攪拌反應(yīng)釜設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1、<<化工容器>>課程設(shè)計(jì)一攪拌反應(yīng)釜設(shè)計(jì)姓名：余景超學(xué)號(hào)：2010115189專業(yè)：過(guò)程裝備與控制工程學(xué)院：化工學(xué)院指導(dǎo)老師：淡勇老師2013年6月18日目錄一設(shè)計(jì)內(nèi)容概述1.1設(shè)計(jì)要求1.2設(shè)計(jì)參數(shù)1.3設(shè)計(jì)步驟二罐體和夾套的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1幾何尺寸2.2厚度計(jì)算2.3最小壁厚2.4應(yīng)力校核三傳動(dòng)部分的部件選取3.1 攪拌器的設(shè)計(jì)3.2 電機(jī)選取3.3 減速器選取3.4 傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)3.5 支撐與密封設(shè)計(jì)四標(biāo)準(zhǔn)零部件的選取4.1 手孔4.2 視鏡4.3 法蘭4.4 接管五參考文獻(xiàn)一設(shè)計(jì)內(nèi)容概述（一）設(shè)計(jì)內(nèi)容：設(shè)計(jì)一臺(tái)夾套傳熱式配料罐4£A.7J-V：=工好LW/

2、-Lip_3siA賣修吟1IE.一十TJ單ET1F設(shè)計(jì)參數(shù)及要求容器內(nèi)夾套內(nèi)工作壓力，MPa0.180.25設(shè)計(jì)壓力，MPa0.20.3工作溫度，C100130設(shè)計(jì)溫度，C120150介質(zhì)染料及有機(jī)溶劑冷卻水或蒸汽全容積，m31.0操作容積，m30.802傳熱面積，m3腐蝕情況微弱推后材料Q235-A接管表符號(hào)公稱尺寸DN連接面形式用途A25蒸汽入口B25加料口C80視鏡D65溫度計(jì)管口E25壓縮空氣入口F40放料口G25冷凝水出口H100手孔（二）設(shè)計(jì)要求：壓力容器的基本要求是安全性和經(jīng)濟(jì)性的統(tǒng)一。安全是前提，經(jīng)濟(jì)是目標(biāo)，在充分保證安全的前提下，盡可能做到經(jīng)濟(jì)。經(jīng)濟(jì)性包括材料的節(jié)約，經(jīng)濟(jì)的制

3、造過(guò)程，經(jīng)濟(jì)的安裝維修。攪拌容器常被稱為攪拌釜，當(dāng)作反應(yīng)器用時(shí)，稱為攪拌釜式反應(yīng)器，簡(jiǎn)稱反應(yīng)釜反應(yīng)釜廣泛應(yīng)用于合成塑料、合成纖維、合成橡膠、農(nóng)藥、化肥等行業(yè)。反應(yīng)釜由攪拌器、攪拌裝置、傳動(dòng)裝置、軸封裝置及支座、人孔、工藝接管等附件組成。壓力容器的設(shè)計(jì)，包括設(shè)計(jì)圖樣，技術(shù)條件，強(qiáng)度計(jì)算書，必要時(shí)還要包括設(shè)計(jì)或安裝、使用說(shuō)明書。若按分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，還應(yīng)提供應(yīng)力分析報(bào)告。強(qiáng)度計(jì)算書的內(nèi)容至少應(yīng)包括：設(shè)計(jì)條件，所用規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)、材料、腐蝕裕度、計(jì)算厚度、名義厚度、計(jì)算應(yīng)力等。設(shè)計(jì)圖樣包括總圖和零部件圖。設(shè)計(jì)條件，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)提供的原始數(shù)據(jù)和工藝要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，即首先滿足工藝設(shè)計(jì)條件。設(shè)計(jì)條件常用設(shè)計(jì)條

