晶化反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)及溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（含CAD圖紙）

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Inner tube is a dye and an organic solvent medium and the design pressure is 0.8Mpa.jacket cooling medium is water or steam and the design pressure ois 0.8MPa; The main material is 16MnR, stirring speed is 85r/min, Dielectricviscosity is2000cP,reactor volume is8m3,shaft power is 1.5KW and the reactor Operating temperature is190℃,the Jacket Operating temperature is 250℃. Stirred tank reactor is mainly composeof the cylinder and the jacket ，mostly in medium and low-pressure vessels.The mixing device composed by a stirrer and agitator shaft.The gearing is set for the stirring device, mainly consists of motor, reducer, couplings and shafts and other components; seal device is dynamic seal, generally use mechanical seal or packing.All of them with support, manholes, and other accessories with the takeover process constitute a complete stirred tank reactor. Pressure vessel design using conventional design methods, follow the "chemical equipment designed handbook" requirement, according to GB150-1998 "steel pressure vessel" and other technical enforcement.The designed mainly includes kettle body (inner tube and jacket) strength, structural design, school nuclear and hydraulic test, stirring device design and checking, gear design and other reactor components design. Reactor as a stirring device has broad application prospects, especially in the oil and chemical industry it has been even more widely used. Keywords: reactor；Structural design； stirring device；gearing；Temperature control system. 目錄 摘要 Ⅰ Abstract Ⅱ 目錄 Ⅲ 第1章 緒論 1 1.1 反應(yīng)釜的基本結(jié)構(gòu)與原理 1 1.2 晶化反應(yīng)釜的特點(diǎn) 1 1.3 基本設(shè)計(jì)要求 2 第2章 晶化反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3 2.1 總體結(jié)構(gòu)的確定 3 2.1.1 確定釜體內(nèi)徑 3 2.1.2 封頭的選型 4 2.1.3 筒體高度H的設(shè)計(jì) 4 2.1.4 釜體高徑比和裝料系數(shù)的復(fù)核 4 2.2 筒體及封頭厚度的設(shè)計(jì) 5 2.2.1 筒體壁厚的設(shè)計(jì) 5 2.2.2 封頭厚度的設(shè)計(jì) 6 2.3 筒體及封頭的強(qiáng)度校核 6 2.3.1 筒體的強(qiáng)度校核 6 2.3.2 封頭的強(qiáng)度校核 7 2.4 外壓校核 7 2.4.1 筒體外壓校核 7 2.4.2 封頭外壓校核 8 第3章 夾套設(shè)計(jì) 10 3.1 確定夾套尺寸 10 3.2 確定夾套厚度 10 3.3 確定夾套封頭厚度 11 3.4 夾套封口錐計(jì)算 12 第4章 攪拌器設(shè)計(jì) 13 4.1 確定反應(yīng)釜攪拌器形式 13 4.2 攪拌器位置尺寸關(guān)系 13 4.3 攪拌功率計(jì)算 14 4.4 攪拌器強(qiáng)度計(jì)算 15 4.4.1 攪拌器設(shè)計(jì)功率 15 4.4.2 攪拌器槳葉彎曲許用應(yīng)力 16 4.4.3 槳葉根部彎曲許用應(yīng)力 17 4.5 攪拌軸的設(shè)計(jì)與校核 17 4.5.1 攪拌軸的機(jī)械計(jì)算 18 4.5.2 根據(jù)臨界轉(zhuǎn)速核算攪拌軸軸徑 18 4.5.3 按強(qiáng)度計(jì)算攪拌軸的軸徑 21 4.5.4 由徑向力引起的軸的彎矩MR計(jì)算 21 第5章 反應(yīng)釜其他附件及開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算 27 5.1 工藝接管的設(shè)計(jì) 27 5.2 接管墊片尺寸及材質(zhì) 28 5.3 法蘭、墊片、螺栓、螺母、墊圈的材料 28 5.4 人孔的設(shè)計(jì) 29 5.5 視鏡的選型 30 5.6 支座的選型與校核 30 5.6.1支座的選型及尺寸設(shè)計(jì) 30 5.6.2 反應(yīng)釜支座型式強(qiáng)度校核計(jì)算 31 5.7 補(bǔ)強(qiáng)及補(bǔ)強(qiáng)方法判別 34 5.7.1 補(bǔ)強(qiáng)判別 34 5.7.2 等面積補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算 34 5.7.3 允許開(kāi)孔的范圍 34 5.7.4 所需最小補(bǔ)強(qiáng)面積A對(duì)于受內(nèi)壓的圓筒或球殼 