化工设备机械基础
大型作业
题目：反应釜
教学院：化学与材料工程学院
专业：化学工程与工艺
学号：15 26 48 52
学生姓名：杨博周红辉玉仁佐丁怀交
指导教师：夏贤友
年月日
大型作业任务书2
2018～2018学年第1学期
学生姓名：专业班级：化学工程与工艺<精细化工）2018<1）
指导教师：夏贤友工作部门：化工教研室
一、大型作业题目：反应釜
二、大型作业内容<含技术指标）
1．反应介质：5m3的水乳胶涂料； 2. 容器内压：常压；3. 反应温度：85±10℃；4. 电机功率：5kW；5. 搅拌转速：50rpm；6、作业成果：计算书1份，设备图1张 三、进度安排 1．12月16日：分配任务； 2．12月16日-6月20日：查询资料、初步设计； 3．12月21日-12月27日：设计计算，完成报告。 四、基本要求 1．设计方案：根据给定的条件合理选择设备的结构以及合适的材料，立式容器或卧式容器的筒体和封头、钢板卷制焊接结构接头、钢板材料的型号及热处理条件等； 2．设计计算：依据材料的性能，对选用设备的壁厚进行计算、稳定性进行校核； 3．辅助设备的选型：包括典型辅助设备的主要尺寸计算及型号规格：人孔或手孔设计、法兰的型号规格、接管开孔结构、视镜或液面镜以及容器的支座选型等。 教研室主任签名： 2018年月日 目录 设计方案简介5 0.1 设计条件 (5) 0.2 设备外部条件 (5) 0.3 水乳胶 (5) 0.4 设计内容及设计方案 (5) 0.4.1夹套反应釜的总体结构6 0.4.2 釜体设计内容6 0.4.3 传热装置设计内容6 1 反应釜釜体的设计7 1.1 釜体公称直径DN的确定 (7) 1.2 釜体筒体壁厚的设计 (7) 1.2.1 设计参数的确定7 1.2.2 釜体壁厚的确定7 1.3 釜体封头的设计 (8) 1.3.1 釜体封头厚度的计算8 1.3.2 釜体封头相关参数9 1.4 筒体高度H的确定 (9) 1.5 外压筒体壁厚及封头壁厚的设计 (9) 1.5.1 外压筒体壁厚的计算9 1.5.2 外压封头壁厚的计算10 1.6 筒体液压实验及应力校核 (11) 1.6.1 筒体液压实验11 1.6.2 筒体应力校核11 2 反应釜夹套的设计12 2.1 夹套的公称直径和设计压力的确定12 2.1.1 夹套公称直径的确定12 2.1.2 夹套PN的确定12 2.2 夹套筒体的设计12 2.2.1夹套筒体壁厚的设计12 2.2.2 夹套筒体长度H筒的初步设计12 2.3 夹套封头的设备13 2.3.1 封头的选型13 2.3.2 椭球形封头壁厚的设计<强度和刚度）13 2.3.3 椭球形封头结构尺寸的确定13 2.3.4 带折边锥形封头厚壁的设计14 2.3.5封头结构的设计<总体设计）14 2.3.6 带折边锥形封头厚壁的设计14 2.4 传热面积的校核15 3 夹套的压力实验及应力校核16 3.1 水压实验压力的确定16 3.2液压实验的应力校核16 3.3 水压实验的操作过程16 4 反应釜附件的选型及尺寸设计17 4.1 釜体法兰联接结构的设计 (17) 4.1.1 密封面形式的选型17 4.1.2 螺栓、螺母和垫圈的尺寸规格及材料的选择17 4.2 工艺接管的设计 (17) 4.3 管法兰尺寸的设计18 4.4 垫片及材质19 4.5 视镜的选型 (19) 4.6支座的选型及设计 (20) 4.6.1支座的选型及尺寸的初步设计20 4.6.2支座载荷的校核计算21 5 搅拌轴及桨的设计23 5.1 搅拌器的结构型式23 5.2 搅拌轴直径的初步计算23 5.2.1 搅拌轴直径的设计23 5.2.2 搅拌抽临界转速校核计算24 5.3 联轴器的型式及尺寸的设计24 5.4 直叶桨式搅拌器尺寸的设计 (24) 6 传动装置的选型和尺寸计算25 6.1 电动机的选用25 6.2 减速机的选用26 6.3 机座的设计26 6.4轴封装置26 总结26 参考文献28 设计方案简介 0.1 设计条件 <1）反应介质：5m3的水乳胶涂料； <2）容器内压：常压； <3）反应温度：80±10℃； <4）电机功率：5kW； <5）搅拌转速：50rpm。 0.2设备外部条件 黄石年平均气温17℃。最热月<7月）平均29.2℃，最冷月<1月）平均3.9℃。无霜期年平均264天，年平均降水量1382.6毫M，年平均降雨日132天左右，全年日照16 66.4-2280.9小时，占全年月日可照射时数的31℅- 63℅。境内多东南风，年平均风速为每秒2.17M。 0.3水乳胶的介绍 由于水性涂料不用有机溶剂，对人体无毒害，对环境无污染，因而近年来发展十分迅速。凡是用水作溶剂或者分散在水中的涂料部可称之为水性涂料。水性涂料包括水溶性涂料和水胶乳涂料两种，采用乳液聚合工艺制备成合成树脂水胶乳，胶粒径0.1-10μm。 目前，世界上使用较广的水胶乳涂料有聚醋酸乙烯水胶乳涂料、聚丙烯酸酯水胶乳涂料、醇酸树脂水胶乳涂料和偏氯乙烯共聚树脂水胶乳涂料。 水乳胶可用：丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸异丁酯、醋酸乙烯酯、苯乙烯、氯乙烯和丙烯腈等单体合成。例如：苯丙乳液<苯乙烯- 丙烯酸酯乳液）是由苯乙烯和丙烯酸酯单体经乳液共聚而得。乳白色液体，带蓝光。固体含量40～45％，粘度80～1500mPa·s，单体残留量0.5%，PH值8～9。苯丙乳液附着力好，胶膜透明，耐水、耐油、耐热、耐老化性能良好。苯丙乳液用作纸品胶粘剂，也可与淀粉、聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠等胶粘剂配合使用。贮存于5～30℃的库房内，贮存期1年。苯丙乳液作为一类重要的中间化工产品,有着非常广泛的用途，现主要用作建筑涂料、金属表面乳胶涂料、地面涂料、纸张粘合剂、胶粘剂等。 在进行操作时可将水乳胶的密度近似于水的密度进行计算。 0.4设计内容及设计方案 0.4.1夹套反应釜的总体结构 带搅拌的反应釜是化学、医药及食品等工业中常用的典型反应设备之一。它是一种在一定压力和温度下，借助搅拌器将一定容积的两种<或多种）液体以及液体与固体或气体物料混匀，促进其反应的设备。 一台带搅拌的反应釜主要有搅拌容器、搅拌装置、传动装置、轴封装置、支座、人孔、工艺接管和一些附件组成。 反应釜分罐体和夹套两部分，主要有封头和筒体组成，多为中、低压压力容器；搅拌装置有搅拌器和搅拌轴组成，其形式通常由工艺而定；传动装置是为带动搅拌装置设置的，主要有电动机、减速器、联轴器和传动轴等组成；轴封装置为动密封，一般采用机械密封或填料密封；它们与支座、人孔、工艺接管等附件一起，构成完整的反应釜。 0.4.2 釜体设计内容 釜体一般是立式圆筒形容器，有顶盖、筒体和釜底，通过支座安装在基础或平台上。 根据反应釜的设计参数及要求可知，釜体采用立式圆筒形结构，上、下封头均采用标准椭圆形封头。下封头与筒体焊接，上封头与筒体采用法兰连接。夹套采用焊接式整体结构形式。 0.4.3 传热装置设计内容 为及时送入化学放应所需热量或传出化学放应放出的热量，在釜体外部或内部可设置传热装置，使温度控制在需要的范围之内。 常用的传热装置是在釜体外部设置夹套或在釜体内部设置蛇管。 反应釜的搅拌装置由搅拌轴和搅拌器组成，可使物料混合均匀、良好接触，加速化学反应的进行。 搅拌过程中，物料的湍动程度增大，反应物分子之间、反应物分子与容器器壁之间的接触不断更新，既强化了传质和传热，又有利于化学反应的进行。搅拌器采用推进式搅拌器。 反应釜的传动装置主要由电机、减速器、联轴器和传动轴等组成。 反应釜的轴封装置：为维持设备内的压力或阻止釜内介质泄漏，在搅拌轴伸出封料抖出必须进行密封<动密封）。轴封装置通常有填料密封和机械密封。 反应釜的其他附件，包括支座、人孔、工艺接管等。 1 反应釜釜体的设计 1.1 釜体公称直径DN的确定 在确定反应釜釜体直径和高度时，考虑到操作时所允许的装料程度，即装料系数η的影响，通常装料系数η可取0.6～0.85。