攪拌釜式反應(yīng)器課程設(shè)計(jì)

1、.攪拌釜式反應(yīng)器課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、設(shè)計(jì)內(nèi)容安排1. 釜式反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括：設(shè)備結(jié)構(gòu)、人孔數(shù)量及位置，儀表接管選擇、工藝接管管徑計(jì)算等。2. 設(shè)備壁厚計(jì)算及其強(qiáng)度、穩(wěn)定性校核3. 筒體和裙座水壓試驗(yàn)應(yīng)力校核4. 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算書一份5. 繪制裝配圖一張（電子版）二、設(shè)計(jì)條件工作壓力釜內(nèi)0.1MPa夾套0.3 MPa工作溫度釜內(nèi)80夾套140釜內(nèi)溶液工作介質(zhì)夾套水、蒸汽腐蝕情況輕微型式平槳式攪拌轉(zhuǎn)速85r/min功率1.4Kw設(shè)備容積 V21.65m3傳熱面積7.1m2推薦材料Q235 A三、設(shè)計(jì)要求1.學(xué)生要按照任務(wù)書要求，獨(dú)立完成塔設(shè)備的機(jī)械設(shè)計(jì)；2.根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算書、圖紙及平時(shí)表現(xiàn)綜合評(píng)分。

2、四、設(shè)計(jì)說(shuō)明書的內(nèi)容1.符號(hào)說(shuō)明2.前言（ 1）設(shè)計(jì)條件；（ 2）設(shè)計(jì)依據(jù)；（ 3）設(shè)備結(jié)構(gòu)形式概述。可編輯文本.3.材料選擇（1）選擇材料的原則；（2）確定各零、部件的材質(zhì)；（3）確定焊接材料。4.繪制結(jié)構(gòu)草圖（ 1）按照工藝要求，繪制工藝結(jié)構(gòu)草圖；（ 2）確定裙座、接管、人孔、控制點(diǎn)接口及附件、內(nèi)部主要零部件的軸向及環(huán)向位置，以單線圖表示；（ 3）標(biāo)注形位尺寸。5.標(biāo)準(zhǔn)化零、部件選擇及補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算：（ 1）接管及法蘭選擇：根據(jù)結(jié)構(gòu)草圖統(tǒng)一編制表格。 內(nèi)容包括：代號(hào)，PN,DN,法蘭密封面形式，法蘭標(biāo)記，用途） 。補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算。（ 2）人孔選擇： PN,DN, 標(biāo)記或代號(hào)。補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算。（ 3）其它標(biāo)準(zhǔn)

3、件選擇。6.結(jié)束語(yǔ)：對(duì)自己所做的設(shè)計(jì)進(jìn)行小結(jié)與評(píng)價(jià)，經(jīng)驗(yàn)與收獲。7.主要參考資料?！驹O(shè)計(jì)要求】：1.計(jì)算單位一律采用國(guó)際單位；2.計(jì)算過(guò)程及說(shuō)明應(yīng)清楚；3.所有標(biāo)準(zhǔn)件均要寫明標(biāo)記或代號(hào)；4.設(shè)計(jì)計(jì)算書目錄要有序號(hào)、內(nèi)容、頁(yè)碼；5.設(shè)計(jì)計(jì)算書中與裝配圖中的數(shù)據(jù)一致。如果裝配圖中有修改，在說(shuō)明書中要注明變更；6.設(shè)計(jì)計(jì)算書要有封面和封底，均采用A4 紙，正文用小四號(hào)宋體，行間距1.25 倍，橫向裝訂成冊(cè)?？删庉嬑谋?目錄0.攪拌釜式反應(yīng)器設(shè)計(jì)條件11.確定筒體的直徑和高度22.確定夾套的直徑和高度23.確定夾套的材料和壁厚34.確定內(nèi)筒的材料和壁厚55.水壓試驗(yàn)及其強(qiáng)度校核56.選擇釜體法蘭67.