34 5.7.5 有效補(bǔ)強(qiáng)范圍 35 5.7.6 補(bǔ)強(qiáng)范圍內(nèi)補(bǔ)強(qiáng)金屬面積 Ac 37 第6章 壓力試驗(yàn)與無(wú)損檢測(cè) 39 6.1 壓力試驗(yàn) 39 6.2無(wú)損檢測(cè) 41 第7章 溫度控制系統(tǒng) 42 第8章 工程定額概算及污染防治 45 8.1 原材料的價(jià)格 45 8.2 反應(yīng)釜的定額基價(jià)表 47 8.3 環(huán)境分析 49 8.3.1化工生產(chǎn)中的節(jié)能與環(huán)保措施 49 8.3.2 對(duì)化工“三廢”中污染物質(zhì)的防治方法 50 結(jié)論 52 參考文獻(xiàn) 53 致謝 54 第1章 緒論 1.1 反應(yīng)釜的基本結(jié)構(gòu)與原理 反應(yīng)釜是廣泛應(yīng)用于石油、化工、橡膠、農(nóng)藥、染料、醫(yī)藥、食品，用來(lái)完成硫化、硝化、氫化、烴化、聚合、縮合等工藝過(guò)程的壓力容器，高壓反應(yīng)釜由反應(yīng)容器、攪拌器及傳動(dòng)系統(tǒng)、冷卻裝置、支座、人孔及附件等組成。?? 反應(yīng)釜材質(zhì)一般有碳錳鋼、不銹鋼、鋯、鎳基（哈氏、蒙乃爾）合金及其它復(fù)合材料。反應(yīng)釜可采用SUS304、SUS316L等不銹鋼材料制造。攪拌器有錨式、框式、槳式、渦輪式，刮板式，組合式，轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)可采用擺線針輪減速機(jī)、無(wú)級(jí)變速減速機(jī)或變頻調(diào)速等，可滿(mǎn)足各種物料的特殊反應(yīng)要求。密封裝置可采用機(jī)械密封、填料密封等密封結(jié)構(gòu)。加熱、冷卻可采用夾套、半管、盤(pán)管、米勒板等結(jié)構(gòu)，加熱方式有：蒸汽、電加熱、導(dǎo)熱油，以滿(mǎn)足耐酸、耐高溫、耐磨損、抗腐蝕等不同工作環(huán)境的工藝需要。而且可根據(jù)用戶(hù)工藝要求進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造。 反應(yīng)釜的工作原理是在內(nèi)層放入反應(yīng)溶媒可做攪拌反應(yīng)，夾層可通上不同的冷熱源（冷凍液，熱水或熱油）做循環(huán)加熱或冷卻反應(yīng)。通過(guò)反應(yīng)釜夾層，注入恒溫的（高溫或低溫）熱溶媒體或冷卻媒體，對(duì)反應(yīng)釜內(nèi)的物料進(jìn)行恒溫加熱或制冷。同時(shí)可根據(jù)使用要求在常壓或負(fù)壓條件下進(jìn)行攪拌反應(yīng)。物料在反應(yīng)釜內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)，并能控制反應(yīng)溶液的蒸發(fā)與回流，反應(yīng)完畢，物料可從釜底的出料口放出，操作極為方便。 1.2 晶化反應(yīng)釜的特點(diǎn) 晶化反應(yīng),是在化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)結(jié)晶的過(guò)程,晶化與結(jié)晶(凝固)既有共同點(diǎn)，又有區(qū)別。結(jié)晶是指晶體物質(zhì)以晶體狀態(tài)從蒸汽、溶液或熔融混合物中析出的過(guò)程。結(jié)晶的驅(qū)動(dòng)力是過(guò)飽和度，經(jīng)歷了晶核形成和晶體逐漸長(zhǎng)大的過(guò)程。而晶化過(guò)程還需要考慮物質(zhì)結(jié)構(gòu)改變所需的應(yīng)變能和表征非晶晶化難易程度的表觀激活能。 晶化反應(yīng)釜主要由攪拌容器、攪拌裝置、傳動(dòng)裝置、軸封裝置、支座、人孔、工藝接管和一些附件組成。攪拌容器分罐體和夾套兩部分，主要由封頭和筒體組成，多為中、低壓壓力容器；攪拌裝置由攪拌器和攪拌軸組成，其形成通常由工藝設(shè)計(jì)而定；傳動(dòng)裝置是為帶動(dòng)攪拌裝置設(shè)置的，主要由電機(jī)、減速器、聯(lián)軸器和傳動(dòng)軸等組成；軸封裝置為動(dòng)密封，一般采用機(jī)械密封或填料密封；它們與支座、人孔、工藝管等附件一起，構(gòu)成完整的結(jié)晶反應(yīng)釜。結(jié)晶反應(yīng)釜是物料混合反應(yīng)后，夾層內(nèi)需冷凍水或冷媒水急劇降溫的結(jié)晶設(shè)備，其關(guān)鍵環(huán)節(jié)在于夾層換熱面積的大小，攪拌器的結(jié)構(gòu)形式和物料出口形式，罐體內(nèi)高精度拋光，以及罐體內(nèi)清洗無(wú)死角的要求來(lái)滿(mǎn)足工藝使用條件。結(jié)晶反應(yīng)釜是化工、制藥、食品等行業(yè)的物料混合、加溫、降溫、攪拌等國(guó)內(nèi)過(guò)程中的混合反應(yīng)設(shè)備。由于工藝和介質(zhì)不同，設(shè)備的攪拌形式、轉(zhuǎn)速、加溫和降溫的要求不同。該設(shè)備的設(shè)計(jì)選材、結(jié)構(gòu)和減速機(jī)防爆與不防爆要求也不同。從工藝上講：一般情況是要控制結(jié)晶過(guò)程的溫度和速度，防止降溫面局部過(guò)冷造成過(guò)飽和結(jié)晶。 1.3 基本設(shè)計(jì)要求 對(duì)結(jié)晶釜的結(jié)構(gòu)及溫度控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度計(jì)算滿(mǎn)足給定的工藝要求，嚴(yán)格按照反應(yīng)器及壓力容器的相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表1-1。 表1-1 主要設(shè)計(jì)參數(shù) 項(xiàng)目 反應(yīng)釜 夾套 操作溫度℃ 190 250 操作壓力MPa 0.8 0.8 物料名稱(chēng) 催化劑 導(dǎo)熱油 介質(zhì)粘度 2000cP 物料密度 1000kg/m3 容積m3 8.0 攪拌速度rpm 8.5 12 第2章 晶化反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.1 總體結(jié)構(gòu)的確定 2.1.1 確定釜體內(nèi)徑 由文獻(xiàn)《過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)》表8-5可知幾種攪拌設(shè)備筒體的高徑比如表2-1： 表2-1 幾種攪拌設(shè)備筒體的高徑比 種類(lèi) 罐內(nèi)物料類(lèi)型 高徑比 一般攪拌罐 液-固相、液-液相 1-1.3 一般攪拌罐 氣-液相 1-2 聚合釜 懸浮液、乳化液 2.08-3.85 發(fā)酵罐類(lèi) 發(fā)酵液 1.7-2.5 由給定參數(shù)：反應(yīng)釜內(nèi)介質(zhì)為催化劑和導(dǎo)熱油，由表選取高徑比i=2 將釜體視為筒體，由V=(π/4)Di2L，H=2Di則， （2-1） 式中 V———工藝給定容積，m3 本設(shè)計(jì)書(shū)中規(guī)定V=8m3，求得Di=1720mm， 圓整后DN=1800mm。 