夾套反應釜課程設計任務

夾套反應釜課程設計夾套反應釜課程設計#當圓筒公稱直徑DN>600mm時，被夾套包圍部分的筒體按外壓（指夾套壓力+0.1MPa）圓筒設計，其余部分按真空設計；當圓筒公稱直徑dn<600mm時，全部筒體按外壓（指夾套壓力+0.1MPa）筒體設計；（3）圓筒內(nèi)為正壓外帶夾套時當圓筒公稱直徑dn>600mm時，被夾套包圍部分的筒體分別按內(nèi)壓圓筒和外壓圓筒計算，取其中較大值；其余部分按內(nèi)壓圓筒設計。當圓筒公稱直徑dn<600mm時，全部筒體按內(nèi)壓圓筒和外壓圓筒計算，取其中最大值。8.強度計算（按內(nèi)壓對筒體和封頭進行強度校核）罐體和夾套材料選用°345R,設計溫度t1=170℃（容器內(nèi)），t2=200℃（夾套內(nèi)）；設計壓力033Mp（容器內(nèi)），0.44MP（夾套內(nèi)）。焊接接頭系數(shù)取^=0.85液柱靜壓力：P=10-6Pgh1H=10-6X1000X9.8X（1+0.275）=0.0012MPa<5%=0.022，液柱靜壓力忽略不計即P=P=0.44MPa1H 1P=10-6pgh2H=10-6x1000x9.8x（0.7254+0.275）=0.0098MPa<5*=0.0275，液柱靜壓力忽略不計即P=P=0.55MPa2C2中=0.85（雙面焊，局部檢測）材料16MnR在設計溫度下許用應力為n二170Mpa（假設厚度在罐體簡體計算厚度PD 0.44x1000O=―F―干 1 = 1 2bl6—P 2x170x0.85-0.44C=1.53mm筒體設計厚夾套度片PD 0.44x1100O=―F-C 2 = 1 2一耳二P2x170x0.85—0.55C=2.097mm罐體封頭厚度PD 0.44x1000c—1 - 2bl。一0.5P 2x170x0.85—0.5x0.44C—1.52mm夾套封頭PD 0.55x1100C 2 - 1 2bl。一0.5P2x170x0.85—0.5x0.55C—2.095mm16MnR為低合金鋼，其最小厚度O-3mmminO-O —3mmmin腐蝕裕量c-2.0mm,按雙面腐蝕2罐體筒體設計厚度O—O+C—3+2—5mm

1d 2夾套筒體TOC\o"1-5"\h\z8=8+C=3+2=5mm2d 2罐體封頭81=8+C=3+2=5mmId 2夾套封頭81=8+C=3+2=5mm2d 2查表得：C=0.6mm（鋼板厚度6-7mm）罐體簡體名義厚度8=3+C+A=6mmInId1夾套封頭名義厚度8 +C+A=6mmInId1罐體簡體名義厚度=3'+C+A=6mmInId1夾套封頭名義厚度81=3'+C+A=6mmIn'd1對低合金鋼制的容器，規(guī)定不包括腐蝕裕量的最小厚度應不小于3mm，若加上2mm的腐蝕裕量,名乂厚度至少應取5mm。由Q345R鋼材標準規(guī)格，名義厚度取為6mm。9.穩(wěn)定性校核1.罐體筒體名義厚度6=6mm厚度附加量

C=C+C=0.6+2=2.6mm

12罐體筒體有效厚度罐體筒體外徑筒體計算厚度8=B-C=6一2.6=3.4mmenD=D8=B-C=6一2.6=3.4mmenD=D+28=1000+2x6=1012mm01n23i3=0.823%=297.65-e查表得A=0.00034P]-DB=「0=478e許用外壓力P]=—B—=—47—=0.158MPa<0.44MPaD1012o8 3.4e計算失穩(wěn)，重設名義厚度8n2.罐體筒體名義厚度鋼板厚度負偏差厚度附加量

