夾套反應(yīng)釜化工設(shè)計(jì)

1、浙江海洋學(xué)院 化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)成果說(shuō)明書(shū)（2009級(jí)）題 目夾套反應(yīng)釜設(shè)計(jì)學(xué) 院 石油化工學(xué)院 專(zhuān) 業(yè) 化學(xué)工程與工藝 班 級(jí)學(xué) 號(hào)學(xué)生姓名指導(dǎo)教師完成日期 2011年6月20日 目錄一、 罐體幾何尺寸計(jì)算-11.確定筒體內(nèi)徑-1-1-1二、夾套反應(yīng)釜的強(qiáng)度計(jì)算-1-2-2三、穩(wěn)定性校核（按外壓校核罐體厚度）-3四、水壓試驗(yàn)校核-4五、帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算（指定選用電機(jī)Y160M2-8，轉(zhuǎn)速為720r/min）-5六、攪拌器的選擇-61.攪拌軸直徑的初步計(jì)算-62.攪拌軸長(zhǎng)度-63.攪拌抽臨界轉(zhuǎn)速校核計(jì)算-7設(shè)計(jì)-7七、聯(lián)軸器設(shè)計(jì)-81.聯(lián)軸器的型式及尺寸的設(shè)計(jì)-8-83.反應(yīng)釜的軸封裝置的

2、選型-8-8八機(jī)架的設(shè)-9九.選擇接管、管法蘭、設(shè)備法蘭及其他構(gòu)件-9十、選擇安裝底蓋結(jié)構(gòu)-10十一、選擇支座形式并進(jìn)行計(jì)算-10-10-11十二、焊縫結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)-12十三、手孔選擇與補(bǔ)強(qiáng)校核-13十四、小結(jié)-14參考文獻(xiàn)-14 m3夾套反應(yīng)釜設(shè)計(jì)一、罐體幾何尺寸計(jì)算工藝條件給定容積V=0.9 m3、筒體內(nèi)徑估算：=1.014 m3=1014式中V工藝條件給定容積，m3； i長(zhǎng)徑比，取值1.1；將D1估算值圓整到公稱(chēng)直徑1100 mm由=1100 mm查表參考文獻(xiàn)【2】D-1得1m高的容積V1m=0.950 m3；查表D-2得罐體封頭容積=0.1980 m3；估算罐體筒體高度；=（0.9-0.

3、1980）/0.950=0.739 m=739 mm將估算值圓整到公稱(chēng)直徑800 mm罐體實(shí)際容積V=V1m*+0.950*0.8+0.1980=0.958 m3；由=1100 mm查參考文獻(xiàn)【2】表4-3夾套筒體內(nèi)徑=1200 mm；選取=0.85；=（0.85*0.958-0.1980）/0.95=0.649 m=649mm；將估算值圓整到公稱(chēng)直徑700 mm查參考文獻(xiàn)【2】表D-2罐體封頭表面積=1.3980 ；1m；實(shí)際總傳熱面積:*+=3.46*0.7+1.3980=3.82 >3.8 ；二、夾套反應(yīng)釜的強(qiáng)度計(jì)算 MPa MPa；可得設(shè)計(jì)壓力（罐體內(nèi)）P1 MPa（有安全閥），

4、設(shè)計(jì)壓力（夾套內(nèi)）P2 MPa（無(wú)安全閥）；工作溫度（罐體內(nèi)）t1<120；溫度（夾套內(nèi)）t2<150液柱靜壓力：=MPa式中水的密度，Kg/m3； 重力加速度，取值10m/；罐體通體高度=；計(jì)算壓力： MPa；液柱靜壓力忽略；計(jì)算壓力： MPa；罐體及夾套焊接接頭系數(shù)=0.85；設(shè)計(jì)溫度下材料需用應(yīng)力=113 MPa；罐體筒體計(jì)算厚度= mm夾套筒體計(jì)算厚度= mm罐體封頭計(jì)算厚度= mm夾套封頭計(jì)算厚度= mm取最小厚度=3mm作為計(jì)算厚度；鋼板厚度負(fù)偏差C1mm；腐蝕裕量C2mm；罐體筒體設(shè)計(jì)厚度=+ C2=2.0+3=5mm；夾套筒體設(shè)計(jì)厚度=+ C2=2.0+3=5mm；

