化工设备机械基础夹套反应釜课程设计终稿.docVIP

夹夹套套反反应应釜釜 内蒙古科技大学化学与化工学院 2013 年 12 月 夹夹套套反反应应釜釜 十十三三组组成成员员: 前前 言言 化工设备机械课程是培养学生具有化工理论能力的技术基础课。 课程设计则是化工设备机械基础课程的实践性教学环节，同时也是 我学习化工专业来第一次全面的自主进行化工设备设计能力的训练。 在这个为期两周的过程里，我们有过紧张，有过茫然，有过喜悦， 感受到了学习的艰辛，也收获到了学有所获的喜悦，回顾一下，我 觉得进行化工设备机械基础课程设计的目的有如下几点： （1）通过课程设计实践，树立正确的设计思想，增强创新意识， 培养综合运用化工设备机械基础课程和其他先修课程的的理论与 实际知识去分析和解决化工设备设计问题的能力。 （2）学习设计机械产品的一般方法，掌握机械设计的一般规律。 （3）通过制定设计方案，合理选择传动机构，正确计算零件的 工作能力，确定尺寸及掌握机械零件，再进行结构设计，达到了 解和掌握机械零件，机械传动装置或简单机械的设计过程和方法。 （4）学习进行机械基础技能的训练，例如：计算、绘图、查阅 设计资料和手册等。 目 录 课程设计任务书1 第一章 反应釜釜体的设计2 1.1 反应釜筒体的设计和计算.2 1.2 反应釜筒体封头的设计选型和计算.3 1.3 反应釜筒体长度 H 的设计 4 1.4 反应釜筒体壁厚设计.5 第二章 反应釜夹套的设计.5 2.1 夹套釜体 DN、PN 的确定5 2.2 夹套筒体的设计.6 2.3 夹套封头的设计.6 2.4 对筒体和封头进行强度校核.7 2.5 法兰连接结构的设计.8 第三章 反应釜传动装置.10 3.1.电动机的选型.10 3.2 减速器的选型.11 3.3 安装底座的设计.11 3.4 机架的设计.12 3.5 联轴器的型式及尺寸的设计.12 第四章 搅拌装置的选型与尺寸设计14 4.1 反应釜的搅拌装置.14 4.2 搅拌器的设计.14 4.3 搅拌轴直径的初步计算.15 4.4 搅拌轴长度设计.16 第五章 反应釜的轴封装置17 第六章 反应釜的其它附件19 6.1 人孔的设计.19 6.2 视镜的选取.20 6.3 工艺管及法兰的选取.21 6.4 温度计的选型.23 6.5 液面计的设计及选型.23 6.6 支座的设计及选型.24 第七章 总 结25 参 考 文 献26 1 课程设计任务书课程设计任务书 设计目的：设计目的：把所学化工设备机械基础及相关知识，在课程设计中综合运用，把化工工 艺条件与化工设备设计有机地结合起来，巩固和强化有关机械课程的基本理论 和基本知识。 设设计计任任务务书书 设设计计参参数数要要求求 容容器器内内夹夹套套内内 工工作作压压力力 ，Mpa 设设计计压压力力 ，Mpa 2.82.0 工工作作温温度度 ， 设设计计温温度度 ， 200250 介介质质氯氯乙乙烯烯单单体体蒸蒸汽汽 全全容容积积 ，m 4.3 操操作作容容积积 ，m 2.6 传传热热面面积积 ，m 腐腐蚀蚀情情况况微微弱弱 推推荐荐材材料料 16MnR 搅搅拌拌器器型型式式浆浆式式 搅搅拌拌轴轴转转速速 ，r/min 85 轴轴功功率率 ，KW 2.8 2 第一章第一章 反应釜釜体的设计反应釜釜体的设计 1.1 反应釜筒体的反应釜筒体的设计和计算设计和计算 1.1.1 筒体的确定 N D 对于直立反应釜来说，釜体设备的全容积是指圆柱形筒体及下封头容积， 即 V = Vg + Vf 式中 Vg设备筒体部分容积，m3; Vf封头容积，m3 根据 V 及选用的H/D1,将反应釜体视为圆柱形筒体，可初步估算筒体内 径。 长径比的影响 （1）对搅拌功率的影响，因为搅拌功率与搅拌桨叶直径的五次方成正比， 如果搅拌桨叶的直径岁釜体长径比的减小而增大时，将会增大搅拌功率。 （2）对传热的影响，当使用夹套传热时，长径比的增大会使夹套的传热面 积增大，同时改善传热效果。 （3）工艺上的特定要求，例如物料反应，要求通入反应釜的空气与物料要 有足够的接触时间，这样液位就必须有一定的高度，因而反应釜的长径比应满 足这样的特定要求。 