夾套反應釜課程設計匯本課程

1、有攪拌裝置的夾套反響釜、八、刖言?化工設備機械根底？ 化學工程、制藥工程類專業(yè)以及其他相近的非機械 類專業(yè)，對化下設備的機械知識和設計能力的要求而編寫的。通過此課程的學習，是通過學習使同學掌握根本的設計理論并具有設計鋼制的、典型的中、低、常壓化工容器的設計和必要的機械根底知識?；ぴO備機械根底課程設計是 ？化工設備機械根底？課程教學中綜合性 和實踐性較強的教學環(huán)節(jié)，是理論聯(lián)系實際的橋梁， 是學生體察工程實際問題復雜性，學習初次嘗試化工機械設計。化工設計不同于平時的作業(yè)，在設 計中需要同學獨立自主的解決所遇到的問題、自己做出決策，根據(jù)教師給定的設計要求自己選擇方案、查取數(shù)據(jù)、進展過程和設備的設計

2、計算，并要對 自己的選擇做出論證和核算，經(jīng)過反復的比擬分析， 擇優(yōu)選定最理想的方案和合理的設計。化工設備課程設計是培養(yǎng)學生設計能力的重要實踐教學環(huán)節(jié)。在教師指導下，通過裸程設計，培養(yǎng)學生獨立地運用所學到的根本理論并結(jié)合生產(chǎn)實 際的知識，綜合地分析和解決生產(chǎn)實際問題的能力。因此，當學生首次完成 該課程設計后，應到達一下幾個目的： 熟練掌握查閱文獻資料、收集相關數(shù)據(jù)、正確選擇公式，當缺乏必要的 數(shù)據(jù)時，尚需要自己通過實驗測定或到生產(chǎn)現(xiàn)場進展實際查定。 在兼顧技術先進性、可行性、經(jīng)濟合理的前提下，綜合分析設計任務要 求，確定化工工藝流程，進展設備選型，并提出保證過程正常、平安可行所 需的檢測和計量參

3、數(shù)，同時還要考慮改善勞動條件和環(huán)境保護的有效措施。 準確而迅速的進展過程計算及主要設備的工藝設計計算及選型 用精煉的語言、簡潔的文字、清晰地圖表來表達自己的設計思想和計算化工設備機械根底課程設計是一項很繁瑣的設計工作，而且在設計中除了要考慮經(jīng)濟因素外，環(huán)保也是一項不得不考慮的問題。除此之外，還要考 慮諸多的政策、法規(guī)，因此在課程設計中要有耐心，注意多專業(yè)、多學科的 綜合和相互協(xié)調(diào)。6目錄1設計方案的分析和擬定2.反響釜釜體的設計 62.1罐體和夾套的構造設計 62.2罐體幾何尺寸計算 7221確定筒體徑 7確定封頭尺寸 7確定筒體的厚度 Hi82.3夾套幾何尺寸計算 82.4夾套反響釜的強度計

4、算 92. 4.1強度計算的原那么及依據(jù)9按壓對圓筒和封頭進展強度計算9按外壓對筒體和封頭進展強度校核10夾套厚度計算 11水壓試驗校核計算 113反響釜的攪拌裝置123.1攪拌器的安裝方式及其與軸連接的構造設計123.2攪拌軸設計134反響釜的傳動裝置 144.1常用電機及其連接144.2釜用減速機類型，標準及其選用 144.3凸緣法蘭15154.4安裝底蓋4.5 機架154.6聯(lián)軸器165反響釜的軸封裝置 166反響釜的其他附件 166.1 支座 166.2 人孔 176.3設備接口 177反響釜的裝配圖 17課程設計任務書 設計目的：把所學？化工設備機械根底？及相關知識，在課程設計中綜合

