化工机械基础5-11

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1、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

2、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)

3、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。dD对称布置的几组

4、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

5、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7～10m/s，最高达15m/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100Pa·s以下的流体搅拌，当流体粘度在10～100Pa·s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

6、应考虑的四个因素：①扭转变形；②临界转速；③扭矩和弯矩联合作用下的强度；④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

7、—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

8、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①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；②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；③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