本文設(shè)計(jì)的反應(yīng)釜主要用于結(jié)晶反應(yīng)，物料反應(yīng)狀態(tài)平穩(wěn)，因此選取反應(yīng)釜裝料系數(shù)η =0.75。 釜內(nèi)介質(zhì)有腐蝕性，材料應(yīng)選用不銹鋼，計(jì)算壁厚超過(guò)了 12mm，有違材料選擇的一般原則， 故選用內(nèi)部為不銹鋼襯里結(jié)構(gòu)，外部為普通碳素鋼，這里所選材料為16MnR(GB6654)。 設(shè)計(jì)參數(shù)的確定： 操作壓力p： p=0.8MPa； 計(jì)算壓力pc： pc=0.85MPa； 許用應(yīng)力[σ]t： 根據(jù)材料16MnR、t=250℃，查表得[σ]t＝156； 焊縫系數(shù)j： j＝0.85，局部無(wú)損探傷； 鋼板負(fù)偏差C1： 查表得C1＝0.25mm； 腐蝕裕量C2： C2＝1.0mm（雙面腐蝕）。 2.1.2 封頭的選型 本設(shè)計(jì)選用標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)橢圓型封頭，根據(jù)查JB/T 4737-95表4-2 “以?xún)?nèi)徑為公稱(chēng)直徑的橢圓封頭的型式和尺寸”得以DN=1800mm的標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭數(shù)據(jù)為： 直邊高度h1： 25mm 體積VF： 0.8270m3 曲邊深度h2： 450mm 內(nèi)表面積A： 3.6535m2 圖2-1 橢圓型封頭示意圖 2.1.3 筒體高度H的設(shè)計(jì) （2-2） = =3320mm 并根據(jù)高徑比為2，圓整得: H =3500 2.1.4 釜體高徑比和裝料系數(shù)的復(fù)核 （2-3） V = VT+VF =8.91+0.827 = 9.73m3 >8m3 （2-4） η = V0 / V = 6÷9.73 = 0.69（2-5） i= = (H+h1+h2)/Di =3500/1800 =1.94 （2-6） 以上均符合條件。 2.2 筒體及封頭厚度的設(shè)計(jì) 2.2.1 筒體壁厚的設(shè)計(jì) 表2-2 鋼制壓力容器的焊接接頭系數(shù)φ值 焊接接頭形式 無(wú)損檢測(cè)比例 φ值 雙面焊對(duì)接接頭和相當(dāng)于雙面焊的全熔透對(duì)接街頭 100% 1.00 局部 0.85 單面汗對(duì)接接頭沿焊縫根部全長(zhǎng)有緊貼基本金屬的墊板 100% 0.90 局部 0.80 由公式設(shè)計(jì)壁厚 （2-7） 式中： Pc———筒體計(jì)算壓力； Di———筒體內(nèi)徑； [σ]t———設(shè)計(jì)溫度下圓筒材料的許用應(yīng)力； j ———焊縫系數(shù)。 代入數(shù)值： = =5.79mm 由HG20580-1998對(duì)材料的厚度附加量進(jìn)行確定，C1=0.25,C2=1 δn=δ+C1+C2+ΔC=7mm （2-8） C=C1+C2=1.25mm δe = δn - C =5.75mm 式中： δe ———有效厚度 δ ———計(jì)算厚度 δn ———名義厚度 求得筒體厚度為： (1)筒體計(jì)算厚度δ=5.79mm (2)筒體名義厚度δn=7mm (3)筒體有效厚度δe=5.75mm 2.2.2 封頭厚度的設(shè)計(jì) 由公式計(jì)算封頭厚度： （2-9） 代入數(shù)值： = =4.9mm 由HG20580-1998對(duì)材料的厚度附加量進(jìn)行確定，C1=0.25,C2=1 δn=δ+C1+C2+ΔC= 6mm （2-10） C=C1+C2=1.25mm δe = δn - C =5mm 同樣求得封頭厚度為： （1）封頭計(jì)算厚度δ1=4.9mm （2）封頭名義厚度δn1=6mm （3）封頭有效厚度δe1=5mm 2.3 筒體及封頭的強(qiáng)度校核 2.3.1 筒體的強(qiáng)度校核 筒體的允許應(yīng)力： σ = （2-11） 代入數(shù)值： 最大允許工作壓力： [Pw]= （2-12） 式中： [Pw] ]——最大允許工作壓力 [σ]t ——設(shè)計(jì)溫度下筒體材料的許用應(yīng)力 代入數(shù)值： [Pw] = ， 故δn = 7mm 符合內(nèi)壓要求。 2.3.2 封頭的強(qiáng)度校核 封頭最大允許工作壓力： [Pw]= （2-13） 式中： K———橢圓開(kāi)封頭的形狀系數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭 K=1 代入數(shù)值： = 故 δn1 = 6mm合理。 2.4 外壓校核 2.4.1 筒體外壓校核 P設(shè)= 0.85MPa ，夾套長(zhǎng)度計(jì)算： V’ = VR-—VF ==7.173 求得H’=2.82m，取H’=3000m。封頭直邊高度h0=25mm 外壓計(jì)算長(zhǎng)度： L = H’ + 25 + = 3175mm L/D0= D0/δe= 查圖GB150-19986-2 由內(nèi)插法得A=0.0001，查圖 6-5 A 在設(shè)計(jì)溫度線左側(cè)， [p] = （2-14） 所以 δn=7mm不能符合外壓要求，需要重新選擇δn 。 取 δn =22mm，C1=0.25，C2=1 ，δe=δn-C=20.75mm，封頭直邊高度為 h0=40mm。 L = H’+40+3000+40+150=3190mm≈3200mm L/D0= D0/δe=88.88 查圖 GB150-1998 6-2 由內(nèi)插法得 A=0.0001，查圖 6-5，由內(nèi)插法得t=2500C時(shí)，B=90， [p]= (2-15) 所以 δn=22mm符合要求，確定筒體 δn=22mm。 2.4.2 封頭外壓校核 取 δn =16mm，C1=0.25，C2=1,s C= 14.75mm 根據(jù)《過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)》P127表4-5用內(nèi)插法查得K1=0.89， R0=K1D0=1612.7mm A= 查圖 GB150 6-5，由內(nèi)插法得t=2500C 時(shí)，B=102.5， [p]= = 所以封頭n=16mm符合外壓要求。