4、選擇攪拌器、攪拌軸和聯(lián)軸器78.選擇攪拌傳動(dòng)裝置和密封裝置89.校核 L 1/B 和 L 1/ D910.容器支座的選用計(jì)算911.選用手孔、視鏡、溫度計(jì)和工藝接管1112.參考資料1213.設(shè)計(jì)感想13可編輯文本.0.攪拌釜式反應(yīng)器設(shè)計(jì)條件工藝條件工作壓力釜內(nèi)0.1MPa夾套0.3 MPa工作溫度釜內(nèi)80夾套140釜內(nèi)溶液工作介質(zhì)夾套水、蒸汽腐蝕情況輕微型式平槳式攪拌轉(zhuǎn)速85r/min功率1.4Kw設(shè)備容積 V21.65m3傳熱面積7.1m 2推薦材料Q235 A管口編號(hào)名稱DNa進(jìn)蒸汽25b壓力表25c手孔250d溫度計(jì)40e進(jìn)物料25f安全閥40g出料40h排凝液25i視鏡80夾套加熱蒸

5、汽系統(tǒng)裝上安全備注閥，釜外保溫， 反應(yīng)釜安裝在樓板上。工藝條件圖Fegihbc2hc 1iedgf可編輯文本.1.確定筒體的直徑和高度反應(yīng)釜的 H/D i值如表 1 所示。表 1反應(yīng)釜的 H/D i 值種類設(shè)備內(nèi)物料類型H/D i一般攪拌釜液-固相或液 -液相物料11.3氣 -液相物料1 2發(fā)酵罐類氣液相物料1.7 2.5根據(jù)以上的設(shè)計(jì)要求，對(duì)于液液 相類型或液固相物料以及氣液相物料H / Di 11.3，本設(shè)計(jì)選取 H / Di1.3。由筒體的直徑 Di4V3421.65m 。32.77H / Di1.3當(dāng) D i 2 m 時(shí)，間隔為 100 mm， D i2 m 時(shí)，間隔為 200 mm。

6、因此將以上 D i 圓整到標(biāo)準(zhǔn)公稱直徑系列，應(yīng)當(dāng)選取筒體直徑 D i 2.8m 。查標(biāo)準(zhǔn)封頭參數(shù)資料得， D i2.8 m 時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭高度 h1740 mm ，直邊高度 h2 40 mm ，內(nèi)表面積 Fn 8.85 m2 ，容積 Vh 3.12 m3 。計(jì)算得每米高圓筒的體積 V14D i22.826.16 m3 / m4VVh21.65 3.123.008 mH6.16V 1筒體高度圓整為 H 3 m于是 H / D i3/ 2.81.071 ，核查結(jié)果符合原定范圍內(nèi)。2.確定夾套的直徑和高度夾套直徑與筒體直徑的關(guān)系如表2 所示?？删庉嬑谋?表 2夾套直徑與筒體直徑的關(guān)系Di/mm50

7、0600700 18002000 3000Dj/mmD i+50Di +100D i+200當(dāng) D i20003000 mm 時(shí)，夾套的直徑 D jD i 2002800 2003000 mm 。夾套筒體的高度 H jVVh，通常裝料系數(shù)0.60.85，如果物料在反應(yīng)24Di過(guò)程中產(chǎn)生泡沫或呈沸騰狀態(tài)，應(yīng)取較低值，一般為0.6 0.7；如果反應(yīng)狀態(tài)平穩(wěn)，可取 0.80.85，物料粘度大時(shí)，可取最大值。本設(shè)計(jì)取0.85 。因此， H j0.8521.653.122.822.482 m4選取夾套高度 H j2.6 m則 H 0 H H j30002600400 mm ，此差距可以便于筒體法蘭螺栓的

8、裝拆。驗(yàn)算夾套傳熱面積FDi H j Fn2.8 2.6 8.85 31.721 m27.1 m2即夾套傳熱面積符合設(shè)計(jì)要求。3.確定夾套的材料和壁厚夾套選取Q235A 的材質(zhì)。查資料可以知道，板厚在3 40 mm，設(shè)計(jì)溫度在150時(shí)，Q235A 的許用應(yīng)力 t = 113 MPa 。因?yàn)橛袏A套有安全閥， 所以設(shè)計(jì)壓力 P1.051.1PW, PW 是夾套的工作壓力。本設(shè)計(jì)取P1.1PW1.10.30.33 MPa 。焊接接頭系數(shù)如表3 所示。表 3 焊接接頭系數(shù)可編輯文本.接頭型式焊接接頭系數(shù)全部無(wú)損檢測(cè)局部無(wú)損檢測(cè)雙全焊或相當(dāng)于雙面對(duì)接焊的全焊透對(duì)接焊縫1.000.85帶墊板的單面對(duì)接焊縫