5、運用， 把化工工藝條件與化工設備設計有機地結(jié)合起來，穩(wěn)固和強化有關 機械課程的根本理論和根本知識。設計要求：設計時要有較準確的設計容和步驟，一份設計計算說明書，（設計計算說明書是圖紙設計的理論依據(jù)，是設計計算的整理和總結(jié)，是審 核設計的技術文件之一。主要容有：1目錄；2 .設計任務書；3. 設計方案的分析和擬定；4.各局部構造尺寸確實定和設計計算；5.設計小結(jié)；6.參考資料。）CAD圖紙一，用A2紙打印。設計容：設計一帶有攪拌裝置的夾套反響釜。第三組 組長：定成設計人：定成設計任務書設計參數(shù)要求容器夾套工作壓力，Mpa設計壓力，Mpa0.70.9工作溫度，C設計溫度，C<110<1

6、40介質(zhì)染料及有機溶劑冷卻水或蒸汽全容積，m32.5操作容積，m32傳熱面積，m37腐蝕情況微弱推薦材料Q235-A攪拌器型式漿式攪拌軸轉(zhuǎn)速.r/min50軸功率.KW1.41設計方案的分析和擬定根據(jù)任務書中的要求，一個夾套反響釜主要有攪拌容器、攪拌裝置、傳動裝 置、軸封裝置、支座、人孔、工藝接收等一些附件構成。而攪拌容器又可以分 為罐體和夾套兩局部。攪拌裝置分為攪拌器和攪拌軸，根據(jù)任務說明書的要求 本次設計攪拌器為漿式攪拌器；考慮到機械軸封的實用性和應用的廣泛性，所 以軸封采用機械軸封。在閱讀了設計任務書后，按以下容和步驟進展夾套反響釜的機械設計。1總體構造設計。根據(jù)工藝的要求，并考慮到制造

7、安裝和維護檢修的方 便來確定各局部構造形式。2攪拌器的設計。 根據(jù)工藝參數(shù)確定各部幾何尺寸； 考慮壓力、溫度、腐蝕因素，選擇釜體和夾套材料； 對罐體、夾套進展強度和穩(wěn)定性計算、校核；3傳動系統(tǒng)設計，包括選擇電機、確定傳動類型、選擇聯(lián)軸器等。4決定并選擇軸封類型及有關零部件。5繪圖，包括總圖、部件圖。6編制技術要求，提出制造、裝配、檢驗和試車等方面的要求。2.反響釜釜體的設計反響釜是有罐體和夾套兩局部構成，罐體是反響的核心，為物料完成攪拌 過程提供一個空間。夾套為反響的操作溫度提供保障，是一個套在罐體外 的密封空間容器。2. 1罐體和夾套的構造設計罐體采用立式的圓筒形容器，有筒體和封頭構成。通過

8、支座安裝在根底平臺上。封頭一般采用橢圓形封頭。由于筒體徑Di<1200mm,因此下封頭與筒體的連接采用焊接連接。而為了拆卸清洗方便，上封頭采用法蘭與筒體連接。夾套型式與罐體大致一致。2.2罐體幾何尺寸計算確定筒體徑一般有工藝條件給定容積 V、筒體徑Di估算：式中i為長徑比即：，有表4-2選取。根據(jù)題意取i=1.0,V=1.0那么Di = 1084mm,將Di圓整到公稱直徑系列，那么Di =1000(mm).確定封頭尺寸1橢圓封頭選取標準件，它的徑與筒體徑一樣，標準橢圓封頭尺寸見附表4-2.即 DN=Di =1000 mm曲邊高度 hi =250mm直邊高度h2=25mm 容積V=0.15

9、05m32封頭厚度計算由公式其中Pc =0.2=113MP (由參考文獻附表9查的)封頭焊接采取雙面焊、全焊透，局部無損傷，那么© =0.85計算 S=0.7X 1400/(2113X 0.85-0.5X 0.7)=5.1 mm由參考文獻一 表4-9查得：負偏差 C1=0.5mm由參考文獻一表4-11查得：腐蝕裕量C2=1.5mm計算名義厚度 Sn 二S+C1+C2A=5.1+1.5+0.5+0.9=8mm故封頭厚度取8mm3由于S<10mm那么封頭的直邊高度h2 =25mm有附表4-2知封頭外表積 A=2.2346m2容積V=0.3977n?確定筒體的厚度Hi反響釜容積V通常

