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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上 第1節(jié) 罐體的尺寸確定及結(jié)構(gòu)選型 （1） 筒體及封頭型式 選擇圓柱形筒體，采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭 （2） 確定內(nèi)筒體和封頭的直徑 發(fā)酵罐類設(shè)備長徑比取值范圍是1.7~2.5，綜合考慮罐體長徑比對攪拌功率、傳熱以及物料特性的影響選取 根據(jù)工藝要求，裝料系數(shù)，罐體全容積，罐體公稱容積（操作時盛裝物料的容積）。 初算筒體直徑 即 圓整到公稱直徑系列，去。封頭取與內(nèi)筒體相同內(nèi)經(jīng)，封頭直邊高度， （3） 確定內(nèi)筒體高度H 當(dāng)時，查《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)》表16-6得封頭的容積 ，取 核算與 ，該值處于之間，故合理。 該值接近，故也是合

2、理的。 （4） 選取夾套直徑 表1 夾套直徑與內(nèi)通體直徑的關(guān)系 內(nèi)筒徑 夾套 由表1，取。 夾套封頭也采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形，并與夾套筒體取相同直徑 （6） 校核傳熱面積 工藝要求傳熱面積為，查《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)》表16-6得內(nèi)筒體封頭表面積高筒體表面積為 總傳熱面積為 故滿足工藝要求。 第2節(jié) 內(nèi)筒體及夾套的壁厚計算 （1） 選擇材料，確定設(shè)計壓力 按照《鋼制壓力容器》（）規(guī)定，決定選用高合金鋼板，該板材在一下的許用應(yīng)力由《過程設(shè)備設(shè)計》附表查取，，常溫屈服極限。 計算夾套內(nèi)壓 介質(zhì)密度 液柱靜壓力 最高壓力 設(shè)計壓力 所以 故

3、計算壓力 內(nèi)筒體和底封頭既受內(nèi)壓作用又受外壓作用，按內(nèi)壓則取，按外壓則取 （3） 夾套筒體和夾套封頭厚度計算 夾套材料選擇熱軋鋼板，其 夾套筒體計算壁厚 夾套采用雙面焊，局部探傷檢查，查《過程設(shè)備設(shè)計》表4-3得 則 查《過程設(shè)備設(shè)計》表4-2取鋼板厚度負偏差，對于不銹鋼，當(dāng)介質(zhì)的腐蝕性極微時，可取腐蝕裕量，對于碳鋼取腐蝕裕量，故內(nèi)筒體厚度附加量，夾套厚度附加量。 根據(jù)鋼板規(guī)格，取夾套筒體名義厚度。 夾套封頭計算壁厚為 取厚度附加量，確定取夾套封頭壁厚與夾套筒體壁厚相同。 （4） 內(nèi)筒體壁厚計算 ①按承受內(nèi)壓計算 焊縫系數(shù)同夾套，則內(nèi)筒體計算壁厚為： ②

4、按承受外壓計算 設(shè)內(nèi)筒體名義厚度，則，內(nèi)筒體外徑。 內(nèi)筒體計算長度。 則，，由《過程設(shè)備設(shè)計》圖4-6查得，圖4-9查得，此時許用外壓為： 不滿足強度要求，再假設(shè)，則，， 內(nèi)筒體計算長度 則， 查《過程設(shè)備設(shè)計》圖4-6得,圖4-9得，此時許用外壓為： 故取內(nèi)筒體壁厚可以滿足強度要求。 （5） 考慮到加工制造方便，取封頭與夾套筒體等厚，即取封頭名義厚度。按內(nèi)壓計算肯定是滿足強度要求的，下面僅按封頭受外壓情況進行校核。 封頭有效厚度。由《過程設(shè)備設(shè)計》表4-5查得標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的形狀系數(shù)，則橢圓形封頭的當(dāng)量球殼內(nèi)徑，計算系數(shù)A 查《過程設(shè)備設(shè)計》圖4-9得

5、 故封頭壁厚取可以滿足穩(wěn)定性要求。 （6） 水壓試驗校核 ①試驗壓力 想要更多參考資料，加QQ: ,我發(fā)給大家！ 內(nèi)同試驗壓力取 夾套實驗壓力取 ②內(nèi)壓試驗校核 內(nèi)筒筒體應(yīng)力 夾套筒體應(yīng)力 而 故內(nèi)筒體和夾套均滿足水壓試驗時的應(yīng)力要求。 ③外壓實驗校核 由前面的計算可知，當(dāng)內(nèi)筒體厚度取時，它的許用外壓為，小于夾套的水壓試驗壓力，故在做夾套的壓力實驗校核時，必須在內(nèi)筒體內(nèi)保持一定壓力，以使整個試驗過程中的任意時間內(nèi)，夾套和內(nèi)同的壓力差不超過允許壓差。 第3節(jié) 人孔選型及開孔補強設(shè)計 ①人孔選型 選擇回轉(zhuǎn)蓋帶頸法蘭人孔，標(biāo)記為：人孔PN2.5,D