9、0.900.80無(wú)法進(jìn)行探傷的單面焊環(huán)向?qū)雍缚p，無(wú)墊板0.60因?yàn)閮?nèi)部夾套無(wú)法探傷，且屬于無(wú)墊板的單面焊環(huán)向?qū)雍缚p，故取0.60 。查資料可知，一般容器的厚度，分為四個(gè)，分別為計(jì)算厚度，設(shè)計(jì)厚度d ，名義厚度n 以及有效厚度e 。一般說(shuō)的常用厚度指的是名義厚度。各項(xiàng)厚度之間的關(guān)系如圖 1 所示。厚度負(fù)偏差 C1厚度附加量 C腐蝕裕量 C2設(shè)計(jì)厚度 d名義厚度 n計(jì)算厚度有效厚度 e厚度圓整值1圖 1 各項(xiàng)厚度之間的關(guān)系圖由上圖可以看出，我們可以計(jì)算出的是設(shè)計(jì)厚度d 與厚度負(fù)偏差C1 之和。因?yàn)槭禽p微腐蝕，所以腐蝕裕量取1 mm。因?yàn)?C1 是隨著鋼板的厚度改變的，所以先算出設(shè)計(jì)厚度再?zèng)Q定

10、C1。PD j0.333000則 dPC21 8.319 mm2 t2 1130.6 0.33由此可知鋼板厚度應(yīng)處在8 25 mm內(nèi)，所以 C1 取 0.8 mm。所以 d C1 8.3190.89.119 mm標(biāo)準(zhǔn)橢圓形夾套封頭的壁厚為:可編輯文本.封PD jC20.3330008.310 mm2 t2 113 0.61d0.5P0.5 0.33所以封C18.3100.8 9.110 mmd圓整至鋼板規(guī)定尺寸，并查閱封頭標(biāo)準(zhǔn),選取夾套的筒體和封頭壁厚n 均為 10 mm。4.確定內(nèi)筒的材料和壁厚內(nèi)筒的材料也選取Q235A ，查資料可以知道，板厚在3 40 mm，設(shè)計(jì)溫度在150時(shí)，Q235A

11、 的許用應(yīng)力 t = 113 MPa 。因?yàn)橛袏A套有安全閥， 所以設(shè)計(jì)壓力 P筒1.051.1PW, P筒 是筒工作壓力。本設(shè)計(jì)取P筒 1.1P筒1.1 0.1 0.11 MPa 。WW筒P筒DiC20.11280013.273 mm則 d2t筒2 1130.6 0.11P由此可知鋼板厚度4 mm 時(shí)， C1 取 0.3 mm。所以筒C1 3.273 0.3 3.573 mmd標(biāo)準(zhǔn)橢圓形內(nèi)筒封頭的壁厚為:筒封P筒DiC20.1128003.272 mm2 t0.5P筒2 113 0.61d0.5 0.11所以封C13.272 0.3 3.572mmd圓整至鋼板規(guī)定尺寸，并查閱封頭標(biāo)準(zhǔn),選取夾套

12、的筒體和封頭壁厚n 均為 4 mm。5.水壓試驗(yàn)及其強(qiáng)度校核PT11.25P筒t 1.250.11 1130.1375 MPa內(nèi)筒水壓試驗(yàn)壓力113取兩者之中大的。PT 2P筒 0.10.11 0.10.21 MPa即 PT筒0.21 MPa 。可編輯文本.PT11.25Pt 1.250.33 1130.4125 MPa夾套水壓試驗(yàn)壓力113取兩者之中大的。PT 2P 0.10.33 0.10.43 MPa即 PT夾套0.43 MPa 。內(nèi)筒水壓試驗(yàn)時(shí)壁內(nèi)應(yīng)力：P（）（）筒 Die0.21T2800 2.7T筒222.7181.656 MPae0.6T筒0.9 s0.9235211.5 MPa

13、因?yàn)?T筒T筒 ，故筒體厚度滿足水壓試驗(yàn)時(shí)強(qiáng)度要求。夾套水壓試驗(yàn)時(shí)壁內(nèi)應(yīng)力P（D j）0.43（）夾套eT3000 8.2T夾套228.2131.456 MPae0.6T筒0.9 s0.9235211.5 MPa因?yàn)門夾套T夾套，故夾套厚度滿足水壓試驗(yàn)時(shí)強(qiáng)度要求。筒體許用壓力 PT筒0.21 MPa ,夾套水壓試驗(yàn)時(shí) PT夾套 0.43 MPa 。故夾套在進(jìn)行水壓時(shí)筒體內(nèi)需要充壓才能保持筒體穩(wěn)定。6.選擇釜體法蘭根據(jù) D i2800 mmP夾套0.3 MPa ，選用板式乙型平焊法蘭。確定為RF 型、乙型平焊法蘭。其尺寸為 D2960 mm ，D12915 mm，D 22876 mm，D 328