4、件圖表示，主要包括簡(jiǎn)圖，設(shè)計(jì)要求，接管表等內(nèi)容。簡(jiǎn)圖示意性地畫出了容器的主體，主要內(nèi)件的形狀，部分結(jié)構(gòu)尺寸，接管位置，支座形式及其它需要表達(dá)的內(nèi)容。（二）設(shè)計(jì)參數(shù)和技術(shù)性能指標(biāo)（三）設(shè)計(jì)步驟：1.進(jìn)行罐體和夾套設(shè)計(jì)計(jì)算；2,攪拌器設(shè)計(jì)；3 .傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)；4 .選擇軸封；5,選擇支座形式并計(jì)算；6 .手孔校核計(jì)算；7 .選擇接管，管法蘭，設(shè)備法蘭確定筒體和封頭的幾何尺寸(1)筒體和封頭的形式選擇圓柱筒體及橢圓形封頭。(2)確定筒體和封頭的直徑設(shè)備容積要求1m常從已鉤銜-液類型，故由式(4-1):H1/D1=1-1.3,考慮容器不大，為使直徑不致太小，在頂蓋上容易布置接管和傳動(dòng)裝置，故選取H1/

5、D1=1.2。D1由(4-1)估算：D1=/4V/兀H1/D1"4x1/兀x1,2=1.0621將D1的估算值圓整到公稱直徑系列，故取D1=1000mm.封頭內(nèi)徑值采用橢圓型封頭，直邊高h(yuǎn)0由附表4-2初選h0=40mm(3)確定筒體高度H1當(dāng)D1=1000mm,h0=40mW,由附表4-2查得橢圓形封頭的容積V=0.1623m常篩獎(jiǎng)4-1查得筒體1m高的容積V1米=0.785m/m,按式(4-2):H1=V-V圭寸/V1米=(1-0.1623)/0.785=1.067m取H1=1.0m,于是H1/D1=1.062/1.067=1。(4)選取夾套直徑D=D1+100=1100mmi夾

6、套封頭也采用橢圓形并與夾套筒體取相同直徑。(1)確定夾套高度按式(4-4)定夾套高度H2,式中T為裝料系數(shù)，刀=操作容積/設(shè)備容積=08/1=0,8，代入公式：H2A(刀V-V封)/V1米=0.812取H2=950mm(2)校核傳熱面積下工藝要求傳熱面積為3m常篩獎(jiǎng)4-1、4-2,封頭表面積F封=1.2096m,1m高筒節(jié)表面積F筒=H2xF1m=0.8x3.14=2.512m則:實(shí)際總傳熱面積F=F圭t+F筒=1.2096+2.512=3.7604m>7m玻可用。2.釜體及夾套的強(qiáng)度計(jì)算(1)選擇設(shè)備材料，確定設(shè)計(jì)壓力由已知建議并分析工藝要求和腐蝕因素，決定采用建議意見，選用Q235-

7、A熱軋鋼板，其中100C-150c下的許用應(yīng)力為：日=113Mpa。設(shè)計(jì)壓力的確定：夾套的筒體和封頭是內(nèi)壓容器，按已知：設(shè)計(jì)壓力P=0.3Mpq釜體的筒體和封頭既受內(nèi)壓又受外壓的作用。內(nèi)壓設(shè)計(jì)壓力P=0.2Mpa,設(shè)計(jì)外壓的取法是考慮操作過(guò)程出現(xiàn)的最大壓力差，所以取P=0.3Mpa為設(shè)計(jì)外壓。(2)夾套的筒體和封頭壁厚計(jì)算夾套筒體壁厚S夾=PD3fe/(20-P)+C式中，P=0.3Mpa;D夾=1100mm=113Mpa;0為焊縫系數(shù)，采用雙面焊縫，進(jìn)行局部無(wú)損探傷檢查：0=0.85(夾套封頭用鋼板拼焊)；壁厚附加量C=C1+C2+G3Q1其中C1為鋼板負(fù)偏差，初步取C1=0.6mm,腐蝕裕

8、量C2=2mmy口工減薄量C3=2(封頭熱加工C3=0.5mm,因此：C=0.6+2+0=2.6mm3夾=(0.3x1100)/(2x113x0.85-0.3)+2.6=4.32mm,圓整到鋼板厚度標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，取8夾=5mm夾套封頭壁厚S封夾=PD夾/2百0-0.5P+C+C式中：P、D夾、0取值同上式，其中C=C1+C2+C3=0.6+2+0.5=3.1mm代入上式：S封夾=0.3x1100/2x113x0.85-0.5x0.3+3.1=4.819mm為照顧到筒體和封頭焊接的方便取5封夾=5夾=5mm(3)釜體的筒體壁厚5筒1) 按承受0.2Mpa的內(nèi)壓設(shè)計(jì)筒APD1/(20-P)+C式中，設(shè)

