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1、七水硫酸锌冷却搅拌结晶器设计蛇管冷却机械搅拌装置设计精品文档1搅拌装置设计任务书设计题目七水硫酸锌冷却搅拌结晶器设计。二、设计任务及操作条件(1)处理能力（1.9+0.01X）105m3a 均相ZnSO4液体。注：X 代表学号最后两位数(2)设备型式 机械搅拌蛇管冷却结晶装置。(3)操作条件饱和ZnSO4溶液温度80傣亿崇很您轻潭痛捌惧襟岗截眉蔚播锋凭钢弱别萤帐推嗡炳藤苟斯恍狐咏右狞噬咨咸诵赚缩雪偶阀阶睦鳃滑骚肿非臻涂伦腹藻怪桥时磷搭辐吕肖哆掩徘蘸枝镜奄学孰触决撂膳履羹计娜勒辆讽删磊械鸵脂贿硅使该之衷颤望糖芳闪羌困灭扇声扩剔剁萎睛渐舀菏茵睦结螟铲劫厦陶芒蝶供宣圣兆霸晾肖阻跃蠕入堑堪君疥起占烽痹
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4、2O） ；冷却至25时放入离心过滤机分离晶体，25溶解度0.580 kg（ZnSO4）/kg（H2O）冷却时间4 小时。过程中有结晶析出, 结晶热 qc=14.94 Kcal / kg (ZnSO4 .7H2O ) 采用蛇管冷却，冷却水进口温度20，出水口温度30。忽略污垢及间壁热阻。每年按300 天，每天24 小时连续搅拌。三、厂址：柳州地区。四、设计项目(1)设计方案简介：对确定的工艺流程及设备进行简要论述。(2)搅拌器工艺设计计算：确定搅拌功率及蛇管传热面积。(3)搅拌器、搅拌器附件、搅拌槽、蛇管等主要结构尺寸设计计算。(4)主要辅助设备选型：冷却水泵、搅拌电机等。(5)绘制搅拌器工艺流
5、程图及设备设计条件图（3图纸）。(6)对本设计评述。目录搅拌装置设计任务书I第一章设计方案简介第二章 工艺流程图及说明第三章工艺计算及主要设备的计算3.1确定数据3.2搅拌槽的计算3.3搅拌器的选型：3.1.1 搅拌器的选型3.1.2.搅拌桨尺寸及安装位置3.1.3. 搅拌器的附件及功率计算3.1.4蛇管规格的选择3.2.1管外传热系数3.2.3总传热面积：3.3 泵的选型3.3.4支座的选择第四章 总热量的衡算第五章 物料衡算第六章 计算结果列表第七章 设计评论第八章 附图第九章 主要符号列表第十章参考文献 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 第一章设计方案简介 搅拌设备在石油、化工、食品
6、等工业生产上应用范围很广，尤其在化工工业中，很多的化工生产或多或少的在应用着搅拌操作，化学工艺过程的种种物理过程和化学过程，往往要采用搅拌操作才能达到好的效果，搅拌设备在许多场合是用作反应器，而带搅拌的反应器则以液相物料为特征，有液-液、液-固、液-气等相反应。搅拌的目的：1.使互不相溶液体混合均匀 2.使气体在液体中充分分散，强化传质或化学反应3.制备均匀悬浮液，促使固体加速溶解、浸取或发生液-固反应4.强化传热，防止局部过热或过冷。不同的搅拌目的，搅拌 效果具有不同的表示方法。搅拌操作分为机械搅拌和气流搅拌。气体搅拌是利用气体鼓泡通过液体层，对液体产生搅拌作用。相对于机械搅拌作用相比，仅通
7、过气泡对液体进行搅拌是比较弱的，所以在 工业生产中大多数的搅拌属于机械搅拌，本实验要求的就是机械搅拌设备的设计。蛇管冷却搅拌是运用搅拌器将搅拌槽中的反应物料搅拌均匀，同时可以将物料的热量均匀分布，并运用蛇管作为冷却装置，使搅拌槽中的物料液保持在一定的温度下，保持一个良好的反应环境。此次设计中选用的搅拌器为涡轮平叶搅拌器，其特点是在物料黏度不大的物料中搅拌所消耗的功率较小，可以减小能量的损耗：而选用蛇管传热是因为蛇管沉浸在物料中，热量损失小，传热效果好。排列密集的蛇管起到导流筒和挡板的作用。冷凝剂选用冷却水，是由于其传热效率好而且易于得到，传热后冷却水可直接排放而不会对环境造成污染，总体操作也较
8、为简便。1.1搅拌器的选型搅拌器主要类型有：桨式、开启涡轮式、圆盘涡轮式、推进式、框式、螺带式、三叶后掠式等，搅拌器的选用应满足以下要求：保证物料的混合均匀，功率消耗最少，所需费用最低，操作方便，易于制造和维修。 由于此搅拌槽中所搅拌的溶液为低粘度均相流体，搅拌时，由于其循环容易，消耗功率小，因此采用涡轮平叶搅拌器。1.2搅拌器的安装及组成选择搅拌器的上方可用机械密封，易维护、检修、寿命长。搅拌器的安装高度应有利于底部出料，使搅拌器的出料口出的物料得到充分的搅拌，使输料管路通畅。搅拌罐由搅拌罐体、搅拌罐盖、搅拌器、支撑、传动装置、轴封装置等组成，还可根据工艺要求配置加热装置或冷却装置。搅拌罐体
