夹套冷却机械搅拌反应装置.doc

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xxxxxxxxxxxxxx学院

毕业设计（论文）

题目名称

夹套冷却机械搅拌装置设计

题目类型

毕业设计

系部

专业班级

学生姓名

指导教师

辅导教师

时间

目录

毕业设计（论文）任务书 Ⅰ

开题报告 Ⅱ

指导教师审查意见 Ⅲ

评阅老师评语 Ⅳ

答辩会议记录 Ⅴ

中文摘要 Ⅵ

外文摘要 Ⅶ

前言 1

1选题背景 2

1.1研究目的和意义 2

1.2国内外研究现状和发展趋势 2

2设计方案论述 3

2.1基本结构 3

2.2设计内容 4

2.3设计的原始数据 4

3搅拌反应器的工艺设计 4

3.1搅拌器的选型 4

3.2搅拌容器的计算 6

3.3搅拌器尺寸及其安装位置 8

3.4封头结构 10

3.5搅拌功率的计算 11

3.6夹套结构初步 14

3.7夹套传热面积的计算 15

3.8夹套结构的确定 19

4工艺计算结果汇总 20

5机械设计 21

5.1搅拌容器强度设计 21

5.2夹套强度计算 23

5.3搅拌器强度计算 23

5.4搅拌轴机械计算 28

5.5搅拌机的传动装置 43

5.6搅拌容器传热夹套的结构及要求 65

5.7工艺接管及附件的选用 67

5.8开孔补强计算 74

6焊接技术 78

6.1焊接方法的选用 78

6.2焊接材料的选用 79

6.3焊接结构设计 80

参考文献 80

致谢 82

长江大学工程技术学院毕业设计（论文）任务书

系专业班级1

学生姓名指导教师/职称

1.毕业设计（论文）题目：

夹套冷却机械搅拌装置设计

2.毕业设计（论文）起止时间：

3．毕业设计（论文）所需资料及原始数据（指导教师选定部分）

年处理量：

，均相液温度保持50℃，平均停留时间18min，需要移走热量105kw，冷却水进口温度：

20℃，出口温度：

30℃。

搅拌容器工作压力：

1.4MPa，夹套内工作压力：

常压。

转速：

150r/min。

50℃下均相液物性参数：

比热容，导热系数，平均密度，粘度，忽略污垢及间壁热阻。

每年按330天计，厂址：

天津。

4．毕业设计（论文）应完成的主要内容

（1）设计方案简介：

对确定的工艺流程及搅拌容器进行简要论述

（2）搅拌器的工艺计算

（3）搅拌器的工艺尺寸的确定

（4）设备部件的受力分析

（5）设备设计中附件的选型计算

（6）制造、验收与装配的技术条件

（7）绘制设备总图、部件图、零件图

5．毕业设计（论文）的目标及具体要求

使本专业学生通过设计环节的综合训练，较为全面地了解工程设计的基本、方法和过程，培养学生综合运用所学基础知识、专业知识分析和解决工程实际问题的能力。

通过对典型设备的设计，使学生了解和熟悉这些典型设备的基本工作原理、结构、用途、性能、特性以及表征其生产能力的技术指标，达到从事专业工作前所应有的全面、系统的工程概念和指导思想。

要求：

整个设计由论述、计算、图表、图纸几部分组成。

论述应该条理清晰、观点明确；计算要求方法正确，误差小于设计要求，计算公式和数据必须注明出处；说明书中所有公式必须写明编号，所有符号必须注明意义和单位；图表应能简要表达计算的结果；图纸从格式到内容都要符合制图标准要求。

