锅炉除垢搅拌釜设计毕设论文

长春理工大学本科毕业论文第1章绪论1.1搅拌釜的简介搅拌釜式反应器由搅拌器和釜体组成。搅拌器包括传动装置，搅拌轴（含轴封），叶轮（搅拌桨）;釜体包括筒体，夹套和内件，盘管，导流筒等。工业上应用的搅拌釜式反应器有成百上千种，按反应物料的相态可分成均相反应器和非均相反应器两大类。非均相反应器包括固-液反应器，液-液反应器，气-液反应器和气-液-固三相反应器。过程工程师们经常要面对许多问题，包括混合设备的选择、设计、放大和优化。可选择的混合设备很多，但是通常可以归为两类:1.由运动的机械部件完成混合，比如机械搅拌釜，转子搅拌。2.由固定机械部件完成的混合，比如静态混合器，喷射，填充床，鼓泡床，塔盘。其中机械搅拌釜仍然是化工厂应用最普遍和方便的混合设备1.2搅拌釜的应用搅拌釜是化学、医药及食品等工业中常用的典型设备之一。本设计为锅炉除垢搅拌釜，锅炉除垢中，应用此设备。搅拌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。搅拌操作的例子颇为常见，例如在化学实验室里制备某种盐类的水溶液时，为了加速溶解，常常用玻璃棒将烧杯中的液体进行搅拌。在工业生产中，搅拌操作是从化学工业开始的，围绕食品、纤维、造纸、石油、水处理等，作为工艺过程的一部分而被广泛应用，搅拌操作分机械搅拌和气流搅拌。气流搅拌是利用气体鼓泡通过液体层，对液体产生搅拌作用，但气泡的作用对液体所进行的搅拌是比较弱的，对粘度高的液体不适用，在工业生产中，大多数的搅拌操作均系机械搅拌。搅拌设备主要由搅拌装置、轴封和搅拌罐三大部分组成。本设计说明书着重对此作计算和说明。搅拌设备在工业生产中的应用很广，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。化学工艺过程的种种化学变化，是以参加反应物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，也往往要采用搅拌操作才能得到好的效果。搅拌设备在许多场合是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90％，其它如染料、医药、农药、油漆等行业，搅拌设备的使用亦很广泛。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，又能适应多样化生产。搅拌设备的作用：①使物料混合均匀。②使气体在液相中很好地分散。③使固体粒子（如催化剂）在液相中均匀地悬浮。④使不相溶的另一液相均匀悬浮或充分乳化。⑤强化相间的传质（如吸收等）。⑥强化传热。对于均匀相反应，主要是①、⑥两点。搅拌设备在石油化工生产中被用于物料混合、溶解、传热、制备悬浮液、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填加物而进行混合，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、苯胺染料和油漆颜料等工艺过程，都装备着各种型式的搅拌设备通过此次设计可以使我们能更好的了解其工作原理和工艺流程并对其进行更进一步的发展。1.3国内、外现状及发展趋势1.3.1国内现状及发展趋势对国内反应釜市场的调查显示了反应釜的种类原理和发展趋势：低压反应釜，一般是指1.6MPa以下的反应釜。由于工艺条件和介质的不同，反应釜的材料选择及结构也不尽相同，但基本组成是相同的，它包括传动装置、传热和搅拌装置、釜体（上盖、筒体、釜底）、工艺接管等。设备的外观尺寸，一般取反应釜有效高度Hgz/反应釜内径Di=1.0~1.2，如果Hgz/Di＞1.5，则需增设桨叶数。桨叶直径di通常取1/3/Di，上、下桨叶的间距应略大于桨径。在设备的结构上设置必要的传热和搅拌装置是为了强化反应过程。1.3.2国外现状及发展趋势反应釜是化工行业用来完成物质的物理化学反应等工艺过程的典型设备之一。但是大多数情况下反应釜也是一种带有常见缺陷的化工设备。由于反应釜工作时存在易燃、易爆、毒害、腐蚀介质，因此，反应釜的缺陷在不同程度上危害人身财产安全也影响着产品质量。其目前所处的一种状态也是人们所担心的，因此应该采取一定的措施进行补救，以及对其进行进一步的发展。1.4课题的设计要求及进度安排设计一套容积为1.5m³的反应釜。对反应釜的结构进行设计，对反应釜的强度进行计算，对反应釜的附属设备进行选择。反应釜的原始数据如下：工艺设计参数项目搅拌釜夹套操作温度85110操作压力MPa0.6物料名称除垢剂，水蒸气物料粘度1200厘泊容积1．