搅拌器毕业设计第一章 绪论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。
在工业生产中，搅拌操作时从化学工业开始的，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。
搅拌操作分为机械搅拌与气流搅拌。
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，或使气泡群一密集状态上升借所谓上升作用促进液体产生对流循环。
与机械搅拌相比，仅气泡的作用对液体进行的搅拌时比较弱的，对于几千毫帕·秒以上的高粘度液体是难于使用的。
但气流搅拌无运动部件，所以在处理腐蚀性液体，高温高压条件下的反应液体的搅拌时比较便利的。
在工业生产中，大多数的搅拌操作均系机械搅拌，以中、低压立式钢制容器的搅拌设备为主。
搅拌设备主要由搅拌装置、轴封和搅拌罐三大部分组成。
其结构形式如下：（结构图）搅拌设备在工业生产中的应用范围很广，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。
搅拌设备在许多场合时作为反应器来应用的。
例如在三大合成材料的生产中，搅拌设备作为反应器约占反应器总数的99%。
搅拌设备的应用范围之所以这样广泛，还因搅拌设备操作条件（如浓度、温度、停留时间等）的可控范围较广，又能适应多样化的生产。
搅拌设备的作用如下：①使物料混合均匀；②使气体在液相中很好的分散；③使固体粒子（如催化剂）在液相中均匀的悬浮；④使不相溶的另一液相均匀悬浮或充分乳化；⑤强化相间的传质（如吸收等）；⑥强化传热。
2 搅拌罐结构设计1.1 罐体的尺寸确定及结构选型 1.1.1 筒体及封头型式选择圆柱形筒体，采用标准椭圆形封头 1.1.2 确定内筒体和封头的直径 先忽略封头体积，估算筒体内径Di Di=34iV πφV －工艺给定的容积,53mi －通体高径比，i=H / Di,由于是液-液混合体系选i=1.1;φ －装料系数，因搅拌状态比较平稳故取0.8。
3450.816673.14 1.1Di mm ⨯⨯==⨯Di 取整为1700mm ，即筒体直径DN=1700mm 1.1.3 确定筒体高度封头直径确定后，确定筒体高度：24()d V V H Di π-=d V －容器封头体积， 0.734取封头直径与内筒体直径相同，当DN=1700mm 时，查《化工设备机械基础》表16-6得封头的容积30.734=d V m24(50.734)1.883.14 1.7H m ⨯-==⨯取 1.88=H m1.1.4 核算/i H D 即ii=/ 1.88/1.7 1.1==i H D 06，该值接近1.1且处于1.1~1.3之间，故合理。
1.1.4 选取夹套直径表1 夹套直径与内通体直径的关系 内筒径,i D mm700~18002000~3000夹套,j D mm50i D + 100i D + 200i D +由表1，取10017001001800j i D D mm =+=+=。
夹套封头也采用标准椭圆形，并与夹套筒体取相同直径 1.1.5 确定夹套高度夹套高度H 由传热面积决定，一般不高于料液静止高度。
夹套高度H 的计算公式为：220.850.7341.440.7850.785 1.7d i V V H D φ-⨯-===⨯ m 1.1.6 校核传热面积工艺要求传热面积为102m ，查《化工设备机械基础》表16-6得内筒体封头表面积23.34,1.44=i A m m 高筒体表面积为21 1.44 3.14 1.7 1.447.69π=⨯=⨯⨯=i A D m 总传热面积为223.347.6911.0310=+=>A m m故满足工艺要求。
1.2 内筒体及夹套的壁厚计算 1.2.1 选择材料，确定设计压力 按照《钢制压力容器》（15098GB -）规定，筒体和夹套决定选用Q235-B 碳素钢，该板材在150C 一下的许用应力由《过程设备设计》附表1D 查取，[]113σ=t MPa ，常温屈服极限235σ=s MPa 。
1.2.2 计算筒体内压 介质密度约为31000/kg m ρ=液柱静压力100010 1.440.014ρ=⨯⨯=gH MPa 最高压力max 0.5P MPa = 设计压力max 1.10.495==P P MPa所以0.0145%0.0.025ρ=≤=gH MPa P MPa 故计算压力0.495c P MPa =内筒体和底封头既受内压作用又受外压作用，按内压则取0.495=c P MPa ，按外压则取0.55=c P MPa ，由于外压大于内压，因此按外压计算。
1.2.3 夹套筒体和夹套封头厚度计算 计算夹套筒体壁厚j δ2[]c j j tcP D P δσϕ=-内筒体采用双面焊，局部探伤检查，查《过程设备设计》表4-3得0.85ϕ=， 则0.5518005.1721130.850.55j mm δ⨯==⨯⨯-查《过程设备设计》表4-2取钢板厚度负偏差10.3=C mm ，对于碳素钢腐蚀裕量可取22C mm =，对于碳钢取腐蚀裕量22C mm =，故内筒体厚度附加量12 2.3=+=a C C C mm ，夹套厚度附加量12 2.3=+=b C C C mm 。
根据钢板规格，取夹套筒体名义厚度10δ=nj mm 。
夹套筒体强度校核221130.857.70.8218007.7tew i ep MPa P D σφδδ⎡⎤⨯⨯⨯⎣⎦[]===>++故夹套筒体满足强度要求。
因为夹套直接与空气接触，因此外压稳定性必符合要求。
