过程设备设计与选型课程设计.doc

设计任务书设计参数要求容器内夹套内蛇管内工作压力 ，Mpa0.30.5 工作温度 ，120180介质微腐蚀低粘度A液体和B固体冷却水或蒸汽蒸汽全容积 ，m5操作容积 ，m3.54传热面积 ，m215腐蚀情况微弱推荐材料Q235-B搅拌器型式桨式搅拌轴转速 ，r/min100目录第1章 反应釜的结构设计31.1 釜体直径及高度计算31.1.1 釜体直径的计算31.1.2 釜体高度的计算41.1.3 H/D校核61.1.4 釜体的装料量61.1.5 确定夹套的直径和高度61.2 厚度计算71.3 水压试验及其强度校核81.4 封头的选型及尺寸确定91.4.1 封头材料及结构型式的选择91.4.2 封头的厚度计算91.4.3 封头内压试验应力校核10第2章 反应釜的搅拌装置102.1 搅拌装置的基本结构102.2 搅拌装置的分类112.3 搅拌轴的设计122.3.1 搅拌轴的材料122.3.2 搅拌轴的结构122.3.3 常用的搅拌器的结构和特点122.4 搅拌功率的计算142.5 搅拌轴的校核152.5.1 搅拌轴材料的选择152.5.2 搅拌轴的强度校核162.5.3 搅拌轴的刚度校核17第3章 反应釜的传热装置183.1 传热装置的类型及选择183.2 传热面积的校核19第4章 反应釜的传动装置204.1 传动方式204.1.1 电机的选用204.1.2 机座的选用214.2 底座的设计21第5章 反应釜的密封装置设计225.1 机械密封225.2 填料密封24第6章 反应釜的其它附件256.1 人孔和手孔256.2 设备接口256.2.1 接管与管法兰256.2.2 液体出料管266.2.3 补强圈266.3 视镜27第7章 反应釜装备图27结束语28参考文献29第1章 反应釜的结构设计1.1 釜体直径及高度计算1.1.1 釜体直径的计算釜体的基本尺寸是内径Di和高度H，它们的尺寸首先要满足工艺设计要求。对于反应釜，搅拌功率与搅拌器直径的五次方成正比，而搅拌器的直径往往需要随容器直径的增大而增加，因此在同样的容积下，反应釜的直径太大时不适宜，故筒体的高度不宜太矮。 根据实践经验，集中反应釜的H/D如表1-1所示。 表1-1 反应釜的H/D值种类釜内物料类型H/D一般反应釜液-液相或液-固相物料11.3气-液相物料 12发酵罐类气-液相物料1.72.5在确定反应釜直径及高度时，还根据反应釜操作时所允许的装料程度即装料系数，予以综合考虑，通常装料系数可取0.60.85；如果物料在反应过程中产生泡沫或成沸腾状态，应取较低值，一般为0.60.7；若反应状态平稳，可取0.80.85（物料粘度大时，可取最大值）。而釜体容积V与操作容积V有如下关系：V=V工程实际中，要合理选用装料系数，以尽量提高设备利用率。本设计所选的装料系数为0.8，反应釜的H/D取1.2。对于直立反应釜来说，釜体容积通常是指圆柱形筒体及下封头所包含的容积之和，根据釜体容积V和物料性质，选定H/D值，估算筒体内径D，由公式（1-1）和（1-2）求得。 = (1-1) (1-2)可得 D=1744mm，将计算结果圆整为标准直径D=1700mm。式中：V釜体容积，m（本次设计的釜体容积为5m）； H筒体高度，m； D筒体内径，m。1.1.2 釜体高度的计算对于直立式反应釜，其圆柱部分筒体的高度H可由公式(1-3)计算可得。 (1-3) 圆整后取H=1900mm。式中：V釜体容积，m（本次设计的釜体容积为5m）； V封下封头所包含的容积，V封=0.7339 m；可从表1-2查得。