結(jié)晶釜的設(shè)計(jì)[共20頁(yè)]

結(jié)晶釜的設(shè)計(jì) 目 錄1. 結(jié)晶釜的結(jié)構(gòu)31.1 結(jié)晶釜的功能和用途31.2 結(jié)晶釜的反應(yīng)條件32. 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)43. 設(shè)計(jì)方案的分析和擬定44. 各部分結(jié)構(gòu)尺寸的確定和設(shè)計(jì)計(jì)算54.1 罐體和夾套的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)54.1.1 罐體幾何尺寸計(jì)算64.1.2 夾套幾何尺寸計(jì)算74.2 結(jié)晶釜的強(qiáng)度計(jì)算84.2.1 強(qiáng)度計(jì)算(按內(nèi)壓計(jì)算強(qiáng)度)84.2.2 穩(wěn)定性校核(按外壓校核厚度)104.2.3水壓試驗(yàn)校核134.3 結(jié)晶釜的攪拌器144.3.1 攪拌裝置的攪拌器144.3.2 攪拌器的安裝方式及其與軸連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)144.3.3 攪拌裝置的攪拌軸設(shè)計(jì)1544 結(jié)晶釜的傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)164.4.1 常用電機(jī)及其連接尺寸164.4.2凸緣法蘭164.4.3安裝底蓋164.5 結(jié)晶釜的軸封裝置設(shè)計(jì)164.5.1 填料密封174.5.2 機(jī)械密封174.6結(jié)晶釜的其他附件設(shè)計(jì)184.6.1 支座184.6.2 手孔和人孔184.6.3 設(shè)備接口185. 參考文獻(xiàn)21201.結(jié)晶釜的結(jié)構(gòu)1.1 結(jié)晶釜的功能和用途結(jié)晶釜主要由攪拌容器、攪拌裝置、傳動(dòng)裝置、軸封裝置、支座、人孔、工藝接管和一些附件組成。 攪拌容器分罐體和夾套兩部分，主要由封頭和筒體組成，多為中、低壓壓力容器；攪拌裝置由攪拌器和攪拌軸組成，其形成通常由工藝設(shè)計(jì)而定；傳動(dòng)裝置是為帶動(dòng)攪拌裝置設(shè)置的，主要由電機(jī)、減速器、聯(lián)軸器和傳動(dòng)軸等組成；軸封裝置為動(dòng)密封，一般采用機(jī)械密封或填料密封；它們與支座、人孔、工藝管等附件一起，構(gòu)成完整的結(jié)晶釜。結(jié)晶釜是物料混合反應(yīng)后，夾層內(nèi)需冷凍水或冷媒水急劇降溫的結(jié)晶設(shè)備，其關(guān)鍵環(huán)節(jié)在于夾層面積的大小，攪拌器的結(jié)構(gòu)形式和物料出口形式，罐體內(nèi)高精度拋光，以及罐體內(nèi)清洗無(wú)死角的要求來(lái)滿(mǎn)足工藝使用條件。結(jié)晶釜是化工、制藥、食品等行業(yè)的物料混合、加溫、降溫、攪拌等國(guó)內(nèi)過(guò)程中的混合反應(yīng)設(shè)備。由于工藝和介質(zhì)不同，物料有易燃、易爆、巨毒、高溫高壓的狀況常為多見(jiàn)。設(shè)備的攪拌形式、轉(zhuǎn)速、加溫和降溫的要求不同。該設(shè)備的設(shè)計(jì)選材、結(jié)構(gòu)和減速機(jī)防爆與不防爆要求也不同。1.1 結(jié)晶釜的反應(yīng)條件 結(jié)晶釜的設(shè)計(jì)要注重反應(yīng)的條件，一般考慮夾套和攪拌器的材料、上下進(jìn)出口的設(shè)計(jì)，主要分為溫度、壓強(qiáng)、進(jìn)料口和出料口、材料這幾個(gè)因素。 溫度-這個(gè)一般都應(yīng)當(dāng)有嚴(yán)格的控制，所以在設(shè)計(jì)的時(shí)候要注意溫度計(jì)選擇。要是反應(yīng)溫度高可能要使用油 浸泡溫度計(jì)，所以要留可以裝油的管槽，要是溫度低還要注意冰封現(xiàn)象發(fā)生。要是溫度在100度到0度之間，要求不高的情況下，可以用塞子直接套溫度計(jì)（注意壓強(qiáng)）。 