6、N450,HG/T 21518-2005,尺寸如下表所示: 密封面 形式 公稱壓力PN（MP） 公稱直徑DN 突面 （RF） 螺柱 螺母 螺柱 總質(zhì)量 （） 數(shù)量 直徑長度 開孔補強設(shè)計 最大的開孔為人孔，筒節(jié)，厚度附加量，補強計算如下： 開孔直徑 圓形封頭因開孔削弱所需補強面積為： 人孔材料亦為不銹鋼0Cr18Ni9，所以 所以 有效補強區(qū)尺寸： 在有效補強區(qū)范圍內(nèi)，殼體承受內(nèi)壓所需設(shè)計厚度之

7、外的多余金屬面積為： 故 可見僅就大于,故不需另行補強。 最大開孔為人孔，而人孔不需另行補強，則其他接管均不需另行補強。 第4節(jié) 攪拌器的選型 （一）攪拌器選型 槳徑與罐內(nèi)徑之比叫槳徑罐徑比,渦輪式葉輪的一般為0.25~0.5，渦輪式為快速型，快速型攪拌器一般在時設(shè)置多層攪拌器，且相鄰攪拌器間距不小于葉輪直徑d。適應(yīng)的最高黏度為左右。 攪拌器在圓形罐中心直立安裝時，渦輪式下層葉輪離罐底面的高度C一般為槳徑的1~1.5倍。如果為了防止底部有沉降，也可將葉輪放置低些，如離底高度.最上層葉輪高度離液面至少要有1.5d的深度。 符號說明 ——鍵槽的寬度 ——攪拌器槳葉的寬度

8、——輪轂內(nèi)經(jīng) ——攪拌器槳葉連接螺栓孔徑 ——攪拌器緊定螺釘孔徑 ——輪轂外徑 ——攪拌器直徑 ——攪拌器圓盤的直徑 ——攪拌器參考質(zhì)量 ——輪轂高度 ——圓盤到輪轂底部的高度 ——攪拌器葉片的長度 ——弧葉圓盤渦輪攪拌器葉片的弧半徑 ——攪拌器許用扭矩 ——輪轂內(nèi)經(jīng)與鍵槽深度之和 ——攪拌器槳葉的厚度 ——攪拌器圓盤的厚度 工藝給定攪拌器為六彎葉圓盤渦輪攪拌器，其后掠角為，圓盤渦輪攪拌器的通用尺寸為槳徑:槳長:槳寬，圓盤直徑一般取槳徑的，彎葉的圓弧半徑可取槳徑的。 查HG-T 3796.1~12-2005,選取攪拌器參數(shù)如下表

9、 由前面的計算可知液層深度，而，故，則設(shè)置兩層攪拌器。 為防止底部有沉淀，將底層葉輪放置低些，離底層高度為，上層葉輪高度離液面的深度，即。則兩個攪拌器間距為，該值大于也輪直徑，故符合要求。 （2） 攪拌附件 ①擋板 擋板一般是指長條形的豎向固定在罐底上板，主要是在湍流狀態(tài)時，為了消除罐中央的“圓柱狀回轉(zhuǎn)區(qū)”而增設(shè)的。 罐內(nèi)徑為，選擇塊豎式擋板，且沿罐壁周圍均勻分布地直立安裝。 第3章 傳動裝置選型 第1節(jié) 減速機選型 由工藝要求可知，傳動方式為帶傳動，攪拌器轉(zhuǎn)速為，電機功

10、率為,查《長城攪拌》表3.5-3選擇減速機型號為 減速機主要參數(shù)及尺寸如下表： 第2節(jié) 聯(lián)軸器的選型 選擇減速機輸出軸軸頭型式為普通型，選擇GT型剛性聯(lián)軸器 聯(lián)軸器主要尺寸為： 軸徑 80 220 185 120 150 24 28 30 162 324 第4章 攪拌軸的設(shè)計與校核 4.1符號說明 ——設(shè)計最終確定的實心軸的軸徑或空心軸外徑，； ——設(shè)計最終確定的密封部位實心軸軸徑或空心軸外徑，； ——按扭轉(zhuǎn)變形計算的傳動側(cè)軸承處實心軸軸徑或空心軸外徑，； ——按強度計算的單跨軸跨間段