為使筒體與封頭焊接處不出現(xiàn)削弱筒體強(qiáng)度的情況，將封頭厚度增加到與筒體厚度一樣，δn =22mm ,仍然符合外壓要求。 至此求得筒體厚度為： （1）筒體名義厚度δn=22mm （2）筒體有效厚度δe=20.75mm 封頭厚度為： （1）封頭名義厚度δn1=22mm （2）封頭有效厚度δe1=20.75mm 因封頭厚度增大至 δn1=22mm 》20mm ，封頭高度取h1=50mm,因此根據(jù)查JB/T 4737-95表4-2 “以?xún)?nèi)徑為公稱(chēng)直徑的橢圓封頭的型式和尺寸”得以DN=1800mm、h1=50mm的標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭數(shù)據(jù)為： 表3-1 封頭尺寸 直邊高度h1 總深度h2 容積VF 內(nèi)表面積A 50mm 450mm 0.8906m3 3.7949m2 第3章 夾套設(shè)計(jì) 所謂夾套就是在容器的外側(cè)，用焊接或法蘭連接的方式裝設(shè)各種形狀的鋼結(jié)構(gòu)，使其與容器外幣形成密閉的空間，在此空間內(nèi)通入加熱或冷卻介質(zhì)，可加熱或冷卻容器內(nèi)的物料。根據(jù)其工況，可選用整體夾套中的 U 型夾套。由于選用導(dǎo)熱油來(lái)充當(dāng)傳熱介質(zhì)，導(dǎo)熱油本身幾乎沒(méi)有腐蝕性，故筒體選用的材料 16MnR 無(wú)需進(jìn)行額外的防腐處理，而夾套選用材料也可避免選用價(jià)格昂貴的不銹鋼材料，可以選擇與筒體材料相同的 16MnR 即可。 3.1 確定夾套尺寸 據(jù)容器裝液的液深高度約為2800mm，故夾套筒體高度必須要大2800mm，考慮到液體攪拌時(shí)產(chǎn)生漩渦，在此設(shè)計(jì)夾套筒體高度為3000mm，夾套內(nèi)工作壓為0.8MPa，其設(shè)計(jì)壓力定為0.85MPa。夾套內(nèi)徑與筒體內(nèi)徑之比： D2/D1≤1.2 （3-1） 式中： D1 ――筒體的內(nèi)徑； D2 ——夾套的內(nèi)徑； 因筒體內(nèi)徑 D1＝1800mm，則夾套內(nèi)徑應(yīng)小于2160mm。根據(jù)封頭的公稱(chēng)直徑，夾套內(nèi)徑D2?（1900,2000），在此選擇夾套的內(nèi)徑D2=2000mm，對(duì)應(yīng)的封頭的公稱(chēng)直徑DN=2000mm。 3.2 確定夾套厚度 可利用筒體厚度計(jì)算公式來(lái)計(jì)算夾套筒體厚度，夾套的材料選用為16MnR,在工作溫度t=2500C 時(shí)，16MnR的[σ]t= 156MPa ，無(wú)損檢測(cè)20%局部探傷，焊縫系數(shù)j=0.85。 = =6.83mm δn = δ + C +△C=10mm ， δe = δn - C=8.75m 夾套筒體的允許應(yīng)力： σ = 代入數(shù)值： 最大允許工作壓力： [Pw]= = 故δn = 10mm 符合內(nèi)壓要求。 3.3 確定夾套封頭厚度 確定夾套封頭厚度同樣可以利用封頭內(nèi)計(jì)算公式，材料與夾套筒體相同，選用16MnR，在工作溫度t=2500C時(shí)，16MnR 的 [σ]t=156MPa ，焊縫系數(shù)j=1 。 夾套封頭厚度計(jì)算： = =5.46mm δ’n = δ’ + C +△C=7mm ， δ’e = δ’n - C=5.75mm。 故封頭可以選用與夾套筒體相同的厚度且符合要求。 表3-1 封頭尺寸 直邊高度h1 總深度h2 容積VF 內(nèi)表面積A 40mm 500mm 1.1729m3 4.5873m2 3.4 夾套封口錐計(jì)算 封頭的下部結(jié)構(gòu)大致如圖3-1： 圖 3-1 夾套下封頭的結(jié)構(gòu) 封口錐的半頂角應(yīng)為300或450，這里選用450的半頂角。封口錐的轉(zhuǎn)角半徑就為： 式中： e0――容器外壁至夾套壁中面的距離 ； S2 ――夾套筒體，封口錐的實(shí)際壁厚 ； S1 ――攪拌器容器筒體的實(shí)際壁厚 ； e0=0.5[(D2+S2)-(D1+2S1)] = ， 所以go 取100合適。 第4章 攪拌器設(shè)計(jì) 4.1 確定反應(yīng)釜攪拌器形式 從攪拌操作目的分析攪拌器要求，諸如某過(guò)程要求對(duì)流循環(huán)好或者某過(guò)程要求剪切力強(qiáng)等等到，繼而分析了攪拌器的功能，在此基礎(chǔ)上就可以根據(jù)攪拌目的來(lái)選擇攪拌器形式。或者從一種攪拌器的功能來(lái)判斷它適用于哪些攪拌過(guò)程。各種攪拌器過(guò)程對(duì)攪拌的要求有共性而各種攪拌器的性能也有共性，這樣往往是適于某一種攪拌操作的可能有幾種形式的攪拌器，而同一種攪拌器也可以用于幾種攪拌過(guò)程。當(dāng)然嚴(yán)格的說(shuō)，還是各有所長(zhǎng)的，諸如粘度高低、容器大小、轉(zhuǎn)速范圍等等， 都會(huì)影響攪拌器的使用效果。 選型的資料比較多，但是由于影響攪拌過(guò)程的因素復(fù)雜，各自實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)不同，彼此的結(jié)果也有不相一致的地方。如有的資料介紹某種槳型應(yīng)用范圍窄，而另外的資料則介紹的應(yīng)用范圍寬。這也說(shuō)明多數(shù)情況下的選型不是絕對(duì)的，使用范圍也是有彈性的。根據(jù)筒體Di=1800mm，轉(zhuǎn)速 n=85rpm，介質(zhì)粘度t，即，查《過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)》P330表8-11、8-12綜合分析，晶化反應(yīng)釜選用多層槳式攪拌器，由分析可選用直葉槳式攪拌器。 4.2 攪拌器位置尺寸關(guān)系 攪拌器在攪拌容器中的位置尺寸關(guān)系見(jiàn)表4-1 表4-1 攪拌器在攪拌容器中的位置尺寸關(guān)系 根據(jù)上表可求得： C=(0.15～0.25) Di； （4-1） C 取 0.25 Di =450mm； Sp=（0.3 ~ 0.4）Di，此處Sp 取0.4Di； 則Sp= 720mm； 查《化工設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)》表10-1得，直葉槳式攪拌器主要尺寸： 圖4-1 直葉槳式攪拌器簡(jiǎn)圖 Dj/Di = 0.35~0.80 ； （4-2） b/Dj = 0.1~0.25 ； （4-3） 取Dj/Di=0.39 ，得Dj= 700mm ; 取b/Dj =0.14 ，得b = 90mm ； 擋板寬度 Wb=Di=150mm ； Sb= 0.2Wb = 30mm ;擋板數(shù)量Zb=4（標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量）。 