如果物料在反应过程中产生泡沫或呈沸腾状态，η应取较低值，一般为0.6～0.7；如果反应状态平稳，可取0.8～0.85<物料粘度大时，可取最大值）。所以，取η=0.85。反应釜内物料类型为液-液相物料L/D i可取1.0～1.3。所以，取L/D i=1.3。 设计的反应釜体积V=V0/η=5/0.85=5.88m3，圆整得V=6m3。 由 <1-1） 式中V——釜体的体积，m3。 D i——釜体的内径，m。 L——釜体的长度，m。 所以，=1.8m， 故得釜体DN=1800mm。 1.2 釜体筒体壁厚的设计 1.2.1 设计参数的确定 根据设计要求，容器内压为常压，取设计压力p=0.1M P a。 设计压力p：p＝0.1M P a； 液柱静压力p液：MPa。 计算压力p c：p c= p+ p液 =0.1+0.1929=0.2929MPa； 设计温度t：t= 80±10℃； 焊接接头系数：＝0.85； 设计压力p=0.1M P a，设计温度t=80±10℃，可选择Q235-B号钢，查文献[1]得在该温度下的许用压力[σ]t=113MPa。 1.2.2 釜体壁厚的确定 釜体的计算厚度为δ： <1-2） 式中δ——釜体的计算厚度，mm。 P c——釜体的计算压力，MPa。 D i——釜体的内径，mm； ——焊接接头系数； [σ]t——许用应力，MPa。 所以，釜体的计算厚度： mm 预计釜体的名义厚度在6.0～7.0之间，则取负偏差C1=0.60mm，双面腐蚀取C2=3mm。 釜体的设计厚度δd=δ+C2=2.75+3=5.75mm。 釜体的名义厚度δn=δ+C1+C2+Δ=8mm。 釜体的有效厚度δe=δ+Δ=4.4mm。 故，釜体的壁厚为8mm。 查文献[2]得： 釜体一M高的容积V1m=2.545m3。 釜体一M高的内表面积F i=5.66m2； 釜体一M高筒节的质量G=356kg。 1.3 釜体封头的设计 1.3.1 釜体封头厚度的计算 采用标准椭圆形封头作为釜体的下封头，如图1-1所示。 图1-1 椭圆形封头示意图 由于封头为椭圆形封头，所以，D i/2h i=2，查文献[2]得椭圆形封头形状系数K=1.00，则封头厚度S: <1-3） 故, S mm 封头设计厚度S d=S+C2=2.67+3=5.67mm； 封头名义厚度S n=S+C1+C2+Δ=8mm。 1.3.2 釜体封头相关参数 封头的公称直径为1800mm，名义厚度为8mm，材质为Q235-B，根据椭圆形封头标准 曲边高度h1=450mm； 直边高度h2=25mm； 内表面积F i=3.64m2； 容积V封=0.826m3； 质量G封=232kg。 1.4 筒体高度H的确定 反应釜容积V通常按下封头和筒体两部分容积之和计算。则筒体高度L按1-4式计算。 H= (V-V封>/V1m (1-4> 式中V封——封头容积，m3； V1m——1M高筒体容积，m3/m。 因此，筒体长度H=(6-0.826>/2.545=2.033m=2033mm，圆整得H=2050mm。 按圆整后的筒体高度修正实际容积，则 V=V1m×H+V封(1-5> 筒体实际容积V实=2.545×2.050+0.826=6.043m3。 1.5 外压筒体壁厚及封头壁厚的设计 1.5.1 外压筒体壁厚的计算 夹套内介质的压力为常压，取设计外压p=0.1 MPa。设筒体的壁厚δn=10mm，取C1=0.8mm，则： 筒体的计算长度H1=H+h1/3+h2=2050+150+25=2225mm δe=δn-C=10-3-0.8=6.2mm； D o=D i+2δn=1800+20=1820mm； D o/δe=1820/6.2=294， H1/D o=2225/1820=1.22。 在文献[1]中的H1/D o坐标上找到1.22的值，由该点做水平线与对应的D o/δe=294线相交，沿此点再做竖直线与横坐标相交，交点的对应值为：A≈0.00025。 再由文献[1]中选取，在水平坐标中找到A≈0.00025点，由该点做竖直线与对应 的材料温度线相交，沿此点再做水平线与右方的纵坐标相交，得到系数的值为：B≈34.8MPa、E=2.00×105MPa。 根据= <1-6） 式中[P]——许用外压力，MPa； B——查表的系数，MPa； D0——筒体的外径，mm； δe——筒体的有效厚度，mm。 由<1-6）得， 故[p] =0.118M P a大于p=0.1M P a且较为接近，所以假设δn=10mm满足筒体稳定性要求。 1.5.2 外压封头壁厚的计算 假设标准椭圆形封头的δn=10mm，p=0.1M P a。则，δe=10- 3.8=6.2mm，K1=0.90，D o=D i+2δn=1800+20=1820mm，D o/δe=1820/6.2=294。 系数 查文献[1]得系数B=57.5 MPa，E=2.00×105 MPa。 所以，封头的许用外压力: MPa 故，[p] =0.196 MPa大于p=0.1 MPa且较为接近，所以假设δn=10mm满足封头稳定性要求。 1.6 筒体液压实验及应力校核 1.6.1 筒体液压实验 水压实验的压力： (1-7> 式中P T——水中压力，MPa； P——设计压力，MPa； [σ]——水中应力，MPa； [σ]t——许用应力，MPa。 查.0，则P T=1.25×0.1×1.0=0.125MPa。 1.6.2 筒体应力校核筒体的取设计厚度δn=10mm，则有效厚度δe=6.2mm，设计温度下的材料的许用应力[σ]t=113 MPa。 在压力实验前，应对实验压力下的筒体应力进行校核，即容器壁内所产生的最大应力不超过所用材料在实验温度上屈服极限的90%<液压实验）。 应力校核： <1-7） 式中σT——设计温度下的计算应力，MPa。 由<1-7）得， MPa 0.9[σ]t=0.9×113=101.7 MPa 因σT?0.9[σ]t，所以液压实验足够。 2 反应釜夹套的设计 2.1 夹套的公称直径和设计压力的确定 2.1.1 夹套公称直径的确定 夹套套内径可根据釜体直径关系确定，如表2-1： 表2-1 夹套直径与筒体直径的关系(单位：mm> D i500～600 700～1800 2000～3000 D j D i+50 D i+100 D i+200 由夹套的筒体内径与釜体筒体内径之间的关系可知： D j= D i +100 =1800+100=1900 (mm> 考虑到D j=1900mm不在表2-1取值范围，故取DN=2000mm。 2.1.2 夹套PN的确定 由设备的设计条件可知，夹套内介质的工作压力为常压，取PN=0.1 MPa。2.2 夹套筒体的设计 2.2.1夹套筒体壁厚的设计 夹套筒体壁厚： =4.64mm 圆整后得，δ1n=6mm。 刚度校核：碳素钢的，筒体的壁厚取。 2.2.2 夹套筒体长度H筒的初步设计 由H筒=<2-1） 式中H筒——夹套的筒体长度，m。 V——操作体积，m3。 V h——内径封头体积，m3； V1 ——筒体每一M高的容积； η——装料系数。 η可取0.6～0.85；如反应时易起泡或呈沸腾状态，η应取低值，如0.6～0.7；反应状态平稳，η可取0.8～0.85<物料黏度较大时，可取最大值）。 夹套筒体长度H ： 筒 mm 圆整后得，H筒=1600mm。 2.3 夹套封头的设备 2.3.1 封头的选型 夹套的下封头选标准椭球型，内径与筒体相同 2.3.2 椭球形封头壁厚的设计<强度和刚度） 因为P w为常压，所以需要根据刚度条件设计封头的最小壁厚。 因为D j＝2000mm＜3800mm，取＝2D i/1000，且不小于3 mm 另加C2，所以δmin＝3+3=6mm，圆整后δn=6mm。对于碳钢制造的筒体厚壁取δn=6mm。 2.3.3 椭球形封头结构尺寸的确定 夹套封头的尺寸见表2-2： 表2-2 夹套封头尺寸 直边高度h1曲面深度h2容积V j F质量25mm 500mm 1.126m386.49kg 封头的下部结构如图2-1： 图 2-1 封头的下部结构图 由设备设计条件可知：下料口的＝50mm，封头下部结构的主要结构尺寸 ＝146mm。 