夹套反应釜设计说明书.docx

夹套反应釜设计说明书学 校：西北大学院 系：化工学院年 级：2014级专 业：制药工程姓 名：陈辉学 号：2014115308目录2.反应釜釜体的设计32.1罐体和夹套的结构设计32.2罐体几何尺寸计算32.2.1确定筒体内径32.2.2确定封头尺寸42.2.3确定筒体的高度h142.3夹套几何尺寸计算42.4夹套反应釜的强度计算52.4.1强度计算的原则及依据52.4.2按内压对圆筒和封头进行强度计算62.4.3按外压对筒体和封头进行强度校核72.4.4水压试验校核计算93.标准零部件的选取103.1支座103.2 手孔103.3 视镜113.4 法兰113.5 接管124.参考文献13131.夹套反应釜设计任务书一、设计内容：设计一台夹套传热式配料罐二、设计参数和技术性能指标三、设计要求：1.进行罐体和夹套设计计算；2.选择支座形式并计算；3.手孔校核计算；4.选择接管，管法兰，设备法兰；5.绘制装备图；简图设计参数及要求容器内夹套内工作压力，mpa设计压力，mpa0.20.3工作温度，设计温度，1003腐蚀情况微弱推荐材料q235a接管表符号公称尺寸dn连接面形式用途a25突面蒸汽入口b25突面加料口c80凸凹面视镜d65突面温度计管口e25突面压缩空气入口f40突面放料口g25突面冷凝水出口2.反应釜釜体的设计反应釜是有罐体和夹套两部分构成，罐体是反应的核心，为物料完成搅拌过程提供一个空间。夹套为反应的操作温度提供保障，是一个套在罐体外的密封空间容器。2.1罐体和夹套的结构设计罐体采用立式的圆筒形容器，有筒体和封头构成。通过支座安装在基础平台上。封头一般采用椭圆形封头。由于筒体内径d10.9m32.3夹套几何尺寸计算夹套和筒体的连接常焊接成封闭结构，夹套的结构尺寸常根据安装和工艺两方面的要求而定。夹套内径d2可根据筒体内径d1按表4-3选取：d2=d1+100=1100mm。夹套下封头型式同筒体封头，直径d2与夹套筒体相同。夹套高h2有传热面积而决定，不能低于料液高，按下式估算：h2=(v-v封)/v1m式中取=0.8所以h2=(0.80.9-0.1505)/0.785=0.725m2，圆整后h2=800mm操作容积v1=v=0.80.9=0.72m3夹套所包围的罐体的表面积，一定要大于工艺要求的传热面积f，即f封+f筒f式中f筒筒体表面积，f筒=h2f1mf封封头表面积，查附表4-2得1.1625m2f1m1m高内表面积，查附表4-1得3.14m2f封+f筒=0.83.14+1.1625=3.67m23m2，所以满足换热要求。筒体和上封头的连接采用甲型平焊法兰连接，选取凹凸密封面法兰，查附表4-4得相关尺寸为：d=1130mm，d1=1090mm，d2=1055mmd3=1045mm，d4=1042mm，=40mm，d=23mm2.4夹套反应釜的强度计算夹套反应釜几何尺寸确定后，要根据已知的公称直径、设计压力和设计温度进行强度计算，确定罐体及夹套的筒体和封头的厚度。2.4.1强度计算的原则及依据强度计算中各参数的选取及计算，均应符合gb150-1998钢制压力容器的规定。（1）圆筒内为常压外带套时：当圆筒公称直径dn600mm时，被夹套包围部分的筒体按外压（指夹套压力）圆筒设计，其余部分按常压设计；当圆筒的公称直径dn600mm时，全部筒体按外压（指夹套压力）圆筒设计。（2）圆筒内为真空外带夹套时当圆筒公称直径dn600mm时，被夹套包围部分的筒体按外压（指夹套压力+0.1mpa）圆筒设计，其余部分按真空设计；当圆筒公称直径dn600mm时，全部筒体按外压（指夹套压力+0.1mpa）筒体设计；（3）圆筒内为正压外带夹套时当圆筒公称直径dn600mm时，被夹套包围部分的筒体分别按内压圆筒和外压圆筒计算，取其中较大值；其余部分按内压圆筒设计。当圆筒公称直径dn600mm时，全部筒体按内压圆筒和外压圆筒计算，取其中最大值。