10、按下封頭和筒體兩局部容積之和計算。那么筒體高度Hi按下式計算并進展圓整：Hi=(V V封)/Vim式中V封 封頭容積：0.3997 m3Vim 1m 高筒體容積見附表 4-1： Vim =1.539 m3 /m得 Hi= (2.5-0.3977)/1.539=1.3660m圓整后的 Hi=1.4m=1400mm按筒高圓整后修正實際容積：V= Vm X Hi + V封32.3夾套幾何尺寸計算夾套和筒體的連接常焊接成圭寸閉構造，夾套的構造尺寸常根據(jù)安裝和工藝兩方面的要求而定。夾套的安裝尺寸見圖4-6,夾套徑D2可根據(jù)筒體徑D1按表4-3選?。篋2 =Di+100=1500mm夾套下封頭型式同筒體封

11、頭，直徑 D2與夾套筒體一樣。夾套高H2有傳熱面積而決定，不能低于料液高，裝料系數(shù) ：y二操作容積/全容積=2寧2.5=0.8夾套咼H2計算：H2 = n V-V封Vim 代入數(shù)值計算得：H2=1.04 m夾套所包圍的罐體的外表積，一定要大于工藝要求的傳熱面積F,即：F封+ F筒>=F其中 F筒=H2 X Fim故 F 封 + F 筒=2.2346+ 4.40X 1.04=7.07>=7 川所以換熱要求滿足。筒體和上封頭的連接采用甲型平焊法蘭連接，選取凹凸密封面法蘭，其尺 寸見附圖4-2，主要尺寸有附表4-4查的，其中：D=1530mmD仁 1490mm D2=1455mm D3=

12、1441mmD4=1438mmS=46mm d=23mm2.4夾套反響釜的強度計算夾套反響釜幾何尺寸確定后，要根據(jù)的公稱直徑，設計壓力和設計溫度進展 強度計算確定罐體及夾套的筒體和封頭的厚度。2. 4.1強度計算的原那么及依據(jù)強度計算中各參數(shù)的選取及計算，均應符合GB150-1998?鋼制壓力容器？的規(guī)定。圓筒為正壓外帶夾套時：當圓筒的公稱直徑DN>=600 mm時，被夾套包圍局部的圓筒分別按壓圓筒和外壓圓筒計算，取其中較大值，其余局部按壓圓筒設 計。按壓對圓筒和封頭進展強度計算1筒體強度計算21 / 19:Tc=110C Pc=0.7Mpa© = 0.85負偏差 C2=1.5

13、mm腐蝕裕量C2=1.5mm名義厚度 Sn二軌C1 + C2+A =8 mm(2) 封頭厚度計算II X I同理名義厚度：Sn=9 C1 + C2+A =8 m243按外壓對筒體和圭寸頭進展強度校核1筒體圖算法由于 Do/Se>=2O 假設 Sn=14mm 令 Se=Sn-2=12mmDo=Di+2S n=1428mm 那么 L/Do=14OO+ 1428=0.98Do/Se=119 Do>2O 查圖5-5得A=0.0012 查圖5-7由于Tc =<1403 那么B=125Mpa計算許應外壓力pp=B/( D°/Se)=1.05Mpa所以p>=Pc 故筒體厚度

14、Sn?取14mm由 Sn= 8mm=< Sn=14mm封頭厚度確定為14mm(2)外壓封頭強度計算 設圭寸頭的厚度 Sn=14mm 計算有效厚度 Se=Sn-C=12mmR)=KiD0式中 K1 =0.9 D0 =Di+2Sn=1428mmR =0.9X 1428=1285mm 計算系數(shù)A 查參考文獻1中圖5-8T二150C查的系數(shù)B=120Mpappc 所以封頭厚度確定Sn=14mm夾套厚度計算(1)夾套筒體局部厚度計算由 P c 2=0.9MpaT c 2二140C© =0.85負偏差C1=0.5mm腐蝕裕量 C2=1.5mm那么 Sn2=S? + G+A =10mm2夾套