8=8mm（假設）nC=0.8mm1C=C+C=0.8+2=2.8mm12罐體筒體有效厚度罐體筒體有效厚度罐體筒體外筒體計算長度8=6—C=8—2.8=5.2mmenD=D+28=1000+2x8=1016mm01nL=H+-h=750+-x250=833.4mm23i3查表得A=0.0068 B=82LD=0.82查表得A=0.0068 B=82LD=195.4?' 0許用夕卜壓圖二高0e

==0.42MPa<0.55MPa計算失穩(wěn)，重設名義厚度8=8=10mm （假設）nD=D+28=1000+2x10=1020mm01nL=H+1h=750+1x250=833.4mm231 33.罐體筒體名義厚度鋼板厚度負偏差厚度附加量罐體筒體有效厚度罐體筒體外筒體計算長度C=0.8mm1C=C+C=0.8+2=2.8mm128=8—C=10—2.8=7.2mmen=0.810=141.670查表得A=0.0011 B=130許用夕卜壓吐亮0e130 =0.9MPa>0.55MPa10207.2穩(wěn)定性滿足要求假設厚度滿足要求，8=10mmn4.設計封頭的厚度（1）橢圓封頭封頭名義厚度8封頭名義厚度8=10mmn封頭鋼板厚度負偏差封頭厚度附加量罐體封頭有效厚度封頭鋼板厚度負偏差封頭厚度附加量罐體封頭有效厚度C=0.8mm1C=C+C=0.8+2=2.8mm1128'=8'—C=10—2.8=7.2mmen罐體封頭外徑 D'=D728'=1000+2x10=1020mm01n標準橢圓封頭當量球殼外半徑R'=0.9D'=918mm00122R'8' 918/7.2122R'8' 918/7.2B=1226=0.00098平板形封頭的焊接接頭系數(shù)①二1.0平板形封頭計算厚8p=D霹平板形封頭的焊接接頭系數(shù)①二1.0平板形封頭計算厚8p=D霹=1000X|：’0^4c\,la_!^ 163x1.0=26.97mm腐蝕余量C=1mm2設計厚度B122P」= = =0.96MPa>0.55MPaR'8' 9187.20e穩(wěn)定性滿足要求罐體封頭最小厚度8=0.15%D=1.5mm<8min 1 e（2）平板封頭D=D=1000mmci查表得平蓋系數(shù)K=0.27口］=163平蓋系數(shù)K=0.275=5+C=26.97+1=27.97mmd p 25=5+C=26.97+1=27.97mmd p 25=5+C=27.97+0.8=28.77mmn d 1圓整5=34mm