壓強(qiáng)-壓強(qiáng)的高低要選擇合適的反應(yīng)釜，一般只要能承受兩倍的大氣壓就可以了。本設(shè)計(jì)是在負(fù)壓條件下完成。 進(jìn)料口和出料口-一般進(jìn)料口做一定大就一個(gè)可以了，要注意一些比如回流口、真空口什么的，還有就是出料口的大小，有些物質(zhì)反應(yīng)后不容易放出，所以要設(shè)計(jì)合適。 材料-一般反應(yīng)釜都是玻璃的，要是工業(yè)生產(chǎn)最好用搪瓷的，攪拌的金屬要注意保護(hù)不要被腐蝕，放料活塞要可以防腐。 還有就是夾套的進(jìn)出水的控制，防止部分比如鹽水的滯留。2. 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（1）HG/T 20569-94 機(jī)械攪拌設(shè)備（2）GB 150-1998 鋼制壓力容器（3）HG 2156321572-95 HG 21537.78-92 攪拌傳動(dòng)裝置（4）TCED S8-90 壓力容器強(qiáng)度計(jì)算書(shū)統(tǒng)一格式（5）CD 130A20-86 化工設(shè)備設(shè)計(jì)文件編制規(guī)定3. 設(shè)計(jì)方案的分析和擬定此次我要設(shè)計(jì)的是全容積為6.0，操作容積為4.4的結(jié)晶釜。1、設(shè)計(jì)壓力：容器內(nèi)的設(shè)計(jì)壓力為負(fù)壓，夾套內(nèi)的設(shè)計(jì)壓力為0.2MPa，由此可知本反應(yīng)釜是在常壓下工作 。2、設(shè)計(jì)溫度：容器內(nèi)的設(shè)計(jì)溫度80到100，夾套內(nèi)的設(shè)計(jì)溫度130，設(shè)計(jì)溫度均不高，不需要對(duì)反應(yīng)釜作保溫措施。3、介質(zhì)選擇：容器內(nèi)的介質(zhì)為染料及有機(jī)溶劑,夾套內(nèi)的介質(zhì)為冷卻水或蒸汽。4、攪拌器：選用推進(jìn)式攪拌器，攪拌軸轉(zhuǎn)速為50 r/min，功率為5.5kW。5、材料選擇：選用最常用的Q235-A碳素鋼材，由此釜中的其他接管法蘭等鋼材也選用Q235-A碳素鋼材。封頭為標(biāo)準(zhǔn)的橢圓封頭，材質(zhì)也選用Q235-A碳素鋼。6、傳動(dòng)系統(tǒng)：選用庫(kù)存電機(jī)Y1322-6，轉(zhuǎn)速960r/min,功率5.5kW，給定攪拌傳動(dòng)系統(tǒng)用V帶傳動(dòng)。7、接管設(shè)計(jì)：已知結(jié)晶釜的用途為冷卻結(jié)晶，因此反應(yīng)釜需要冷卻水入口、加料口、人孔、溫度計(jì)管口、壓縮空氣入口、放料口、手孔、備用管口、壓料管、壓料管套管。公稱(chēng)尺寸：冷卻水入口公稱(chēng)尺寸DN=25、加料口公稱(chēng)尺寸DN=25、人孔公稱(chēng)尺寸DN=400、溫度計(jì)管口公稱(chēng)尺寸DN=80、壓縮空氣入口公稱(chēng)尺寸DN=25、放料口公稱(chēng)尺寸DN=40、冷凝水出口公稱(chēng)尺寸DN=25、手孔公稱(chēng)尺寸DN=100、備用管口公稱(chēng)尺寸DN=40、壓料管DN=50、壓料管套管DN=80。8、焊接選擇：焊接采用電弧焊，焊條牌號(hào)：采用J 507焊條。9、法蘭焊接：法蘭焊接按相應(yīng)法蘭標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，角焊縫及搭接焊縫的焊叫尺寸按兩焊件中較薄板的厚度。此外，設(shè)計(jì)中還需選擇接管、管法蘭、設(shè)備法蘭、軸承、聯(lián)軸器、軸封形式，最后完成設(shè)計(jì)時(shí)，需將設(shè)計(jì)的反應(yīng)釜繪制成裝配圖及繪出傳動(dòng)系統(tǒng)部件圖。4. 各部分結(jié)構(gòu)尺寸的確定和設(shè)計(jì)計(jì)算4.1 罐體和夾套的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)罐體一般是立式圓筒形式容器，有頂蓋、筒體、罐底，通過(guò)支座安裝在基礎(chǔ)平臺(tái)上。罐底通常為橢圓形封頭。