反应釜设计分解课件

反反 应应 釜釜 设设 计计1反应釜设计1 搅拌反应器的轴封搅拌反应器的轴封 传动装置与搅拌轴传动装置与搅拌轴 搅搅 拌拌 器器 釜体及传热装置设计釜体及传热装置设计 反应釜的总体结构反应釜的总体结构反应釜设计反应釜设计2搅拌反应器的轴封传动装置与搅拌轴搅拌器釜搅拌设备由搅拌设备由主要由主要由釜釜体部分、搅拌装置、体部分、搅拌装置、轴封、传热装置和传轴封、传热装置和传动装置动装置五大部分组成。五大部分组成。一、反应釜的总体结构一、反应釜的总体结构3搅拌设备由主要由釜体部分、搅拌装置、轴封、传热装置和传动装置釜体部分包括筒体，上、釜体部分包括筒体，上、下封头以及各种接管口等。下封头以及各种接管口等。筒体的直径和高度决定釜筒体的直径和高度决定釜容积的大小，应根据工艺容积的大小，应根据工艺要求确定其长径比。要求确定其长径比。强度、稳定性计算按前述强度、稳定性计算按前述方法进行。方法进行。传热装置的作用是控制反传热装置的作用是控制反应过程中的热量传递。常应过程中的热量传递。常用外置式夹套或内置式蛇用外置式夹套或内置式蛇管。管。加热介质常选用蒸汽，有加热介质常选用蒸汽，有时用有机载热体，冷却介时用有机载热体，冷却介质通常用冷却水或盐水。质通常用冷却水或盐水。传热面积要满足工艺所需传热面积要满足工艺所需传热量的要求。传热量的要求。搅拌装置是为了使各种物搅拌装置是为了使各种物料混合均匀，常用搅拌器料混合均匀，常用搅拌器如桨式、涡轮式、推进式如桨式、涡轮式、推进式等各有不同的尺寸和范围，等各有不同的尺寸和范围，可根据被搅拌物料的粘度、可根据被搅拌物料的粘度、搅拌器转速等选择。搅拌器转速等选择。搅拌器通常用可拆连接固搅拌器通常用可拆连接固定在搅拌轴上。定在搅拌轴上。传动装置一般由电机、减传动装置一般由电机、减速器、联轴器等组成。速器、联轴器等组成。搅拌轴用联轴器与减速器搅拌轴用联轴器与减速器相联，传递来自电机的动相联，传递来自电机的动力。为保证反应釜筒体空力。为保证反应釜筒体空间的密封，在搅拌轴穿过间的密封，在搅拌轴穿过封头处要有密封装置即轴封头处要有密封装置即轴封。封。电机、减速器重量不大时电机、减速器重量不大时可利用机架支承在封头上可利用机架支承在封头上一、反应釜的总体结构一、反应釜的总体结构4釜体部分包括筒体，上、下封头以及各种接管口等。传热装置的作用5搅拌釜的结构5反应釜反应釜6反应釜6二、二、釜体及传热装置设计釜体及传热装置设计釜体及传热装置设计主要包括：釜体及传热装置设计主要包括：釜体的结构设计；釜体的结构设计；釜体的几何尺寸计算；釜体的几何尺寸计算；夹套的几何尺寸计算；夹套的几何尺寸计算；釜体和夹套的壁厚计算；釜体和夹套的壁厚计算；工艺接管口设计；工艺接管口设计；夹套的结构设计；夹套的结构设计；7二、釜体及传热装置设计釜体及传热装置设计主要包括：釜体的结上下封头一般上下封头一般均采用标准椭均采用标准椭圆封头。圆封头。下封头与筒体下封头与筒体焊接，上封头焊接，上封头与筒体的连接与筒体的连接型式分为可拆型式分为可拆连接和不可拆连接和不可拆连接两种，可连接两种，可拆连接一般做拆连接一般做成法兰连接。成法兰连接。夹套常采用焊夹套常采用焊接式整体结构接式整体结构形式。形式。反应器有上出反应器有上出料方式和下出料方式和下出料方式。料方式。常选用悬挂式常选用悬挂式支座。支座。8上下封头一般均采用标准椭圆封头。夹套常采用焊接式整体结构形式99 1、釜体的尺寸釜体的尺寸确定长径比时应考虑：确定长径比时应考虑：(1)长径比（长径比（H1/D1)的确定的确定长径比对搅拌功率的影响：长径比对搅拌功率的影响：Ndj5，长径比越大，即，长径比越大，即D1 或或 dj 越小，所需搅拌功率也越小。越小，所需搅拌功率也越小。长径比对传热的影响：长径比长径比对传热的影响：长径比大，可以使传热表面到釜中心大，可以使传热表面到釜中心的距离较小，釜内温度梯度小，的距离较小，釜内温度梯度小，有利于传热。有利于传热。反应过程对长径比的要求：用反应过程对长径比的要求：用于发酵过程的发酵罐，为使通于发酵过程的发酵罐，为使通入的空气与发酵液充分接触，入的空气与发酵液充分接触，需有足够的液深，因此要求长需有足够的液深，因此要求长径比大。径比大。101、釜体的尺寸确定长径比时应考虑：(1)长径比（H1/D罐体的罐体的长径比长径比i：按物料类型选取，见下表按物料类型选取，见下表：H1/D1几种搅拌釜的长径比几种搅拌釜的长径比i(H1/D1)值值 既然长径比越大，既然长径比越大，搅拌功率越小，越有利于传热，为什搅拌功率越小，越有利于传热，为什么表中的么表中的 i 值并不是很大？值并不是很大？11罐体的长径比i：按物料类型选取，见下表：H1/D1几种搅拌釜装料系数装料系数一般取一般取0.60.8；物料在反应过程中要起泡沫或呈沸物料在反应过程中要起泡沫或呈沸腾状态，装料系数腾状态，装料系数取低值，约为取低值，约为0.60.7；物料反应平稳，物料反应平稳，可取可取0.80.85，物料粘度较大可取大值，物料粘度较大可取大值。