夾套反應釜課程設計

1、<p><b>　　課程設計</b></p><p><b>　　課程設計任務書</b></p><p>　　1 設計方案的分析和擬定</p><p>　　根據(jù)任務書中的要求，一個夾套反應釜主要有攪拌容器、攪拌裝置、傳動裝置、軸封裝置、支座、人孔、工藝接管等一些附件構成。而攪拌容器又可以分為罐體和夾套兩部分。攪拌

2、裝置分為攪拌器和攪拌軸，根據(jù)任務說明書的要求本次設計攪拌器為漿式攪拌器；考慮到機械軸封的實用性和應用的廣泛性，所以軸封采用機械軸封。</p><p>　　在閱讀了設計任務書后,按以下內容和步驟進行夾套反應釜的機械設計。</p><p>　?。?）總體結構設計。根據(jù)工藝的要求，并考慮到制造安裝和維護檢修的方便來確定各部分結構形式。</p><p>　?。?）攪拌器的設

3、計。</p><p>　?、俑鶕?jù)工藝參數(shù)確定各部幾何尺寸；</p><p>　?、诳紤]壓力、溫度、腐蝕因素，選擇釜體和夾套材料；</p><p>　?、蹖摅w、夾套進行強度和穩(wěn)定性計算、校核；</p><p>　?。?）傳動系統(tǒng)設計，包括選擇電機、確定傳動類型、選擇聯(lián)軸器等。</p><p>　?。?）決定并選擇軸封類

4、型及有關零部件。</p><p>　?。?）繪圖，包括總圖、部件圖。</p><p>　?。?）編制技術要求，提出制造、裝配、檢驗和試車等方面的要求。</p><p>　　2. 反應釜釜體的設計</p><p>　　反應釜是有罐體和夾套兩部分構成，罐體是反應的核心，為物料完成攪拌過程提供一個空間。夾套為反應的操作溫度提供保障，是一個套在罐體外

5、的密封空間容器。</p><p>　　2．1罐體和夾套的結構設計</p><p>　　罐體采用立式的圓筒形容器，有筒體和封頭構成。通過支座安裝在基礎平臺上。封頭采用橢圓形封頭。下封頭與筒體的連接采用焊接連接。而為了拆卸清洗方便，上封頭采用法蘭與筒體連接。</p><p>　　夾套型式與罐體大致一致。</p><p>　　2.2 罐體幾何尺寸計

6、算</p><p>　　2.2.1確定筒體內徑</p><p>　　一般有工藝條件給定容積V、筒體內徑Di 估算： </p><p>　　式中i為長徑比即： ，根據(jù)表4-2取i=1.1，</p><p>　　已知V=2.5,則 =1425, 將Di 圓整到公稱直徑系列，則</p><p>　　=1400(mm)，此時

7、每米高的筒體容積=1.539，每米高的表面積=4.40m2</p><p>　　2.2.2 確定封頭尺寸</p><p>　　橢圓封頭選取標準件，它的內徑與筒體內徑相同，標準橢圓封頭尺寸見附表4-2.即DN= =1400（mm） </p><p>　　曲邊高度 h1 =350mm 直邊高度h2=25mm 容積=0.3977 </p><

8、;p>　　表面積=2.2346 </p><p>　　2.2.3 確定筒體的厚度Hi</p><p>　　反應釜容積V通常按下封頭和筒體兩部分容積之和計算。則筒體高度按下式計算并進行圓整：=( V－)/ </p><p>　　式中 ------------封頭容積：0.3977m3</p><p>　　----------

9、--1m高筒體容積： =1.539 m3 /m</p><p>　　得 = (2.5-0.3977)/1.539=1.366m</p><p>　　圓整后的=1.3m=1400mm</p><p>　　按筒高圓整后修正實際容積：</p><p>　　V= × + =1.539*1.4+0.3977=2.55>2.5 m&l

10、t;/p><p>　　復核結果符合規(guī)定范圍 </p><p>　　2.3 夾套幾何尺寸計算</p><p>　　夾套內徑D2可根據(jù)筒體內徑D1按表4-3選取：D2 =D1+100=1500mm</p><p>　　符合壓力容器公稱直徑系列，裝料系數(shù)=0.8</p><p>　　夾套高H2 計算：H2 = （V-

11、V封）/ =(0.8*2.5-0.3977)=1.07m </p><p>　　圓整后，H2 = 1100mm</p><p>　　夾套所包圍的罐體的表面積，一定要大于工藝要求的傳熱面積F，即：</p><p>　　F封＋F筒>=F 其中 F筒=H2 ×F1m</p><p>　　故 F封＋F筒 =2.234