5、罐體封頭設(shè)計(jì)厚度=+ C2=2.0+3=5mm；夾套封頭設(shè)計(jì)厚度=+ C2=2.0+3=5mm；罐體筒體名義厚度=5mm；(滿(mǎn)足-=3-1.19mm> C1=0.6mm)夾套筒體名義厚度=5mm；（滿(mǎn)足-> C1）罐體封頭名義厚度=5mm；（滿(mǎn)足-> C1）夾套封頭名義厚度=5mm；（滿(mǎn)足-> C1）三、穩(wěn)定性校核（按外壓校核罐體厚度）假設(shè)一：罐體筒體名義厚度=5 mm；厚度附加量C= C1 +C2=2.5 mm；罐體筒體有效厚度=-C=5-2.5=2.5 mm；罐體筒體外徑=+2=1100+2*5=1110 mm；筒體計(jì)算長(zhǎng)度L=+=800+ *275=892 mm；

6、式中 夾套筒體高度=800 mm；由（JB/T473795）表查得=275 mm；系數(shù)=892/1100=0.811；系數(shù)=1100/2.5=440；系數(shù)A查參考文獻(xiàn)【1】圖10-15的A=0.00017；系數(shù)B查參考文獻(xiàn)【1】圖10-16的B=24；許用外壓=0.054<0.3；假設(shè)二：罐體筒體名義厚度=8 mm；鋼板厚度負(fù)偏差C1mm；厚度附加量C= C1 +C2=2.8 mm；罐體筒體有效厚度=-C=8-2.8=5.2 mm；罐體筒體外徑=+2=1100+2*8=1116 mm；筒體計(jì)算長(zhǎng)度L=+25=800+*275+25=917 mm；式中 夾套筒體高度=800 mm；由（JB

7、/T473795）表查得=275 mm；系數(shù)=917/1100=0.822；系數(shù)=1100/5.2=214.61；系數(shù)A查圖10-15的A=0.00082；系數(shù)B查圖10-16的B=96；許用外壓=0.447>0.3；取用：罐體筒體名義厚度=8 mm；鋼板厚度負(fù)偏差C1mm；厚度附加量C= C1 +C2=2.8 mm；罐體筒體有效厚度=-C=8-2.8=5.2 mm；罐體筒體外徑=+2=1100+2*8=1116 mm；標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭當(dāng)量球殼外半徑=0.9*1116=1004.4 mm；系數(shù)=；系數(shù)B=85；許用外應(yīng)力=；罐體封頭最小厚度=0.15%=1100*0.0015=1.65 mm

8、；（小于，滿(mǎn)足要求）四、水壓試驗(yàn)校核罐體試驗(yàn)壓力=1.25*0.2*=0.25 ；夾套水壓試驗(yàn)壓力=0.15*0.3*=0.375 ；材料屈服點(diǎn)應(yīng)力=235 ；=0.9*0.85*235=179.8 ；罐體圓筒應(yīng)力=；夾套內(nèi)壓試驗(yàn)應(yīng)力:= ；五、帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算（指定選用電機(jī)Y160M2-8，轉(zhuǎn)速為720r/min）Kw,轉(zhuǎn)速為=720r/min,=200 r/min,計(jì)算如下；1.計(jì)算設(shè)計(jì)功率由表14-4查得工作情況系數(shù)，故5kW2.選擇V形帶型號(hào)根據(jù)=7.15 kW，=720r/min,由參考文獻(xiàn)【1】表14-5初步選用B型帶3.選取小帶輪節(jié)圓直徑，及大帶輪節(jié)圓直徑由參考文獻(xiàn)【1】表14-5

9、選取小帶輪基準(zhǔn)直徑 mm，由參考文獻(xiàn)【1】式（14-9）得=504 mm；由表14-5取=500 mm；4.驗(yàn)算帶速V5.28 m/s；在(5-25m/s) 范圍內(nèi)，帶速合適。5.確定中心距和帶的公稱(chēng)長(zhǎng)度；在0.7（+）<< 2（+）范圍，初選中心距=500 mm；由參考文獻(xiàn)【1】式（14-11）得帶長(zhǎng)=2069.6 mm；查參考文獻(xiàn)【1】表14-2 選取B型帶的標(biāo)準(zhǔn)公稱(chēng)長(zhǎng)度=2000 mm；由參考文獻(xiàn)【1】（14-2）式可得實(shí)際中心距=；6.驗(yàn)算小帶輪包角， 由參考文獻(xiàn)【1】式（14-13）得=-= -=>包角合適。7.確定帶的根數(shù)Z因 mm，=500 mm，帶速v=5.2

