化工机械基础5-11.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第十一章 化学过程设备,11.1,概述,11.1.1,化学过程设备的应用及特点,1,、特点：使物料混和充分，加热物料，并及时补充或带走热量。,2,、应用：化学反应、生物反应、混合、分散、溶解、结晶、萃取、吸收或解吸、传热等操作。,1,、化学反应设备,2,、生物反应设备,流化床反应设备,釜式反应设备,管式反应设备,塔式反应设备,固定床反应设备,机械搅拌式反应设备,气升式反应设备,流化床反应设备,按设备结构,特征,11.1.2,化学过程设备的类型,釜式反应设备的总体结构一般由釜体、传热装置、搅拌装置、传动装置和密封装置等部分组成。,其结构如图所示。,点击图标播放,11.2.1,釜式反应设备的,总体结构与机械特征,11.2,釜式反应器,釜式反应设备,立体图,(,a,),外形图,(,b,),剖面图,11.2.2,釜体,圆筒体，封头（椭圆形、锥形和平盖，椭圆,形封头应用最广）。,各种接管，满足进料、出料、排气等要求。,上封头焊有凸缘法兰，用于搅拌容器与机架,的连接,。,4.,传感器，测量反应物的温度、压力、成分及其它参数。,5.,支座，小型用悬挂式支座，大型用裙式支座或支承式支座。,1.2.3,传热装置,换热元件,夹套,内盘管,优先采用夹套，减少,容器内构件，便于清,洗，不占有效容积。,夹套,(a),整体夹套,(b),型钢夹套,(c),短管支承式蜂窝夹套,(d),折边锥体式蜂窝夹套,(e),半圆管夹套,夹套主要结构示意图,(a)(b)(c)(d)(e),（,1,）夹套,常用的,整体夹套,结构如下图所示，其中圆筒型夹套仅在圆筒部分有夹套，传热面积较小，用于传热面积不大的场合；,U,型夹套是圆筒部分和下封头都有夹套，传热面积大，是最为常用的结构。,(,a,),圆筒型,(,b,),U,型,(2),内盘管,在釜式反应设备中，如果采用夹套传热不能满足工艺要求或者釜体结构不能采用夹套时，可采用内盘管，如图所示。,由于内盘管浸没在物料中，热量损失小，传热效果好，但检修较为困难。,d,D,对称布置的几组,竖式蛇管：,传热,挡板作用,竖式蛇管,11.2.4,搅拌装置,定义,功能,搅拌器又称搅拌桨或搅拌叶轮，是搅拌反应器的关键,部件。,提供过程所需要的能量和适宜的流动状态。,原理,搅拌器旋转时把机械能传递给流体，在搅拌器附近形,成高湍动的充分混合区，并产生一股高速射流推动液,体在搅拌容器内循环流动。,流型,流体循环流动的途径。,（一）几种常用搅拌器：,1.,桨式搅拌器,结构最简单,叶片用扁钢制成，焊,接或用螺栓固定在轮,毂上，叶片数是,2,、,3,或,4,片，叶片形式可,分为平直叶式和折叶,式两种。,桨式搅拌器,2.,推进式搅拌器,推进式搅拌器（又称船用推进器）,常用于低粘流体中。,结构,标准推进式搅拌器有三瓣叶,片，其螺距与桨直径,d,相等。,它直径较小，,d/D=1/4,1/3,，,叶端速度一般为,7,10 m/s,，,最高达,15 m/s,。,推进式搅拌器,涡轮式搅拌器（又称透,平式叶轮），是应用较,广的一种搅拌器，能有,效地完成几乎所有的搅,拌操作，并能处理粘度,范围很广的流体。,3,涡轮式搅拌器,涡轮式搅拌器,4,锚式搅拌器,结构简单。,适用于粘度在,100Pas,以下的流体搅拌，当流,体粘度在,10,100Pas,时，可在锚式桨中间加,一横桨叶，即为,框式搅,拌器，,以增加容器中部,的混合。,锚式搅拌器,（二）,搅拌轴,设计搅拌轴应考虑的四个因素：,扭转变形；,临界转速；,扭矩和弯矩联合作用下的强度；,轴封处允许的径向位移。,确定轴的实际直径时，,还得考虑腐蚀裕量，,最后把直径圆整为标,准轴径。,上述因素计算所得,的轴径是指,危险截面处的直径,11.2.5,传动装置,1,电动机；,2,减速机；,3,联轴器；,4,支架；,5,搅拌轴；,6,轴封装置；,7,凸缘；,8,上封头,传动装置,轴承,11.2.6,密封装置,机械搅拌反应器,轴封,主要有两种,轴的密封装置,填料密封,机械密封,避免介质通过转轴从搅拌容器内泄漏或外部,杂质渗入搅拌容器内。,目的：,填料密封的结构,1,压盖,2,双头螺柱,3,螺母,4,垫圈,5,油杯,6,油环,7,填料,8,本体,9,底环,釜用机械密封基本结构,釜式反应设备的设计内容包括两部分,:,(1),一是釜式反应设备的工艺设计，根据过程原理和生产工艺要求进行设计；,(2),二是釜式反应设备的机械设计，主要是根据压力容器设计介绍的方法和有关标准进行设计。,11.3,釜式反应设备的设计简介,(1),釜式反应设备的工艺设计,通过对釜式反应设备的工艺设计，应该能够给出该釜式反应设备的具体工艺条件，包括产量、操作方式、最大工作压力,(,或真空度,),、最高工作温度,(,或低温操作的最低工作温度,),、物料性质和腐蚀情况等。,若釜式反应设备还需要进行传热时，则必须给出传热面型式和传热面积、搅拌器型式和功率等。,(2),釜式反应设备的机械设计,根据压力、温度、物料性质,(,主要是腐蚀性,),、材料的焊接性能以及制造工艺等选择釜式反应设备各零部件合适的材料；,总体结构设计,根据工艺条件、要求以及考虑制造、安装和维修方便等多种因素，确定釜式反应设备各部分的结构形式，如釜体、夹套、传热面、传动类型、轴封和各种附件的结构类型；,釜体和夹套的设计计算,根据工艺参数确定各部分几何尺寸，利用压力容器设计的方法对釜体、夹套进行强度和稳定性计算和校核；,传动装置设计,主要包括选择电动机、确定传动类型、选择减速机、搅拌轴、联轴器、机架及底座设计等；,选择搅拌装置中的搅拌器形式，并设计相应的搅拌轴；,选择密封装置中的轴封类型及其有关零部件。,