搅拌器毕业设计很实用Word下载.docx
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②使气体在液相中很好的分散;
③使固体粒子(如催化剂)在液相中均匀的悬浮;
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。
搅拌设备在石油化工生产中被用于物料混合、溶解、传热、植被悬浮液、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添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、苯胺燃料和油漆颜料等工艺过程,都装备着各种型式的搅拌设备。
第二节搅拌物料的种类及特性
搅拌物料的种类主要是指流体。
在流体力学中,把流体分为牛顿型和非牛顿型。
非牛顿型流体又分为宾汉塑性流体、假塑性流体和胀塑性流体。
在搅拌设备中由于搅拌器的作用,而使流体运动。
第三节搅拌装置的安装形式
搅拌设备可以从不同的角度进行分类,如按工艺用途分、搅拌器结构形式分或按搅拌装置的安装形式分等。
一下仅就搅拌装置的各种安装形式进行分类说明。
一、立式容器中心搅拌
将搅拌装置安装在历史设备筒体的中心线上,驱动方式一般为皮带传动和齿轮传动,用普通电机直接联接。
一般认为功率3.7kW一下为小型,5.5~22kW为中型。
本次设计中所采用的电机功率为18.5kW,故为中型电机。
二、偏心式搅拌
搅拌装置在立式容器上偏心安装,能防止液体在搅拌器附近产生“圆柱状回转区”,可以产生与加挡板时相近似的搅拌效果。
搅拌中心偏离容器中心,会使液流在各店所处压力不同,因而使液层间相对运动加强,增加了液层间的湍动,使搅拌效果得到明显的提高。
但偏心搅拌容易引起振动,一般用于小型设备上比较适合。
三、倾斜式搅拌
为了防止涡流的产生,对简单的圆筒形或方形敞开的立式设备,可将搅拌器用甲板或卡盘直接安装在设备筒体的上缘,搅拌轴封斜插入筒体内。
此种搅拌设备的搅拌器小型、轻便、结构简单,操作容易,应用范围广。
一般采用的功率为0.1~22kW,使用一层或两层桨叶,转速为36~300r/min,常用于药品等稀释、溶解、分散、调和及pH值的调整等。
四、底搅拌
搅拌装置在设备的底部,称为底搅拌设备。
底搅拌设备的优点是:
搅拌轴短、细,无中间轴承;
可用机械密封;
易维护、检修、寿命长。
底搅拌比上搅拌的轴短而细,轴的稳定性好,既节省原料又节省加工费,而且降低了安装要求。
所需的检修空间比上搅拌小,避免了长轴吊装工作,有利于厂房的合理排列和充分利用。
由于把笨重的减速机装置和动力装置安放在地面基础上,从而改善了封头的受力状态,同时也便于这些装置的维护和检修。
底搅拌虽然有上述优点,但也有缺点,突出的问题是叶轮下部至轴封处的轴上常有固体物料粘积,时间一长,变成小团物料,混入产品中影响产品质量。
为此需用一定量的室温溶剂注入其间,注入速度应大于聚合物颗粒的沉降速度,以防止聚合物沉降结块。
另外,检修搅拌器和轴封时,一般均需将腹内物料排净。
五、卧式容器搅拌
搅拌器安装在卧式容器上面,壳降低设备的安装高度,提高搅拌设备的抗震性,改进悬浮液的状态等。
可用于搅拌气液非均相系的物料,例如充气搅拌就是采用卧式容器搅拌设备的。
六、卧式双轴搅拌
搅拌器安装在两根平行的轴上,两根轴上的搅拌叶轮不同,轴速也不等,这种搅拌设备主要用于高黏液体。
采用卧式双轴搅拌设备的目的是要获得自清洁效果。
七、旁入式搅拌
旁入式搅拌设备是将搅拌装置安装在设备筒体的侧壁上,所以轴封结构是罪费脑筋的。
旁入式搅拌设备,一般用于防止原油储罐泥浆的堆积,用于重油、汽油等的石油制品的均匀搅拌,用于各种液体的混合和防止沉降等。
八、组合式搅拌
有时为了提高混合效率,需要将两种或两种以上形式不同、转速不同的搅拌器组合起来使用,称为组合式搅拌设备。
第二章搅拌罐结构设计
第一节罐体的尺寸确定及结构选型
(一)筒体及封头型式
选择圆柱形筒体,采用标准椭圆形封头
(二)确定内筒体和封头的直径
发酵罐类设备长径比取值范围是1.7~2.5,综合考虑罐体长径比对搅拌功率、传热以及物料特性的影响选取
根据工艺要求,装料系数,罐体全容积,罐体公称容积(操作时盛装物料的容积)。
初算筒体直径
即
圆整到公称直径系列,去。
封头取与内筒体相同内经,封头直边高度,
(三)确定内筒体高度H
当时,查《化工设备机械基础》表16-6得封头的容积
,取
核算与
,该值处于之间,故合理。
该值接近,故也是合理的。
(四)选取夹套直径
表1夹套直径与内通体直径的关系
内筒径
夹套
由表1,取。
夹套封头也采用标准椭圆形,并与夹套筒体取相同直径
(六)校核传热面积
工艺要求传热面积为,查《化工设备机械基础》表16-6得内筒体封头表面积高筒体表面积为
总传热面积为
