反應(yīng)釜的設(shè)計計算

過程裝備與控制工程課程設(shè)計

反應(yīng)釜的設(shè)計計算任務(wù)書主要內(nèi)容：1設(shè)計方案的確定及工藝流程的說明；2反應(yīng)器的工藝計算；3基本尺寸計算及基本結(jié)構(gòu)設(shè)計；4殼體、開孔補(bǔ)強(qiáng)與攪拌軸及耳式支座的強(qiáng)度校核；5繪制反應(yīng)器的裝配圖。設(shè)計條件：乙酸酐分解式為該反應(yīng)的反應(yīng)速率方程為，反應(yīng)溫度下反應(yīng)速率常數(shù)為0.08。每小時處理量為，原料中乙酸的濃度。試設(shè)計一臺連續(xù)操作釜式反應(yīng)器達(dá)到要求：接近設(shè)計條件的實(shí)物圖工藝設(shè)計計算結(jié)果原料的處理量反應(yīng)時間工藝設(shè)計計算結(jié)果反應(yīng)體積反應(yīng)器的有效體積：反應(yīng)器的實(shí)際體積：工藝設(shè)計計算部分結(jié)果參數(shù)匯總—原料液中乙酸酐的起始濃度，9.5×10^-2；—反映后乙酸酐的濃度，7.6×10^-3；—有效體積，1.44m3；—反應(yīng)時間，143.75；—乙酸酐的轉(zhuǎn)化率92％。—單位時間原料液處理量，0.6m3；—反應(yīng)器的實(shí)際體積，1.8m3；—裝料系數(shù)0.8；

結(jié)構(gòu)設(shè)計部分釜體結(jié)構(gòu)形式的選擇筒體：圓柱形釜底的封頭形狀：標(biāo)準(zhǔn)橢圓型頂蓋連接方法：不可拆換熱器形式：U形夾套結(jié)構(gòu)設(shè)計計算結(jié)果釜體直徑的計算對于直立反應(yīng)釜來說，釜體容積通常是指圓柱形筒體及下封頭所包含的容積之和，根據(jù)釜體容積和物料性質(zhì)，選定值，估算筒體內(nèi)徑。由于此反應(yīng)為液—液反應(yīng)，故而取，先忽略釜體封頭的容積。結(jié)構(gòu)設(shè)計計算結(jié)果筒體內(nèi)徑：根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)圓整取

結(jié)構(gòu)設(shè)計計算結(jié)果釜體高度的計算查表可知，直徑為1300的橢圓封頭總深度，內(nèi)表面積，。結(jié)構(gòu)設(shè)計計算結(jié)果對于直立式反應(yīng)釜，其圓筒部分筒體的高度為根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)圓整取但是，則重新選取。再取，則有：則圓整則圓整結(jié)構(gòu)設(shè)計計算結(jié)果釜體筒體厚度的計算設(shè)定操作溫度100℃。腐蝕余量為，鋼板負(fù)偏差取焊接接頭系數(shù)選材上，由于承受壓力較高，所以選擇Q345R。內(nèi)壓0.1設(shè)計壓力：