11、實心軸軸徑或空心軸軸徑或空心軸外徑，； ——單跨軸的實心軸軸徑或空心軸外徑,； ——軸材料的彈性模量，； ——攪拌軸及各層圓盤（攪拌器及附件）組合重心處的許用偏心距，； ——攪拌軸及各層圓盤（攪拌器及附件）組合重心處的質(zhì)量偏心引起的離心力，; ——第個攪拌器上的流體徑向力，; ——單跨軸跨間軸段（實心或空心）的慣性矩，； ——單跨軸第個圓盤（攪拌器及附件）至傳動側(cè)軸承距離與軸長的比值（、……）； ——單跨軸兩軸承之間的長度，； 、……——1~個圓盤（攪拌器及附件）的每個圓盤至傳動側(cè)軸承的距離（對于單跨軸），； ——攪拌軸及各層圓盤（攪拌器及附件）組合重心離傳動側(cè)軸承的距離（

12、對于單跨軸），； ——軸上彎矩總和，； ——由軸向推力引起作用于軸的彎矩，； ——按傳動裝置效率計算的攪拌軸傳遞扭矩，； ——由徑向力引起作用于軸的彎矩，； ——固定在攪拌軸上的圓盤（攪拌器及附件）數(shù)； 、……——圓盤（攪拌器及附件）、……的質(zhì)量，； 、……——圓盤（攪拌器及附件）、……的有效質(zhì)量，； ——單跨軸段軸的質(zhì)量 ——單跨軸段軸的有效質(zhì)量，； ——單跨軸及各層圓盤（攪拌器及附件）的組合質(zhì)量， ——空心軸內(nèi)徑與外徑的比值； ——軸的轉(zhuǎn)速，； ——軸的一階臨界轉(zhuǎn)速，； ——電動機額定功率，; ——設(shè)備內(nèi)的設(shè)計壓力，； ——相當(dāng)質(zhì)量的折算點； ——傳

13、動側(cè)軸承游隙,； ——單跨軸末端軸承游隙，； ——單跨軸段有效質(zhì)量的相當(dāng)質(zhì)量，； 、……——、……的相當(dāng)質(zhì)量，； ——在點所有相當(dāng)質(zhì)量的總和，； ——攪拌軸軸線與安裝垂直線的夾角，()； ——第個攪拌器葉片傾斜角，()； ——軸的扭轉(zhuǎn)角，； ——由軸承徑向游隙引起在軸上離圖或圖中軸承距離處的徑向位移，； ——由流體徑向作用力引起在軸上離圖或圖中軸承距離處的徑向位移，； ——由組合質(zhì)量偏心引起離心力在軸上離圖或圖中軸承處產(chǎn)生的徑向位移，； ——離圖或圖中軸承距離處軸的徑向總位移，； ——攪拌物料的密度，； ——軸材料的密度，； ——軸上所有攪拌器其對應(yīng)編號之和。 4

14、.2攪拌軸受力模型選擇與軸長的計算 軸長： 4.3按扭轉(zhuǎn)變形計算計算攪拌軸的軸徑 軸的許用扭轉(zhuǎn)角，對單跨軸有； 攪拌軸傳遞的最大扭矩 上式中,，帶傳動取， 所以 根據(jù)前面附件的選型。取 根據(jù)軸徑計算軸的扭轉(zhuǎn)角 所以 4.4根據(jù)臨界轉(zhuǎn)速核算攪拌軸軸徑 4.4.1攪拌軸有效質(zhì)量的計算 剛性軸（不包括帶錨式和框式攪拌器的剛性軸）的有效質(zhì)量等于軸自身的質(zhì)量加上軸附帶的液體質(zhì)量。 對單跨軸 所以 圓盤（攪拌器及附件）有效質(zhì)量的計算 剛性攪拌軸（不包括帶錨式和框式攪拌器的剛性軸）的圓盤有效質(zhì)量等于圓盤自身