由于反应时基本处于气液共存状态，换热一定要及时，所以主要目的要增 大传热面积，根据实际经验几种搅拌器的长径比大致如附表所示。(参考文献 【1】P287 表 9-3) 所以设备的长径比=1.2 i D L 设备条件反应温度小于 200，物料在反应过程中要呈沸腾的状态，并且 在反应过程中要进行搅拌，根据操作时允许的装满程度来确定装料系数。本 反应釜内的反应物质为氯乙烯单体，其粘度远小于水，为提高设备的利用率， 3 故选用 =0.6。设备容积 V 与操作容积的关系为 Vg=V 故全容积为 V=Vg =4.3 将=1.2 ，=0.6 代入公式得 i D H Di mm DiH Vg 1663 6 . 02 . 1 6 . 24 )/( 4 3 3 圆整后 Di=1600 根据规定=1600 N D 1.1.2 反应釜筒体的确定 N P 根据设计要求，反应釜体内部压力为 2.8MPa，因此=2.8MPa N P 1.2 反应釜筒体封头的设计选型和计算反应釜筒体封头的设计选型和计算 1.2.1 封头的选型 根据设计要求，该反应釜的封头选用标准为椭圆形封头，类型是 EHA。(参 考文献【1】 P104 图 4-4) 1.2.2 设计参数的确定 Pc=2.8MPa =1 (双面焊接，100无损探伤) C1=1 C2=1 当操作温度为 200 时，查表得到 16MnR 材料=170MPa t 1.2.3 封头壁厚的计算 C t ic P DKP 5.02 式子中 是 一经验式。因所选的为标准椭圆形封头， 2 2 2 6 1 i i h D K 所以 K=1 将确定的参数代入公式 =13.23mm 8.25.011702 16008.21 4 设计厚度 =13.23+1.0=14.23 2 C e 名义厚度 （圆整量） = 14.23+ 1 + = 15.23+ 1 C en 圆整后取 =16 n 1.2.4 封头深度计算 H=Di4 故封头深度为 H=400mm 1.3 反应釜筒体长度反应釜筒体长度 H 的设计的设计 1.3.1 反应釜筒体长度 H 计算 椭圆形封头的容积 带入已知的数据，则 3 24 iF DV 33 5362.06.1 24 mVF 筒体每米高容积 带入相关数据，则 2 1 4 i DV 3 1 0106.2mV 则筒体高度估算为 H= mm V VV F 1872 0106.2 5362.03.4 1 圆整后取得 H=1800 1.3.2 反应釜体长径比 L/Di 复核 反应釜体长度 L=H+h+ i h 3 1 其中：H 为筒体 h 为标准椭圆封头直变长 为椭圆深度 i h L=1800+25+400= 1958mm 3 1 圆整后 L= 2000 mm 长径比复核 25.1 1600 2000 i D L 与所选用的长径比基本相符。 5 1.4 反应釜筒体壁厚设计反应釜筒体壁厚设计 内压容器的壁厚计算公式为 C t ic P DP 2 代入数据得 29.13 8.211702 16008.2 设计厚度 =13.29+1.0=14.29 2 C e 名义厚度 （圆整量） = 14.29 + 1 + = 15.29+ 1 C en 圆整后取 = 16 n 筒体的壁厚和封头的相同所以选 = 16 n 第二章第二章 反应釜夹套的设计反应釜夹套的设计 2.1 夹套釜体夹套釜体 DN、PN 的确定的确定 2.1.1 夹套釜体 DN 的确定 夹套直径与筒体直径的关系 Di500600700180020003000 DjDi+50Di+100Di+200 （参阅文献【3】表 183） 1700100 ij DD 2.1.2 夹套釜体 PN 的确定 由设计要求知夹套内部压力为 2.0MPa，因此夹套釜体 PN=2.0MPa 6 2.2 夹套筒体的设计夹套筒体的设计 2.2.1 设计参数的确定 Pc=2.0MPa =1（双面焊接，100 无损伤探伤） mm mm 查1 1 C1 2 C 表得到 16MnR 的 MPa156 250 2.2.2 