搅拌机设计.docx

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H / D二2.5i根据工艺要求，装料系数耳二0.7，罐体全容积V二9m3，罐体公称容积 （操作时盛装物料的容积）V二V •耳二9x0.7 二 6.3m3g初算筒体直径兀 兀 HV u D2 H = — D4 i 4 i Di1 4Vu g—门 H3兀可即Di =7如 uI-m圆整到公称直径系列，去 DN = 1700 mm 封头取与内筒体相同内经， 封头直边高度h = 40 mm ，2（三）确定内筒体高度 H当DN =1700mm，h2二40mm时，查〈〈化工设备机械基础》表16-6得封头的容积 v = 0.734 m 3取H 二 3.7mV - v 4(9 - 0.734)H = = = 3.64m,兀 3.14 xl.72D 24 i核算H / D与耳iH /D =3.7/1.7 = 2.18， 该值处于1.7 ~ 2.5 之间，故合理 i^=-g = g = = 0.69V' 兀 兀V — D2H + v —xl.72 x3.7 + 0.7344 i 4该值接近 0.7 ，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同径D, mmi500〜600700~18002000〜3000夹套D ,mmjD + 50iD +100iD + 200i由表 1，取 D =D +100 = 1700 +100 = 1800mmji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11m2，查《化工设备机械基础》表16-6得内筒 体封头表面积A =3.34 m 2,3.7 m 高筒体表面积为iA = — D x 3.7 = 3.14 x 1.7 x 3.7 = 19.75m21i总传热面积为A 二 3.14 +19.75 二 23.09 > 11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》（GB150-98）规定，决定选用0Cr18Ni9高合金钢板，该板材在150 C 一下的许用应力由《过程设备设计》附表D1查 取， [b ]t 二 103MPa， 常温屈服极限b二137MPas计算夹套内压介质密度p二1000kg / m3液柱静压力 P gH = 1000x 10x3.7 = 0.037MPa最咼压力P = 0.5MPamax设计压力 P = 1.1P 二 0.55 MPamax所以 P gH = 0.037MPa > 5%P = 0.0275MPa 故计算压力 P 二 P +p gH 二 0.55 + 0.037 二 0.587MPac内筒体和底封头既受内压作用又受外压作用，按内压则取P 二 0.587MPa , 按外压则取P 二 0.5MPacc （三）夹套筒体和夹套封头厚度计算 夹套材料选择Q235 - B热轧钢板，其Q二235MPa,[可二113MPas夹套筒体计算壁厚5jPDo = c_jj 2Q]t p-Pc夹套采用双面焊，局部探伤检查，查《过程设备设计》表4-3得p二0.85=5.17mm0.55 x 18002 x113 x 0.85 - 0.55查《过程设备设计》表4-2取钢板厚度负偏差C = 0.8mm，对于不锈钢，1当介质的腐蚀性极微时，可取腐蚀裕量 C =0，对于碳钢取腐蚀裕量2C = 2mm，故内同体厚度附加量C = C + C = 0.8mm，夹套厚度附加量2 a 1 2C = C + C = 2.8mm。

b 1 2根据钢板规格，取夹套筒体名义厚度0 = 14mmnj夹套封头计算壁厚0为0kjPDc j2Q]t -0.5Pckj0.55x1800 = 5 16mm2 x113 x 0.85 - 0.5 x 0.55 .取厚度附加量C = 2.8mm，确定取夹套圭寸头壁厚与夹套筒体壁厚相同四）内筒体壁厚计算① 按承受0587MPa内压计算焊缝系数同夹套，则内筒体计算壁厚为父 PD 0.587 X1700 …o = c_j = = 5.72mm2Q ]t 申一P 2 x 103 x 0.85 - 0.587c② 按承受0.55MPa外压计算设内筒体名义厚度0 = 12mm ,则0 =0 -C = 12-0.8 = 11.2mm ,内筒体外 n e n a径 D = D + 20 = 1700 + 2 x 11.2 = 1722.4mmo i n内筒体计算长度 L = H :2945.7mmj 3 3则L/D = 1.71, D /0 = 153.79，由《过程设备设计》图4-6查得A = 0.0004 , o o e图 4-9 查得 B = 50MPa， 此时许用外压[P]为：[P] = B°e = 50 X11.2 = 0.33MPa < 0.55MPaD 1722.4o不满足强度要求，再假设 0 =16mm， 则0 e=0 -C =16-0.8=15.2mm， n n aD = D + 20 = 1700 + 2x 15.2 = 1730.4mm，o i n内筒体计算长度 L = H +1 h = 2800 +1 (425 +16) = 2947mm则 L/D = 1.7， D /0 = 113.84o o e查《过程设备设计》图4-6得A = 0.0006，图4-9得b = 60MPa， 此时许 用外压为：[P] = B°e = 60X15.2 = 0.562MPa > 0.55MPaD 1730.4o故取内筒体壁厚0 =16mm 可以满足强度要求。