頂蓋在受壓狀態(tài)下常選用橢圓形封頭，對(duì)于常壓或操作壓力不大而直徑較大的設(shè)備，頂蓋可采用薄鋼板制造的平蓋，并在薄鋼板上加設(shè)型鋼（槽鋼和工字鋼）制的橫梁，用以支承攪拌器及其傳動(dòng)裝置。頂蓋和鋼底分別與筒體相連。罐底與筒體的連接常采用焊接連接。頂蓋與筒體的連接型式分為開(kāi)拆和不可拆兩種，筒體直徑1200，宜采用可拆連接。當(dāng)要求可拆時(shí)，做成法蘭連接。夾套型式與罐體相同。 4.1.1 罐體幾何尺寸計(jì)算1、釜體形式為常用結(jié)構(gòu)圓筒形，封頭形式為常用結(jié)構(gòu)橢圓形。原始尺寸如下表4-1：全容積（） 6.0操作容積（） 4.4傳熱面積（） 9.4表4-1 原始尺寸2、初算筒體內(nèi)徑按式 計(jì)算,得 取圓整筒體內(nèi)徑 =2000mm，一米高的容積 =3.14，內(nèi)表面積=18.85。選取釜體封頭容積 =0.405 釜體高度按式 計(jì)算,得 =（6-0.405）/3.14=1.78m選取圓整釜體高度 =2000 mm 實(shí)際容積按式 計(jì)算,得 =3.14*2.000+0.405=6.6854.1.2 夾套幾何尺寸計(jì)算夾套直徑 選取夾套筒體內(nèi)徑 =+100=2100 mm,裝料系數(shù)按式 計(jì)算，得 =4.4/6.685=0.658夾套筒體高度H2按式計(jì)算，得 =（0.658*6.858-0.405）/3.14=1.308m選取圓整夾套筒體高度 H2=1400mm。以?xún)?nèi)徑為公稱(chēng)直徑的橢圓封頭的型式和尺寸,選取罐體封頭表面積 =2.213 。筒體的容積、面積和質(zhì)量,選取一米高筒體表面積 =6.28。 實(shí)際總傳熱面積F按式校核,得 =6.28*1.308+2.213 =10.43>9.4 綜上所述，筒體和夾套尺寸為下表4-6所示：表4-6 筒體和夾套尺寸直徑(mm)高度（mm）筒體20002000夾套210014004.2 夾套反應(yīng)釜的強(qiáng)度計(jì)算4.2.1 強(qiáng)度計(jì)算(按內(nèi)壓計(jì)算強(qiáng)度)據(jù)工藝條件或腐蝕情況確定，設(shè)備材料選用Q235-A。由工藝條件給定, 設(shè)計(jì)壓力（罐體內(nèi)） =0.2MPa， 設(shè)計(jì)壓力（夾套內(nèi)） =0.3MPa， 設(shè)計(jì)溫度（罐體內(nèi)） <100， 設(shè)計(jì)溫度（夾套內(nèi)） <150。 選取罐體及夾套焊接接頭系數(shù) =0.85。罐體筒體計(jì)算厚度按式計(jì)算，得 夾套筒體計(jì)算厚度按式 計(jì)算，得 罐體封頭計(jì)算厚度按式 計(jì)算，得 夾套封頭計(jì)算厚度按式 計(jì)算，得 壁厚附加量，其中C1為鋼板負(fù)偏差，初步取=0.6mm, 腐蝕裕量=2mm,熱加工減薄量=2（封頭熱加工=0.5mm），因此：=0.6+2+0=2.6mm罐體筒體設(shè)計(jì)厚度按式 計(jì)算，得=2.12+2=4.12mm夾套筒體設(shè)計(jì)厚度按式 計(jì)算，得 =2.22+2.0=4.22mm罐體封頭設(shè)計(jì)厚度按式 計(jì)算，得 =2.08+2.0=4.08mm夾套封頭設(shè)計(jì)厚度按式 計(jì)算，得 =2.18+2.0=4.18mm 圓整選取罐體筒體名義厚度 =5mm 圓整選取夾套筒體名義厚度 =5mm 圓整選取罐體封頭名義厚度 =5mm 圓整選取夾套封頭名義厚度 =5mm4.2.2 穩(wěn)定性校核(按外壓校核厚度) 1、假設(shè)罐體筒體名義厚度 =8 mm鋼板厚度負(fù)偏差,選取鋼板厚度負(fù)偏差 =0.6mm據(jù)經(jīng)驗(yàn)規(guī)律，腐蝕裕量 =2.0mm厚度附加量按式計(jì)算，得 =0.6+2.0=2.6mm罐體筒體有效厚度按式 計(jì)算，得 =8-2.6=5.4 mm罐體筒體外徑按式 計(jì)算，得 =2000+2*8=2016mm筒體計(jì)算長(zhǎng)度按式 計(jì)算，得 =1400+250/3=2233.3mm系數(shù) =2233.3/2016=1.108系數(shù) =2016/5.4=373.15許用外壓力按式計(jì)算，得 =85/373.15=0.23MPa>0.2MPa確定罐體筒體名義厚度 =8 mm2、 假設(shè)罐體封頭名義厚度 =8 mm選取鋼板厚度負(fù)偏差 =0.6mm據(jù)經(jīng)驗(yàn)規(guī)律，腐蝕裕量 =2.0mm厚度附加量按式 計(jì)算，得 =0.8+2.0=2.6mm 罐體封頭有效厚度按式計(jì)算，得 =8-2.6=5.4 mm罐體封頭外徑按式 計(jì)算，得 =2000+2*8=2016mm標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭當(dāng)量球殼外半徑按式 計(jì)算，得 =0.9*2016=1814 mm系數(shù)按式 =計(jì)算，得 查 曲線，得系數(shù) =90MPa許用外壓力按式 計(jì)算，得 >0.2 MPa確定罐體封頭名義厚度 =8mm4.2.3水壓試驗(yàn)校核 罐體試驗(yàn)壓力按式 計(jì)算，得 夾套水壓試驗(yàn)壓力按式 計(jì)算，得 查碳素鋼、普通低合金鋼鋼板許用應(yīng)力,得材料屈服點(diǎn)應(yīng)力 計(jì)算，得 罐體圓筒應(yīng)力按式 計(jì)算，得 < 179.8 Mpa夾套內(nèi)壓試驗(yàn)應(yīng)力 <179.8 Mpa所以?shī)A套水壓試驗(yàn)強(qiáng)度足夠。綜上所述，筒體和夾套具體加工尺寸如下表4-10：表4-10 筒體和夾套局加工尺寸筒體（mm）封頭(mm)罐體88夾套554.3 結(jié)晶釜的攪拌器4.3.1 攪拌裝置的攪拌器 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。 當(dāng)用來(lái)調(diào)和（低黏度均相液體混合）時(shí)，適用的攪拌器型式有推進(jìn)式和渦輪式，主要受到容積循環(huán)速率的影響。 當(dāng)用來(lái)分散（非均勻相液體混合），適用的攪拌器型式有渦輪式，主要受到液滴大?。ǚ稚⒍龋?、容積循環(huán)速率的影響。 當(dāng)用于固體懸浮時(shí)，按固體粒度、含量及密度，決定用槳式、推進(jìn)式或渦輪式，主要受到容積循環(huán)速率、湍流強(qiáng)度的影響。 當(dāng)用于氣體吸收時(shí)，適用的攪拌器型式有渦輪式，主要受到剪切作用、容積循環(huán)速率、高速度的影響。 當(dāng)用于傳熱時(shí)，適用的攪拌器型式有槳式、推進(jìn)式、渦輪式，主要受到容積循環(huán)速率、流經(jīng)傳熱面的湍流速度的影響。 當(dāng)用于高黏度操作時(shí)，適用的攪拌器型式有框式、渦輪式、螺桿式、螺帶式、帶橫擋板的槳式，主要受到容積循環(huán)速率、低速度的影響。 當(dāng)用于結(jié)晶時(shí)，按控制因素用渦輪式、槳式和槳式變種，主要受到容積循環(huán)速率、剪切作用低速度的影響。本反應(yīng)釜攪拌裝置的攪拌器采用槳式。4.3.2 攪拌器的安裝方式及其與軸連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)此次任務(wù)選用的是槳式攪拌器。它與軸的連接是通過(guò)軸套用平鍵或緊定螺釘固定，軸端加固定螺母。為防螺紋腐蝕加軸頭保護(hù)帽。本反應(yīng)釜的槳式攪拌器直徑 槳式攪拌器直徑=700mm槳式攪拌器的主要尺寸,當(dāng)時(shí),=50mm, ,鍵槽=16mm,=55.1mm, =95mm,質(zhì)量=4.59Kg,不大于0.025。 4.3.3 攪拌裝置的攪拌軸設(shè)計(jì)攪拌軸的機(jī)械設(shè)計(jì)內(nèi)容主要是材料選定、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（包括軸的支承結(jié)構(gòu)）和強(qiáng)度校核 。因本結(jié)晶釜的轉(zhuǎn)速50r/min，因此不需要進(jìn)行臨界轉(zhuǎn)速的校核。 1、 攪拌軸的材料：選用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)型式根據(jù)軸上安裝的攪拌器類(lèi)型、支承的結(jié)構(gòu)和數(shù)量、以及與聯(lián)軸器的連接要求而定，還要考慮腐蝕等因素的影響。 