加热蒸汽反应釜设计说明书.doc

焊接结构课程设计任务书学院专业焊接专业学生姓名 学号设计题目蒸汽加热反应釜设计要求及技术参数： 全容积18m3 工作压力0.5MPa 工作温度80 容器材料1Cr18Ni9T. 技术要求：1.写出该结构的几种设计方案 2.强度计算及尺寸选择 3.绘制结构设计图 4.撰写主要工艺过程 5.撰写设计说明书进度安排：1熟悉零件：讲授课程，熟悉零件 2天2查阅相关资料，提出可行方案 2天3上机画图 3天4书写说明书 4天5图纸及工艺的检测 2天6答辩 2天指导教师（签字）： 年 月 日学院院长（签字）：年 月 日 蒸汽加热反应釜课程设计前言 蒸汽加热反应釜广泛的应用于医药、化工、塑料、橡胶、建材、食品等行业，具有加热迅速、耐高温、耐腐蚀、无环境污染、无需锅炉自动加温、使用方便等特点。 不锈钢反应釜由锅体、锅盖、搅拌器、加热夹套、支承及传动装置、轴封装置等组成。锅体、锅盖、搅拌器、轴封等均由 1cr18Ni9Ti 不锈钢制作。 锅体与锅盖由法兰密封联接，锅体下部有放料孔，锅内有搅拌器，锅盖上开进料、搅拌观察、测温测压、蒸汽引出分馏、安全放空等工艺管孔。 锅盖上部焊接支架上，装置减速机与电机，由传动轴驱动锅内搅拌器，轴封装置在锅盖顶部。 加热夹套上开有进、排油（汽）测温，放空蒸汽阀门、电热棒等接管孔。 由于用户因生产工艺、操作条件不尽相同，对锅盖工艺开孔、搅拌型式（有桨式、锚式、框式、螺旋式等）、支承型式（悬挂式或支支座式）以及填料密封装置等不同要求，另行设计。目 录第一章 反应釜釜体的设计1.1 釜体DN 、PN的确定41.2 釜体筒体壁厚的设计 41.3 封头的设计 5 1.4筒体长度的设计5第二章 反应釜夹套的设计2.1夹套的、的确定62.2夹套筒体的设计62.3夹套封头的设计6第三章 反应釜釜体及夹套的压力试验3.1釜体的水压试验93.2釜体的气压试验93.3夹套的液压试验10第四章 反应釜附件的选型及尺寸设计4.1人孔的设计124.2视镜的设计134.3支座的选型及设计144.4工艺接管的设计15第五章 固体物料进口的开孔及补强计算5.1封头开人孔后被削弱的金属面积的计算18第6章 焊缝结构的设计19第7章 第七章 反应釜的装配图及零件图7.1 反应釜的装配图227.1 反应釜的零件图22参考文献 23第一章 反应釜釜体的设计1.1 釜体 、的确定1.1.1 釜体的确定将釜体视为筒体，取L/D=1.1由V=(/4)，L=1.1则=，圆整=2.8m由文献4-1页表4-1-1查得釜体的=2800mm1.1.2釜体的确定因工作压力0.5，故：0.61.2 釜体筒体壁厚的设计1.2.1设计参数的确定设计压力P：P（1.051.1），取P1.1=1.10.5=0.55MPa；液体静压：(kgf/)0.2MPa /P=0.2/0.55=36.365，不可以忽略；计算压力：=P+= 0.75；设计温度： 80 ；焊缝系数： 1.0（双面埋弧焊，100%无损探伤）；许用应力：根据材料1Cr18Ni10Ti、设计温度50，由文献14-46页续表4-2-8知131；钢板负偏差：0.8 腐蚀裕量：0（不锈钢腐蚀极微）厚度附加量C：C=+=0.8mm1.2.2 筒体壁厚的设计由公式=+C 得：+0.8=8.84mm，圆整=9mm，实际取=10mm刚度校核：不锈钢的1.3 封头的设计 上下封头都取标准椭圆形封头，内径与筒体相同，标准JB1154-73由公式 =+C得： =+0.8=8.83mm 圆整得=9mm根据规定，取封头壁厚与筒体壁厚一致=10mm、 封头的直边尺寸、体积及重量的确定根据=2800mm，由文献14-12页续表4-1-4知：曲面高度：700 体积：3.12 直边高度：40 内表面积F：8.82 质 量m: 842kg 结构如图1-1所示 图1-1 外径为公称直径的椭圆形封头1.4 筒体长度的设计1.4.1筒体长度H的设计 ， =1.911mm圆整得: H =1920mm 1.4.2釜体长径比的复核=（H+2）/= （1920+2700）/2800=1.18； 在1.01.3之间，满足要求。