15、封頭厚度計算=同理：那么 Sn2=S2 + &+ =10mm水壓試驗校核計算夾套反響釜應對罐體和夾套分別進展水壓試驗，并校核圓筒應力。T(1)罐體水壓試驗由于戶0 t故 pT=1.25p=1.25Pc=0.875Mpa材料屈服點應力(T s=235Mpa0.9 (T s© =179.8Mpa2由于(T 戶a t兇三0.9 T s© 所以罐體水壓試驗強度足夠故 pT=1.25p=1.25R2=1.125Mpa材料屈服點應力T s=235Mpa0.9 t s© =179.8Mpa3反響釜的攪拌裝置回三0.9 T s©所以夾套水壓試驗強度足夠攪拌裝置由

16、攪拌器、軸及其支撐組成。攪拌器的形式很多，根據(jù)任務說明書的要求，本次設計采用的是漿式攪拌器。其機械設計的主要容是：確定攪拌 器直徑、攪拌器與攪拌軸的連接構造。、進展攪拌軸的強度設計和臨界轉(zhuǎn)速校核、 選擇軸的支撐構造由表 4-4 查的 Di/Dj取 1.25: 1 2: 1Ho/D尸 1:12:1有實際情況取 DDj=1.5: 1Ho/Dj=1:1那么：攪拌器直徑Dj=900mm液面高度：Ho=9OOmm3.1攪拌器的安裝方式及其與軸連接的構造設計槳式攪拌器構造如圖4-7所示，其槳葉為兩葉。軸轉(zhuǎn)速為50r/min ,采用雙層槳安裝。攪拌器與軸的連接常用螺栓對夾。器主要尺寸有表4-5查的：d尸90

17、0mmd=50mm螺栓：do :M16數(shù)量4 螺釘：d1 :M16數(shù)量 1S=16 b=90c=150m=110f=45e=53.2攪拌軸設計攪拌軸的機械設計容同一般傳動軸，主要是構造設計和強度校核(1) 攪拌軸的材料：選用Q 235-A(2) 攪拌軸的構造：用實心直軸，因是連接的為槳式攪拌器，故采用光軸 即可。(3) 攪拌軸強度校核r軸扭轉(zhuǎn)的強度條件是：參考文獻1.公式9-5對 Q235-A t k=1220Mpa對實心軸 Wp= n d3/16=24531mm3Te =9.55X 106 p/n=133700N?mm那么：'故d=50mm強度足夠(4) 攪拌軸的形位公差和外表粗糙度

18、的要求：一般攪拌軸要求運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，為防止軸的彎曲對軸封處的不利影響，因此軸安裝和加工要控制軸的直度。當轉(zhuǎn)速n <100r/mi n時直度允許誤差：1000： 0.15。軸的外表粗糙度可按所配零件的標準要求選取。(5) 攪拌軸的支撐一般攪拌軸可依靠減速器的一對軸承支承。當攪拌軸較長時，軸的剛度條件變壞。為保證攪拌軸懸臂穩(wěn)定性，軸的懸臂長 L1,軸徑d和兩軸承間距B應滿足以下關系：L1B < 45;L1/d < 40 50攪拌軸的支承常采用滾動軸承。安裝軸承處的公差帶常采用 K6外殼孔的公差帶常采用H7。安裝軸承處軸的配合外表粗糙度Ra取0.8 1.6外殼孔與軸承配合外表粗糙度 R

19、a取1.64反響釜的傳動裝置反響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。4.1常用電機及其連接設備選用電機主要是考慮到它的系列，功率，轉(zhuǎn)速，以及安裝形式和防爆 要求等幾項容。最常用的為 丫系列全封閉自扇冷式三相異步電動機。電機功率必須滿足攪拌器運軸功率與傳動系統(tǒng)，軸封系統(tǒng)功率損失的要求， 還要考慮到又時在攪拌過程操造作中會出現(xiàn)不利條件造成功率過大。rn電機功率可按下式確定：式中：p=1.4KW n =0.95 0.96 有表 4-8 選?。┰O計采用機械軸封，功率消耗小，Pn=0.6KW那么：Fd=