表1-2 以内径为公称直径的椭圆封头的型式和尺寸公称直径DNmm曲边高度h1mm直边高度h2mm内表面积Am2容积Vm3公称直径DNmm曲边高度h1mm直边高度h2mm内表面积Am2容积Vm330075250.12110.005335088250.16080.0080400110250.20490.2049450112250.25480.2548400.22370.2237400.27610.2761500125250.31030.3103550137250.37110.0277400.33380.3338400.39700.0310500.34950.3495500.41430.0337600150250.43740.0353650162250.50900.0442400.46560.0396400.53970.0492500.48450.0424500.56010.0525400.53970.0492700175250.58610.0545750188250.66860.0663400.61910.0603400.70400.0729500.64110.0641500.72760.0773800200250.75660.0796900225250.94870.1113400.79430.0871400.99110.1209500.81940.0922501.24110.17021000250251.16250.15051100275251.39800.1980401.20960.1623401.44990.2122501.24110.1702501.48440.22171200300251.66520.25451300325251.93400.3208401.71170.2714401.99530.3407501.74940.2827502.03610.35401400350252.23460.39771500375252.55680.4860402.30050.4202402.62750.5125502.34450.4362502.67460.53011600400252.90070.58641700425253.26620.6999402.97510.6166403.34630.7339503.02630.6367503.39980.75661800450253.65350.82702000500254.49301.1257403.73830.8652404.58731.1729503.79490.8906504.65011.20432200550255.41931.48892400600256.43231.9227405.52291.5459406.54531.9905505.59211.5839506.62072.0358注：当封头厚度10mm时，封头直边高度h2取25，当封头厚度10 5 m 釜体容积合理。1.1.4 釜体的装料量V0 = V = 0.75.05 =3.54m。装料系数，且取0.7； V釜体容积。1.1.5 确定夹套的直径和高度由表1-3可知，对于釜体内径D=7001800mm，夹套的内径Dj=D+100，因此Dj=1700+100=1800mm，符合压力容器公称直径。估算夹套的高度为：所以Hj=1400mm。表1-3 夹套内径Dj /mmD500600700180020003000DjD+50D+100D+2001.2 厚度计算釜体液柱静压力：PH=所以釜体筒体和封头的计算内压Pc=P+PH=0.319MPa。由于釜内承受0.3Mpa压力，而夹套承受0.5Mpa压力，所以釜体的筒体壁厚有以下几种情况：1.按承受Pc=0.319 MPa内压计算 。min=3mm e e =2.83mm。取筒 =n =5mm合适。其中：设计压力； 筒体内径；名义厚度； 有效厚度。2.按承受0.5MPa外压计算设筒体名义厚度=13mm，取壁厚负偏差C1=0.8mm，腐蚀裕量C2=2mm。e =n -C-C=13-0.8-2=10.2mm。筒体外径D0=Di+2=1700+213=1726mm。由表1-2可知=13mm，DN=1700mm之椭圆封头的直边高度和内壁曲面高度分别为h2=40mm，h1=425mm，则筒体计算长度为：1400+40+425/3=1582mm。式中： Hj夹套高度； h2封头的直边高度；h1封头内壁曲面高度。