S =Hi-C =3490mm，，故選擇4層攪拌器。 4.3 攪拌功率計(jì)算 攪拌器的攪拌功率按下列通用公式計(jì)算，即 （4-4） 式中： Po———功率準(zhǔn)數(shù) ； K ———功率準(zhǔn)數(shù)校正總系數(shù) ； p 介質(zhì)密度 r1000kg /m3 ， 轉(zhuǎn)速n = 85rpm = 1.4r / s ，攪拌器圓周速度V = 3.1m / s 。 雷諾準(zhǔn)數(shù)： （4-5） 式中： m———介質(zhì)粘度 ； n———攪拌器的葉輪轉(zhuǎn)速 ； 代入計(jì)算得： =343 （屬于過(guò)渡流區(qū)） 根據(jù)《化工設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)》P860圖10-29查得Po=0.55，由于所選的為同一類(lèi)型攪拌器，則 P1= P2=P3=P4=0.55 ， 因此得攪拌器功率準(zhǔn)數(shù)k： ； k2 《 2.5（用于2個(gè)以上攪拌器）此處取k2 = 2.5； ； 單個(gè)攪拌器功率為： = 四個(gè)攪拌器均相同，則攪拌器總功率為： Ps= 4.4 攪拌器強(qiáng)度計(jì)算 攪拌軸的計(jì)算主要包括軸的強(qiáng)度和扭轉(zhuǎn)計(jì)算，同時(shí)還需對(duì)軸撓曲變形校核，以確定軸的最小截面尺寸，保證攪拌軸的安全平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。 4.4.1 攪拌器設(shè)計(jì)功率 電動(dòng)機(jī)的計(jì)算功率： （4-6） 式中： Ps ——攪拌軸軸功率，kW； Pm ——攪拌軸軸封處的磨損功率，kW； h1 —— 攪拌機(jī)傳動(dòng)裝置各零部件的傳動(dòng)效率； 電動(dòng)機(jī)選擇之前需要進(jìn)行減速機(jī)的選擇，由《過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)》P343 表 8-18 可知，n =85r/min時(shí)可選用擺線針齒行星減速機(jī)，此減速機(jī)h1 介于0.9~0.95，此處選取h1=0.95軸封選用雙端面機(jī)械密封。Pm相對(duì)于Ps極小，可以忽略不計(jì)。 則代入計(jì)算得： 電動(dòng)機(jī)功率應(yīng)大于5kw，減速機(jī)選用BLD5.5-3-17 。 每層攪拌器的設(shè)計(jì)功率： （4-7） 式中： PN ——攪拌功率 h1 ——傳動(dòng)機(jī)械效率 Pm ——電機(jī)功率 Z ——攪拌器的數(shù)量 由于介質(zhì)具有腐蝕性，攪拌器的材料選用不銹鋼OCr18Ni 9 ，其[σ]t=520MPa. 4.4.2 攪拌器槳葉彎曲許用應(yīng)力 [σ] = （4-8） 表4-2 安全系數(shù)nb 材料 不銹鋼 鑄不銹鋼 碳鋼 鑄鋼 鑄鐵 nb 3.5 5 3 4.2 8 因?yàn)閿嚢杵鞯牟牧线x用不銹鋼，則此處取nb=3.5。 4.4.3 槳葉根部彎曲許用應(yīng)力 (1) 所受的彎矩M1： （4-9） (2) 抗彎斷面模數(shù)： （4-10） 式中： b ———槳葉寬度 ； ZB ———槳葉上的螺栓個(gè)數(shù)； db ———螺栓的螺紋大徑； 根據(jù)攪拌器寬度b= 100mm ，單個(gè)攪拌器上螺栓數(shù)為ZB=4 ,δn=16mm ， δe = 16 -C=14.75mm。 （3）彎曲應(yīng)力σ1 =149MPa （4-11） 攪拌器槳葉強(qiáng)度符合要求。 4.5 攪拌軸的設(shè)計(jì)與校核 根據(jù)減速機(jī)的出軸軸徑選擇對(duì)應(yīng)的安裝底蓋與機(jī)架，由于攪拌軸過(guò)長(zhǎng)，應(yīng)選用單跨軸結(jié)構(gòu)，具有底軸承，選用單支點(diǎn)支架。 軸的受力計(jì)算長(zhǎng)度： L =L罐體 +h1 +h2 +h安裝底盤(pán) +h機(jī)架＋h底軸承 = 4765mm 第一層攪拌器距圖紙上點(diǎn) A（上凸緣聯(lián)軸器） 距離L1 = 4565mm ； 第二層攪拌器距圖紙上點(diǎn) A 距離L2 = 3845mm ； 第三層攪拌器距圖紙上點(diǎn) A 距離:L3 = 3125mm ； 第四層攪拌器距圖紙上點(diǎn) A 距離:L4 = 2405mm ； 4.5.1 攪拌軸的機(jī)械計(jì)算 按扭轉(zhuǎn)變形計(jì)算攪拌軸的軸徑 受扭轉(zhuǎn)變形控制的軸徑d1由以式4-12計(jì)算，即 （4-12） 式中 [ g[γ]———軸的許用扭轉(zhuǎn)角，(o)/m，,對(duì)于單跨軸, [γ]=0.7o/m； Mmax———攪拌軸傳遞的最大扭矩， (4-13) 選用非空心軸，N04=0，G=7.4×104MPa。 計(jì)算軸徑d1： （本設(shè)計(jì)初選70mm） 根據(jù)攪拌軸軸徑計(jì)算扭轉(zhuǎn)角γ： （4-14） 4.5.2 根據(jù)臨界轉(zhuǎn)速核算攪拌軸軸徑 攪拌軸的有效質(zhì)量的計(jì)算: 對(duì)單跨軸： （4-15） =21.2kg 剛性攪拌軸的攪拌器有效質(zhì)量等于攪拌器自身質(zhì)量加上攪拌器附帶的液 體質(zhì)量，其計(jì)算公式為： kg （4-16） 式中： ―――第個(gè)攪拌器直徑，mm； ――第個(gè)攪拌器的槳葉寬度，mm； ――第個(gè)攪拌器的附加質(zhì)量系數(shù) 查《化工設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)》表10-41得，此處； 各層攪拌器均為同型式攪拌器，有效質(zhì)量均相等，則每一個(gè)攪拌器 質(zhì)量kg 攪拌軸的臨界轉(zhuǎn)速的計(jì)算: 為了延長(zhǎng)攪拌設(shè)備的壽命，避免軸和設(shè)備的損壞，需要從彈性振動(dòng)方面驗(yàn)算轉(zhuǎn)軸，尤其是高速轉(zhuǎn)軸，所謂從彈性振動(dòng)方面來(lái)驗(yàn)算轉(zhuǎn)軸，是指求出轉(zhuǎn)軸的臨界速度，從而選定軸系的尺寸，使由轉(zhuǎn)軸所產(chǎn)生的振動(dòng)得以減少或消除。 