15、重量叫上攪拌器附帶的液體質(zhì)量 上式中： ——第個攪拌器的附加質(zhì)量系數(shù)，查表3.3.4—1 ——第個攪拌器直徑， ——第個攪拌器葉片寬度， 葉片傾角，圓盤質(zhì)量 所以 4.4.2作用集中質(zhì)量的單跨軸一階臨界轉(zhuǎn)速的計算 （1）兩端簡支的等直徑單跨軸，軸的有效質(zhì)量在中點處的相當(dāng)質(zhì)量為： 第個圓盤有效質(zhì)量在中點處的相當(dāng)質(zhì)量為： 所以 在點處的相當(dāng)質(zhì)量為： 所以 臨界轉(zhuǎn)速為： 所以 （2）一端固定另一端簡支的等直徑單跨軸，軸的有效質(zhì)量在中點處的相當(dāng)質(zhì)量為： 第個圓盤有效質(zhì)量在中點處的相當(dāng)質(zhì)量為： 所

16、以 在點處總的相當(dāng)質(zhì)量為： 所以 臨界轉(zhuǎn)速為： 所以 （3）單跨攪拌軸傳動側(cè)支點的夾持系數(shù)的選取 傳動側(cè)軸承支點型式一般情況是介于簡支和固支之間，其程度用系數(shù)表示。采用剛性聯(lián)軸節(jié)時，,取。 所以 根據(jù)攪拌軸的抗震條件：當(dāng)攪拌介質(zhì)為液體—液體，攪拌器為葉片式攪拌器及攪拌軸為剛性軸時，且 所以滿足該條件。 4．5按強度計算攪拌軸的軸徑 4．5．1受強度控制的軸徑按下式求得： 式中：——軸上扭矩和彎矩同時作用時的當(dāng)量扭矩 ——軸材料的許用剪應(yīng)力 4．5．2軸上扭矩按下式

17、求得： ——包括傳動側(cè)軸承在內(nèi)的傳動裝置效率，按附錄D選取，則 所以 4．5．3軸上彎矩總和應(yīng)按下式求得： （1） 徑向力引起的軸上彎矩的計算 對于單跨軸，徑向力引起的軸上彎矩可以近似的按下式計算： 第個攪拌器的流體徑向力應(yīng)按下式求得 ： 式中：——流體徑向力系數(shù)，按照附錄C. 2有 ——第個攪拌器功率產(chǎn)生的扭矩 ——第個攪拌器的設(shè)計功率，按附錄 C. 3有 兩個攪拌器為同種類型，，則 所以 所以 （2） 攪拌軸與各層圓盤的組合質(zhì)量按下式求得。 對于單跨軸：

18、——單跨軸段軸的質(zhì)量 所以 故 （3）攪拌軸與各層圓盤組合質(zhì)量偏心引起的離心力按下式求得。 對于單跨軸： 上式中，對剛性軸的初值取 ——許用偏心距（組合件重心處）， ——平衡精度等級，。一般取 所以 則 （4）攪拌軸與各層圓盤組合重心離軸承的距離按下式計算。 對于單跨軸： 所以 而 （5）由軸向推力引起作用于軸上的彎矩的計算。 的粗略計算： 當(dāng)或軸上任一攪拌器時，取 故 所以 所以 所以 前面計算中取軸徑為，故強度符合要求。 4．6按軸封處（或軸上任意點處處）允許徑向位移驗算軸徑。 4．6．1因軸承徑向游隙、

19、所引起軸上任意點離圖中軸承距離處的位移。 對于單跨軸： 軸承徑向游隙按照附錄C．1選取，因此 傳動側(cè)軸承游隙 （傳動側(cè)軸承為滾動軸承） 單跨軸末端軸承游隙 （該側(cè)軸承為滑動軸承） 當(dāng)時，求得的即為軸封處的總位移， 所以 4．6．2由流體徑向作用力所引起軸上任意點離圖中軸承距離處的位移。 對于單跨軸： 兩端簡支的單跨軸 且, 而 所以 = 一端固支另一端簡支的單跨軸： 代入已知數(shù)據(jù)可得 4．6．3由攪拌軸與各層圓盤（攪拌器及附件）組合質(zhì)量偏心引起的離心力在軸上任意點離圖中軸承距離處產(chǎn)生的位移按下式計算

20、 對兩端簡支單跨軸： 代入已知數(shù)據(jù)可得 所以 對一端固支一端簡支單跨軸： 代入已知數(shù)據(jù)可得： 所以 一般單跨軸傳動側(cè)支點的夾持系數(shù)介于簡支和固支之間，此時值應(yīng)取式和式之中間值，查附錄C．4取 查附錄C．5得 所以 所以 4．6．4總位移及其校核 對于剛性軸： 所以 驗算應(yīng)滿足下列條件： 軸封處允許徑向位移按下式計算： ——徑向位移系數(shù)，按附錄C．6．1選取 所以 則滿足 4．7軸徑的最后確定 由以上分析可得，攪拌軸軸徑滿足臨界轉(zhuǎn)速和強度要求，故確定軸徑為。 攪拌軸軸封的選擇