n所以平板封頭厚度5=34mmn10.水壓試驗校核罐體試驗壓力 P=1.25p|'2]=1.25*0.44義1=0.55Mpa1T 1|OtI夾套水壓試驗壓力P=1.25PI—1=1.25*0.55義1=0.69Mpa2T 2|OtI查表得材料屈服點應力O=345MPaso<0.9①o=0.9*0.85義345=263.93MPaT s罐體圓筒應O1T0.44x(1000+7.2)2x7.2=38.47MPa<263.93MPa所以罐體水壓強度足夠夾套內(nèi)壓試驗壓PD+5)2T 1e25e0.55x(1000+7.2)2^X72=49.97MPa<263.93MPa所以夾套水壓強度足夠11.攪拌器選型在課程設計中，常選用兩種攪拌器，槳式攪拌器和推進式攪拌器。由本設計課題給定條件，選推進式攪拌器。推進式攪拌器多為三葉式，旋轉(zhuǎn)方向不同可分為左旋式和右旋式。推進式攪拌器常以單層安裝，一般安裝在與下封頭焊縫等高的位置上。它與軸的的鏈接是通過軸套用平鍵或緊定螺釘固定，軸端加固定螺母。D11—J=- D521推進式攪拌器的主要尺寸D=400,D=50,d=90,d=90,D=M16,J 10B=16,t=55.1,H=95.傳動裝置設計反應釜的傳動裝置是為攪拌器提供動力和運動的。傳動裝置一般包括：電動機，變速器，聯(lián)軸器，攪拌軸，機架，安裝底座及凸緣法蘭等。當攪拌軸較長時，為加工和安裝方便，常將攪拌軸分段制造。安裝攪拌器的部分稱攪拌軸或下軸，與攪拌器輸出軸相連的部分為傳動軸或上軸。攪拌軸與傳動軸采用剛性聯(lián)軸器連成一整體軸。反應釜的攪拌器是由傳動裝置來帶動。傳動裝置設置在釜頂封頭的上部，其設計內(nèi)容一般包括：電機；減速機的選型；選擇聯(lián)軸器；選用和設計機架和底座等。電動機的選型攪拌設備通常采用電動機驅(qū)動。確定電動機型號應根據(jù)攪拌軸功率，安裝形式和周圍工作環(huán)境等因素確定。最常用的為Y系列全封閉自扇冷式三相異步電動機；當有防爆要求時，可采用YB系列。Y系列三相異步電動機主要技術(shù)要求數(shù)據(jù)見表E-5,表E-6列出基本安裝型式為B35型的主要連接型式及外形尺寸減速器的選型常用減速裝置有齒輪減速器、渦輪減速器、V帶以及擺線針齒行星減速器等。根據(jù)n=200r/min,P=4W.查表4-9,選擇減速器種類。電動機選用Y132M2-6，減速器選用DC系列圓柱齒輪減速機HG/3139.3,與電動機直接相連，軸封選用填料密封。允許正反旋轉(zhuǎn)，可采用夾殼聯(lián)軸器或彈性塊式聯(lián)軸器與攪拌軸連接；不允許承受外加軸向載荷或只允許使用在攪拌軸向力較小的場合,可用于有爆要求的場合,與電動機直連供應。.機架的選用立式攪拌設備傳動裝置是通過機架安裝在攪拌設備封頭上的,機架內(nèi)應留有足夠的位置,以容納聯(lián)軸器、軸封裝置等部件,并保證安裝操作所需要的空間。大多數(shù)情況下,機架中間軸承裝置,以改善攪拌軸的支撐條件。機架下端采用螺柱與安裝底蓋連接,機架的公稱直徑一般等于或小于安裝底蓋的公稱直徑。安裝底蓋與凸緣法蘭、機架和軸封有關(guān)系。單支點機架的選用條件電動機或減速器有一個支點，經(jīng)核算可承受攪拌軸的載荷；攪拌容器內(nèi)設置地軸承，作為一個支點；軸封本體設有可以作為支點的軸承；在攪拌容器內(nèi)，軸中部設有導向軸承，可作為一個支點的。當按上述條件選用單支點機架時，減速器輸出軸與攪拌軸之間采用彈性聯(lián)軸器連接；當不具備上述條件而選用單支點機架時，減速器輸出軸與攪拌軸之間采用剛性聯(lián)軸器連接。機架的選型的主要尺寸：(mm)查表E-8得：機架代號DJ45H=338,H=15,H=24,H=5,H=6輸入端接口：3D=200,D：230,D=260123輸出端接口：D=260,D=320,D=360.n7:10"14,12"145 6H=600,H=34014.甲型平焊法蘭選2取當筒體與上封頭用法蘭連接時，常采用甲型平焊法蘭連接，這是壓力容器法蘭中的一種，甲型平焊法蘭密封面結(jié)構(gòu)常用平密封面和凹凸密封面兩種。此設計選用平密封面，其主要尺寸見表D-4表D-4甲型平焊法蘭系列尺寸/mm公稱直徑DN D D1 D2 D3D4 d 規(guī)格 厚度1000 1130 1090 1055 10451042 23 M20 4015、擋板