5搅拌速度rpm85材料不锈钢碳钢进度安排时间进度安排4月25日前完成开题报告与资料检查5月10日前对反应釜的结构特点有进一步了解5月30日前完成毕业设计论文与图纸绘制6月15日前进一步修改毕业设计以及准备答辩第2章搅拌釜结构设计及计算2.1结构总体选型设计2.1.1确定搅拌釜内径及圆筒高度（不含封头）已知：有效容积==1.5m,=0.7—0.85H/D=2—2.5首先，试取=0.75V总=Vg/=1.5/0.75=2.0m假设Di=1.5m由(/4)Di2H=V总即（/4）1.52H=2.0H=1.1mH/D=1.1/1.5=0.73不在2—2.5范围，不合要求重新假设：Di=1.0m由（/4）Di2H=V总即（/4）1.02H=2.0H=2.5mH/D=2.5/1.0=2.5,基本符合要求取H=2.4m进一步校核：V总=(/4)D2H+2V封头试选封头：公称直径DN=Di=1.0m=1000mm选用标准椭圆型封头则：曲面高度h1=250mm直边高度h0=25mm容积V=0.151m3V总=(/4)Di2H+2V封头=（/4）1.022.4+20.151=2.2m3=Vg/V总=1.5/2.2=0.68不在0.7—0.85范围内，不符合要求分析：也即V总偏大，以致偏小所以试取H=2.2m;Di=1.0m那么H/Di=2.2/1.0=2.2m在2—2.5范围内再校核：V总=（/4）Di2H+2V封头=（/4）1.022.2+20.151=2.03=Vg/V总=1.5/2.03=0.74在0.7—0.85范围内，符合要求结论：H=2.2m,Di=1.0m且：=0.74,H/Di=2.22.2封头计算2.2.1选材选不锈钢0Cr18Ni10Ti理由为：0Cr18Ni10Ti具有较高的抗晶间腐蚀能力，可在-196—600度温度范围内长期使用，比0Cr18Ni9优越，因为0Cr18Ni9若长期在水及蒸汽中工作时，有晶间腐蚀倾向。厚度：2—60mm当t<=20度及在100度，150度时，[σ]=137Mpa选标准椭圆形封头理由为：椭圆形封头是由半个椭球面和短圆筒组成，直边段的作用是避免圆筒和封头的连接焊缝处出现径向曲率半径突变，以改善焊缝的受力状况。由于封头的椭球部分经线曲率变化平滑连续，故应力分布比较均匀，且椭圆形封头深度较半球形封头小得多，易于冲压成型，是目前中低压容器中应用较多的封头之一。2.2.2受内压(凹面受压)的椭圆形封头计算厚度：（2-1）PC=0.6Mpa，Di=1000mm,[]t=137MPa取0.85(双面焊对接焊头，局部无损检测GB150-1998)[1]所以：=椭圆形封头最大允许工作应力[Pw]=(GB150-1998公式7-3)[1](2-2)（其中C1=0.6,GB4237-92,当钢板厚度为>5.57.5mm,负偏差C1=0.6)圆整：取名义厚度=4mm=-C=4-0.6=3.4mm所以,[Pw]=MPaMPa<[Pw]符合要求。2.2.3受外压(凸面受压)椭圆形封头夹套封头=O.14MPa假设=4mm,=-C=4-0.6=3.4mmR0=K1D0=0.91008=907.2mm其中K1=0.9,GB150-1998表7-2[1]，标准椭圆形封头的K1值所以R0/=907.2/3.4=266.8A==0.125/266.8=0.0005(2-3)查图GB150-1998图6-8[1]，B=63MPa[p]==63/266.8=0.24MPa(2-4)Pc<[p],相差过大,但根据封头标准（《压力容器与化工设备实用手册》[12]Di=1000mm时，=4mm所以封头=4mm2.3圆筒计算2.3.1受内压圆筒的强度设计取设计压力=0.6MPa计算实际液面高度(2-5)则液柱高h=L1+h0+h1=1700+25+250=1975mm液柱压强：5%Pd=0.050.6=0.03MPa所以所以忽略所以计算压力Pc=0.6MPa又已知：设计温度圆筒内径Di=1000mm圆筒高度H=2200mm材料：选用不锈钢，理由同选封头当，及在厚度：取0.85(双面焊对接焊头，局部无损检测)计算厚度：=(2-6)设计厚度：名义厚度：其中C1=0.6mm,理由同上所以圆整：检查：时，所以合理。2.3.2圆筒外压校核，饱和水蒸气绝压P=143.3KN/m2Pc=0.1433MPa又由上可知：液位在圆筒中的长度为1.7m所以夹套往上延伸100mm至1.8m处，以保证传热充分。