攪拌釜式反應(yīng)器課程設(shè)計(jì)報(bào)告書

1、攪拌釜式反應(yīng)器課程設(shè)計(jì)任務(wù)書、設(shè)計(jì)容安排1. 釜式反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 包括：設(shè)備結(jié)構(gòu)、人孔數(shù)量及位置，儀表接管選擇、工藝接管管徑計(jì)算等。2. 設(shè)備壁厚計(jì)算及其強(qiáng)度、穩(wěn)定性校核3. 筒體和裙座水壓試驗(yàn)應(yīng)力校核4. 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算書一份5. 繪制裝配圖一（電子版）二、設(shè)計(jì)條件工作壓力釜0.1MPa夾套0.3 MPa工作溫度釜80夾套140工作介質(zhì)釜溶液夾套水、蒸汽腐蝕情況輕微攪拌型式平槳式轉(zhuǎn)速85r/min功率1.4Kw設(shè)備容積 V21.65m3傳熱面積7.1m2推薦材料Q235 A三、設(shè)計(jì)要求1. 學(xué)生要按照任務(wù)書要求，獨(dú)立完成塔設(shè)備的機(jī)械設(shè)計(jì)；2. 根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算書、圖紙及平時(shí)表現(xiàn)綜合評分。四、設(shè)計(jì)

2、說明書的容1. 符號(hào)說明2. 前言（1）設(shè)計(jì)條件；（2）設(shè)計(jì)依據(jù)；（3）設(shè)備結(jié)構(gòu)形式概述。3. 材料選擇（1）選擇材料的原則；（2）確定各零、部件的材質(zhì)；（3）確定焊接材料。4. 繪制結(jié)構(gòu)草圖（1）按照工藝要求，繪制工藝結(jié)構(gòu)草圖；（2）確定裙座、接管、人孔、控制點(diǎn)接口及附件、部主要零部件的軸向及環(huán) 向位置，以單線圖表示；（3）標(biāo)注形位尺寸。5. 標(biāo)準(zhǔn)化零、部件選擇及補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算：（1）接管及法蘭選擇： 根據(jù)結(jié)構(gòu)草圖統(tǒng)一編制表格。 容包括： 代號(hào)，PN,DN, 法蘭密封面形式，法蘭標(biāo)記，用途） 。補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算。（ 2）人孔選擇： PN,DN,標(biāo)記或代號(hào)。補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算。（3）其它標(biāo)準(zhǔn)件選擇。6. 結(jié)束語：對自

3、己所做的設(shè)計(jì)進(jìn)行小結(jié)與評價(jià)，經(jīng)驗(yàn)與收獲7. 主要參考資料。【設(shè)計(jì)要求】：1.計(jì)算單位一律采用國際單位；2.計(jì)算過程及說明應(yīng)清楚；3. 所有標(biāo)準(zhǔn)件均要寫明標(biāo)記或代號(hào)；4. 設(shè)計(jì)計(jì)算書目錄要有序號(hào)、容、頁碼；5. 設(shè)計(jì)計(jì)算書中與裝配圖中的數(shù)據(jù)一致。如果裝配圖中有修改，在說明書中要注明變 更；6. 設(shè)計(jì)計(jì)算書要有封面和封底，均采用 A4 紙，正文用小四號(hào)宋體，行間距 1.25倍， 橫向裝訂成冊。目錄0. 攪拌釜式反應(yīng)器設(shè)計(jì)條件 11. 確定筒體的直徑和高度 22. 確定夾套的直徑和高度 23. 確定夾套的材料和壁厚 34. 確定筒的材料和壁厚 45. 水壓試驗(yàn)及其強(qiáng)度校核 56. 選擇釜體法蘭 67

4、. 選擇攪拌器、攪拌軸和聯(lián)軸器 68. 選擇攪拌傳動(dòng)裝置和密封裝置 79. 校核 L1/B 和 L1/D 810. 容器支座的選用計(jì)算 811. 選用手孔、視鏡、溫度計(jì)和工藝接管 912. 參考資料 1013. 設(shè)計(jì)感想 110. 攪拌釜式反應(yīng)器設(shè)計(jì)條件工藝條件工藝條件圖工作壓力釜0.1MPa夾套0.3 MPa工作溫度釜80夾套140工作介質(zhì)釜溶液夾套水、蒸汽腐蝕情況輕微攪拌型式平槳式轉(zhuǎn)速85r/min功率1.4Kw設(shè)備容積 V21.65m3傳熱面積7.1m 2推薦材料Q235 A管口編號(hào)名稱DNa進(jìn)蒸汽25b壓力表25c手孔250d溫度計(jì)40e進(jìn)物料25f安全閥40g出料40h排凝液25i視