擋板是一種常用的攪拌附件之一。當攪拌器沿容器中心線安裝，攪拌物料的黏度不大，攪拌轉(zhuǎn)速較高時，液體將隨著槳葉旋轉(zhuǎn)方向一起運動，容器中心部分的液面下降，形成漩渦，降低混合效果。為了消除這種現(xiàn)象，通常在容器中加入擋板，把回轉(zhuǎn)的竊向流改變?yōu)閺较蚝洼S向流動，增加了流動的剪切強度，改善攪拌效果。擋板寬度通常取容器內(nèi)徑的1/10-1/12,一般設置4-6個擋板沿罐壁均勻分布直立安裝。木E上□IU:庶j?口，_nl/IAI1AA-1Hflmm一 木E卜'—*由目12xM1212x02212M?W512xM1212x022檐3安裝底蓋公稱直徑機架公稱直d2kd512M?W512xM1212x022檐3安裝底蓋公稱直徑機架公稱直d2kd5d6SDN徑30030044540012~2232050表D-7安裝底蓋的尺寸.凸緣法蘭的選取凸緣法蘭一般焊接于攪拌容器封頭上，用于連接攪拌裝置，亦可兼作安裝，維修，檢查用孔。凸緣法蘭分整體和襯里兩種結(jié)構(gòu)形式，密封面分突面和凹面兩種。凸緣法蘭的主要尺寸見表D-6。公稱直徑

300表D-6公稱直徑

300表D-6凸緣法蘭主要尺寸d1d2k d3d4h1h2h4280445400 32535036655.攪拌軸設計.攪拌軸的選材攪拌軸的設計包括材料的選用，結(jié)構(gòu)確定，支承條件確定和強度計算等內(nèi)容。攪拌軸的材料以45鋼應用最廣，當介質(zhì)有腐蝕等要求時用采用不銹鋼材料。當攪拌軸分段安裝時，攪拌軸和傳動軸可根據(jù)其接觸介質(zhì)的情況，分別采用不同的材料。.攪拌軸的結(jié)構(gòu)攪拌軸的結(jié)構(gòu)可采用實心軸或空心軸，結(jié)構(gòu)形式根據(jù)軸上安裝的攪拌器類型；支承的結(jié)構(gòu)和數(shù)量以及與聯(lián)軸器的鏈接要求而定，還要考慮腐蝕等因素的影響。鏈接推進式和渦輪式攪拌器的軸頭需車削臺肩，開鍵槽，軸端還要車螺紋。.確定軸的直徑已知：軸功率 p=4kw軸轉(zhuǎn)數(shù) n=200r/min軸材料 45鋼軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩T=9550xp=9550x4L=191Nmn 200材料許用扭轉(zhuǎn)切應力 1rL35N/mm2查表得A=115最小直徑確定： d>A3,p=115x31'—=31.22mm3n3200開一個鍵槽，軸徑擴大5%，d=32.78mm圓整軸的直徑d=42mm由結(jié)構(gòu)確定軸的各段直徑分別為d—42mmid—5cmm2d―d+2(2-3)c—50+4x1.6—564mm圓麴―60nmTOC\o"1-5"\h\z3 2 3d—54mm4d—d—60mm3d―d+4—64mm5d—45mm4.軸長度的確定：i段比螺母稍長1 1l =55mm1l:l取92mm2l:8凸緣法蘭h+h—65+4—69mm1 2 38安裝底蓋8―50mm28平板封頭8—34mm38甲型平焊法蘭8-40mm4一 ccc c- 1一l―H+8+8+8+28-1—l—43 1 1 2 3 4 4 22―1000+69+50+34+80—46—4—25―1158mml—25mm4l—23mm6l—H—t—340—23—327mm5 2 6l—100mm7.軸承的選取軸承同時承受徑向力及軸向力的作用，轉(zhuǎn)速較高，輕載荷可選用角接觸軸承。初選軸承7213c，查表E-2,其尺寸為d*D*B=65*120*23攪拌軸與上軸采用聯(lián)軸器連接，當選用剛性聯(lián)軸器時，兩軸當作一個整體進行設計和校核，依靠上軸的一個軸承作為支撐。當攪拌軸的轉(zhuǎn)速小于等于200r/min,無需進行臨界轉(zhuǎn)速校核.鍵的選取鍵1：連接攪拌軸和攪拌槳之間的鍵d=50mm鍵2:聯(lián)軸器之間的鍵d=45mm根據(jù)軸的直徑查表選取鍵，選擇鍵1為b=14,h=9鍵2為b=14,h=9鍵的尺寸表鍵的尺寸 鍵槽軸的尺寸d bh Ltt1 半徑r>44-50 149 36-1605.53.8 0.25-0.4.軸的校核1.強度校核由T=1M<li],查表k]=35Mpa其中.max曠 ktt 截面上最大剪切應力，Pa；max