2.3.4 带折边锥形封头厚壁的设计 考虑到封头的大端与夹套筒体对焊，小端与釜体筒体角焊，因此取封头的壁 厚与夹套筒体的壁厚一致，即＝6mm。 2.3.5封头结构的设计<总体设计） 表2-3 封头结构的设计数据表 公称直径DN/mm 总深度H/mm 内表面积A/m2容积V/m3 2000 200 1.2246 0.323 2.3.6 带折边锥形封头厚壁的设计 由于封头过渡部分与锥体部分受力情况不同，分两部分计算： 过渡部分：α=45°；K=0.8181；f=0.645；椎体大端过渡区圆弧半径 R=0.15D i， 选型为CHB。 由公式 <2-2） 公式中δn——受力物体的厚度，mm； Pc——计算压力，M P a； K——过渡区形变系数； Ф——焊缝系数； f——锥形形变系数； D i——釜体直径，mm； ——许用应力，MPa； C——附加厚度，mm； mm 椎体部分： mm 考虑到与夹套筒体的焊接，故圆整δ=8mm。 2.4 传热面积的校核 DN=1800mm釜体下封头的内表面积F h= 3.6535 m2； DN=1800mm筒体<1m高）的内表面积= 5.655 m2； 夹套包围筒体的表面积： F s =×H筒= 5.655×1.6=9.048 m2 F h+F s=3.6535+9.048=12.70 m2 釜内进行的反应是吸热反应，则需进行传热面积的校核，将F h+F s= 12.70m2，与工艺需要的传热面积进行比较。F h+F s >F=11.57 m2，满足要求。 3 夹套的压力实验及应力校核3.1 水压实验压力的确定 水压实验的压力： <3-1） 式中P T——实验压力，MPa； P ——设计压力，MPa； ——实验温度下的材料的许用应力，MPa； ——设计温度下的材料的许用应力，MPa。 当设计温度小于200℃时，与t 接近，此项=1.0。 实验压力P T =1.25×0.1×1.0=0.125 MPa。 3.2液压实验的应力校核 由 <3-2） 式中D i——釜体直径，mm； δe——有效厚度，mm； P T——水中压力，MPa； σmax——最大应力，MPa。 得： MPa MPa 由，故液压强度足够。 3.3 水压实验的操作过程 将容器充满液体，待容器壁温与液体温度相同时缓慢升到0.1MPa，保持一点时间，一般不小于30min，然后将压力降到规定实验压力的80%，并保持足够的时间以对所有焊接和连接部位进行检查，如有泄露，修补后重新实验。 4 反应釜附件的选型及尺寸设计 4.1釜体法兰联接结构的设计 设计内容包括：法兰的设计、密封面形式的选型、垫片设计、螺栓和螺母的设计。 4.1.1密封面形式的选型 根据PN＝0.6MPa＜2.5 MPa、介质温度小于100℃和介质的性质，由文献[3]知密封面形式为光滑面。 4.1.2螺栓、螺母和垫圈的尺寸规格及材料的选择 本设计选用六角头螺栓<双头螺柱B级、GB901—88）、Ⅰ 型六角螺母 螺栓长度L的计算：螺栓[3]的长度由法兰的厚度<δ）、垫片的厚度<δ）、螺母的厚度 其中δ=80mm，δ=3mm，H=21.5mm，h=3.2mm，螺栓伸出长度取0.3d。 螺栓的长度为： =201.01 mm 取L＝200mm。 螺柱标记：螺柱 M24×200 GB 901—88 螺母标记：螺母 M24 GB/T6170—2000 垫圈标记：垫片 24-100HVGB/T95—2002 根据乙型平焊法兰、工作温度t <100℃ 的条件，由文献[3]法兰、垫片、螺栓、螺母材料匹配表进行选材，结果如表4-1表所示。表 4-1 法兰、垫片、螺栓、螺母材料表 4.2工艺接管的设计 由文献[3] <1）进水口，出水口 采用Φ45×2.5无缝钢管，罐内的接管与夹套内表面磨平。配用突面板式平焊管法兰：法兰 PL40—0.6 RF HG20593—97。<2）进、放料口 采用Φ57×3.5无缝钢管，接管与封头内表面磨平。配用突面板式平焊管法兰：法兰 PL50—0.6 RF HG20593—97。<3）温度计接口 采用Φ25×2.5无缝钢管，伸入釜体内一定长度。配用突面板式平焊管法兰：法兰 PL20—0.6 RF HG20592—97。<4）人孔 采用Φ480×15无缝钢管，接管与封头内表面磨平。配用突面板式平焊管法兰： 法兰 PL450—0.6 RF HG20593—97。 <5）视镜 采用Φ108×4.0无缝钢管，接管与封头内表面磨平。配用突面板式平焊管法兰：法兰 PL100—0.6 RF HG20593—97。 4.3管法兰尺寸的设计 根据＝1800mm 、 ＝0.6M P a ，由文献[3]，确定法兰的类型为乙型平焊 法兰。 标记：法兰-RF 1800-0.6 JB/T4701-2000；材料：16M 。 法 兰 垫 片 螺 栓 螺 母 垫 圈 16Mn 聚四氟乙烯 35 25 100HV 由文献[3]得并根据PN =0.6M P a 和接管的公称直径，由板式平焊管法兰标准 工艺接管配用的突面板式平焊管法兰尺寸如表 4-3： 表 4-3 法兰尺寸 4.4垫片及材质 由文献[3]得垫片选用非金属软垫片，材料为聚四氟乙烯包覆垫片 表 4-4 垫片尺寸 D 0/mm d i /mm δ/mm 1855 1801 3 图 4-1 垫片结构 密封面形式及垫片尺寸，不同位置的垫片尺寸及材质如表4-5： 表4-5 垫片尺寸及材质 厚度 3 4.5视镜的选型 由于釜内介质压力较低 由文献[3]，确定视镜的规定标记、标准图号、视镜的尺寸及材料。 标记：视镜ⅡPN0.6，DN 100 标准图号：HG501-1986-7。 视镜的尺寸见表4-6；视镜的材料见表4-7： 表 4-6视镜尺寸 表 4-7视镜材料 4.6支座的选型及设计 夹套反应釜多为立式安装，最常用的支座为耳式支座。标准耳式支座 1992）分为A型和B型两种。当设备需要保温或支承在楼板上时，适宜选B型，否则选A型。 4.6.1支座的选型及尺寸的初步设计 这里初步将支座定为B型耳式支座，数目为4个。 每台反应釜常用4个支座，但作承重计算时，考虑到安装误差造成的受力情况变坏，应按两个支座计算。 (1>粗略估算反应釜的总质量m0 聚氯乙烯反应釜设计 1 前言 我国pvc生产企业平均规模为年产8万多吨，pvc生产处于低垄断状态。由于国产化pvc 生产技术的成熟，在很大程度上降低了行业进入门槛。行业内和行业外企业为追求较高利润，竞相建设和扩产, 近几年国pvc热的显著特征是大干快上。所谓大是指规模大，新建改扩建项目年生产规模动辄十万吨以上，二三十万吨以上也不少见。未来pvc生产企业规模将向40万~80万t/a大规模水平发展，规模小的企业将由于技术水平较低、污染严重、生产成本高、竞争能力弱而逐步被淘汰。 我国pvc行业采用大型聚合釜生产装置成为近年来明显的发展趋势，前几年北京化二在消化吸收国外引进的先进技术的基础上，不断摸索实践，成功实现了70m3聚合釜成套工艺及关键技术的国产化，并在国内很多聚氯乙烯生产企业进行了推广应用。70m3聚合釜由于长径比适中、生产强度大、换热能力好、运输方便、综合性能好，在建设10万t/a的聚氯乙烯生产装置时具有较好的综合经济效益，但随着新建或扩建聚氯乙烯生产装置规模越来越大，如建设20万t/a以上生产装置，需要采用至少2条生产线，采用70m3聚合釜就存在设备投资较大建设费用和运行费用较高、单釜生产能力偏低、控制不方便等不足，目前不少厂家在进行二期或三期,扩建项目时，首选是采用100m3以上聚氯乙烯大型反应釜。在这种背景下，开发新型聚合釜及成套工艺技术就成为必然的趋势。大型反应釜的开发不是简单的容积扩大，而是综合技术的体现，涉及到多个领域的技术合作。北京化二与上海森松公司吸收 国内外先进技术和实践经验，对聚合釜容积的选型、换热方式、搅拌结构和方式、关键配件选择等进行了认真的讨论研究并进行了严格的计算，研制和开发了100m3型聚合釜（该聚合釜正在申请专利），北京化二在吸收国内外各种先进工艺技术的基础上，开发了拥有自主知识产权的成套工艺技术。 