本結(jié)晶釜攪拌軸的結(jié)構(gòu)型式選用實(shí)心直軸。 3、攪拌軸強(qiáng)度校核： 由結(jié)晶釜設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)給定，軸功率=4kW 攪拌軸轉(zhuǎn)數(shù) =50r/min 常用軸材料為45號(hào)鋼。 軸所傳遞的扭矩 查表得軸常用材料的及值，材料許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力=35Mpa，系數(shù) =112。 軸端直徑 開(kāi)一個(gè)鍵槽，軸徑擴(kuò)大5%，為=30.4*1.05=31.9mm 圓整軸端直徑=40mm。 因此攪拌軸的直徑40mm。 4、攪拌軸的形位公差和表面粗糙度要求：攪拌軸轉(zhuǎn)速=50r/min，直線度允許差1000：0.1。 5、攪拌軸的支承：一般攪拌軸可依靠減速器內(nèi)的一對(duì)軸承支承。攪拌軸的支撐采用滾動(dòng)軸承。反應(yīng)釜攪拌軸的滾動(dòng)軸承，通常根據(jù)轉(zhuǎn)速、載荷的大小及軸徑d選擇，高轉(zhuǎn)速、輕載荷可選用角接觸球軸承；低速、重載荷可選用圓錐滾子軸承。根據(jù)軸端直徑d=40mm，選用角接觸球軸承采用背對(duì)背安裝成對(duì)軸承。44 結(jié)晶釜的傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì) 結(jié)晶釜的攪拌器是由傳動(dòng)裝置來(lái)帶動(dòng)。傳動(dòng)裝置通常設(shè)置在釜頂封頭的上部。結(jié)晶釜傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)內(nèi)容一般包括：電機(jī)、減速機(jī)的選型；選擇聯(lián)軸器；選用和設(shè)計(jì)機(jī)架和底座等。4.4.1 常用電機(jī)及其連接尺寸 Y系列全封閉自扇冷式三相異步電動(dòng)機(jī)為最常用的；當(dāng)有防爆要求時(shí)，可選用YB系列。本結(jié)晶釜用庫(kù)存電機(jī)Y132M2-6，轉(zhuǎn)速960r/min,電機(jī)功率P=5.5kW。4.4.2凸緣法蘭 凸緣法蘭一般焊接于攪拌容器封頭上，用于連接攪拌傳動(dòng)裝置，亦可兼作安裝，維修，檢查用孔。凸緣法蘭分整體和襯里兩種結(jié)構(gòu)形式，密封面分突面（R）和凹面（M）兩種。本反應(yīng)釜凸緣法蘭焊接于攪拌容器封頭上，采用整體結(jié)構(gòu)形式，密封面采用突面（R）。根據(jù)攪拌軸的直徑和附圖，由表4-15凸緣法蘭主要尺寸，選擇公稱(chēng)直徑DN=500mm，螺紋為M24，螺栓數(shù)量為20個(gè)，質(zhì)量為102kg的R型凸緣法蘭。4.4.3安裝底蓋安裝底蓋采用螺柱等緊固件，上與機(jī)架連接，下與凸緣法蘭連接，是整個(gè)攪拌傳動(dòng)裝置與容器連接的主要連接件。安裝底蓋的常用形式為RS和LRS型，其他結(jié)構(gòu)（整體或襯里）、密封面形式（突面或凹面）以及傳動(dòng)軸的安裝形式（上裝或下裝），按HG21565-95選取。安裝底蓋的公稱(chēng)直徑與凸緣法蘭相同。形式選取時(shí)應(yīng)注意與凸緣法蘭的密封面配合（突面配突面，凹面配凹面）。 本反應(yīng)釜安裝底蓋采用螺柱等緊固件，上與機(jī)架連接，下與凸緣法蘭連接。采用RS型形式，整體結(jié)構(gòu)、密封面形式（突面）以及傳動(dòng)軸的安裝形式（上裝），按HG21565-95選取。安裝底蓋的公稱(chēng)直徑與凸緣法蘭相同，均為DN=500mm。4.5 結(jié)晶釜的軸封裝置設(shè)計(jì) 軸封是攪拌設(shè)備的一個(gè)重要組成部分。其任務(wù)是保證攪拌設(shè)備內(nèi)處于一定的正壓力的真空狀態(tài)以及防止反應(yīng)物料逸出和雜質(zhì)的滲入。鑒于攪拌設(shè)備以立式容器中心頂插式攪拌為主，很少滿(mǎn)釜操作，軸封的對(duì)象主要為氣體；而且攪拌設(shè)備由于反應(yīng)工況復(fù)雜，軸的偏擺振動(dòng)大，運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性差等特點(diǎn)，故不是所有形式的軸封都能用于攪拌設(shè)備上。 