當(dāng)軸的轉(zhuǎn)速達(dá)到軸的自振頻率時(shí)，軸會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的振動(dòng)，并出現(xiàn)很大的彎曲現(xiàn)象，引起這種現(xiàn)象的轉(zhuǎn)軸速度，叫做轉(zhuǎn)軸的臨界速度。對(duì)應(yīng)于這個(gè)速度的軸的轉(zhuǎn)數(shù)，就叫做臨界轉(zhuǎn)速。假如軸的轉(zhuǎn)速保持在臨界轉(zhuǎn)速或相近于它的那個(gè)危險(xiǎn)范圍以?xún)?nèi)，則軸的撓度將迅速增大，以致達(dá)到使軸發(fā)生破壞的程度。但如能把軸的轉(zhuǎn)數(shù)迅速提高，轉(zhuǎn)軸即可安全越過(guò)這個(gè)危險(xiǎn)速度。在軸轉(zhuǎn)數(shù)超過(guò)臨界轉(zhuǎn)數(shù)后，振動(dòng)迅速減小，轉(zhuǎn)軸又重新恢復(fù)穩(wěn)定。 對(duì)于單跨軸： （1）軸的有效質(zhì)量在中點(diǎn)處的相當(dāng)質(zhì)量按下式計(jì)算 （4-17） （2）第一層攪拌器在中點(diǎn)處的相當(dāng)質(zhì)量 （4-18） （3）第二層攪拌器在中點(diǎn)處的相當(dāng)質(zhì)量 （4）第三層攪拌器在中點(diǎn)處的相當(dāng)質(zhì)量 （4）第四層攪拌器在中點(diǎn)處的相當(dāng)質(zhì)量 （5）在s點(diǎn)處所有相當(dāng)質(zhì)量的總和： （4-19） 代入數(shù)值得 （6）軸的臨界轉(zhuǎn)速 r/min （4-20） 代入數(shù)值得 通過(guò)臨界轉(zhuǎn)速校核軸徑合格。根據(jù)減速機(jī)的出軸軸徑以對(duì)應(yīng)的攪拌軸軸徑搭配，設(shè)計(jì)選擇d1= 60mm。 4.5.3 按強(qiáng)度計(jì)算攪拌軸的軸徑 攪拌軸軸徑的強(qiáng)度計(jì)算公式4-21 （4-21） 式中： ――攪拌軸材料的許用剪應(yīng)力， （此處）； ――攪拌軸材料的抗拉強(qiáng)度，； ――攪拌軸的扭矩和彎矩同時(shí)作用下的當(dāng)量扭矩，N·m； （4-22） 式中： ――攪拌軸的扭矩，N·m； （N·m） （4-23） 帶入計(jì)算得： ――攪拌軸的彎矩總和，N·m； 4.5.4 由徑向力引起的軸的彎矩MR計(jì)算 (1)單跨支承攪拌軸的徑向力彎矩為 （4-24） (2)第個(gè)攪拌器上的流體徑向力 （4-25） 式中： ――流體徑向力系數(shù)； 直葉槳式攪拌器的 K 用以公式4-26計(jì)算： K1=K1’K1uK1bK1eK1i (4-26) 式中 K1’——基本流體徑向力系數(shù)； K1u——物料粘度修正系數(shù)； K1b ——攪拌容器內(nèi)平直擋板數(shù)的修正系數(shù)； K1e ——攪拌器偏心安裝修正系數(shù)； K1i ——攪拌器容器內(nèi)件修正系數(shù)； 以上各系數(shù)根據(jù)《化工設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)》P889表10-44得： K '=0.15，K1u= 0.06，K1b = 1，K1e= 1，K1i = 1 代入計(jì)算： K1=K1’K1uK1bK1eK1i=0.15 × 0.06 = 0.09 (3) Mnqi———第i 個(gè)攪拌器功率產(chǎn)生的扭矩 Mnqi= （4-27） 式中： Pqi———第i個(gè)攪拌器的設(shè)計(jì)功率，kW； Dji———第i層攪拌器的直徑，mm： 因每個(gè)攪拌器功率產(chǎn)生的扭矩都一樣， Mnq1=Mnq2=Mnq3=Mnq4= 則每個(gè)攪拌器上的流體徑向Fhi也相等， Fh1=Fh2=Fh3=Fh4= (4)攪拌軸與各層攪拌器的組合質(zhì)量mw： 對(duì)于單跨軸： (4-28) 式中： mL———攪拌軸的質(zhì)量 (4-29) (5)攪拌軸與各層攪拌器組合質(zhì)量偏心引起的離心力 對(duì)于單跨軸: (4-30) 式中 的初值對(duì)剛性軸 攪拌器的許用偏心距（在組合的重心處） 式中： ――攪拌軸轉(zhuǎn)速，r/min； ――平衡精度等級(jí)mm/s； 一般情況： G=6.3mm/s； 代入計(jì)算： （6）攪拌軸與各層攪拌器的質(zhì)量的重心距軸承的距離 對(duì)于單跨軸 （4-31） 代入數(shù)值得 mm 將上式結(jié)果代入式5-24得 (7)由軸向力引起的攪拌軸彎矩MA M A的粗略計(jì)算： 當(dāng) P ≥2MPa 或軸上任一攪拌器的 θ= 0 時(shí)，取 M A = 0.2 M R 當(dāng) P < 2MPa 或軸上任一攪拌器的 θ= 0 時(shí)，取 M A = 0 因?yàn)?Pc = 0.85 < 2MPa ，故近似M A = 0 ，則 (4-32) （8）按強(qiáng)度計(jì)算攪拌軸的直徑： mm<70mm 故攪拌軸選直徑為70mm符合要求。 4.6 攪拌器其它部件 4.6.1 機(jī)架 機(jī)架是攪拌釜中的重要設(shè)備，攪拌設(shè)備的傳動(dòng)裝置是通過(guò)機(jī)架安裝在攪拌設(shè)備封頭上面的，機(jī)械密封也是安裝在機(jī)架下方的空間中的，機(jī)架上還帶有軸承盒，通過(guò)軸承來(lái)固定軸，是整個(gè)攪拌釜能正常工作的關(guān)鍵。因?yàn)榉磻?yīng)釜的攪拌軸的長(zhǎng)度超過(guò)了 2m,需選用單跨軸，所以支座選用單支點(diǎn)支座，如圖4-2所示： 圖 4-2 公稱(chēng)直徑200、250、300mm的A型單支點(diǎn)機(jī)架 在攪拌軸的計(jì)算中通過(guò)其計(jì)算功率選擇了減速機(jī)的型號(hào)為：BlD5.5 -3 -17，減速機(jī)是安裝在機(jī)架的上部的，需要與接板與機(jī)架相連。通過(guò)攪拌軸的校核，得到了攪拌軸的軸徑為60mm ，根據(jù)這個(gè)來(lái)選擇適當(dāng)?shù)臋C(jī)架。攪拌軸被設(shè)計(jì)成了單跨軸的形式，機(jī)架可選擇單支點(diǎn)機(jī)架，即機(jī)架上只有一個(gè)軸承盒的位置，在設(shè)計(jì)攪拌軸時(shí)，設(shè)計(jì)了機(jī)械密封為不帶內(nèi)置軸承的雙端面機(jī)械密封，因此，機(jī)架也就相應(yīng)的選擇了與機(jī)械密封相對(duì)應(yīng)的 A 型單支點(diǎn)機(jī)架。機(jī)架上的軸承選擇角接觸軸承，型號(hào)為：角接觸軸承7217ACJ 。 4.6.2 軸封 機(jī)械密封是一種功率小、泄漏率低、密封性能可靠、使用壽命長(zhǎng)的旋轉(zhuǎn)軸密封，被廣泛地應(yīng)用于各個(gè)技術(shù)領(lǐng)域。