5、鏡80備注夾套加熱蒸汽系統(tǒng)裝上安全 閥，釜外保溫， 反應(yīng)釜安裝在 樓板上。1. 確定筒體的直徑和高度反應(yīng)釜的 H/Di 值如表 1 所示表 1 反應(yīng)釜的 H/Di 值種類設(shè)備物料類型H/Di一般攪拌釜液-固相或液 -液相物料11.3氣-液相物料12發(fā)酵罐類氣液相物料1.7 2.5根據(jù)以上 的設(shè) 計(jì)要 求， 對于液 液 相類 型或 液固相 物料 以及 氣液 相物料H / Di 11.3，本設(shè)計(jì)選取 H / Di 1.3 。由筒體的直徑 Di 3 H4V/Di 3 4 211.635 2.77m當(dāng)Di 2 m時(shí)，間隔為 100 mm，Di 2 m時(shí)，間隔為 200 mm。因此將以上 Di圓 整到標(biāo)

6、準(zhǔn)公稱直徑系列，應(yīng)當(dāng)選取筒體直徑 Di 2.8m 。查標(biāo)準(zhǔn)封頭參數(shù)資料得， Di 2.8 m時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭高度 h1 740 mm ，直邊高 度h2 40 mm，表面積 Fn 8.85m2 ，容積Vh 3.12m3計(jì)算得每米高圓筒的體積 V1Di22.82 6.16m3 /m44V VhV121.65 3.126.163.008 m筒體高度圓整為 H 3m于是 H /Di 3/2.8 1.071 ，核查結(jié)果符合原定圍2. 確定夾套的直徑和高度夾套直徑與筒體直徑的關(guān)系如表 2 所示。表 2 夾套直徑與筒體直徑的關(guān)系Di/mm500600700180020003000Dj/mmDi+50Di+1

7、00Di+200當(dāng)Di 20003000 mm時(shí)，夾套的直徑 Dj Di 200 2800 200 3000 mm夾套筒體的高度 H jV Vh，通常裝料系數(shù)0.60.85 ，如果物料在反應(yīng)4Di過程中產(chǎn)生泡沫或呈沸騰狀態(tài)， 應(yīng)取較低值，一般為 0.6 0.7 ；如果反應(yīng)狀態(tài)平穩(wěn)，可取 0.8 0.85 ，物料粘度大時(shí)，可取最大值。本設(shè)計(jì)取0.85因此， H j 0.85 21.65 3.122.482 m22.824選取夾套高度 H j 2.6 m則 H0 H H j 3000 2600 400 mm ，此差距可以便于筒體法蘭螺栓的裝拆。 驗(yàn)算夾套傳熱面積F Di H j Fn2.8 2.6

8、 8.85 31.721 m2 7.1m2即夾套傳熱面積符合設(shè)計(jì)要求3. 確定夾套的材料和壁厚夾套選取 Q235A的材質(zhì)。查資料可以知道，板厚在 340 mm，設(shè)計(jì)溫度在 150 時(shí)， Q235 A 的許用應(yīng)力 t =113 MPa 。因?yàn)橛袏A套有安全閥，所以設(shè)計(jì)壓力P 1.051.1PW , PW 是夾套的工作壓力。本設(shè)計(jì)取 P 1.1PW 1.1 0.3 0.33 MPa 。 焊接接頭系數(shù)如表 3 所示。表 3 焊接接頭系數(shù)接頭型式焊接接頭系數(shù)全部無損檢測局部無損檢測雙全焊或相當(dāng)于雙面對接焊的全焊透對接焊縫1.000.85帶墊板的單面對接焊縫0.900.80無法進(jìn)行探傷的單面焊環(huán)向?qū)雍缚p

9、，無墊板0.60因?yàn)椴繆A套無法探傷，且屬于無墊板的單面焊環(huán)向?qū)雍缚p，故取 0.60查資料可知，一般容器的厚度，分為四個(gè)，分別為計(jì)算厚度 ，設(shè)計(jì)厚度 d ，名 義厚度 n 以及有效厚度 e 。一般說的常用厚度指的是名義厚度。各項(xiàng)厚度之間的關(guān) 系如圖 1 所示。厚度負(fù)偏差C1腐蝕裕量C2計(jì)算厚度厚度附加量C設(shè)計(jì)厚度 d名義厚度 n有效厚度 e厚度圓整值 1圖 1 各項(xiàng)厚度之間的關(guān)系圖由上圖可以看出，我們可以計(jì)算出的是設(shè)計(jì)厚度 d 與厚度負(fù)偏差 C1 之和。因?yàn)槭禽p微腐蝕，所以腐蝕裕量取 1 mm。因?yàn)?C1是隨著鋼板的厚度改變的，所以先算出 設(shè)計(jì)厚度再?zèng)Q定 C1。則dP D j2 t PC20.

