容器的焊接及焊接的特点4312储罐的设计44121储罐尺寸确定44122罐体壁厚计算44123封头设计计算45124罐体结构设计46125开孔补强46126支座51外文翻译53参考文献66谢辞671前言11搅拌设备的用途和对象化学工艺过程的种种化学变化，是以参加反应物质的充分混合为前提的。对于加热，冷却和液体萃取以及气体吸收等物理变化过程，也往往要采用搅拌设备才能得到好的效果。搅拌可加速化工过程的传热和传质,搅拌设备在许多场合是作为反应器来应用的。在石油化工设备中广泛运用。搅拌的对象可以是液体、固体和气体,其中液体居多。12搅拌设备设计的分类1）第一种是混匀两种可互溶的液体的搅拌器。2）第二种是固体颗粒的悬浮,可以是能溶解,也可以是固体中某种有价值物质的浸出的搅拌器。3）第三种是液气搅拌,常用于污水处理中的曝气设备。13机械搅拌设备的定义及组成搅拌设备搅拌设备常被称作搅拌釜（或搅拌槽），当搅拌设备用作反应器时，又被称为搅拌釜式反应器，有时简称反应釜。是搅拌容器和搅拌机两大部分组成的总称。搅拌容器搅拌容器是与搅拌机共同完成介质的分散，混匀，溶解，吸收，化学反应以及传热等的物理、化学反应过程的容器。搅拌机由搅拌器，搅拌轴，搅拌轴封，电动机及传动装置等部分组成。是一种带有叶片的轴在圆筒或槽中旋转，将多种原料进行搅拌混合，使之成为一种混合物或适宜稠度的机器。14课题设计内容，设计参数及生产工艺141设计内容搅拌容器1选择壳体的材质以及计算和校验壳体的厚度2选择上下封头种类以及对其厚度的计算3管口开孔补强计算及接管规格的选择4容器支座的选择搅拌机1电机类型的选择2联轴器种类的确定3搅拌器种类的选择及校验4搅拌轴种类的计算及选材5搅拌轴封的型式选择及材质选用142设计参数装置参数容器夹套工作压力MPA0203操作温度120150物料名称染料及有机溶剂水蒸汽（密度2000KG/粘度01PAS3M腐蚀余量MM22传热面积M23全容积23搅拌轴转速275R/MIN143罐体尺寸的确定及结构选型搅拌罐包括罐体和装焊在其上的各种附件。常用的罐体是立式圆筒形、卧式圆柱形，球形等容器，其中立式圆筒形有顶盖，筒体和罐底，通过支座安装在平台上。罐体在规定的操作温度和操作压力下，为物料完成其搅拌过程提供了空间。本设计即采用立式圆筒形容器。在确定了搅拌罐操作时盛装物料的容积后，首先要确定适宜的长径比和装料量，然后确定筒体的直径和高度。罐体的长径比应考虑的主要因素有一下几个方面1）搅拌功率搅拌器的叶轮直径和与其装配的搅拌罐体内径有一定的比例范围。罐体长径比与搅拌器桨叶直径存在对应关系，在固定的搅拌轴转速下，搅拌功率与搅拌器桨叶直径的5次方成正比。古随着罐体直径的放大，功率会增加很多，在较大搅拌作业功率的搅拌过程是合适的。2）传热夹套传热与罐体长径比有很大联系，容积一定，时长径比越大则罐体盛料部分表面积越大，夹套传热面积也就越大。并长径比越大，传热表面积离罐体中心越近，物料的温度梯度就越小，有利于提高传热效果。3）物料特性有些物料的搅拌反应过程对罐体长径比有着特别的要求，如发酵罐之类，为了使得通入罐内的空气与发酵液有充分的接触时间，长径比要取得大一些，使反应器有足够的液位高度。故综上所述，三个方面均要求长径比取得大一些。根据物料量初步选定罐体的长径比和装料量已知容反应釜的全容积为2M3长径比选取见表11表11搅拌罐长径比种类设备内物料类型长径比H/DI液固相或液液相物料113一般搅拌罐气液相物料12发酵罐类175本设计中搅拌罐内反应为染料及有机溶剂混合反应，且为液液相反应，取长径比H/DI115,2M3筒体直径DI149M4VI式中V全容积,M3I长径比HI装料系数由搅拌设备表83推荐GB98451988钢制机械搅拌容器型式及主要参数的搅拌罐系列取DI1400MM（为一米高的容积）78501MVM1查JB/T47462002取标准椭圆形封头EHA1400101400MM高度H360MM直边高度H36MM封头容积02182ID封1V罐体高度V）/1566M1H封VM1取H16M,实际长径比为16/1016，基本符合要求。由搅拌设备表84搅拌罐公称容积20M3,额定功率为1515KW,转速1251000R/MIN图11搅拌器的整体结构示意图2压力容器材料的选择1，化工容器钢材的选用必须考虑设备的操作条件如设计压力、设计温度、介质的特性、材料的焊接性能、冷热加工性能、热处理以及容器的结构特性等。2，在选择化工容器钢材满足1条的前提下，再考虑经济合理性。