又 L/ D0=1582/1726=0.92由参考文献1查的系数A=0.0007。釜体材料选用Q235-B的=235MPa，由参考文献1图材料的B-A曲线图查得B=98MPa，可用以下公式计算p p= pp=0.5MPa名义厚度=13mm的釜体能满足0.5MPa的外压稳定性要求。由于釜体既要能承受内压，又要能承受外压，所以釜体壁厚应取两者中的较大值，即确定釜体厚壁为=13mm。1.3 水压试验及其强度校核 P=1.25P0.9显然，故水压试验强度足够。其中：设计压力； 实验压力；计算应力； 屈服应力；焊接接头系数。1.4 封头的选型及尺寸确定1.4.1 封头材料及结构型式的选择1.封头材料的选择此次设计封头的材料与釜体的材料相同，采用Q235-B。2.封头结构型式的选择压力容器封头的种类较多，封头又称端盖，按其形状可分为三类：凸形封头、锥形封头、平板形封头。其中凸形封头包括半球形封头、椭圆形封头、蝶形封头和球冠形封头。本次设计选用椭圆形封头。1.4.2 封头的厚度计算1.按内压计算（上封头）当釜体的上封头只承受0.3MPa的内压时，C=C+C=0.6+2=2.6 mm 将计算结果圆整，取考虑到开孔对上封头的强度削弱及焊接方便，可取上封头与筒体等厚，即=13mm。下封头承受外压，也取=13mm，并按外压校核其稳定性。2.按外压校核有效壁厚e =n -C-C=13-0.8-2=10.2mm标准椭圆形封头的外压计算球面半径，计算系数A为：由系数A查材料的B-A曲线图，得系数B=110MPa，许用外压为p=0.5MPa取釜体下封头厚壁符合外压稳定和内压强度要求。故取=13mm。1.4.3 封头内压试验应力校核=1.25P0.9显然，故水压试验强度足够。 第2章 反应釜的搅拌装置2.1 搅拌装置的基本结构机械搅拌设备由搅拌容器和搅拌机两大部分组成。搅拌容器包括内容器、传热元件、内构件以及各种用途的开孔接管等；搅拌机包括搅拌器、搅拌轴、机架、轴封及传动装置等部件。其结构构成如图2-1所示。图2-1搅拌装置的基本结构设计反应釜时，选择合适的搅拌器是十分重要的。选择时根据什么原则，考虑什么因素。考虑的因素主要有两个方面，一是介质的性质，如被搅拌液体的黏度、重度及腐蚀性；另一个是反应过程的特性及传质传热的要求等。搅拌附件通常是指在搅拌槽内为了改变流动状态而增加的设备零件。搅拌设备的附件很多，有挡板、导流筒、稳定器以及插入容器内的进出料管、温度计、气体分布器等。在某些场合，这些附件是不可缺少的。采用哪种附件要和搅拌器的造型综合考虑，以达到预期的搅拌流动状态，增设附件会使液体的流动阻力增大，当然要影响搅拌功率。2.2 搅拌装置的分类搅拌反应设备的分类，其中按搅拌装置的安装型式可分为立式容器中心搅拌、偏心式搅拌、倾斜式搅拌。本次的设计主要采用的是立式反应釜。立式容器中心搅拌设备，是将搅拌装置安装在立式设备筒体的中心线上，驱动方式一般为皮带传动或齿轮传动，用普通电机直联或与减速器直联，功率为0.1kw,在实际应用中0.222kw比较常见。由于设备的大型化，超过400kw，的大型设备也出现了，一般认为功率3.7kw以下为小型，5.522kw为中型；转速低于100r/min为低速，100400r/min为中速，大于400r/min为高速。中、小型立式容器搅拌反应设备，转速为300360r/min，电机功率大约为0.415kw的范围，用皮带或齿轮一级减速。桨叶的形状，根据用途可以考虑各种各样的组合方式，以三叶推进式、涡轮式为主体。2.3 搅拌轴的设计2.3.1 搅拌轴的材料和普通的轴一样，常用45号钢，不重要的强度要求不高的搅拌轴可用Q235钢，当耐腐蚀要求较高或要求物料不被铁离子污染时，应采用不锈耐酸钢或采用防腐措施。2.3.2 搅拌轴的结构搅拌轴常用实心和空心直轴。其结构型式轴上安装的搅拌器的类型、支撑的结构和数量以及与联轴器的链接要求不高而定。还要考虑腐蚀等因素的影响。2.3.3 常用的搅拌器的结构和特点1）桨式搅拌器桨式搅拌器结构简单，制造容易。