MtWMtWt軸傳遞的扭矩，Nm；抗扭斷面系數(shù)，m3;口一一降低后的扭轉(zhuǎn)許用剪應力，Mpad>365.1pEl=365.14^,yliJn '/35x200=30.3mm???30.3<42???合格即強度符合要求查表知：表3-1常用軸材料的許用切應力I]k軸的材料Q235/20Q275/354540Cr（調(diào)質(zhì)）1C13r（退火）2C13r（調(diào)質(zhì)）1C18N9Tir i1]/MPak12-2020-3030-4040-5218-2440-5015-25注：表中圖是考慮了彎曲等影響后的許用應力。轉(zhuǎn)動中彎矩較小的取較大值，彎矩大的取較小值；軸徑大的取較小值，軸徑小的取較大值；操作條件好的取教大值，操作條件差的取較小值；采用20、35鋼時圖可取較大值。2.剛度校核由「=57300MG<irJi式中G—剪切彈性模量，對于碳鋼及合金鋼G=7.94x104MPa00國一在精密穩(wěn)定的傳動中，用可取1/41/2()/m；一般傳動O

和攪拌軸的計算可選］/2rom；對精度要求低的傳動可選［y］>1()/m。 1r」=0.6d=d=15363呼法二153664~Z1536,6 0.6*7.94x104x200=39.1mm因39.1mm<40mm所以剛度滿足要求19.凸緣聯(lián)軸器常用的電機和減速機輸出軸與傳動軸之間及傳動軸與攪拌軸之間的連接，都是通過聯(lián)軸器連接的，并傳遞運動和轉(zhuǎn)矩的。聯(lián)軸器分為剛性聯(lián)軸器和彈性聯(lián)軸器兩大類。常用的聯(lián)軸器有彈性塊式聯(lián)軸器，剛性凸緣聯(lián)軸器、夾殼聯(lián)軸器和緊箍夾殼聯(lián)軸器等，剛性凸緣聯(lián)軸器主要形式和尺寸見翱-10。攪拌軸分段時，其自身的連接必須采用剛性聯(lián)軸器，攪拌軸與變速器或電動機出軸間的聯(lián)軸器按軸的不同的支承條件進行選取。扭矩五=KT=1.7X191=324.7N.m,(查表15—1,確定Ka為1.7)又T<T，查表15-5，確定聯(lián)軸器的型號TL7,公稱轉(zhuǎn)矩=500N.cM n所以確定軸承的最小直徑為45mm聯(lián)軸器示意圖如下：表E-4 凸緣聯(lián)軸器主要尺寸型號公稱轉(zhuǎn)矩【n】/r.min軸孔直徑d1、d2軸孔長度LJ型）型號公稱轉(zhuǎn)矩【n】/r.min軸孔直徑d1、d2軸孔長度LJ型）DD1bb1sGY690045 84 140 804056 820.支座夾套反應釜多為立式安裝，最常用的支座為耳式支座。標準耳式支座分為A型、B型和C型三種，當設備需要保溫或直接支撐在在樓板上時選B型或C型，否則選A型。查圖D-6，選擇2號支座，查表D-9得：、/mm適用容器公稱直徑DN=500-1000,高度H=160l=125,b=80,5=8,s=40,1 1 11l=200,b=160,5=6,e=24333地腳螺栓：30-M24.21.設備接口化工容器及設備，往往由于工藝操作等原因，在筒體和封頭上需要開一些各種用途的孔。.液體進料口液體進料管一般從頂蓋引入。