(2)釜体内直径釜体内直径D1和高度和高度H1的确定的确定釜体全容积釜体全容积 V 与操作容积与操作容积 V0 的关的关系：系：V0=V确定装料系数确定装料系数12装料系数一般取0.60.8；(2)釜体内直径D1和高度估算筒体内径估算筒体内径D1 1釜体全容积釜体全容积 V：确定公称直径确定公称直径DN（查（查表）表）确定筒体高度确定筒体高度V封封封头容积，封头容积，V1m1米高筒体容积（查附表）米高筒体容积（查附表）修正实际容积修正实际容积 V=V1mH1+V封封13估算筒体内径D1釜体全容积V：确定公称直径DN（查表夹套直径夹套直径D2(mm)夹套高度夹套高度H2 D1500600700180020003000 D2D1+50D1+100D1+200V封封下封头容积，下封头容积，V1m 1米高筒体的容积。米高筒体的容积。2、夹套的几何尺寸计算夹套的几何尺寸计算夹套直径夹套直径D2(mm)14夹套直径D2(mm)D1500600700180 F封封+F筒筒 F 式中：式中：F筒筒筒体内表面积筒体内表面积(传热传热)；F筒筒=H2F1m，m2；F封封封头内表面积（查附表）；封头内表面积（查附表）；F1m1米高筒体内表面积（查附表）米高筒体内表面积（查附表）；F 给定传热面积。给定传热面积。当当 F封封+F筒筒F 时，应考虑再设其他传热装置。时，应考虑再设其他传热装置。传热面积校核传热面积校核15F封+F筒F传热面积校核153、罐体厚度计算罐体厚度计算当罐体内为正压外带夹套时，当罐体内为正压外带夹套时，被被夹套包围部分的筒体和封头应夹套包围部分的筒体和封头应分分别进行内压强度计算及外压稳定别进行内压强度计算及外压稳定性计算，并取其中较大值性计算，并取其中较大值；其余其余部分按内压圆筒设计。部分按内压圆筒设计。其中其中内压设计压力内压设计压力P 等于釜体设等于釜体设计压力计压力P1，外压设计压力，外压设计压力P 等于等于夹套设计压力夹套设计压力P2。为什么？。为什么？最后要进行水压试验应力校核最后要进行水压试验应力校核。P1P2163、罐体厚度计算当罐体内为正压外带夹套时，被夹套包围部分的筒夹套按内压进行设计计算。夹套按内压进行设计计算。注意：注意：应在内筒液压试验合格后再焊接夹套应在内筒液压试验合格后再焊接夹套；夹套水压试验必须事先校核该容器在夹套夹套水压试验必须事先校核该容器在夹套试压时的稳定性是否足够；试压时的稳定性是否足够；若不满足稳定性，则夹套水压试验时釜体若不满足稳定性，则夹套水压试验时釜体内须保持一定压力，以便在整个试压过程内须保持一定压力，以便在整个试压过程中，夹套与筒体的压力差不超过设计值。中，夹套与筒体的压力差不超过设计值。4、夹套厚度计算、夹套厚度计算以上三点均应在装配图的技术要求里注明！以上三点均应在装配图的技术要求里注明！17夹套按内压进行设计计算。应在内筒液压试验合格后再焊接夹套；(a)型接管伸进设备内，端部成型接管伸进设备内，端部成45斜面朝向中心，可避免斜面朝向中心，可避免物料沿釜壁流动。物料沿釜壁流动。加料管加料管(b)型加料管可抽出，用于易磨蚀、易堵塞的物料，清洗、型加料管可抽出，用于易磨蚀、易堵塞的物料，清洗、检修方便。检修方便。(c)型加料管浸没在料液中，可减少因冲击液面而产生的泡型加料管浸没在料液中，可减少因冲击液面而产生的泡沫。沫。管上开小孔是为了防止虹吸现象。管上开小孔是为了防止虹吸现象。5、工艺接管口工艺接管口18(a)型接管伸进设备内，端部成45斜面朝向中心，可避免物上出料管上出料管 上出料管上出料管 当反应釜内液体物料当反应釜内液体物料需要输出到位置更高需要输出到位置更高或者与其并列的另一或者与其并列的另一设备中去时，可采用设备中去时，可采用上出料管。上出料管。出料利用压缩空气或出料利用压缩空气或惰性气体的压力，将惰性气体的压力，将釜内液体物料压出。釜内液体物料压出。或真空抽出。或真空抽出。Q235-A 19上出料管上出料管当反应釜内液体物料需要输出到位置更高或下出料管下出料管下出料管下出料管当反应釜的液体物料需要当反应釜的液体物料需要放入另一个位置更低的设放入另一个位置更低的设备中去时，反应釜底部装备中去时，反应釜底部装设下出料管。设下出料管。(a)型夹套需进行翻边，应力型夹套需进行翻边，应力集中小，但加工困难。集中小，但加工困难。(b)型夹套不需翻边，易于制型夹套不需翻边，易于制造。用于夹套内压力较低造。用于夹套内压力较低时。时。20下出料管下出料管当反应釜的液体物料需要放入另一个位置更低的设6、传热构件传热构件常用的传热装置有两种：夹套和内盘管。常用的传热装置有两种：夹套和内盘管。传热装置所需要的传热面积应根据搅拌反应釜升温、保温传热装置所需要的传热面积应根据搅拌反应釜升温、保温或冷却过程的传热量和传热速率来计算。或冷却过程的传热量和传热速率来计算。（1）夹套夹套夹套的主要结构有：整体夹套、型钢夹套、半圆管夹套和夹套的主要结构有：整体夹套、型钢夹套、半圆管夹套和蜂窝夹套。