缺点是主要产生旋转方向的液流，即便是折叶式桨式搅拌器，所造成的轴向流动范围也不大。它主要应用于流体的循环或黏度较高物料的搅拌。桨式搅拌器的结构见图2-1。 （a）平直叶式 （b）折叶式图2-1 桨式搅拌器2）涡轮式搅拌器涡轮式搅拌器的主要优点是当能量消耗不大时，搅拌效率较高涡轮式搅拌器（又称透平式叶轮）。它是应用较广的一种搅拌器，能有效地完成几乎所有的教版操作，并能处理黏度范围很广的流体。3）推进式搅拌器推进式搅拌器结构简单、制造方便，适用于黏度低，流量大的场合，利用较小的搅拌功率通过高速转动的叶片能获得较好的搅拌效果，主要用于液液体系混合，使温度均匀，在低浓度固液体系中防止淤泥沉降等。推进式搅拌器循环性能好，剪切作用不大，属于循环型搅拌器。推进式搅拌器结构见图2-2。图2-2 推进式搅拌器4）螺带式搅拌器螺带式搅拌器是由桨式搅拌器变化而来的。它主要特点是消耗功率小。根据资料介绍，在雷诺数相同的情况下，单螺旋搅拌器的消耗功率是涡轮式搅拌器的消耗功率的二分之一，因此在化工生产中应用较为广泛，并主要适合在高粘度、低转速的情况下使用。由于桨式混合设备结构简单、混合性能好、能耗低、装料系数较大、同时所占用空间及作业面积小、操作维修方便，而且应用很广泛。鉴于以上各种搅拌器的特点和此次设计的基本条件，本次设计选用桨式搅拌器作为反应釜的搅拌装置。2.4 搅拌功率的计算搅拌过程进行时需要动力，这个动力称为搅拌功率，具有一定结构形状的设备中装有一定物性的液体，其中用一定形式的搅拌器以一定的转速进行搅拌时，将对液体做功并使之发生流动，这种使搅拌器连续运转所需要的功率即搅拌功率。显然，搅拌功率是搅拌器的几何参数、搅拌罐的几何参数、物料的物性参数和搅拌器的运转参数的函数。搅拌功率准数Np是搅拌设备最基本得特征参数之一，搅拌功率可由以下公式计算：影响搅拌功率P的主要因素有以下四种：1.搅拌器的集合尺寸和转速：如叶轮的直径d、叶宽b、叶片倾角、转速N、单个叶片数Np和叶轮离罐底宽度e等。2.搅拌容器的结构：如罐形、罐径D、深度H、挡板数Nb和挡板宽度Wb等。3.搅拌介质的特性：液体的密度、粘度等。4.重力加速度g等。上述影响因素可以用下式关联式（2-1）： （2-1）式中：B桨叶宽，m； d搅拌器直径，m； D搅拌容器内径，m； Fr弗劳德数，F； h液面深度，m； K系数； N转速，s； Np功率准数； P搅拌功率，w； r， q指数； R雷诺数， 粘度，Pas一般情况弗劳德数F的影响较小，容器的内直径D、挡板的宽度W等几何参数可归结到系数K。本次设计已知搅拌反应器筒体的直径为1700mm，采用桨式搅拌器，搅拌轴转速为100r/min，容器内液体密度为913.6kg/m，粘度为0.45310-3mPas。搅拌功率计算如下：搅拌器直径 di=(1/32/3)Di0.5筒体直径 d=0.5Di =17000.5=850mm 取圆整值d = 900mm。其中n=100r/min=1.67 s由文献中P238图6-10 Np-Re算图可查的Np=1.8按公式（2-2）可计算搅拌功率：kw本次设计的搅拌功率为4.47千瓦。2.5 搅拌轴的校核2.5.1 搅拌轴材料的选择搅拌轴材料的选择主要根据轴的工作条件并考虑制造工艺等因素共同来确定的。轴的材料应有较高的强度和刚度，同时还要考虑材料的来源、工艺性和经济性。搅拌轴的常用材料是碳素钢和合金钢。锻件的内部组织比较均匀，强度较好，故重要的轴（或尺寸变化大的轴）应采用锻件，常用优质碳素钢有35、45、50钢，其中以45钢应用最多。有时还需要适当热处理，以提高轴的强度、刚度和耐磨性。这类钢板的强度、塑性与韧性等综合机械性好，一般经正火、调质处理，且材料来源方便，加工方便，经济性好，可用于一般要求较高的轴，对于不重要或受载荷较小的轴可采用Q235-B、Q275等普通碳素钢。搅拌轴受到扭矩和弯曲的组合作用，其中以扭转为主，所以工程上采用近的方法来确定搅拌轴的直径。综合考虑，本次设计选用Q235-B作为搅拌轴的材料。