搅拌釜式反应器课程设计书

1 搅拌釜式反应器课程设计书 一、设计内容安排 1. 釜式反应器的结构设计 包括：设备结构、人孔数量及位置，仪表接管选择、工艺接管管径计算等。 2. 设备壁厚计算及其强度、稳定性校核 3. 筒体和裙座水压试验应力校核 4. 编写设计计算书一份 5. 绘制装配图一张（电子版） 二、设计条件 工作压力 釜内 套 ）（ 工作温度 釜内 80 夹套 C）（ 160140 工作介质 釜内 溶液 夹套 水、蒸汽 腐蚀情况 轻微 搅拌 型式 平桨式 转速 85r/率 备容积 V 荐材料 A 三、设计要求 立完成塔设备的机械设计； 纸及平时表现综合评分。 四、设计说明书的内容 （ 1）设计 条件； （ 2）设计依据； （ 3）设备结构形式概述。 （ 1）选择材料的原则； （ 2）确定各零、部件的材质； （ 3）确定焊接材料。 2 （ 1）按照工艺要求，绘制工艺结构草图； （ 2）确定裙座、接管、人孔、控制点接口及附件、内部主要零部件的轴向及环向位置，以单线图表示； （ 3）标注形位尺寸。 件选择及补强计算： （ 1）接管及法兰选择：根据结构草图统一编制表格。内容包括：代号， N,法兰密封面形式，法兰标记，用途）。补强计算。 （ 2）人孔选择： N,标记或代号 。补强计算。 （ 3）其它标准件选择。 自己所做的设计进行小结与评价，经验与收获。 3 目录 搅拌釜式反应器设计条件 . 1 1 确定筒体的直径和高度 . 2 2. 确定夹套的直径和高度 . 2 3. 确定夹套的材料和壁厚 . 3 4. 确定内筒的材料和壁厚 . 3 5. 水压试验及其强度校核 . 5 6. 选择釜体法兰 . 6 7. 选择搅拌器、搅拌轴和联轴器 . 6 8. 选择搅拌传动装置和密封装置 . 7 9. 校核 B 和 L1/d . 8 10. 容器支座的选用计算 . 8 11. 选用手孔、视镜、温度计和工艺 接管 . 9 12 参考资料 . 10 13 设计感想 . 11 1 搅拌釜式反应器设计条件 工艺条件 c 1釜内 夹套 工作温度 釜内 80 夹套 140 工作介质 釜内 溶液 夹套 水、蒸汽 腐蚀情况 轻微 搅拌 型式 平桨式 转速 85r/率 备容积 V 荐材料 A 编号 名称 DN a 进蒸汽 25 b 压力表 25 c 手孔 250 d 温度计 40 e 进物料 25 f 安全阀 40 g 出料 40 h 排凝液 25 i 视镜 80 备注 夹套加热蒸汽系统装上安全阀，釜外保温，反应釜安装在楼板上。 管 口 工艺条件图 2 1 确定筒体的直径和高度 根据反应釜的设计要求，对于液液相类型 H/ 取H/，由 /4 3 圆整（间隔 100标准公称直径系列，选取筒体直径 2100 查标准封头参数资料得 2100，标准椭圆封头高度 65边高度 0表面积 积 计算得每米高圆筒的体积 1/4 *H=1h=体高度圆整为 H 2400m 于是 H/D=2400/2100= 核查结果符合原定范围内。 2. 确定夹套的直径和高度 夹套的内径 i+100=2200投料系数 直筒夹套高度： =整夹套高度，选取 900间隙 40000样便于筒体法兰螺栓的装拆 验算夹套传热面积 F n=即夹套传热面积符合设计要求 3 3. 确定夹套的材料和壁厚（内压式容器） 夹套选取 A（又称为 ）的材质，可以知道板厚在 420计温度在 150 时 A 的许用应力 t=113为有夹套有安全阀，所以 P 么 为内部夹套无法探伤，故取 据夹套的钢板厚度负偏差 面腐蚀取腐蚀余量 则 c=c1+ 直筒夹套的壁厚计算如下 : 2+C= +准椭圆形夹套封头的壁厚为 : t=2 +C= =整至钢板规定尺寸，选取夹套的筒体和封头壁厚均为 6 夹 套最大允许工作压力（ M P a xm a a x 夹套安全系数 =合要求） 4. 