，所以忽略不計。則計算壓力：結(jié)構(gòu)計算計算結(jié)果計算厚度：結(jié)構(gòu)計算計算結(jié)果設(shè)計厚度：名義厚度：，圓整為6。有效厚度：結(jié)構(gòu)計算計算結(jié)果夾套的選擇夾套的內(nèi)徑1300夾套高度0.63m夾套筒體厚度計算厚度：0.41設(shè)計厚度：2.41名義厚度：6夾套封頭厚度計算厚度：0.41設(shè)計厚度：2.41名義厚度：6結(jié)構(gòu)計算計算結(jié)果反應(yīng)釜的攪拌裝置攪拌功率的計算粘度計算公式解得攪拌器直徑400葉片直徑80葉輪轉(zhuǎn)速238.8雷諾數(shù)結(jié)構(gòu)計算計算結(jié)果經(jīng)查《過程設(shè)備設(shè)計》功率曲線可知，功率準(zhǔn)數(shù)6攪拌功率3.91葉輪距槽底的安裝高度=400擋板寬度=120電機(jī)的選用電動機(jī)功率4.57根據(jù)電動機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)，查《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計》，電動機(jī)可選用Y·132M2-6，功率5.5，轉(zhuǎn)速960。結(jié)構(gòu)計算計算結(jié)果減速機(jī)的選用根據(jù)軸轉(zhuǎn)速960，電動機(jī)功率為5.5。查表可知：應(yīng)選用滾筒減速機(jī)，編號為96012。聯(lián)軸器的選用查《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計》可知：聯(lián)軸器應(yīng)選4，類型為凸緣聯(lián)軸器。攪拌軸材料的選擇常用優(yōu)質(zhì)碳素鋼有35、45、50鋼，其中以45鋼應(yīng)用最多。攪拌軸受到扭轉(zhuǎn)和彎曲的組合作用，其中以扭轉(zhuǎn)為主。本次設(shè)計選用45鋼作為攪拌軸的材料。結(jié)構(gòu)設(shè)計計算結(jié)果攪拌軸直徑的計算攪拌軸的材料選為45鋼，軸材料剪切彈性模量，許用剪切應(yīng)力軸傳遞最大轉(zhuǎn)矩：攪拌軸為實(shí)心軸，則直徑：0.045m結(jié)構(gòu)計算計算結(jié)果主要接管尺寸的計算進(jìn)料管和出料管=16查手冊取無縫鋼管，法蘭選用板式平焊鋼管法蘭2.5，B型，50。冷卻水管的計算26.6查手冊取無縫鋼管，法蘭選用板式平焊鋼管法蘭2.5，B型，40。主體設(shè)備配置圖強(qiáng)度校核壓力試驗(yàn)，選用液壓試驗(yàn)內(nèi)筒水壓試驗(yàn)故在做水壓試驗(yàn)時，內(nèi)筒穩(wěn)定性符合要求強(qiáng)度校核墊板厚度250墊板寬度200支座數(shù)量4支座高度200上蓋板寬度70上蓋板厚度16筋板長度205筋板內(nèi)側(cè)間距125筋板厚度8底板寬度160底板長度310螺紋中心至底板外緣距離50底板厚度10支座筋板設(shè)計溫度下的拉伸彈性模量19700設(shè)計溫度下支座材料的許用應(yīng)力113支座材料的屈服強(qiáng)度235底板的許用彎曲應(yīng)力141筋板材料的許用應(yīng)力141地腳螺栓材料Q235B，腐蝕裕量3，規(guī)格M24每個支座的地腳螺栓個數(shù)1個。地腳螺栓常溫下的許用應(yīng)力147地腳螺栓常溫下的許用切應(yīng)力117.6支撐面許用耐壓應(yīng)力11.768耳式支座結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)強(qiáng)度校核水平風(fēng)載荷和地震載荷計算（地震為九度）支座本體計算單個支座本體承受的實(shí)際載荷單個支座本體允許載荷可以查表可知型耳式支座系列參數(shù)尺寸，可知[Q]=30。則有：,支座本體安全強(qiáng)度校核支座處殼體內(nèi)應(yīng)力的計算應(yīng)力校核支座上端A點(diǎn)支座下端B點(diǎn)：經(jīng)計算校驗(yàn)合格支座處殼體所受的支座彎矩3370·由壓力引起的一次總體薄膜應(yīng)力周向應(yīng)力16.38由壓力引起的一次總體薄膜應(yīng)力軸向應(yīng)力8.19支座彎矩引起的最大應(yīng)力周向應(yīng)力57.869支座彎矩引起的最大應(yīng)力軸線應(yīng)力32.328支座彎矩引起的最大應(yīng)力周向應(yīng)力146.7支座彎矩引起的最大應(yīng)力軸向應(yīng)力229.4強(qiáng)度校核地腳螺栓的強(qiáng)度驗(yàn)算式中，摩擦系數(shù)取支座與基礎(chǔ)墊板之間鋼對鋼的靜摩擦系數(shù)0.3（按鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范）。計算得的值小于0，表明不承受剪切力。開口補(bǔ)強(qiáng)的計算被削弱的金屬面積168.2㎡封頭起補(bǔ)強(qiáng)作用金屬面積A1=1516.5㎡因?yàn)椋孕枰a(bǔ)強(qiáng)圈進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)強(qiáng)度校核攪拌軸剛度的校核為了防止攪拌軸產(chǎn)生過大的扭轉(zhuǎn)變形，從而在扭轉(zhuǎn)中振動，影響正常工作，應(yīng)把軸的扭轉(zhuǎn)變形限制在一個允許的范圍內(nèi)，即規(guī)定一個設(shè)計的扭轉(zhuǎn)剛度條件。工程上以單位長度的扭轉(zhuǎn)角不得超過許用扭轉(zhuǎn)角的剛度條件，即由上式可導(dǎo)出實(shí)心軸直徑為攪拌軸直徑，滿足條件。設(shè)計結(jié)果匯總反應(yīng)器類型間歇釜式反應(yīng)器實(shí)際體積（m3）1.8反應(yīng)時間（）143.75釜體設(shè)計壓力（）0.1夾套設(shè)計壓力（）0.1設(shè)計溫度（℃）100內(nèi)筒直徑（）1200內(nèi)筒高度（m）1200內(nèi)筒壁厚（）6夾套直徑（）1300夾套高度（m）0.63夾套壁厚（）6內(nèi)筒材料Q345R夾套材料Q345R攪拌功率（）3.91電動機(jī)型號Y·132M2-6攪拌器類型盤式渦輪攪拌軸直