蜂窝夹套。整体夹套有整体夹套有圆筒型圆筒型和和U型型两种，夹套与筒体的连接方式分两种，夹套与筒体的连接方式分为：为：可拆式可拆式和和不可拆式不可拆式。216、传热构件常用的传热装置有两种：夹套和内盘管。（1）夹套最常用的夹套是最常用的夹套是U型型夹套，它是一个夹套，它是一个薄壁筒体，套在搅拌釜外部。夹套所薄壁筒体，套在搅拌釜外部。夹套所包围的筒体表面积即为传热面积。包围的筒体表面积即为传热面积。夹套的特点是结构简单，制造方便，夹套的特点是结构简单，制造方便，基本不需要检修。基本不需要检修。一般一般U型型夹套可以使用于夹套可以使用于2.5MPa以下，以下，压力高时可以采用蜂窝式夹套。压力高时可以采用蜂窝式夹套。整体式夹套整体式夹套22最常用的夹套是U型夹套，它是一个薄壁筒体，套在搅拌釜外部。夹整体式夹套整体式夹套可拆式整体式夹套可拆式整体式夹套不可拆式整体式夹套不可拆式整体式夹套23整体式夹套可拆式整体式夹套不可拆式整体式夹套23整体式夹套整体式夹套24整体式夹套24螺旋导流板螺旋导流板带螺旋导流板的夹套带螺旋导流板的夹套焊在釜体上的螺旋导焊在釜体上的螺旋导流板既可提高加热或流板既可提高加热或冷却介质的流速、改冷却介质的流速、改善传热效果，又可增善传热效果，又可增加釜体刚性。加釜体刚性。25螺旋导流板带螺旋导流板的夹套焊在釜体上的螺旋导流板既可提高加夹套封闭件与釜体的焊接夹套封闭件与釜体的焊接26夹套封闭件与釜体的焊接26夹套的高度由所需的传热面积决定，夹套的高度由所需的传热面积决定，一般夹套的上端应高于筒体内物料的一般夹套的上端应高于筒体内物料的高度，且离开筒体法兰应有高度，且离开筒体法兰应有150250mm的距离，以便上紧和拆卸筒的距离，以便上紧和拆卸筒体法兰的螺栓。体法兰的螺栓。夹套上开有供加热或冷却介质进出的夹套上开有供加热或冷却介质进出的接管。接管。加热蒸汽自上部进入，冷凝水加热蒸汽自上部进入，冷凝水自夹套底部排出；若通冷水，则相反。自夹套底部排出；若通冷水，则相反。当传热量很大，仅用夹套传热面积不当传热量很大，仅用夹套传热面积不够时，需在筒体内部增设蛇管。够时，需在筒体内部增设蛇管。整体式夹套整体式夹套夹套的安装尺寸夹套的安装尺寸27夹套的高度由所需的传热面积决定，一般夹套的上端应高于筒体内物夹套进气管夹套进气管为防止高温蒸为防止高温蒸气对釜壁的冲气对釜壁的冲蚀作用，蒸汽蚀作用，蒸汽进口处可装防进口处可装防冲板。冲板。28夹套进气管为防止高温蒸气对釜壁的冲蚀作用，蒸汽进口处可装防冲穿越夹套的釜体接管穿越夹套的釜体接管29穿越夹套的釜体接管29其其他形式夹套他形式夹套30其他形式夹套30螺旋形蛇管螺旋形蛇管内盘管分为：内盘管分为：螺旋形蛇管螺旋形蛇管和和竖式蛇管竖式蛇管。若承受蒸汽压力，蛇管应采用无缝钢管。若承受蒸汽压力，蛇管应采用无缝钢管。蛇管热效率高，还可以起挡板的作用，但会增加所需搅蛇管热效率高，还可以起挡板的作用，但会增加所需搅拌器的运行功率。拌器的运行功率。（2）内盘管（蛇管内盘管（蛇管)同心圆蛇管式同心圆蛇管式31螺旋形蛇管内盘管分为：螺旋形蛇管和竖式蛇管。（2）内盘管（蛇三、三、搅拌器搅拌器1 1、搅拌器的类型和流型搅拌器的类型和流型常用的有：常用的有：桨式、涡轮式、推进式、锚式、框式、螺带桨式、涡轮式、推进式、锚式、框式、螺带式、螺杆式式、螺杆式等。等。有三种基本流型：有三种基本流型：搅拌器的作用：加强介质的混合或分散，提供适宜的流搅拌器的作用：加强介质的混合或分散，提供适宜的流动状态，加快反应速度，达到搅拌过程。动状态，加快反应速度，达到搅拌过程。轴向流轴向流 径向流径向流 混合流混合流32三、搅拌器1、搅拌器的类型和流型搅拌器的作用：加强介质的混搅拌器的三种基本流型搅拌器的三种基本流型径向流式径向流式流体流体从轴向从轴向进入叶轮，从径向流进入叶轮，从径向流出。出。常用于低粘度乳常用于低粘度乳浊液、悬浊液、固浊液、悬浊液、固-液的搅拌。液的搅拌。轴向流式轴向流式液体液体从轴向从轴向进入叶片，从轴向流进入叶片，从轴向流出。出。常用于乳浊液和常用于乳浊液和混浊液的制备。混浊液的制备。混合流型混合流型：在容器侧壁加设挡板等阻挡物引起液流方向：在容器侧壁加设挡板等阻挡物引起液流方向变化而形成的各种流型。变化而形成的各种流型。33搅拌器的三种基本流型径向流式流体从轴向进入叶轮，从径向流出。搅拌器三维动态模拟搅拌器三维动态模拟搅拌器三维动态模拟搅拌器三维动态模拟34搅拌器三维动态模拟34几种常用搅拌器几种常用搅拌器35几种常用搅拌器35（1）桨式搅拌器桨式搅拌器a.a.浆式搅拌器主要用于流浆式搅拌器主要用于流 体的循环，不能用于气液体的循环，不能用于气液 分散操作。分散操作。b.b.折叶式比平直叶式功耗折叶式比平直叶式功耗 少，操作费用低，故折叶少，操作费用低，故折叶 桨使用较多。桨使用较多。36（1）桨式搅拌器a.浆式搅拌器主要用于流36由桨叶、键、轴环、竖轴所由桨叶、键、轴环、竖轴所组成。桨叶一般用扁钢或不组成。