反應(yīng)釜設(shè)計(jì)范例

1、反應(yīng)釜設(shè)計(jì)范例1前言 前言 化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)化學(xué)工程、制藥工程類專業(yè)以及其他相近的非機(jī)械類專業(yè)，對(duì)化下設(shè)備的機(jī)械知識(shí)和設(shè)計(jì)能力的要求而編寫的。通過此課程的學(xué)習(xí)，是通過學(xué)習(xí)使同學(xué)掌握基本的設(shè)計(jì)理論并具有設(shè)計(jì)鋼制的、典型的中、低、常壓化工容器的設(shè)計(jì)和必要的機(jī)械基礎(chǔ)知識(shí)。 化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)是化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課程教學(xué)中綜合性和實(shí)踐性較強(qiáng)的教學(xué)環(huán)節(jié)，是理論聯(lián)系實(shí)際的橋梁，是學(xué)生體察工程實(shí)際問題復(fù)雜性，學(xué)習(xí)初次嘗試化工機(jī)械設(shè)計(jì)?；ぴO(shè)計(jì)不同于平時(shí)的作業(yè)，在設(shè)計(jì)中需要同學(xué)獨(dú)立自主的解決所遇到的問題、自己做出決策，根據(jù)老師給定的設(shè)計(jì)要求自己選擇方案、查取數(shù)據(jù)、進(jìn)行過程和設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)算，并要對(duì)自己的選擇

2、做出論證和核算，經(jīng)過反復(fù)的比較分析，擇優(yōu)選定最理想的方案和合理的設(shè)計(jì)。 化工設(shè)備課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)能力的重要實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。在教師指導(dǎo)下，通過裸程設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立地運(yùn)用所學(xué)到的基本理論并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際的知識(shí)，綜合地分析和解決生產(chǎn)實(shí)際問題的能力。因此，當(dāng)學(xué)生首次完成該課程設(shè)計(jì)后，應(yīng)達(dá)到一下幾個(gè)目的： 熟練掌握查閱文獻(xiàn)資料、收集相關(guān)數(shù)據(jù)、正確選擇公式，當(dāng)缺乏必要的數(shù)據(jù)時(shí)，尚需要自己通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定或到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)際查定。 在兼顧技術(shù)先進(jìn)性、可行性、經(jīng)濟(jì)合理的前提下，綜合分析設(shè)計(jì)任務(wù)要求，確定化工工藝流程，進(jìn)行設(shè)備選型，并提出保證過程正常、安全可行所需的檢測(cè)和計(jì)量參數(shù)，同時(shí)還要考慮改善勞動(dòng)條件和環(huán)境

3、保護(hù)的有效措施。 準(zhǔn)確而迅速的進(jìn)行過程計(jì)算及主要設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算及選型。 用精煉的語言、簡(jiǎn)潔的文字、清晰地圖表來表達(dá)自己的設(shè)計(jì)思想和計(jì)算結(jié)果。 化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)是一項(xiàng)很繁瑣的設(shè)計(jì)工作，而且在設(shè)計(jì)中除了要考慮經(jīng)濟(jì)因素外，環(huán)保也是一項(xiàng)不得不考慮的問題。除此之外，還要考慮諸多的政策、法規(guī)，因此在課程設(shè)計(jì)中要有耐心，注意多專業(yè)、多學(xué)科的綜合和相互協(xié)調(diào)。 2目錄 目錄 1.反應(yīng)釜釜體的設(shè)計(jì)-1 1.1釜體 、 的確定-1 1.2釜體筒體壁厚的設(shè)計(jì)-1 1.3釜體封頭的設(shè)計(jì)-2 1.4筒體長(zhǎng)度 的設(shè)計(jì)-2 1.5外壓筒體壁厚的設(shè)計(jì)-3 1.6外壓封頭壁厚的設(shè)計(jì)-4 2 .反應(yīng)釜夾套的設(shè)計(jì)-5 2

4、.1夾套的 、 的確定-5 2.2夾套筒體的設(shè)計(jì)-5 2.3夾套封頭的設(shè)計(jì)-5 2.4傳熱面積的校核-6 3.反應(yīng)釜釜體及夾套的壓力試驗(yàn)-6 3.1釜體的水壓試驗(yàn)-6 3.2釜體的氣壓試驗(yàn)-7 3.3夾套的液壓試驗(yàn)-8 4.反應(yīng)釜附件的選型及尺寸設(shè)計(jì)-8 4.1釜體法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)-8 4.2工藝接管的設(shè)計(jì)-10 4.3管法蘭尺寸的設(shè)計(jì)-10 4.4墊片尺寸及材質(zhì)-11 4.5人孔的設(shè)計(jì)-12 4.6.視鏡的選型-12 5.攪拌裝置的選型與尺寸設(shè)計(jì)-13 5.1攪拌軸直徑的初步計(jì)算-13 5.2攪拌抽臨界轉(zhuǎn)速校核計(jì)算-14 5.3聯(lián)軸器的型式及尺寸的設(shè)計(jì)-14 5.4.攪拌槳尺寸的設(shè)計(jì)-15