進料管應伸進罐體內(nèi)并且下端的開口截成45度角，開口方向朝著設備中心，以防沖刷罐體，減少物料對壁面的腐蝕。常見結(jié)構(gòu)有固定式；可拆式，進料管能夠抽出，清洗、檢修比較方便，用于易磨蝕、堵塞的物料；管上開小口是為了防止虹吸現(xiàn)象。.液體出料口出料管結(jié)構(gòu)設計主要從物料易放進、阻力小和不易堵塞等因素考慮。另外還要考慮溫差應力的影響管徑公稱直徑>=25 >=50 >=100DNd1 75+DN 100+DN 160+DN.接管與法蘭接管和法蘭是用來與管道和其他設備連接的。標準管法蘭的主要參數(shù)是公稱直徑和公稱壓力。管子的公稱直徑和與鋼管的外徑的關(guān)系見表D-12。.接管的伸長度一般為從法蘭密封面到殼體外徑為150mm。當公稱直徑1015202540506580100125鋼管外徑1418253245577689108133公稱直徑150200250300350400450500600鋼管外徑159219273325377426480530630考慮設備保溫等要求時，可取伸出長度為180mm。液體進料管一般從頂蓋引入。進料管應伸進罐體內(nèi)并且下端的開口截成45。角，開口方向朝著設備中心，以防止沖刷罐體，減少物料對壁面的腐蝕。液體出料管的設計主要從無料易放盡、阻力小和不易堵塞等原因考慮。另外還要考慮溫差應力的影響。.視鏡視鏡主要用來觀察設備內(nèi)物料及其反應情況，也可以作為料面指示鏡，一般稱對使用，當視鏡需要斜裝或設備直徑較大時，采用帶頸視鏡。.手孔和人孔手孔和人孔的設置是為了安裝、拆卸、清洗和檢修設備的內(nèi)部裝置。手孔直徑一般為150-250mm，應使工人戴上手套并握有工具的手能方便的通過。當設備的直徑大于900mm時，應開設人孔。人孔的形狀有圓形和橢圓形兩種。圓形人孔制作方便，應用較為廣泛。人孔的大小及位置用以人進出設備為原則，對于反應釜還要考慮攪拌器的尺寸，以便攪拌軸及攪拌器能通過人孔放進罐體內(nèi)。．反應釜的軸封裝置軸封式攪拌設備的一個重要組成部分。其任務是保證攪拌設備內(nèi)處于一定的正壓和真空狀態(tài)以及防止物料溢出和雜質(zhì)的摻入。鑒于攪拌設備以立式容器中心頂插式為主，很少滿釜操作，軸封的對象主要為氣體；而且攪拌設備由于反應工況復雜，軸的偏擺震動大，運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性差等特點，故不是所有形式的軸封都能用于攪拌設備上。反應釜攪拌軸處的密封，屬于動密封，常用的有填料密封和機械密封兩種形式。他們都有標準，設計時可根據(jù)要求直接選用。填料密封是攪拌設備最早采用的一種軸封結(jié)構(gòu)，它的基本結(jié)構(gòu)由填料、填料箱、壓蓋、壓緊螺栓及油環(huán)等組成。結(jié)構(gòu)簡單易于制造，一般用于常壓、低壓、低轉(zhuǎn)速及允許定期維護的攪拌設備當采用填料密封時，應優(yōu)先選用標準填料箱。因為軸徑d=60mm,所以選擇填料密封，其主要尺寸見表E-13.表E-13,標準填料箱主要尺寸 /mm軸徑dD1D2D3H60240210176156參考文獻[1]刁玉瑋、王立業(yè)，化工設備機械基礎，大連：大連理工大