计算夹套封头壁厚kj δ为0.5518005.162[]0.521130.850.50.55c j kj t cP D mm P δσ⨯===-⨯⨯-⨯取厚度附加量 2.8C mm =，为制造与焊接方便取夹套封头壁厚与夹套筒体壁厚相同，10kj mm δ= 夹套封头强度校核221130.857.70.830.518000.57.7tew i ep MPa P D σφδδ⎡⎤⨯⨯⨯⎣⎦[]===>++⨯夹套封头与夹套筒体一样，外压稳定性必定符合要求。
1.2.4 内筒体壁厚计算焊缝系数同夹套，则内筒体计算壁厚为：0.49517004.42[]21130.850.495δσϕ⨯===-⨯⨯-c j t cP D mm P取内筒体名义厚度10δ=n mm 。
内筒体外压失稳校核10 2.37.7δδ=-=-=e n a C mm ， 217002101720δ=+=+⨯=o i n D D mm 。
内筒体计算长度111440425158233=+=+⨯=j L H h mm 。
则/0.92=o L D ，/223δ=o e D ，由《过程设备设计》图4-6查得0.0006=A ，图4-9查得57=B MPa ，此时许用外压[]P 为：577.7[]0.380.551720δ⨯===<e o B P MPa MPa D 不满足强度要求。
重新取14δ=n mm ，则14 2.311.7δδ=-=-=n a e C mm ，217002141728δ=+=+⨯=o i n D D mm ， 内筒体计算长度111440425158233=+=+⨯=j L H h mm则/0.91=o L D ，/147.7δ=o e D查《过程设备设计》图4-6得0.0008=A ,图4-9得110=B MPa ，此时许用外压为：11011.7[]0.740.551728δ⨯===>e o B P MPa MPa D 故取内筒体壁厚14δ=n mm 可以满足稳定性要求。
内筒体强度校核221130.8511.71.3117007.7tew i ep MPa P D σφδδ⎡⎤⨯⨯⨯⎣⎦[]===>++因而内筒体强度也符合设计要求。
1.2.5 内封头厚度计算考虑到加工制造与焊接方便，取封头与夹套筒体等厚，即取封头名义厚度14δ=nk mm 。
内封头稳定性校核封头有效厚度14 2.311.7δ=-=e mm 。
由《过程设备设计》表4-5查得标准椭圆形封头的形状系数10.9K =，则椭圆形封头的当量球壳内径10.917001530i i R K D mm ==⨯=，计算系数A 11.70.1250.1250.0009561530δ==⨯=eiA R 查《过程设备设计》图4-9得120=B MPa11011.7[]0.920.551530δ⨯===>e i B P MPa MPa R 故内封头壁厚取14mm 可以满足稳定性要求。
内封头强度校核221130.8511.71.320.517000.511.7tew i ep MPa P D σφδδ⎡⎤⨯⨯⨯⎣⎦[]===>++⨯因此内封头强度符合要求 上封头计算为制造、焊接方便，去上封头厚度与内筒体厚度相同，即14n mm δ=由于封头直径大于1200mm ，故在上封头上开人孔，上封头与内筒体以焊接方式连接，前面已经校核了其强度与稳定性，符合设计要求。
1.3 水压试验校核 1.3.1试验压力内筒体试验压力取 1.25 1.250.4950.619==⨯=T P p MPa 夹套实验压力 1.25 1.250.550.687==⨯=T P p MPa1.3.2内压试验校核 内筒筒体应力 ()0.687(170011.7)45.262211.70.85δσδϕ+⨯+===⨯⨯T i ei Ti ei P D MPa 夹套筒体应力 ()0.65(18007.7)80.7227.70.85δσδϕ+⨯+===⨯⨯T j ej Tj ej P D MPa而 0.9R 0.90.85235179.8φ=⨯⨯=el MPa 0.90.90.85235179.8φ=⨯⨯=el R MPa故内筒体和夹套均满足水压试验时的应力要求。
1.3.3外压实验校核由前面的计算可知，当内筒体厚度取14mm 时，它的许用外压为[]0.74=P MPa ，小于夹套0.6MPa 的水压试验压力，故在做夹套的压力实验校核时，必须在内筒体内保持一定压力，以使整个试验过程中的任意时间内，夹套和内同的压力差不超过允许压差。
1.4人孔选型及开孔补强设计 1.4.1人孔选型选择回转盖法兰人孔，标记为：人孔PL0.6,DN450,HG/T 21518-2005,尺寸如下表所示:密封面 形式 公称压力PN （MP ）公称直径DNw d s ⨯d D1D1H 2H b突面 （RF ） 0.645048014⨯595 550 220 192301b2bA B Lo d螺柱 螺母 总质量数量（kg ）26 30330 150200361632115开孔补强设计最大的开孔为人孔，筒节14δ=nt mm ，厚度附加量 2.3=C mm ，补强计算如下： 开孔直径 4502 2.32070=+⨯=d mm 圆形封头因开孔削弱所需补强面积为：2()(1)nt r A d C f δδδ=+-- 人孔材料亦为Q235B ，所以 1.0r f = 所以20.49517004500198021130.850.50.495⨯=⨯+=⨯⨯-⨯A mm有效补强区尺寸：1207014170δ==⨯=nt h d mm2220704140==⨯=B d mmm在有效补强区范围内，壳体承受内压所需设计厚度之外的多余金属面积为：1()()2()()(1)e nt e r A B d C f δδδδδ=------故21()()2070(11.7 6.7)13500δδ=--=⨯-=e A B d mm由此可见仅1A 就大于A ,因此不需另行补强。