5、 5.5攪拌軸的結(jié)構(gòu)及尺寸的設(shè)計(jì)-15 6.傳動(dòng)裝置-16 6.1.電動(dòng)機(jī)的選型：-16 6.2.減速器的選型-17 6.3.機(jī)架的設(shè)計(jì)-17 6.4.底座的設(shè)計(jì)-18 7.反應(yīng)釜的軸封裝置設(shè)計(jì)-18 8.支座的選型及設(shè)計(jì)- -18 8.1.支座的選型及尺寸的初步設(shè)計(jì)- -19 8.2.支座載荷的校核計(jì)算- -19 9.焊縫結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)- -19 9.1.釜體上主要焊縫結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)- - -19 9.2夾套上的焊縫結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)- -19 10.人孔的開孔及補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算-20 10.1封頭開人孔后被削弱的金屬面積 的計(jì)算-20 10.2有效補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)起補(bǔ)強(qiáng)作用的金屬面積的計(jì)算- -20 10.3判斷是否需要

6、補(bǔ)強(qiáng)的依據(jù)- -22 10.4反應(yīng)釜的裝配圖-22 3設(shè)計(jì)內(nèi)容 夾套反應(yīng)釜設(shè)計(jì)條件及設(shè)計(jì)內(nèi)容分析 由設(shè)計(jì)條件單可知，設(shè)計(jì)的反應(yīng)釜體積為1.5 、操作體積為1.2 ；攪拌裝置配制的電機(jī)功率為3.2 、攪拌軸的轉(zhuǎn)速為100 、攪拌槳的形式為框式；加熱的方式為用夾套內(nèi)的導(dǎo)熱油進(jìn)行電加熱；裝置上設(shè)有6個(gè)工藝接管、2個(gè)視鏡、4個(gè)耳式支座、12個(gè)電加熱器套管、1個(gè)人孔、2個(gè)測(cè)控接管。反應(yīng)釜設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要有： （1）釜體的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； （2）夾套的的強(qiáng)度、剛度計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； （3）設(shè)計(jì)釜體的法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)、選擇接管、管法蘭； （4）人孔的選型及補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算； （5）支座選型及驗(yàn)算； （6）

7、視鏡的選型； （7）焊縫的結(jié)構(gòu)與尺寸設(shè)計(jì)； （8）電機(jī)、減速器的選型； （9）攪拌軸及框式攪拌槳的尺寸設(shè)計(jì)； （10）選擇聯(lián)軸器； （11）設(shè)計(jì)機(jī)架結(jié)構(gòu)及尺寸； （12）設(shè)計(jì)底蓋結(jié)構(gòu)及尺寸； （13）選擇軸封形式； （14）繪總裝配圖及攪拌軸零件圖等。 反應(yīng)釜的設(shè)計(jì)過程如下： 1反應(yīng)釜釜體的設(shè)計(jì) 1.1釜體 、 的確定 （1）釜體 的確定 將釜體視為筒體，且取 。 由 得： ， =1.241（ ）， 圓整后可取 故釜體 （2）釜體 的確定 因操作壓力 0.52 ，由文獻(xiàn)1表16-9可知： 0.6 1.2釜體筒體壁厚的設(shè)計(jì) （1）設(shè)計(jì)參數(shù)的確定 設(shè)計(jì)壓力 ： （1.051.1） ，取 1.1 =

8、1.10.52 =0.572Mpa； 液體靜壓 ： ； 因?yàn)?= 5，可以忽略 ； 計(jì)算壓力 ： = = 1.10.52 ； 設(shè)計(jì)溫度 ： 145 ； 焊縫系數(shù) ： 0.85（局部無損探傷）； 許用應(yīng)力 ： 根據(jù)材料0Cr18Ni10Ti、設(shè)計(jì)溫度145，由文獻(xiàn)1表14-4知 130 ； 鋼板負(fù)偏差 ： 0.25 （GB6654-96）； 腐蝕裕量 ： 1 。 （2）筒體壁厚的設(shè)計(jì) 由公式 得： 考慮 ，則 = + =4.64 ，圓整后去 1.3釜體封頭的設(shè)計(jì) （1）封頭的選型 釜體的封頭選標(biāo)準(zhǔn)橢球型，代號(hào)EHA、標(biāo)準(zhǔn)JB/T47462002。 （2）設(shè)計(jì)參數(shù)的確定 與筒體相同 （3）封頭的壁

9、厚的設(shè)計(jì) 由公式 得： 考慮 ，圓整得 （4）封頭的直邊尺寸、體積及重量的確定 根據(jù) ，由文獻(xiàn)1表14- 4知： 直邊高度 ： 25 容 積 ： 0.3208 深 度 ： 350 。 內(nèi)表面積 ： 1.9304 1.4 筒體長(zhǎng)度 的設(shè)計(jì) ， ， = =0.889（ ）=889 ，圓整：890 釜體長(zhǎng)徑比 的復(fù)核： =0.954，故滿足要求 1. 5外壓筒體壁厚的設(shè)計(jì) （1）設(shè)計(jì)外壓的確定 由設(shè)計(jì)條件單可知，夾套內(nèi)介質(zhì)的壓力為常壓，取設(shè)計(jì)外壓 =0.1 。 （2）試差法設(shè)計(jì)筒體的壁厚 設(shè)筒體的壁厚 6 ，則： = =61.25 = 4.75 ， =1312 由 得： =1.171312 2551

