年产7200邻苯二甲酸二丁酯 毕业设计(8)

广东石油化工学院本科毕业设计：7200吨/年邻苯二甲酸二丁酯工艺设计

?c?pc?Di?C t2[?]???pc夹套内压为0.15MPa，计算压力pc=0.15?1.1=0.165MPa，查得在设计温度下许用压力[?]t为122MPa，焊接系数?取0.9，腐蚀裕量C取2 mm，故

0.165?2400?c??2?3.80 mm

2?122?0.9?0.165考虑容器在制造、运输及安装过程中的刚度强度要求，参照《化工设备机械基础》，选取夹套壁厚为8 mm。

夹套内径按釜尺寸系列选取，以利于按标准选择夹套封头，夹套的内径取2400+100＝2500 mm，符合压力容器的公称直径。

夹套筒体高度Hj由下式估算：

?V?Vf0.8?14.838?1.9905＝Hj＝?2.184 m ?2?Di?2.4244反应釜筒体与上封头采用法兰连接，考虑物料的反应情况，选取夹套筒体高度Hj＝2.2 m，夹套顶边距离法兰的高度H0＝2.5-2.2＝0.3 m，符合釜体法兰螺栓的装拆距离。

6.1.5 搅拌器设计选型

反应釜内为液固非均相反应，考虑到加入的物料及物料粘度，选用45?斜桨式搅拌器。

（1）叶轮尺寸确定

依据《化工设备设计基础》：

取d/D＝0.5，即叶轮直径d＝2400?0.5＝1200 mm

取d/B＝6，即叶片宽度B=d/6＝1200/6＝200 mm，取200 mm。 取C/D＝0.25，即叶轮的安装高度C＝0.25?2400=600 mm 取Z＝2，即叶片数为2。 （2）挡板

为了消除“圆柱状回转区”和“打漩”，以及为了避免固体堆积或液体粘附，在反应釜采用离壁安装的竖挡板，挡板数为4，板宽为釜体内径的1/10，即B = 240 mm。 挡板与釜壁的缝隙为板宽的1/6，即240?1/6＝40，取40 mm。 （3）搅拌器的转速

搅拌器的转速n、直径d与叶端切线速度u之间有如下关系式：u?n??d 叶端切线速度反映了搅拌作用的剧烈程度，根据搅拌目的、物料性质等来确定，桨式搅拌器的切线速度范围：1.0～5.0 m/s，取u＝3 m/s ，则转速：

u?603?60n???82 r/min

??d3.14?0.7（4）搅拌器功率

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第六章 主要设备的相关计算及选型 依据《化工厂设计》之搅拌器设计，斜式搅拌器消耗的功率按罗顿、顾斯许和爱弗兰脱等导出的一般关联式计算：

B)PsgH(0.35?D1.2?A'(N')E()(sin?)?B'/Res p35?ndD功率函数Np'＝f(Res)，以及系数A'、B'、E（与搅拌器的几何尺寸有关）及雷诺数的值按下列公式计算：

Bd?0.5)2?1.14]DDBdB'?14?()[670(?0.6)2?185]DD

Bd2E?1.1?4()?2.5(?0.5)DD?nd2Res?A'?10exp[1.3?4(? 代入各数值，得：

0.120.7?0.5)2?1.14]?10.4441.41.40.120.7B'?14?()[670(?0.6)2?185]?30.4311.41.4 0.120.72E?1.1?4()?2.5(?0.5)?1.4431.41.4821.106?103??0.722?nd60Res???1.9894?105?3?3.723?10A'?10exp[1.3?4(其中料液混合黏度?＝?c?=3.366?1.106?10-3＝3.723 ?10-3 kg/(m.s)。

由Res值查桨式搅拌器功率函数图（Res—Np'关联图），得Np'＝0.53。将以上数值代入总公式，得：

0.12(0.35?)Psg30.431?1.21.4?10.444?0.53?1.443?1.2?(sin45)??5.7 355?nd1.9894?10所以搅拌器功率的消耗为：

8211Ps?5.7?1.106?103?()3?(0.7)5???2.7 kW

609.81102考虑温度计套管等附件后搅拌功率消耗，则：P's＝Ps?1.2＝2.7?1.2＝3.24 kW

6.1.6 搅拌轴设计

根据轴的各方面要求较高的特点，选用经过调质处理的45#钢作为轴的材料，其许用扭转应力为： [?]=30~40 MPa。 轴强度计算：

轴的扭转强度条件是：?max?