“但须注意的是夹套高度一般应不低于料液的高度，应该比器内液面高出50100mm左右，以保证充分传热”《搅拌设备设计》上海科学技术出版社，1985年11月第一版，陈乙崇主编[7]所以L=1800+h0+(1/3)h1=1800+25+(1/3)250=1908mmD0=所以L/D0=1908/1008=1.9D0/=1008/3.4=296.5>20所以为薄壁圆筒查表GB150-1998图6-2[1]得A=0.00013,落在A-B曲线左方所以(2-7)下面求E(插值法)已知：材料为0Cr18Ni10Ti当时，E=当时，E=（GB150-1998图6-8）[1]所以：所以Pc>[P],不符合要求再假设名义厚度L=1908mm所以L/D0=1908/1010=1.9D0/=1010/4.4=230查表：GB150-1998图6-2A=0.0002[1]在时，再查GB150-1998图6-8[1]得B=25MPa所以[P]=(2-8)Pc>[P],不符合要求再假设名义厚度L=1908mm所以查表GB150-1998图6-2[1]得A=0.00025在下再查GB150-1998图6-8[1]得B=32.5所以Pc=0.14MPa<[P]且较接近所以符合要求所以取圆筒又前已算得，封头考虑到相差不大，和制造的方便和经济性，将封头圆整也即：封头。2.4搅拌器计算及相关2.4.1搅拌器选型已知：物料粘度试选开启涡轮式搅拌器（直叶）按标准值计算：取桨叶数N=85rpm=1.417r/s搅拌轴功率计算：雷诺准数：查得功率准数：P0=3.5单层搅拌功率：从上计算结果可见，单层功率明显偏小，且线速度V=1.3m/s与直叶开启式涡轮搅拌器V=410m/s也不相符所以，综上试选直叶桨式搅拌器平直桨叶——其桨叶面的运动方向与桨叶面垂直，当桨叶在低速旋转时，液体主要为水平环向流动；当桨叶的旋转速度增高时，液体流向的主要部分变为径向流动；故在正常运转时，平直桨叶的桨式搅拌器属于径流型搅拌器。，取所以n=85rpm=1.417r/s2.4.2计算搅拌器的搅拌功率已知：，n=1.417r/s物料粘度，雷诺准数：查表：《压力容器与化工设备实用手册》图3-2-2[12]功率准数P0=6单层搅拌器功率：(2-9)，k2取1所以k=k1k2=2所以取三层搅拌器：各层搅拌器的功率准数（《压力容器与化工设备实用手册》）[12]总功率准数：(2-10)=6+（6+6）1=18所以三层搅拌器的总功率：2.4.3搅拌器固定螺钉剪切强度校核图2-1搅拌器当搅拌器与搅拌轴采用螺栓夹紧，轴上螺钉固定结构时，可略去螺栓夹紧力的作用，仅核算轴上螺钉的剪切强度。核算公式为：(2-11)式中，—搅拌轴上每个搅拌器的扭矩，——螺栓的剪切应力，MPa——螺栓材料的许用剪切应力,MPa;:螺钉直径,mm:搅拌轴直径,mm:每层搅拌器的设计功率,kW;:搅拌器转速,r/min先求出已知:,,,Z=3以上各量分别为::电动机额定功率;:搅拌机传动装置各零部件的传动效率;:机械密封处的摩擦损耗功率kW;Z:轴上相同搅拌器的层数;所以=1\*Arabic1所以又已知:=12mm,=80mm所以可求即:又由GB150-1998,[1]可知:当时,不锈钢0Cr18Ni9的可见:<,符合要求.2.4.4直叶桨式搅拌器强度计算图2-2直叶桨式搅拌器=1\*GB2⑴所受的弯矩(2-12)所以=2\*GB2⑵在y-y轴的抗弯断面模数对于无加强筋桨叶,(2-13)式中:b:桨叶宽度,mm;:断面上的螺栓数:螺栓孔直径,mm;桨叶有效宽度,mm且:桨叶名义厚度,mm已知:b=50mm,=1(搅拌器直径<600)=12mm=12-0.6-0=11.4mm所以=3\*GB2⑶弯曲应力校核公式为:(2-14)而(2-15)查GB150-1998[1]得:当时,不锈钢0Cr18Ni10Ti的可取不锈钢安全系数取为3.5所以,符合要求.2.4.5搅拌器的排出液性能、剪切性能、混合性能=1\*GB2⑴排出液性能——径流型和轴流型桨叶搅拌器在运转时分别向径向、轴向排出高速液体并携带周围的液体形成水平循环液流、轴向循环液流；它们均属于宏观液流。这些排出的液体将搅拌器的旋转动能传递给容器内各处的液体，同时又将容器内各处的液体顺序循环回到搅拌器附近，从而达到了搅拌混合作用。=2\*GB2⑵剪切性能——当被搅拌的液体达到高速流动时，由于液体的粘性，在液层之间会产生剪切力，此剪切力会在周围的液体表面上产生许多微型涡流，这些微型涡流受瞬时速度的波动会产生湍动，这种液体的微型涡流和湍动均属于微观液流。微观液流能使液体局部混合和液体界面的更新，从而促进了液体的混合、分散、传质和传热过程。搅拌器对液体产生的剪切力正比于液体线速度的平方。对于恒功率的搅拌器具有下列特性=1\*GB3①搅拌器直径大，转速低的搅拌器产生的液体体积排出量大而剪切力小=2\*GB3②搅拌器直径小，转速高的搅拌器产生的剪切力大而液体体积排出流量小=3\*GB2⑶混合性能——混合是液体搅拌的目的，故搅拌器的混合性能是搅拌器的重要性能。