10、1.7（ ） 筒體的計(jì)算長(zhǎng)度 = +h =890+(350-25)/3+25 = 1023.3（ ） =1023.3 25511.7 ，該筒體為短圓筒。 圓筒的臨界壓力為： = 0.469（ ） 由 、 =3得： 0.469/3 =0.156（ ） 因?yàn)?0. 1 = 0.156 ， 所以假設(shè) 6 滿足穩(wěn)定性要求。 故筒體的壁厚 6 。 （3）圖算法設(shè)計(jì)筒體的壁厚 設(shè)筒體的壁厚 6 ，則： = =61.25 = 4.75（ ） =1312 =276.2 筒體的計(jì)算長(zhǎng)度： = +h =890+(350-25)/3+25 =1023（ ） =0.778 在文獻(xiàn)1中圖15- 4的 坐標(biāo)上找到0.82

11、6的值，由該點(diǎn)做水平線與對(duì)應(yīng)的 線相交，沿此點(diǎn)再做豎直線與橫坐標(biāo)相交，交點(diǎn)的對(duì)應(yīng)值為： 0.0004。 由文獻(xiàn)1中選取圖15-7，在水平坐標(biāo)中找到 =410-4點(diǎn)，由該點(diǎn)做豎直線與對(duì)應(yīng)的材料溫度線相交，沿此點(diǎn)再做水平線與右方的縱坐標(biāo)相交，得到系數(shù) 的值為： 46 、 =1.79105 。 根據(jù) = 得： = =0.166（ ） 因?yàn)?0.1 0.166 ，所以假設(shè) 6 合理，取封頭的壁厚 6 。 由文獻(xiàn)1表16-5知， 、 6 的筒體 高筒節(jié)的質(zhì)量約193 ，則筒體質(zhì)量為：1930.890=171.9（ ） 筒體的內(nèi)表面積： =4.09 1.6外壓封頭壁厚的設(shè)計(jì) （1）設(shè)計(jì)外壓的確定 封頭的設(shè)

12、計(jì)外壓與筒體相同，即設(shè)計(jì)外壓 =0.1 。 （2）封頭壁厚的計(jì)算 設(shè)封頭的壁厚 6 ，則: = = 6-1.25 = 4.75（ ），對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)橢球形封頭 =0.9， 0.91300=1170（ ）， =1170/4.75 計(jì)算系數(shù)： = 5.110-4 由文獻(xiàn)1中選取圖15-7，在水平坐標(biāo)中找到 = 4.710-4點(diǎn)，由該點(diǎn)做豎直線與對(duì)應(yīng)的材料溫度線相交，沿此點(diǎn)再做水平線與右方的縱坐標(biāo)相交，得到系數(shù) 的值為值為： 55 、 =1.79105 根據(jù) = 得： = =0.223（ ） 因?yàn)?0.1 0.223 ，所以假設(shè) 6 偏大，考慮到與筒體的焊接，取封頭的壁厚與筒體一致，故取 6 。 釜體封頭

13、的結(jié)構(gòu)如圖1，封頭質(zhì)量：89.2（ ） 圖1 釜體封頭的結(jié)構(gòu)與尺寸 2 反應(yīng)釜夾套的設(shè)計(jì) 2.1夾套的 、 的確定 （1）夾套公稱直徑 的確定 由于采用導(dǎo)熱油加熱，為提高導(dǎo)熱油在夾套內(nèi)的流動(dòng)，夾套內(nèi)徑?。?=1300+300=1600（ ），夾套的 =1600 所以取 =1600 （2）夾套 的確定 由設(shè)備設(shè)計(jì)條件單知，夾套內(nèi)介質(zhì)的工作壓力 0.1 ，可取 0.25 2.2夾套筒體的設(shè)計(jì) （1）夾套筒體壁厚的設(shè)計(jì) 因?yàn)?為常壓0.3 ，所以需要根據(jù)剛度條件設(shè)計(jì)筒體的最小壁厚。 1600 3800 ，取 min2 /1000且不小于3 另加 ， min21600/1000+1=4.2（ ），圓整

14、 =5 。 對(duì)于碳鋼制造的筒體壁厚取 6 。 （2）夾套筒體長(zhǎng)度 的初步設(shè)計(jì) 根據(jù) =1300 ，由表16-3中知每米高的容積 =1.327 3/ ，則筒體高度的估算值為： = =0.663（ ）=663 由文獻(xiàn)1表16-5知， 、 6 的筒體 高筒節(jié)的質(zhì)量為238 、內(nèi)表面積為5.03 ，則： 夾套筒體質(zhì)量為2380.663=157.8（ ） 2.3夾套封頭的設(shè)計(jì) 夾套的下封頭選標(biāo)準(zhǔn)橢球型，內(nèi)徑與筒體相同（ 1600 ）。代號(hào)EHA，標(biāo)準(zhǔn)JB/T47462002。夾套的上封頭選帶折邊錐形封頭，且半錐角 、大端直徑 =1600 、小端直徑 =1300 。 （1）橢球形封頭壁厚的設(shè)計(jì) 因?yàn)?為常

