過程裝備課程設(shè)計(jì)-夾套傳熱式攪拌反應(yīng)釜設(shè)計(jì)

“過程裝備課程設(shè)計(jì)”任務(wù)書全套設(shè)計(jì)圖紙加V信153893706或扣3346389411攪拌反應(yīng)釜的設(shè)計(jì)過程1.設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)一臺(tái)夾套傳熱式帶攪拌的配料罐。設(shè)計(jì)參數(shù)和技術(shù)特性指標(biāo)簡圖設(shè)計(jì)參數(shù)及要求容器內(nèi)夾套內(nèi)工作壓力，MPa設(shè)計(jì)壓力，MPa0.250.3工作溫度，℃設(shè)計(jì)溫度，℃＜100＜150介質(zhì)有機(jī)溶劑蒸汽全容積，m31.7操作容積，m31.19傳熱面積，m2＞3腐蝕情況微弱推薦材料Q345R攪拌器型式推進(jìn)式攪拌軸轉(zhuǎn)速250r/min軸功率3kW接管表符號公稱尺寸DN連接面形式用途A25PL/RF蒸汽入口B65PL/RF加料口C1,2100視鏡D25PL/RF溫度計(jì)管口E25PL/RF壓縮空氣入口F40PL/RF放料口G25PL/RF冷凝水出口3.設(shè)計(jì)要求（1）進(jìn)行罐體和夾套設(shè)計(jì)計(jì)算；（2）選擇接管、管法蘭、設(shè)備法蘭；（3）進(jìn)行攪拌傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)；（4）設(shè)計(jì)機(jī)架結(jié)構(gòu)；（5）設(shè)計(jì)凸緣及選擇軸封形式；（6）繪制配料反應(yīng)釜的總裝配圖；（7）從總裝圖中測繪一張零件圖或一張部件圖1罐體和夾套的設(shè)計(jì)1.1確定筒體內(nèi)徑表4-2幾種攪拌釜的長徑比i值攪拌釜種類設(shè)備內(nèi)物料類型長徑比i值一般攪拌釜液-固相或液-液相物料i＝1～1.3氣-液相物料i＝1～2發(fā)酵罐類I＝1.7～2.5當(dāng)反應(yīng)釜容積V小時(shí)，為使筒體內(nèi)徑不致太小，以便在頂蓋上布置接管和傳動(dòng)裝置，通常i取小值，此次設(shè)計(jì)取i＝1.1。一般由工藝條件給定容積V、筒體內(nèi)徑按式4-1估算：=1253式中V－－工藝條件給定的容積，；i――長徑比，（按照物料類型選取，見表4-2）由附表4-1可以圓整＝1300mm，一米高的容積V1m＝1.3271.2確定封頭尺寸橢圓封頭選取標(biāo)準(zhǔn)件，其形式選取《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》圖4-3，它的內(nèi)徑與筒體內(nèi)徑相同，釜體橢圓封頭的容積由附表D-2查得當(dāng)＝1300mm＝0.3208，封頭總深度H=350mm（直邊高度取25mm）。1.3確定筒體高度反應(yīng)釜容積V按照下封頭和筒體兩部分之容積之和計(jì)算。筒體高度計(jì)算：H1=（1.8-0.3208）/1.327=1.089m，圓整高度H1＝1100mm。式中V封；V1m――1m高筒體容積/m當(dāng)筒體高度確定后，按圓整后的H1修正實(shí)際容積由式V=1.327×1.1+0.328=1.7877式中V封；V1m――1m高筒體容積/mH1――圓整后的高度，m。1.4夾套幾何尺寸計(jì)算夾套的結(jié)構(gòu)尺寸要根據(jù)安裝和工藝兩方面的要求。夾套的內(nèi)徑可根據(jù)內(nèi)徑由:D1500~600700~18002000~3000D2D1+50D1+100D1+200選工藝裝料系數(shù)=0.6~0.85選取，設(shè)計(jì)選?。?.70。1.4.1夾套高度的計(jì)算H2=(0.7×1.7877-0.3208)/1.327=6.989式中V封；V1m――1m高筒體容積/m夾套筒體高度圓整為＝700mm。夾套所包圍罐體的表面積（筒體表面積F筒+封頭表面積F封）一定要大于工藝要求的傳熱面積FF筒+F封≥F式中F筒--筒體表面積，F(xiàn)筒=H2F1m,m2F封--封頭表面積，由附表D-2查得F封=1.9340m2F1m--1m高筒體內(nèi)表面積，附表D-1查得F1m=4.09m2/m校核得F筒+F封=4.615＞3所以傳熱面積合適。