2.4.2按内压对圆筒和封头进行强度计算液柱静压力p1h=10-6gh=10-69.810001=0.0098mpa计算压力p1c=p1+p1h=0.2+0.0098=0.2098mpa计算压力p2c=p2=0.3mpa封头焊接采取双面焊、全焊透，局部无损伤，则=0.85查表9-4得设计温度下材料许用应力t=113mpa罐体筒体计算厚度1=p1cd12t-p1c=0.2098100021130.85-0.2098=1.09mm夹套筒体计算厚度2=p2cd22t-p2c=0.3110021100.85-0.3=1.77mm罐体封头计算厚度1=p1cd12t-0.5p1c=0.2098100021130.85-0.50.2098=1.09mm夹套封头计算厚度2=p2cd22t-0.5p2c=0.3110021100.85-0.50.3=1.77mm查表9-10得钢板厚度负偏差负偏差c1=0.28mm取腐蚀裕量c2=1.5mm厚度附加量c=c1+c2=1.78mm罐体筒体设计厚度1c=1+c2=2.59mm夹套筒体设计厚度2c=2+c2=3.27mm罐体封头设计厚度1c=1+c2=2.59mm夹套封头设计厚度2c=2+c2=3.27mm2.4.3按外压对筒体和封头进行强度校核筒体计算长度l=h2+1/3h1+h2=1100+1/3250+25=1208.3mm假设1n=7mm则罐体筒体有效厚度1e=1n-c=7-1.78=5.22mmd1o=d1+21n=1000+27=1014mm系数l/d1o=1208.3/1014=1.19系数d1o/1e=1014/5.22=194.2查图11-5得a=0.0004，再查图11-8得b=55许用外压力p=bd1o/1e=55194.2=0.283mpa0.3mpa假设合适，确定1n=8mm假设1n=8mm罐体封头有效厚度1e=1n-c=8-1.78=6.22mm罐体封头外径d1o=d1+21n=1000+28=1016mm标准椭圆封头当量球壳外半径r1o=0.9d1o=914.4mm系数r1o/1e=914.4/6.22=147系数a=0.125r1o/1e=0.00085查图11-8得b=114许用外压力p=br1o/1e=114147=0.776mpa0.3mpa假设合适，确定1n=8mm2.4.4水压试验校核计算夹套反应釜应对罐体和夹套分别进行水压试验，并校核圆筒应力t罐体实验压力p1t=1.25p1t=1.250.2113113=0.25mpa夹套水压试验压力p2t=1.25p2t=1.250.3113113=0.375mpa查表9-4得材料屈服点应力s=235mpat0.9s=0.90.85235=179.8mpa罐体圆筒应力1t=p1td1+1e21e=0.251000+6.2226.22=20.2mpa179.8mpa夹套内压试验压力2t=p2td2+2e22e=0.37551100+6.2226.22=33.3mpa179.8mpa3.标准零部件的选取3.1支座夹套反应釜多为立式安装，最常用的支座为耳式支座，标准耳式支座（jb/t4725-92）分为a型和b型两种。当设备需要保温或直接支撑在楼板上时选用b型，否则选择a型。1支座类型：罐体的公称直径是1000mm，查附表4-9选择耳座b3。2数量：4个（对称且承重）。3q=30kn。4相关资料：底板l1=160mm，b1=105mm，1=10，s1=50，垫板l3=250mm，b3=200mm，3=8mm，e=30mm，筋板l2=205mm，b2=125mm，2=8mm，地脚螺栓d=30mm，m24，支座质量8.3kg3.2 手孔查附表4-10，根据dn=150mm，pn=1.0mpa，选择带颈平焊法兰手孔，其有关资料如下：标准号 hg21530-95 凹凸面 mfmh1=160mm，h2=85.5mm，m=23.3kg3.3 视镜由dn=80mm，pn=1.0mpa，可知选择不带颈的视镜，查得资料如下:d=145mm，d1=120mm，b1=25mm，b2=14mm，标准号为jb593-64-23.4 法兰设备共需选用4个，其中压力容器法兰1个，管法兰3个。1、根据dn=1200mm，pn=0.6mpa，查附表4-4和4-5可知选取甲型平焊法兰,名称为法兰-t1200-0.6，具体资料如下：d=1330mm，d1=1290mm，d2=1255mm，d3=1241mm，d4=1238mm，d=23mm；螺柱m20，数量52；凸面法兰质量：117.4kg，凹面法兰质量：115.2kg2、图中a，b，e，g接管公称尺寸均为25mm。根据dn=25mm，pn=1.0mpa，查附表4-12可得相关资料如下：管子外径a=32mm，法兰外径d=100mm，法兰理论质量为0.65kg。3、图中d接管公称尺寸为65mm。根据dn=65mm，pn=1.0mpa，查附表4-12可得相关资料如下：管子外径a=76mm，法兰外径d=160mm，法兰理论质量为1.61kg。4、图中f接管公称尺寸为40mm。根据dn=40mm，pn=1.0mpa，查附表4-12可得有关资料如下：管子外径a=45mm，法兰外径d=130mm，法兰理论质量