夹套筒体壁厚的设计 内压薄壁圆通的厚度设计可由公式 c t iC P DP 2 代入数据mm97.10 0.211562 17000.2 设计厚度mm97.11197.10 2 C e 名义厚度 =11.97+1=12.97 mm 1 C en 圆整后名义厚度mm14 n 2.2.3 夹套筒体长度 椭圆形封头的容积 3 24 iF DV 代入数据 =0.6431102 3 7.1 24 F V 3 m 筒体每米高容积 2 1 4 i DV 代入数据2.2698007 1 V 3 m 则夹套筒体高度估算为m 8621.0 2698.2 6432.06.2 1 V VV H Fn i 圆整后 =1000mm i H 2.3 夹套封头的设计夹套封头的设计 2.3.1 封头的选型 根据设计要求可选用椭圆形封头，类型是 EHA 7 2.3.2 设计参数的确定 Pc=2.0MPa =1（双面焊接，100无损探伤） 1 1 C 1 2 C 在 250时 16MnR 的 MPa t 156 2.3.3 夹套封头壁厚的设计 将已知参数代入公式 mm93.10 0.25.011562 17000.2 5.02 c t jc P DP mm93.12 21 CC n 圆整后 14 n 2.4 对筒体和封头进行强度校核对筒体和封头进行强度校核 根据参考文献【1】附表 9-1 得到：常温下=170MPa 在操作温度下 （250）=156MPa 在操作时夹套的内压 P=2.0MPa 筒体的内压 t Pc=2.8MPa =1 因为： P Pc 所以在进行校核时筒体应该按照筒体的内压 P=2.8MPa 进行校核，夹套按照夹套的内压 p=2.0MPa 进行校核。 2.4.1 夹套（内压容器的试压）：夹套（内压容器的试压）： 液压：Pt=1.25 p=1.252.0 =2.72 t 156 170 气压：Pt=1.15 p=1.152.0=2.51 t 156 170 =142=12 e =345MPa s 液压：=194.03MPa T e eit DP 2 122 12170072.2 8 0.9=0.91345=310.5MPa s 因为 0.9，所以水压试验验证强度足够。 T s 气压：=179.05MPa T e eit DP 2 122 )121700(51.2 0.8=0.81345=276MPa s 因为 0.8， 所以气压实验验证强度足够 T s 2.4.2 筒体（内压容器的试压）筒体（内压容器的试压） 液压：Pt=1.25 p=1.252.8 =3.81 t 156 170 气压：Pt=1.15 p=1.152.8=3.51 t 156 170 =162=14 e =345MPa s 液压：=219.62MPa T e eit DP 2 142 14160081.3 0.9=0.91345=310.5MPa s 因为 0.9，所以水压试验验证强度足够。 T s 气压：=218.55MPa T e eit DP 2 172 )172100(51 . 3 0.8=0.81345=276MPa s 因为 0.8， 所以气压实验验证强度足够 T s 2.5 法兰连接结构的设计法兰连接结构的设计 2.5.1 法法兰兰的的选选型型 法兰连接是由一对法兰、数个螺栓和一个垫片（圈）所组成。法兰在螺栓 预紧力的作用下，把处于法兰密封表面上的凹凸不平处填满，这样就为阻止介 9 质泄漏形成了初始密封条件。 压力容器法兰从整体看有三种形式：甲型平焊法兰；乙型平焊法兰；长颈 对焊法兰。参阅文献【2】表 10-1 及文献【1】附表 14-1，根据它们的公称直径 （即与法兰配用的容器内径）和公称压力（可以理解为法兰的实际压力） ，选定 法兰类型为长颈对焊法兰。其主要尺寸如下表。 长颈对焊法兰尺寸（长颈对焊法兰尺寸（JB/T4701-2000) DD1D2D3D41 2 HhR 釜体1850178017291709170678422656418 人孔61056552651651316262053512 底座56051547646646316252003512 所配螺栓所配螺栓 螺柱规格螺柱数量 釜 体M3668 人 孔M2420 底 座M2020 2.5.2 密封面选取 容器法兰密封面有三种形式：平面型密封面；凹凸型密封面；榫槽型密封 面，因凹凸型、榫槽型密封面。 