15、壓0.3 ，所以需要根據(jù)剛度條件設(shè)計(jì)封頭的最小壁厚。 1600 3800 ，取 min2 /1000且不小于3 另加 ， min21600/1000+1=4.2（ ），圓整 =5 。 對(duì)于碳鋼制造的封頭壁厚取 6 。 （2）橢球形封頭結(jié)構(gòu)尺寸的確定 直邊高度 ： 25 深 度 ： 425 容 積 ： 0.5864 質(zhì) 量： 137 （3）橢球形封頭結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 封頭的下部結(jié)構(gòu)如圖2。由設(shè)備設(shè)計(jì)條件單知：下料口的 100 ，封頭下部結(jié)構(gòu)的主要結(jié)構(gòu)尺寸 210 。 （4）帶折邊錐形封頭壁厚的設(shè)計(jì) 考慮到封頭的大端與夾套筒體對(duì)焊，小端與釜體筒體角焊，因此取封頭的壁厚與夾套筒體的壁厚一致，即 6 。結(jié)構(gòu)

16、及尺寸如圖3。 圖2封頭的結(jié)構(gòu) 圖3 錐形封頭的結(jié)構(gòu) 2.4傳熱面積的校核 =1300釜體下封頭的內(nèi)表面積 = 1.9340 =1300筒體（1 高）的內(nèi)表面積 = 4.09 2 夾套包圍筒體的表面積 = = 4.090.663=2.712 （ 2） + =1.9340+4.5224=6.646（ 2） 由于釜內(nèi)進(jìn)行的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，產(chǎn)生的熱量不僅能夠維持反應(yīng)的不斷進(jìn)行，且會(huì)引起釜內(nèi)溫度升高。為防止釜內(nèi)溫度過高，在釜體的上方設(shè)置了冷凝器進(jìn)行換熱，因此不需要進(jìn)行傳熱面積的校核。如果釜內(nèi)進(jìn)行的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，則需進(jìn)行傳熱面積的校核，即：將 + = 6.646（ 2工藝 進(jìn)行比較。若 + ，則不需要

17、在釜內(nèi)另設(shè)置蛇管；反之則需要蛇管。 3 反應(yīng)釜釜體及夾套的壓力試驗(yàn) 3.1釜體的水壓試驗(yàn) （1）水壓試驗(yàn)壓力的確定 水壓試驗(yàn)的壓力： 且不小于( +0.1) ，當(dāng) 1.8時(shí)取1.8。 ，（ +0.1）= 0.672 ， 取 =0.715 （2）液壓試驗(yàn)的強(qiáng)度校核 由 得： = 98.2（ ） 98.2 0.9 =0.92000.85=153（ ） 液壓強(qiáng)度足夠。 （3）壓力表的量程、水溫及水中 濃度的要求 壓力表的最大量程：2 =20.715=1.430 或1.0732.860 。 水溫15 ，水中 濃度25 （4）水壓試驗(yàn)的操作過程 操作過程：在保持釜體表面干燥的條件下，首先用水將釜體內(nèi)的空

18、氣排空，再將水的壓力緩慢升至0.572 ，保壓不低于30 ，然后將壓力緩慢降至0.572 ，保壓足夠長(zhǎng)時(shí)間，檢查所有焊縫和連接部位有無泄露和明顯的殘留變形。若質(zhì)量合格，緩慢降壓將釜體內(nèi)的水排凈，用壓縮空氣吹干釜體。若質(zhì)量不合格，修補(bǔ)后重新試壓直至合格為止。水壓試驗(yàn)合格后再做氣壓試驗(yàn)。 3.2釜體的氣壓試驗(yàn) （1）氣壓試驗(yàn)壓力的確定 氣壓試驗(yàn)的壓力： =1.150.5721=0.6578（ ） （2）氣壓試驗(yàn)的強(qiáng)度校核 由 得： =90.34（ ） 90.34 0.8 =0.82000.85=136（ ） 氣壓強(qiáng)度足夠。 （3）氣壓試驗(yàn)的操作過程 做氣壓試驗(yàn)時(shí)，將壓縮空氣的壓力緩慢升至0.065

19、78 ，保持5min并進(jìn)行初檢。合格后繼續(xù)升壓至0.3289 ，其后按每級(jí)的0.06578 級(jí)差，逐級(jí)升至試驗(yàn)壓力0.6578 ，保持10 ，然后再降至0.572 ，保壓足夠長(zhǎng)時(shí)間同時(shí)進(jìn)行檢查，如有泄露，修補(bǔ)后再按上述規(guī)定重新進(jìn)行試驗(yàn)。釜體試壓合格后，再焊上夾套進(jìn)行壓力試驗(yàn)。 3.3夾套的液壓試驗(yàn) （1）液壓試驗(yàn)壓力的確定 液壓試驗(yàn)的壓力： 且不小于( +0.1) ，當(dāng) 1.8時(shí)取1.8。 ，( +0.1)= 0.2 ， 故取 =0.2 （2）液壓試驗(yàn)的強(qiáng)度校核 由 得： = 33.78（ ） 33.78 0.9 =0.92350.85=179.7（ ） 液壓強(qiáng)度足夠。 （3）壓力表的量程、水