桨叶一般用扁钢或不锈钢或有色金属制造。锈钢或有色金属制造。由平板构成，一般由平板构成，一般26个叶个叶片，有平直叶、折叶两种。片，有平直叶、折叶两种。叶片多少视容器大小和液层叶片多少视容器大小和液层高度而定，高度而定，有两排以上桨叶有两排以上桨叶时相邻两排桨叶应相错时相邻两排桨叶应相错90，以增加搅拌效率。，以增加搅拌效率。(1)(1)桨式搅拌器桨式搅拌器37由桨叶、键、轴环、竖轴所组成。桨叶一般用扁钢或不锈钢或有色金桨叶面与容器底面平行时，物料不能形成涡流，搅拌效果桨叶面与容器底面平行时，物料不能形成涡流，搅拌效果差。差。桨叶面与旋转方向垂直时，造成阻力大。桨叶面与旋转方向垂直时，造成阻力大。桨叶有倾角桨叶有倾角-折叶，可减小阻力，提高搅拌效果。折叶，可减小阻力，提高搅拌效果。当轴顺时针旋转时，可使沉淀物通过搅拌向上翻起，对当轴顺时针旋转时，可使沉淀物通过搅拌向上翻起，对固液系统的搅拌效果特别好。固液系统的搅拌效果特别好。当轴反时针旋转时，则可使悬浮物搅拌至底部，对具有当轴反时针旋转时，则可使悬浮物搅拌至底部，对具有悬浮物液体搅拌十分有利。悬浮物液体搅拌十分有利。桨叶平面位置：桨叶平面位置：使浆叶与旋转方向成一夹角使浆叶与旋转方向成一夹角38桨叶面与容器底面平行时，物料不能形成涡流，搅拌效果差。桨叶平桨叶与轴的固定方法桨叶与轴的固定方法焊接法：制造方便，强度不大，焊接法：制造方便，强度不大，拆卸困难，用于直径小容器。拆卸困难，用于直径小容器。螺钉连接法：轴是圆形时，易螺钉连接法：轴是圆形时，易产生滑动，拆卸方便，适用于产生滑动，拆卸方便，适用于功率小的场合。功率小的场合。螺钉连接法：轴是方的，克服螺钉连接法：轴是方的，克服浆叶与之滑动。浆叶与之滑动。键固定法：克服以上缺点，广键固定法：克服以上缺点，广泛采用。泛采用。39桨叶与轴的固定方法焊接法：制造方便，强度不大，拆卸困难，用于(2)(2)推进式搅拌器推进式搅拌器 特点：特点：a.a.轴向流搅拌器轴向流搅拌器b.b.循环量大，搅拌功率小循环量大，搅拌功率小c.c.常用于低粘流体的搅拌常用于低粘流体的搅拌d.d.结构简单、制造方便结构简单、制造方便40(2)推进式搅拌器特点：40推进式搅拌器的特点推进式搅拌器的特点23片浆叶，其桨叶形状和螺旋桨相似。片浆叶，其桨叶形状和螺旋桨相似。应用于低粘度液体，混合两种不相混和液体制备乳浊液应用于低粘度液体，混合两种不相混和液体制备乳浊液时采用，对粘稠性产品搅拌不适用。时采用，对粘稠性产品搅拌不适用。搅拌速度高，转速达搅拌速度高，转速达500转转/分。分。桨叶用螺母固定在轴上，桨叶用螺母固定在轴上，螺母拧紧方向与桨叶旋转方向螺母拧紧方向与桨叶旋转方向相反，借阻力作用使螺母在搅拌器运转时愈来愈紧。相反，借阻力作用使螺母在搅拌器运转时愈来愈紧。否否则，螺母极易松动。则，螺母极易松动。桨叶不宜过大，用在容积较小设备中。桨叶不宜过大，用在容积较小设备中。41推进式搅拌器的特点23片浆叶，其桨叶形状和螺旋桨相似。41分为圆盘涡轮搅拌器和开启涡分为圆盘涡轮搅拌器和开启涡轮搅拌器；按叶轮又可分为轮搅拌器；按叶轮又可分为平平直叶直叶和和弯曲叶弯曲叶。是一个圆盘或圆筒，具有小的是一个圆盘或圆筒，具有小的叶片或通路，主要产生径向液叶片或通路，主要产生径向液流。流。常用于稀薄的乳浊液，悬浮液常用于稀薄的乳浊液，悬浮液及固体溶液等制备。及固体溶液等制备。转速较高（达转速较高（达300转转/分）。分）。(3)涡轮式搅拌器涡轮式搅拌器42分为圆盘涡轮搅拌器和开启涡轮搅拌器；按叶轮又可分为平直叶和弯涡轮式搅拌器涡轮式搅拌器直叶圆盘直叶圆盘叶轮叶轮弯叶圆盘弯叶圆盘叶轮叶轮直叶开启涡轮直叶开启涡轮弯叶开启涡轮弯叶开启涡轮43涡轮式搅拌器直叶圆盘叶轮弯叶圆盘叶轮直叶开启涡轮弯叶开启4444锚式搅拌器锚式搅拌器框式搅拌器框式搅拌器与釜壁间隙较小，有利于传热，与釜壁间隙较小，有利于传热，适用于粘度大、处理量适用于粘度大、处理量大的物料。大的物料。(4)框式和锚式搅拌器框式和锚式搅拌器45锚式搅拌器框式搅拌器与釜壁间隙较小，有利于传热，适用于粘度大 框式和锚式搅拌器的特点框式和锚式搅拌器的特点夹套加热器中用得较多。夹套加热器中用得较多。利用搅拌作用，把已受热的容器壁附近的物料搅拌至其它利用搅拌作用，把已受热的容器壁附近的物料搅拌至其它地方，而处于其它地方较冷物料搅拌至容器壁附近加热。地方，而处于其它地方较冷物料搅拌至容器壁附近加热。提高热交换速率，防止物料在壁上焦化或结晶析出。提高热交换速率，防止物料在壁上焦化或结晶析出。浆叶浆叶1的外形与容器的外形与容器2底部的轮廓相似。底部的轮廓相似。浆叶边缘至容器底部的距离要适当，以浆叶边缘至容器底部的距离要适当，以3050mm为宜，为宜，但用于高浓度物料搅拌时只能取但用于高浓度物料搅拌时只能取5毫米，加工及安装精度毫米，加工及安装精度高，不然叶片碰上器壁而损坏设备。高，不然叶片碰上器壁而损坏设备。转速一般为转速一般为5070转转/分。分。