2夾套反應(yīng)釜的強(qiáng)度計(jì)算強(qiáng)度計(jì)算的參數(shù)的選取及計(jì)算均符合GB150-1998《鋼制壓力容器》的規(guī)程。此次設(shè)計(jì)的工作狀態(tài)已知時(shí)，圓筒為外壓筒體并帶有夾套，由筒體的公稱直徑mm，被夾套包圍的部分分別按照內(nèi)壓和外壓圓筒計(jì)算，并取其中較大者。2.1設(shè)備選用Q-345R優(yōu)質(zhì)沸騰碳素鋼。2.2設(shè)計(jì)的設(shè)備有工藝參數(shù)給定的內(nèi)壓為＝0.25MPa。2.3夾套內(nèi)的設(shè)計(jì)壓力由工藝參數(shù)給定為＝0.30MPa。2.4罐體內(nèi)的設(shè)計(jì)溫度℃。2.5夾套內(nèi)的設(shè)計(jì)溫度℃。2.6在加壓和工作狀態(tài)下要考慮液柱的高度，液柱靜壓力P1H=10-6ρgh=0.0176MPa2.7計(jì)算壓力=0.2676MPa2.8夾套的液柱靜壓力2.9計(jì)算壓力＝=0.32.10通過焊接的容器，其焊縫中可能存在一定的缺陷，而且在焊縫附近會(huì)由于受熱而引起組織結(jié)構(gòu)的變化，從而成為薄弱環(huán)節(jié)，因此在計(jì)算是要加入焊縫系數(shù)可按《過程設(shè)備設(shè)計(jì)》表4-5選?。?.85做為其接頭系數(shù)。2.11設(shè)計(jì)溫度下的材料許用應(yīng)力由《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》表9-5查取＝189MPa。2.12罐體的筒體的計(jì)算厚度。δ1==1.0836mm2.13夾套的筒體的計(jì)算厚度δ2==1.3084mm。2.14罐體封頭的計(jì)算厚度δ1′==1.0832mm2.15夾套封頭的計(jì)算厚度δ2′==1.3078mm2.16鋼板的厚度負(fù)偏差由《過程設(shè)備設(shè)計(jì)》表4-2取C1=0.8mm2.17腐蝕裕量C2=2.0mm2.18由此的厚度附加量。C=C1+C2=2.8mm2.19則罐體筒體的設(shè)計(jì)厚度δ1c=δ1+C2=5mm2.20則夾套筒體的設(shè)計(jì)厚度δ2c=δ2+C2=5mm2.21罐體封頭的設(shè)計(jì)厚度δ1c′=δ1′+C2=5mm2.23夾套封頭的設(shè)計(jì)厚度δ2c′=δ2′+C2=51mm2.24對于碳素鋼或是低合金鋼規(guī)定筒體的最小厚度不應(yīng)小于，若加上腐蝕裕量，則名義厚度至少應(yīng)取，由鋼板的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格名義厚度取為5mm。2.25罐體筒體的名義厚度取5mm。2.26夾套筒體的名義厚度取5mm。2.27罐體封頭的名義厚度取5mm2.28夾套封頭的名義厚度取5mm。3穩(wěn)定性計(jì)算各國的設(shè)計(jì)規(guī)范均推薦采用圖算法，此次設(shè)計(jì)的也采用圖算法。由罐體圓筒＝168所以是薄壁圓筒，僅需進(jìn)行穩(wěn)定性校核。3.1假設(shè)罐體筒體的名義厚度為10mm。3.2在內(nèi)壓計(jì)算時(shí)由《過程設(shè)備設(shè)計(jì)》表4-2可以查6mm的鋼板厚度負(fù)偏差C1=0.6mm，腐蝕裕量主要是防止容器在受壓的條件下由于均勻腐蝕，機(jī)械磨損而導(dǎo)致的厚度消弱減薄，筒體和封頭都要考慮，對于碳素鋼和底合金鋼不小于1.0。此處取，C=C1+C2=2.8mm。3.3罐體筒體的有效厚度=-C=7.2mm。3.4罐體筒體的外徑=1220mm3.5由《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》查橢圓封頭的曲邊高度=350mm，直邊高度=25mm，筒體的計(jì)算L=+1/3+=1000mm。3.6計(jì)算系數(shù)L/D10=0.82。3.7計(jì)算系數(shù)D10/δ1e=169.4443.8以和的值由《過程設(shè)備設(shè)計(jì)》圖4-7做為計(jì)算圖查得A值A(chǔ)＝0.00082。