20、溫的要求 壓力表的量程：2 =20.2=0.4 或0.30.8 ，水溫5。 （4）液壓試驗(yàn)的操作過程 在保持夾套表面干燥的條件下，首先用水將夾套內(nèi)的空氣排空，再將水的壓力緩慢升至0.2 ，保壓不低于30min，然后將壓力緩慢降至0.16 ，保壓足夠長(zhǎng)時(shí)間，檢查所有焊縫和連接部位有無泄露和明顯的殘留變形。若質(zhì)量合格，緩慢降壓將夾套內(nèi)的水排凈，用壓縮空氣吹干。若質(zhì)量不合格，修補(bǔ)后重新試壓直至合格為止。 4 反應(yīng)釜附件的選型及尺寸設(shè)計(jì) 4.1釜體法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：法蘭的設(shè)計(jì)、密封面形式的選型、墊片設(shè)計(jì)、螺栓和螺母的設(shè)計(jì)。 （1）法蘭的設(shè)計(jì) 根據(jù) 1300mm、 0.6 ，由文獻(xiàn)1表1

21、6-9確定法蘭的類型為乙型平焊法蘭。 標(biāo)記：法蘭 1300-0.6 JB/T4702-2002， 材料：1Cr18Ni9Ti 螺栓規(guī)格： 24 螺栓數(shù)量： 36 法蘭的結(jié)構(gòu)和主要尺寸如圖4 圖4 乙型平焊法蘭 （2）密封面形式的選型 根據(jù) 0.6 1.6 、介質(zhì)溫度155和介質(zhì)的性質(zhì)，由文獻(xiàn)1表1614 知密封面形式為光滑面。 （3）墊片的設(shè)計(jì) 墊片選用耐油橡膠石棉墊片，材料為耐油橡膠石棉板（GB/T539），結(jié)構(gòu)及尺寸見圖5。 圖5 容器法蘭軟墊片 （4）螺栓和螺母的尺寸規(guī)格 本設(shè)計(jì)選用六角頭螺栓（C級(jí)、GB/T57802000）、型六角螺母（C級(jí)、GB/T412000）平墊圈（100HV、

22、GB/T952002） 螺栓長(zhǎng)度 的計(jì)算： 螺栓的長(zhǎng)度由法蘭的厚度（ ）、墊片的厚度（ ）、螺母的厚度（ ）、墊圈厚度（ ）、螺栓伸出長(zhǎng)度 確定。 其中 =72 、 =3 、 =36 、 4 、螺栓伸出長(zhǎng)度取 =10 螺栓的長(zhǎng)度 為： = 272+3+36 +24+10 = 201（ ） 取 200 螺栓標(biāo)記： GB/T5780-2000 螺母標(biāo)記： GB/T41-2000 墊圈標(biāo)記： GB/T95-2002 24-100HV （5）法蘭、墊片、螺栓、螺母、墊圈的材料 根據(jù)乙型平焊法蘭、工作溫度 =120的條件，由文獻(xiàn)2附錄8法蘭、墊片、螺栓、螺母材料匹配表進(jìn)行選材，結(jié)果如表1所示。 表1 法

23、蘭、墊片、螺栓、螺母的材料 法 蘭 墊 片 螺 栓 螺 母 墊 圈 1Cr18Ni9Ti 耐油橡膠石棉 35 25 100HV 4.2工藝接管的設(shè)計(jì) 本裝置設(shè)有以下接管： （1）導(dǎo)熱油進(jìn)口 采用 無縫鋼管，罐內(nèi)的接管與夾套內(nèi)表面磨平。配用突面板式平焊管法蘭：HG20592 法蘭 PL25-0.1 RF 20。 （2）N2（氣）進(jìn)口 采用 無縫鋼管，接管與封頭內(nèi)表面磨平。配用突面板式平焊管法蘭：HG20592 法蘭 PL25-0.6 RF 0Cr18Ni10Ti。 （3）溫度計(jì)接口 采用 無縫鋼管，伸入釜體內(nèi)一定長(zhǎng)度。配用突面板式平焊管法蘭：HG20592 法蘭 PL65-0.6 RF 0Cr1

24、8Ni10Ti。 （4）工藝物料進(jìn)口 采用 無縫鋼管，管的一端切成 ，伸入罐內(nèi)一定長(zhǎng)度。配用的突面板式平焊管法蘭：HG20592 法蘭 PL50-0.6 RF 0Cr18Ni10Ti。 （5）放料口 采用 無縫鋼管，接管與封頭內(nèi)表面磨平。配用突面板式平焊管法蘭：HG20592 法蘭 PL100-0.6 RF 0Cr18Ni10Ti。與其配套的是手動(dòng)下展式鑄不銹鋼放料閥，標(biāo)記：放料閥6-100 HG5-11-81-3. （6）導(dǎo)熱油出口 采用 無縫鋼管，接管與封頭內(nèi)表面磨平。配用突面板式平焊管法蘭：HG20592 法蘭 PL25-0.1 RF 20。 （7）安全閥接口 采用 無縫鋼管，接管與封頭

25、內(nèi)表面磨平。配用突面板式平焊管法蘭：HG20592 法蘭 PL25-0.6 RF 0Cr18Ni10Ti。 （8）冷凝器接口 采用 無縫鋼管，接管與封頭內(nèi)表面磨平。配用突面板式平焊管法蘭：HG20592 法蘭 PL80-0.6 RF 0Cr18Ni10Ti。 （9）加熱器套管 采用 無縫鋼管，罐內(nèi)的接管與下封頭內(nèi)表面磨平磨平。配用突面板式平焊管法蘭：HG20592 法蘭 PL80-0.1 RF 20。 4.3管法蘭尺寸的設(shè)計(jì) 工藝接管配用的突面板式平焊管法蘭的結(jié)構(gòu)如圖6。根據(jù) 、 和接管的 ，由板式平焊管法蘭標(biāo)準(zhǔn)（HG20592）確定法蘭的尺寸。管法蘭的尺寸見表表2。 圖6 板式平焊管法蘭 表