46框式和锚式搅拌器的特点夹套加热器中用得较多。46螺杆式搅拌器螺杆式搅拌器螺带式搅拌器螺带式搅拌器(5)螺带式搅拌器和螺杆式搅拌器螺带式搅拌器和螺杆式搅拌器 常用扁钢按螺旋形绕成，转速较低，通常不超过常用扁钢按螺旋形绕成，转速较低，通常不超过 50r/min，主要用于高粘度液体的搅拌。，主要用于高粘度液体的搅拌。47螺杆式搅拌器螺带式搅拌器(5)螺带式搅拌器和螺杆式搅拌器介质的性质介质的性质介质的粘度：介质的粘度：介质粘度大时应选用慢速搅拌器，反之介质粘度大时应选用慢速搅拌器，反之则应选用快速搅拌器。则应选用快速搅拌器。随着介质粘度增高，各种搅拌随着介质粘度增高，各种搅拌器使用的顺序是：推进式、涡轮式、桨叶式、框式和器使用的顺序是：推进式、涡轮式、桨叶式、框式和锚式、螺杆（带）式。锚式、螺杆（带）式。介质的密度介质的密度介质的腐蚀性介质的腐蚀性反应过程的特性反应过程的特性间歇操作还是连续操作；吸热反应还是放热反应；是间歇操作还是连续操作；吸热反应还是放热反应；是否结晶或有固体沉淀物产生等。否结晶或有固体沉淀物产生等。搅拌效果和搅拌功率的要求搅拌效果和搅拌功率的要求2、搅拌器的选型、搅拌器的选型48介质的性质2、搅拌器的选型4849493、搅拌器附件搅拌器附件目的是改变液流的方向，由径向流改为轴向流，以目的是改变液流的方向，由径向流改为轴向流，以消除切消除切线流和线流和“打漩打漩”，促使液体激烈翻动，促使液体激烈翻动，增大湍流速度。增大湍流速度。一一般为般为2-42-4块。块。挡板挡板通常挡板宽度取（通常挡板宽度取（0.1-0.12）D，装设，装设4-6块即可满足全挡板块即可满足全挡板条件。所谓条件。所谓“全挡板条件全挡板条件”是指在一定转速下再增加罐内是指在一定转速下再增加罐内附件而轴功率仍保持不变。附件而轴功率仍保持不变。挡板的长度自液面起到罐底为止。挡板与罐壁之间的距离挡板的长度自液面起到罐底为止。挡板与罐壁之间的距离为（为（1/51/9）W，（，（W：挡板宽度）避免形成死角，防止：挡板宽度）避免形成死角，防止物料堆积物料堆积。503、搅拌器附件目的是改变液流的方向，由径向流改为轴向流，以消 导流筒导流筒是一上下开口是一上下开口圆筒，安装于圆筒，安装于容器内，在搅容器内，在搅拌混合中起导拌混合中起导流作用。流作用。推进式推进式叶轮的导流筒叶轮的导流筒51导流筒是一上下开口推进式叶轮的导流筒51搅拌釜的传动装置一般包括：搅拌釜的传动装置一般包括：电动机、减速器、联轴器、轴电动机、减速器、联轴器、轴封装置、机座及搅拌轴。封装置、机座及搅拌轴。电动机经减速器将转速降低，电动机经减速器将转速降低，再通过联轴器带动搅拌轴旋转，再通过联轴器带动搅拌轴旋转，从而带动搅拌器转动。从而带动搅拌器转动。整个传动装置连同机座及轴封整个传动装置连同机座及轴封装置都安装在底座上。装置都安装在底座上。1、传动装置、传动装置四、四、传动装置与搅拌轴传动装置与搅拌轴52搅拌釜的传动装置一般包括：电动机、减速器、联轴器、轴封装置、电动机电动机搅拌釜的电动机绝大部分与搅拌釜的电动机绝大部分与减速器配套使用，设计时可减速器配套使用，设计时可根据选定的减速器选用配套根据选定的减速器选用配套的电动机。的电动机。选用电动机主要确定电动机选用电动机主要确定电动机系列、功率、转速以及安装系列、功率、转速以及安装形式和防爆要求。形式和防爆要求。常用电动机系列有常用电动机系列有Y系列三系列三相异步电动机、相异步电动机、YB系列隔系列隔爆型三相异步电动机、爆型三相异步电动机、YF系列防腐型三相异步电动机系列防腐型三相异步电动机53电动机搅拌釜的电动机绝大部分与减速器配套使用，设计时可根据减速器减速器常用减速器有齿轮减速器、蜗轮减常用减速器有齿轮减速器、蜗轮减速器、三角皮带减速器、摆线针齿速器、三角皮带减速器、摆线针齿行星减速器、谐波减速器等。行星减速器、谐波减速器等。选用减速器时应考虑其使用特性，选用减速器时应考虑其使用特性，如减速比范围、输出轴转速范围、如减速比范围、输出轴转速范围、功率范围及效率等参数。功率范围及效率等参数。选用标准减速器时与其相配的电动选用标准减速器时与其相配的电动机、联轴器、基座等均为标准型号，机、联轴器、基座等均为标准型号，配套使用。配套使用。54减速器常用减速器有齿轮减速器、蜗轮减速器、三角皮带减速器、二级圆柱齿轮减速器二级圆柱齿轮减速器55二级圆柱齿轮减速器55机架机架适用于单跨轴适用于单跨轴适用于悬臂轴适用于悬臂轴双支点机架适双支点机架适用于搅拌轴载用于搅拌轴载荷较大，对搅荷较大，对搅拌密封装置有拌密封装置有较高要求的场较高要求的场合。合。对于中等载荷，对于中等载荷，且又可将减速机且又可将减速机输出轴的轴承作输出轴的轴承作为另一个支点、为另一个支点、或在釜体内设有或在釜体内设有中间轴承且可作中间轴承且可作为一个支点时，为一个支点时，可选用单支点支可选用单支点支架。架。56机架适用于单跨轴适用于悬臂轴双支点机架适用于搅拌轴载荷较大机架机架57机架57一般反应釜的上一般反应釜的上下封头均选用椭下封头均选用椭圆形封头。