反应釜设计程序 (1)确定反应釜操作方式根据工艺流程的特点，确定反应釜是连续操作还是间歇操作。 (2)汇总设计基础数据工艺计算依据如生产能力、反应时间、温度、装料系数、物料膨胀比、投料比、转化率、投料变化情况以及物料和反应产物的物性数据、化学性质等。 (3)计算反应釜体积 (4)确定反应釜设计（选用）体积和台数。 如系非标准设备的反应釜，则还要决定长径比以后再校算，但可以初步确定为一个尺寸，即将直径确定为一个国家规定的容器系列尺寸。 (5)反应釜直径和筒体高度、封头确定。 (6)传热面积计算和校核。 (7)搅拌器设计。 (8)管口和开孔设计。 (9)画出反应器设计草图（条件图），或选型型号。 3.设计要求（1）进行罐体和夹套设计计算；（2）选择接管、管法兰、设备法兰；（3）进行搅拌传动系统设计；（4）设计机架结构；（5）设计凸缘及选择轴封形式；（6）绘制配料夹套反应釜的总装配图；（7）从总装图中测绘一张零件图或一张部件图。1罐体和夹套的设计1.1 确定筒体内径表4-2 几种搅拌釜的长径比i值搅拌釜种类设备内物料类型长径比i值一般搅拌釜液-固相或液-液相物料i＝1～1.3气-液相物料i＝1～2发酵罐类I＝1.7～2.5 当反应釜容积V小时，为使筒体内径不致太小，以便在顶盖上布置接管和传动装置，通常i取小值，此次设计取i＝1.1。一般由工艺条件给定容积V、筒体内径按式4-1估算：得D=1366mm.式中V－－工艺条件给定的容积，；i——长径比，（按照物料类型选取，见表4-2）由附表4-1可以圆整＝1400，一米高的容积＝1.539 1.2确定封头尺寸椭圆封头选取标准件，其形式选取《化工设备机械基础课程设计指导书》图4-3，它的内径与筒体内径相同，釜体椭圆封头的容积由附表4-2 ＝0.4362 ，（直边高度取50mm）。1.3确定筒体高度反应釜容积V按照下封头和筒体两部分之容积之和计算。筒体高度由计算H1==（2.2-0.4362）/1.539=1.146m，圆整高度＝1100mm。按圆整后的修正实际容积由式V=V1m×H1+V封=1.539×1.100+0.4362=2.129 式中；——一米高的容积/m ——圆整后的高度，m。1.4夹套几何尺寸计算夹套的结构尺寸要根据安装和工艺两方面的要求。夹套的内径可根据内径由500~600700~18002000~3000 +50 +100 +200选工艺装料系数=0.6~0.85选取，设计选取＝0.80。1. 4.1夹套高度的计算H2=（ηV-V封）/V1m=0.755m1.4.2.夹套筒体高度圆整为＝800mm。1.4.3罐体的封头的表面积由《化工设备机械基础》附表4-2查的F封=2.345。1.4.4一米高的筒体内表面由《化工设备机械基础》附表4-1查的。F1m=4.401.4.5实际的传热面积F== 5.6665>3，由《化工设备机械基础》式4-5校核5.6665〉3所以传热面积合适。2夹套反应釜的强度计算强度计算的参数的选取及计算均符合GB150-1998《钢制压力容器》的规程。此次设计的工作状态已知时，圆筒为外压筒体并带有夹套，由筒体的公称直径mm，被夹套包围的部分分别按照内压和外压圆筒计算，并取其中较大者。...[ 过程装备夹套反应釜化工机械化工课程设计] 反应釜设计 摘要 2007届毕业生毕业设计说明书 题目: 植物油反应釜的设计 院系名称: 专业班级: 学生姓名:学号: 指导教师:教师职称: 2007 年05 月20 日 目录 1.前言 (1) 1.1.反应釜概况 (2) 1.2.混合与搅拌的作用 (2) 1.3.本课题的目的和内容 (4) 2. 方案论证 (5) 3. 设计进度安排及要完成任务……………………………………………………………… 6 4. 设计计算书 (7) 4.1. 已知参数 (7) 4.2. 总体方案制定 (8) 4.2.1. 用气量计算和主要尺寸的确定 (8) 4.2.2. 传动设计 (9) 5. 轴封安装和操作注意事项 (15) 6. 设备的维护和保养 (15) 结束语 (16) 致谢 (17) 参考文献 (18) 前言 毕业设计是我们走向工作岗位前的一次练兵,是对大学四年所学知识的一次完整的总结,通过毕业设计,我们应从了解机械设计和创新的一般程序,并且通过现场观摩和学习,不但使自己在专业上提高一个档次,并且在这个学习的过程中增长知识,所以毕业设计具有非常重要的意义.为此,我们在导师的安排下,通过互联网、专业期刊,以及实物资料、实地考察等的查询、收集,分析了解初步掌握了关于进行此次设计的资料题材. 作为机械设计专业的学生,理所当然做的是机械制造方面的设计.为了达到学习、演练、测试的目的,依据学校的指导精神和指导教师对我们毕业设计的要求,我们选择了反应釜参数化设计.该课题属于中等偏难的题目,当然,我们还不具备凭空想象来设计出一个全新的机器的能力,我们的主要任务是对该设备做改进式的设计,丰富产品系列,对设备存在的不足之处进行改进、完善.首先在做之前我们进行了资料的搜集和整理工作,学习了解反应釜的工作原理和结构特点;我们还进行了实地的调研工作,对所设计的题目有了理性和感性的双重认识,以确保我们的设计更合理、更实用. 在设计的具体工作阶段,我们完成了全部数据的理论计算,包括设备的总体设计、方案确定、传动设计等,进行了设计结果的圆整以及强度、使用寿命等内容校核,绘制了设备所有的装配和大部分零件图.这一过程是整个毕业设计的主体过程,也是关键过程,它不仅体现了我们的学习和理解能力,也是对我们动手能力和综合应用知识能力的检验. 我相信,在老师的悉心指导下,通过同学们的帮助和相互间的探讨,我们能够圆满地完成此次毕业设计. 本科毕业设计（论文）开题报告 题目：1立方米反应釜设计 学生姓名学号1103020402 教学院系机电工程学院 专业年级2011级过程装备与控制工程 指导教师职称 单位西南石油大学 1.概述 1.1反应釜的结构组成和材料选择 1.1.1反应釜的结构组成 反应釜由釜体、釜盖、夹套、搅拌器、传动装置、轴封装置、支承等组成。搅拌装置在高径比较大时，可用多层搅拌桨叶，也可根据用户的要求任意选配。釜壁外设置夹套，或在器内设置换热面，也可通过外循环进行换热。支承座有支承式或耳式支座等。转速超过160转以上宜使用齿轮减速机.开孔数量、规格或其它要求可根据用户要求设计、制作。 1.通常在常压或低压条件下采用填料密封，一般使用压力小于2公斤。 2.在一般中等压力或抽真空情况会采用机械密封，一般压力为负压或4公斤。 3.在高压或介质挥发性高得情况下会采用磁力密封，一般压力超过14公斤以上。除了磁力密封均采用水降温外，其他密封形式在超过120度以上会增加冷却水套。 根据任务书要求，采用夹套换热。 1.1.2反应釜的材料选择 反应釜材质一般有碳锰钢、不锈钢、锆、镍基（哈氏、蒙乃尔）合金及其它复合材料。反应釜可采用SUS304、SUS316L等不锈钢材料制造。 根据工作介质是否具有腐蚀性，工作温度与压力，性价比等，参照《化工设备用钢》进行具体选材。 1.2.反应釜的工作原理和工艺流程 1.2.1反应釜的工作原理 在内层放入反应溶媒可做搅拌反应，夹层可通上不同的冷热源（冷冻液，热水或热油）做循环加热或冷却反应。通过反应釜夹层，注入恒温的（高温或低温）热溶媒体或冷却媒体，对反应釜内的物料进行恒温加热或制冷。同时可根据使用要求在常压或负压条件下进行搅拌反应。物料在反应釜内进行反应，并能控制反应溶液的蒸发与回流，反应完毕，物料可从釜底的出料口放出，操作极为方便。 1.2.2反应釜的工艺流程 反应釜是综合反应容器，根据反应条件对反应釜结构功能及配置附件的设计。从开始的进料-反应-出料均能够以较高的自动化程度完成预先设定好的反应步骤，对反应过程中的温度、压力、力学控制（搅拌、鼓风等）、反应物/产物浓度等重要参数进行严格的调控。 1.3反应釜的失效形式 反应釜的基本结构与原理 （一）高压反应釜由反应容器、搅拌器及传动系统、冷却装置、安全装置、加热炉等组成。 