26、2 板式平焊管法蘭的尺寸（HG20592） 接管名稱 公稱直徑 接管外徑 連 接 尺 寸 法蘭厚度 密封面厚度 法蘭內(nèi)徑 坡口寬度 安全閥接口、 N2接口 25 32 100 75 50 11 4 10 14 2 33 工藝物料進(jìn)口 50 57 140 110 90 14 4 12 16 2 59 導(dǎo)熱油進(jìn)口 50 57 140 110 90 14 4 12 14 2 59 溫度計(jì)接口 65 73 160 130 110 14 4 12 16 2 75 放料口 100 108 210 170 145 18 8 16 18 2 110 導(dǎo)熱油出口 50 57 140 110 90 14 4 12

27、 14 2 59 冷凝器接口 80 89 190 180 124 18 8 16 18 2 91 加熱器套管 65 73 160 130 110 14 4 12 14 2 75 4.4墊片尺寸及材質(zhì) 工藝接管配用的突面板式平焊管法蘭的墊片（如圖7所示）尺寸、材質(zhì)如表3所示。 圖7 管道法蘭用軟墊片 表3 密封面形式及墊片尺寸 接管名稱 密封面型式 墊片尺寸( ) 墊片材質(zhì) 外徑 內(nèi)徑 厚度 安全閥接口、N2接口 RF 71 32 2 耐油石棉橡膠板 工藝物料進(jìn)口 RF 107 57 2 耐油石棉橡膠板 導(dǎo)熱油進(jìn)口 RF 107 57 2 耐油石棉橡膠板 溫度計(jì)接口 RF 116 76 2 耐油

28、石棉橡膠板 冷凝器接口 RF 130 89 2 耐油石棉橡膠板 放料口 RF 152 108 2 耐油石棉橡膠板 導(dǎo)熱油出口 RF 107 57 2 耐油石棉橡膠板 加熱器套管 RF 116 76 2 耐油石棉橡膠板 4.5人孔的設(shè)計(jì) 由于釜體的內(nèi)徑 ，因此需要在釜體的封頭上設(shè)置人孔，以便于安裝、維修、檢查釜體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，本設(shè)計(jì)選用 不銹鋼A型回轉(zhuǎn)蓋帶頸平焊法蘭人孔。其結(jié)構(gòu)如圖8、尺寸見表4、人孔的材料見表5。 1-人孔接管；2-螺母；3-螺栓；4-法蘭；5-墊片；6-手柄；7-法蘭蓋；8-銷軸；9-開口銷；10-墊圈；11、12、13、14-軸耳 圖8 A型回轉(zhuǎn)蓋帶頸平焊法蘭人孔結(jié)構(gòu) 表4

29、回轉(zhuǎn)蓋帶頸平焊法蘭人孔的尺寸 公稱壓力（MPa） 密封面形式 公稱直徑DN d wS D D1 A B 螺栓 規(guī)格 數(shù)量 0.6 突面 400 4266 540 495 300 125 M2090 16 L H1 H2 b b1 b2 d 重量(kg) 200 210 108 28 24 28 24 84 表5 人孔 1.0 400的明細(xì)表 件號(hào) 名稱 數(shù)量 材料 件號(hào) 名稱 數(shù)量 材料 1 人孔接管 1 0Cr18Ni10Ti 8 銷 軸 1 45 2 螺母 16 25 9 開口銷 2 35 3 螺栓 16 35 10 墊 圈 2 100HV 4 法蘭 1 1Cr18Ni9Ti 11 軸 耳

30、 1 Q235-A 5 墊片 1 耐油石棉橡膠板 12 軸 耳 1 Q235-A 6 法蘭蓋 1 1Cr18Ni9Ti 13 軸 耳 1 Q235-A 7 手柄 1 Q235-A 14 軸 耳 1 Q235-A 4.6視鏡的選型 由于釜內(nèi)介質(zhì)壓力較低（ 0.52 ）且考慮 ，本設(shè)計(jì)選用兩個(gè) =150的不帶頸視鏡。因?yàn)樵撘曠R結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不易結(jié)料，窺視范圍大，其結(jié)構(gòu)見圖8。 由文獻(xiàn)3附錄六確定視鏡的規(guī)定標(biāo)記、標(biāo)準(zhǔn)圖號(hào)、視鏡的尺寸及材料。 標(biāo) 記：視鏡 0.6， 150 標(biāo)準(zhǔn)圖號(hào)：JB593648。 質(zhì) 量：9.1 視鏡的尺寸如表6，材料如表7。視鏡在封頭上對(duì)稱布置。 1-視鏡玻璃；2-襯墊；3-接緣