一般情况下，下列规定是经济合理的A,在所需钢板厚度小于8MM时，在碳素钢与低合金高强度钢之间，应尽量采用碳素钢钢板B,在刚度或结构设计为主的场合，需尽量选择普通碳素钢。在强度设计为主的场合，应根据压力、温度、介质等使用限制，对应选用Q235A,Q235B,Q245R,6MNR等钢板C,所需不锈钢厚度大于12MM时，应尽量采用衬里、复合、堆焊等结构形式D,不锈钢应尽量不用作设计温度500的耐热用钢E,珠光体耐热钢应尽量不用作设计温度350的耐热用钢。在必须使用珠光体耐热钢作耐热或抗氢用途的情况下，应尽量减少钢材的品种、规格。3，管壳式换热器等需要与管板、折流板等精密配合的换热管时，其外径及壁厚尺寸精度应不低于表12所示要求。表21钢管尺寸精度4，螺栓和螺柱的机械性能等级应符合GB30981紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱的46级要求螺母的机械性能等级应符合GB3098以紧固件机械性能螺母的5级要求，不锈钢紧固件应符合GB30986紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉、螺柱和螺母的A2OCR19NI9的要求。5，根据GB8163,GB3089,GB9948生产的碳钢及低合金钢钢管只能用于压力时属于长圆筒，02MPA所以设计厚度合理34压力试验时应力校核压力试验类型水压试验试验压力值MPAPTT25013251式中试验温度下许用应力MPA13设计温度下许用应力T压力试验下允许通过的应力水平MPAST180试验温度下屈服点S235试验压力下圆筒的应力2440校核条件T校核结果合格35夹套的结构和厚度计算351夹套的结构表31各种夹套的适用温度，压力范围夹套型式适用的最高温度适用最高压力，MPA整体夹套（U形和圆筒形3503000616短管支撑式型钢夹套拆边锥体式2002502525蜂窝夹套25040半管夹套35064根据上表结合设计条件选择U形夹套图31U形夹套结构图图32夹套封口环结构图33夹套封头与容器封头的连接结构图34夹套封口锥结构352夹套的厚度计算设计条件设计压力P03MPA设计温度T150内径DI1400MM焊接接头系数085筒体材料Q235A（热轧）（板材）219名义厚度MN6有效厚度MCE2380621钢材厚度负偏差C801腐蚀裕量M2厚度附加量C821353夹套的压力试验压力试验时应力校核压力试验类型水压试验试验压力值MPAPTT50134251试验温度下许用应力MA3设计温度下许用应力PAT13压力试验下允许通过的应力水平MST80试验温度下屈服点PAS235试验压力下圆筒的应力1289校核条件T校核结果合格354夹套内压力的应力校核最大允许工作压力044MPA设计温度下计算应力4385AT0596813校核条件TT校核结论合格故夹套设计温度下的许用应力113试验温度下的许用应力113压力试验温度下的屈服点235壳体材料厚度10MM钢材厚度负偏差C106MM腐蚀裕量C22MM厚度附加量CC1C226MM焊接接头系数0854搅拌容器上下封头内压计算41符号说明411符号说明计算压力，C壁厚附加裕量，MMCPAMP封头内径，MM钢板厚度负偏，MMID1C设计温度下材料的许用应力,腐蚀裕量，MMTAP2S计算厚度名义厚度，MMNS设计厚度，MM有效壁厚，MMDE设计温度下的计算应力，K系数TAMP焊接接头系数412计算条件上下封头都为标准椭圆封头EHA140015符合JB/T473795标准的椭圆封头简图如下图41标准椭圆封头42上封头计算421设计条件设计压力P02MPA设计温度T120内径DI1400MM焊接接头系数085曲面深度HI250MM材料Q235A（热轧）（板材）试验温度下许用应力MPA13设计温度下许用应力T钢材负偏差MC801腐蚀裕量（包含封头冲压减薄量）2422厚度计算形状系数（标准椭圆封头）0142612612HIDK计算厚度1458MM有效厚度MCNE812401521名义厚度MN01满足厚度要求内筒设计温度下的许用应力113T试验温度下的许用应力113T压力试验温度下的屈服点235TS壳体材料厚度15MM钢材厚度负偏差C106MM腐蚀裕量C22MM厚度附加量CC1C226MM焊接接头系数085压力试验类型水压43夹套封头计算431设计条件设计压力P03MPA设计温度T150内径DI1000MM焊接接头系