夾套反應(yīng)釜--化工設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 浙江海洋學(xué)院 化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)成果說明書（2009級）題 目 夾套反應(yīng)釜設(shè)計(jì) 學(xué) 院 石油化工學(xué)院 專 業(yè) 化學(xué)工程與工藝 班 級 學(xué) 號 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 完成日期 2011年6月20日 目錄一、 罐體幾何尺寸計(jì)算-11.確定筒體內(nèi)徑-12.確定筒體高度-13.罐體及夾套參-1二、夾套反應(yīng)釜的強(qiáng)度計(jì)算-11.壓力計(jì)算-22.罐體及夾套厚度計(jì)算-2三、穩(wěn)定性校核（按外壓校核罐體厚度）-3四、水壓試驗(yàn)校核-4五、帶傳動設(shè)計(jì)計(jì)算（指定選用電機(jī)Y160M2-8，轉(zhuǎn)速為720r/min）-5六、攪拌器的選擇-61.攪拌軸直徑的初步計(jì)算-62.攪拌軸長度-63.攪拌

2、抽臨界轉(zhuǎn)速校核計(jì)算-74.漿式攪拌器尺寸的設(shè)計(jì)-7七、聯(lián)軸器設(shè)計(jì)-81.聯(lián)軸器的型式及尺寸的設(shè)計(jì)-82.軸承的型式及尺寸的設(shè)計(jì)-83.反應(yīng)釜的軸封裝置的選型-84.軸封裝置的結(jié)構(gòu)及尺寸-8八機(jī)架的設(shè)-9九.選擇接管、管法蘭、設(shè)備法蘭及其他構(gòu)件-9十、選擇安裝底蓋結(jié)構(gòu)-10十一、選擇支座形式并進(jìn)行計(jì)算-101.支座的選型及尺寸的初步設(shè)計(jì)-102.支座載荷的校核計(jì)算-11十二、焊縫結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)-12十三、手孔選擇與補(bǔ)強(qiáng)校核-13十四、小結(jié)-14參考文獻(xiàn)-140.9 m3夾套反應(yīng)釜設(shè)計(jì)一、罐體幾何尺寸計(jì)算1.確定筒體內(nèi)徑工藝條件給定容積V=0.9 m3、筒體內(nèi)徑估算： =1.014 m3=1014式中

3、 V工藝條件給定容積，m3 ； i長徑比，取值1.1； 將D1估算值圓整到公稱直徑1100 mm2.確定筒體高度由=1100 mm查表參考文獻(xiàn)【2】D-1得1m高的容積V1m=0.950 m3 ；查表D-2得罐體封頭容積=0.1980 m3 ；估算罐體筒體高度；=（0.9-0.1980）/0.950=0.739 m=739 mm將估算值圓整到公稱直徑800 mm3.罐體及夾套參數(shù)罐體實(shí)際容積V=V1m*+0.950*0.8+0.1980=0.958 m3 ；由=1100 mm查參考文獻(xiàn)【2】表4-3夾套筒體內(nèi)徑=1200 mm；選取=0.85；=（0.85*0.958-0.1980）/0.95

4、=0.649 m=649mm；將估算值圓整到公稱直徑700 mm查參考文獻(xiàn)【2】表D-2罐體封頭表面積=1.3980 ；1m高筒體內(nèi)表面積=3.46 ；實(shí)際總傳熱面積:*+=3.46*0.7+1.3980=3.82 >3.8 ；二、夾套反應(yīng)釜的強(qiáng)度計(jì)算1.壓力計(jì)算材料選擇為Q235-A；由工作壓力（罐體內(nèi)）0.18 MPa,工作壓力（夾套內(nèi)）0.25 MPa；可得設(shè)計(jì)壓力（罐體內(nèi)）P1=0.18*1.1=0.2 MPa（有安全閥），設(shè)計(jì)壓力（夾套內(nèi)）P2=0.25*1.2=0.3 MPa（無安全閥）；工作溫度（罐體內(nèi)）t1<120；溫度（夾套內(nèi)）t2<150液柱靜壓力：=*1