31、；4-壓緊環(huán)；5-雙頭螺柱；6-螺母 圖8 視 鏡 表6視鏡的尺寸 視鏡玻璃 雙頭螺柱 數(shù)量 直徑長(zhǎng)度 150 16520 230 200 22 18 60 159 100 8 1240 表7 視鏡的材料 件號(hào) 名稱 數(shù)量 材料 件號(hào) 名稱 數(shù)量 材料 1 視鏡玻璃 1 硼硅玻璃(SJ-6) 4 壓緊環(huán) 1 Q235-AF 2 襯 墊 2 耐酸石棉板 5 雙頭螺柱 8 35 3 接 緣 1 1Cr18Ni9Ti 6 螺母 8 Q235-AF 5攪拌裝置的選型與尺寸設(shè)計(jì) 5.1攪拌軸直徑的初步計(jì)算 （1）攪拌軸直徑的設(shè)計(jì) 電機(jī)的功率 4.0 ，攪拌軸的轉(zhuǎn)速 100 ，材料為1Cr18Ni9Ti

32、， 25 ，剪切彈性模量 8104 ，許用單位扭轉(zhuǎn)角 1.0 /m。 由 得： （ ） 利用截面法得： ( ) 由 得： = 攪拌軸為實(shí)心軸，則： = 42.4mm 取 43mm （2）攪拌軸剛度的校核 由 得： =0.8（ ） 因?yàn)樽畲髥挝慌まD(zhuǎn)角 max0.8 1.0 所以圓軸的剛度足夠?？紤]到攪拌軸與聯(lián)軸器配合， 43 可能需要進(jìn)一步調(diào)整。 5.2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 =100 200 ，故不作臨界轉(zhuǎn)速校核計(jì)算。 5.3聯(lián)軸器的型式及尺寸的設(shè)計(jì) 由于選用擺線針齒行星減速機(jī)，所以聯(lián)軸器的型式選用立式夾殼聯(lián)軸節(jié)（D型）。標(biāo)記為： 50 HG 2157095，結(jié)構(gòu)如圖9

33、。由文獻(xiàn)4表3-5-36、表3-5-37分別確定聯(lián)軸節(jié)的尺寸和零件及材料，尺寸如表8，零件及材料如表9。由于聯(lián)軸節(jié)軸孔直徑 =50 ，因此攪拌軸的直徑 調(diào)整至50 。 1-夾殼；2-懸吊環(huán)；3-墊圈；4-螺母；5-螺栓 圖9 立式夾殼聯(lián)軸節(jié) 表8 夾殼聯(lián)軸節(jié)的尺寸 軸孔直徑 40 螺栓 數(shù)量 規(guī)格 118 48 35 76 162 20 71 5 6 M12 80 4 55 85 18 12 0.6 0.4 表9 夾殼聯(lián)軸節(jié)的零件及材料 件號(hào) 名 稱 材 料 件 號(hào) 名 稱 材 料 1 左、右夾殼 ZG-1Cr18Ni9Ti 4 螺 母 0Cr18Ni9Ti 2 吊 環(huán) 0Cr18Ni9Ti

34、5 螺 栓 A2-70 3 墊 圈 A-140 5.4攪拌槳尺寸的設(shè)計(jì) 框式攪拌槳的結(jié)構(gòu)如圖10所示。由文獻(xiàn)4表3-1-17確定不銹鋼框式攪拌槳的尺寸（見 表9）、零件明細(xì)表見表10。 1-槳葉；2-橫梁；3-筋板；4-連接螺栓；5-螺母；6-穿軸螺栓；7-螺母 圖10 框式攪拌槳的結(jié)構(gòu) 表9 框式攪拌槳的尺寸（HG/T212391） 螺栓 螺孔 螺栓 螺孔 數(shù)量 數(shù)量 1140 50 M16 2 16.5 M12 8 13 4 70 重量 910 285 420 170 5 120 35 - 19 不大于0.088 表10 零件明細(xì)表 件號(hào) 名稱 數(shù)量 材料 件號(hào) 名稱 數(shù)量 材料 1 槳葉

35、 2 Cr18Ni12Mo2Ti 5 螺母 8 Cr18Ni12Mo2Ti 2 橫梁 2 Cr18Ni12Mo2Ti 6 穿軸螺栓 8 Cr18Ni12Mo2Ti 3 筋板 2 Cr18Ni12Mo2Ti 7 螺母 8 Cr18Ni12Mo2Ti 4 連接螺栓 8 Cr18Ni12Mo2Ti 5.5攪拌軸的結(jié)構(gòu)及尺寸的設(shè)計(jì) （1）攪拌軸長(zhǎng)度的設(shè)計(jì) 攪拌軸的長(zhǎng)度 近似由釜外長(zhǎng)度 、釜內(nèi)未浸入液體的長(zhǎng)度 、浸入液體的長(zhǎng)度 三部分構(gòu)成。即： = + + 其中 = （ 機(jī)架高； 減速機(jī)輸出軸長(zhǎng)度） 500-76424（ ） + （ 釜體筒體的長(zhǎng)度； 封頭深度； 液體的裝填高度） 液體裝填高度 的確定：

36、 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（ ） 液體的總裝填高度 = =66325325 =1013（ ） =8902（25+325）1013 577（ ） 浸入液體攪拌軸的長(zhǎng)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： （見文獻(xiàn)4215） 當(dāng) 時(shí)為最佳裝填高度；當(dāng) 時(shí)，需要設(shè)置兩層攪拌槳。 由于 =1013 =1300 ，本設(shè)計(jì)選用一個(gè)攪拌槳。 攪拌槳浸入液體內(nèi)的最佳深度為： =675（ ） 故浸入液體的長(zhǎng)度： =675（ ） 攪拌軸的長(zhǎng)度 為： =424+577+675=1676（ ） 取 =1

