李乐乐均相液体机械搅拌夹套冷却反应器设计

化工原理课程设计

设计题目：均相液体机械搅拌夹套冷却反应器设计设计者班级：树达学院化学工程与工艺1班

设计者：儒涛、菁文、潘慧

设计者学号：201321370101、201321370106、201321370110设计日期：2015-11-22

指导老师：兰支利

一、设计题目：均相液体机械搅拌夹套冷却反应器设计

带搅拌装置的夹套式反应器是有机化工的最常见反应器，是精细化工生产中常采用的间歇式反应釜，对其的设计具有重要的应用背景。

二、设计任务及操作条件

1. 处理能力120000m3／a均相液体

2. 设备型式机械搅拌夹套冷却装置

三、操作条件

1. 均相液体温度保持60℃。

2. 平均停留时间20min。

3. 需要移走热量120kW。

4. 采用夹套冷却，冷却水进口温度20℃，冷却水出口温度32℃。

5. 60℃下均相液体物性参数：比热容Cp=1 050J／(kg·)℃，导热系数

λ=0.65W／(m·)℃，平均密度ρ=950kg／m3，粘度μ＝2.735x10-2Pa·s。

6. 忽略污垢及间壁热阻

四、设计项目

1、设计方案简介：对确定的工艺流程及设备进行简要论述

2、搅拌器工艺设计计算：确定搅拌功率及夹套传热面积

3、搅拌器、搅拌器附件、搅拌釜、夹套等主要结构尺寸的工艺设计计算，完成结构设计

4、主要辅助设备计算与选型：冷却水泵、搅拌电机及接管等

5、设计结果汇总

6、工艺流程图（PFD）及主体设备工艺条件图

7、设计评述

目录

第一章设计方案简介 (4)

1.1搅拌器的选型 (4)

1.2搅拌器的安装选择 (5)

1.3电动机的选型 (5)

1.4减速机的选型 (6)

1.5密封装置的选择 (6)

1.6物料进口出口安置 (6)

1.7夹套进出口安置 (6)

1.8泵的选择 (7)

1.9支座的选择 (7)

1.10管子的选择 (7)

1.11封头的选择 (7)

第二章工艺流程图及说明 (8)

第三章工艺计算及主要设备的计算 (9)

3.1均相液体和冷却水的物性数据 (9)

3.2搅拌槽的计算 (9)

3.3搅拌器的功率计算 (11)

3.4总传热面积 (13)

3.4.1被搅拌液体侧的对流传热系数.. (13)

3.4.2夹套测冷却水对流传热系数 (13)

3.4.3总传热系数 (14)

3.4.4夹套传热面积 (14)

第四章设备的选型 (15)

4.1电动机的选型 (15)

4.2支座的选择 (15)

4.3泵的选型 (15)

4.3.1 输料泵的选型计算 (15)

4.3.2 冷水泵的选型计算 (15)

第五章设计结果一览表 (17)

第六章附图（另附搅拌器工艺流程图及设备设计条件图） (20)

第七章设计心得 (20)

第八章主要符号说明 (21)

第九章参考文献 (21)

第一章设计方案简介

搅拌设备在石油、化工、食品等工业生产中应用围很广，尤其是化学工业中，很多的化工生产或多或少地应用着搅拌操作，化学工艺过程的种种物理过程与化学过程，往往要采用搅拌操作才能得到好的效果。搅拌设备在许多场合时作为反应器来应用的，而带搅拌的反应器则以液相物料为特征，有液-液、液-固、液-气等相反应。

搅拌的目的是：1、使互不相溶液体混合均匀，制备均匀混合液、乳化液、强化传质过程；2、使气体在液体中充分分散，强化传质或化学反应；3、制备均匀悬浮液，促使固体加速溶解、浸取或发生液-固化学反应；4、强化传热，防止局部过热或过冷。所以根据搅拌的不同目的，搅拌效果有不同的表示方法，

搅拌操作分为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，或使气泡群以密集状态上升借所谓气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所进行的搅拌时比较弱的，所以在工业生产，大多数的搅拌操作均是机械搅拌。本设计实验要求的就是机械搅拌搅拌器设备的设计遵循以下三个过程：

1、根据搅拌目的和物理性质进行搅拌设备的选型

2、在选型的基础进行工艺设计与计算

3、进行搅拌设备的机械设计与费用评价。在工艺与计算中最重要的是搅拌功率的计算和传热计算。

1.1搅拌器的选型

搅拌器主要类型有：桨式，开启涡轮式，圆盘涡轮式，推进式，框式，螺带式，三叶后掠式等。搅拌器的选用应满足下列要求：保证物料的混合均匀，功率消耗最少，所需费用最低，操作方便，易于制造和维修。

由于本设计是低黏度的液体混合，是难度最小的一种搅拌过程，主要目

的是在给定的时间达到或接近均相混合的要求。其主要控制因素是容积循环速率。由于三叶推荐式的循环强且消耗动力少，循环容易，所以是最适用的。而涡轮式虽有高的剪切力，但对于这种混合过程并没太大的必要，所以若用在大容量液体混合时就不合理。桨式的因其结构简单，在小量液体混合中广泛的应用，但用在大量液体混合时，其循环能力就不足。

透平式是化工厂中运用最为广泛的搅拌器，能有效的完成几乎所有的搅拌操作并能处理粘度围较广的液体，他们在差生径向液流时特别有效，但亦同时引起轴向液流，尤其在槽壁上有挡板之时.对混合密度大致相同的液体，他们的效力极为显著，此外，它们的造价也比多数其他形式的搅拌器低.

结合这次设计的各种条件选择是的六个平片的透平式搅拌器.

1.2搅拌器的安装及组成选择

1.2.1搅拌器上端可用机械密封，易维护、检修、寿命长。搅拌器的安装高度要有利于底部出料，使出料口处得到充分的搅动，使输料管路畅通。

1.2.2组成

搅拌罐由搅拌罐体、搅拌罐盖、搅拌器、支承、传动装置、轴封装置等组成，还可根据工艺要求配置加热装置或冷却装置。

搅拌罐体、搅拌罐盖、搅拌器、轴封等选用材料可根据不同的工艺要求选用碳钢或不锈钢等材料来制作。

搅拌罐体与搅拌罐盖可采用法兰密封联结或焊接联结。搅拌罐体与搅拌罐盖可根据工艺要求开进料、出料、观察、测温、测压、蒸汽分馏、安全放空等工艺管孔。

搅拌罐盖上部配置有传动装置（电机或减速器），由传动轴驱动搅拌罐的搅拌器.

轴封装置可采用机封或填料、迷宫密封等多种形式(根据用户需要确