5、.0*10*0.8=0.008MPa式中 水的密度，Kg/m3 ； 重力加速度，取值10m/； 罐體通體高度=0.8m；計(jì)算壓力：=+=0.2+0.008=0.208 MPa；液柱靜壓力忽略；計(jì)算壓力：=0.3 MPa；2.罐體及夾套厚度計(jì)算罐體及夾套焊接接頭系數(shù)=0.85；設(shè)計(jì)溫度下材料需用應(yīng)力=113 MPa；罐體筒體計(jì)算厚度=1.19 mm夾套筒體計(jì)算厚度= mm罐體封頭計(jì)算厚度=1.19 mm夾套封頭計(jì)算厚度= mm取最小厚度=3mm作為計(jì)算厚度；鋼板厚度負(fù)偏差C1=0.6mm；腐蝕裕量C2=2.0mm；罐體筒體設(shè)計(jì)厚度=+ C2=2.0+3=5mm；夾套筒體設(shè)計(jì)厚度=+ C2=2.0

6、+3=5mm；罐體封頭設(shè)計(jì)厚度=+ C2=2.0+3=5mm；夾套封頭設(shè)計(jì)厚度=+ C2=2.0+3=5mm；罐體筒體名義厚度=5mm；(滿足-=3-1.19mm> C1=0.6mm)夾套筒體名義厚度=5mm；（滿足-> C1）罐體封頭名義厚度=5mm；（滿足-> C1）夾套封頭名義厚度=5mm；（滿足-> C1）三、穩(wěn)定性校核（按外壓校核罐體厚度）假設(shè)一：罐體筒體名義厚度=5 mm；厚度附加量C= C1 +C2=2.5 mm；罐體筒體有效厚度=-C=5-2.5=2.5 mm；罐體筒體外徑=+2=1100+2*5=1110 mm；筒體計(jì)算長度L=+=800+ *275=

7、892 mm；式中 夾套筒體高度=800 mm； 由（JB/T473795）表查得=275 mm；系數(shù)=892/1100=0.811；系數(shù)=1100/2.5=440；系數(shù)A查參考文獻(xiàn)【1】圖10-15的A=0.00017；系數(shù)B查參考文獻(xiàn)【1】圖10-16的B=24；許用外壓=0.054<0.3；假設(shè)二：罐體筒體名義厚度=8 mm；鋼板厚度負(fù)偏差C1=0.8mm；厚度附加量C= C1 +C2=2.8 mm；罐體筒體有效厚度=-C=8-2.8=5.2 mm；罐體筒體外徑=+2=1100+2*8=1116 mm；筒體計(jì)算長度L=+25=800+*275+25=917 mm；式中 夾套筒體高度

8、=800 mm； 由（JB/T473795）表查得=275 mm；系數(shù)=917/1100=0.822；系數(shù)=1100/5.2=214.61；系數(shù)A查圖10-15的A=0.00082；系數(shù)B查圖10-16的B=96；許用外壓=0.447>0.3；取用：罐體筒體名義厚度=8 mm；鋼板厚度負(fù)偏差C1=0.8mm；厚度附加量C= C1 +C2=2.8 mm；罐體筒體有效厚度=-C=8-2.8=5.2 mm；罐體筒體外徑=+2=1100+2*8=1116 mm；標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭當(dāng)量球殼外半徑=0.9*1116=1004.4 mm；系數(shù)=0.00065；系數(shù)B=85；許用外應(yīng)力=0.440>0.

9、3；罐體封頭最小厚度=0.15%=1100*0.0015=1.65 mm；（小于，滿足要求）四、水壓試驗(yàn)校核罐體試驗(yàn)壓力=1.25*0.2*=0.25 ；夾套水壓試驗(yàn)壓力=0.15*0.3*=0.375 ；材料屈服點(diǎn)應(yīng)力=235 ；=0.9*0.85*235=179.8 ；罐體圓筒應(yīng)力=26.6<179.8；夾套內(nèi)壓試驗(yàn)應(yīng)力:= =43.4<179.8；五、帶傳動設(shè)計(jì)計(jì)算（指定選用電機(jī)Y160M2-8，轉(zhuǎn)速為720r/min）由電機(jī)Y160M2-8，額定功率P=5.5Kw, 轉(zhuǎn)速為=720r/min,=200 r/min,計(jì)算如下；1.計(jì)算設(shè)計(jì)功率由表14-4查得工作情況系數(shù)，故5