結(jié)晶釜攪拌軸處的密封，屬于動(dòng)密封，常用的有填料密封和機(jī)械密封兩種形式，它們都有標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)要求直接選用。4.5.1 填料密封 填料密封是攪拌設(shè)備最早采用的一種軸封結(jié)構(gòu)，它的基本結(jié)構(gòu)是由填料，填料箱，壓蓋，緊壓螺栓及油杯等組成。因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造，在攪拌設(shè)備上曾得到廣泛應(yīng)用。一般用于常壓，低壓，低轉(zhuǎn)速及允許定期維護(hù)的攪拌設(shè)備。 當(dāng)采用填料密封時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用標(biāo)準(zhǔn)填料箱。標(biāo)準(zhǔn)填料箱中，HG21537.7-92為碳鋼填料箱，HG21537.8-92為不銹鋼填料箱。 填料箱密封的選用還注意以下幾方面： 當(dāng)填料箱的的結(jié)構(gòu)和填料的材料選擇合理，并有良好潤(rùn)滑和冷卻條件時(shí)，可用于較高的工作壓力，溫度和轉(zhuǎn)速條件下； 當(dāng)填料無(wú)冷卻，潤(rùn)滑時(shí)，轉(zhuǎn)軸線速度不應(yīng)超過(guò)1m/s; 4.5.2 機(jī)械密封 機(jī)械密封是一種功耗小，泄漏率低，密封性能可靠，使用壽命長(zhǎng)的轉(zhuǎn)軸密封。主要用于腐蝕，易燃，易爆，劇毒及帶有固體顆粒的介質(zhì)中工作的有壓和真空設(shè)備。 由于反應(yīng)釜多采用立式結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)速低，但攪拌軸直徑大，尺寸長(zhǎng)，擺動(dòng)和振動(dòng)較大，故機(jī)械密封常采用外裝式（靜環(huán)裝于釜口法蘭外惻），小彈簧（補(bǔ)償機(jī)構(gòu)中含有多個(gè)沿周向分布的彈簧），旋轉(zhuǎn)式（彈性元件隨軸旋轉(zhuǎn)）的結(jié)構(gòu)，當(dāng)介質(zhì)壓力、溫度低且腐蝕性大時(shí)，可采用單端面（由一對(duì)密封端面組成），非平衡型（載荷系數(shù)K1）的機(jī)械密封。當(dāng)介質(zhì)壓力，溫度高或介質(zhì)為易燃，易爆，有毒時(shí)，應(yīng)采用雙端面（由兩對(duì)密封面組成），平衡型（載荷系數(shù)K<1）的機(jī)械密封。 當(dāng)攪拌設(shè)備采用機(jī)械密封時(shí)，在下列情況下，應(yīng)采用必要的措施，以便保證密封使用性能，提高使用壽命。 當(dāng)密封腔介質(zhì)溫度超過(guò)80時(shí)，對(duì)單端面和雙端面機(jī)械密封，都應(yīng)采用冷卻措施； 為防止密封面干摩擦，對(duì)單端面機(jī)械密封，應(yīng)采用潤(rùn)滑措施； 當(dāng)采用雙端面機(jī)械密封時(shí)，應(yīng)采用密封液系統(tǒng)，向密封端面提供密封液，用于冷卻，潤(rùn)滑密封端面； 必要時(shí)，應(yīng)對(duì)潤(rùn)滑液，密封液進(jìn)行過(guò)濾； 當(dāng)采用潤(rùn)滑及密封液系統(tǒng)時(shí)，需考慮一旦潤(rùn)滑液，密封液漏入攪拌容器內(nèi)，應(yīng)不會(huì)影響容器內(nèi)物料的工藝性能，不會(huì)使物料變質(zhì)，必要時(shí)應(yīng)采用緩沖液杯和漏夜收集器等防污染措施。 本反應(yīng)釜一般在常壓，低壓，低轉(zhuǎn)速下使用,故采用填料密封。因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造，在攪拌設(shè)備上曾得到廣泛應(yīng)用,且便于定期維護(hù)此攪拌設(shè)備。