1、机械搅拌设备HG/T 20569-94 编制说明搅拌设备是通过对液态多相系统进行机械搅拌实现聚合、混合、中和、溶解、结晶、吸收和传热等多种化工过程的一种单元设备类型。它在化工、石油化工和其他工业部门应用非常广泛，而且在生产过程中占据重要地位。虽然如此，但以往搅拌设备确在工艺设计方面、强度计算方面均尚无章可循，设计主要偏重经验。因此，同样条件往往出现不同的结果，谈不上先进性和可靠性的统一。1985年化工部组织制定了CD130A5-85(带搅拌设备设计技术规定。规定中的许多计算方法，特别是搅拌轴的计算方法吸取了国际先进国家计算方法的特点和合理内容加以消化和创新，形成我国自己的设计规定。通过八年的执
2、行，实践证明它对统一搅拌设备强度计算的方法，保证设计质量和加快设计进度方面，起了很大的作用。多年的实践经验，技术的不断进步和设计水平的不断提高都要求对CD设计规定进行进一步的修订和完善，并上升为部颁标准。因此根据化工部下达的计划，通过调查研究，在尊重原CD规定的基础上编制了本标准。现将主要内容说明如下:1总则(1)为了扩大本标准的适用范围，增加了搅拌容器和搅拌机的典型组合型式一条。表中列举多种组合型式的搅拌设备，本标准均可造用。(2)本标准不限用于钢制的搅拌容器、搅拌轴和搅拌轴封。当采用钢材以外的其它金属或非金属材料(衬里或涂层)时，设计应遵守相应的规范、标准并注意材料的某些特殊要求，例如对某
3、些非金属材料涂层的搅拌轴应严格控制其扭转变形以防止涂层的剥落等。(3)本标准除了原CD规定适用于石化工业外，其他工业部门(如轻工、食品、医药等的类似容器也可参照使用。2 搅拌容器(1)本标准将搅拌容器分为无夹套容器、带夹套容器和带盘管容器三大部分编写。( 2)无夹套容器强度计算按GB150(钢制压力容器的规定。凡在GJ;3150标准中规定的内容，本标准不予重复。(3)带夹套容器中，无夹套覆盖部分按无夹套容器的规定设计F夹套覆盖部分的设计在GB150中没有具体规定，因此，本规定移植了苏联国家标准rOCT25867-83(夹套容器强度计算规范作为本标准的计算方法。由于GB150及本标准均未包括容器
4、的疲劳分析，因此删去了I叼CT标准中有关疲劳分析的内容，本标准不作规定。对于带夹套的搅拌容器，由于压力、温度和操作条件的变化容易达到疲劳分析的条件，此时，设计者应参照其他有关疲劳设计的规施进行疲劳分析计算。(4 )对于圆筒型夹套容器，当疲劳分析结果不能满足要求或有其它特殊要求需要设置膨胀节时，除了按2.2.3.4(4)项规定计算154 夹套中的许用压力户2J外，还应考虑膨胀节自身的疲劳寿命应满足夹套容器的使用寿命F膨胀节的补偿能力应满足壳体变形量等要求。(5)在rOCT25867-83标准中提出需考虑工作和试验两种条件下的容器和夹套(通道内的设计压力(详见正文2.2. 1符号、说明中户1、户z
5、定义)，但对须考虑试验条件下设计压力的前提未作具体说明。本标准参照rOCT14249-89(容器及设备强度计算规范在此暂作如下规定:当工艺过程有特殊要求或有与本标准4.1. 5. 1所规定的特殊要求，容器内或夹套内实际试验压力超过常规试验压力规定值时应根据实际试验压力代入确定常规试验压力的公式，计算相应的试验条件下的设计压力。若试验条件下设计压力、1:!t:业1 . .一叶、一:-.J.v J 则需同时考虑按试验条件下设计m力进行强度计算。式中:J-一试验温度下的容器或夹套材料许用应力，MPa;J一一设计温度下的容器或夹套材料许用应力，MPa。(6)型钢夹套容器和外盘管容器的计算在GB150和
6、roCT标准中均没有规定，故列入附录A、附录B供设计参考。(7)本标准U型夹套容器的计算公式只适用于夹套封头下部与容器封头焊接的场合，不适用于如图1所示不与容器底封头焊接的全夹套容器。(8)GB150附录K中的K7，推荐了整体夹套容器(包括全夹套容器的焊接接头设计，允许参照采用，但此时必须按附录K7的规定确定其结构尺寸和计算壁厚，不能用本标准的方法进行计算。(9)在CD规定的半管夹套部分还列有螺旋形互搭式半圆管夹套结构，如图2所示，较之本标准正文中的螺旋形半圈管夹套，在相同条件下，前者具有夹套结构紧凑，容器简体的换热表面棋大等优点，但制造上较为复杂。由于roCT25867-83标准中没有包括这