10、33 30002 113 0.6 0.338.319 mm由此可知鋼板厚度應(yīng)處在 8 25 mm，所以 C1取 0.8 mm。所以 d C1 8.319 0.8 9.119 mm標(biāo)準(zhǔn)橢圓形夾套封頭的壁厚為P D j2 t0.5PC20.33 30002 113 0.6 0.5 0.338.310 mm所以 d封 C1 8.310 0.8 9.110mm圓整至鋼板規(guī)定尺寸，并查閱封頭標(biāo)準(zhǔn) , 選取夾套的筒體和封頭壁厚 n 均為 10 mm。4. 確定筒的材料和壁厚筒的材料也選取 Q235A，查資料可以知道，板厚在 340 mm，設(shè)計(jì)溫度在 150 時(shí)， Q235 A 的許用應(yīng)力 t =113 M

11、Pa 。因?yàn)橛袏A套有安全閥，所以設(shè)計(jì)壓力筒筒P筒 1.051.1PW , PW筒 是筒工作壓力。本設(shè)計(jì)取 P筒 1.1PW筒 1.1 0.1 0.11MPaP筒 Di2 tP筒C20.11 28002 113 0.6 0.111 3.273 mm由此可知鋼板厚度 4 mm時(shí)， C1取 0.3 mm。 所以 筒 C1 3.273 0.3 3.573 mmd1標(biāo)準(zhǔn)橢圓形筒封頭的壁厚為 :筒封dP筒 Di2 t0.5P筒0.11 2800 12 113 0.6 0.5 0.113.272 mm所以 d封 C1 3.272 0.3 3.572mm圓整至鋼板規(guī)定尺寸，并查閱封頭標(biāo)準(zhǔn) ,選取夾套的筒體和封

12、頭壁厚 n均為 4 mm。5. 水壓試驗(yàn)及其強(qiáng)度校核113PT1 1.25P筒t 1.25 0.11 0.1375MPa筒水壓試驗(yàn)壓力 T1 筒 t 113 取兩者之的。即PT 2 P筒 0.1 0.11 0.1 0.21MPaPT 筒 0.21 MPa 。夾套水壓試驗(yàn)壓力PT1 1.25P1.25 0.331131130.4125 MPa取兩者之的。即PT2 P 0.1 0.33 0.1 0.43 MPaPT夾套 0.43 MPa 。 筒水壓試驗(yàn)時(shí)壁應(yīng)力：PT筒（Die） 0.21 （2800 2.7）T筒T筒 i e 181.656MPaT筒 2 e 2 2.7 0.6T筒 0.9 s 0

13、.9 235 211.5 MPa因?yàn)?T筒T筒 ，故筒體厚度滿足水壓試驗(yàn)時(shí)強(qiáng)度要求。夾套水壓試驗(yàn)時(shí)壁應(yīng)力PT夾套（D je） 0.43 （3000 8.2）T夾套T j e 131.456 MPaT夾套2 e 2 8.2 0.6T筒 0.9 s 0.9 235 211.5 MPa因?yàn)?T夾套T夾套 ，故夾套厚度滿足水壓試驗(yàn)時(shí)強(qiáng)度要求。筒體許用壓力 PT筒 0.21 MPa ,夾套水壓試驗(yàn)時(shí) PT夾套 0.43 MPa 。故夾套在進(jìn)行水壓時(shí)筒體需要充壓才能保持筒體穩(wěn)定6. 選擇釜體法蘭根據(jù) Di 2800 mm P夾套 0.3MPa ，選用板式乙型平焊法蘭。確定為 RF型、乙 型平焊法蘭。其尺寸