确定内筒的材料和壁厚（外压式容器） 设筒体厚度 t (初步取负偏差 蚀裕度 则筒体有效壁厚：12et t c c （ 圆筒外径： )2200)(*2*221 i（ 1） 4 短筒式外压圆筒壁厚公 式： 0 . 432 . 5 9eo （ 2） 式中：内筒受外压长度 L Hj+1h=2100+25+565/3 2313 E：弹性模量，在本设计条件下， 206000p：工作压力的 ，即 立（ 1）和（ 2），通过迭代法计算出 ，壁厚 ， 圆整至钢板规定尺寸 12偏差 蚀裕度 在合适的范围，则 新的 12 1 2 0 . 8 2 9 . 2et t c c m i 2 1 2 41222 1 0 0*20 313/ 0 1 6 712/2 1 2 4t/0 D 式（ 2）变形，圆筒外压临界压力公式： 2 . 52 . 5 9 3 ( / ) ( / )o o D D t 67(* 2 0 6 0 0 0* 安全系数 （满足设计要求） 为了制造方便，内筒、上封头和下封头的厚度也设计为 12下计算时验证封头是否满足要求。 取 ， 准椭圆形封头的外压计算当量球面半径 : (2100+12)=用外压力 M P p 4 6 0 0( 2 0 6 0 0*8 3 ( 0 8 3 20 5 41 6 安全系数 （完全满足实际要求 5. 水压试验及其强度校核 内筒水压试验压力 二者最大值 套水压试验压力 夹套水压试验 筒水压试验时壁内应力： ) 1 0 02 )t( 2 ) 0 0*2 )t( 夹套水压试验时壁内应力 M P 2 )200*2 )( j 2 )2 )( 由于 A 在常温时 s 235.9 s 压试验时内筒夹套都小于 . s ,故水压试验安全。 筒体许用压力 套水压试验时 夹套在进行水压时筒体内需要充压才能保持筒体稳定。 6 6. 选择釜体法兰 根据 400p=由于 会超过 以选用甲型平焊法兰。确定为 、甲型平焊法兰。其尺寸为 D=2330 290 255 241 238 垫片 材料为石棉橡胶板，选用垫片为 1440*1440*3 ， 4704. 选择搅拌器、搅拌轴和联轴器 根据工艺条件要求，查阅桨式搅拌器（ 1991）选取搅拌器外径 500拌轴直径 d 50平桨式搅拌器，标记为：搅拌器 500 50 1991 选择搅拌轴材料为 45 钢，钢的许用扭应力为 =30 40算系数 A 118 107,则搅拌轴的直径为 d=A 3 18 107) 3 854(38.6) 3 11 几种常用轴材料的 及 A 值 轴的材料 5,20 35,15 40508 T /2 20 20 30 30 40 40 52 A 160 135 135 118 118 107 107 98 考虑到键槽可能对轴的强度的削弱和物料对轴的腐蚀，并可以取搅拌轴的 d 50 查阅标准搅拌传动装置 联轴器，（ 1995）中夹壳式 7 联轴器形式、尺寸、技术要求、选用立式夹壳联轴器。公称直径 50联轴器的最大扭矩 515 Nm。验算联轴器的扭矩，查表 3 12，选取工作情况系数 K 轴器的计算扭矩 ： 25385 m 表 3 12 工作情况系数 K 原动机 工 作 机 扭矩变化很小的机械 扭矩变化很小的机械 扭矩变化中等的机械 扭矩变化和冲击载荷中等的机械 扭矩变化和冲击载荷很大的机械 电动机 壳联轴器的标记为： 联轴器 1995 8. 