第二章 反应釜夹套的设计2.1 夹套的、的确定2.1.1夹套的确定 由夹套的筒体内径与釜体筒体内径之间的关系可知：=+1002800+100=2900mm考虑到2900一般不在取值范围，故取=3000mm2.1.2 夹套的确定由设备设计条件单知，夹套内介质的工作压力为常压，取0.252.2 夹套筒体的设计 2.2.1 夹套筒体壁厚的设计因为为常压0.3，所以需要根据刚度条件设计筒体的最小壁厚。 30003800，取min2 /1000且不小于3 另加C， min6+0.8=6.8（），圆整=7。对于不锈钢制造的筒体壁厚取8。 2.2.2 夹套筒体长度的初步设计公式= ，由文献14-2页表4-1-3知=7.030 所以，=1.604m 圆整后 =1610mm2.3 夹套封头的设计 2.3.1 封头的选型夹套的下封头选标准椭球型，内径与筒体相同。标准JB/1154-73。夹套的上封头选折边锥形封头 2.3.2 椭球形封头壁厚的设计因为为常压0.3，所以需要根据刚度条件设计封头的最小壁厚。 30003800，取min2/1000且不小于3 另加C， min6+0.8=6.8mm对于不锈钢制造的封头壁厚取8。 2.3.3椭球形封头结构尺寸的确定 图2-1 外径为公称直径的椭圆形封头 下封头的结构如图2-1所示由文献14-12页续表4-1-4得封头的尺寸如下：曲面高度=750mm 直边高度=40mm 容积=3.18 内表面积A=10.01封头的下部结构如图2-1 封头下部结构的主要结构尺寸300。 图 2-2封头的下部结构 2.3.4折边锥形封头壁厚的设计考虑到封头的大端与夹套筒体对焊，小端与釜体筒体角焊，因此取封头的壁厚与夹套筒体的壁厚一致，即8。结构如图2-3所示 图2-3 折边锥形封头由文献14-31页续表4-1-13得 直边高度h=25mm 圆弧半径=50mm=2800mm0.6=10mm=10mm曲面高度：700 体积：3.12 直边高度：40 内表面积F：8.82 质 量m: 842kgH =1920mm=3000mm0.258 =1610mm8曲面高度=750mm 直边高度=40mm 容积=3.18 内表面积A=10.018第三章 反应釜釜体及夹套的压力试验3.1釜体的水压试验3.1.1水压试验压力的确定 水压试验的压力：且不小于(p+0.1) ，查.0=1.250.551=0.69MPa，（+0.1）= 0.65 ， 取=0.693.1.2液压试验的强度校核 由 得：=105.3MPa 0.9 =0.91311.0=117.9MPa由105.3 0.9 故液压强度足够3.1.3压力表的量程、水温及水中浓度的要求 压力表的最大量程： =2=20.69=1.38 或1.5PT 4PT 即1.03MPa 2.76 水温15 水中浓度253.1.4水压试验的操作过程操作过程：在保持釜体表面干燥的条件下，首先用水将釜体内的空气排空，再将水的压力缓慢升至0.69，保压不低于30，然后将压力缓慢降至0.55，保压足够长时间，检查所有焊缝和连接部位有无泄露和明显的残留变形。若质量合格，缓慢降压将釜体内的水排净，用压缩空气吹干釜体。若质量不合格，修补后重新试压直至合格为止。水压试验合格后再做气压试验。3.2釜体的气压试验3.2.1气压试验压力的确定 气压试验的压力： =1.150.551.0=0.6325（）取=0.653.2.2气压试验的强度校核 由得： = 99.23MPa 0.8 =0.81311.0=104.8MPa 气压强度足够3.2.3气压试验的操作过程做气压试验时，将压缩空气的压力缓慢将升至0.06，保持5min并进行初检。合格后继续升压至0.325，其后按每级的0.065级差，逐级升至试验压力0.65，保持10，然后再降至0.55，保压足够长时间同时进行检查，如有泄露，修补后再按上述规定重新进行试验。釜体试压合格后，再焊上夹套进行压力试验。3.3夹套的液压试验3.3.1液压试验压力的确定 液压试验的压力：且不小于(+0.1) ，查=1.0 =1.250.251.0=0.3125，(+0.1)= 0.35(+0.1)， 取=0.353.3.2液压试验的强度校核 由 得： = 73.09 73.09 0.9 =0.91311.0=117.9（） 液压强度足够3.3.3压力表的量程、水温的要求 压力表的量程： = 2=20.35=0.7或1.5PT 4PT 即 0.525MPa 1.4MPa水温5。