1、釜体、釜盖采用1Cr18Ni9Ti不锈钢加工制成，釜体通过螺纹与法兰联接，釜盖为正体平板盖，两者由轴向均布的主螺栓、螺母紧固联接。 2、高压釜主密封口采用A型的双线密封，其余密封点均采用圆弧面与平面、圆弧面与圆弧面的线接触的密封形式，依靠接触面的高精度和光洁度，达到良好的密封效果。 3、釜体外装有桶型碳化硅炉芯，电炉丝穿于炉芯中，其端头由炉壳侧下部穿出，通过接线螺柱，橡套电缆与控制器相连。 4、釜盖上装有压力表，爆破膜安全装置，汽液相阀，温度传感器等，便于随时了解釜内的反应情况，调节釜内的介质比例，并确保安全运行。 5、联轴器主要由具有很强磁力的一对内、外磁环组成，中间有承压的隔套。搅拌器由伺服电机通过联轴器驱动。控制伺服电机的转速，便可达到控制搅拌转速的目的。 6、隔套上部装有测速线圈，连成一体的搅拌器与内磁环旋转时，测速线圈便产生感应电动势，该电势与搅拌转速相应，该电势传递到转速表上，便可显示出搅拌转速。 7、磁联轴器与釜盖间装有冷却水套，当操作温度较高时应通冷却 水，以及磁钢温度太高而退磁。 8、轴承采用1Cr18Ni9Ti不锈钢轴承或高强电化石墨，耐摩损，且维修周期长 （二）控制器 1、外壳采用标准铝合金机箱，上盖可以向后抽出，便于维护和检修。面板装有温度数显表、电压表、转速表以及控制开关和调节旋钮等，供操作者操作使用。 2、电气原理：搅拌控制电路的电子元件均组装在一块线路板上，采用双闭环控制系统，具有调速精度高、转速稳定、抗干扰能力强等特点，并且具备限制超速、过流等完善的保护功能，调节“调速”旋钮即可改变直流电机的直流电压，从而改变电机的转速，达到控制搅拌速度的目的。 3、加热电路中采用固态继电器（俗称调压块）调压，使加热电路趋于简单化，只要调节“调压”旋钮即可调节加热功率，同时，加热电路的控制部分配备智能化数显表，使之加热温度根据工艺的要求随意调速，并且控制温度精度极高（详见温度表使用说明书） 4、所有外接引线均从后面板通过防水接头由控制器内的接线端子引出。 二、安装和使用 1、高压釜应放置在室内。在装备多台高压釜时，应分开放置。每 齐齐哈尔大学 开题报告 学院 专业班级 学生姓名 指导教师 成绩 毕业设计（论文）开题报告 一、选题的依据、意义和理论或实际应用方面的价值 反应釜是广泛应用于石油化工，化学，制药，高分子合成，冶金，环保等领域的重要设备[1]。因此在工业发展过程中研究反应釜的改进技术会使我们提高工作效率，节省资金和时间。结构简单，加工方便，传质、传热效率高，温度浓度分布均匀，操作灵活性大，便于控制和改变反应条件，适合于多种，小批量生产[2]。适合于各种不同组态组合的反应物料，几乎所有有机合成的单元操作，只要选择适当的溶剂作为反应介质，都可以在釜式反应器内进行[3]。 在实际生产中所遇到的传热过程很少是单一的传热方式，往往是几种基本方式同时出现，这使实际的换热过程很复杂。流体的性质对换热换热器类型的选择将会产生很大的影响，如流体的物理性质，化学性质，结垢情况，以及是否有磨蚀性等因素，都对传热设备的选型有影响[4]。 通过对夹套传热反应装置的研究，可以让我了解当今传热反应装置的分类，以及每一种传热器应用的场合，和对物料的物理性质和化学性质的要求，同时也让我知道了传热器在我国化学工业中的应用。这对我以后的学习打下了坚实的基础。 二、本课题在国内外的研究现状 国内：我国正处于反应釜生产和消费的高速增长期，已广泛应用于石油化工、轻工、食品、酿酒、制药、家电、水电、机械、建筑、市政和各种民用器具中[5]。越来越多的学者致力于夹套传热反应装置的研究，国内由原料能源转变为最终有效利用能源转化率目前只有27%，节能的潜力很大。夹套传热设备总是应用的非常的广泛，在日产千吨的合成氨厂中，各种传热设备约占全厂设备总数的40%左右[6]。随着我国化工业的发展化工生产对反应釜的要求越来越高:1.大容积化，这是增加产量，减少批量之间的质量误差，降低产品成本的有效途径和发展趋势。2.反应釜的搅拌器，已由单一搅拌器发展到双搅拌器或外加泵制循环。3. 以生产连续化和自动化代替笨重的间隙手工操作。4.合理利用热能，选择最佳的工艺操作条件[7]。 国外：反应釜的研究备受各国政府和机构的重视，生产必须严格按照相应的标准加工，检测并试运行。不锈钢反应釜，根据不同的生产工艺、操作条件等，反应釜的设计结构和参数不同[8]。采用新技术，在提高和保证设备质量的前提下降低难度减少维护成本。国外的自动化水平高，在大工厂当中已经实现了电脑自动化生产[9]。外国的许多研究人员也在致力于夹套传热反应装置的研究，其中由美国专家史蒂夫研制出的多孔介质夹套传热反应装置，受到了各个国家的一致好评，把传热效率大大的提升[10]。 摘要 随着国内聚氯乙烯行业的竞争越来越激烈，小规模聚氯乙烯生产设备将越来越表现出不经济性。考虑到今后国内新建聚氯乙烯生产设备规模至少将在20万t/a 以上，60m3聚氯乙烯反应釜及其成套工艺技术具有很大的推广前景。由于引进国外60m3以上聚氯乙烯反应釜及其成套工艺技术的设备和技术费用相当昂贵，在今后较长一段时期内，国产化60m3聚氯乙烯反应釜及其成套工艺技术将是企业的理想选择。因此，60m3聚氯乙烯反应釜的设计和成套工艺技术的开发，将极大的推动国内PVC行业的技术进步和长远发展。本次毕业设计是设计一个60m3聚氯乙烯反应釜，考虑到了筒体所受的内压和外压，进行了罐体和夹套内压强度计算，对罐体进行了外压强度校核，另外还设计了搅拌装置与传动装置，并对其进行了强度和刚度校核。 关键词：聚氯乙烯; 反应釜；设计 Abstract With the domestic PVC industry more competitive, PVC production equipment for small-scale will become more and more non-economic. Tacking into account the future of domestic new PVC production equipment will be at least more than 200,000t/a, 60m3PVC reactor and packaged process have a great spread. The equipment investments and construction investments for bring in the 60m3 PVC reactor and packaged process is so expensive that the companies should choose the 60m3 PVC reactor and packaged process that we have in the near future. So, the design of the 60m3PVC reactor and the study of packaged process have great historical significance and far-reaching impact in the history of domestic PVC production, will greatly promote the development of domestic PVC industry.This graduation design is to design a 60m3PVC reactor.This design considered the cylinder body from the internal pressure and the external pressure，Tank and jacket were calculated compressive strength，and the tank strength of the external pressure was checked.In addition, I also designed a mixing device and transmission device and checked its strength and stiffness. Key words: PVC; reactor; design ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 安徽工业大学 毕业设计任务书 学院、系：电气信息学院自动化系 专业：自动化 学生姓名：学号： 设计题目： 基于HDU4000过程控制系统的反应釜温 度控制系统的设计 起迄日期: 设计地点: 指导教师: 系主任: ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期： ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 毕业设计任务书 1．