MT?[?] Wp31

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?max——轴横截面上的最大剪应力，式中：MPa；MT——轴所传递的扭距，N?mm；Wp——轴的抗扭截面系数，mm3；[?]——降低后的材料的许用应力，MPa。45钢取30 MPa~ 40MPa。

6而 MT?9.55?10P n，

对于实心轴 Wp??d316p＝3.24 kW，取[?]=30 MPa，则

d?3653轴刚度计算：

p＝ 40.01 mm n????为了防止搅拌轴产生过大的扭转变形，从而在运转中引起振动，影响正常工作，应把轴的扭转变形限制在一个允许的范围内，即规定一个设计的扭转刚度条件。工程上以单位长度的扭转角?不得超过许用扭转角[?]作为扭转的刚度条件，即

?MT3180???10??[?] GI??式中：?——轴扭转变形的扭转角，?/m；G——搅拌轴材料的剪切弹性模数，MPa，对于碳钢及合金钢为8.1?104MPa；I?——轴截面的极惯性矩，mm4，对于实心轴I?＝

??d4?[?]——许用扭转角，[?]＝0.5~1.0 ?/m，；/m。对于一般传动搅拌轴，取0.5 ?/m， 32

p3.24由上述可得实心轴直径：d?15374＝48.31 mm ?153744Gn[?]8.1?10?82?0.5搅拌轴的直径应同时满足强度和刚度两个条件，取两者较大值，即取d＝48.31 mm，考虑到轴上键或孔对轴横截面的局部削弱，以及介质对搅拌轴的腐蚀，将搅拌轴直径增大并圆整，以便与其他零件相配合，取60 mm。

6.1.7 传动装置

电机：

要确定搅拌器马达所需要的实际功率，除了考虑搅拌液体时克服流体摩擦阻力所消耗的功率Ps之外，还要考虑搅拌器空运转时克服机械摩擦阻力所需的功率P0。因此马达运转时的实际功率PW是两者之和。一般中小型搅拌器P0为1.5 kW，则马达运转时实际功率PW＝3.24+1.5＝4.74 kW。

一般情况启动功率可达运转功率的1.5倍，4.74?1.5＝7.11 kW，所以实际选用7 kW的马达。选用1500 r/min的Y系列三相异步电动机，安装形式为V1(直立)型，型号为Y 200 M-4，参数如下：

表6-1 电动机的选型及相关的参数

项目 数值及说明

32

第六章 主要设备的相关计算及选型 电动机类型 Y系列三相异步电动机 标定型号 Y 200 M-4 功率/kW 7 频率/Hz 50 电压/V 380 功率/kW 7 转速/r/min 1450 标准编号 GB 755-87

减速器：

电动机与减速机配套使用。减速机下设置一机座，安装在反应釜的封头上。考虑到传动装置与轴封装置安装时要求保持一定的同心度以及装卸检修的方便，常在封头上焊一底座。整个传动装置连同机座及轴封装置都一起安装在底座上。

根据设计需要，选用立式摆线针齿行星减速机，型号为：BLD 7.5-4-17；参数如下：

表6-2 减速器的选型及相关参数

项目

减速机类型 标定符号

公称出轴转速 r/min

公称减速比

数值及说明

摆线针齿行星减速机 BLD 7.5-4-17

85 17

6.1.8 反应釜传热计算

（1）夹套内壁对釜液的传热系数

按Chilton Drew 和 Jekens在夹套搅拌器公式：

?iD＝0.36(Re)0.67Pr0.33(Vis)0.14

? 相关参数计算如下：

Re?d2n?0.72??82?1106560?1.9894?10

3.723?10?3?3600Cp?g3600?0.75?3.539?10?4?9.81Pr???115.4

?0.0812?3.47Vjs???1.16

?w3.0（其中：Cp=0.75 kcal/kg.℃；?2?EH=0.0812 kcal/m.h.℃；?=3.539?10-4 kg.s/m2

?——液体在主体温度下粘度，器壁温度t ＝200 ℃时，?＝3.47 Cp；

?w——液体在器壁温度下粘度，器壁温度tw＝210 ℃时，?w＝3.0 Cp 。） 故内壁总传热系 …… 此处隐藏：2746字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……