4.6結(jié)晶釜的其他附件設(shè)計(jì)4.6.1 支座 夾套反應(yīng)釜多為立式安裝，最常用的支座為耳式支座。標(biāo)準(zhǔn)耳式支座（JB/T4725-92）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時(shí)選B型，否則選A型。每臺(tái)反應(yīng)釜常用4個(gè)支座，但作承重計(jì)算時(shí)，考慮到安裝誤差造成的受力情況變壞，應(yīng)按兩個(gè)支座計(jì)算。本反應(yīng)釜為夾套立式安裝，不需要保溫，選用B型標(biāo)準(zhǔn)耳式支座，耳座為4個(gè)。耳式支座的實(shí)際承受載荷的近似計(jì)算： ，本結(jié)晶釜耳座單重=8.3 Kg，支座的總質(zhì)量為M=33.2Kg。4.6.2 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150-250mm,應(yīng)使工人帶上手套并握有工具的手能方便的通過(guò)。當(dāng)設(shè)備的直徑大于900mm時(shí)，應(yīng)開(kāi)設(shè)人孔。人孔的形狀有圓形和橢圓兩種。 圓形人孔制造方便，應(yīng)用較為廣泛。人孔的大小及位置應(yīng)以人進(jìn)出設(shè)備方便為原則，對(duì)于反應(yīng)釜，還要考慮攪拌器的尺寸，以便攪拌軸及攪拌器能通過(guò)人孔放入罐體內(nèi)。由任務(wù)書(shū)給定，本反應(yīng)釜需開(kāi)設(shè)手孔，沒(méi)有人孔。根據(jù)任務(wù)書(shū)要求,公稱(chēng)直徑DN=100mm。本反應(yīng)釜選用帶頸平焊法蘭手孔,突面(RF型)。由參考文獻(xiàn)16表11-4手孔尺寸選用帶頸平焊法蘭手孔，螺柱為M16，數(shù)量為4個(gè)，螺母數(shù)為8個(gè)，總質(zhì)量為13.3kg。4.6.3 設(shè)備接口1、 接管與管法蘭接管和管法蘭是用來(lái)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(chēng)通徑（DN）和公稱(chēng)壓力（PN）。接管的伸出長(zhǎng)度一般為從法蘭密封面到殼體外徑為150mm，當(dāng)考慮設(shè)備保溫等要求時(shí)，可取伸出長(zhǎng)度為200mm。 管法蘭分為：板式平焊法蘭（PL），帶頸平焊法蘭（SO），帶頸對(duì)焊法蘭（WN）等，法蘭密封面形式主要有突面（RF），凹凸面（MFM），榫槽面（TG）三種。本任務(wù)書(shū)要求蒸汽入口、加料口和冷凝水出口的公稱(chēng)直徑DN=25，由公稱(chēng)直徑與鋼管外徑，選用外徑為32，質(zhì)量為0.4kg的鋼管。由標(biāo)準(zhǔn)突面板式平焊鋼制管法蘭主要尺寸，選用外徑為100mm，內(nèi)徑為33mm，螺紋為M10，理論質(zhì)量為0.65kg 的法蘭。由標(biāo)準(zhǔn)突面板式平焊鋼制管法蘭主要尺寸，選用外徑為190mm，內(nèi)徑為91mm，螺紋為M16，理論質(zhì)量為2.60kg 的法蘭。溫度計(jì)管口的公稱(chēng)直徑DN=65，由表4-16公稱(chēng)直徑與鋼管外徑，選用外徑為76，質(zhì)量為1.7kg的鋼管。由標(biāo)準(zhǔn)突面板式平焊鋼制管法蘭主要尺寸，選用外徑為160mm，內(nèi)徑為78mm，螺紋為M12，理論質(zhì)量為1.61kg 的法蘭。放料口的公稱(chēng)直徑DN=40，由表4-16公稱(chēng)直徑與鋼管外徑，選用外徑為45的鋼管。由標(biāo)準(zhǔn)突面板式平焊鋼制管法蘭主要尺寸，選用外徑為130mm，內(nèi)徑為46mm，螺紋為M12，理論質(zhì)量為1.20kg 的法蘭。手孔的公稱(chēng)直徑DN=100，由表4-13公稱(chēng)直徑與鋼管外徑，選用外徑為108的鋼管。由附表4-12標(biāo)準(zhǔn)突面板式平焊鋼制管法蘭主要尺寸，選用外徑為100mm，內(nèi)徑為110mm，螺紋為M16，理論質(zhì)量為3.02kg 的法蘭。