搅拌器的混合性能与其排出液性能和剪切性能有关，搅拌器排出液循环量大，液体的混合就均匀；搅拌器的剪切力大，液体的局部混合和分散就安全=4\*GB2⑷搅拌强度——搅拌器的搅拌强度是指搅拌器在恒转速下达到规定混合效果所需的时间。所需时间越短，表示搅拌强度越高。另一表示方法，即搅拌器在一定的时间内达到规定的混合效果所需的搅拌器转速，转速越低，表示搅拌强度越高。=5\*GB2⑸搅拌效率——搅拌器的搅拌效率是评定在获得规定的混合效果下，搅拌器功率消耗的大小，消耗功率越小，则搅拌效率越高。搅拌效率的高低搅拌器的形式，结构尺寸、转数和相配容器底部形状及内件等因素2.5计算电动机功率(2-16)前已算出：选机械密封，理由为“填料密封的功率损失较大，机械密封则较小”《搅拌设备设计》(2-17)取所以当转速在16—160rpm范围中时，可取摆线针齿行星减速机，再由《压力容器与化工设备实用手册》[12]可知，当减速机为摆线针齿行星减速机时，搅拌机传动装置各零部件的传动效率>0.9,所以取=0.95所以机械密封选非平衡型双端面机械密封，理由为：介质压力较低时（设计压力P0.6MPa）,可选用非平衡型双端面机械密封。双端面机械密封有两个密封面，且可在两密封面间空腔中注入中性液体，使其压力略大于介质的操作压力，起到堵封与润滑的双重作用，故密封效果好（《压力容器与化工设备实用手册》[12]）容器总高：H+2（h0+h1）=2200+2(25+250)=2750mm初步估计悬臂长：3m>>2m所以选双支点机架（《压力容器与化工设备实用手册》图3-5-4）[12]2.6搅拌轴的机械计算及相关2.6.1搅拌轴机械计算的基本条件1搅拌器应浸入呈连续相的液体中2搅拌器进出口的介质流动对作用在搅拌轴上的流体径向力无显著的干扰3将用刚性联轴器连接的可拆轴看作是整体轴。4密封部件作用在轴上的力和轴承的柔度不予考虑5认为搅拌器及轴上其他零件的重力，惯性力，和流体作用力均作用在这些零件轴套的中部。搅拌轴上零件如有几个轴套，则将这些力近似地均分成几个部分，每一部分的力作用在每一个轴套的中部。6当位于轴承以外的轴的外伸部分长度不超过单跨轴跨长的30%，或不超过悬臂轴悬臂长的30%，而且装在该外伸轴上的零件质量不大于装在跨度中间或悬臂部分上单个零件的质量时，则对位于轴承以外的轴不予考虑。7计算轴的临界转速时，对于深度小于0.1d的键槽和直径大于0.9d的局部环行沟槽可不予考虑8对于悬臂轴，其悬臂和跨间两个轴段各自应是等直径轴段9在等直径轴段内，允许其上存在最大与最小直径差不大于5%，以此设计其最终轴径的区段。2.6.2.搅拌轴机械计算=1\*GB2⑴按扭转变形计算搅拌轴轴径搅拌轴功率：搅拌轴转速：n=85rpm搅拌轴扭矩：为传动侧轴承之前的传动装置传动效率已取0.95所以搅拌轴许用扭矩角（85-20）+=搅拌轴直径：(2-18)=2\*GB2⑵校核搅拌轴的临界转速H1=279mma=620mm安装底盖：s=50mmb=H1+s=279+50=329mmc=H+2(h0+h1)-C0=2150mm其中，H1：机架下轴承距机架座底面的距离，mm;:机架两支点轴承之间的距离，mm;:安装底盖的高度，mm;H：圆筒长度,mm;:封头直边长度,mm;：封头曲面高度,mm;：底层搅拌器距釜底高度,mm;所以L1=b+c=329+2150=2479mma=620mm搅拌轴的有效质量(2-19)=每一个搅拌器质量：每一个搅拌器的附加质量系数：（《压力容器与化工设备实用手册》）[12]，b=50(2-20)搅拌轴有效质量在轴端S处的相当质量W(2-21)第二层搅拌器的有效质量在轴端S处的相当质量W2(2-22)第三层搅拌器的有效质量在轴端S处的相当质量W3(2-23)第一层搅拌器的有效质量在轴端S处的相当质量W1所以在轴端S处所有相当质量的总和搅拌轴临界转速：已知：不锈钢0Cr18Ni10Ti的[1](2-24)校核：可见安全=3\*GB2⑶搅拌轴的强度校核：搅拌轴的许用剪应力0Cr18Ni10Ti的拉伸强度（《压力容器与化工设备实用手册》[12]）搅拌轴的扭矩：(2-25)每个搅拌器上的流体径向力系数K1根据由表3-4-4[12]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）（《压力容器与化工设备实用手册》[12]）每个搅拌器上的流体径向力(2-26)搅拌轴在L1长度内的质量搅拌轴与搅拌器的组合质量搅拌器的许用偏心距[e]平衡精度G=6.3mm/s(《压力容器与化工设备实用手册》[12])搅拌轴与搅拌器的组合质量因偏心距引起的离心力(2-27)==4.3N搅拌轴与搅拌器的组合质量（）的重心距轴承的距离(2-28)=1615.2mm搅拌轴的径向弯矩搅拌轴在搅拌器中为垂直安装，故(2-29)=每个搅拌器上的轴向推力按公式3-3-40（《压力容器与化工设备实用手册》[12]）因为所以：当量长度为的轴与搅拌器的重力之和==744.44N(2-30)==-952N所以(2-31)S0=0.25(2-32)(2-33)==2.03=14.5搅拌轴总弯矩：(2-34)搅拌轴的当量弯矩(2-35)按强度计算搅拌轴的直径：(2-36)实际选用，不安全所以取2.6.3减小轴端挠度、提高搅拌轴临界转速的措施=1\*GB2⑴缩短悬臂段搅拌轴的长度受到端部集中力作用的悬臂梁，其端点挠度与悬臂长度的三次方成正比。