对于平面型压紧密封面，在 PN0.6MPa 的情况下，应用最为广泛。此外， 当釜体内介质有毒或易燃易爆时，不能采用，而氯乙烯单体是一种易燃、易爆 且有毒的物质。 凹凸型密封面由一个凸面和一个凹面相配合组成，在凹面上放置垫片。其 优点便于对中，防止垫片被挤出，故可适用于压力较高的场合。 榫槽型密封面适用于易燃、易爆且有毒的介质以及有较高压力的场合，与本设 计中的介质性质符合所以，密封面的型号选为榫槽型。 2.5.3 垫片尺寸 垫片是构成密封的重要元件，适当的垫片变形和回弹能是形成密封的必要条件。 最常用的垫片可分为非金属垫片、金属垫片以及非金属混合制的垫片。考虑到 10 操作介质的有毒性、易燃性、易爆性，操作压力 2.8MPa 温度小于 200，参 阅文献【1】表 63。 其主要尺寸如下图： 垫片的主要尺寸垫片的主要尺寸 内径 （d/mm） 外径 （D/mm） 宽（b/mm）厚度 （/mm） 釜体16001632163 人孔450478143 底座400428143 第三章第三章 反应釜传动装置反应釜传动装置 3.1.电动机的选型电动机的选型 反应釜的搅拌器是由传动装置来带动。传动装置通常设置在釜顶封头的上 端。 搅拌设备选用电动机问题，主要是确定系列、功率、转速以及安装形式等 几项内容。电动机功率必须满足搅拌器运转功率与传动系统、轴封系统功率损 失的要求。可根据化工设计指导书 165 页公式计算。 电机的功率按下式计算： NmN Pn 已知： ，选用 ，设计采用机械轴封。功率kwP8 . 296 . 0 95 . 0 95. 0 消 耗小，则 kwPm8 . 0kwPd58. 3 式中 Pn-电机功率，kw N-搅拌功率，kw Nm-轴封系统的摩擦损失，kw -转动系统的机械效率。 11 由于反应釜里的物料具有易燃性和易爆性，故选用 隔爆型三相异步电机。估计 电动机的功率 Pd=3.58kw ，查阅文献可选用机型号为 Y112M-2 电动机的规格电动机的规格 选取的型号选取的型号 型号转速 （） minr 功率(Kw)效率(%)质量(kg) Y112M-22890485.546 3.2 减速器的选型减速器的选型 反应釜的减速机动大部分与电动机配套使用，只在搅拌转速很高时，才见 到电动机不经减速机而直接驱动搅拌轴。因此电动机的选用一般应与减速机的 选用互相配合考虑。 搅拌传动装置单支点机架(HG2156695)标准的附录中列有常用的 “釜用传动装置、减速机型号以及技术参数”，可以根据机架公称直径和搅拌轴 速来选择减速机的型号。 参考文献【3】表 186，机架公称直径 DN=250mm，减速机选用 LC100 两级圆 柱齿轮减速机。 型号功率 （Kw） 马力 （HP） 电流 （A） 转速 （r/min） 效率 (%) 功率 因数 重量 （Kg） Y80M1-20.7511.82825750.8417 Y80M2-21.11.52.52825770.8618 Y90S-21.523.42840780.8522 Y90L-22.234.8284080.50.8627 Y100L-2346.42880820.8734 Y112M-245.58.2289085.50.8746 12 3.3 安装底座的设计安装底座的设计 安装底座的作用是安装机架和密封箱体。安装底座常用形式为 RS(上装式无 衬里图面)和 LRS(上装式带不锈钢衬里图面)。由于安装底座的公称直径与凸缘法 兰相同，故在形式选取是应该注意与凸缘法兰的密封面相匹配。参阅文献【2】 表 1830，安装底座的主要尺寸如下表 安装底座尺寸安装底座尺寸/mm 公称直径 DN（mm） 外径 D（mm） 螺柱中心圆直径 K（mm） 凹底直径 D3(mm) 形式代号 400565515415LRS 3.4 机架的设计机架的设计 反应釜立式传动装置是通过机架安装在反应釜封头的底座或安装底盖上的， 机架上端要求减速机装配，下端则与底座或底盖装配。 