10、kW2.選擇V形帶型號根據(jù)=7.15 kW，=720r/min,由參考文獻(xiàn)【1】表14-5初步選用B型帶3.選取小帶輪節(jié)圓直徑，及大帶輪節(jié)圓直徑由參考文獻(xiàn)【1】表14-5選取小帶輪基準(zhǔn)直徑 mm，由參考文獻(xiàn)【1】式（14-9）得=504 mm；由表14-5取=500 mm；4.驗(yàn)算帶速V5.28 m/s；在(5-25m/s) 范圍內(nèi)，帶速合適。5.確定中心距和帶的公稱長度；在0.7（+）<< 2（+）范圍，初選中心距=500 mm；由參考文獻(xiàn)【1】式（14-11）得帶長=2069.6 mm；查參考文獻(xiàn)【1】表14-2 選取B型帶的標(biāo)準(zhǔn)公稱長度=2000 mm；由參考文獻(xiàn)【1】（14

11、-2）式可得實(shí)際中心距=；6.驗(yàn)算小帶輪包角， 由參考文獻(xiàn)【1】式（14-13）得=-= -=> 包角合適。7.確定帶的根數(shù)Z因 mm，=500 mm，帶速v=5.28 m/s；，傳動比=3.6由=720r/min， mm，查表14-6，用內(nèi)插法得=1.66kW；查參考文獻(xiàn)【1】表14-9得=2.65*；查參考文獻(xiàn)【1】表14-10得=1.14=0.234kW；由=查參考文獻(xiàn)【1】表14-7得=0.87，查參考文獻(xiàn)【1】表14-8得=0.98；= =4.43 取z=5；8.確定初拉力Q由參考文獻(xiàn)【1】式（14-16）得單根普通V帶的初拉力，查參考文獻(xiàn)【1】表14-3的m=0.17kg=2

12、58.5N；由式（14-17）算出作用在軸上的力為 Q=2zsin=2*5*258.5* sin =2379.5N；六、攪拌器的選擇1.攪拌軸直徑的初步計(jì)算攪拌軸直徑的設(shè)計(jì) 電機(jī)的功率5.5 ，攪拌軸的轉(zhuǎn)速200，取用材料為45， 35，由 Nm得：=；由 得：=*1000=75000攪拌軸為實(shí)心軸，則：=33.5 mm 33.5mm 取40mm2.攪拌軸長度的設(shè)計(jì)攪拌軸的長度近似由釜外長度、釜內(nèi)未浸入液體的長度、浸入液體的長度 三部分構(gòu)成。即：=+其中=H+M+F-A（H-凸緣法蘭的高度；M-安裝底蓋的高度；F-機(jī)架高度；A-機(jī)架H1）=40+50+550-372=268（）=+（釜體筒體的

13、長度；封頭深度；液體的裝填高度）液體裝填高度的確定：釜體筒體的裝填高度式中操作容積（）；釜體封頭容積（）；筒體的內(nèi)徑（）=0.8（）液體的總裝填高度=800+25+275 =1100（）=900+2*（25+275）+2*40-1100 =480（） （40-甲型平焊法蘭高度）浸入液體攪拌軸的長度的確定： 攪拌槳的攪拌效果和攪拌效率與其在釜體的位置和液柱高度有關(guān)。攪拌槳浸入液體內(nèi)的最佳深度為： 當(dāng)時為最佳裝填高度；當(dāng)時，需要設(shè)置兩層攪拌槳。 由于=1100=1100，本設(shè)計(jì)選用一個攪拌槳。攪拌槳浸入液體內(nèi)的最佳深度為：S=2Hi/3=2x1100/3=717（）故浸入液體的長度：=717（）攪