缩短搅拌轴悬臂长度，可以降低梁端的挠度，这是减小挠度最简单的方法，但这会改变设备的高径比，影响搅拌效果。=2\*GB2⑵增加轴径轴径越大，轴端挠度越小。但轴径增加，与轴连接的零部件均需加大规格，如轴承、轴封，联轴器等，导致造价增加。=3\*GB2⑶设置底轴承或中间轴承设置底轴承或中间轴承改变了轴的支承方式，可减小搅拌轴的挠度。=4\*GB2⑷设置稳定器安装在搅拌轴上的稳定器工作原理是：稳定器受到的介质阻尼作用力的方向与搅拌器对搅拌轴施加的水平作用力的方向相反，从而减少轴的摆动量。稳定器摆动时，其阻尼力与承受阻尼作用的面积相关，迎液面积越大，阻尼作用越明显，稳定效果越好。采用稳定器可改善搅拌设备的运行性能，延长轴承的寿命。综上，考虑到本设备的实际情况，决定加底轴承2.6.4搅拌轴轴封的选用原则前已选了非平衡型双端面机械密封，在这再详细讨论一下机械密封的问题。=1\*GB2⑴被密封介质为易燃、易爆、有毒物料，可选用机械密封。介质压力高时（），选用平衡型双端面机械密封；介质压力低时（P0.6MPa）选用非平衡型双端面机械密封或非平衡型单端面机械密封。=2\*GB2⑵被密封介质为一般物料，选用单端面机械密封。介质压力高时（），选用平衡型机械密封；介质压力低时（P0.6MPa），选用非平衡型机械密封。=3\*GB2⑶密封要求高，搅拌轴和传动轴承受较大径向力时，应选用带内置轴承的机械密封；但机械密封的内置轴承不能作为轴的支点。=4\*GB2⑷机械密封的运转温度，搅拌轴（传动轴）的圆周线速度v>1.5m/s时，机械密封应配置循环保护系统。2.6.5搅拌机传动装置的技术要求=1\*GB2⑴搅拌机旋转方向搅拌机传动装置的旋转方向一般为单向旋转，如需双向旋转时，应在图纸和定货单上注明。=2\*GB2⑵釜内联轴器的静平衡与动平衡试验搅拌机传动装置对旋转偏摆量要求严格或转速较高时，应对釜内联轴器进行动平衡与静平衡试验。=3\*GB2⑶搅拌机传动装置的旋转精度要求搅拌机传动装置组装完毕后，应测量其旋转精度，用千分表进行测量。2.6.6传动轴的结构和使用特点=1\*GB2⑴传动轴轴端应具有装吊环的螺孔，在安装、检修时可吊起传动轴。=2\*GB2⑵传动轴上应设有搁肩，以便在装、拆传动装置部件时可将传动轴垂直放在安装底盖的搁台上，但若设置有底轴承，该结构可省略。2.7挡板当搅拌器沿容器中心线安装，搅拌物料的粘度不大，搅拌转速较高时，液体将随着桨叶旋转方向一起运动，容器中心部分的液体在离心力作用下涌向内壁面并上升，中心部分液面下降，形成旋涡，通常称为打漩区。为消除这种现象，通常可在容器内加入挡板。一般在容器内壁面均匀安装4块挡板，其宽度为容器直径的。本设备转速并不高，但由于容器筒体较高，液面也较高，最下层的搅拌器以下的液面和最上层的搅拌器以上的液面都较高。若无挡板，且已知转速较低，物料流型为水平环向流，搅拌效果不理想。综上所述，决定均匀安装4块挡板。在搅拌容器内设置垂直挡板时，径流型桨叶搅拌器在容器内挡板的协助下可获得较强的轴向流动，这是由于已径流桨叶端部排出的径向流液体携带周围的液体（静止的和流动的）冲向挡板而形成上下循环流，此时被搅拌的液体既有强烈的对流循环，又有很强的湍流扩散。这是搅拌过程的最佳流型。2.8夹套计算2.8.1夹套筒体D2：夹套内径，mm取（要求）所以已知：夹套内蒸汽压力P=0.14MPa夹套筒体内压计算：材料为Q235-B由GB150-1998时，其许用应力[1]又全焊透，局部无损检测，取由GB150-1998（5-1）[1](2-37)没有达到不锈钢最小厚度，所以取又要求即符合要求2.8.2夹套封头受内压：P=0.14MPa,压力很小，直接取为与筒体一样即夹套筒体外表面积：其中，W=62.8kg/m2为当钢板（压力容器与化工设备实用手册表1-1-25）[12]2.9支座校核图2-3支座B型耳式支座有较大的安装尺寸，当容器外面包有保温层，或者将容器直接放置在楼板上时，宜选用B型。且耳式支座结构简单轻便。本设备基本符合这种情况，故决定选用B型耳式支座但耳式支座对器壁会产生较大的局部应力。因此，当容器较大或器壁较薄时，应在支座与器壁间加一垫板，垫板的材料最好与筒体材料相同。