14、56 mm ，D42853 mm 。墊片材料為石棉橡膠板，選用墊片為28552805 3，JB/T 4704-2000。墊片示意圖如圖 2 所示。可編輯文本.圖 2 墊片示意圖7.選擇攪拌器、攪拌軸和聯(lián)軸器根據(jù)工藝條件要求，選取平槳式攪拌器。查閱搪玻璃攪拌器槳式攪拌器（HG/T2501.42007），公稱容積 VN 為 25000 L，容器 D i 為 2800時(shí)，攪拌軸直徑 d1 140 mm。平槳式攪拌器外徑d 為 1280 mm。標(biāo)記為：攪拌器1280140。軸的材料選取 45 鋼。常用軸材料的 T 如表 4 所示。表 4 幾種常用軸材料的 T 值軸的材料Q235,20Q275,3545

15、40Cr,35SiMn,40mNb,38SiMnMo,3Cr13 T / MPa 12 2020 3030404052軸強(qiáng)度校核：查資料可得，滿足強(qiáng)度要求的所需的最小攪拌軸直徑公式如下：P1.4d 365.1 3365.1329.9 mm（ ）Tn30 4085式中， P攪拌傳遞功率， KWn攪拌軸速率， r/min可知，所選取的軸完全符合。查閱標(biāo)準(zhǔn)攪拌傳動(dòng)裝置聯(lián)軸器,（ HG/T215701995）中夾殼式聯(lián)軸器形式、尺寸、技術(shù)要求、選用立式夾殼聯(lián)軸器。公稱直徑140 mm 的聯(lián)軸器的最大扭矩 M n 19000 N / m ?？删庉嬑谋?驗(yàn)算聯(lián)軸器的扭矩：查表 5，選取工作情況系數(shù)K 1.

16、5，聯(lián)軸器的計(jì)算扭矩 Mnj為：M njKM n 1.5 95530001.4236.015 NmM n85表 5 工作情況系數(shù) K工作機(jī)扭矩變扭矩變化扭矩變化原動(dòng)機(jī)扭矩變化和沖擊扭矩變化和沖擊化很小很小的機(jī)中等的機(jī)載荷中等的機(jī)械載荷很大的機(jī)械的機(jī)械械械電動(dòng)機(jī)1.31.51.71.92.3夾殼聯(lián)軸器的標(biāo)記為：聯(lián)軸器 DN140。8.選擇攪拌傳動(dòng)裝置和密封裝置攪拌傳動(dòng)裝置包括1電動(dòng)機(jī)， 2減速機(jī)， 3單支點(diǎn)機(jī)架， 4釜外聯(lián)軸器， 5機(jī)械密封，6傳動(dòng)軸， 7釜內(nèi)聯(lián)軸器， 8安裝底盒， 9凸緣法蘭， 10循環(huán)保護(hù)系統(tǒng)等。幾乎每個(gè)裝置都不是唯一的，所以下面只列出應(yīng)從哪個(gè)國(guó)標(biāo)查。電動(dòng)機(jī)根據(jù)不同的要求樣式

17、太多，根據(jù)廠家的樣本以及有關(guān)國(guó)標(biāo)選定。釜用立式減速機(jī)型式和基本參數(shù), HG/T 3139.1 2001。選擇擺線針齒行星減速機(jī)。攪拌傳動(dòng)裝置單支點(diǎn)機(jī)架, HG/T 21566 1995。攪拌傳動(dòng)裝置帶短節(jié)聯(lián)軸器, HG/T 21569.11995。攪拌傳動(dòng)裝置機(jī)械密封, HG/T 21571 1995。根據(jù)設(shè)計(jì)條件，查閱標(biāo)準(zhǔn)攪拌傳動(dòng)裝置傳動(dòng)軸（ HG/T215681995）選取可編輯文本.單支點(diǎn) B 機(jī)架型式，傳動(dòng)軸安裝形式，上裝 BSD,下裝 BXD 。傳動(dòng)軸軸徑 d 是 140 mm，d1 為 120 mm。機(jī)架公稱直徑為700 mm，軸承型號(hào) 46232（HG/T 21566 1995）

18、。也可有其他選擇。攪拌傳動(dòng)裝置聯(lián)軸器, HG/T 21570 1995。攪拌傳動(dòng)裝置安裝底盒, HG/T 21565 1995。攪拌傳動(dòng)裝置凸緣法蘭, HG/T 21564 1995。攪拌傳動(dòng)裝置機(jī)械密封循環(huán)保護(hù)系統(tǒng), HG/T 21572 1995。攪拌傳動(dòng)裝置碳鋼填料箱, HG/T 21537.71992。9.校核 L1/B 和 L1/d槳式攪拌器安裝一層，根據(jù)安裝要求和考慮帶襯套填料箱有支承作用。參考攪拌傳動(dòng)裝置單支點(diǎn)機(jī)架, HG/T 21566 1995，機(jī)座 JB700 尺寸，可得 B 960mm，再參考得搪玻璃攪拌器槳式攪拌器（HG/T 2501.4 2007），L 1 4065