毕业设计课题的任务和要求： 反应釜生产和消费应用的高速增长期，已广泛应用。化工生产等必不可缺，所以反应釜的温度控制也尤为重要，尤其是恒温阶段，本设计要求 1.介绍控制系统的硬件组成，所采用的控制方案； 2.利用可编程逻辑控制器实现反应釜温度控制； 3.使用组态软件对系统进行组态； 4.监控温度PLC 控制系统的运行情况。 2．毕业设计课题的具体工作内容（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：本系统是以PLC、WinCC为基础，利用PLC实现温度控制系统的设计和应用。设计人员应具备下列知识： 1. 以过程控制实验装置中的反应釜温度作为被控对象设计一个控制对象，实现对反应釜温度的恒值控制； 2.组态测控界面上，实时设定并显示温度给定值、测量值及控制器输出值； 3.实时显示温度给定值实时曲线、温度测量值实时曲线； 4.选择合适的整定方法确定PID参数，并能在组态测控界面上实时改变PID参数。 5.设计的反应釜温度控制系统要能够实现反应釜温度的自动控制，控制作用又快又好，。 反应釜介绍及说明书 反应釜特性 反应釜的广义理解即有物理或化学反应的不锈钢容器，通过对容器的结构设计与参数配置，实现工艺要求的加热、蒸发、冷却及低高速的混配功能。随之反应过程中的压力要求对容器的设计要求也不尽相同。生产必须严格按照相应的标准加工、检测并试运行。不锈钢反应釜根据不同的生产工艺、操作条件等不尽相同，反应釜的设计结构及参数不同，即反应釜的结构样式不同，属于非标的容器设备。 不锈钢反应釜广泛应用于石油、化工、橡胶、农药、染料、医药、食品等生产型用户和各种科研实验项目的研究，用来完成水解、中和、结晶、蒸馏、蒸发、储存、氢化、烃化、聚合、缩合、加热混配、恒温反应等工艺过程的容器。 反应釜是综合反应容器，根据反应条件对反应釜结构功能及配置附件的设计。从开始的进料-反应-出料均能够以较高的自动化程度完成预先设定好的反应步骤，对反应过程中的温度、压力、力学控制（搅拌、鼓风等）、反应物/产物浓度等重要参数进行严格的调控。 反应釜材质一般有碳锰钢、不锈钢、锆、镍基（哈氏、蒙乃尔）合金及其它复合材料。反应釜可采用SUS304、SUS316L等不锈钢材料制造。搅拌器有锚式、框式、桨式、涡轮式，刮板式，组合式，转动机构可采用摆线针轮减速机、无级变速减速机或变频调速等，可满足各种物料的特殊反应要求。密封装置可采用机械密封、填料密封等密封结构。加热、冷却可采用夹套、半管、盘管、米勒板等结构，加 热方式有蒸汽、电加热、导热油，以满足耐酸、耐高温、耐磨损、抗腐蚀等不同工作环境的工艺需要。可根据用户工艺要求进行设计、制造。 反应釜结构 反应釜由釜体、釜盖、夹套、搅拌器、传动装置、轴封装置、支承等组成。搅拌形式一般有锚式、桨式、涡轮式、推进式或框式等，搅拌装置在高径比较大时，可用多层搅拌桨叶，也可根据用户的要求任意选配。并在釜壁外设置夹套，或在器内设置换热面，也可通过外循环进行换热。加热方式有电加热、热水加热、导热油循环加热、远红外加热、外(内)盘管加热等，冷却方式为夹套冷却和釜内盘管冷却，搅拌桨叶的形式等。支承座有支承式或耳式支座等。转速超过160转以上宜使用齿轮减速机.开孔数量、规格或其它要求可根据用户要求设计、制作。 1.通常在常压或低压条件下采用填料密封，一般使用压力小于2公斤。 2.在一般中等压力或抽真空情况会采用机械密封，一般压力为负压或40公斤。 3.在高压或介质挥发性高得情况下会采用磁力密封，一般压力超过14公斤以上。除了磁力密封均采用水降温外，其他密封形式在超过120度以上会增加冷去水套。 反应釜的分类及选用 1、产品名称：搪玻璃反应釜 年产1.5万吨DOTP生产工艺流程及反应釜设 计毕业论文 目录 中文摘要.................................................. 错误！未定义书签。 英文摘要.................................................. 错误！未定义书签。 1绪论 (1) 1.1 DOTP发展史 (1) 1.2 DOTP特性及用途 (1) 1.3 设计任务 (2) 2 DOTP生产工艺流程 (2) 2.1 DOTP的性质 (2) 2.2 工艺生产方法 (2) 2.2.1 直接酯化法 (3) 2.2.2 酯交换法 (4) 2.2.3醇解法 (4) 2.3工艺流程设计 (4) 2.3.1 生产工艺流程确定 (4) 2.4 酯交换工序 (5) 2.4.1 DOTP产量换算 (5) 2.4.2 总收率 (6) 2.4.3 酯交换釜内原料量 (6) 2.4.4 反应釜出料量计算 (8) 2.5 中和、水洗工序 (9) 2.6 脱醇工序 (9) 2.7 汽提工序 (9) 2.8 脱色、过滤 (9) 3 反应釜设计 (9) 3.1 反应釜选型 (9) 3.2反应釜的总体结构 (10) 3.2.1 反应釜筒体部分 (10) 3.2.2 反应釜的四大装置 (10) 3.3反应釜釜体设计 (11) V的确定 (11) 3.3.1 反应釜操作容积 3.3.2反应釜罐体几何尺寸的确定 (12) 3.3.3反应釜罐体厚度、夹套厚度的计算 (13) 3.3.4水压试验校核 (17) 3.3.5反应釜夹套几何尺寸的确定 (18) 3.4 夹套传热计算 (18) 3.4.1热量计算 (18) 3.4.2校核热负荷 (19) 3.4.2.1确定传热面积 (19) 3.5反应釜搅拌装置的设计 (22) 3.5.1搅拌器的选用 (22) 3.5.2搅拌功率的计算 (23) 3.5.3 搅拌轴设计 (24) 3.5.4按临界转速校核搅拌轴的直径 (27) 3.5.5按强度校核搅拌轴直径 (28) 3.6 反应釜传动装置设计 (31) 3.6.1 电动机的选择 (31) Welding Simulation of Cast Aluminium A356 X-T. Pham*, P. Gougeon and F-O. Gagnon Aluminium Technology Centre, National Research Council Canada Chicoutimi, Quebec, Canada Abstract Welding of cast aluminium hollow parts is a new promising technical trend for structural assemblies. However, big gap between components, weld porosity, large distortion and risk for hot cracking need to be dealt with. In this paper, the MIG welding of aluminium A356 cast square tubes is studied. The distortion of the welded tubes was predicted