與填料密封相比，機(jī)械密封的泄漏率大約為填料密封的 1%，功率消耗約為填料密封的 30%。機(jī)械密封在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，除了機(jī)械密封自身的浮動(dòng)補(bǔ)償環(huán)上的輔助密封則伴隨浮動(dòng)環(huán)沿軸表面作微小的軸向移動(dòng)，故對(duì)軸或軸套的磨損是微不足道的。因而可免去軸或軸套的維修。由于機(jī)械密封有很多優(yōu)點(diǎn)，因此，在泵、攪拌設(shè)備、壓縮機(jī)上已大量使用。根據(jù)國(guó)內(nèi)目前情況，攪拌設(shè)備采用的機(jī)械密封，其操作壓力為12 MPa ，最大軸徑為300 mm 。 據(jù)資料介紹，國(guó)外機(jī)械密封已應(yīng)用到：壓力范圍從1.3′10-3 MPa 的高真空到25MPa ，軸轉(zhuǎn)速?gòu)拿啃r(shí)數(shù)轉(zhuǎn)到每分鐘 50000 轉(zhuǎn)或更高一些，滑動(dòng)速度可超過(guò)100m /s ，最大軸徑（軸套直徑）為500mm ，使用溫度可從2000C ~450oC軸封是攪拌設(shè)備的一個(gè)重要組成部分。轉(zhuǎn)軸密封的形式很多，最常用的有填料密封、機(jī)械密封、迷宮密封、浮動(dòng)環(huán)密封等。攪拌器軸封的任務(wù)是保證攪拌設(shè)備內(nèi)處于一定的正壓或真空以及防止反應(yīng)物料泄出和雜質(zhì)的摻入，故不是所有的密封都能用于攪拌軸的密封。常用在攪拌釜上的有填料密封和機(jī)械密封。 本設(shè)計(jì)選用了機(jī)械密封，型號(hào)為 2004 型，不帶內(nèi)置軸承的雙端面軸承。因?yàn)闄C(jī)械密封比填料密封更可靠，使用壽命更長(zhǎng)，且泄漏率大約只是填料密封的百分之一，是一種很有發(fā)展前途的密封技術(shù)。 第5章 反應(yīng)釜其他附件及開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算 5.1 工藝接管的設(shè)計(jì) 5.1.1 管法蘭的確定 化工容器及設(shè)備，往往由于工藝操作等原因，在筒體和封頭上需要開(kāi)一些各種用途的孔。?接管和法蘭是用來(lái)與管道和其他設(shè)備連接的。標(biāo)準(zhǔn)管法蘭的主要參數(shù)是公稱(chēng)直徑和公稱(chēng)壓力。?接管的伸長(zhǎng)度一-般為從法蘭密封面到殼體外徑為150mm。?液體出料管的設(shè)計(jì)主要從無(wú)料易放盡、阻力小和不易堵塞等原因考慮。另外還要考慮溫差應(yīng)力的影響。 攪拌設(shè)備由于工藝操作的原因，需要進(jìn)行開(kāi)孔或設(shè)有接管。管法蘭標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)參見(jiàn)HG/T20592。 最終選用四種類(lèi)型，共12件法蘭規(guī)格如下（其用途名稱(chēng)及安排方式見(jiàn)晶化反應(yīng)釜裝配圖）： 1.帶頸對(duì)焊法蘭：HG20592-97 WN80-3RF Pn=1.0。數(shù)量4件。 2.帶頸對(duì)焊法蘭：HG20592-97 WN50-3RF Pn=1.0。數(shù)量4件。 3.帶頸對(duì)焊法蘭：HG20592-97 WN100-3RF Pn=1.0。數(shù)量1件。 4.帶頸對(duì)焊法蘭：HG20592-97 WN80-3RF Pn=1.0。數(shù)量2件。 帶頸對(duì)焊法蘭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖5-1所示： 圖5-1 帶頸對(duì)焊法蘭圖 密封面為突面（RF）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖5-2所示： 圖5-2 突面法蘭 5.1.2 密封面尺寸 ??突面法蘭的密封面尺寸根據(jù)圖5-2和表5-1的規(guī)定；突面法蘭的密封面尺寸f、fz包括在法蘭厚度C內(nèi)。 表5-1 突面法蘭的密封面尺寸 5.2 接管墊片尺寸及材質(zhì) 因?yàn)榉ㄌm選用突面法蘭RF型，所以墊片應(yīng)與之配合也選用突面RF型，根據(jù)HG/T20606-2009得墊片結(jié)構(gòu)如圖5-3： 圖5-3 突面RF型墊片 尺寸如表5-2： 表5-2 突面RF型墊片尺寸 公稱(chēng)通徑DN 墊片內(nèi)徑D1 墊片外徑D2 墊片厚度T 包邊寬度b 50 61 96 1.5 3 80 89 132 1.5 3 100 115 152 1.5 3 5.3 法蘭、墊片、螺栓、螺母、墊圈的材料 根據(jù)型平焊法蘭、工作溫度≤110℃的條件，由法蘭、墊片、螺栓、螺母材料匹配表進(jìn)行選材，結(jié)果如表5-3所示。 表5-3 法蘭、墊片、螺栓、螺母材料 法蘭 墊片 螺栓 螺母 墊圈 16MnR 耐油橡膠石棉 40MnB 35 100HV 5.4 人孔的設(shè)計(jì) 為了安裝、檢修操作的方便，需在容器頂部封頭上開(kāi)一個(gè)人孔或手孔，當(dāng)Di>1000mm時(shí)，需設(shè)一人孔。選用回轉(zhuǎn)蓋不銹鋼人孔HGJ 505-86，其結(jié)構(gòu)圖如圖5-4所示： 圖5-4 人孔示意圖 5.5 視鏡的選型 本設(shè)計(jì)選用4個(gè)=80mm的視鏡。其結(jié)構(gòu)如圖5-5： 圖5-5 視鏡結(jié)構(gòu)示意圖 表5-4 視鏡材料 件號(hào) 名稱(chēng) 數(shù)量 材料 不銹鋼 1 視鏡玻璃 1 鋼化硼硅玻璃（HGJ 501-86-0） 2 接緣 1 1Cr18Ni9Ti 3 襯墊 2 Pg10 4 壓緊環(huán) 1 A3 5 螺柱 6 A3(GB897-76) 6 螺母 6 A3(GB52-76) 5.6 支座的選型與校核 5.6.1支座的選型及尺寸設(shè)計(jì) 夾套反應(yīng)釜多為立式安裝，最常用耳式支座。標(biāo)準(zhǔn)耳式支座（JB/T4735-92）分為A型和B型兩種。當(dāng)設(shè)備需要保溫或直接支承在樓板上是選B型，否則選A型。