7、一结构，故此将其编入本编制说明中，推荐选用。采用这种结构时，其结构与尺寸应符合图2中要求。D, 、， 国1整体全夹套容器结构t.= 1. 78(+S2) b=O.45(+S2) 固2螺旋形互搭式半圆警夹套结构3 搅拌机(1)搅拌机由搅拌器、搅拌轴、搅拌轴封和传动装置组成，搅拌机的功率决定于搅拌过程所需的轴功率。轴功率应根据工艺过程确定，不属本标准的内容范围。本标准附录E所列化工单元操作所需的单位容积物料的平均搅拌功率仅供参考。(2)本标准所列的搅拌器结构，只是目前最常用的几种形式。附录E列出了多种搅拌器的主要工艺参数和搅拌器在容器中的尺寸关系，仅供参考。(3)搅拌器桨叶的危险断面一般在轴套外表
8、面处，而不是轴中心处，因此实际所受弯短较每个桨叶对轴作用的扭矩略小，本标准取两者近似相等是偏安全的。(4)设计搅拌轴的径向位移时，考虑了轴承径向游隙5和5的影响，该值可按1987年12月化工出版社出版，由机械设计手册联合编写组编制的机械设计手册仨册中的原则选取。也可按照附录C.1近似选用。(5)本标准原则上不推荐中间轴承结构，故未包括带中间轴承搅拌轴的计算内容。(6)流体径向力系数K1值，对轴的计算影响甚大，而且决定K1值的因素十分复杂。日本三井公式统取K1=0.2，不甚合理。原CD规定在附录中按搅拌器形式和设备内件复杂程度推荐了四大类的K1值，其最大值不超过0.2基本上是合理的，但每类范围失
9、于过宽，设计往往选偏大的值，易趋保守。本标准移植了英国流体力学研究协会提出的流体混合过程规范1988年版FMP033Shaft Design Guide中推荐的弯曲力和扭力的比值系数A。该值考虑了搅拌形式(推进式和三叶后掠式搅拌器除外)和巴的影响，k 计及物料粘度系数、挡板数系数、搅拌器偏心安装系数、内件形式和数量系数等通过试验结果归纳而得的数值，比较成熟可靠和全面。本标准按K1=3/8).的关系换成K值及各种系数值K1U、K1b，K1e、KJ列于附录C.2。经与原CD规定的K1值对照，两者相当接157 近。但由于这是初次引入英国规范中的A值，尚未经过实践检验，因此仍暂列于附录仅供试用。对于推
10、进式和三叶后掠式搅拌器，FMP033规定其值主要与物料粘度、挡板及内件数有关，故在附录C.2中另列表格规定。(7)在搅拌轴的临界转速计算中，本标准引入英国FMP033规定中推荐的附加质量的概念。即考虑到轴运转过程中附加在搅拌轴和搅拌器上一起转动的流体的附加质量。这种考虑，对刚性轴的计算，由于降低了临界转速值，因而比较安全。但对柔性轴的计算，则不计流体附加质量比较安全，故规定仅在计算刚性轴时，考虑了附加质量的影响。(8)有末端轴承的搅拌轴(单跨轴)其传动侧轴承支点形式一般来说介于简支和固支两者之间的状态。对于强度计算，本标准按简支计算是偏于安全的。三井公式也是作了这样的简化。对于计算径向位移和临
11、界转速时，为了使结果更接近实际，引入了夹持系数儿，以决定两者计算结果的中间值。K2的取值及计算按照附录C.4。(9)搅拌轴轴封处允许径向位移Jx=是一个重要的指标。它关系到轴的粗细、轴封的寿命和密封性能。Jx值应由轴封部件本身的要求，工艺操作的要求和介质的特殊要求所决定。本标准附录C.6所列的几推荐值，只能在没有上述要求数据时，供设计选用。K3值系指d=100mm时允许径向位移， Jx=IO) =0. 1K3 1d: (10)搅拌传动装置中的一些部件，如减速机、机架、联轴器，填料密封相机械密封等均已定型化、标准化，有的已有系列产品供选购，因此本标准只对这些部件的选用原则作出规定，并未涉及这些部件本身的机械设计和强度计算等内容。158 4 搅拌设备制造、检验与验收(1)与CD规定相比，本标准全面系统地完善了搅拌设备的加工、焊接、组装、试验和验收技术要求。(2)原CD规定参考在机械行业中使用的静、动平衡试验选择图飞确定搅拌器是否进行动平衡试验，不甚合理。本标准根据FMP规范的建议，取消了对搅拌器作动平衡试验的要求，对于刚性搅拌轴，仅对转速等于或大于l50r/m巾，轴长等于或大于3.6m的搅拌器和搅拌轴组件要求对其进行动平衡试验，柔性搅拌轴、搅拌器和搅拌轴组件，则必须都做动平衡试验。使修订后的内容，依据充分，符合实际。159