符合要求的设计说明书一份。

设备总图A1幅面一张，部件图和零件图依据需要另行自主安排。

6、完成毕业设计（论文）所需的条件及上机时数要求

一定数量的参考资料

网络资源

AutoCAD软件

任务书批准日期

系主任/责任教授

任务书下达日期

指导教师

完成任务日期

学生签名

Ⅰ

xxxxxxxxx学院

毕业设计（论文）开题报告

题目名称

夹套冷却机械搅拌装置设计

题目类型

毕业设计

系部

专业班级

学生姓名

学号/序号

指导教师

辅导教师

时间

夹套冷却机械搅拌装置设计

学生：

xxxxxxxxxxxxxxxxxx学院

指导教师：

xxxxxxxxxxxxxxxxxx学院

1题目来源及类型

课题来源：

生产实际

课题类型：

毕业设计

2研究目的和意义

反应釜常用于石油化工、橡胶、农药、染料、医药等行业，用以完成磺化、硝化、氢化、烃化、聚合、缩合等工艺过程，以及有机染料和中间体的许多其它工艺过程的反应设备。

化学反应工程在国民经济中占有举足轻重的位置，反应釜作为基础设备显得尤为重要。

反应釜是综合反应容器，根据反应条件对反应釜结构功能及配置附件的设计。

从开始的进料-反应-出料均能够以较高的自动化程度完成预先设定好的反应步骤，对反应过程中的温度、压力、力学控制（搅拌、鼓风等）、反应物/产物浓度等重要参数进行严格的调控。

作为毕业设计可以培养学生综合运用所学知识，结合实际独立完成课题的工作能力；也可以对学生的知识面，掌握知识的深度，运用理论结合实际去处理问题的能力，实验能力，外语水平，计算机运用水平，书面及口头表达能力进行考核。

3主要参考文献及资料名称

[1]张优，尹喜祥，黄雄斌．固-液搅拌槽的分散性能[J]．过程工程学报，2011，11

（2），181–186

[2]郑津洋，董其伍，桑芝富主编．过程设备设计[M]（第3版）．北京：

化学工业出版社，2010

[3]邹广华，刘强编著．过程装备制造与检测[M]．北京：

化学工业出版社，2003

[4]王志魁，刘丽英，刘伟编．化工原理[M]（第4版）．北京：

化学工业出版社，2010

[5]叶文邦．压力容器指导手册[M]．云南：

云南科技出版社出版，2006

[6]朱冬梅，胥北澜，何建英主编．画法几何及机械制图[M]（第6版）．北京：

机械工业出版社出版，2004

[7]刘鸿文主编．材料力学Ⅰ[M]（第4版）．北京：

高等教育出版社，2004

[8]杨启明主编．压力容器与管道安全评价[M]．北京：

机械工业出版社，2007

[9]蔡仁良，顾伯勤，宋鹏云编著．过程装备密封技术[M]（第2版）．北京：

化学工业出版社，2006

[10]匡国柱，史良才主编．化工单元过程及设备课程设计[M]（第2版）．北京：

化学工业出版社，2007

[11]袁恩熙主编．工程流体力学[M]．北京：

石油化工出版社，1986

[12]朱由庭，曲文海，于溥义主编．化工设备设计手册（上、下卷）[M]．北京：

化学工业出版社，2005

[13]中国石化集团上海工程有限公司编．化工工艺设计手册·上册[M]（第3版）．北京：

化学工业出版社，2003

[14]濮良贵，纪名刚主编．机械设计[M]（第8版）．北京：

高等教育出版社出版，2006

[15]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：

石油工业出版社，1998

[16]徐灏．机械设计手册（第2版）[S]．北京：

机械工业出版社，2000

4国内外现状及发展趋势

4.1反应釜的当今现状及其基本特点

反应釜釜体普遍采用钢制（或衬里）、铸铁或搪玻璃。

反应釜所用的材料、搅拌装置、加热方法、轴封结构、容积大小、温度、压力等各有异同、种类很多，它们的基本特点分述如下：

（1）结构：

反应釜结构基本相同，除有反应釜体外，还有传动装置、搅拌和加热（或冷却）装置等，可改善传热条件，使反应温度控制得比较均匀，并不强化传质过程。

（2）操作压力：

反应釜操作压力较高。

釜内的压力是化学反应产生或由温度升高而形成，压力波动较大，有时操作不稳定，突然的压力升高可能超过正常压力的几倍，因此，大部分反应釜属于受压容器。

（3）操作温度：

反应釜操作温度较高，通常化学反应需要在一定的温度条件下才能进行，所以反应釜既承受压力又承受温度。

获得高温的方法通常有以下几种：

1）热水加温，当要求温度不高时可采用，其加热系统有敞开式和密闭式两种。

敞开式较简单，它由循环泵、水槽、管道及控制阀门的调节器所组成。

2）蒸汽加热，加热温度在100℃以下时，可用小于一个大气压的水蒸汽来加热；当温度在100~180℃范围内，用饱和蒸汽；当温度更高时，可采用高压过热蒸汽。

3）用其它介质加热，若工艺要求必须在高温下操作或欲避免采用高压的加热系统时，可用其它介质来代替水和蒸汽，如矿物油（275～300℃）、联苯醚混合剂（沸点258℃）、熔盐（140～540℃）、液态铅（熔点327℃）等。