12、6＋4.40×1.1=7.07>7㎡</p><p>　　罐內不需要設置其他傳熱裝置。</p><p>　　2.4 夾套反應釜的強度計算</p><p>　　夾套反應釜幾何尺寸確定后，要根據(jù)已知的公稱直徑，設計壓力和設計溫度進行強度計算確定罐體及夾套的筒體和封頭的厚度。</p><p>　　2．4.1 強度計算的原則及依據(jù)&l

13、t;/p><p>　　強度計算中各參數(shù)的選取及計算，均應符合GB150-1998《鋼制壓力容器》的規(guī)定。</p><p>　　圓筒為正壓外帶夾套時：當圓筒的公稱直徑DN>=600㎜時，被夾套包圍部分的圓筒分別按內壓圓筒和外壓圓筒計算，取其中較大值，其余部分按內壓圓筒設計。</p><p>　　2.4.2 強度計算（按內壓計算）</p><p&g

14、t;　　罐體和夾套材料選用20R，設計溫度t1<=60℃（罐體內），t2=100℃（夾套內），設計壓力 = 0.2（罐體內）， = 0.3（夾套內）。</p><p><b>　　液柱靜壓力</b></p><p>　　P1H=10-6ρgh=10-6*1.0*9.8*1400=0.014Mpa</p><p><b>　　罐體

15、計算壓力</b></p><p>　　P1C=P1+P1H=0.2+0.014=0.214 Mpa</p><p>　　夾套內介質為水蒸氣，故其液柱靜壓力可以忽略不計，則夾套的計算壓力為</p><p><b>　　焊接接頭系數(shù)為</b></p><p>　　查表可知設計溫度下，20R的許用應力為,按內壓計算

16、</p><p><b>　　筒體的計算厚度 ：</b></p><p><b>　　夾套的計算厚度 ：</b></p><p><b>　　筒體封頭計算厚度：</b></p><p><b>　　夾套封頭計算厚度：</b></p><

17、p>　　取鋼板厚度負偏差C1=0.6mm，由于雙面腐蝕且微腐蝕，故腐蝕余量，</p><p>　　取最小厚度作為計算厚度 </p><p>　　罐體筒體的設計厚度，</p><p><b>　　罐體封頭的設計厚度</b></p><p>　　夾套筒體的設計厚度，</p><p><b&

18、gt;　　夾套封頭的設計厚度</b></p><p>　　則罐體筒體的名義厚度 </p><p>　　夾套筒體的名義厚度 </p><p>　　罐體封頭的名義厚度 </p><p>　　夾套封頭的名義厚度 </p><p>　　2.4.3 按外壓對筒體和封

19、頭進行穩(wěn)定性校核</p><p>　　1.由強度計算可得罐體名義厚度 </p><p>　　查表得4.5-5.5是鋼板的厚度負偏差則</p><p><b>　　罐體筒體外徑 </b></p><p><b>　　筒體計算長度 </b></p><p><b>

20、;　　系數(shù)計算 </b></p><p>　　當時，查的A=0.000093</p><p><b>　　許用外壓</b></p><p>　　所以5mm的鋼板不能用。</p><p>　　2.假設名義厚度為，由表可知 ，則</p><p>　　則罐體的有效厚度 </

21、p><p>　　罐體筒體外徑 </p><p>　　此時筒體的計算長度 </p><p><b>　　系數(shù)計算 </b></p><p>　　由表可知 時對應的A=0.0006MPa， B=83MPa</p><p><b>　　故許用外壓 </b>&l

22、t;/p><p>　　故容器穩(wěn)定性滿足要求</p><p>　　3.假設罐體封頭的名義厚度，則</p><p>　　罐體封頭的有效厚度 </p><p><b>　　罐體封頭外徑 </b></p><p>　　標準橢圓封頭當量球殼半徑 </p><p>　　系數(shù)計算 當

23、時由表得B=98MPa</p><p>　　許用外壓 </p><p>　　故橢圓形封頭滿足穩(wěn)定性要求</p><p>　　罐體封頭的最小厚度滿足要求</p><p>　　2.4.4 水壓試驗校核計算</p><p>　　夾套反應釜應對罐體和夾套分別進行水壓試驗，并校核圓筒應力σT</p>&

24、lt;p>　　筒體材料為Q235-A，該材料有=235，取=0.85，則</p><p>　　罐體筒體水壓試驗壓力 </p><p>　　夾套筒體水壓試驗壓力 </p><p>　　罐體內筒水壓試驗時壁內應力： </p><p><b>　　夾套內壓試驗應力：</b></p><p>

