染料蒸發(fā)攪拌罐

1、化工設(shè)備機械基礎(chǔ)課程設(shè)計題目: 染料蒸發(fā)攪拌罐 班級 :12 化工 學(xué)號 :2012115168姓名:指導(dǎo)老師 :日期:2014 年 6月 21日 湖北文理學(xué)院 化學(xué)工程與食品科學(xué)學(xué)院目錄緒論 2課程設(shè)計的目的 2課程設(shè)計的要求 2課程設(shè)計的內(nèi)容 2課程設(shè)計的步驟 2第 1 章 設(shè)計方案 31.1 設(shè)計依據(jù) 31.2 設(shè)計參數(shù)要求 31.3 設(shè)計參數(shù)的確定 3第 2 章 工藝計算 52.1 筒體與封頭的設(shè)計 52.1.1 筒體材料的選擇 52.1.2 筒體厚度的計算 52.1.3 封頭的設(shè)計 52.1.4 筒體與封頭水壓強度的校核 62.1.5 夾套的設(shè)計 62.1.6 封頭法蘭的設(shè)計 72.

2、2 人孔的設(shè)計及補強的確定 72.2.1 人孔的選擇 72.2.2 視鏡的選擇 72.2.3 補強的確定 82.3 接口管的設(shè)計 92.3.1 蒸汽入口管的設(shè)計 92.3.2 冷卻水出口管的設(shè)計 102.3.3 進料管的設(shè)計 102.3.4 出料管的設(shè)計 102.3.5 溫度計入口的設(shè)計 102.3.6 放空管接管口的設(shè)計 102.4 支座的設(shè)計 102.4.1 計算設(shè)備總質(zhì)量 102.4.2 支座的選用 111) 設(shè)定支座型號, 數(shù)目并計算支座實際載荷 Q 122) 校核支座反力 Q 對器壁作用的外力矩 M .132.5 校核攪拌軸強度及剛度 132.5.1 攪拌軸強度校核 132.5.2

3、攪拌軸剛度校核 13設(shè)計總匯 13設(shè)計圖 14參考文獻 163 / 17緒論課程設(shè)計的目的培養(yǎng)學(xué)生把所學(xué) 化工設(shè)備機械基礎(chǔ) 及相關(guān)課程的理論知識 ,在課程設(shè)計中 綜合的加運用 ,把化工工藝條件與化工設(shè)備設(shè)計有機地結(jié)合起來 ,鞏固和強化有關(guān) 機械課程的基本理論和基本知識 ?培養(yǎng)學(xué)生對化工工程設(shè)計的基本技能以及獨立分析問題?解決問題的能力 ?樹立正確設(shè)計思想 ,掌握是化工單元設(shè)備設(shè)計的基本方法和步驟 ,為今后設(shè)計化工 及機械打下一定的基礎(chǔ) ?培養(yǎng)學(xué)生熟悉 ?查閱并綜合運用各種有關(guān)的設(shè)計手冊 ?規(guī)范?標準 ?圖冊等設(shè) 計技術(shù)資料 ?課程設(shè)計的要求1）樹立正確的設(shè)計思想 ?2）具有積極主動的學(xué)習(xí)態(tài)度和

4、進取精神 ?3）學(xué)會正確的使用和規(guī)范 ,是設(shè)計有法可依 ?有章可循 ?4）學(xué)會正確的設(shè)計方法 ,統(tǒng)籌兼顧,抓住主要矛盾 ?課程設(shè)計的內(nèi)容根據(jù)教學(xué)大綱要求 ,完成一種典型設(shè)備的機械設(shè)計 ?課程設(shè)計的步驟1）對設(shè)計中要用的各種設(shè)計參數(shù)進行計算和選取 , 以及根據(jù)制造容器的特殊 要求選擇材料 ?2）利用計算公式對容器筒體和封頭壁厚的設(shè)計 , 以及封頭類型的選擇 ?3）根據(jù)鞍座承受的載荷而選用對稱布置的雙鞍座 , 再對容器進行各種應(yīng)力分 析和校核 ?4）從連接的密閉性 ?強度等出發(fā) ,標準選用各種法蘭 ?第 1 章 設(shè)計方案1.1 設(shè)計依據(jù)本液氨貯罐屬于中壓容器 , 設(shè)計以“鋼制壓力容器”國家標準為依