例如：不锈钢容器用碳素钢作支座时，为防止器壁与支座在焊接过程中合金元素的流失，应在支座与器壁间加一不锈钢垫板[6]。综合考虑本设备的具体情况，故应加垫板。采用4个支座均布设置。=1\*GB2⑴设定用4个B3型，并按式3-3-1（《压力容器与化工设备实用手册》[12]）计算(2-38)式中：设备总质量（包括壳体及其附件，内部介质及保温层的质量，kg）:重力加速度，取;Ge:偏心载荷，N；k:不均匀系数，安装三个支座时，k=1;安装三个以上支座时，k=0.83;n:支座数量；h:水平力作用点至支座底板之间的距离，mm;:偏心距，mm:螺栓分布圆直径，(2-39)P：水平力，取水平地震力和水平风载荷二者中的大值，和分别按下两式计算：N(2-40)(2-41)式中：地震系数，对7，8，9级地震分别取0.23,0.45,0.9;:风压高度变化系数，按表3-3-11选取（《压力容器与化工设备实用手册》）[12]:10米高度处的基本风压值，；D0：容器外径，有保温层时取保温层外径，mm;H0:容器总高度，mm;计算所以筒体表面积=由《压力容器与化工设备实用手册》[12]，不锈钢0Cr18Ni10Ti的基本重量所以，=所以=将上面各个部件的质量加起来，可大约估计出总质量m0=3116kg取0.45(8级地震)地震载荷：设备质心高度约为1500mm,取所以=P取所以取P==6871N=2\*GB2⑵安装尺寸其中==1332mm取=400mm所以 ==14．4KN<[Q]=30KN=3\*GB2⑶计算支座处圆筒所受到的支座约束反力力矩查表[]=3.39可见M<[],合格2.10压力试验2.10.1压力试验的目的除材料本身的缺陷外，容器在制造（特别是在焊接过程）和使用过程中会产生各种缺陷。为考虑缺陷对压力容器安全性的影响，压力容器制造完毕后或定期检验时，都要进行压力试验。压力试验包括耐压试验和气密性试验。由于本设备的物料为水和除垢剂，都是无毒介质，对人体健康影响几乎可以忽略。因此，没有必要做气密性试验，仅做耐压试验即可。对于内压容器，耐压试验的目的是：在超设计压力下，考核缺陷是否会发生快速扩展造成破坏或开裂造成泄露，检验密封结构的密封性能。2.10.2试验压力及应力校核由于在相同压力和容积下，试验介质的压缩系数越大，容器所储存的能量也越大，爆炸也就越危险，故应选用压缩系数小的流体作为试验介质。常温时，水的压缩系数比气体要小得多，且来源丰富，因而是常用的试验介质。在液压试验时要注意的是：=1\*GB3①为防止材料发生低应力脆性破坏，液体温度不得低于壳体材料的韧脆转变温度=2\*GB3②氯离子能破坏奥氏体不锈钢表面钝化膜，使其在拉应力作用下发生应力腐蚀破坏。因此奥氏体不锈钢制压力容器进行水压试验时，还应将水中氯离子含量控制在25mg/L以内，并在试验后立即将水渍清除。=1\*GB2⑴内压试验，公式为：(2-42)式中：：试验压力，MPa;:设计压力，MPa;[]:容器元件材料在试验温度下的许用应力，MPa;:容器元件材料在设计温度下的许用应力，MPa.查GB150-1998[1]当时，不锈钢0Cr18Ni10Ti[]==137MPa所以(2-43)==2\*GB2⑵外压试验，由于是以内压代替外压进行试验，已将工作时趋于闭合状态的器壁和焊缝中缺陷改以张开状态接受检验，因而无需考虑温度修正，其试验压力按式确定式中：：试验压力，MPa;:设计压力，MPa.==3\*GB2⑶压力试验前的应力校核：为使液压试验时容器材料处于弹性状态，在压力试验前必须按式校核试验时圆筒的薄膜应力压力试验前，应按下式校核：(2-44)式中：：试验压力下圆筒的应力，MPa;:圆筒内直径，mm;:试验压力，MPa;:圆筒的有效厚度，mm.应满足下列条件：液压试验时，(2-45)式中：：圆筒材料在试验温度下0.2%屈服强度，MPa;;圆筒的焊接接头系数。又已知：=0.75MPa,=1000mm;=所以又取试验温度为，此时不锈钢0Cr18Ni10Ti的205MPa取=205MPa则：可见：，符合条件。第3章设备安装调试、使用及维护保养3.1反应釜的试运行设备组装后必须进行试运转（空转和以水代料），不得有不正常的噪音和较大振动等不良现象。试验前必须向设备内注入约为设备容积70%的水，切勿在设备内无水的情况下进行搅拌器运转试验，以免搅拌轴由于受力不均而弯曲。为了发现问题，孔在运行试验最少为两小时，负载运转试验最少为4小时，并注意负荷改变后各部件运转情况的改变。在最低范围内。为此，在试运转之前先在填料密封处测量轴的摆动情况（即所谓静止轴振）。偏摆量是以轴的转速低于1500为依据，并因操作压力不同而异。3.2设备的使用（1）使用设备单位的技术负责人必须对容器的安全技术管理负责。应指定具有压力容器专业知识的工程技术人员，负责安全技术管理工作。（2）贯彻执行本规程和有关的压力容器安全技术规范；（3）编制压力容器的安全管理规章制度；（4）编制压力容器的年度定期检验计划，并负责组织实施；（5）向主管部门和当地劳动部门报送当年压力容器数量和变动情况的统计报表，压力容器定期检验计划的实施情况，存在的主要问题等；（6）压力容器的使用单位，必须建立压力容器技术档案；（7）检验、焊接和操作人员的安全技术培训管理；