20、2.2KW4.2釜用減速機類型，標準及其選用反響釜的立式減速機的選用根據(jù)：軸轉(zhuǎn)速n=50r/min電機功率為2.2KW查表4-11可選：BLD擺線針輪行星減速機，其尺寸從 HG 5-745-78標準中選取由表4-11選的：電動機 功率為2.2kw 轉(zhuǎn)速為1430r/min查附表5-4選取電動機型號為：Y112M-4 額定功率為4KW滿載轉(zhuǎn)速為1440r/mi n4.3凸緣法蘭凸緣法蘭一般焊接于攪拌器封頭上，用于連接攪拌傳動裝置。設計采用R型突面凸緣法蘭，其形式見附圖4-4,其尺寸有附表4-6查找。選擇 R型突面凸緣法蘭，其尺寸如下：DN=400mm d1=410mm d2=565mmk=515

21、mm d3=430mmd4=455mm螺栓數(shù)量：16 ，螺紋：M24。質(zhì)量：46Kg4.4安裝底蓋安裝底蓋采用螺栓等緊固件，上與機架連接，下與凸緣法蘭連接。是整個攪拌傳動裝置與容器連接的主要連接件。設計選取了RS型安裝底蓋。其主要尺寸查圖4-15和附表4-7和4-8,容如下（單位：mm）: DN=400, d2=565 k=515 d5=16-26 d6=415 s=50 d9=176 k2=210 d10=8-M164.5機架機架是安裝減速機用的，它的尺寸應與減速機底座尺寸相匹配。其選用類型有三種，本次選用無支點機架。常用的無支點機架見附圖5-1,尺寸見附表5-6.選用 WJ90 型無支點機

22、架， H仁40mmH2=25H3=7 H4=8 D1=400D2=450 D3=490 D4=430 D5=515 D6 =565 H=660 質(zhì)量：170Kg4.6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。常用的類型很多，選取剛性凸緣聯(lián)軸器。主要尺寸以及型式見附圖5-5,尺寸見附表5-10.選用GT-45 質(zhì)量：17K g.5反響釜的軸封裝置軸封式攪拌設備的一個重要組成局部。其任務是保證攪拌設備處于一定的 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

23、 響工況復雜，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。反響釜攪拌軸處的密圭寸，屬于動密圭寸，常用的有填料密圭寸和機械密圭寸兩種 形式。他們都有標準，設計時可根據(jù)要求直接選用。這次設計選用機械軸圭寸。機械軸封是一種功耗小，泄露率低，密封性能可靠，使用壽命長的轉(zhuǎn)軸密 封。主要用于腐蝕、易燃、易爆、劇毒及帶有固體顆粒的介質(zhì)中工作的有壓和 真空設備。由于機械軸封的構造形式很多。且大都有標準。附圖5-9和附表5-15給出了 202型標準機械密封構造及尺寸。6反響釜的其他附件6.1支座夾套反響釜多為立式安裝，最常用的支座為耳式支座。標準耳式支座/T4725-92分為A

24、型和B型兩種。當設備需要保溫或直接支撐在樓板上時選用 B 型，否那么選擇A型。設計中選取B型，支座數(shù)為4個。允許載荷為100KN型式見附圖4-9， 尺寸見附表4-9.支座質(zhì)量為：28.7Kg 地腳螺栓：M24.6.2人孔人孔的設置是為了安裝、拆卸、清洗和檢修設備部的裝置。設備的直徑大于900mm,應開設人孔。人孔的形狀有圓形和橢圓形兩種。圓形 人孔制造方便。應用較為廣泛。人孔的大小及位置應以人進出設備方便為原那 么，對于反響釜，還要考慮攪拌器的尺寸，一便攪拌軸及攪拌器能通過人孔放 入罐體。其主要尺寸見附表4-11，型式見附圖4-11.密封面型式：突面RF型公稱壓力：1.0Mpa 公稱直徑：DN=450mm 總質(zhì)量：125Kg 螺柱：20個 螺栓：40個。螺柱：M24-1256.3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。接收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系見表4-13.接收的伸長度一般為從法蘭密封面到殼體外徑為150mm。液體出料管的設計主要從無聊易放盡、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。7反響釜的裝配圖附圖一參考文獻I刁玉瑋、王立業(yè)，化工設備機械根底，：理工大學，2006, 122吳宗澤，機械設計師手冊（上）M，:化學工業(yè)，200