19、mm。L1 / B4065 / 9604.2345L1 / d4065 / 1402940 50 均符合要求。10.容器支座的選用計(jì)算反應(yīng)釜因需另外保溫，故選用B 型耳式支座。又因?yàn)槿萜鞯腄 i 為 2800 mm，初選支座為 B6 I。此支座的允許載荷Q150 KN 。 JB/T 4712.32007。耳式支座實(shí)際承受載荷可按下式近似計(jì)算:Qm0 g Ge4( Ph Ge Se )10 3knnD式中 :Q支座實(shí)際承受的載荷，KN ；可編輯文本.D 支座安裝尺寸， mm；g重力加速度，取g=9.8 m/s2；Ge偏心載荷， N ；h水平力作用點(diǎn)至底板高度，mm;k不均勻系數(shù)，安裝 3 個(gè)支座

20、時(shí)，取 k=1；安裝 3 個(gè)以上支座時(shí)，取 k=0.83；m0設(shè)備總質(zhì)量 (包括殼體及其附件，內(nèi)部介質(zhì)及保溫層的質(zhì)量)， kg；n支座數(shù)量，這里選4 個(gè)；Se偏心距， mm；水平力，取PW和w 的大值，N。PPe+0.25P當(dāng)容器高徑比不大于5,且總高度 H 0 不大于 lO m 時(shí) Pe 和 Pw 可按以下計(jì)算，超出此范圍的容器本部分不推薦使用耳式支座。Pe水平地震力， N ；a地震影響系數(shù)，對(duì)7, 8, 9 度地震設(shè)防烈度分別取0.08 ( 0.12 ), 0.16( 0.24 )、0.320。水平風(fēng)載荷 :PW1.2 fi Q0 D 0 H 010 6D 0容器外徑， mm，有保溫層時(shí)取

21、保溫層外徑；f i風(fēng)壓高度變化系數(shù)，按設(shè)備質(zhì)心所處高度??；對(duì)于 B 類地面粗糙度如表6 所示 :表 6 設(shè)備質(zhì)心所在高度與風(fēng)壓高度變化系數(shù)的關(guān)系設(shè)備質(zhì)心所在高度， m101520風(fēng)壓高度變化系數(shù) fi1.001.141.25可編輯文本.H o容器總高度， mm；Q0 10 m 高度處的基本風(fēng)壓值，N/m 2。支座處圓筒所受的支座彎矩ML 的校核：M LQ(l 2s1 )10 3式中：ML 耳式支座處圓筒所受的支座彎矩，KN m；ML耳式支座處圓筒的許用彎矩，KN m。經(jīng)計(jì)算 Q=139.42 KN150 KN ，M L=23.7 KN m24.26 KNm。所以所選支座適用。11.選用手孔、視

22、鏡、溫度計(jì)和工藝接管根據(jù)板式平焊法蘭手孔（HG21529 2005）,選用手孔形式為a 式，PN 0.6 MPa，DN 250 mm。手孔 RF，DN250，PN0.6 MPa。加熱蒸汽進(jìn)口管 a 采用323.5 無(wú)縫鋼管，配法蘭PN0.6，DN25 。冷凝液出口管 h 和壓力表接管 b 都選用323.5 無(wú)縫鋼管，配法蘭 PN0.6，DN25。加強(qiáng)套管溫度計(jì) d 的管口選用453.5 。進(jìn)料管口 e 采用323.5 無(wú)縫鋼管，配法蘭PN0.6，DN25 。安全閥接管 f 采用323.5無(wú)縫鋼管，配法蘭PN0.6， DN40。出料管口 g 采用453.5 無(wú)縫鋼管，配法蘭PN0.6， DN40。由標(biāo)準(zhǔn)壓力容器視鏡i 選用碳素鋼帶頸視鏡894 ，PN0.6，DN80。標(biāo)記為JB593-64-2?？删庉嬑谋?12.參考資料1 李多民 ,俞惠敏 .化工過(guò)程設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ) M.北京：中國(guó)石化出版社， 2011.2 王凱 ,虞軍 .攪拌設(shè)備 M. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社 ,2003.3 方書起 .化工設(shè)備課程設(shè)計(jì)指導(dǎo) M. 北京：化學(xué)工業(yè)出