由于反应釜传来的轴向力不大，减速机输出轴使用了带短节的夹克联轴节， 且反应釜使用不带内置轴承的机械密封，参阅文献【3】表 187，故选用 A 型 单支点机架（HG21566695）由搅拌轴的直径 d=50mm 可知，机架的公称直 径 DN=250mm，尺寸如下图： D1（mm ） D2（mm ） D3（mm ） D4（mm ） D5（mm ） （-n mm） H（mm）H1（mm）质量 （kg ） 290350395425455 2212 75028883 3.5 联轴器的型式及尺寸的设计联轴器的型式及尺寸的设计 3.5.1 联轴器型式的确定联轴器型式的确定 13 由于选用 LC100 两级圆柱齿轮减速机，所以联轴器的型式选用立式夹壳联 轴节（D 型） 。标记为：DN 50 HG5-21365，结构如图。由文献分别确定联轴节 的尺寸和零件及材料，尺寸如表，零件及材料如表。由于联轴节轴孔直径 DN=50mm，因此搅拌轴的直径 d 调整至 50mm。 3.5.2 联轴器的结构及尺寸联轴器的结构及尺寸 立式夹壳联轴节 夹壳；2-悬吊环；3-垫圈；4-螺母；5-螺栓 查文献 4 填下表 夹壳联轴节的尺寸夹壳联轴节的尺寸 螺栓D 1 d 2 d 3 d L 1 l 2 l 3 l 数量规格 135624290190348366M12 4 l 5 l 6 l 7 l b f R 轴孔 直径 DN 50 9457010018160.60.4 3.5.3 联轴节的零件及材料联轴节的零件及材料 夹壳联轴节的零件及材料夹壳联轴节的零件及材料 件 号 名 称材 料件 号名 称材 料 1左、右ZG-1Cr18Ni9Ti(GB2100)4螺 母0Cr18Ni9Ti(GB/T 14 夹壳6170) 2吊 环 0Cr18Ni9Ti(GB4385 ) 5螺 栓A2-70(GB/T 5782) 3垫 圈A-140(GB/T 97.2) 第四章第四章 搅拌装置的选型与尺寸设计搅拌装置的选型与尺寸设计 4.1 反应釜的搅拌装置反应釜的搅拌装置 在反应釜中，为增加反应速率、强化传质或传热效果以及加强混合等作用， 常常装设搅拌装置。搅拌装置由搅拌器与搅拌轴组成，搅拌器形式很多，通常 由工艺确定。搅拌轴可用实心或空心直轴，碳钢材料选用 16MnR 钢，有防腐或 污染要求的场合，应采用不锈耐酸钢。 4.2 搅拌器的设计搅拌器的设计 搅拌器又称搅拌桨或叶轮。它的功能是提供工艺过程所需的能量和适宜的 流动状态，以达到搅拌的目的。 搅拌器的型式主要有：桨式、推进式、框式、涡轮式、螺杆式和螺带式。 根据任务说明书要求，并参阅【3】表 18-5，选取搅拌器，其参数如下表 搅拌器主要参数搅拌器主要参数 型式直径 Dj（mm）叶宽（mm）转速（r/min) 直叶80012085 Di=0.5DN=0.51600=800 b=0.15Di=0.15800=180 搅拌桨的搅拌效果和搅拌效率与其在釜体的位置和液柱的高度有关。搅拌桨 浸入液体内的最佳深度为下封头与圆筒交界处。 15 由所选封头可知，搅拌桨高度为 400 mm。 4.3 搅拌轴直径的初步计算搅拌轴直径的初步计算 4.3.1 搅拌轴的直径的计算 轴的强度计算应根据轴的承载情况，采用相应的计算方法。对于只传递扭 矩的圆截面，其强度条件为 3 6 2.0 1055.9 d n P W T 其中，式中 轴的扭剪应力，MPa； T扭距，Nmm； 抗扭截面模量，；对圆截面轴，=/160.2；W 3 mmW 3 d 3 d P轴所传递的功率，KW； n轴的转速，r/min； d轴的直径，mm； 轴的材料的许用应力，MPa。 对于既传递扭矩又承受弯矩的轴，也可采用上式初步估算轴的直径；但应 将轴的许用剪应力适当降低，以弥补弯矩对轴的影响。将降低后的许用应力代 入上式，可得如下设计公式 mm n P A nP d 33 6 2 . 0 /1055 . 