3.9由所選的材料為碳素鋼由《過程設(shè)備設(shè)計(jì)》查4-6做為計(jì)算圖查B的值B＝112。3.10由《過程設(shè)備設(shè)計(jì)》的式4-26計(jì)算許用壓力[p]，[P]==0.611mpa同上，假設(shè)罐體筒體的名義厚度為10mm，[P]=0.611>0.3MPa.罐體筒體的名義厚度取為為10mm.3.11假設(shè)罐體封頭的名義厚度為10mm。3.12在內(nèi)壓計(jì)算時(shí)由《過程設(shè)備設(shè)計(jì)》表4-2可以查10mm的鋼板厚度負(fù)偏差，腐蝕裕量主要是防止容器在受壓的條件下由于均勻腐蝕，機(jī)械磨損而導(dǎo)致的厚度消弱減薄，筒體和封頭都要考慮，對于碳素鋼和底合金鋼不小于1.0。此處取，。3.13罐體封頭的有效厚度=10-2.8=7.2mm。3.14罐體筒體的外徑=1220mm。3.15筒體的計(jì)算L=+1/3=1000mm。3.16可以由《過程設(shè)備設(shè)計(jì)》式4-89得A=0.0008。3.17由《過程設(shè)備設(shè)計(jì)》圖4-7可以查的相應(yīng)的B=112。3.18許用外壓力[P]=B/（0.9/）=0.661>0.3MPa3.19罐體封頭最小厚度=0.15%=1.8mm<,滿足要求。罐體封頭的名義厚度取為為10mm。4水壓試驗(yàn)校核出材料本身的缺陷外，壓力容器在制造過程中由于焊縫的存在可能會(huì)有缺陷存在，為了考察缺陷對壓力容器的影響，壓力容器完成后要進(jìn)行壓力試驗(yàn)。對于內(nèi)壓容器耐壓試驗(yàn)的目的是為了在超壓的情況下缺陷是不是會(huì)迅速擴(kuò)展開了，釀成事故，同時(shí)檢測密封結(jié)構(gòu)的密封性能。4.1內(nèi)壓容器圓筒試驗(yàn)壓力按《過程設(shè)備設(shè)計(jì)》式4-87=0.188MPa。4.2夾套的水壓試驗(yàn)壓力按《過程設(shè)備設(shè)計(jì)》式4-87=0.375MPa。4.3材料在屈服點(diǎn)的應(yīng)力=235MPa。4.4≤0.9=179.775MPa。4.5罐體圓筒的應(yīng)力=15.531MPa＜263.925MPa。4.6夾套圓筒的應(yīng)力=31.063MPa＜179.8MPa。所以壓力試驗(yàn)合格，所選的厚度合適。5攪拌軸的設(shè)計(jì)攪拌軸的設(shè)計(jì)與一般的機(jī)械軸的設(shè)計(jì)方法與一般的傳動(dòng)軸相同。此處選軸的材料為45鋼。5.1軸的功率p為3kw。5.2軸的轉(zhuǎn)速為。5.3軸的材料為45。5.4軸所傳遞的扭矩。5.5所選的45鋼的許用剪切應(yīng)力為35MP。5.6系數(shù)A。取為112。5.7軸端直徑5.8開1個(gè)鍵槽軸徑擴(kuò)大5%=25.64×（1＋0.05）＝26.92mm5.9圓整軸徑，即直徑d＝30mm` 6V帶輪的設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容和步驟6.1傳動(dòng)的額定功率P為3KW6.2查附表5－4則取Y160M1-8型電機(jī)6.3小帶輪轉(zhuǎn)速n1=750r/min6.4大帶輪轉(zhuǎn)速6.5工況系數(shù)KA＝1.36.6設(shè)計(jì)功率Pd=1.3×3=3.9KW6.7選V帶型號A型帶6.8傳動(dòng)比i=750/250=36.9小皮帶計(jì)算直徑選135mm6.10驗(yàn)證代速v==5.09m/s>5m/s6.11所選定速度應(yīng)在最大25～30和最小5之間，正好符合要求。所以選小帶輪的直徑為135mm。6.12大帶輪的計(jì)算直徑 ==405mm6.13所以取小帶輪的直徑為135mm,大帶輪的直徑為405mm。6.14初定中心距由所以?。?00mm。6.15可以計(jì)算帶的基準(zhǔn)長度為可以有式計(jì)算得到并且要在最大最小距離之間，==2×500+3.14/2（135+405）+/(4×500)=1884mm在最大最小距離之間。選取基準(zhǔn)長度=2000mm6.16確定中心距a確定帶按裝時(shí)的最大最小距離之間，a=ao+（Ld-Ldo）/2=500+（2000-1884）/2=558mm6.17