21、機械密封是一種功耗小、泄漏率低、密封性能可靠、使用壽命長的旋轉(zhuǎn)軸密封。與填料密封相比，機械密封的泄漏率大約為填料密封的，功率消耗約為填料密封的。故采用機械密封。 第五章 支座選型及校核 該攪拌設(shè)備為中小型直立設(shè)備，選擇B型耳式支座，對于一級發(fā)酵罐配置4個耳式支座。 查JB/T4712.3-2007選擇耳式支座B5-1，該支座參數(shù)為： 耳式支座實際承受載荷計算 式中： ——支座實際承受的載荷，； ——支座安裝尺寸，； g——重力加速度，??；

22、 ——偏心載荷，； ——水平力作用點至地板高度，； ——不均勻系數(shù)，安裝3個以上支座時，??； ——設(shè)備總質(zhì)量（包括殼體及附件，內(nèi)部介質(zhì)及保溫層質(zhì)量），； 筒體質(zhì)量 封頭質(zhì)量 軸質(zhì)量 攪拌器質(zhì)量 夾套質(zhì)量 人孔質(zhì)量 減速機質(zhì)量 水壓試驗時充水質(zhì) 其他附件如擋板、聯(lián)軸器及接管等，估算這些附件的質(zhì)量為，則設(shè)備總質(zhì)量為； ——支座數(shù)量，； ——偏心距，； ——地震影響系數(shù)，地震設(shè)防烈度為8度，取； ——水平力，取和的大值，； 因容器置于

23、室內(nèi)，不計其風(fēng)壓值，故，即 ——容器總高度，； 所以 ,滿足支座本體允許載荷的要求。 計算支座處圓筒所受的支座彎矩: 夾套有效厚度： 根據(jù)和查表B.1知當(dāng)圓筒有效厚度為，圓筒內(nèi)壓為，對于該支座有，故所選滿足能滿足要求。 第6章 封口錐結(jié)構(gòu)選型與計算 符號說明 ——軸向力系數(shù)； ——封口錐的連接系數(shù)； ——內(nèi)筒體厚度附加量，； ——夾套厚度附加量，； ——容器內(nèi)徑，； ——夾套內(nèi)徑，； ——夾套封頭與容器封頭的連接園直徑，； ——容器外壁至夾套壁中面的距離 ——封口錐連接的強度系數(shù)； ——與封口錐相接的

24、夾套加強區(qū)的實際長度，或連接封口錐與夾套 的第一道環(huán)焊縫至折邊錐體切線的距離，； ——工作或試驗條件下容器內(nèi)的設(shè)計壓力，； ——工作或試驗條件下夾套或通道內(nèi)的設(shè)計壓力，； ——夾套或通道的許用內(nèi)壓力，； ——容器筒體的實際壁厚，； ——夾套筒體、封口錐或通道的實際壁厚，； ——夾套筒體、封口錐或通道的計算厚度，； ——輔助參數(shù)； ——封口錐的半頂角（）； ——容器殼體與夾套殼體的間距系數(shù)； ——容器殼體與夾套殼體強度比系數(shù)； ——封口錐連接長度系數(shù)； ——封口錐相對有效承載長度系數(shù)； ——封口錐過渡區(qū)轉(zhuǎn)角內(nèi)半徑系數(shù)； ——設(shè)計溫度下容器殼體材料的許用

25、應(yīng)力，； ——設(shè)計溫度下夾套殼體或通道材料的許用應(yīng)力，； ——計算的焊縫系數(shù)； ——夾套筒體的縱焊縫系數(shù)； ——容器筒體的環(huán)焊縫系數(shù)； ——夾套筒體的縱焊縫系數(shù)； 選擇（a）型結(jié)構(gòu) a. 軸向力系數(shù)A 式中：， 即，取 所以 輔助系數(shù)、、、、、、 容器殼體與夾套殼體的間距系數(shù) 上式中： 所以 因所選封口錐結(jié)構(gòu)為（a）型，故封口錐過渡區(qū)轉(zhuǎn)角內(nèi)半徑系數(shù)。 封口錐連接長度系數(shù)，對于有 容器殼體于夾套殼體強度比系數(shù) 計算的焊縫系數(shù)、 封口錐相對有效承載長度系數(shù) 所以 封口錐的連接系數(shù) 式中： 對于， 所以 則 對于， 所以 ， 所以 專心---專注---專業(yè)