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1、搅拌器毕业设计第一章绪论搅拌可以使两种或多种不同的物质在彼此之中互相分散，从而到达均匀混合；也可以加速传热和传质过程。在工业生产中，搅拌操作时从化学工业开始的，围绕食品、纤维、造纸、石油、水处理等，作为工艺过程的一局部而被广泛应用。搅拌操作分为机械搅拌与气流搅拌。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，或使气泡群一密集状态上升借所谓上升作用促进液体产生对流循环。与机械搅拌相比，仅气泡的作用对液体进行的搅拌时比拟弱的，对于几千毫帕,秒以上的高粘度液体是难于使用的。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响液体的搅拌时比拟便利的。在工业生产中，大多数的搅拌操作均
2、系机械搅拌，以中、低压立式钢制容器的搅拌设备为主。搅拌设备主要由搅拌装置、轴封和搅拌罐三大局部组成。其结构形式如下：结构图第一节搅拌设备在工业生产中的应用范围很广，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。搅拌设备在许多场合时作为反响器来应用的。例如在三大合成材料的生产中，搅拌设备作为反响器约占反响器总数的99%。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，又能适应多样化的生产。搅拌设备的作用如下：使物料混合均匀；使气体在液相中很好的分散；使固体粒子如催化剂在液相中均匀的悬浮；使不相溶的另一液相均匀悬浮或充分乳化；强化相间的传
3、质如吸收等；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、聚合反响、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
4、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，5.522kW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“圆柱状回转区二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
5、拟适合。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0.122kW,使用一层或两层桨叶，转速为36300min,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，防止了长轴吊装工作，
6、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根底上，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,改良悬浮液的状态等。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
7、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O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
8、直径发酵罐类设备长径比取值范围是L72.5,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HIDi=2.5根据工艺要求，装料系数罐体全容积V=9,罐体公称容积操作时盛装物料的容积=V=90.7=6.3n3o初算筒体直径即Di-J4x634V3.142.50.7圆整到公称直径系列，去DN=I烦mm。封头取与内筒体相同内经，封头直边局）度h2=40加,（三）确定内筒体高度H当DN=I700的,4=405时，查化工设备机械根底表16-6得封头的容积v=0.73WV-v4（9-0.734）.刖“”H=-=3.64m,耳乂=3Jm兀23.141.72核算H/Dj与HDz=3.71.7=2.18
9、,该值处于1.72.5之间，故合理。匕匕6.3八久C=T=二0.69V，-D2/+v-1.723.7+0.7344,4该值接近07,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。,制500600700180020003000夹套Dj,mmR+50Dy+1000+200由表1,取Oj=Q+10（）=1700+100=1800ww。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11，查化工设备机械根底表16-6得内筒体封头外表积A=3.34毋,3.7m高筒体外表积为A=乃。X3.7=3.14X1.7X3.7=19.75m2总传热面积为A
10、=3.14+19.75=23.09ll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G8150-98规定，决定选用OaI8M9高合金钢板，该板材在150C一下的许用应力由过程设备设计附表。1查取，d=l（）3MP4,常温屈服极限区=137MPao计算夹套内压介质密度P=IoO（）侬/尸液柱静压力PgH=1000103.7=0.037MR7最高压力曦x=0.5MP4设计压力P=LlEim=0.55MPa所以PgH=4.031MPa5%尸=0.0275MPa故计算压力”P+PgH=0.55+0.037=0.587MRZ内筒体和底封头既受内压作用又受外压作用
11、，按内压那么取=0.587M%,按夕卜压那么取R=0.5M（三）夹套筒体和夹套封头厚度计算夹套材料选择Q235-3热轧钢板，其q=235MPa,M=Il3M&夹套筒体计算壁厚2PDC二J2,-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=0.85那么j=0.55x180021130.85-0.55=5.17机7查过程设备设计表4-2取钢板厚度负偏差G=0.8如，对于不锈钢，当介质的腐蚀性极微时，可取腐蚀裕量G=O,对于碳钢取腐蚀裕量G=2加，故内筒体厚度附加量Q=G+C2=O.872,夹套厚度附加量。=C1+C2=2.8mm。根据钢板规格，取夹套筒体名义厚度%=14三夹套封头计算
12、壁厚?为匹=PCDj2,-0.5.055x180021130.85-0.50.55取厚度附加量C=Z8三z,确定取夹套封头壁厚与夹套筒体壁厚相同。（四）内筒体壁厚计算按承受0.587RZ内压计算焊缝系数同夹套，那么内筒体计算壁厚为:PcDi0,587x1700l-Pc21030.85-0.587=5.72mm按承受0.55M?外压计算设内筒体名义厚度a=12n三,那么。=3“-Q=I2-0.8=11.2w三,内筒体外径Do=D,.+2=1700+2x11.2=1722.4Wn。内筒体计算长度L=HjJh=2800+-(425+12)=2945.7加。j33那么LQ=1.71,ZVa=I53.7
13、9,由过程设备设计图4-6查得A=0.0004,图4-9查得B=50MP4,此时许用外压P为：P=毁=5x2=O33MPa0.55MPaDo1730.4故取内筒体壁厚用=16见可以满足强度要求。（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%=16皿。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4=16-0.8=15.2三0由过程设备设计表4-5查得标准椭圆形封头的形状系数KL0.9,那么椭圆形封头的当量球壳内径Rj=KQ=O.9l700=1530mm,计算系数AA=0.125=0.125=0.001242Ri1530查过程设备设计图49得B=
14、IK）MRZ1101512Ri 1530= 1.09 0.55故封头壁厚取16可以满足稳定性要求。（六）水压试验校核试验压力想要更多参考资料，加QQ：23720204562430789090,我发给大家!内同试验压力取巴=4+0.1=0.587+0.1=0687MRz夹套实验压力取6=B+01=0.55+0.1=0.65MPa内压试验校核内筒筒体应力/=妆,)=0687x(1700+152)=445.6MpQ2ej215.20.85夹套筒体应力弓+2)J65x(1800+1L2)=6L8M4TJ23即211.20.85而0.9CrSj=O.9X137=123.3Mpa0.9%=0.9X235=211.5MPasJ故内筒体和夹套均满足水压试验时