故满足工艺要求。
第二节内筒体及夹套的壁厚计算
(一)选择材料,确定设计压力
按照《钢制压力容器》()规定,决定选用高合金钢板,该板材在一下的许用应力由《过程设备设计》附表查取,,常温屈服极限。
计算夹套内压
介质密度
液柱静压力
最高压力
设计压力
所以
故计算压力
内筒体和底封头既受内压作用又受外压作用,按内压则取,按外压则取
(三)夹套筒体和夹套封头厚度计算
夹套材料选择热轧钢板,其
夹套筒体计算壁厚
夹套采用双面焊,局部探伤检查,查《过程设备设计》表4-3得
则
查《过程设备设计》表4-2取钢板厚度负偏差,对于不锈钢,当介质的腐蚀性极微时,可取腐蚀裕量,对于碳钢取腐蚀裕量,故内筒体厚度附加量,夹套厚度附加量。
根据钢板规格,取夹套筒体名义厚度。
夹套封头计算壁厚为
取厚度附加量,确定取夹套封头壁厚与夹套筒体壁厚相同。
(四)内筒体壁厚计算
①按承受内压计算
焊缝系数同夹套,则内筒体计算壁厚为:
②按承受外压计算
设内筒体名义厚度,则,内筒体外径。
内筒体计算长度。
则,,由《过程设备设计》图4-6查得,图4-9查得,此时许用外压为:
不满足强度要求,再假设,则,,
内筒体计算长度
则,
查《过程设备设计》图4-6得,图4-9得,此时许用外压为:
故取内筒体壁厚可以满足强度要求。
(五)考虑到加工制造方便,取封头与夹套筒体等厚,即取封头名义厚度。
按内压计算肯定是满足强度要求的,下面仅按封头受外压情况进行校核。
封头有效厚度。
由《过程设备设计》表4-5查得标准椭圆形封头的形状系数,则椭圆形封头的当量球壳内径,计算系数A
查《过程设备设计》图4-9得
故封头壁厚取可以满足稳定性要求。
(六)水压试验校核
①试验压力
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内同试验压力取
夹套实验压力取
②内压试验校核
内筒筒体应力
夹套筒体应力
而
故内筒体和夹套均满足水压试验时的应力要求。
③外压实验校核
由前面的计算可知,当内筒体厚度取时,它的许用外压为,小于夹套的水压试验压力,故在做夹套的压力实验校核时,必须在内筒体内保持一定压力,以使整个试验过程中的任意时间内,夹套和内同的压力差不超过允许压差。
第三节人孔选型及开孔补强设计
①人孔选型
选择回转盖带颈法兰人孔,标记为:
人孔PN2.5,DN450,HG/T21518-2005,尺寸如下表所示:
密封面
形式
公称压力PN(MP)
公称直径DN
突面
(RF)
螺柱
螺母
总质量
()
数量
直径长度
开孔补强设计
最大的开孔为人孔,筒节,厚度附加量,补强计算如下:
开孔直径
圆形封头因开孔削弱所需补强面积为:
人孔材料亦为不锈钢0Cr18Ni9,所以
有效补强区尺寸:
在有效补强区范围内,壳体承受内压所需设计厚度之外的多余金属面积为:
故
可见仅就大于,故不需另行补强。
最大开孔为人孔,而人孔不需另行补强,则其他接管均不需另行补强。
第四节搅拌器的选型
(一)搅拌器选型
桨径与罐内径之比叫桨径罐径比,涡轮式叶轮的一般为0.25~0.5,涡轮式为快速型,快速型搅拌器一般在时设置多层搅拌器,且相邻搅拌器间距不小于叶轮直径d。
适应的最高黏度为左右。
搅拌器在圆形罐中心直立安装时,涡轮式下层叶轮离罐底面的高度C一般为桨径的1~1.5倍。
如果为了防止底部有沉降,也可将叶轮放置低些,如离底高度.最上层叶轮高度离液面至少要有1.5d的深度。
符号说明
——键槽的宽度
——搅拌器桨叶的宽度
——轮毂内经
——搅拌器桨叶连接螺栓孔径
——搅拌器紧定螺钉孔径
——轮毂外径
——搅拌器直径
——搅拌器圆盘的直径
——搅拌器参考质量
——轮毂高度
——圆盘到轮毂底部的高度
——搅拌器叶片的长度
——弧叶圆盘涡轮搅拌器叶片的弧半径
——搅拌器许用扭矩
——轮毂内经与键槽深度之和
——搅拌器桨叶的厚度
——搅拌器圆盘的厚度
工艺给定搅拌器为六弯叶圆盘涡轮搅拌器,其后掠角为,圆盘涡轮搅拌器的通用尺寸为桨径:
桨长:
桨宽,圆盘直径一般取桨径的,弯叶的圆弧半径可取桨径的。
查HG-T3796.1~12-2005,选取搅拌器参数如下表
由前面的计算可知液层深度,而,故,则设置两层搅拌器。
为防止底部有沉淀,将底层叶轮放置低些,离底层高度为,上层叶轮高度离液面的深度,即。
则两个搅拌器间距为,该值大于也轮直径,故符合要求。
(二)搅拌附件
①挡板
挡板一般是指长条形的竖向固定在罐底上板,主要是在湍流状态时,为了消除罐中央的“圆柱状回转区”而增设的。
罐内径为,选择块竖式挡板,且沿罐壁周围均匀分布地直立安装。
第三章传动装置选型
第一节减速机选型
由工艺要求可知,传动方式为带传动,搅拌器转速为,电机功率为,查《长城搅拌》表3.5-3选择减速机型号为
减速机主要参数及尺寸如下表:
第二节联轴器的选型
选择减速机输出轴轴头型式为普通型,选择GT型刚性联轴器
联轴器主要尺寸为