9 A 是由轴的材料和承载情况确定的系数。 查阅参考文献【3】第十一章 235 页， 得 A=118， 所以 d=118=37.8mm。 3 85 8 . 2 根据安装轴上零件及其他结构上的要求，轴径还需要适当增加 5%15%， 通常得增加 24mm 的腐蚀裕量。 所以 d=37.8 1.15+4=47.47mm 圆整得 50mm。 16 轴的材料：16MnR 4.3.2 搅拌轴刚度校核 电动机功率 P=4.0KW，搅拌轴的转速 n=85r/min，材料为 45 钢， =40MPa，剪切弹性模量 G=8MPa,许用单位扭转角=/m。 4 10 0 0 . 1 由 Tmax=9.55（Nmm)7.337164 85 8.2 106 得 3max max 10 180 GJ T mm/0.1/9433.0 18 401.08 7.3337164 00 4 max 所以圆轴的刚度足够。 4.4 搅拌轴长度设计搅拌轴长度设计 根据所选联轴器，传动轴伸入釜体长度 L1=350mm， （参考文献【2】 P470，表 1837）可知 L=H-L1-L2，其中 H 为釜体高度，L2 为桨叶距釜底距离。 封头的深度为 400mm。 H=400+1800+400=2600mm. 桨叶距釜底距离 L2 的确定：L2=400mm 所以，搅拌轴长度 L=2600-350-400=1950mm 传动轴轴径传动轴轴径 d（mm）伸入釜体长度伸入釜体长度 L1(mm) 50350 17 第五章第五章 反应釜的轴封装置反应釜的轴封装置 解决化工设备的跑、冒、滴、漏问题，特别是防止有毒、易燃介质的泄露， 是一个很重要的问题。因此在反应釜设计过程中选择合理的密封装置是很重要 的。 密封装置按照密封面间有无相对运动，可区分为静密封和动密封两大类型。 静止的反应釜封头和转动的搅拌轴之间存在相对运动，为防止介质的泄露也必 须采用密封装置，成为搅拌轴密封装置，或简称“轴封”。 在反应釜中使用的轴封装置主要是填料箱密封和机械密封两种。 填料箱密封 填料箱密封结构简单，填料装拆方便，但使用寿命较短，尽管大多数填料 是非金属的并有润滑剂，轴旋转时轴和填料间的摩擦和磨损是不可避免的，因 而总有微量的泄露。 机械密封 机械密封又称端面密封。机械密封系指两块环形密封元件，在其光洁而平 直的端面上，依靠介质压力或弹簧力的作用，在互相贴合的情况下相对转动， 从而构成了密封结构。 机械密封是一种功能耗小、泄露率低、密封性能可靠、使用寿命长的转轴 密封。主要用于腐蚀、易燃、易爆、剧毒及带有固体颗粒的介质中工作的有压 和真空设备轴封转轴的选取。 在本设计中，釜内介质为氯化烯，考虑到乙烯有毒且易燃、易爆，一旦泄露出 将对人身安全及生产安全构成威胁，为避免生产事故的发生，合理的选取轴封 装置至关重要。比较填料箱密封和机械密封的特点，权衡各影响因素，最终选 定轴封装置为机械密封。 18 填料箱密封和机械密封的比较填料箱密封和机械密封的比较 比较项目填料箱密封机械密封 泄漏量180450mL/h一般平均泄露量为填料箱密封的 1% 摩擦功损 失 机械密封为填料箱密封的 10%-50% 轴磨损有磨损，用久后轴要换几无损失 维护及寿 命 需要经常维护，更换填料，个别 情况 8 小时（每班）更换一次 寿命 0.51 年或更长，很少需要维 护 高参数高压、高温、高真空、高转速、 大直径密封很难解决 可以 加工及安 装 加工要求一段，填料更换方便动环、静环表面光洁程度及平面要 求高，不易加工，成本高；装拆不 便 对材料要 求 一般动环、静环要求较高减摩性能 机械密封型号：59B 型 适用范围: 压力：0 5MPa 温度：-50 250 转速：5000r/min 介质：油、水、有机溶剂及其他弱腐蚀性溶剂。 形式特点：59B 型密封是平衡型多弹簧结构、轴向尺寸小、密封端面受压 平均。采用由聚四氟乙烯或柔性 19 石墨制作的契形环做辅助密封圈，结构紧凑，密封可靠。 第六章第六章 反应釜的其它附件反应釜的其它附件 6.1 人孔的设计人孔的设计 6.1.1 人孔的选取 人孔的设置是为了安装，拆卸，清洗和检修设备内部的装置，当设备的直 径大于 900mm 时，应开设人孔。