当传圆形封头。当传动装置重量不大动装置重量不大时可以由封头支时可以由封头支承。承。顶盖结构顶盖结构58一般反应釜的上下封头均选用椭圆形封头。当传动装置重量不大时可底座焊接在罐体的顶盖上，用以连接减速机和轴的密封底座焊接在罐体的顶盖上，用以连接减速机和轴的密封装置。装置。底座结构底座结构59底座焊接在罐体的顶盖上，用以连接减速机和轴的密封装置。底座2、搅拌轴、搅拌轴 轴的材料轴的材料：常用常用45号号钢，强度要求不高可用钢，强度要求不高可用Q235-A，介质有腐蚀性可选介质有腐蚀性可选不锈钢不锈钢。轴的计算轴的计算 轴的强度计算：轴的强度计算：搅拌轴工作时承受扭转和弯曲的组合作用，搅拌轴工作时承受扭转和弯曲的组合作用，以扭转为主，工程上只考虑扭矩，然后用增加安全系数来以扭转为主，工程上只考虑扭矩，然后用增加安全系数来弥补由于忽略受弯曲作用所引起的误差。弥补由于忽略受弯曲作用所引起的误差。轴的刚度计算轴的刚度计算 考虑轴截面局部削弱考虑轴截面局部削弱，按计算直径适当增大。，按计算直径适当增大。按临界转速校核搅拌轴的直径按临界转速校核搅拌轴的直径。602、搅拌轴轴的材料：常用45号钢，强度要求不高可用Q23按强度计算搅拌轴的直径按强度计算搅拌轴的直径61按强度计算搅拌轴的直径61按扭转变形计算搅拌轴的直径按扭转变形计算搅拌轴的直径刚度条件刚度条件轴径轴径62按扭转变形计算搅拌轴的直径刚度条件轴径62轴径应轴径应同时满足强度、刚度、临界转速等条件。同时满足强度、刚度、临界转速等条件。在确定轴的结构尺寸时，还应考虑轴上键槽及开在确定轴的结构尺寸时，还应考虑轴上键槽及开孔所引起的孔所引起的局部削弱局部削弱，轴径应适当增大（，轴径应适当增大（5%）。）。轴径应圆整到标准轴径应圆整到标准公称轴径系列公称轴径系列，如，如30、40、50、65、80、95、110等等。搅拌轴直径的确定搅拌轴直径的确定63轴径应同时满足强度、刚度、临界转速等条件。搅拌轴直径的确定键主要用来实现轴和轴上零件的键主要用来实现轴和轴上零件的周向固定周向固定以传递以传递转矩。转矩。常用的键连接有平键、半圆键、楔键和花键等。常用的键连接有平键、半圆键、楔键和花键等。轴轴键键皮带轮皮带轮3、键连接、键连接64键主要用来实现轴和轴上零件的周向固定以传递转矩。轴键皮带轮3平键连接平键连接平键的两侧面是工作面，上表面与轮毂键槽底面平键的两侧面是工作面，上表面与轮毂键槽底面间有间隙。间有间隙。常用的平键有普通平键和导向平键。常用的平键有普通平键和导向平键。轮轮轴轴键键65平键连接平键的两侧面是工作面，上表面与轮毂键槽底面间有间隙平键连接平键连接66平键连接66A型B型C型普通平键普通平键对中性好，装拆方便，适用于高速、高精度和对中性好，装拆方便，适用于高速、高精度和承受变载荷、冲击载荷的场合。承受变载荷、冲击载荷的场合。普通平键的端部形状可制成圆头普通平键的端部形状可制成圆头(A型型)、方头、方头（B型）或单圆头（型）或单圆头（C型）。型）。键的标记键的标记标记标记:键键16100 GB1096-7916100 GB1096-79例：例：长度长度=100mm圆头普通平键圆头普通平键(A)型型宽度宽度=16mm表示：表示：1610067A型B型C型普通平键对中性好，装拆方便，适用于高速、高精度和平键联接的主要失效形式是工作面的压溃和磨损。平键联接的主要失效形式是工作面的压溃和磨损。载荷均匀分布，挤压强度条件：载荷均匀分布，挤压强度条件：平键联接平键联接的尺寸选择和强度校核的尺寸选择和强度校核68平键联接的主要失效形式是工作面的压溃和磨损。平键联接的尺寸选半圆半圆键联接键联接键的侧面为工作面，键的上表键的侧面为工作面，键的上表面与毂槽底面间有间隙。面与毂槽底面间有间隙。69半圆键联接键的侧面为工作面，键的上表面与毂槽底面间有间隙。钩头楔钩头楔键联接键联接楔键的上下面分别与毂和轴上的键槽的底面贴合，楔键的上下面分别与毂和轴上的键槽的底面贴合，为工作面。为工作面。70钩头楔键联接楔键的上下面分别与毂和轴上的键槽的底面贴合，为钩头楔钩头楔键联接键联接71钩头楔键联接71大型反应釜搅拌轴较长，常分大型反应釜搅拌轴较长，常分为二至三段，用联轴器使上下为二至三段，用联轴器使上下搅拌轴成牢固的刚性联接。搅拌轴成牢固的刚性联接。常用的联轴器有凸缘联轴器、常用的联轴器有凸缘联轴器、夹壳形联轴器以及块式弹性联夹壳形联轴器以及块式弹性联轴器。小型的反应釜可采用法轴器。小型的反应釜可采用法兰将搅拌轴连接，轴的连接应兰将搅拌轴连接，轴的连接应垂直，中心线对正。垂直，中心线对正。4、联轴器、联轴器72大型反应釜搅拌轴较长，常分为二至三段，用联轴器使上下搅拌轴成凸缘联轴器凸缘联轴器结构：半联轴器通过键与轴相联，用螺栓将两个半联轴器结构：半联轴器通过键与轴相联，用螺栓将两个半联轴器的凸缘联接在一起。的凸缘联接在一起。