本設(shè)計(jì)選耳式A型支座，支座材料為Q235-A 與夾套筒體材料不同，支座數(shù)量為4個(gè)，支座號(hào)為7，其結(jié)構(gòu)如圖5-6所示： 圖5-6 支座示意圖 A型耳式支座尺寸參數(shù)如表5-6： 表5-5耳式支座尺寸 允許載荷（Q/KN） 適用容積公稱(chēng)直徑DN 高度H 底板 筋板 墊板 l1 b1 δ1 s1 l2 b2 δ2 l3 b3 δ3 e 200 1700~3400 480 375 280 22 130 300 300 14 600 480 14 70 5.6.2 反應(yīng)釜支座型式強(qiáng)度校核計(jì)算 設(shè)定支座和型號(hào)與數(shù)目，計(jì)算出一個(gè)支座承受的載荷Q，當(dāng)采用4個(gè)耳式支座來(lái)支承這臺(tái)容器時(shí)，每個(gè)支座實(shí)際承受的載荷應(yīng)按下式計(jì)算： ； (5-1) 式中： ――設(shè)備總質(zhì)量（包括殼體及其附件，內(nèi)部介質(zhì)及保溫層的質(zhì)量），kg； G――重力加速度，取 g=9.81m/s； ――偏心載荷，N； K――不均勻系數(shù)，安裝三個(gè)以上支座時(shí)，k=0.83； n――支座數(shù)量； h――水平力作用點(diǎn)至支座地板之間的距離，mm； ――偏心距，mm； f――螺栓分布圓直徑，由以下公式計(jì)算 ； (5-2) P——水平力，取水平地震力和水平風(fēng)載荷二者中的大值；和分別按下列而是計(jì)算： (5-3) (5-4) 式中： ――地震系數(shù)，對(duì)應(yīng)8級(jí)地震選取0.45 ――風(fēng)壓高度變化系數(shù) ――10米高處基本風(fēng)壓值，N/m ――容器外徑，有保溫層時(shí)取保溫層外徑，mm； ――容器總體高度，mm； 先確定式中所需各值： （1） 設(shè)備的總質(zhì)量=9154kg桶內(nèi)流體質(zhì)量（假設(shè)為水）+2929kg筒體質(zhì)量+1959kg封頭質(zhì)量+1526kg夾套質(zhì)量+1012kg夾套封頭質(zhì)量+600kg攪拌器及各附件質(zhì)量=17180kg ， 約為17200kg 。 （2）支座數(shù)目選擇 n=4 ； （3）不均勻系數(shù)k取0.83 ； （4）偏心載荷=0 （5）水平力取和之大者 ①地震載荷： 風(fēng)壓高度變化系數(shù) 根據(jù)《化工設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)》通過(guò)內(nèi)插法得，高度在6.4mm 時(shí)的值為 0.58；10m高度處的基本風(fēng)壓值按在城市郊區(qū)的基本風(fēng)壓計(jì)算，取值550N / m2 ； ②風(fēng)載荷： 求得23.9kN （6）螺栓分布圓直徑f的計(jì)算： 每個(gè)支座實(shí)際承受的載荷為： 選定支座 A7 的允許載荷[Q]=200kN，[Q]>Q，支座符合許用載荷要求。 由于支座反力Q不通過(guò)容器筒壁的中面，所以Q力在支承筒體的同時(shí)，還對(duì)筒體作用有外力矩 M，其值可按式5-5計(jì)算； k N·m (5-5) 代入數(shù)值得 由JB/T 4712.3-2007《容器支座第3部分：耳式支座》可查得支座處殼體的允許外壓[M]，夾套殼體厚10mm ，公稱(chēng)直徑為2000mm ，內(nèi)壓為0.85MPa ，查得其[M]為 33.68 kN?m 。所以，所選擇支座能承載，符合要求。 34 5.7 補(bǔ)強(qiáng)及補(bǔ)強(qiáng)方法判別 5.7.1 補(bǔ)強(qiáng)判別 根據(jù)表5-7，允許不另行補(bǔ)強(qiáng)的最大接管外徑為48mm。本開(kāi)孔外徑遠(yuǎn)大該值，故需另行考慮其補(bǔ)強(qiáng)。 表5-6 接管厚度選取 接管公稱(chēng) 外徑 32 38 45 48 57 65 76 89 最小厚度 4.0 5.0 6.0 7.0 所選接管的最小厚度不能達(dá)到不另行補(bǔ)強(qiáng)的要求，故接管都需要計(jì)算以確定是否需要額外補(bǔ)強(qiáng)措施。 5.7.2 等面積補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算 夾套筒體： dn = 10mm,C =C1 +C2 = 1.25;上封頭dn = 16mm,C =C1 +C2 = 1.25 人孔：Dn=500mm,dn= 6mm,C =C1+C2=0.8mm d ￡ DN = 80mm 的法蘭： d = 82.6mm,dn = 4mm,det 3.2mm 5.7.3 允許開(kāi)孔的范圍 圓通上開(kāi)孔限制，當(dāng)其內(nèi)徑Di <1500mm時(shí)，開(kāi)孔最大d ￡ 520mm ； 當(dāng)其內(nèi)徑 D 3 1500mm 時(shí)， 開(kāi)孔最大直徑 d ￡, 且d ￡ 1000mm 。 在夾套筒體上的導(dǎo)熱油進(jìn)出口接管管徑89mm，但壁厚過(guò)小，不符合允許開(kāi)孔范圍。 凸形封頭或球殼上開(kāi)孔最大直徑d ￡。封頭處安裝所用接管與人孔d<900mm ， 符合允許開(kāi)孔范圍。 · 5.7.4 所需最小補(bǔ)強(qiáng)面積A對(duì)于受內(nèi)壓的圓筒或球殼 A =dd+ 2ddet (1-fr ) (5-6) 式中 A——開(kāi)孔削弱所需要的補(bǔ)強(qiáng)面積，mm； d——開(kāi)孔直徑，mm； d——?dú)んw開(kāi)孔處的計(jì)算厚度，mm； det ——接管的有效厚度， f r ——強(qiáng)度削弱系數(shù)， 等于設(shè)計(jì)溫度下接管材料與殼體材料許用應(yīng)力之比，接管材料實(shí)為0Cr18Ni9， 在 t=250 o C 時(shí)，[d]=105MPa ，筒體材料為 16MnR,在 t=250oC，[d]=134M P fr= 人孔所需最小補(bǔ)強(qiáng)面積： A =dd+ 2ddet (1-fr ) = 512 ′ 5 + 2 ′ 5′ 5.2 ′(1- 0.75)= 2571mm2 DN = 80mm 的法蘭所需最小補(bǔ)強(qiáng)面積： A =dd+ 2ddet (1-fr ) =82.6 ′ 5 + 2 ′ 5′ 3.2 ′(1- 0.78)= 420mm2 DN = 100mm的法蘭所需最小補(bǔ)強(qiáng)面積： A =dd+ 2ddet (1-fr ) =102.6 ′ 5 + 2 ′ 5′ 3.2 ′(1- 0.78)= 520mm2 Dn = 50mm的法蘭所需最小補(bǔ)強(qiáng)面積： A =dd+ 2ddet (1-fr ) =51.6 ′ 5 + 2 ′ 5′ 2.8′(1- 0.78)= 264mm2 5.7.5 有效補(bǔ)強(qiáng)范圍 在殼體上開(kāi)孔處的最大應(yīng)力在孔邊，并隨離孔邊距離的增加而減少。如果在離孔邊一定距離的補(bǔ)強(qiáng)范圍內(nèi)，加上補(bǔ)強(qiáng)材料， 可有效降低應(yīng)力水平。 B=2d,B=d+2dn+2det，B取二者中較大