齐鲁工业大学2013.届本科毕业设计（论文）
6.4 反应釜和搅拌桨图
6.5传热结构，夹套结构
夹套是用焊接或法兰连接的方式在容器的外侧设各种形状的结构，使其与容器外壁形成密闭空间。在此空间充入冷、热流体，以维持物料温度在预定范围内。
查《化工机械设计制图》得，当Di=2000mm～3000mm；夹套内径Dj为： Dj=Di＋200=3200mm 夹套高度
∴Hj=（υ.V- Vh）/ V1 (6.3)
式中：V1- 1m高的桶体的容积；Vh-是封头体积；υ-装填系数；V-反应釜的设计体积。
Hj=（υ.V- Vh）/ V1=(0.82×45-2×0.131×3.03)/（3.141×1.52×1）=4.22m
6.6液氨的进口管径
估算夹套面积，按Di=3m计算
S = S1 ＋ S2 (6.4)
S1为夹套聚合釜外表面圆柱体部分 S2为封头表面积
∴S = πDjHj＋S2 = 3.141×3.2×4.42＋1.083×3.2×3.2= 55.49㎡ 液氨传热系数 K=12800W/㎡
9984000?1000?216.67㎡
3600?400?32∴釜内冷却面积:
A = Q/ K△T =
A1=A－S=216.67－55.49=161.18㎡ ①釜内冷却剂液氨的进口管直径
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釜内冷却剂移走的热量： Q2=A1K△T
=161.18×3600×400×[2－（-30）]=7.0963×109J=7.43×106KJ -30℃时，液氨的物性数据Cp=4.4747KJ/kg℃ ρ=650kg/m3
∴W1=7.43?10^6=5.19×104kg/h
4.4747?32体积流量:
V=W1/ρ=5.19×104÷650=79.85m3/h 流速为6m/s ∴d3=
4?79.85=68.262mm
3.14?6?3600圆整为：70mm 故选用:70×4mm ②釜内冷却管长 设冷却管直径为0.05m L=A1/πD=1026.62÷3.141÷0.05=1026.62m 每根管子长度设为3.0m
则共需1026.62÷3=342.20即343根，三角形排列 ③夹套进口管径 夹套移走热量： Q1=Q－Q2
=9.984×106－7.43×106=2.888×106KJ/h ∴体积流量:
2.554?10^6V/==27.44m3/h
4.4747?32?650取液氨流速为6m/s ∴d4=
6?27.44=60.34mm
3600?3.14?4圆整为:61mm
6.7物料进口管径
低粘度液体在管中的流速范围为1.5m/s-3.0m/s，这里选用2.5m/s； D =（qv/0.785u）1/2=55.2/（3600×0.785×2.5）1/2
=0.152m
圆整取160mm
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6.8搅拌装置 6.8.1搅拌器选择
乳液聚合搅拌时，将单体分散在乳化剂水溶液中，聚合时聚合物粉须保持稳定的聚合状态，因而不能过度搅拌，同时还要使釜内混合器均匀并除去反应热，因此可采用直径选择一般在容器（Di=3000mm）的1/3～1/2,即1～1.5m，
可选择1.2m，即Dj=1200mm,转速100r/min(100～120 r/min)
6.8.2搅拌器转速
转速：Vt=πDjn/60=3.141×1200×100÷60÷1000=6.28m/s 一般切线速度在3～80m/s，因此符合生产要求 搅拌叶宽度：b=0.2Dj=0.2×1200=240mm 长度： L=0.25Dj=0.25×1200=300mm 搅拌器安装位置：H=Dj=1200mm
6.8.3搅拌功率
计算式：
P=Npρn3d5 (6.5)
Np：功率准数； ρ：反应物密度； n：电机转速； d：搅拌叶片的直径； 已知：ρ=950kg/m3 d=1.2m 现求Np。查得:μ=0.725
Re = d2nρ/μ = 1.2×1.2×（100/60）×950/0.725=3144.82 又 D/d=3/1.2=2.5
查功率曲线（《化学工程师手册》）得： Np = 4.04
∴ P=Npρn3d5=4.04×950×（100/60）3×1.25=4.42×104W=44.2KW
6.8.4搅拌轴
计算公式： 搅拌轴直径：
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d=36.5×[Nd/ (nm×[τ] k)]1/3 (6.6)
Nd——电机的功率；nm——搅拌器的转速；[τ] k——搅拌轴材料扭转许用剪应力； 搅拌器选用碳钢材料。
查《化工机械设计制图》得，其[τ] k=12～20 搅拌轴直径
d=36.5×[Nd/ (nm×[τ] k)]1/3=36.5×[55000/ (100×12)]1/3=130.6mm 考虑到开链键、钻孔，轴径要适当加大。取搅拌轴径d=140mm。
6.9电动机功率
计算公式：
Pa=(P＋Pm)/η (6.7)
P-搅拌器功率（KW）；Pm-轴密封系统的功率损失（KW） η-传动系统的机械效率
一般来说，轴密封系统的功率损失为搅拌功率的10%
所以，Pa=(P＋Pm)/η=（44.2＋44.2×10%）/0.90=54.02（KW）
故取电动机最大功率：55KW
6.10搅拌器附件 6.10.1挡板
采用竖挡板，其作用是：①将切向流动转变为轴向和径向流动，对罐体内液体的主体对流扩散，轴向和径向流动都是有效的。[6]
②增大被搅动液体的湍流程度，从而改善搅拌效果。 挡板宽度（D/12～D/10）：采用280mm 因容器直径较大，采用六块挡板
6.10.2导流筒
搅拌混合中起倒流作用，提高了混合效率，同时限定了循环路径，减少了短路机会。
导流筒直径D=0.7Di=2100mm
安装位置：套在浆叶外面或略高于桨叶，上端略低于静液面。
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6.11聚合釜参数汇总
聚合釜的参数如下表6.2。
表6.2 聚合釜汇总表
名称 釜体
尺寸mm Di =3000 H=5400 δ=11 H=725
安装位置
备注 20R碳素钢
封头 夹套 物料进料管 釜内冷却管
S=9.747m2 V=3.537m3 H=4220 Dj =3200 Φ160×3.5 管长3000 管径50 数目327根 轴直径140mm 转速100r/min 叶宽度240 叶长度300 宽度280
盘式排列
10组；每组30-50根
釜体外侧偏下
釜底
搅拌器 H=1200
挡板 均布于釜内 套在浆叶外面或略高于桨叶，上端略低于静
液面
采用六块挡板
导流筒 D=2100
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