9、計(jì)壓力P=0.2Mpq筒體內(nèi)徑D1=1000mm許用應(yīng)力=113Mpa(同夾套材料)；焊縫同夾套，故0=0.85,壁厚附加量C=C1+C2+C3=0.6+2+0=2.6mmt述各值代入上式：S筒A(0.2x1000x/2x1130.85)+2.6=3.642mm2) 按承受0.3Mpa的外壓設(shè)計(jì)設(shè)罐體筒體的名義厚度81n=7mm厚度附加量C=C1+C2+C3=0.6+2+0=2.6mm罐體筒體有效厚度81e=81n-C=7-2,6=4.4mm罐體筒體外徑D10=D1+21n=1000+2x7=1014mm筒體計(jì)算長(zhǎng)度L=H2+1/3h1=950+1/3(250+4.4)=1034.8mm系數(shù)L

10、/D0=1034.8/1014=1.205系數(shù)D0/Se=1014/4,4=230由參考資料圖9-7,查得：系數(shù)A=0.000255,系數(shù)B=38則許用外壓P=BSe/D=(38x4.4)/1014=0.165<3Mpa因此壁厚4.4mm能滿足外壓穩(wěn)定要求，需增大壁厚重新計(jì)算?，F(xiàn)重新假設(shè)S1n=8mm厚度附加量C=C1+C2+C3=0.6+2+0=2.6mm罐體筒體有效厚度81e=S1n-C=8-2.6=5.4mm罐體筒體外徑D10=D1+21n=1000+2x8=1016mm筒體計(jì)算長(zhǎng)度L=H2+1/3h1=950+1/3(250+4.4)=1035.13mm系數(shù)L/D0=1034.8

11、/1014=1.019系數(shù)D0/Se=1016/5.4=188由參考資料圖9-7,查得：系數(shù)A=0.00046,系數(shù)B=63則許用外壓P=BSe/D=63x5.4/1016=0,3350.3Mp故Se=5.4mmW足外壓穩(wěn)定性要求,其圓整到標(biāo)準(zhǔn)鋼板厚度規(guī)格取8e=8mm.(4)釜體的封頭壁厚計(jì)算1)按內(nèi)壓計(jì)算S封：5封PD1/(2a0-0.5P)+C式中，P=0.2Mpa,D1=1000mm,0=0.85,弟113Mpa,C=C1+C2+C3=0.6+2+0.5=3.1mr入上式:S封A0.2x1000/(2x113x0.85-0.5x0.2)+3.1=4.14mm考慮到封頭與筒體的焊接方便取

12、封頭與筒體等壁厚S封=8mm.2)按外壓校核S封，采用圖算法：封頭計(jì)算壁厚80=8-C=8-3.1=4.9mm橢圓封頭的計(jì)算當(dāng)量半徑Rv=K1D1由設(shè)計(jì)規(guī)定或查資料知K1=0.9,故Rv=0.9x1000=900mm;系數(shù)A=0.125xS0/Rv=0.125x4.9/900=0.000681,由圖查得B=92則許用外壓P：P=B(S0/Rv)=92x(4.9/900)=0.501Mpa大于水壓實(shí)驗(yàn)時(shí)的壓力0.4Mpa,故用5封=8mm外壓穩(wěn)定安全.(5)水壓實(shí)驗(yàn)校核1) 確定實(shí)驗(yàn)水壓Pr,根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)定知：釜體水壓取Pr=P+0.1=0.2+0.1=0.3Mpa夾套水壓取Pr=P+0.1=0.