25、<b>　　水壓試驗安全</b></p><p>　　3 反應釜的攪拌裝置</p><p><b>　　3.1 選擇攪拌器</b></p><p>　　推進式攪拌器，攪拌器之徑與罐體內徑之比，取</p><p><b>　　查表，有</b></p><p&

26、gt;　　鍵槽b=12 t=43.6 H=65</p><p>　　質量 3.62 </p><p><b>　　3.2 攪拌軸設計</b></p><p>　　攪拌軸的機械設計內容同一般傳動軸，主要是結構設計和強度校核</p><p>　　攪拌軸的材料：選用 45鋼 選用電機Y132-6，5.5kw&l

27、t;/p><p>　　軸轉速=250，查表C=115，則</p><p>　　考慮到開鍵槽軸擴大7%，則d=34.45mm<40mm</p><p><b>　　故d=40滿足要求</b></p><p>　　三、標準零部件的選取 </p><p><b>　　⑴ 支座 </b&

28、gt;</p><p>　　1、支座類型：根據(jù)罐體的公稱直徑是1000mm,可由參考文獻2的附表4-9選擇標準耳式支座，又因設備需要保溫故選擇B型，由 JB/T 4725—92可知選擇 耳座B3。</p><p>　　2、數(shù)量：4個（對稱且承重）。</p><p>　　3、[Q]=30KN。 </p><p><b>　?、?手孔

29、</b></p><p>　　查參考文獻2的附表4-10，根據(jù)DN=150mm，PN=1.0Mpa,選擇帶頸平焊法蘭手孔，其有關資料如下：</p><p>　　標準號 HG21530-95 凹凸面 MFM</p><p>　　H1=160mm, H2=85.5mm, m=23.3kg </p><p><b>

30、　?、?視鏡</b></p><p>　　由DN=80mm,PN=1.0MPa,可知選擇不帶頸的視鏡，查參考文獻可得資料如下:</p><p>　　D=145mm,D1=120mm,b1=25mm,b2=14mm 標準號為 JB593-64-2</p><p><b>　?、?法蘭</b></p><p&g

31、t;　　設備共需選用4個，其中壓力容器法蘭1個，管法蘭3個。</p><p>　　1、根據(jù)DN=1000mm,PN=0.6MPa,查參考文獻2的附表4-4和4-5可知選取 甲型平焊法蘭 ：名稱為 法蘭-T 1000-0.6 ；具體資料如下： </p><p>　　D=1130mm,D1=1090mm,D2=1055mm,D3=1045mm,D4=1042mm, d=23mm; 螺柱M20

32、, 數(shù)量 36；凸面法蘭質量：80.85kg，凹面法蘭質量：78.46kg</p><p>　　2、圖中a,b,e,g接管公稱尺寸均為25mm。根據(jù)DN=25mm,PN=1.0MPa,查參考文獻2的附表4-12可得有關資料如下：管子外徑A=32mm，法蘭外徑D=100mm，法蘭理論質量為0.65kg。</p><p>　　3、圖中d接管公稱尺寸為65mm。根據(jù)DN=65mm,PN=1.0M

33、Pa，查參考文獻2的附表4-12可得有關資料如下：管子外徑A=76mm，法蘭外徑D=160mm，法蘭理論質量為1.61kg。</p><p>　　4、 圖中f接管公稱尺寸為40mm。根據(jù)DN=40mm,PN=1.0MPa，查參考文獻2的附表4-12可得有關資料如下：管子外徑A=45mm，法蘭外徑D=130mm，法蘭理論質量為1.20kg。</p><p><b>　　⑸ 接管&l

34、t;/b></p><p>　　查參考文獻2的附表4-12，根據(jù)各種零件的DN不同， PN=1.0Mpa，選取保溫設備接管，由資料可知接管的伸出長度一般為從法蘭密封面到殼體外徑為150 mm，則接管a.b.d.e.f.g長均為1500mm</p><p><b>　　四、參考文獻</b></p><p>　　1．趙軍，張有忱，段成紅編.

35、 化工設備機械基礎（第二版）</p><p>　　北京：化學工業(yè)出版社 </p><p>　　2．蔡紀寧，張秋翔編. 化工設備機械基礎 課程設計指導書</p><p>　　北京：化學工業(yè)出版社</p><p>　　3．化工機械手冊編輯委員會編 化工機械手冊</p><p>　　天津：天津大學出版社</p