070110101485-曹明智-立式搅拌反应釜的机械设计.docx

毕业设计（论文）题目立式搅拌反应釜的机械设计院别：接着教化学院专业：过程装备与限制工程班级：装备092设计人：曹明智指导老师：富玉竹毕业设计（论文）任务书学生姓名曹明智准考证号070110101485自考班级装备091设计（论文）题目题目立式搅拌反应釜的机械设计基础数据1工作压力：壳程1.0MPa、夹套0.5MPa2工作温度：壳程W95C、夹套1333物料名称：壳程NaOH50%、夹套油、蔡、4反应容积：40001.5搅拌轴转速：63r/min毕业设计（论文）的主要内容说明部分1 .绪论2 .反应釜釜体结构设计3 .强度计算及零部件选择4 .结束语5 .参考文献主要参考文献：GB150钢制压力容器JB4731钢制卧式压力容器JB4746钢制压力容器用封头压力容器工程师设计指南化工容器设计计算部分1釜体工艺尺寸的确定计算2釜体壁厚设计计算3搅拌轴设计计算绘图部分：AO立式搅拌反应釜装配图一张任务下达时间2010年7月12日指导老师签字富玉竹要求完成日期2010年9月20日评阅（审）人意见签字：年月日专业指导委员会意见负责人签字：年月日备注立式搅拌反应釜的机械设计摘要本设计涉及的搅拌设备是立式搅拌反应釜的机械设计，釜的结构采纳夹套式。内筒介质为蔡和热油、设计压力为1.oMPa；夹套内介质为水、设计压力为0.5MPa；主体材质为16MnR;搅拌速度为63rmino操作时夹套内的水冷却内筒的物料。设计方法采纳压力容器的常规设计方法，依据GB150-98钢制压力容器等技术法规执行，设计内容主要包括设计方案的选择、釜体（内筒和夹套）强度及结构设计、搅拌装置设计、传热装置设计、传动装置设计以及反应釜其他零部件设计等。其设计计算结果精确，与工程实际聚合釜相符；图纸符合国家机械制图标准要求，结构简洁、合理，优于现场实际设备。搅拌器在原设计的基础上改为立式螺带式搅拌器，釜内物料混合充分、匀称，搅拌效果满意了生产要求。本设备混合性能好、能耗低、结构简洁、紧凑，占用空间及作业面积小、操作修理便利、易于使物料形成轴向流型并在彼此之间相互分散，能增大不同物相间的接触面积，大大加快传热和传质过程。因此，该浆式搅拌反应釜应用前景广袤。关键词：反应釜；聚合釜；搅拌设备；传热装置;VerticalstirrertanksofmechanicaldesignAbstractReactorsareonekindofimportantvesselsinchemicalproduction.Thereactionmechanisminitiscomplicated.Becauseofmultiplecontrolledobjectsandbigtime-variant,non-linear,time-delay,classicalcontroltheoryandoptimalcontrolofmoderncontroltheoryarenotfitforthecontrolofreactors.Theanalysisofthereactors'heattransfercharacteristics,andthetransferfunctionofcoolingmixture,s11uxtothetemperatureinreactorsareconcludedinthepaper.Intelligentcontrolsystemoftwo-partcontrolaccordingtoerrorrangeisdesignedalso.Adaptivefuzzy-controlbasedonmodifiedruleandincompletedifferentialPID-controlareadaptedinthesystem.Theanalysisprocessandcontrolalgorithmaredescribedindetail.On(hebasisofthis,intelligentcontrollerbasedonseriesofMCS-51single-chipcomputerisdesigned,andpopularserialbusI2Cbusand1-wirebusareusedinthispaper,whichconstitutethesystemofmultiplepointstemperaturemeasurement.Portcircuitsofsingle-chipcomputerandsoftwareprogramaredesignedinthepaper,too.Bycontrollingtheexecutivedeviceandconditionparametersofthereactor,thecontroloftemperatureanditsgraderealized.Theequipmentisaboutthedesignofdemulsifiedpolymerize,whichisusedinmedical,thestructureofpolymerizeisjacketstyle,themediaofboilerisethyleneoxideandpropyleneoxide,thedesignedpressureis0.55MPa,themediaofthejacketiswater,thedesignedpressureis1.98MPa;themainmaterialis0Crl8Ni9,andstirringspeedis85rmin.Thewaterofjacketcoolsthematerialofboiler.Designedmethodsiscommon,andaccordingtoGB150-98steelpressurevessels,themajordesignedcontentincludedthechoiceofdesignedmethod,thedesignofcauldronbody,s(includingboilerinnerandjacket)strengthandstructural,designofMixingdevice>HeattransferdeviceActuatorandotherparts.Keywords：Reactor;polymerizationreactor;mixingequipment;heattransferdevices.