锅炉除垢搅拌釜设计 毕设论文.doc
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1、摘要 本课题的任务为锅炉除垢搅拌釜设计涉及到筒体,换热元件,内构件,搅拌器,搅拌轴及其密封装置,传动装置等部分的选型和设计。基本工况为:搅拌釜内操作温度为85,操作压力为0.6MPa,物料为水和除垢剂,物料粘度为1200厘泊,有效容积为1.5m,搅拌速度为85rpm,夹套内操作温度为90,物料为饱和水蒸汽。根据所给的工况,本人按要求设计了搅拌轴,圆筒,圆筒封头的直径、高度,选用了直叶桨式搅拌器,另外计算了搅拌功率和电动机功率,夹套筒体和封头的厚度,并且各个部分的强度,刚度,应力等方面的校核,全部满足要求。在设计中,设计者坚持的原则是:安全第一。本设备的基本结构为不锈钢容器外加碳钢夹套。在设计中
2、,设计者除了考虑安全性问题外,还考虑到了容易制造,较长的使用寿命,较方便的维护方法,以致可能某种程度地偏离了经济性的原则,这是设计者选择的设计方向。关键词:搅拌釜 直叶桨式搅拌器 圆筒 封头 夹套AbstractWhat I should do for this task is that designing a mixing round kettle,coming down to choosing and designing a section of thick bamboocanister,the organ for exchanging heat,inner component,stirr
3、er,mixing round axis and the airproof component . The basic framework of this equipment is stainless steel container and carbon steel nipping cover.The basic working condition is:in the mixing round kettle ,the operating temperature is 85,the operating pressure is 0.6 MPa ,the material is water and
4、the chemical material for get rid of the dirty ,the viscidity degree of the material is 1200 cp,the effective volume is 1.5,the rate of mixing round is 85rpm.In the nipping cover ,the operating temperature is 90 ,the material is saturation vapor.According to the condition giving to me , I have desig
5、ned the required stirring shaft, cylinder, cylinder head diameter, the height, the choice of the straight blade paddle stirrer, a stirring power and additional computing power of the motor, the thickness of the jacket and the cylinder head, and each part strength, stiffness, stress and other aspects
6、 of verification, meet all requirements.In the course of the designment ,the principle that I insisted on is that safety is the first. In the course of the designment ,I considered as the possibility of easy to manufacture,the long using life and the convenient maintenancing ways as safety,so as to
7、departure the economy principle to the extent .however, this is the designing direction that I choosed.Key words: stirred tank; straight blade paddle stirrer; cylinder; head;jacket目 录摘要IABSTRACTII第1章 绪论11.1搅拌釜的简介11.2搅拌釜的应用11.3国内、外现状及发展趋势21.4课题的相关物性数据及进度安排2第2章 搅拌釜结构设计及计算42.1结构总体选型设计42.2封头计算52.3圆筒计算62
8、.4搅拌器计算及相关92.5计算电动机功率132.6搅拌轴的机械计算及相关142.7挡板212.8夹套计算212.9支座校核222.10压力试验25第3章 设备安装调试、使用及维护保养273.1反应釜的试运行273.2设备的使用273.3设备的定期检查28第4章 结论29参考文献30致谢31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
9、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
10、,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
11、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:使物料混合均匀。使气体在液相中很好地分散。使固体粒子(如催化剂)在液相中均匀地悬浮。使不相溶的另一液相均匀悬浮或充分乳化。强化相间的传质(如吸收等)。强化传热。对于均匀相反应,主要是、两点。 搅拌设备在石油化
12、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
13、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=1.01.2,如果Hgz/Di1.5,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
14、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1.5m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 15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
15、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,=0.70.85H/D=22.5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22.5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=D i=1.0m=1000mm选用标准椭圆型封头则:
16、曲面高度h1=250mm直边高度h0=25mm容积 V=0.151m3V总= (/4)Di2H+2V封头 =(/4)1.02 2.4+20.151=2.2m3=Vg /V总 =1.5/2.2=0.68不在0.70.85 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22.5范围内再校核:V总 =(/4)Di2 H+2V封头 =(/4)1.02 2.2+20.151=2.03= Vg /V总 =1.5/2.03=0.74在0.70.85范围内,符合要求结论:H=2.2m,Di =1.0m 且:=0.74,H/
17、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-196600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:260mm当t5.5 7.5mm,负偏差C1=0.6)圆整:取名义厚度=4mm=-C=4-0.6=3.4mm所以, Pw=MPaMPaPw 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-
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