3.3.4液压试验的操作过程 在保持夹套表面干燥的条件下，首先用水将夹套内的空气排空，再将水的压力缓慢升至0.35，保压不低于30min，然后将压力缓慢降至0.25，保压足够长时间，检查所有焊缝和连接部位有无泄露和明显的残留变形。若质量合格，缓慢降压将夹套内的水排净，用压缩空气吹干。若质量不合格，修补后重新试压直至合格为止。=0.69=0.65=0.35第四章 反应釜附件的选型及尺寸设计4.1人孔的设计由于釜体的内径=2800mm，因此需要在釜体的封头上设置人孔，本设计选用500-0.6RF回转盖不锈钢人孔。 由HG21596-1999回转盖不锈钢人孔得其结构如图4-1。 图4-1 回转盖不锈钢人孔 尺寸见表4-1密封面形式公称压力（MPa）公称直径（mm）尺寸（mm）dwsDD1ABLbB1H1H2d突面（RF）0.65005305645600355175250363023011020螺栓/螺柱螺母数量直径长度数量20M2010020材料见表4-2 表4-24. 2视镜的选型选用=125的带颈视镜。其结构见图4-2。 由文献1 4-157页表4-5-4确定视镜的规定标记、标准图号标 记：视镜1.0，125标准图号：HG501-86-19。视镜的尺寸见表4-3及材料见表4-4。 图4-2 视镜的结构型式表4-3 视镜的尺寸DN视镜玻璃dnSDD1b1b2H1双头螺柱数量直径12514515.222519040281058M16表4-4 视镜的材料件号名称数量材料件号名称数量材料1视镜玻璃1硼硅玻璃(SJ-6)1压紧环1Q235-A2衬 垫2石棉橡胶板2双头螺柱8Q235-A3接 缘11Cr18Ni9Ti3螺母16Q235-A4.3支座的选型及设计4.3.1支座的选型及尺寸的初步设计： 反应釜加热方式是蒸汽加热，由文献4-175页选耳式B型支座，支座数量为4个，粗略估计反应釜总质量为2t 标记：支座2 JB1165-81 材料：1Cr18Ni9Ti 图4-3 B型耳式支座尺寸如表4-5表4-5 B型耳式支座的尺寸支座允许载荷t支座尺寸mm地脚螺栓尺寸加强垫板尺寸LHbSacfS1孔径d直径宽长厚度2.029025516010140200701030M24240315104.4工艺接管的设计4.4.1 由GB_T_17395-1998查无缝钢管（1） 进料口、出料口接管采用15915.9无缝钢管，罐内的接管与夹套内表面磨平。配用突面带颈式平焊管法兰：HG20592 法兰 SO150-0.6 RF 1Cr18Ni10Ti（2） 进气口、出气口、进水口、出水口接管采用898.9无缝钢管，接管与封头内表面磨平。配用突面板式平焊管法兰：HG20592 法兰 PL80-0.6 RF 1Cr18Ni10Ti。（3）温度计、压力计、液面计接口采用575.7无缝钢管，伸入釜体内一定长度。配用突面板式平焊管法兰：HG20592 法兰 PL50-1.6 RF 1Cr18Ni10Ti。4.4.2 管法兰尺寸的设计工艺接管配用的突面板式（带颈）平焊管法兰的结构如图4-4、4-5。由GB_T_17395-1998并根据PN=0.6MPa、PN=1.6MPa和接管的确定法兰的尺寸。管法兰的尺寸见表4-6、4-7图4-4 板式平焊法兰 图4-5 带颈式平焊法兰表4-6 板式平焊管法兰的尺寸（HG20592）接管名称公称直径接管外径连 接 尺 寸法兰厚度法兰内径坡口宽度 进水口、出水口、进气口、出气口8089250210188M1622916温度计、压力计、液面计接管5057200160188M1620595表4-7 带颈式平焊管法兰的尺寸（HG20592）接管名称公称直径接管外径连 接 尺 寸法兰厚度颈法兰法兰内径坡口宽度 NR进料口、出料口接管1501593402952212M2024246101616第五章 固体物料进口的开孔及补强计算5. 1封头开人孔后被削弱的金属面积的计算由于人孔的开孔直径较大，因此需要进行补强计算，本设计采用等面积补强的设计方法。