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1、均相液体机械搅拌夹套冷却反应器设计第- 1-页 共-19 页化工原理课程设计说明书设计题目: 均相液体机械搅拌夹套冷却反应器设计。设计时间： 2011.12.262012.01.搅拌装置设计任务书（夹套冷却机械搅拌装置设计）(一) 设计题目均相液体机械搅拌夹套冷却反应器设计。(二) 设计任务及操作条件(1)处理能力（ 140000+500X）m 3a 均相液体。注：X 代表学号最后两位数(2)设备型式 机械搅拌夹套冷却装置。(3)操作条件均相液温度保持 50。平均停留时间 18min。需要移走热量 105kW。均相液体机械搅拌夹套冷却反应器设计- 共-19-页第-2 页 采用夹套冷却，冷却水进
2、口温度 20，冷却水出口温度 30。50下均相液物性参数：比热容 Cp=1 012J(kg )，导热系数 =0.622W(m)，平均密度 =930kgm 3，粘度 2.733X10 -2Pas。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：确定搅拌功率及夹套传热面积。(3)搅拌器、搅拌器附件、搅拌槽、夹套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)绘制搅拌器工艺流程图及设备设计条件图。(6)对本设计评述(五) 参考文献一、
3、 柴诚敬，张国亮等化工流体流动与传热北京：化学工业出版社，2000二、 化工设备设计全书编辑委员会搅拌设备设计上海：上海科学技术出版社，1985三、 王凯，冯连芳混合设备设计北京：机械工业出版社，2000均相液体机械搅拌夹套冷却反应器设计第- 3-页 共-19 页目 录第一章 设计方案简介-51.1 搅拌设备的选型-51.2 搅拌器的组成及选择-51.3 电动机的选型-61.4 减速机的选型-61.5 密封装置的选择-61.6 物料进口安置-71.7 夹套进出口装置-71.8 泵的选择-71.9 支座的选择-71.10 管子的选择-71.11 封头的选择-8第二章 工艺流程草图及说明- 8第三
4、章 工艺计算及主要设备设计-83.1 均相液体和冷却水的物性数据-83.2 搅拌设备的计算及选型-93.2.1 搅拌设备选型-93.2.2 搅拌设备计算-93.2.2.1 搅拌槽的结构设计-93.2.2.2 搅拌槽的设计计算-11第四章 辅助设备的计算和选型-134.1 电动机的选型-144.2 支座的选择-144.3 泵的选型-144.3.1 输料泵的选型计算-144.3.2 冷水泵的选型计算-16第五章 设计结果一览表-17第六章 附图-18第七章 设计心得-18第八章 主要符号说明-19均相液体机械搅拌夹套冷却反应器设计- 共-19-页第-4 页 第九章 参考资料-19第一章 设计方案简
5、介1.1 搅拌设备的选型因为该设计所用搅拌设备主要是为了实现物料的均相混合，故可选的搅拌设备类型有：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。搅拌设备的选用应满足下列要求：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。由于本设计是低黏度的液体混合，是难度最小的一种搅拌过程，主要目的是在给定的时间内达到或接近均相混合的要求。其主要控制因素是容积循环速率。透平式是化工厂中运用最为广泛的搅拌设备,能有效的完成几乎所有的搅拌操作并能处理粘度范围较广的液体,他们在差生径向液流时特别有效,但亦同时引起轴向液流,尤其在槽壁上有挡板之时.对混合密度大致相同的
6、液体,他们的效力极为显著,此外,它们的造价也比多数其他形式的搅拌设备低.结合这次设计的各种条件可选择六片平直叶圆盘涡轮式搅拌器-透平式搅拌器.1.2 搅拌设备的组成及选择1.2.1 搅拌设备上端可用机械密封，易维护、检修、寿命长。搅拌设备的安装高度要有利于底部出料，使出料口处得到充分的搅动，使输料管路畅通。1.2.2 组成均相液体机械搅拌夹套冷却反应器设计第- 5-页 共-19 页搅拌设备的典型结构（1） 透平式-涡轮搅拌设备1-叶轮；2-槽体；3-夹套；4-搅拌轴；5-压出管6-支座；7-入孔；9-轴封；10 传动装置一般搅拌设备由搅拌装置（传动装置、搅拌轴、叶轮）、轴封、搅拌槽（槽体、附件
7、）三部分组成。还可根据工艺要求配置加热装置或冷却装置。搅拌设备的典型结构如上图（1）所示。搅拌装置、轴封、叶轮等选用材料可根据不同的工艺要求选用碳钢或不锈钢等材料来制作。搅拌罐体与搅拌罐盖可采用法兰密封联结或焊接联结。搅拌罐体与搅拌罐盖可根据工艺要求开进料、出料、观察、测温、测压、蒸汽分馏、安全放空等工艺管孔。搅拌罐盖上部配置有传动装置（电机或减速器） ，由传动轴驱动搅拌罐内的搅拌器.轴封装置可采用机封或填料、迷宫密封等多种形式(根据用户需要确定)。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操作中会出现不利的条件导致功率过大。
8、搅拌转动装置常配用 4 极或 6 极电动机, 8 极电动机比较少用, 2 极电动机几乎均相液体机械搅拌夹套冷却反应器设计- 共-19-页第-6 页 不用。通常，减速机有多种速比可选择，配用 4 极或 6 极电动机有可能获得相近的搅拌转速。当电动机功率相同时，4 极电动机比 6 极电动机便宜，质量轻，但所要求的减速机的减速比较大，减速机可能比较贵。所以我们选用 6 极的电动机。1.4 减速机的选型减速机的选择是根据反应釜搅拌传动所需的电机功率，搅拌轴转速（即减速机输出轴转速） ，然后再根据其他具体条件综合考虑，确定适用的减速机。其中反应釜为立式安装，采用耳式反应。由于设备需要保温，反应釜直接支撑
9、在楼板上，所以选 B 型，选四个支座。由于反应釜的直径为 2020mm，大于 900mm 所以需要开设入孔。便于安装，拆卸，清洗和检修设备内部的装置。选用圆形入孔的机器制造方便。圆孔的大小及位置以进出设备方便；搅拌器的尺寸，以方便搅拌器轴及搅拌器能通过的入孔放入罐体内。1.5 密封装置的选择用垂直于轴的平面来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。机械密封装置主要由动环、静环、弹簧加荷装置和辅助密封圈等四部分组成。1.6 物料进口安置出料管的结构设计主要考虑物料是否易于放出且能放尽，阻力小，不易赌塞，温应力等因素。我们设计的出料口在反应釜的下端，便于物料排净，不用设置出料泵。另外，出料口设置温度测量点，以便控制物料的冷却温度。1.7 夹套进出口安置冷却液进口管安置在反应釜两侧，使液体从底部进入，高端流出，从而避免气泡的产生，使传热介质能充满