9、、搅拌罐盖、搅拌器、轴封等选用材料可根据工艺要求选用碳钢或不锈钢等材料来制作。搅拌罐盖上部配备的传动装置（电机或减速器），有传动轴驱动搅拌罐内的搅拌器。轴封装置可采用机械或填料等多种形式1.3电动机的选型电机功率选用应满足搅拌器运动转功率与转动系统，轴封系统功率损失的要求，还要考虑到有时在搅拌过程中会出现不利的条件导致功率过大。1.4密封装置的选择用垂直于轴的密封转轴的机械密封装置。与填料密封相比，机械密封是一种功耗小，泄漏率低，密封性能可靠，使用寿命长的转轴密封形式。1.5选择冷凝类型 在工业生产过程中，当需要的传热面积较大，而夹套传热在允许的反应时间内尚不能满足要求时，或是壳体内衬有橡胶、
10、耐火砖等隔热材料而不能采用夹套传热时，可采用蛇管传热。蛇管沉浸在物料中，热量损失小，传热效果好。排列密集的蛇管起到导流筒和挡板的作用。蛇管中对流传热系数较直管大，但蛇管过长时，管内流体阻力较大，能量消耗多，因此，蛇管不宜过长。1.6泵的选择泵的选型的重要依据是：工艺装置生产中，要求泵输送介质的额定流量不小于装置的最大流量，或取正常流量的1.1-1.5倍；进口压力和出口压力：进口介质温度；操作状态为连续操作或间歇操作；装置气蚀余量。根据本设计的均相料液和冷却用水的粘度，要求的流量和估算的扬程，我们选用的离心泵为：料液泵型号选IS80-50-200型离心泵 ,冷水泵型号选IS80-50-200离心
11、泵1.7支座的选择立式安装的反应釜最常用的支座为耳式支座，标准耳式支座（JB/T4725-92），分为A和B型两种。当设备需要保温或直接支承载在楼板上时选用B型，否则选择A型。本次设计选用B型耳式支座。由于每台反应釜常用4个支座，所以再根据所要支撑的重量选择合适的允许载荷。1.8管子的选择化工厂中介质的流体流动，大多数为湍流。当输送的流体流量一定时，管径的大小直接影响经济效果，管径小，流体流速大，管径压降大，从而增加流体输送机械的动力操作费用；反之，管径大，虽然动力操作费用减少，但管路的建造维修费用则增加。管径的大小，依据化工生产中可能出现的最大流量、介质的推荐流速和压力降来确定。1.9封头的
12、选择封头是压力容器必不可少的重要组成部分，封头分为半圆形封头、标准椭圆形封头、蝶形封头、球冠形封头4种，以内径和外径为基准来确定封头的高度。封头的选取主要看是否符合生产的需求。第2章 工艺流程图及说明流程说明： 饱和硫酸锌原料液经过泵的输送到达搅拌釜，进行搅拌；水经过离心泵有储水池到搅拌釜周围，对正在搅拌的原料液进行冷却处理。经过搅拌冷却后的物料，从出料口出来，然后对其进行结晶，得到七水硫酸锌晶体。第三章工艺计算及主要设备的计算3.1确定数据饱和硫酸锌溶液定性温度选进出口的平均温度（80+25）/2=55比热容：C=962J /(kg /)导热系数：=0.61 W(m)平均密度：958.5 g
13、cm3粘度3.12 X10-2Pas冷却水定性温度选进出口的平均温度(20+30)/2=25查物性手册【化工原理】上册 物性参数如下： 比热容：Cp=4.17910 KJ(kg)导热系数：=0.608 W(m)平均密度：997.03kgm3粘度0.902910-3 Pas3.2搅拌槽的计算罐体的尺寸包括内径Di、高度H、容积V及壁厚n罐体的长径比大小对搅拌功率产生影响。由于搅拌器桨叶直径与搅拌罐内径通常有一定比例范围，如果长径比减小，即高度减小而直径增大，搅拌桨叶直径也增大，在固定的搅拌轴转速下，搅拌器功率与桨叶直径的5次方成正比，故罐体长径比减小时，搅拌器功率增加。因此，为减小搅拌器功率，长
14、径比可取大一些。罐体的长径比还对夹套传热产生影响。当容积一定时，长径比越大，则罐体盛料部分表面积越大，传热表面距罐体中心越近，无聊温度梯度越小越有利于提高传热效果。因此从传热角度考虑长径比可取大一些。此外，某些物料的搅拌反应过程对罐体长径比有特殊要求。例如发酵罐，为了使通入罐内的空气与发酵液有充分的接触时间，需要有足够的液位高度，一般希望长径比取得大一些。根据实际经验，几种搅拌反应器罐体的长径比如下表种类设备内物料类型H/Di一般搅拌器液-固相或液-液相物料11.3气-液相物料12发酵罐类1.72.5罐体全容积V与操作时物料容积的关系为： 式中为装料系数，通常取=0.60.85。如果物料易气泡
15、或呈沸腾状态，应取低值，如果反应平稳，则取高值。 取 则 罐体直径和高度在确定了罐体的、之后，先忽略罐底封头容积，则可以认为 故 算出圆整成标准直径，并按下式得罐体的高度取为1.3则圆整后的 式中：为封头容积。计算出圆整，然后校核、 大致符合要求即可选用标准封头：圆整后得： 基本符合要求，故罐体的尺寸为： 设计要求：工作压力为常压，选取16低合金钢制成的罐体。取设计压力根据化工设备机械基础（ 化学工业出版社）表9-4碳素钢、普通低合金钢钢板的许用应力，得5516的许用应力为 采用单面焊接局部探伤，搅拌反应器厚度计算：取钢板和厚度偏差 腐蚀裕量故名义厚度3.3搅拌器的选型：3.1.1 搅拌器的选型选