数085曲面深度HI275MM材料Q345R（热轧）（板材）试验温度下许用应力MPA13设计温度下许用应力T钢材负偏差MC801腐蚀裕量（包含封头冲压减薄量）2432厚度计算形状系数0127561261HIDK计算厚度219MM有效厚度MCNE2380621名义厚度MN06满足厚度要求5开孔补强计算51需要补强孔的判断依据压力容器存在各种强度裕量，如接管和壳体实际厚度往往大于强度需要的厚度；接管根部有填角焊缝；焊接接头15000,THEFOLLOWINGCALCULATION,TQ01084VSG,WHERETQTOTHEREQUIREDTORQUE,LBINIFNRE15000,进行以下计算,TQ01084VSG,其中TQ为所要求的扭矩,LBIN。如NRE15000,TQ078SG061V074039PN039第四步按不同的N重复计算,将计算结果列表。混合时间计算先算雷诺数NRE为1550ND2SG/,其中N为叶轮转速,RPMIND为叶轮直径,FTSG为比密度为动力粘度,CP。混合雷诺数NB和容器雷诺数关系如图3所示。混合雷诺数NB定义如下NBBTTQ/VOLEQ1P2/V1P3其中BT为混合时间,MINV为批次物料容积,GALSTQ/VOLEQ为当量容积扭矩,1BIN/GAL,TQ/VOLEQ为63000HPPNVSG,其中HP叶轮功耗,HP。验算BT为NBN1P2V5P6SG1P2P251HP1P222近似的轴长按所选叶轮类型和罐体几何条件确定以斜叶涡轮为例,其轮毂中心距罐底应为液位高度的1P3,或叶轮直径的2P3MAX值。23估计合理的功率范围最好根据实际经验,对于简单的液液混合无固体、气体或传热的功耗也可参考表2数据粘度超过10000CP时往往采用锚式搅拌桨或螺带。本表提供的参考数据往往是一个范围,如71520HP,并非精确的数值。24驱动装置的选择根据已有的设计内容选择一个能满足上述要求的驱动装置。作为典型的搅拌用减速机,输出轴和其上的轴承,特别是下轴承往往分外结实,以承受搅拌轴传来的径向负荷。有的还将输出轴承单独设置,防止影响齿轮的啮合精度,有的在与支架连接的接缘上设置销轴,松开紧固螺栓和联轴节后,机体可围绕销轴转离支架,从而不需起重设备便可以轻易地更换密封体。25验算首先是反求叶轮直径。D612107HPMLF/SGNPN31P512FT其中HPM为马达功率,HPN为转速,RPMINNP为叶轮功率系数,取1178假定C/D015时,C为叶轮至罐底距离。LF为暂载率,可取018如由此求得D/DT在012015间,则为合理叶尖切线速度DN,如在5001500RPMIN间,则合理至罐底距离C/D在01330167间,则合理。再反求扭矩TQ63000HPLF/N,与所要求值对比,应基本一致。最后,如与现有业绩相差较大,还应有强度、临界转速等参数的验算。3结论1搅拌器的基本参数,如功率、转矩等是根据用户对搅拌程度、搅拌时间的要求、物料性质、设备条件等基本参数确定的。2确定的依据是生产实践经验和实验室模拟,并经适当放大所获得的结果。3）作为设计的基础,搅拌器制造者必须掌握和积累常用搅拌叶轮的性能数据和其驱动装置的性能数据,以确保各项要求得以满足。参考文献1谭蔚主编化工设备设计基础天津天津大学出版社20002GB1501998钢制压力容器北京国家技术监督局发布,19983陈乙崇主编搅拌设备设计上海上海科学技术出版社,19854压力容器相关标准汇编北京中国标准出版社，19975化工容器及设备简明设计手册北京化工工业出版社，20026JB/T47302205承压设备无损检测北京新华出版社，20057JB47262000压力容器用碳素钢和低合金钢锻件北京国家技术监督局发布，20008JB/T47442000钢制压力容器产品焊接试板的力学性能检验北京国家机械工业局，20009搅拌器和搅拌容器的发展压力容器，2008年第2期P333510压力容器安全技术监察规程中国劳动社会保障出版社,199911余国倧主编化工机械工程手册北京化学工业出版社,200212李世玉压力容器设计工程师培训教程北京新华出版社,200513不锈钢的焊接，机械工业出版社，198014化工机械制造工艺及安装修理燃料化学工业出版社，198115压力容器与化工设备实用手册，化学工业出版社，20003谢辞毕业设计培养学生科学的思维方式和正确的设计思想，综合运用所学的理论知识，增强了分析和解决工程实际问题的能力，全面完成工程师的基本训练或者从事