摘要IABSTRACTII第1章绪论1第2章设计方案的选择及设计参数的确定32.1 反应釜类型的选择32.2 设计参数的确定3设计压力的确定3设计温度的确定4第3章反应釜的结构设计53.1 釜体的选型及尺寸确定5釜体材料及结构型式的选择5釜体直径及高度计算6釜体厚度计算83.2 封头的选型及尺寸确定10封头材料及结构型式的选择10封头的厚度计算11第4章反应釜的搅拌装置134.1 搅拌器的类型及选择134.2 搅拌功率的计算154.3 搅拌轴的校核17搅拌轴材料的选择17搅拌轴的强度校核17搅拌轴的刚度校核19第5章反应釜的传热装置205.1 传热装置的类型及选择205.2 传热装置的尺寸计算20夹套直径及高度的选择20夹套筒体厚度的计算21第6章反应釜的传动装置236.1 传动方式23电机的选用23电机的选用246.2 底座的设计24第7章反应釜的密封装置设计25第8章反应釜的其它附件278.1 设备的支座278.2 联轴器的选用288.3 法兰的选用298.4 手孔的类型及选择30结论32参考文献33谢辞34第1章绪论在生产实践中，要实现某种化工生产就须要由相应的机器和设备。例如，对物料进行混合、分别、加热和化学反应等操作，就须要有混合搅拌设备、分别设备、传热和反应设备；对流体进行输送，就血药有管道、阀门和储存设备等因此，化工机器及设备是实现化工生产的重要工具，没有相应的机器和设备,任何化工生产过程都将无法实现。石油化工生产过程主要由物理加工过程和化学加工过程所组成。物理加工过程可通过精馈I、汲取、萃取、过滤、干燥等化工单元操作来完成。化工加工过程则是在反应设备内，而很多化工生产过程都须要采纳搅拌操作来完成，搅拌可以使两种或多种不同的物质在彼此之间相互分散，从而达到匀称混合，也可以加速传热和传质过程，它是一种广泛应用的单元操作，它的困难性正在于它的原理要涉及流体力学、传热、传质以及化学反应等多种过程，它既可以是独立流体力学范畴的单元操作，又往往是完成其他单元操作的必要手段。从本质上讲搅拌过程就是在流淌场中进行单一的动量、热量、质量传递及化学反应的过程。搅拌设备设计的基本要求有：1 .平安牢靠2 .满意过程要求3 .综合经济性4 .易于操作、维护和限制5 .优良的环境性能搅拌反应设备对于流体力学的探讨具有重要意义，在液体中进行搅拌时，搅拌器功能不仅引起液体的整个运动，而且在液体中会产生湍动，这就须要设计出避开产生涡旋现象的搅拌器，常用的搅拌器有浆式、推动式和涡轮式。搅拌反应设备的应用很广泛。主要用于物料的混合、溶解、传热、制备悬浮液、制备催化剂等。尤其是化学工业中，很多的化工生产中都应用搅拌操作,化学工艺过程中的种种化学变更是以参与反应物的充分混合为前提的，对于加热、冷却、液体的萃取以及气体的汲取等物理变更过程，也往往要采纳搅拌操作才能得到良好的效果，减半反应设备在很多场合时作为反应器来应用的。例如在三大合成材料的生产中，它作为反应器占反应器总数的90%,其他如染料、医药、农药、油漆等行业，都采纳各种型式的搅拌反应设备。搅动液体使之发生某种方式的循环流淌，从而使物料混合匀称或使物理、化学过程加速的操作。搅拌在工业生产中的应用有：气泡在液体中的分散，如空气分散于发酵液中，以供应发酵过程所需的氧；液滴在与其不互溶的液体中的分散，如油分散于水中制成乳浊液；固体颗粒在液体中的悬浮，如向树脂溶液中加入颜料，以调制涂料；互溶液体的混合，如使溶液稀释，或为加速互溶组分间的化学反应等。此外，搅拌还可以强化液体与固体壁面之间的传热，并使物料受热匀称。搅拌的方法有机械搅拌和气流搅拌。搅拌操作分为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，或使气泡群以密集状态上升借所谓气升华作用促进液体产生对流循环。与机械相比，仅气泡的作用对液体所进行的搅拌是比较弱的，对于几千毫帕秒以上的高黏度液体是难于适用的。但气流搅拌无运动部件，所以在处理腐蚀性液体，高温高压条件下的反映液体的搅拌是很便利的。在工业生产中，大多数的搅拌操作均系机械搅拌。搅拌设备在工业生产中应用范围很广，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更，是以参与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汲取等物理变更过程，也往往要采纳搅拌操作才能得到好的效果。搅拌设备在很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%。其他如染料、医药、农药、油漆等行业，搅拌设备的运用亦很广泛。搅拌设备的应用之所以这样广泛，还因搅拌设备操作条件（如浓度、温度、停留的时间等）的可控范围较广,又能适应多样化的是生产。在石油工业中因为大量应用催化剂、添加剂，所以对搅拌设备的须要量