14、為 D 2960 mm，D1 2915 mm，D2 2876 mm，D3 2856 mm， D4 2853 mm 。墊片材料為石棉橡膠板，選用墊片為 285528053，JB/T 4704-2000 。墊片示 意圖如圖 2 所示。圖 2 墊片示意圖7. 選擇攪拌器、攪拌軸和聯(lián)軸器根據(jù)工藝條件要求，選取平槳式攪拌器。 查閱搪玻璃攪拌器 槳式攪拌器（HG/T 2501.4 2007），公稱容積 VN為 25000 L，容器 Di為 2800時(shí)，攪拌軸直徑 d1140 mm。 平槳式攪拌器外徑 d 為 1280 mm。標(biāo)記為：攪拌器 1280140。軸的材料選取 45 鋼。 常用軸材料的 T 如表

15、4所示。表 4 幾種常用軸材料的 T 值軸的材料Q235,20Q275,354540Cr,35SiMn,40mNb,38SiMnMo,3Cr13 T / MPa1220203030404052軸強(qiáng)度校核：查資料可得，滿足強(qiáng)度要求的所需的最小攪拌軸直徑公式如下：d 365.1 3 P 365.1 3 1.4 29.9 mmT n（30 40） 85式中， P攪拌傳遞功率， KWn 攪拌軸速率， r/min 可知，所選取的軸完全符合。查閱標(biāo)準(zhǔn)攪拌傳動(dòng)裝置聯(lián)軸器 , （HG/T 215701995）中夾殼式聯(lián)軸器形式、尺寸、技術(shù)要求、選用立式夾殼聯(lián)軸器。公稱直徑140 mm的聯(lián)軸器的最大扭矩 M n

16、 19000 N/m。驗(yàn)算聯(lián)軸器的扭矩：查表 5，選取工作情況系數(shù) K1.5 ，聯(lián)軸器的計(jì)算扭矩 Mnj 為：1.4M nj KM n 1.5 9553000236.015 N m M nnj n 85 n表 5 工作情況系數(shù) K原動(dòng)機(jī)工作機(jī)扭矩變 化很小 的機(jī)械扭矩變化很 小的機(jī)械扭矩變化中 等的機(jī)械扭矩變化和沖擊載荷中等的機(jī)械扭矩變化和沖擊載荷很大的機(jī)械電動(dòng)機(jī)1.31.51.71.92.3夾殼聯(lián)軸器的標(biāo)記為：聯(lián)軸器 DN140。8. 選擇攪拌傳動(dòng)裝置和密封裝置攪拌傳動(dòng)裝置包括 1電動(dòng)機(jī)， 2減速機(jī)， 3單支點(diǎn)機(jī)架， 4釜外聯(lián)軸器， 5 機(jī)械密封， 6 傳動(dòng)軸， 7釜聯(lián)軸器， 8安裝底盒，

17、9凸緣法蘭， 10循環(huán)保 護(hù)系統(tǒng)等。幾乎每個(gè)裝置都不是唯一的，所以下面只列出應(yīng)從哪個(gè)國標(biāo)查。電動(dòng)機(jī)根據(jù)不同的要求樣式太多，根據(jù)廠家的樣本以及有關(guān)國標(biāo)選定。釜用立式減速機(jī)型式和基本參數(shù) , HG/T 3139.1 2001。選擇擺線針齒行星 減速機(jī)。攪拌傳動(dòng)裝置單支點(diǎn)機(jī)架 , HG/T 21566 1995。攪拌傳動(dòng)裝置帶短節(jié)聯(lián)軸器 , HG/T 21569.1 1995。攪拌傳動(dòng)裝置機(jī)械密封 , HG/T 21571 1995。 根據(jù)設(shè)計(jì)條件，查閱標(biāo)準(zhǔn)攪拌傳動(dòng)裝置傳動(dòng)軸 （HG/T 215681995）選取 單支點(diǎn) B機(jī)架型式，傳動(dòng)軸安裝形式，上裝 BSD,下裝 BXD。傳動(dòng)軸軸徑 d是 14

18、0 mm， d1為 120 mm。機(jī)架公稱直徑為 700 mm，軸承型號(hào) 46232（HG/T 215661995）。也可 有其他選擇。攪拌傳動(dòng)裝置聯(lián)軸器 , HG/T 21570 1995。攪拌傳動(dòng)裝置安裝底盒 , HG/T 21565 1995。攪拌傳動(dòng)裝置凸緣法蘭 , HG/T 21564 1995。攪拌傳動(dòng)裝置機(jī)械密封循環(huán)保護(hù)系統(tǒng) , HG/T 21572 1995。攪拌傳動(dòng)裝置碳鋼填料箱 , HG/T 21537.7 19929. 校核 L1/B 和 L1/d槳式攪拌器安裝一層，根據(jù)安裝要求和考慮帶襯套填料箱有支承作用。參考攪 拌傳動(dòng)裝置單支點(diǎn)機(jī)架 , HG/T 215661995，