14、拌軸攪拌軸的長度為：=268+530+717=1515（）取=1500（）3. 攪拌抽臨界轉(zhuǎn)速校核計(jì)算 由于反應(yīng)釜的攪拌軸轉(zhuǎn)速=200不大于200，不作臨界轉(zhuǎn)速校核計(jì)算。4.漿式攪拌器尺寸的設(shè)計(jì)攪拌軸直徑為40mm的漿式攪拌器只有三種型號，選取=600mm螺栓螺釘數(shù)量數(shù)量60040M122M12112B重量/kg 60 140110-34.59不大于0.025表一：七、聯(lián)軸器設(shè)計(jì)1. 聯(lián)軸器的型式及尺寸的設(shè)計(jì)由聯(lián)軸器的型式選用凸緣聯(lián)軸節(jié)。標(biāo)記為：GYH5 GB/T5843-2003，結(jié)構(gòu)如圖。圖一：2. 軸承的型式及尺寸的設(shè)計(jì) 根據(jù)攪拌軸的大小，選擇帶輪和聯(lián)軸器的連接選用平鍵12x8x40；軸

15、承選用7210C，90x50x20；3. 反應(yīng)釜的軸封裝置的選型反應(yīng)釜中應(yīng)用的軸封結(jié)構(gòu)主要有兩大類，填料箱密封和機(jī)械密封?？紤]到釜內(nèi)的物料具有易燃性和一定的腐蝕性，因此選用填料密封。根據(jù)0.25、120、n=200r/min、d=40mm。選用R40 HG 21537-1992其結(jié)構(gòu)如圖6-4、主要尺寸如表62所示。4.軸封裝置的結(jié)構(gòu)及尺寸填料密封的主要尺寸（）軸徑螺柱401751451103158-184xM16 表二： 圖二：填料密封結(jié)構(gòu)八機(jī)架的設(shè)計(jì)由于反應(yīng)釜傳來的軸向力不大，減速機(jī)輸出軸使用了帶短節(jié)的凸緣聯(lián)軸器，且反應(yīng)釜使用不帶內(nèi)置軸承的填料密封，故選用DJ型單支點(diǎn)機(jī)架（HG215669

16、5）。代號為DJ55。結(jié)構(gòu)如圖所示。圖三：DJ型單支點(diǎn)機(jī)架九.選擇接管、管法蘭、設(shè)備法蘭及其他構(gòu)件1.法蘭及其他構(gòu)件管法蘭 蒸汽入口A、溫度計(jì)接口D、壓縮空氣入口、冷卻水出口G采用323.5無縫鋼管，法蘭PL25（B）-10，HG20592；加料口B采用766無縫鋼管，法蘭PL65（B）-10，HG20592；視鏡采用108無縫鋼管放料口采用453.5無縫鋼管，法蘭PL40（B）-10，HG20592-97； 甲型平焊法蘭 法蘭-FM 1100-0.25 ；法蘭-M 1100-0.25凸緣法蘭 法蘭 R300 16Mn防沖板50x50x10材料Q235-A；擋板800x80x12材料Q235-

17、A法蘭墊片選耐酸石棉板，ò=2mm。2.視鏡的選型由于釜內(nèi)介質(zhì)壓力較低（0.25）且考慮DN=1100，本設(shè)計(jì)選用兩個=100的帶頸視鏡。其結(jié)構(gòu)見圖4-6。 由文獻(xiàn)【5】 4-159頁表4-5-7確定視鏡的規(guī)定標(biāo)記、標(biāo)準(zhǔn)圖號、視鏡的尺寸及材料。標(biāo) 記：視鏡0.25，100標(biāo)準(zhǔn)圖號：HG21575-11994。圖四 ：視鏡的結(jié)構(gòu)型式視鏡玻璃雙頭螺柱數(shù)量直徑×長度10018015028285013317084×133表三：視鏡的尺寸件號名稱數(shù)量材料件號名稱數(shù)量材料1視鏡玻璃1硼硅玻璃(SJ-6)4壓緊環(huán)1Q235-A2襯 墊2石棉橡膠板5雙頭螺柱8Q235-A3接 緣