对两轴对中性的要求很高，结构简单、成本低、传递的转对两轴对中性的要求很高，结构简单、成本低、传递的转矩大；应用于两轴同轴度好、载荷平稳的场合。矩大；应用于两轴同轴度好、载荷平稳的场合。73凸缘联轴器结构：半联轴器通过键与轴相联，用螺栓将两个半联轴普通凸缘普通凸缘联轴器联轴器有对中榫的凸缘联轴器有对中榫的凸缘联轴器绞制孔螺栓绞制孔螺栓 普通螺栓普通螺栓 对中榫对中榫 型式：型式：有对中榫的凸缘联轴器有对中榫的凸缘联轴器普通凸缘联轴器普通凸缘联轴器 靠铰制孔螺栓对中。靠铰制孔螺栓对中。靠榫头对中。靠榫头对中。凸缘联轴器凸缘联轴器74普通凸缘联轴器有对中榫的凸缘联轴器绞制孔螺栓普通螺栓对中构造与凸缘联轴器相似。只是用套有弹性圈的柱销代替了构造与凸缘联轴器相似。只是用套有弹性圈的柱销代替了连接螺栓。连接螺栓。制造容易，装拆方便，价廉并具有一定的补偿能力和缓冲制造容易，装拆方便，价廉并具有一定的补偿能力和缓冲减振的能力。减振的能力。缺点是弹性套容易磨损，寿命较短。缺点是弹性套容易磨损，寿命较短。适用于联接载荷平稳、需正反转或启动频繁、传递中小转适用于联接载荷平稳、需正反转或启动频繁、传递中小转矩、工作温度矩、工作温度-2059的轴。另外应注意在安装时，应的轴。另外应注意在安装时，应留出间隙，使两轴可作少量轴向位移。留出间隙，使两轴可作少量轴向位移。弹性圈柱销联轴器弹性圈柱销联轴器 75构造与凸缘联轴器相似。只是用套有弹性圈的柱销代替了连接螺栓。十字滑块联轴器十字滑块联轴器由两个端面都开有凹槽的半联轴器和一个两面都有榫的圆由两个端面都开有凹槽的半联轴器和一个两面都有榫的圆盘所组成，通过十字滑块将两半联轴器连接，两榫中线互盘所组成，通过十字滑块将两半联轴器连接，两榫中线互相垂直并通过圆盘中心。相垂直并通过圆盘中心。两个半联轴器分别固定在主、从动轴上，圆盘两面的榫则两个半联轴器分别固定在主、从动轴上，圆盘两面的榫则分别嵌在两个半联轴器的凹槽中。分别嵌在两个半联轴器的凹槽中。当轴转动时，圆盘的榫在凹槽中滑动。当轴转动时，圆盘的榫在凹槽中滑动。76十字滑块联轴器由两个端面都开有凹槽的半联轴器和一个两面都十字滑块联轴器十字滑块联轴器十字滑块联轴器十字滑块联轴器滑块联轴器滑块联轴器77十字滑块联轴器十字滑块联轴器滑块联轴器77一般依靠一对轴承支撑。若轴又细又长，一般依靠一对轴承支撑。若轴又细又长，为为减少震动，减少震动，可考虑设置可考虑设置中间轴承中间轴承或或底轴承底轴承。中型反应釜一般在罐内装有中型反应釜一般在罐内装有底轴承底轴承，而大型，而大型反应釜装有反应釜装有中间轴承中间轴承，底轴承和中间轴承的，底轴承和中间轴承的水平位置应能适当调节。水平位置应能适当调节。若罐内轴承不能加润滑油，应采用液体润滑若罐内轴承不能加润滑油，应采用液体润滑的塑料轴瓦（如石棉酚醛塑料，聚四氟乙烯的塑料轴瓦（如石棉酚醛塑料，聚四氟乙烯等）。等）。轴瓦与轴之间的间隙常取轴径的轴瓦与轴之间的间隙常取轴径的0.40.7%，以适应温度差的变化。，以适应温度差的变化。5、搅拌轴的支承、搅拌轴的支承78一般依靠一对轴承支撑。若轴又细又长，为减少震动，可考虑设置中底轴承底轴承罐内轴承接触处的轴罐内轴承接触处的轴颈极易磨损，尤其是颈极易磨损，尤其是底轴承处的磨损更为底轴承处的磨损更为严重，可以在与轴承严重，可以在与轴承接触处的轴上增加一接触处的轴上增加一个轴套，用紧固螺钉个轴套，用紧固螺钉与轴固定，这样仅磨与轴固定，这样仅磨损轴套而轴不会磨损，损轴套而轴不会磨损，检修时只要更换轴套检修时只要更换轴套就可以了。就可以了。79底轴承罐内轴承接触处的轴颈极易磨损，尤其是底轴承处的磨损更为滚动轴承滚动轴承1.1.外圈、外圈、2.2.内圈内圈3.3.滚动体、滚动体、4.4.保持架保持架a.a.球形、球形、b.b.圆柱形圆柱形 、c.c.锥柱形、锥柱形、d.d.鼓形鼓形E.E.螺旋滚子、螺旋滚子、f.f.圆柱滚子、圆柱滚子、g.g.滚针滚针80滚动轴承1.外圈、2.内圈a.球形、b.圆柱形、c.锥柱形滚动轴承的组成滚动轴承的组成向心球轴承只能承向心球轴承只能承受径向力。受径向力。81滚动轴承的组成向心球轴承只能承受径向力。81调心球轴承调心球轴承调心球轴承不仅调心球轴承不仅能承受径向力，能承受径向力，还能承受轴向力。还能承受轴向力。82调心球轴承调心球轴承不仅能承受径向力，还能承受轴向力。82作用作用：使罐顶与轴之间的缝隙加以密封，：使罐顶与轴之间的缝隙加以密封，维持设维持设备内的压力备内的压力防止介质泄露。防止介质泄露。基本要求基本要求：密封可靠，使用寿长。：密封可靠，使用寿长。类型类型：填料密封填料密封、机械密封机械密封指传动轴穿过反应釜封头的部位。指传动轴穿过反应釜封头的部位。五、五、搅拌反应器的轴封搅拌反应器的轴封83作用：使罐顶与轴之间的缝隙加以密封，维持设备内的压力防止介质填料密封填料密封组成组成：填料箱、软填料、压盖、填料箱、软填料、压盖、轴套和压紧螺栓等。轴套和压紧螺栓等。