（8）压力容器使用登记及技术资料的管理。3.3设备的定期检查3.3.1定期检查的重要性容器经过一段时间使用之后，由于压力、温度的频繁交变作用，将引起材料疲劳，后者由于介质对容器钢材的腐蚀作用，使壁厚减薄或产生盈利腐蚀开裂等。即使是设计和质量完全符合规范要求的容器，经过一段时间使用后，原有的制造规范允许存在的缺陷将会发展，或可能产生新的缺陷。容器是静止设备，这里“静止”的含义是相对于机、泵等运动机械设备来说的。她没有运动机械那种剧烈的磨损、振动、高周次应力疲劳等，但具有另一类苛刻的工作条件。这些苛刻的工作条件为：（1）容器使用温度和压力波动的加载和卸压，使器壁受到较大的交变压力。由此，在容器整体结构不连续部位如焊接接头缺陷部位等应力集中处引起疲劳裂缝。（2）介质对器壁作用，使壁厚减薄因而受压时薄膜应力加大，或由于晶间腐蚀等是材料塑性、韧性恶化。（3）容器的器壁材料长期受压力载荷作用，材料将产生蠕变。（4）钢材的韧性在低温下将大大降低而存在脆性破裂的可能。（5）由于容器的支座、管道等安装不当，对容器产生附加应力和振动。（6）压力容器停用是维护使用保养不当，器壁内外部将受到腐蚀，且腐蚀速度可能比使用时更快。3.3.2附件的检查检查分为两种：运行检查：指在运行状态下附件的检查。停机检查：指在停止运行状态下对附件的检查。运行检查可与外部检查同时进行；停机检查可与内外部检验同步进行，也可单独进行。第4章结论本设计对所给工况进行了全面考虑，在初步计算完成后，对各个部件的各个参数进行了多次计算，得到结果就搅拌釜内径Di=1m,圆筒高度（不含封头）H=2.2m，封头厚度=6mm，圆筒厚度=6mm,选用直叶桨式搅拌器，三层搅拌总功率为3200W，Dj=0.5m,使用非平衡型双端面机械密封，电动机功率Pm=3.5kw,夹套筒体=6mm，夹套封头=6mm，满足设计要求。在设计过程中，我本着“安全第一”的设计原则，对每个零部件的安全性进行了细致的计算校核，以确保把设备在正常运行过程中的事故率降到最低。但是主要还是倾向于安全性，所以难免会让成本略有偏高，当然现实生产中可以根据生产条件和要求间进行调整参考文献[1]全国压力容器标准化技术委员会，GB150-1998钢制压力容器[S].北京：中国标准出版社，1998[2]李云，姜培正.过程流体机械2版M[].北京.化学工业出版社.2008.6[3]庄国涛.1立方米丙烯酸乳液搅拌反应釜的设计[M].青岛:青岛科技大学.2009.6[4]刘磊.化工反应釜温度控制系统的研究与设计[M].辽宁:辽宁科技大学.2012[5]王志文，蔡仁良.化工容器设计[M].北京：化学工业出版社，2005

[6]陈偕中.化工容器设计[M].上海：上海科学技术出版社，1987[7]姚煜等.丙烯酸树脂反应釜设计选型[M].上海：华东理工大学，中国海诚科技股份有限公司.2012.6[8]孙庆丰.搅拌釜式生物反应容器设计及优化[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学.2007.7[9]曾光建等.PET酯化反应釜[P].中国专利.专利申请号CN201110105442.中国国家知识产权局，欧洲专利数据库(Espacenet).2011.4.18[10]巢建伟，张晶，许进文.不锈钢反应釜顶盖开孔结构设计和应力分析[M].江苏工业学院[11]夏晨，李朴.反应釜设计及其温度控制系统[J].化工自动化及仪表.2004.31（1）.66-69[12]曲文海等.压力容器与化工设备实用手册[M].北京：化学工业出版社，2000[13]BarlatandLian．PlasticBehaviorandStretchabilityofSheetMetals．PartI：AYieldFunctionforOrthotropicSheetunderPlaneStressConditions．InternationalJournalofPlasticity,1989，55(4)：51[14]郑津洋，董其伍，桑芝富.过程设备设计3版[M].北京：化学工业出版社.2010致谢这次毕业设计让我对实际生产有了一个初步的了解，也算是对大学四年所学的一个浓缩，在毕设过程中遇到过很多困难，也发现自己尚有很多不足，以后还需多多努力。