by numerical simulations. A good agreement between experimental and numerical results was obtained. Introduction Aluminium structures become more and more popular in industries thanks to their light weights, especially in the automotive manufacturing industry. Moreover, welding of cast aluminium hollow parts is a new promising technical trend for structural assemblies [1-3]. However, it may be very challenging due to many problems such as big gap between components, weld porosity, large distortion and risk for hot cracking [4,5]. Due to local heating, complex thermal stresses occur during welding; residual stress and distortion result after welding. In this paper, the aluminium A356 cast tube MIG welding is studied. The software Sysweld [6] was used for welding simulations. The objective is to validate the capability of this software in predicting the distortion of the welded tubes in the presence of large gaps. In this work, the porosity of welds was checked after welding using the X-ray technique. The heat source parameters were identified based on the weld cross-sections and welding parameters. Full 3D thermal metallurgical mechanical simulations were performed. The distortions predicted by the numerical simulations were compared to experimental results measured after welding by a CMM machine. Experiments Experimental setup Two square tubes are made of A356 by sand casting and then machined. They are assembled by four MIG welds, named W1 to W4. Their dimensions and the welding configuration are depicted in Figure 1. Both small (inner) and large (outer) tubes are well positioned on a fixture using v-blocks as shown in Figure 2. The dimensions of the tubes make a peripheral gap of 1 mm between them. This fixture is fixed on a positioner that allows the welding process to be carried out always in the horizontal position. The length of each weld is of 35 mm. The Fronius welding head, which is mounted on a Motoman robot, was used for the MIG welding process. Table 1 indicates the parameters of the welding process for 乳化液泵站设计?专业：机械工程及自动化 导师：姜虹学生： 斯郎旺加 一.课题研究背景及意义?1.课题研究背景 ?乳化液泵站的技术是随着煤矿机械化的发展而迅速发展起来的。 ?早在70年代初，随着我国TZ-1型全工作面液压支架的研制成功，我国自行设计?公称压力为10MPa，公称流量为10OL/min的RB100/100行乳化液泵同时研制成功，从此我国煤矿生产有了第一套液压支架和第一套乳化液泵站。之后，不同型号的乳化液泵站，喷雾泵站，注水泵站又陆续被研制出来，并得到了推广和应用。 ?我国乳化If泵站从低压10 Mpa，小流量100L/min起步，压力逐步提高到20 Mpa，31.5 Mpa，和35Mpa，流量分别提高到110L/min，125 L/min,现已提高到200 L/min，甚至更大的流量。 定流量的乳化液泵站技术的发展带动了自动变量乳化液泵的研究，也提出了分级卸载式乳化液泵站。 乳化液泵站产品的发展，带动了喷雾泵站和注水泵站的发展，掘进机用喷雾泵的研制也取得了进展。 为了提高乳化液泵及泵站元件、喷雾泵站及元件、注水泵及元件的产品质量，推进乳化液泵站的技术水平提高，相关部门起草了一系列的标准、规范档，为乳化液泵站试验装置的研制和使用提供了科学的技术依据。 ，面调力支回脏的些牵及靠在、乳要 一作、 压压站心中某机以是站产以重 之工架的液泵的作在煤，都泵生所常 备采移给是液体动，采顶，液常。■ 设综、供站化人架外、斤等 化正泵着 要。溜站泵乳像史作达千柱乳面液起 主置推泵液向好而。工马移支，作化产 的装现液化及就，中液压推压见工乳生 面换实化乳液站住相力液与液可证为全 作转能乳，供泵液液压链定体此保分安 工量并是说架液压化的紧固单由是部的 煤能，都以支化高乳给的的的。，心面 采的板，所压乳着的供机机用的位核作 化能顶作。液么送站站送载护作地其工 械压撑动果向那输泵泵输转支工的而采 机液支等结把，架到液板式前液要，综 合为够滑的们话支回化刮桥超压重备对 综变能防作我的压流乳曲、处高分设， 是转以、动果管液路靠弯顶口的十键坏 义站能所护顶如血向管架可斤出给有关好 意泵械之侧斤。作 地液支，千下供占的的 宄液机架、千源比断 回压面紧、站面率能 % 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反应釜是指含铬大于12%的钢种。反应釜自1912年发明以来取得迅猛发展，至今全球仍以每年3—5%的速度递增。全世界反应釜的消费总量达3500万。我国正处于反应釜生产和消费应用的高速增长期，已广泛应用于石油、化工、轻工、食品、酿酒、制药、家电、水电、机械、建筑、市政和各种民用器具中。1990年我国反应釜消费量为26万吨，1999年为153万吨，2000年为173万吨，2001年为225万吨，2004年反应釜消费量达到447万吨左右，居全世界第一位，预计2006年反应釜消费量将达到600万吨以上，其中铬镍奥氏体反应釜的消费量占反应釜总消费量的75%—80%。但是随着化工产业的发展化工生产对反应釜要求越来越高化工生产对反应釜的具体要求和发展趋势如下： 1、大容积化，这是增加产量、减少批量生产之间的质量误差、降低产品成本的有效途径和 发展趋势。