19、機(jī)座 JB700 尺寸，可得 B960 mm，再參考得搪玻璃攪拌器 槳式攪拌器(HG/T 2501.4 2007)， L1 4065 mm。L1 / B 4065 / 960 4.23 45 L1 /d 4065 / 140 29 40 50均符合要求。10. 容器支座的選用計(jì)算反應(yīng)釜因需另外保溫，故選用 B型耳式支座。又因?yàn)槿萜鞯?Di為 2800 mm，初選 支座為 B6I 。此支座的允許載荷 Q 150 KN 。JB/T 4712.3 2007。耳式支座實(shí)際承受載荷可按下式近似計(jì)算m0g Ge 4(Ph GeSe)kn nD10式中:Q支座實(shí)際承受的載荷， KN；D支座安裝尺寸， mm；

20、g重力加速度，取 g=9.8 m/s 2；Ge偏心載荷， N；h水平力作用點(diǎn)至底板高度， mm;k不均勻系數(shù)，安裝 3個(gè)支座時(shí)，取k=1；安裝 3個(gè)以上支座時(shí)，取k=0.83 ； m0設(shè)備總質(zhì)量 ( 包括殼體及其附件，部介質(zhì)及保溫層的質(zhì)量 ) ，kg； n支座數(shù)量，這里選 4 個(gè)；Se偏心距， mm；P水平力，取 PW和 Pe+0.25Pw 的大值， N。當(dāng)容器高徑比不大于 5,且總高度 H0不大于 lO m時(shí)Pe和Pw可按以下計(jì) 算，超出此圍的容器本部分不推薦使用耳式支座。Pe水平地震力， N；a地震影響系數(shù)， 對 7, 8, 9 度地震設(shè)防烈度分別取 0.08 ( 0.12 ), 0.16

21、 ( 0.24 ) 、0.320 。水平風(fēng)載荷 :PW 1.2fiQ0D0 H 010D0容器外徑， mm，有保溫層時(shí)取保溫層外徑；f i 風(fēng)壓高度變化系數(shù)，按設(shè)備質(zhì)心所處高度??；對于 B類地面粗糙度如表 6 所示:表 6 設(shè)備質(zhì)心所在高度與風(fēng)壓高度變化系數(shù)的關(guān)系設(shè)備質(zhì)心所在高度， m101520風(fēng)壓高度變化系數(shù) f i1.001.141.25Ho容器總高度， mm；Q010 m高度處的基本風(fēng)壓值， N/m2支座處圓筒所受的支座彎矩 ML 的校核：M L Q(l 2 s1) 10 3 式中：ML耳式支座處圓筒所受的支座彎矩， KN m；ML 耳式支座處圓筒的許用彎矩， KN m。經(jīng)計(jì)算 Q=1

22、39.42 KN150 KN，ML=23.7 KNm24.26 KNm。所以所選支座適用11. 選用手孔、視鏡、溫度計(jì)和工藝接管根據(jù)板式平焊法蘭手孔(HG215292005), 選用手孔形式為 a 式，PN0.6 MPa， DN250 mm。手孔 RF，DN250，PN0.6 MPa。加熱蒸汽進(jìn)口管 a 采用 32 3.5 無縫鋼管，配法蘭 PN0.6，DN25。冷凝液出口管 h 和壓力表接管 b 都選用 32 3.5無縫鋼管，配法蘭 PN0.6，DN25。加強(qiáng)套管溫度計(jì) d 的管口選用 45 3.5。進(jìn)料管口 e 采用 32 3.5 無縫鋼管，配法蘭 PN0.6，DN25。安全閥接管 f 采用 32 3.5 無縫鋼管，配法蘭 PN0.6，DN40。出料管口 g 采用 45 3.5 無縫鋼管，配法蘭 PN0.6，DN40。由標(biāo)準(zhǔn)壓力容器視鏡 i 選用碳素鋼帶頸視鏡 89 4 ，PN0.6， DN80。標(biāo)記為JB593-64-2 。12. 參考資料1 多民,俞惠敏. 化工過程設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ) M. ：，2011