在这整个毕业设计过程中我一直得到我们的指导老师朱振华教授的帮助，虽然前一段时间是一边在外实习一边做设计，但是朱老师通过通信手段一直耐心帮我解决各种难题，多亏了朱老师的帮助我才能顺利完成毕业设计，同时在这过程中也让我学到了许多书本学不到的知识，在此对朱老师表示诚挚的谢意，同时也感谢帮助我的别的老师们。基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究基于单片机的嵌入式Web服务器的研究MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器单片机控制的二级倒立摆系统的研究基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现基于单片机的蓄电池自动监测系统基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制基于单片机的自动找平控制系统研究基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于双单片机冲床数控系统的研究基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制基于单片机的软起动器的研究和设计基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究基于单片机的机电产品控制系统开发基于PIC单片机的智能手机充电器基于单片机的实时内核设计及其应用研究基于单片机的远程抄表系统的设计与研究基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制基于微型光谱仪的单片机系统单片机系统软件构件开发的技术研究基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用基于单片机的光纤光栅解调仪的研制气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制基于单片机的数字磁通门传感器基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪基于单片机的电机运动控制系统设计Pico专用单片机核的可测性设计研究基于MCS-51单片机的热量计基于双单片机的智能遥测微型气象站MCS-51单片机构建机器人的实践研究基于单片机的轮轨力检测基于单片机的GPS定位仪的研究与实现基于单片机的电液伺服控制系统用于单片机系统的MMC卡文件系统研制基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究单片机控制的后备式方波UPS提升高职学生单片机应用能力的探究基于单片机控制的自动低频减载装置研究基于单片机控制的水下焊接电源的研究基于单片机的多通道数据采集系统基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制基于单片机的红外测油仪的研究96系列单片机仿真器研究与设计基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制基于单片机的气体测漏仪的研究基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究基于单片机的膛壁温度报警系统设计基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计基于单片机船舶电力推进电机监测系统基于单片机网络的振动信号的采集系统基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究基于单片机的叠图机研究与教学方法实践基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现基于AT89S52单片机的通用数据采集系统基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究基于单片机系统的网络通信研究与应用基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究基于单片机的模糊控制器在工业电阻炉上的应用研究基于双单片机冲床数控系统的研究与开发基于Cygnal单片机的μC/OS-Ⅱ的研究基于单片机的一体化智能差示扫描量热仪系统研究HYPERLINK"/detail.htm