4）电加热，将电阻丝缠绕在反应釜筒体的绝缘层上或安装在离反应釜若干距离的特设绝缘体上。

采用电加热时，设备较轻便简单，温度较易调节，而且不用泵、炉子、烟囱等设施，开动也非常简单，危险性不高，成本费用较低，但操作费用较其它加热方法高，热效率在85%以下，因此适用于加热温度在400℃以下和电能价格较低的地方。

（3）反应釜搅拌结构：

在反应釜中通常要进行化学反应，为保证反应能均匀且较快的进行，提高效率，通常在反应釜中装有相应的搅拌装置，于是便带来传动轴的动密封及防止泄漏的问题。

（4）反应釜的工作：

反应釜多属间隙操作，有时为保证产品质量，每批出料后都需进行清洗；釜顶装有快开人孔及手孔，便于取样、测体积、观察反应情况和进入设备内部检修。

4.2常用反应釜简介

（1）不锈钢反应釜。

不锈钢反应釜材质一般有碳锰钢、不锈钢、锆、镍基（哈氏、蒙乃尔）合金及其它合金。

不锈钢反应釜广泛应用于石油、化工、橡胶、农药、染料、医药、食品，用来完成硫化、氢化、烃化、聚合、缩合等工艺过程，是常用的压力容器反应釜，例如反应器、反应釜、分解锅、聚合釜等。

（2）搪玻璃反应釜。

搪玻璃反应釜是将含高二氧化硅的玻璃，衬在钢制容器的内表面，经高温灼烧而牢固地密着于金属表面上成为复合材料制品。

因此搪玻璃反应釜具有玻璃的稳定性和金属强度的双重优点，是一种优良的耐腐蚀设备。

（3）磁力搅拌反应釜。

根据反应釜的密封型式不同可分为：

填料密封，机械密封和完全密封。

采用完全封结构，搅拌器与电机传动间采用磁力偶合器联接，由于其无接触的间隙，以完全封闭取代动密封，能彻底解决以前机械密封与填料密封无法解决的泄漏问题，使整个介质及各搅拌部件完全处于绝对密封的状态中进行工作。

因此，更适合用于各种易燃易爆、剧毒、贵重介质及其它渗透力极强的化学介质进行反应。

是石油、化工、有机合成、高分子材料聚合、食品等工艺中进行硫化、氟化、氢化、氧化等反应最理想的无泄漏反应设备。

（4）蒸汽反应釜。

使用的前提是生产单位本身备有外加热源（如蒸汽）或冷却源（如自来水）。

必须注意，蒸汽加热方式为上进下出液体加热或冷却为下进上出。

在各种方式出口管路无阀门，保证畅通。

（5）电加热反应釜。

电加热反应釜具有加热迅速、耐高温、耐腐蚀、无环境污染等特点，广泛应用于石油、化工、橡胶、农药、染料、医药、食品等行业，也用来完成硫化、硝化、氢化、烃化、缩合、聚合等工艺过程。

电加热反应釜材质一般有碳锰钢、不锈钢、锆、镍基（哈氏、蒙乃尔、因康镍）合金及其它复合材料。

（6）种子罐、发酵罐。

发酵设备是广泛用于微生物生长的一种反应设备。

在发酵种子罐内各种微生物在适当的环境中生长，新陈代谢和形成发酵产物。

因此该设备广泛地用于制药、味精、酶制剂、食品等行业。

4.3反应釜的未来发展

（1）大容积化。

这是增加产量、减少批量生产之间的质量误差、降低产品成本的有效途径和发展趋势。

染料生产用反应釜国内多为6000L以下，其它行业有的达30m³；国外在染料行业有20000～40000L，而其它行业可达120m³。

（2）反应釜