n(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 0 =16mm 按内压计算肯定是满足强度要求的，下面仅按封头 nk受外压情况进行校核圭寸头有效厚度5二16 - 0.8二15.2mm由《过程设备设计》表4-5查得标e准椭圆形封头的形状系数K二0.9，则椭圆形封头的当量球壳内径1R 二 KD = 0.9x 1700 二 1530mm， 计算系数 Ai 1 i5 15.2A 二 0.125 “ 二 0.125 x 二 0.001242R 1530i查《过程设备设计》图4-9得B二110MPaB5［卩］二卞i110 x 15.21530二 1.09 > 0.55故封头壁厚取16mm可以满足稳定性要求六）水压试验校核①试验压力想要更多参考资料，加： 2372020456 2430789090,我发给大家!内同试验压力取 P 二 P + 0.1 二 0.587 + 0.1 二 0.687MPaTc夹套实验压力取P二 P + 0.1 二 0.55 + 0.1 二 0.65 MPaTc②内压试验校核内筒筒体应力b = P巴 +5丄二 °687 x(17°° + 点―445.6MPa Ti 25 甲 2x 15.2 x 0.85ei夹套筒体应力P (D +5 ) 0.65x(1800+11.2)厂b --t j——e - - 61.8MPaTj 25 申 2 x11.2 x 0.85ej而 0.9b 二 0.9 x 137 二 123.3MPasi0.9b 二 0.9 x 235 二 211.5MPasj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 16mm 时，它的许用外压为[P]二 0.562MPa , 小于夹套o.6MPa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DNd x swdDDiH1H2b突面 （RF）4.0450480x14451.668561027013757b1b2ABLdo螺柱螺母螺柱总质量（kg）数量直径x长度4146375175250242040M 33 x 2 x165245开孔补强设计最大的开孔为人孔，筒节 6 = 16mm , 厚度附加量C 二 0.6mm , 补强计算 nt如下：开孔直径 d 二 450 + 2 x 0.6 二 451.2mm圆形封头因开孔削弱所需补强面积为：A 二 d5 + 28 (5 - C)(1-f )nt r人孔材料亦为不锈钢0Crl8Ni9,所以f二1.0r所以 A =450 x+ 0 = 2560.3mm21.587 X17002 x103 x 0.85 一 0.5 x .587有效补强区尺寸：h=1451.2 x16 = 84.97mmB = 2d = 2 x 451.2 = 902.4mmm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：A =(B-d)(5 -5)-2(5 -C)(5 -5)(1- f)1 e nt e r故A = (B―d)(8 -5) = 451.2x(15.2―5.7) = 4376.64mm21e可见仅 A 就大于 A ,故不需另行补强。

1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d/D，涡轮式叶轮的d/D 一般为0.25〜0.5,涡轮式为快速型，快速型搅拌器一般在H > 1.3D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 50 Pa • s 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C = D/10.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B ——搅拌器桨叶的宽度d ——轮毂内经d ——搅拌器桨叶连接螺栓孔径 0d ——搅拌器紧定螺钉孔径1d ——轮毂外径2D ——搅拌器直径JD ——搅拌器圆盘的直径1G ——搅拌器参考质量h ——轮毂高度1h ——圆盘到轮毂底部的高度2L——搅拌器叶片的长度R ——弧叶圆盘涡轮搅拌器叶片的弧半径M——搅拌器许用扭矩(N • m)t一一轮毂内经与键槽深度之和8——搅拌器桨叶的厚度8——搅拌器圆盘的厚度WV WC¥ WDY工艺给定搅拌器为六弯叶圆盘涡轮搅拌器，。