13、3+0.1=0.4Mpa2) 內(nèi)壓實(shí)驗(yàn)時(shí):釜體筒壁內(nèi)壓應(yīng)力6r=PrD1+(S-C)/2(S-C)=0.3x1000+(8-2.6)/2(8-2.6)=27.93Mpa.夾套筒壁內(nèi)壓應(yīng)力(Tr夾=D1+(S-C)/2(S-C)=0.31000+(5.4-2.6)/2(5.4-2.6)=78.77Mpa.釜體封頭壁內(nèi)應(yīng)力err封=PK1D1+0.5(S-C)/2(S-C)=0.30.9x1000+0.5(8-3.1)/2(8-3.1)=27.63Mpa夾套封頭壁內(nèi)應(yīng)力err封=PK1D1+0.5(S-C)/2(S-C)=0.40.9x1100+0.5(5.4-3.1)/2(5.4-3.1)=86

14、.19Mpa因Q235-A常溫（r=235Mpa看出（Tr,6r夾，6r夾，6r封夾都小于0.96s=0.9235=211.5Mpa,故水壓實(shí)驗(yàn)安全.3) 外壓水壓實(shí)驗(yàn)釜體筒體外壓校核：80=8-C=8-2.6=5.4mm,D0/50=1010.8/5.4=187,L/D0=1035.13/1010.8=1.024由圖查A=0.00045,B=62,故許用外壓P=BS0/D0=62x5.4/1010.8=0.331Mpa<水壓壓力Pr=0.4Mpa,故在0.4Mpa外壓水壓實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)在釜體內(nèi)充壓，以防釜體筒體失穩(wěn).釜體底封頭外壓校核因其允許外壓P=0.501Mpa>外壓Pr=0.4M

15、pa,故安全.計(jì)算結(jié)果釜體夾套筒體8mm5mm封頭8mm5mm3.5支撐與密封設(shè)計(jì)反應(yīng)釜是立式安裝，故采用耳式支座，并選擇B型筋板。選擇的耳式支座支座號(hào)為3,允許載荷30KN,高度200mm,地腳螺栓30-M24。反應(yīng)釜攪拌軸處的密封，屬于動(dòng)密封，選用填料密封。用PN=0.6MPa,軸頸d=40mm,D1=175mm,D2=145mm,H=147mm。四標(biāo)準(zhǔn)零部件的選取4.1支座1）支坐類型：根據(jù)罐體的公稱直徑是1000mm,可由參考文獻(xiàn)2的附表4-9選擇標(biāo)準(zhǔn)耳式支坐，又因設(shè)備思需要保溫故選擇B型，由JB/T472592可知選擇耳座B3。2）數(shù)量：4個(gè)（對(duì)稱且承重）3)Q=30KN。4.2 手

16、孔查參考文獻(xiàn)2的附表4-10,根據(jù)DN=150mm,PN=1.0Mpa,選擇帶頸平焊法蘭手孔，其有關(guān)資料如下：標(biāo)準(zhǔn)號(hào)HG21530-95凹凸面MFMH1=160mm,H2=85.5mm,m=23.3kg4.3 視鏡由DN=80mm,PN=1.0MPa,可知選擇不帶頸的視鏡，查參考文獻(xiàn)可得資料如下：D=145mm,D1=120mm,b1=25mm,b2=14mm標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為JB593-64-24.4 法蘭設(shè)備共需選用4個(gè)，其中壓力容器法蘭1個(gè)，管法蘭3個(gè)1）根據(jù)DN=1000mm,PN=0.6MPa,查參考文獻(xiàn)2的附表4-4和4-5可知選取甲型平焊法蘭：名稱為法蘭-T900-0.6;具體資料如下：D

17、=1130mm,D1=1090mm,D2=1055mm,D3=1045mm,D4=1042mm,d=23mm;螺柱M20,數(shù)量32;凸面法蘭質(zhì)量：67.5kg,凹面法蘭質(zhì)量：65.3kg2）圖中ABEG接管公稱尺寸均為25mm。根據(jù)DN=25mm,PN=1.0MPa,查參考文獻(xiàn)2的附表4-12可得有關(guān)資料如下：管子外徑A=32mm,法蘭外徑D=100mm,法蘭理論質(zhì)量為0.65kg。3）圖中D接管公稱尺寸為65mm。根據(jù)DN=65mm,PN=1.0MPa,查參考文獻(xiàn)2的附表4-12可得有關(guān)資料如下：管子外徑A=76mm,法蘭外徑D=160mm,法蘭理論質(zhì)量為1.61kg。4）圖中F接管公稱尺寸為40mm。根據(jù)DN=40mm,PN=1.0MPa,