工作原理工作原理：填料中含有润滑剂，填料中含有润滑剂，在对搅拌轴产生径向压紧力的同在对搅拌轴产生径向压紧力的同时，形成极薄的液膜，一方面使时，形成极薄的液膜，一方面使搅拌轴受到润滑，另一方面阻止搅拌轴受到润滑，另一方面阻止设备内流体的逸出或外部流体的设备内流体的逸出或外部流体的渗入，达到密封目的。渗入，达到密封目的。特点特点：结构简单，装拆方便；有结构简单，装拆方便；有微量泄漏，易磨损，需经常更换微量泄漏，易磨损，需经常更换填料且功耗较大。填料且功耗较大。84填料密封组成：填料箱、软填料、压盖、轴套和压紧螺栓等。84带有油环的碳钢填料箱带有油环的碳钢填料箱85带有油环的碳钢填料箱85填料及其选用填料及其选用86填料及其选用86填料函填料函填料箱宽度填料箱宽度：填料箱高度填料箱高度：由填料的尺寸和由填料的尺寸和圈数确定圈数确定87填料函填料箱宽度：填料箱高度：由填料的尺寸和圈数确定8788881、釜体的结构型式和尺寸的确定釜体的结构型式和尺寸的确定包括釜体结构、釜体尺寸（直径、高度）、封头形式的选包括釜体结构、釜体尺寸（直径、高度）、封头形式的选择等。择等。2、材料的选择材料的选择根据工作温度、压力、物料的性质、设备加工要求等条件根据工作温度、压力、物料的性质、设备加工要求等条件选择。选择。3、强度计算及校核（包括带夹套反应釜的稳定性校核）强度计算及校核（包括带夹套反应釜的稳定性校核）如釜体、夹套壁厚的计算、封头壁厚的计算、搅拌轴直径如釜体、夹套壁厚的计算、封头壁厚的计算、搅拌轴直径的确定等。的确定等。4、主要零部件的选用主要零部件的选用搅拌器、传动装置、轴封装置等的选择。搅拌器、传动装置、轴封装置等的选择。5、绘图、编制技术文件绘图、编制技术文件装配图、设计计算书、设计说明书、技术要求等。装配图、设计计算书、设计说明书、技术要求等。搅拌反应器的机械设计内容搅拌反应器的机械设计内容891、釜体的结构型式和尺寸的确定搅拌反应器的机械设计内容89设设 计计 课课 题题某搅拌反应釜最高操作压力为某搅拌反应釜最高操作压力为0.8MPa，最高操，最高操作温度为作温度为130，全容积，全容积V=6m3，装料系数为，装料系数为=0.8，反应釜内物料是染料及有机溶剂。反应，反应釜内物料是染料及有机溶剂。反应釜采用夹套加热，夹套内通蒸汽，最高蒸汽压釜采用夹套加热，夹套内通蒸汽，最高蒸汽压力为力为0.4MPa，传热面积为，传热面积为12.5m3。设计该搅拌。设计该搅拌反应釜。反应釜。90设计课题某搅拌反应釜最高操作压力为0.8MPa，最高操 夹套反应釜设计任务夹套反应釜设计任务 设计者姓名：设计者姓名：班级：班级：学号：学号：指导老师姓名：指导老师姓名：日期：日期：一、一、设计内容设计内容 夹套传热式带搅拌反应釜夹套传热式带搅拌反应釜二、二、设计参数和技术特性指示（见下表）设计参数和技术特性指示（见下表）三、三、设计要求设计要求1.1.进行罐体和夹套设计计算进行罐体和夹套设计计算2.2.选择支座形式并进行计算选择支座形式并进行计算3.3.选择接管、管法兰及设备法兰选择接管、管法兰及设备法兰4.4.开孔补强计算开孔补强计算 5.5.进行搅拌传动系统设计进行搅拌传动系统设计 进行传动系统方案设计进行传动系统方案设计 作传动设计计算：指定选用库存电机作传动设计计算：指定选用库存电机 Y132M2-6，转速，转速960r/min，功率功率5.5kw 选择轴承选择轴承 选择联轴器选择联轴器 进行罐内搅拌轴的结构设计、搅拌器与搅拌轴的连接结构设计进行罐内搅拌轴的结构设计、搅拌器与搅拌轴的连接结构设计6.6.设计机架结构设计机架结构7.7.设计凸缘及安装底盖结构设计凸缘及安装底盖结构8.8.选择轴封形式选择轴封形式9.9.计算说明书一份计算说明书一份10.10.绘制装配图（绘制装配图（1#图纸）一张图纸）一张919292设计参数及要求参数及要求容器内容器内夹套内套内工作工作压力力MPa0.80.4设计压力力MPa设计温度温度130160介介质染料及有机溶染料及有机溶剂蒸汽蒸汽全容全容积 m3 6操作容操作容积 m3 传热面面积 m212.5腐腐蚀情况情况微弱微弱推荐材料推荐材料Q245R搅拌器形式拌器形式搅拌拌轴转速速r/min150 轴功率功率kw493设计参数及要求容器内夹套内工作压力MPa0.80.4设计压力 接接 管管 表表符符号号公称尺寸公称尺寸DN mm连接面形式接面形式 用途用途a80 加料管加料管b80 出料管出料管c1-280 视镜d40压缩空气入口压缩空气入口e1-250 蒸汽蒸汽进出口出口f 40 放料口放料口g 25 压力表力表h 450 人孔人孔94成绩评定：成绩评定：平时计算及绘图表现；平时计算及绘图表现；设计计算说明书及图纸质量。设计计算说明书及图纸质量。下周五以前将设计计算说明书一份（按标准装下周五以前将设计计算说明书一份（按标准装订成册）、装配图（订成册）、装配图（1#图纸）一张，每班按学号图纸）一张，每班按学号顺序交至资料室。顺序交至资料室。成绩评定及要求成绩评定及要求成绩评定及要求成绩评定及要求95成绩评定：成绩评定及要求95