37、680（ ） （2）攪拌軸的結(jié)構(gòu) 由于攪拌軸的長(zhǎng)度較大，考慮加工的方便，將攪拌軸設(shè)計(jì)成兩部分。與減速機(jī)相聯(lián)的攪拌軸軸長(zhǎng)為： = M 式中 攪拌軸深入釜內(nèi)的長(zhǎng)度， 時(shí)取350 （見文獻(xiàn)4表3-5-23） =50076350=774（ ） 取 =780 攪拌軸下部分的軸長(zhǎng)為： = =1680-780 =900（ ） 攪拌軸上、下兩部分的結(jié)構(gòu)及尺寸見附圖2、3。 6 傳動(dòng)裝置 6.1電動(dòng)機(jī)的選型： 由于反應(yīng)釜里的物料具有易燃性和一定的腐蝕性，故選用隔爆型三相異步電機(jī)（防爆標(biāo)志 ）。根據(jù)電機(jī)的功率 4.0 、轉(zhuǎn)速 1440 ，由文獻(xiàn)5表16-1-89選用的電機(jī)型號(hào)為：YB112 。 6.2減速器的選型

38、 根據(jù)電機(jī)的功率 4.0 、攪拌軸的轉(zhuǎn)速 100 、傳動(dòng)比 為1440/ 10014.4，選用直聯(lián)擺線針輪減速機(jī)（JB/T29821994），標(biāo)記XLD4.0813015。由文獻(xiàn)5表9-2-41確定其安裝尺寸，直聯(lián)擺線針輪減速機(jī)的外形見圖11、安裝尺寸如表11。 圖11 直連擺線針輪減速機(jī) 表11 減速機(jī)的外形安裝尺寸 260 230 200 50 230 6-11 4 15 164 53.5 14 400 76 61 6.3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)的夾殼聯(lián)軸節(jié)，且反應(yīng)釜使用不帶內(nèi)置軸承的機(jī)械密封，故選用WJ型無支點(diǎn)機(jī)架（HG2156695）。由攪拌軸的

39、直徑 50mm可知，機(jī)架的公稱直徑 250。結(jié)構(gòu)及尺寸如圖12所示。 圖12 WJ型無支點(diǎn)機(jī)架 6.4底座的設(shè)計(jì) 對(duì)于不銹鋼設(shè)備，本設(shè)計(jì)采用圖531（f）底座的結(jié)構(gòu)，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)與尺寸如圖13所示。 圖13 底座的結(jié)構(gòu) 7反應(yīng)釜的軸封裝置設(shè)計(jì) 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，因此選用機(jī)械密封。根據(jù) 0.52 、 145、 、 。由文獻(xiàn)5表7-3-79選用206型（雙端面小彈簧UB型）釜用機(jī)械密封，其結(jié)構(gòu)及主要尺寸如圖14。 圖14 釜用206型機(jī)械密封 8支座的選型及設(shè)計(jì)

40、8.1支座的選型及尺寸的初步設(shè)計(jì) （1）懸掛式支座的選型： 由于設(shè)備外部設(shè)置有100 的保溫層，所以選耳式B型支座，支座數(shù)量為4個(gè) （2）懸掛式支座的尺寸的初步設(shè)計(jì) 反應(yīng)釜總質(zhì)量的估算： + 式中： 釜體的質(zhì)量（ ）； 夾套的質(zhì)量（ ）； 攪拌裝置的質(zhì)量（ ） 附件的質(zhì)量（ ）； 保溫層的的質(zhì)量（ ） 物料總質(zhì)量的估算： 式中： 釜體介質(zhì)的質(zhì)量（ ）； 夾套內(nèi)導(dǎo)熱油的質(zhì)量（ ） 反應(yīng)釜的總質(zhì)量估算為2000 ，物料的質(zhì)量為3236 （以水裝滿釜體和夾套計(jì)算）， 裝置的總質(zhì)量： 5236（ ） 每個(gè)支座承受的重量 約為：52369.81/225.7（ ） 根據(jù) 、 ，由文獻(xiàn)2附表17-1初選B型

41、耳式支座，支座號(hào)為4。 標(biāo)記：JB/T4725-92 耳座B4 材料：Q235-AF 系列參數(shù)尺寸如表12。 表12 B型耳式支座的尺寸 底板 筋板 墊板 地腳螺栓 支座重量 規(guī)格 250 200 140 14 70 290 160 10 315 250 8 40 30 24 15.7 8.2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 ， 9.81 ， ， =5236 ， ， =4， =0， 將已知值代入得 因?yàn)?，所以選用的耳式支座滿足要求。 9焊縫結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 9.1釜體上主要焊縫結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 釜體上的焊縫結(jié)構(gòu)及尺寸如圖15。 （a）筒體的縱向焊縫 （b）筒體與下封頭的環(huán)向焊縫 （c）人孔接管與封頭的焊縫 （d）進(jìn)料管與封頭的焊縫 （e）冷卻器接管與封頭的焊縫 （f）溫度計(jì)接管與封頭的焊縫 （h）出料口接管與封頭的焊縫 圖15 釜體主要焊縫的結(jié)構(gòu)及尺寸 9.2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16。 （a）筒體的縱向焊縫 （b）筒體與封頭的橫向焊縫 （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16 夾套主要焊縫的結(jié)構(gòu)及尺寸 10人孔的開