18、11Cr18Ni9Ti6螺母16Q235-A表四:視鏡的材料十.選擇安裝底蓋結(jié)構(gòu)對于不銹鋼設(shè)備，本設(shè)計(jì)選擇DN300 HG21565-1995，其上部與機(jī)架的輸出端接口和軸封裝置采用可拆相聯(lián)，下部伸入釜內(nèi)，結(jié)構(gòu)如圖所示。圖五：底蓋結(jié)構(gòu)十一、選擇支座形式并進(jìn)行計(jì)算1.支座的選型及尺寸的初步設(shè)計(jì)：這里初步將支座定為B型耳式支座，數(shù)目為4個。每臺反應(yīng)釜常用4個支座，但作承重計(jì)算時，考慮到安裝誤差造成的受力情況變壞，應(yīng)按兩個支座計(jì)算。(1)粗略估算反應(yīng)釜的總質(zhì)量m0釜體筒體質(zhì)量m1DN=1100，=8的筒節(jié)，每米的質(zhì)量q1=218所以m1= q1×H1=218×0.8=174釜體封

19、頭的質(zhì)量m2DN=1100，=8，直邊高度h=25的標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，其質(zhì)量m2=89.2夾套筒體質(zhì)量m3m3=167夾套封頭質(zhì)量m4由參考文獻(xiàn)查得m4=106物料質(zhì)量m5m5=0.8×1.1×103×1=0.88×103附件質(zhì)量m6=70所以反應(yīng)釜的總質(zhì)量m0= m1+ m2+ m3+ m4+ m5+ m6 =174+89.2+167+106+880+70=1486.2(2)粗選耳式支座的型號每個支座承受的重量Q=mg/2=1486.2×9.8/2=7282.4N根據(jù)DN=1100 Q=7282.4KN由參考文獻(xiàn)附表4-9初選B型耳式支座，支座

20、號為2。標(biāo)記： JB/T4725-92 耳座B2材料：Q235-AH底板筋板墊板地腳螺栓支座重量規(guī)格16012580840180100620016062424204.3 表五：B型耳座的尺寸參數(shù)2.支座載荷的校核計(jì)算耳式支座實(shí)際承受的載荷按下式近似計(jì)算：式中D=1244，9.8，Ge=0，=1486.2，=4，=0，將已知值代入得 =6.97KN因?yàn)?5.01KNQ=20KN，所以選用的耳式支座滿足要求。十二.焊縫結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)釜體上主要焊縫結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) ()筒體的縱向焊縫 （b）筒體與下封頭的環(huán)向焊縫 （c）固體物料進(jìn)口與封頭的焊縫 （d）進(jìn)料管與封頭的焊縫 （e）冷卻器接管與封頭的焊縫 （f）溫

21、度計(jì)接管與封頭的焊縫 （h）出料口接管與封頭的焊縫 圖六： 釜體主要焊縫的結(jié)構(gòu)及尺寸夾套上的焊縫結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)夾套上的焊縫結(jié)構(gòu)及尺寸如圖7-2。 （a）夾套的縱向焊縫 （b）夾套與封頭的橫向焊縫 （c）導(dǎo)熱油進(jìn)口接管與筒體的焊縫 （e）導(dǎo)熱油出口接管與筒體的焊縫（f）釜體與夾套的焊縫圖七：夾套主要焊縫的結(jié)構(gòu)及尺寸十三、手孔選擇與補(bǔ)強(qiáng)校核手孔選擇帶頸平焊法蘭手孔，其公稱直徑DN=150mm,S=4.5mm.開孔補(bǔ)強(qiáng)校核：由文獻(xiàn)表14-24知此手孔超出不另行補(bǔ)強(qiáng)的最大孔徑范圍，故必須進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算：開孔直徑d=150+24.5=159mm開孔削弱面積F=dS0=DPK1Di/2ó=(1590.180.91100)/21130.85=147.5mm2有效補(bǔ)強(qiáng)區(qū)尺寸：h1=d(S-c)= 159(4.5-2.6)=16.9mm,B=2d=