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陈红霞发酵罐设计.doc

陈红霞发酵罐设计

心慌慌的夏天
2017-11-11 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《陈红霞发酵罐设计doc》,可适用于工程科技领域

陈红霞发酵罐设计化工设备设计基础设计题目:夹套搅拌发酵罐设计年月摘要发酵罐是一种搅拌反应器,主要利用浆叶搅拌,使参加反应的物料混合均匀,使气体在液相中更好地分散、强化相间的传热、传质。搅拌设备在工业生产中应用范围很广,尤其在化工生产过程中,它是重要的操作单元之一搅拌反应器主要由搅拌装置、轴封、搅拌罐三部分组成。三个组成部分各起如下的作用:搅拌装置是由传动装置、搅拌轴、搅拌器组成,由电动机和皮带传动驱动搅拌轴使搅拌器按照一定的转速旋转,以实现搅拌的目的,轴封是为搅拌罐和搅拌轴之间的传动密封,封住罐内的流体不致泄,搅拌罐:搅拌罐是容积内的两种或多种液体以及m液体与固体或气体物料反应的场所。本设计需要一个工艺条件如下:容积,高径比i=,立式结构的带夹套的搅拌罐。设计内容包括:总体结构设计搅拌容器的设计传动系统的设计确定轴封类型及有关零部件绘制电子版CAD图。关键词:发酵罐、搅拌装置、轴封、搅拌罐、CAD图设计任务书设计题目夹套搅拌发酵罐设计工艺条件如下容积m,高径比i=,立式结构立式结构,搅拌转速,n=rmin,要求物料分散均匀容器内液体:ρ=Kgm,μ=Pas,夹套:冷却水容器内的操作条件:工作压力为常压,工作温度为,夹套内冷却水的压力为MPa,冷却水进口温度为,出口温肉为,筒体材质为CrNi装料系数为υ=设计任务根据工艺条件设计合适的带夹套的发酵罐并给出发酵罐装备图最后给出设计任务书。夹套搅拌发酵罐的确定容器结构设计:确定发酵罐的几何形状。根据已知条件v=m,i=,两端采用标准椭圆封头,则圆筒体内径vD===mi,,iD圆整后内径=iV查JB公称直径DN标准椭圆封头的容积=m,d则圆筒体的高度VV,,dH=m,,,,D,,表给的推荐范围。核算高径比i=符合夹套的几何尺寸。D,,夹套内径由表iH=H=×=miH只在筒体处设置夹套所以换热面积A=Dπ=π××=i搅拌器的几何尺寸。尽量药物分散均匀,故选用六直叶圆盘涡轮式搅拌器,具体尺寸如下:dDdmm,,,,dlb::::,,由则搅拌器宽度b=mm,l=mm,jijjd,圆盘直径一般选浆径的,m因为液层较高,选用三层搅拌器,搅拌器距器底高度C=m,两层搅拌器间距为m,液面高度为m。接管。根据工艺条件确定各接管的尺寸选用板式平焊法兰公称压力为PNMPa。挡板。D取宽度W==mm,挡板数Z=即可。i人孔。为了方便安装、清洗、检修等在上封头上开公称直径为mm的人孔选用标准HTT中的回转盖式平焊法兰人孔视镜。为了便于观察内部情况安装一对视镜。支座。根据工艺条件选用耳式支座。搅拌设备强度计算:筒体强度计算。罐内为常压,而夹套内工作压力为MPa,取其设计压力p=MPa,发酵罐圆通承受外压。需进行稳定性计算。筒体材质为CrNi,焊接接头系数υ=tσ=MPa。C设圆筒的厚度为mm取钢板厚度负偏差为=mm。则筒体的有效厚,D为=mm,筒体外直径=mm,筒体长度L=mm。eD,D因=L=,由GB查得:A=,在由E=×Me,,查图得:A值在温度线的左方故AEp===MPa,()De,p=<p=MPa,故满足稳定性要求,所以取筒体名义厚度=mmn夹套强度计算。工作压力为MPa取其设计压力p=MPa,取其设计压力p=MPa,夹t套材质为QB,焊接接头系数φ=σ=MPa,则发酵罐厚度pDi,==mm,t,,,p,C取腐蚀余量C=mm,=mm,则厚度附加量CC=C==(mm),夹套的设计厚度==mmd,取夹套的名义厚度=mmn封头强度计算。查JBT可知公称直径为mm标准椭圆封头最厚度为mm,而容器内为常压故取椭圆封头名义壁厚为mm材质为CrNi。搅拌功率计算。已知n=rmin,d=m,ρ=kgm,μ=Pas,jdn,j对于单层搅拌器而言:雷诺数Re,,,,,,查Reψ图,可知功率因数ψ=。全挡板条件下,不考虑Fr数则ψ=Np。N',nd,,Np=知N=NpKwj,ndj'所以三层搅拌器的功率N=N=Kw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或至少Kw,而机械密封的功率损失仅为填料密封的~。在此选用机械密封其功率损失N为Kw。