5、據(jù) , 嚴格 按照政府部門對壓力安全監(jiān)督的法規(guī)“壓力容器安全技術(shù)監(jiān)督教程”的規(guī)定進 度進行設(shè)計 ?以安全為前提 , 綜合考慮質(zhì)量保證的各個環(huán)節(jié) ,盡可能做到經(jīng)濟合理 可靠的密封性 , 足夠的安全壽命 ?工藝設(shè)計的要求如下 :1. 作罐體, 封頭和夾套的壁厚強度設(shè)計2. 選配封頭和筒體的聯(lián)接法蘭3. 選擇標準人孔 , 視鏡 , 各類接管和法蘭4. 選擇設(shè)備支座5.已知攪拌軸直徑為 50mm,扭轉(zhuǎn)角為 1o/m, =40M,P試a校核攪拌軸強度及剛度1.2 設(shè)計參數(shù)要求設(shè)計壓力罐內(nèi) :0.3Mpa夾套 :0.3Mpa工作溫度罐內(nèi) :120夾套 :120介質(zhì)罐內(nèi) :染料及有機溶劑夾套 :水蒸汽腐蝕性

6、 :微弱設(shè)備安裝場合 : 室內(nèi)攪拌為槳式 :P=1.2Kw n=150r/min 工藝接管表 :a. 蒸汽人口 : 573.5 b. c. 人孔 : d.e. 進料口 : 573.5f.g.視鏡:1.3 設(shè)計參數(shù)的確定冷凝水出口 : 573.5溫度計入口 : 322.5 出料口: 573.5h.放空管 :1833 / 171）設(shè)計溫度 :T=1202）設(shè)計壓力 : 此設(shè)備的工作壓力為 0.3MPa,故 P=1.10 0.3=0.33Mpa, 原因是 容器上裝有安全閥時 ,可取1.05 到1.11 倍的最高工作壓力作為設(shè)計壓力 ,取最高 設(shè) 計 壓 力 為 1.10 倍 ? 液 柱 靜 壓 力

7、為 Pi= DNg =110009.81 10-6=0.00981Mpa5%P, 所以靜壓力可忽略不計 , 可取計算壓力 pc=p=0.33Mpa3）材料選擇 : 由操作條件分析 ,該容器屬于低壓容器 ?在常溫下材料的組織和 力學(xué)性能沒有明顯變化 ?根據(jù)化工設(shè)備機械基礎(chǔ) （董大勤編 ）表 86 鋼板許用 應(yīng)力表 ,筒體和封頭的材料選擇鋼號為 Q235-B 的鋼板 ,使用狀態(tài)為熱軋 （鋼板標 準 GB3274）,接管材料選 10 號鋼管 （許用應(yīng)力 : =115Mpa）法, 蘭材料選擇 Q235B, 支座材料選用 Q235A?4）鋼板厚度負偏差 :由化工設(shè)備機械基礎(chǔ) （董大勤編）表 8 11知鋼

8、板厚度 在 8.025mm 時鋼板負偏差 C1=0.8mm,此設(shè)計通過計算可知取 C1=0.3mm?5）腐蝕裕量 : 根據(jù)化工設(shè)備機械基礎(chǔ) （董大勤編 ） 知腐蝕裕量由介質(zhì)對材 料的均勻腐蝕速率與容器的設(shè)計壽命決定 ?腐蝕裕量 C2= n ,其中 為腐蝕速 率 ;n 為容器的設(shè)計壽命 ?設(shè)備中筒體為雙面腐蝕 ,故取 C2=2.0mm?封頭與夾套為 單面腐蝕 ,故取 C2=1.0mm?6）焊接頭系數(shù) :該設(shè)備為低壓容器 ,要保證設(shè)備密封性能良好 ,故筒體焊接結(jié) 構(gòu)采用雙面焊或相當于雙面的全焊透的對接接頭 , 故取焊接頭系數(shù) =0.85?7）許用應(yīng)力:對于本設(shè)計是用鋼板卷焊的筒體以內(nèi)徑作為公稱直徑

9、 DN=D1=1000mm?Q235-B 鋼在 150下 ,根據(jù)化工設(shè)備機械基礎(chǔ) （董大勤編 ） 表 86,設(shè)計溫度下鋼板的許用應(yīng)力 t =108Mpa ?常溫強度指標 s=235Mpa?4 / 17第 2 章 工藝計算2.1 筒體與封頭的設(shè)計2.1.1 筒體材料的選擇由操作條件 P=0.3MPa,T=120分析 ,該容器屬于低壓容器 ?在操作溫度下材 料的組織和力學(xué)性能沒有明顯變化 ?根據(jù)化工設(shè)備機械基礎(chǔ) （董大勤編 ,p167） 表 93 鋼板選用表 ,筒體的材料選擇鋼號為 Q235-B 的鋼板 ,使用狀態(tài)為熱軋 （鋼 板標準 GB3274）2.1.2 筒體厚度的計算已知 C2=2mm,D

10、i=1000mm, =0.85 t =108Mpa 工作壓力 :PW =0.3MPa計算壓力 :Pc=0.33MPa 由于筒體受內(nèi)壓的同時還受外壓 按內(nèi)壓計算計算厚度 :pc tDi2 t0.33* 10002 *108* 0.851.80 min=3mm名義厚度 : n 3 2 5.0mm按外壓計算設(shè)定 Pc=0.33MPa,n=5.0mm,C2=2mm,Di=1000mm有效厚度 : e=n-C2 C1 =5.0-2.0-0.3=2.7mm由 L 1, D 370.37查得 A=1.9 * 10 3 ,B=25 得DeP B e =0.06MPa 0.33Mpa 所以內(nèi)筒 n=5.5mmD