10、8 m/s；，傳動(dòng)比由=720r/min， mm，查表14-6，用內(nèi)插法得=1.66kW；查參考文獻(xiàn)【1】表14-9得=2.65*；查參考文獻(xiàn)【1】表14-10得=0.234kW；由=查參考文獻(xiàn)【1】表14-7得=0.87，查參考文獻(xiàn)【1】表14-8得=0.98；= =4.43 取z=5；8.確定初拉力Q由參考文獻(xiàn)【1】式（14-16）得單根普通V帶的初拉力，查參考文獻(xiàn)【1】=258.5N；由式（14-17）算出作用在軸上的力為 Q=2zsin=2*5*258.5* sin=2379.5N；六、攪拌器的選擇1.攪拌軸直徑的初步計(jì)算攪拌軸直徑的設(shè)計(jì)電機(jī)的功率 ，攪拌軸的轉(zhuǎn)速200，取用材料為45

11、， 35，由 Nm得：=；由 得：=*1000=75000攪拌軸為實(shí)心軸，則：=33.5 mmmm 取40mm2.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=H+M+F-A（H-凸緣法蘭的高度；M-安裝底蓋的高度；F-機(jī)架高度；A-機(jī)架H1）=40+50+550-372=268（）=+（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：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（）=0.8（）液體的總裝填高度=800+25+275=1100（）=900+2*（25+275）+2*40-1100 =

12、480（） （40-甲型平焊法蘭高度）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： 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=1100=1100，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：S=2Hi/3=2x1100/3=717（）故浸入液體的長(zhǎng)度：=717（）攪拌軸攪拌軸的長(zhǎng)度為：=268+530+717=1515（）取=1500（）3.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=200不大于200，不作臨界轉(zhuǎn)速校核計(jì)算。設(shè)計(jì)攪拌軸直徑為40mm的漿式攪拌器只有三種型號(hào)，選取=600mm螺栓螺釘

13、數(shù)量數(shù)量60040M122M12112B重量/kg 60 140110-3表一：七、聯(lián)軸器設(shè)計(jì)1.聯(lián)軸器的型式及尺寸的設(shè)計(jì)由聯(lián)軸器的型式選用凸緣聯(lián)軸節(jié)。標(biāo)記為：GYH5 GB/T5843-2003，結(jié)構(gòu)如圖。圖一：2. 軸承的型式及尺寸的設(shè)計(jì) 根據(jù)攪拌軸的大小，選擇帶輪和聯(lián)軸器的連接選用平鍵12x8x40；軸承選用7210C，90x50x20；3. 反應(yīng)釜的軸封裝置的選型反應(yīng)釜中應(yīng)用的軸封結(jié)構(gòu)主要有兩大類(lèi)，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，因此選用填料密封。根據(jù)、120、n=200r/min、d=40mm。選用R40 HG 21537-1992其結(jié)構(gòu)如圖6-4、主

14、要尺寸如表62所示。4.軸封裝置的結(jié)構(gòu)及尺寸填料密封的主要尺寸（）軸徑螺柱401751451103158-184xM16 表二： 圖二：填料密封結(jié)構(gòu)八機(jī)架的設(shè)計(jì)由于反應(yīng)釜傳來(lái)的軸向力不大，減速機(jī)輸出軸使用了帶短節(jié)的凸緣聯(lián)軸器，且反應(yīng)釜使用不帶內(nèi)置軸承的填料密封，故選用DJ型單支點(diǎn)機(jī)架（HG2156695）。代號(hào)為DJ55。結(jié)構(gòu)如圖所示。圖三：DJ型單支點(diǎn)機(jī)架九.選擇接管、管法蘭、設(shè)備法蘭及其他構(gòu)件1.法蘭及其他構(gòu)件管法蘭 蒸汽入口A、溫度計(jì)接口D、壓縮空氣入口、冷卻水出口G采用323.5無(wú)縫鋼管，法蘭PL25（B）-10，HG20592；加料口B采用766無(wú)縫鋼管，法蘭PL65（B）-10，H