m用传送带传送机械效率η=。NNm则电动机功率KwP,,,N,,,根据电动机规格选用P=Kw搅拌器强度设计。功率N=kηP,N=××=Kwjm其中k为电动机启动时的过载系数查得k为核算强度:叶片为个假设各叶片受力相等。每个叶片的危险断面处的弯矩为Nxr,jM,Zxnrr,x,rr,N其中计算功率,KwjZ叶片数量n转速rminr搅拌器的外半径,mr圆盘涡轮的桨叶内半径,mr圆盘涡轮的圆盘半径,mx桨叶上液体阻力的合力作用位置,mN由上计算可知:=Kw,n=rmin,Z=jrrr又=m=m=mx故=m,M=Nm抗弯截面系数b,,,W,,,其中搅拌器桨叶厚度取mm,δ=mmn,搅拌器强度计算中安全系数,则bσ=×=(MPa)最大弯曲应力应满足M,σ=(MPa)σ=(MPa),,W因此搅拌器强度足够搅拌轴设计。a按转矩计算时轴材料选用钢,则选用τ=MPa,实心轴直径:kPdmm,,,,nkb按钢度计算。对于碳钢及合金钢G=Mpa选γ=(º)m则搅拌轴直径Pd=mm,,,Gn因此选轴径d=mm轴的转速低于rmin故不需计算轴的临界转速。传动装置设计根据电动的功率电动机选择YBL型号,,的减速器选用规格为ZJ行星减速器型号为ZJ。支座。,,选用个A耳式支座进行核算支座允许载荷Q=KND,D,设备壳体内径为mm,总高度为m,夹套内径为mm夹套厚ii度为mm,初步估计物料m=Kg,许昌本地风压q=N,地震设防烈,,度为度(取α=)。支座材料为Qσ=MPa。A支座相关尺,,s,,l寸:mm,bmm,=mm,mm支座底板距地面高度为m,,h=m,n=,不均匀系数k=,a支座承受的实际载荷Q地震载荷:Pmg,,,,(N)e风载荷:PfqDH,,,(N)wi(其中按取值fH,,,)则:iPPP,,,(N)ew安装尺寸:DDbls,,,,,,,()()(),,in(mm)mgPh,(KN)Q,,,())(knnD则Q<Q=KN满足支座本体允许载荷的要求。Mb计算支座处圆筒所受的支座弯矩LQls(),(),(Nm)M,,,L夹套的有效厚度为,,,,(mm)e内压按MPa计,,,M根据和p查JBT标准表B内插得:=(KNm)eLMM<=(KNm)故个A耳式支座满足要求。LL开孔补强计算。,,本设计所选用的人孔筒节内径d=mm,壁厚mm。故补强圈的尺寸为:内径DD,=mm外径mm,故补强圈的厚度按下式估算:d,(),emm=,,,补DD,,考虑到罐体与人孔筒节均有一定的厚度余量补强圈取mm厚度。总结到这里,发酵罐的设计也就告一段落,前前后后大约经历了有两个周,现在回想起来其实该次的设计是设计课题里面比较简单的因为有了上一次换热器设计的基础,做起来还是比较顺手的思路也不是很乱,所以比一次做设计节省了好多时间,其中也学到了好多知识。总的来说,这次课程设计不仅加深了我对发酵罐设备的认识更让学到了其它方面的知识。首先李老师先给我们进行了课程设计指导,答疑互动,先让我们从整体上认识这次的设计题目,大体了解设计方案和任务。理论课,起了十分重要的导向作用,让我们少走了许多弯路。接下来我们要做的就是,一要完成发酵罐的计算部分,二要做成电子档word形式,最后需要画一张AutoCAD的设备装配图。计算并选择合适的发酵罐是一个相当重要的环节,选择是否恰当直接影响整个设计,而这部分又是一个十分繁琐的步骤,要进行反复的选择,直到选择出符合要求的换热器,当然这期间耗时量也很大,也遇到了许许多多棘手的问题,不过通过自己的独立思考和同学间的相互交流,以及老师的帮助,最终还是选择出了理想的发酵罐。接下来就是电子档word形式的制作,这部分相对来说比较简单,但也要注意细节问题,和排版的美观大方。AutoCAD的工艺流程图是最后一部分,通过不断地复习以前学过的工程制图知识和查阅其它资料工具书,最终完成了流程图的绘制。这次课程设计对我的工程设计技能有很大提高,也加强了我写作科技论文的撰写能力,更为所学理论知识和实际情况的结合打下坚实的基础,最后再次感谢我的同学和李延升老师热情帮助。参考文献方书起化工设备课程设计指导M北京:化学工业出版社,谭蔚编化工设备设计基础M第版天津:天津大学出版社,李克永化工机械手册M天津:天津大学出版社,JBT―《ZJ行星系列齿轮减速器》JBT―《容器支座》GB―《建筑抗震设计规范》化工设备设计全书编委会搅拌设备M北京:化学工业出版社,JBT―《补强圈》

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