11、o2.1.3 封頭的設(shè)計由于橢圓封頭厚度的筒體厚度的計算公式幾乎一樣 , 說明圓筒體采用標準橢 圓封頭,其封頭厚度近似等于筒體厚度 , 這樣筒體和封頭可采用同樣厚度的鋼板 來制造 ?故采用標準橢圓型封頭 ?由化工設(shè)備機械基礎(chǔ) （ 董大勤編 ） 知 , 當 DN/2hi =2時, 橢圓封頭的形狀系數(shù) K=1.00?封頭的設(shè)計厚度為 :5 / 17pc Di2 tpcp(t DNe)2e0.9 s=0.33 1000/(2 1080.85 -0.33)=1.8mm min且0.15%Di取 3.0mm考慮鋼板厚度負偏差及沖壓減薄量 ,需圓整, 封頭的名義厚度 : n = +C2+ =3+2+=5.

12、0mm?e=n-C2 C1 =5.0-2.0-0.3=2.7mm圓整后取 e =5.0mm厚的 Q235-B鋼板制作封頭 ?由化工設(shè)備機械基礎(chǔ) (董大勤編 )查得標準橢圓封頭的直邊高度 h0=25mm2.1.4 筒體與封頭水壓強度的校核根據(jù)化工機械基礎(chǔ)公式式中 p t試驗壓力 (MPa); e 有效厚度 (mm);s 強度指標 (MPa)?其中 pt =1.25p=1.25 0.33=0.4125Mpa e =3.0mm s =235Mpa于是pt DNe 0.4125 1000 3.02e2 3.058.92MPa 0.9 s 0.9 235 0.85 179MPa水壓試驗滿足強度要求 ?2

13、.1.5 夾套的設(shè)計已知 C2=1mm,Di=1000mm, =0.85 t =108Mpa 工作壓力 :PW =0.3 MPa 計算壓力 :Pc=0.33MPa 由于夾套承受內(nèi)壓6 / 17計算厚度 : 2 tpc0.22 13002 113 0.85 0.22=1.49MP a3時, k=0.85 n支座數(shù)目h水平力作用點至支座地板之間的距離 ,mmSe偏心距 ,mm 螺栓分布直徑 ?可用公式 = Di +2 n +2 3 2 - b2-2 2 2+2 l2-S1 =1310P水平力 , 取水平地震力 Pe 和水平風載荷 Pw二者中的大值 a0地震系數(shù)查化工機械設(shè)備基礎(chǔ) （ 董大勤編 ）

14、表 13-5, 可知支座號 2 的 s 1 =40mm,l2 =100mm; 3 6 mm,b2 90mm.則 1000 2 5 2 6 2 -902 2100 40 =1138.02mm由于容器置于室內(nèi) ,不考慮風載,所以只計算水平地震力 ,設(shè)地震烈度為 8 級,查 表 13-8, 得最大地震加速度為 0.24g, 取 0.24P=0.24 1945.14 9.81 4579.63N 4.579kN計算得:Q 1945.14 9.8134 4579.63 1003 1138.0210-36.897 kN Q2） 校核支座反力 Q對器壁作用的外力矩 M12 / 17由上查得的參數(shù)有Q l 2-

15、s1 = 6.897 (100 40)103 =1030.413kNm M=1.36 kNm故采用 3 個支座能夠達到要求 ? 耳式支座標記為 JB/T 4712.3-2007 耳式支座 A2- 2.5 校核攪拌軸強度及剛度已知攪 拌為 槳 式 P=1.2Kw n=150r/min 攪 拌軸 直徑 50mm 扭 轉(zhuǎn)角1/m, =40MPa2.5.1 攪拌軸強度校核mN m =9550 Pkn最大扭矩 MT max=95501.2150=76.4NmWp=116D 3=2.5 5 10 2 3 2.5 10 5m3max M T max76.4 5 3.056MPa 1/m76.4 1808 104 25 10 9 2.2所以 攪拌軸在剛度上是不安全的設(shè)計總匯13 / 17符號代表參數(shù)符號代表參數(shù)DN筒體直徑Hs鞍座設(shè)計高度L0筒體長度 （不含封 頭）s屈服極限T溫度V體積P設(shè)計壓力Pt試驗壓力Pc計算壓力t管件應(yīng)力 t 許用應(yīng)力m質(zhì)量腐蝕速率L兩封頭切線間距 離n設(shè)計年限h封頭直邊高C2腐蝕裕量F支座反力P1液柱靜壓力H鞍座高度焊接接頭系數(shù)A鞍座中心線與封頭切線間的距離密度Rm橢圓封頭外徑計算厚