15、G20592；視鏡采用108無(wú)縫鋼管放料口采用453.5無(wú)縫鋼管，法蘭PL40（B）-10，HG20592-97；凸緣法蘭 法蘭 R300 16Mn防沖板50x50x10材料Q235-A；擋板800x80x12材料Q235-A法蘭墊片選耐酸石棉板，ò=2mm。2.視鏡的選型由于釜內(nèi)介質(zhì)壓力較低（0.25）且考慮DN=1100，本設(shè)計(jì)選用兩個(gè)=100的帶頸視鏡。其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖4-6。 由文獻(xiàn)【5】 4-159頁(yè)表4-5-7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0.25，100標(biāo)準(zhǔn)圖號(hào)：HG21575-11994。圖四：視鏡的結(jié)構(gòu)型式視鏡玻璃雙頭螺柱數(shù)量直徑×

16、長(zhǎng)度10018015028285013317084×133表三：視鏡的尺寸件號(hào)名稱(chēng)數(shù)量材料件號(hào)名稱(chēng)數(shù)量材料1視鏡玻璃1硼硅玻璃(SJ-6)4壓緊環(huán)1Q235-A2襯 墊2石棉橡膠板5雙頭螺柱8Q235-A3接 緣11Cr18Ni9Ti6螺母16Q235-A表四:視鏡的材料十.選擇安裝底蓋結(jié)構(gòu)對(duì)于不銹鋼設(shè)備，本設(shè)計(jì)選擇DN300 HG21565-1995，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)如圖所示。圖五：底蓋結(jié)構(gòu)十一、選擇支座形式并進(jìn)行計(jì)算1.支座的選型及尺寸的初步設(shè)計(jì)：這里初步將支座定為B型耳式支座，數(shù)目為4個(gè)。每臺(tái)反應(yīng)釜常用4個(gè)支座，但作承重計(jì)算時(shí)，

17、考慮到安裝誤差造成的受力情況變壞，應(yīng)按兩個(gè)支座計(jì)算。(1)粗略估算反應(yīng)釜的總質(zhì)量m0釜體筒體質(zhì)量m1DN=1100，=8的筒節(jié)，每米的質(zhì)量q1=218所以m1= q1×H1=218×=174釜體封頭的質(zhì)量m2DN=1100，=8，直邊高度h=25的標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，其質(zhì)量m2=夾套筒體質(zhì)量m3m3=167夾套封頭質(zhì)量m4由參考文獻(xiàn)查得m4=106物料質(zhì)量m5m5×1.1×103×8×103附件質(zhì)量m6=70所以反應(yīng)釜的總質(zhì)量m0= m1+ m2+ m3+ m4+ m5+ m6=174+167+106+880+70=14(2)粗選耳式支座

18、的型號(hào)每個(gè)支座承受的重量Q=mg/2=14×N根據(jù)DN=1100 Q=KN由參考文獻(xiàn)附表4-9初選B型耳式支座，支座號(hào)為2。標(biāo)記： JB/T4725-92 耳座B2材料：Q235-AH底板筋板墊板地腳螺栓支座重量規(guī)格1601258084018010062001606242420 表五：B型耳座的尺寸參數(shù)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D=1244，Ge=0，=，=4，=0，將已知值代入得 =7KN因?yàn)?5.01KNQ=20KN，所以選用的耳式支座滿(mǎn)足要求。十二.焊縫結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)釜體上主要焊縫結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)()筒體的縱向焊縫 （b）筒體與下封頭的環(huán)向焊縫（c）

19、固體物料進(jìn)口與封頭的焊縫（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六： 釜體主要焊縫的結(jié)構(gòu)及尺寸夾套上的焊縫結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)夾套上的焊縫結(jié)構(gòu)及尺寸如圖7-2。（a）夾套的縱向焊縫 （b）夾套與封頭的橫向焊縫（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七：夾套主要焊縫的結(jié)構(gòu)及尺寸十三、手孔選擇與補(bǔ)強(qiáng)校核手孔選擇帶頸平焊法蘭手孔，其公稱(chēng)直徑DN=150mm,S=4.5mm.開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)校核：由文獻(xiàn)表14-24知此手孔超出不另行補(bǔ)強(qiáng)的最大孔徑范圍，故必須進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算：開(kāi)孔直徑d=150+24.5=159mm開(kāi)孔削弱面積F=dS0=DPK1Di/2ó=(1591100)/21132