夹套反应釜课程设计

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第3章 反应釜的搅拌装置

3.1 选择搅拌器

搅拌装置由搅拌器、轴及其支撑组成。搅拌器的形式主要有：桨式、推进式、框式、涡轮式、螺杆式和螺带式等。本釜选用折叶桨式搅拌器。根据表 3-1 选择搅拌器参数：

表 3-1 搅拌器的重要参数

桨型 常用尺寸 常用运转条件 常用介质粘度范围 dj/Di=0.35?0.80 桨 式 b/dj=0.10?0.25 叶片数Z?2 N?1?100r/min v=1.0?5.0m/s s 小于2000mPa?60 折叶角?=45、??v—叶端线速度 根据条件选取得dj=600mm；b/dj=0.2，得b=120mm；选取折叶角?=45?。 桨式搅拌器与轴的连接常用螺栓对夹。当轴径d?50mm时，应加紧定螺钉；当

d>50mm时，加穿孔螺栓或圆柱销固定。桨式搅拌器的主要尺寸见表 3-2。

表 3-2 桨式搅拌器的主要尺寸/mm

螺栓 螺钉 N/nDj 350 400 500 d D0 数量 D1 数量 ? B C m f E 质量 不大于 30 2 M12 10 40 50 60 90 120 85 100 1.77 1.93 — 3 3.38 3.62 0.01 0.02 550 40 M12 600 700 850 950 1100 50 M16 4 12 1 140 110 45 150 70 4.59 0.025 10.42 0.05 12.11 4 13.57 0.075 20.95 16 M16 120 注： N—计算功率；kw；

n—搅拌器每分钟转速，r/min；

N/n—搅拌器桨叶强度所允许的数值，其计算温度《200?C

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3.2 电动机额定功率的确定

填料密封功率损失约为搅拌器功率的10%或至少0.368KW，而机械密封的功率损失仅为填料密封的10%-15%。在此选用机械密封，其功率损失约为0.184KW。选用带传动，机械效率?=0.95.则有Nm=0.184KW, ?=0.95,故电动机功率由公式：

PN?N?Nm? （3-1）

得，PN?4.4KW，式中 N—轴功率，KW，N=4KW。为了安全生产，选用P?5.5KW。

3.3 搅拌轴设计

搅拌轴可用实心或空心直轴，碳钢材料常选45钢，有防腐或防污染要求的场合，应采用不锈耐酸刚。其结构形式根据轴上安装的搅拌器类型、支承的结构和数量以及与联轴器的连接而定。

（1）按转矩计算时。轴材料选用45钢，则选???k=30MPa，实心轴直径： d?365.1?3式中 P—搅拌传递功率，KW； n—搅拌轴转速，r/min；

???k—搅拌轴的需用切应力，MPa，见表3-1。 可由式（3-2）得，d?35.5mm。

表 3-1 常用轴材料的许用切应力???k

轴的材料 Q235/20 P （3-2）

???k?nQ275/35 45 40Cr1Cr132Cr131Cr18Ni9Ti 15-25 （调质） （退火） （调质） ???k/MPa 12-20 20-30 30-40 40-52 18-24 40-50 注：表中???k是考虑了弯曲等影响后的许用应力。转动中弯矩较小的取较大值，弯矩大的取较

小值；轴径大的取较小值，轴径小的取较大值；操作条件好的取教大值，操作条件差的取较小值；采用20、35钢时???k可取较大值。

（2）按刚度计算时。对于碳钢及合金钢G0?7.94?104MPa;一般传动和搅拌轴的计算可选???为1/2?1(?)/m，在此选???=1/2(?)/m。则搅拌轴直径：

d=1536.64P （3-3）

???G0n10

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式中 G0—剪切弹性模量，对于碳钢及合金钢G0?7.94?104MPa

???—在精密稳定的传动中，???可取1/4?1/2(?)/m；一般传动和搅拌轴的计算可

选1/2?1(?)/m；对精度要求低的传动可选???>1(?)/m。

由式（3-3）得，d=44.4mm。；

因此选择轴径d=50mm。轴的转速不大于200r/min，故不需要计算轴的临界转速。

3.4 搅拌器强度设计

搅拌器强度计算中的计算功率：

Nj=k?P?Nm （3-4） 式中，k=最大转矩，查得k=2.2

额定转矩由式（3-4）求得Nj=10.341KW.

作用在折叶桨表面上的液体阻力在折叶片根部I-I断面对主惯性轴x-x所产生的弯矩为：

Mx-x=4773Njn?1 （3-5） sin?m。 由式（3-5）求得：Mx-x=349N?该断面的抗弯断面模量为：

b?2W? （3-6）

6取桨叶厚度?=16mm，由式（3-6）得，W=6.0?10-6m3。搅拌器强度计算中的安全系数

nb=3，则???=189/3=63MPa

弯曲应力：

?=Mx-x （3-7） W由式（3-7）得，?=58.2MPa<63MPa。因此搅拌器强度足够。

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第4章 反应釜的传动装置

反应釜的搅拌器是由传动装置来带动。传动装置设置在釜顶封头的上部，器设计内容一般包括：电机、减速机的选型、选择联轴器、选用和设计机架和底座等。

4.1 选用电动机

根据设计任务书的要求，选用选用三相异步电动机Y132M2-6,转速960r/min，P=5.5KW.

4.2 选用减速器

常用减速装置有齿轮减速器、涡轮减速器、V带以及摆线针齿行星减速器等。根据n=200r/min，电动机功率为5.5KW.查表 4-1可选择二级齿轮减速器 表 4-1 标注减速器的性能参数

减速器类型 谐波减速器 摆线针轮行星减速器 二级齿轮减速器 V带传动减速器 转速范围/(r/min) 4-16 16-160 125-250 320-500 电动机功率范围/KW 0.6-13 0.6-30 0.6-30 0.6-5.5 类型代号 XB BLD LC P 特性参数 柔轮分度圆直径 电动机功率、机型、减速比 中心距 V带型号和根数 4.3 凸缘法兰的选用

凸缘法兰一般焊接在搅拌容器封头上，用于连接搅拌传动装置，也可兼作安装、维修、检查用孔。根据介绍的耐蚀性，凸缘法兰可选用整体结构或衬里结构，密封面形式有突面（R或LR）和凹面（M或LM）两种，其中LR和LM为衬里结构的密封面形式。凸缘法兰可按HG-21564选用。本釜选用R型凸缘法兰，见图4-1、图4-2。

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