2.5.2 搅拌轴的强度校核 圆轴扭转时的最大应力公式 （2-3） 式中：轴横截面上的最大剪切应力，MPa； MT轴所传递的扭矩，N mm；Wp轴的抗扭截面系数，mm； 材料许用剪切应力，MPa。对于Q235-B来说，取12 MPa20 MPa。查表2-1可知C，C为160135，取C=150。表2-1 常用材料的值和C值轴的材料Q235，20354540Cr，35SiMn/ MPa1220203030404052C16013513510811810710798 （2-4） =53.23mm 圆整后d=53mm MT =9.55106 （2-5） MT =9.55106 =9.55106=4.27 105 N mm 对于实心轴来说，轴的抗扭截面系数 （2-6） =29217.11mm3 将式（2-5）和（2-6）代入（2-4）中，得 （2-7）式中：d搅拌轴直径，mm； P搅拌轴传递的功率，kw；n搅拌轴转速，r/min。本次设计的强度计算如下：MPa 圆整值为15MPa 20MPa。mm。经校核，搅拌轴的强度合格。2.5.3 搅拌轴的刚度校核为了防止搅拌轴产生过大的扭转变形，从而在扭转中振动，影响正常工作，应把轴的扭转变形限制在一个允许的范围内，即规定一个设计的扭转刚度条件。工程上以单位长度的扭转角不得超过许用扭转角的刚度条件，即： （2-8）式中：轴扭转变形的扭转角，/m；G搅拌轴材料的剪切弹性模数，MPa，对于碳钢及合金钢为8.1MPa；I轴截面的极惯性矩，mm4，对于实心轴公式I；许用转角，/m。对于一般传动，如搅拌轴，取0.5 /m1.0 /m。由（2-8）可导出实心轴的直径为： (2-9)本次设计的刚度计算为：/m 。mm。经校核，搅拌轴的刚度合格。因为通过校核，搅拌轴的直径同时满足强度和刚度两个条件，所以本次设计搅拌轴直径选用d=53mm满足设计要求。第3章 反应釜的传热装置3.1 传热装置的类型及选择换热装置可以传递化学反应所需的热量或带走反应生成的热量，保持一定的操作温度。常用的换热元件有夹套和蛇管，当夹套的换热面积能满足传热要求时，应优先选用夹套。夹套安装在容器外侧，用焊接或法兰连接，使其余容器外壁形成密封的空间，在此空间内通入加热或冷却的物料。因为夹套结构简单，基本上不需要进行检修，并且这样可以减少容器内件，便于清洗，不占用有效容积。所以综合考虑，本次设计选用夹套作为换热元件。夹套的主要形式有整体夹套、型钢夹套、半圆管夹套和蜂窝夹套等。各种夹套适用的温度和压力范围表见表3-1。表3-1各种夹套适用的温度和压力范围夹套形式最高温度()最高压力（MPa）整体夹套U形3500.6圆筒形3001.6蜂窝夹套短管支撑式2002.5折边锥体式2504.0半圆管夹套3506.4型钢夹套2002.5常用的夹套形式为整体夹套，结构类型有四种，如图3-1所示，其中a型仅圆筒的一部分有夹套，用在需加热面积不大的场合。b型为圆筒的一部分和下封头包有夹套，是最常用的典型结构。c型是考虑到筒体受外压时为了减小筒体的计算长度，或者为了实现分段控制而采用分段夹套。d型为全包式夹套，与前三种比较，有最大传热面积。图3-1整体夹套型号鉴于以上各种夹套的特点，本次设计采用整体U型夹套。并且按照过程设备材料的选用原则，此次设计的夹套材料选用Q235-B。3.2 传热面积的校核DN=1700mm釜体下封头的内表面积。DN=1700mm筒体（1m高）的内表面积。夹套包围筒体的表面积。 需要加蛇管。 第4章 反应釜的传动装置4.1 传动方式搅拌反应器的搅拌器是由传动装置来带动的。一般包括电动机、减速装置、联轴节及搅拌轴等。搅拌反应釜的传动装置常设置在反应釜的顶盖（上封头）上，一般采用立式布置。电动机经减速机将转速减至工艺要求的搅拌转速，再通过联轴器带动搅拌轴旋转，从而带动搅拌器转动，电动机与减速机配套使用，减速机匣设置机座。当搅拌器快速传动并和电动机同步时，可与电动机直接连用。也可制造可移动的搅拌器，对简单的圆筒形或敞开设备可将传动装置安装在筒体上，搅拌轴斜插入通体内。