2、 補(bǔ)強(qiáng)圈 容器開(kāi)孔后由于殼體材料的削弱，出現(xiàn)開(kāi)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(lái)彌補(bǔ)設(shè)備殼體因開(kāi)孔過(guò)大而造成的強(qiáng)度損失的一種最常用形式。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)圈上有一小螺紋孔（M10），焊后通入壓縮空氣，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。 當(dāng)采用補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)時(shí)，其接管壁厚可參照下列數(shù)值選?。?108X6 133X6 159X8 219X8 273X8 325X10 377X10 本任務(wù)書(shū)要求蒸汽入口、加料口和冷凝水出口的公稱(chēng)直徑為25，由補(bǔ)強(qiáng)圈尺寸系列選用厚度為6mm，質(zhì)量為0.48kg的補(bǔ)強(qiáng)圈。視鏡的公稱(chēng)直徑為80，由補(bǔ)強(qiáng)圈尺寸系列選用厚度為6mm，質(zhì)量為0.88kg的補(bǔ)強(qiáng)圈。溫度計(jì)管口的公稱(chēng)直徑為80，由補(bǔ)強(qiáng)圈尺寸系列選用厚度為6mm，質(zhì)量為0.71kg的補(bǔ)強(qiáng)圈。放料口的公稱(chēng)直徑為40，由補(bǔ)強(qiáng)圈尺寸系列選用厚度為6mm，質(zhì)量為0.48kg的補(bǔ)強(qiáng)圈。人孔的公稱(chēng)直徑為400，由補(bǔ)強(qiáng)圈尺寸系列選用厚度為6mm，質(zhì)量為1.02kg的補(bǔ)強(qiáng)圈。3、液體出料管 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。本反應(yīng)釜的釜壁溫度與夾套壁溫相等，采用圖液體出料管圖。根據(jù)任務(wù)書(shū)要求放料口的公稱(chēng)直徑為40，由出料管尺寸得出料管的直徑 ，得 4-17 出料管尺寸4、 過(guò)夾套的物料進(jìn)出口根據(jù)附圖，物料進(jìn)出口的結(jié)構(gòu)均按過(guò)夾套的物料進(jìn)出口圖。根據(jù)任務(wù)書(shū)要求冷凝水出口和加料口的公稱(chēng)直徑為25，由表出料管尺寸得出料管的直徑 ，得 5、 夾套進(jìn)氣管當(dāng)夾套裝設(shè)進(jìn)氣管時(shí)，要防止直沖罐壁，影響罐體強(qiáng)度。根據(jù)附圖，蒸汽入口和壓縮空氣入口的結(jié)構(gòu)均采用夾套進(jìn)氣管圖。6、視鏡 視鏡主要用來(lái)觀察設(shè)備內(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，當(dāng)視鏡需要斜裝或設(shè)備直徑較小時(shí)，采用帶頸視鏡。根據(jù)附圖，本反應(yīng)釜的視鏡需要斜裝，因此采用帶頸視鏡。 根據(jù)任務(wù)書(shū)要求視鏡的公稱(chēng)直徑為80。由參考文獻(xiàn)查得選取螺柱數(shù)量為8，直徑為M12，質(zhì)量為6.8kg，材質(zhì)為碳素鋼，標(biāo)準(zhǔn)圖號(hào)HGJ501-86-4的視鏡，數(shù)量為2個(gè)，總質(zhì)量為13.6kg。5.參考文獻(xiàn)【1】 蔡紀(jì)寧，張莉彥，化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)（第二版）. 北京；化學(xué)工業(yè)出版社，2011.【2】 董大勤， 化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ). 北京；化學(xué)工業(yè)出版社【3】 JB4710-92鋼制塔式容器【4】 HG/T20569-94機(jī)械攪拌設(shè)備【5】 GB150-1998鋼制壓力容器【6】 HG 215632157295 HG 21537.7892攪拌傳動(dòng)裝置【7】 HG 20652-1998塔器設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定