选择搅拌传动装置和密封装置 根据设计条件，查阅标准搅拌传动装置传动轴、减速器型号及技术参数、（ 1995）及 其附录单级立式摆线钟轮减速器，按照搅拌功率和转速选择摆线针齿行星减速机 2 29Q。查阅标准 Y 系列三相异步电动机、（ 2002），选电机 4,额定功率： 速 1400r/据表 3 13 查得摆线针齿行星减速机传动效率为 速机输出功率为 合搅拌要求。 参考标准单支点机架、 1995，根据所选减速机设计减速机机架。 根据操作条件选用带衬套及冷却水套铸填料箱，查阅搅拌传动装 8 置 碳钢填料箱 、（ 1992）公称轴径 填料箱，标记为：填料箱 1992 9. 校核 B 和 L1/d 桨式搅拌器安装一层，根据安装要求和考虑带衬套填料箱有支承作用，得 2100考单支点机架、（ 1995），机座J B 50 尺寸，可得 B 565 5/2 1 0 0/1 4 4250/2100/1 50 均符合要求。 10. 容器支座的选用计算 反应釜因需外另保 温，故选用 B 型悬挂式支座。反应釜的总质量包括物料（或水压试验的水） 体和夹套的质量 动机、减速机、搅拌装置、法兰、保温层等附件 当釜内、夹套内充满水时的质量比物料重，由此 )(44 221 1000(22 10817体和夹套的质量可以查手册或自行计算，由此 418 78 08 2+138 动机和减速机总质量约 100拌装置质量约 40体法兰 77.7 温层约 100 孔及其它拉管附件质量约 50 9 由此 100+40+00+50 367.7 应釜总质量 W 2+10817+总重力约为 132应釜安装 4 个支座，但按 3 个支座承受计算，查阅标准耳式支座（ 4725 92） ，可以选用承载能力为 50支座 B/ 1992 材料为 B 11. 选用手孔、视镜、温度计和工艺接管 根据板式平焊法兰手孔（ 2005） ,选用手孔形式为 250F 005 加热蒸汽进口管 a 采用 32 无缝钢管 ,配法兰 1997 冷凝液 出口管 h 和压力表接管 b 都选用 32 无缝钢管，1997 加强套管温度计 d 的管口选用 45 进料管口 e 采用 32 无缝钢管，配法兰 1997 10 安全阀接管 f 采用 32 无缝钢管，配法兰 1997 出料管口 45 细见 法兰 1997 由标准压力容器视镜 i 选用碳素钢带颈视镜 89 86 5 12 参考资料 化学工程师技术全书 邝生鲁 化 学工业出版社 化工压力容器设计 方法、问题和要点王非 化学工业出版社 化工工程制图 魏崇光 郑晓梅 化学工业出版社 化工设备机械基础 董大勤 化学工业出版社 压力容器设计手册 董大勤 袁凤隐 化学工业出版社 化工单元过程及设备课程设计 匡国柱 史启才 化学工业出版社 化工容器及设备简明设计手册 贺匡国 化学工业出版社 化工设备设计手册 朱有庭 曲文海 于浦义 化学工业出版社 过程设备机械设计 潘红良等 华东理工大学出版社 化工设备机械基础 刁玉玮等 大连理工大学出版社 11 13 设计感想 做完了搅拌釜式反应器的课程设计，刚开始觉得真的好复杂啊，从来没有做过这种类型的课题，想想都怕，不过得感谢赵老师，花了一节课的时间帮我们一层一层的抽丝剥茧，一点一点的分析，帮我们设计好了框架，帮我们采集了大量的数据参数以及公式，还做成了 便了我们的运算和设计，才使得有幸完成。再回头发现，也觉得不是很难，就是好多参数得根据上一步或几步算出来的数据去查资料，这个有点麻烦，网上的数据和书上的数据相互借鉴查算，不过还好，其余的一些计算都还蛮好做的。通过做这个课程设计，我也知道了设计的 不易，哪怕是实验室