4.1.1 电机的选用搅拌反应釜常用的电机系列有：Y系列三相异步电动机、YB系列防爆型三相异步电动机、YF系列防腐型三相异步电动机、YXJ系列摆线针轮减速异步电动机。电动机的功率主要根据搅拌所需要的功率以及传动装置的传动效率等而定。搅拌所需的功率一般由工艺要求提出，通常要考虑物料搅拌功率启动时的需要，但根据化工计算所得的搅拌轴计算功率有时与实际情况出入较大，还需要参考相近物料、相近搅拌情况下所需的功率。搅拌反应釜所需电动机的功率可由公式来计算。式中：P工艺要求的搅拌功率，kw； P电动机功率，kw；Pm轴封摩擦损失功率，kw； 传动系统的机械效率。B3卧式，机座带底脚，端盖上无凸缘。 B5卧式，机座不带底脚，端盖上有凸缘。B35卧式，机座带底脚，端盖上有凸缘。 V1立式，机座不带底脚，端盖上有凸缘。V15立式，机座带底脚，端盖上有凸缘。本次设计选用YXJ系列摆线针轮减速异步电动机。4.1.2 机座的选用机座是安放减速器用的，所以它与减速机底座尺寸要相配。三角带减速器自带机座，选用其他类型的标准釜用减速器可安装标准尺寸选用配机座。标准机座有J-A型和J-B型两种。1. J-A 型（不带支撑的）机座本机座适用于反应釜传来的轴向力不大时使用，减速器输出轴联轴器型式为夹壳式，或刚性凸缘联轴器。2. J-B型（带中间支撑的）机座本类型机座适用于反应釜传来轴向力较大的时使用。减速机输出联轴器为弹性块式联轴器，搅拌轴必须在反应釜内或轴封的填料箱中设有支撑。4.2 底座的设计安装底座用于支托机架和轴封，轴封和机架定位于底座，有一定的同轴度，从而保证搅拌轴既与减速器连接又穿过轴封还能顺利运转。视釜内物料的腐蚀情况，底座有不衬里和衬里两种。安装方式有上装式和下装式两种。有时轴封装置的箱体采取直接焊在封头上的方式称为衬里底座。此时底座只需安装机座，但为了保证机座与轴封装置的同心度，要求机座定位轴肩尺寸D和轴封箱体上决定搅拌轴定位的孔径D1应有一定的同心度，因此需在焊好后连封头一起安装在车床上，再车削这两个定位面。有时底座也可以不用整体式，而采用两块半月形垫铁的形式，以便于安装和维修。本次设计选用简化底座作为减速机、轴封装置与封头的连接装置。第5章 反应釜的密封装置设计由于搅拌轴是转动的，而反应釜的封头是静止的，在搅拌轴伸出封头处必须进行密封，以阻止反应釜内介质外漏，或阻止空气漏入反应釜内，这种密封称为轴封。轴封是搅拌反应器的重要组成部分，同时也是搅拌轴设备的一个重要组成部分。轴封的形式很多，最常用的有填料密封、机械密封、迷宫密封、浮环密封。5.1 机械密封机械密封是把转轴的密封面从轴向改为径向，通过动环和静环两个端面的相互贴合，并作相对运动达到密封的装置，又称密封端面。机械密封的主要元件由补偿环和非补偿环所组成的密封端面。由弹性元件为主构成的加载补偿和缓冲机构，辅助密封圈，包括动密封圈和静密封圈。与旋转轴连接并同轴一起转动的传动装置还有压盖和机体。机械密封（也称端面密封）的密封效果好，泄漏量很小，寿命长，但价格贵，加工安装维修保养比一般密封要求高。机械密封适用于输送石油及化工介质，可用于各种不同粘度、强腐蚀性和含颗粒的介质。机械密封结构如图5-1所示，机械密封型式及使用范围见表5-1。图5-1 机械密封结构表5-1 机械密封型式及使用范围标准号HG5-751-78HG5-752-78HG5-753-78HG5-754-78HG5-755-78HG5-756-78型 式单端面大弹簧单端面小弹簧单端面大弹簧单端面小弹簧双端面小弹簧双端面小弹簧非平衡型非平衡型平衡型平衡型非平衡型非平衡型代 号201202 203 204205206公称压力（MPa）0.10.250.10.250.250.590.981.570.250.590.981.570.250.590.590.981.57适用范围轴径，毫米3040659095110压力（MPa）0.150.250.110.250.250.980.251.5700.59616温度-40250-40250-40200-40200-40250-40250转数r/min 500密封要求一 般要求较高注： （1）压力、温度指密封腔内介质的压力和温度。 （2）O型密封圈，限用于200,V型密封圈用于250。 （3）密封要求较高，指密封要求较高的易燃、易爆、强腐蚀、带颗粒、低温等介质以及真空下的反应釜轴封。5.2 填料密封填料密封又称填料箱，是由底环、本体、油环、填料、螺柱、压盖及油杯等组成。在压盖的作用下，装在搅拌轴与填料箱本体之间的填料，对搅拌轴表面产生径向压紧力由于填料中含有润滑剂。在对搅拌轴产生径向压紧力的同时，会形成一层极薄的液膜，一方面是搅拌轴的到润滑，另一方面阻止设备流体的溢出或外部流体的渗入，达到密封的目的。虽然填料中含有润滑剂，但在运转中润滑剂不断消耗，故在填料中间设置油杯，使用时可从油杯加油，保持轴和填料之间的润滑。但填料密封不可能绝对不漏，这是由于压紧力过大，会使填料紧压在转动轴上，加速轴与填料间的磨损，使密封更快的失效。所以在操作过程中应适当调整压盖的压紧力，并需定期更换填料。几种填料密封的结构如图5-2所示。图5-2填料密封 (a) 带冷却水套 (b)带油环1-衬套；2-箱体；3-o型密封圈 填料箱 1-加油口；2-箱体；3-压盖4-水套；5-油环；6-压盖 4-双头螺栓；5-油环；6-填料7-双头螺栓；8-填料填料密封结构简单，填料拆装方便，尽管大多数填料是非金属的，并且有润滑作用，但由于轴不断旋转，轴和填料间的磨损是不可避免的，总会与微量的泄露，因而它的缺点是寿命短。尤其在压力较高、温度较高的条件下，要保证密封可靠，必须增加填料圈数。为了适应搅拌设备在各种不同情况下操作的转轴密封的需要，密封填料所用的材料种类是很多的。确定选用何种材料的主要依据是搅拌设备的搅拌轴转速、操作温度、操作压力以及物料的化学性质。机械的作用，如轴的偏转或周向跳动对填料材料的选择也有一定的影响。由于本次设计的容器内压力为0.3MPa，设计温度为100，所以选择机械密封作为反应釜的密封装置。第6章 反应釜的其它附件6.1 人孔和手孔在化工设备中，为了便于内部附件的安装，修理和衬里，防腐以及对设备内部进行检查、清洗，往往开设入孔和手孔。人孔主要由人孔接管、法兰、盖板和手柄等组成。为了便于开启，人孔大多做成回转盖形式。目前，人孔和手孔都已标准化，其他标准手孔直径有DN150和DN250两种；标准圆形人孔直径有DN400、DN450、DN500和DN600等4种规格。本次设计选取人孔的公称直径DN=450mm。由于液氯属于危险介质，所以密封面选择为MFM，垫片选择缠绕式垫，其代号为W。为了保障人孔的开启安全方便选用A型盖轴耳。 出于安全性的考虑，人孔必须补强。6.2 设备接口 化工容器及设备，往往由于工艺操作等原因，在筒体和封头上需要开一些各种用途的孔。其中包括接管与管法兰、液体出料管、补强圈、过夹套的物料进出口和夹套进气管。6.2.1 接管与管法兰接管与管法兰是用来与管道或其他设备连接的。标准管法兰的主要参数是公称直径和公称压力。管子的公称直径与钢管的外径的关系如表6-1所示。表6-1 无缝钢管的公称直径DN与外径D0以及常用壁厚DN101520253240506580100125D01418253238455776891081333333.53.53.53.54414DN150175200225250300350400450500D01591942192452733253774264805304.5667889999管法兰可分为板式平焊法兰（PL）、带颈对焊法兰（WN）等。法兰密封面形式主要有突面（RF）、凹凸面（MFM）、榫槽面（TG）三种。本设计采用的法兰密封面形式是突面（RF）。接管的伸出长度一般为从法兰密封面到壳体外径的距离，为150mm，当考虑设备保温等要求时，可取伸出长度为200mm。6.2.2 液体出料管出料管结构设计主要从物料易芳尽、阻力小和不易堵塞等因素考虑。另外还要考虑温差应力的影响。其