染料生产用反应釜国内多为6000L以下，其它行业有的达30m3；而其它行业可达120 m3。 2、反应釜的搅拌器，已由单一搅拌器发展到用双搅拌器或外加泵强制循环。国外，除了装 有搅拌器外，尚使釜体沿水平线旋转，从而提高反应速度。 3、以生产自动化和连续化代替笨重的间隙手工操作，如采用程序控制，既可保证稳定生产， 提高产品质量，增加收益，减轻体力劳动，又可消除对环境的污染。 长春理工大学 毕业设计（论文）开题报告 设计（论文）题目：6300L K型反应釜的设计 学院：机电工程学院 专业：过程装备与控制工程 姓名：赵真 学号:110331232 指导教师：姜吉光 开题时间：2015年3月20日 1.课题的目的和意义 1.1课题的目的 化工设备毕业设计是培养我们学生设计能力的重要实践环节，通过毕业设计，可以使我们独立的运用所学到的基本理论并结合生产实际的知识，综合的分 析和解决工程实际问题的能力，因而在我们完成毕业设计后，应达到下列目的： （1）通过毕业设计，能够将我们所学的知识，在设计中综合的加以运用，使学到的知识得到巩固、加深和提高。 （2）使我们具有独立进行工程设计的能力，树立正确的设计思想，掌握化工容器及设备设计的基本方法和程序，为今后从事工程设计打下良好的基础。 （3）通过毕业设计可以使我们熟悉和运用设计资料，如有关国家颁布标准，以完成我们在机械设计方面所必备的基本训练。 1.2课题的意义 反应釜是化学、医药及食品等工业中常用的典型设备之一。搪玻璃反应釜先用胎具将钢板压制成符合烧成要求的折流板，其横截面成类似字母“Q”形，折流板的宽度H为釜体直径的1/8?1/6，折流板顶面弧度半径R为：35< R W 150mm$为折流板钢板厚度，侧面弧度半径r为6?50mm然后根据反应釜体积的大小，将折流板制成一层或多层，焊接在釜体内壁上，焊缝处处理圆滑过度后，进行搪烧，组装成成品，较好地改善了反应物料流动状态，提高了反应效率。搪玻璃设备运行中停车后的检验国内、国外高品质的制造商都选用高品质的钢板、焊条、瓷釉，钢板焊条含碳、硫、磷杂质低，钢板内晶格结构紧密并有微量元素以抑制制造过程中吸氢，瓷釉选用耐腐蚀性能好、耐温差急变性能优异、熔点低的瓷釉。搪烧时采用“低温长烧”、“搪烧后缓冷”的烧制工艺，一般在搪烧三次后就没有了气孔，以后的三到四次搪烧仅仅是瓷层的加厚，瓷层一半以上的厚度是致密不导电的，这样的瓷层耐腐蚀性能优异，腐蚀、摩擦、碰撞后即便瓷层厚度减薄也不会影响瓷层的性能。 本设计为6300L K型反应釜:2：。搅拌可以使两种或多种不同的物质在彼此之中互相分散，从而达到均匀混合；也可以加速传热和传质过程。搅拌操作的例子颇为常见，例如在化学实验室里制备某种盐类的水溶液时，为了加速溶解，常 常用玻璃棒将烧杯中的液体进行搅拌。在工业生产中，搅拌操作是从化学工业开始的，围绕食品、纤维、造纸、石油、水处理等，作为工艺过程的一部分而被广泛应用，搅拌操作分机械搅拌和气流搅拌。气流搅拌是利用气体鼓泡通过液体层，对液体产生搅拌作用，但气泡的作用对液体所进行的搅拌是比较弱的，对粘度高 的液体不适用，在工业生产中，大多数的搅拌操作均系机械搅拌。搅拌设备主要由搅拌装置、轴封和搅拌罐三大部分组成。本设计说明书着重对此作计算和说明。 搅拌设备在工业生产中的应用很广，尤其是化学工业中，很多的化工生产都或多或少地应用着搅拌操作。化学工艺过程的种种化学变化，是以参加反应物的充分混合为前提 目录 第一章绪论 (3) 1.1.聚氯乙烯发展史及其地位 (3) 1.1.1. 氯乙烯生产状况 (3) 1.1.2. 聚氯乙烯基本性质 (6) 1.1.3. 聚氯乙烯生产过程 (7) 1.2.13.5M3聚氯乙烯反应釜技术特性 (8) 1.2.1. 聚合釜的作用，结构特点，及参数改进容 (8) 1.2.2. 设备的技术特性，试验，检验要求 (9) 1.2.3. 设备安装的技术要求 (11) 1.2.4. 试车技术要求 (11) 1.2.5. 设备的操作要求，岗位安全要求 (11) 1.3.原始数据 (15) 第二章釜体的机械设计及校核 (16) 2.1.釜体的机械设计及其校核 (16) 2.1.1. 长径比的选择 (16) 2.1.2. 封头的选择 (16) 2.1.3. 釜体圆筒的机械设计 (17) 2.1.4. 釜体封头的机械设计 (18) 2.1.5. 釜体的开孔补强 (19) 2.2.夹套的计算 (21) 2.2.1. 夹套的选用 (21) 2.2.2. 夹套圆筒的机械计算 (22) 2.2.3. 夹套封头部分的设计 (22) 2.2.4. 夹套的补强计算 (23) 第三章搅拌轴的机械设计及强度校核 (25) 3.1.功率的计算 (25) 3.1.1. 搅拌桨选形 (25) 3.1.2. 功率计算 (25) 3.2.桨式搅拌器强度计算 (26) 3.3.轴的设计 (27) 3.4．轴径的校核 (28) 3.4.1. 底轴承 (28) 3.4.2. 根据临界转速核算搅拌轴轴径 (30) 3.4.3. 按强度计算搅拌轴的轴径d (32) 2 3.4.4. 轴的刚度校核 (35) 3.4.5. 提高搅拌轴疲劳强度的措施 (35) 第四章热量核算 (37) 4.1.热量计算 (37) 4.2.反应放出的热量 (38) 第五章釜体其它附件的计算 (41) 5.1.安全阀的选择 (41) 5.2.轴封的选择 (41) 5.3.螺旋导流板的选择 (42) 5.4.工艺接管的计算及选择 (42) 5.4.1. 进出料管径及长度 (42) 5.4.2. 放料口 (43) 5.4.3. 夹套的进出水管管径 (43) 5.5.支座的选择 (44) 总结 (47) 参考文献 (48) 致 (49) 反应釜的温度控制系统毕业设计论文 安徽工业大学 毕业设计(论文)任务书 课题名称反应釜的温度控制系统 学院电气信息学院 专业班级仪表093 姓名 学号099064035 摘要 反应釜是化工生产过程中的重要设备，反应过程中伴随有大量的吸、放热现象，具有大滞后、时变、非线性、反应机理复杂等特点. 传统的PID控制是一种基于过程参数的控制方法。具有控制原理简单、稳定性好、可靠性高、参数易调整等优点，但其设计依赖于被控对象的精确数学模型，在线橄定参数的能力差，而反应釜因为机理复杂、各个参数在系统反应过程中时变，不能建立精确的数学模型，不能满足系统在不同条件下对参数自整定的要求，因而采用一般的PID控制器无法实现对反应釜的精确控制。 模糊控制是一种基于规则的语言控制，在设计中不需要建立被控对象的精确数学模型，鲁棒性强，干扰和参数变化对控制效果的影响被大大减弱，控制效果好。但模糊控制器是以误差和误差变化作为输入变量，这种控制器具有模糊比例一微分控制作用，精度不太高、稳态误差较大、自适应能力有限和易产生振荡现象。 预测控制是一种优化控制算法，它是通过对某一性能指标的最优来确定未来的控制作用的，具有对模型要求低、鲁棒性好、适用于数字计算机控制的优点。由于计算机模型预测控制具有良好的跟踪性能，能有效地提高系统的稳定性和消除误差，对滞后过程有明显控制效果，更加符合工业温度控制的实际要求，从而大大提高了温度控制系统的性能。 本文比较全面的分析了反应釜温度变化的特点以及控制难点，总结当前温度控制系统精度差的根本原因，在此基础上采用基于预侧的模糊自整定PID集成控制技术实现反应釜温度控制，其主要思想是利用系统模型的预测输出，结合常规PID的控制经验，采用模糊推理方法，对控制器算法进行改进。实验结果表明，与通常的PID控制方案相比，该方案提高了系统的鲁棒性和适应性，较好的解决了反应釜温度控制的难题。 课题完成了反应釜温度控制系统的硬件电路的设计、系统软件的编译与调试，对基于预测的模糊自整定温度控制系统进行了仿真与实验研究，与PID控制方法相比，控制性能更加稳定，可靠性更高，实时性、适应性、鲁棒性都显聚氯乙烯反应釜毕业设计论文
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