人孔的形状有圆形和椭圆形两种。圆形孔制 造方便，应用较广泛。人孔的大小及位置应以人进出设备方便为原则，对于反 应釜，还要考虑搅拌器的尺寸，以便搅拌轴及搅拌器能通过人孔放入筒体内， 参阅文献【2】表 112 其主要尺寸如下表： 人孔类型公称压力公称直径 DwS DD1d 带颈对焊 法兰人孔 4.0450 48014 685610448 开孔位于以椭圆封头为中心 80%封头内直径的范围内 6.1.2 人孔补强的计算 计算所需要的最小补强面积 A 对内压圆筒或球壳 mm)1 (2 ret fdA4582 ti Cdd mm 1 . 4 5 . 02 1 c t ic P DkP K1=0.57， （参阅文献【1】表 53） 则 A=1877.8mm1 r f 计算有效补强范围 补强有效宽度 B= 2d=916 mm22,2max ntn dd d+2 则 B=916mm5563021924582 ntn 补强的有效高度 ，外侧的有效高度 1 h =min，接管实际外伸高度 =117 则 =117mm 1 h nt d nt d 1 h 20 有效高度 =min,接管实际内伸高度 =0 2 h nt d 2 h 计算补强范围内多余的补强面积 有效补强区内壳内有效厚度减去计算厚度之外的多余面积 1 A 则 mm )1)(2)( 1reete fdBA 2 . 5908 1 A 有效补强区内壳内有效厚度减去计算厚度之外的多余面积 2 A rtetrtet fChfhA)(2)(2 2212 mm15 . 4 8 . 21562 8 . 2458 2 c t ci t p pd mm 9 . 55800)15 . 4 28(1172 2 A 有效补强区内焊接缝金属的截面积 3 A 2 3 A 判断是否需要补强 由于,则开孔不需另行补强AAAAAe 321 6.2 视镜的选取视镜的选取 视镜是用来观察设备内部情况的，由容器制造厂（按 HGJ501-86） ，有的则可直 接外购（HG 21605- 95） 该反应主要反应形式为气液混合态反应，在反应结束后聚氯乙烯会形成液体在 釜底，因此有必要安装视镜，观察内部的反应情况。 6.2.1 视镜的结构 由于釜内介质压力 Pw=2.8MPa，DN=2000mm，反应釜内密封不透光，故本 设计选用防爆带灯视镜 21 6.2.2 视镜的相关参数 视镜的尺寸视镜的尺寸 公称直径公称压力DD1b H()防 爆 n*d 1156.0200165402208*M16 视镜的材料视镜的材料 件号名称数量材料 1视镜玻璃1钢化硼硅玻（HGJ501- 86) 2衬垫2石棉橡胶（GB3985-83) 3接缘11Cr18Ni9Ti 4紧压环1Pg16Q235-C 5双头螺柱835 6螺母1625 6.3 工艺管及法兰的选取工艺管及法兰的选取 6.3.1 工艺管选取的规格 22 反应釜上工艺管口，包括温度计口、压力计口、进料口、出料口及其他仪 表管口等，其结构和容器上的管口基本相同。管口的管径及分布部位置由工艺 要求决定。 A：进料管口，有固定式和可拆式两种 接管伸进设备内，可避免物料沿釜体内壁流动，以减少物料对釜壁的局部 磨损与腐蚀。管一般制成 45 斜口，以避免喷洒现象。对于易磨损、易堵塞的 物料，宜采用可拆式管口，以便清洗和检修。考虑到氯乙烯对管壁具有腐蚀性， 所以在设计中采用检修和更换方便的可拆式进料管口。 B:出料管口，有上出料管口和下出料管口等形式。 当反应釜内液体物料需要输送到位置更高或者与它并列的另一设备中去时， 可采用压料管装置，利用压缩空气或惰性气体的压力，将物料压出。压料管一 般做成可拆式，釜体上的管口大小要保证压料管能顺利取出。为防止压料管在 釜体内因搅拌的影响而晃动，除使其基本与釜体贴合外，并以管卡或挡板固定。 在本设计中，物料无需输送到更高的位置或者与它并列的另外设备中去。 所以采用下出料管口形式。 6.3.2 管道法兰选取的规格尺寸 查文献2填下表 接管名称公 称 接 管 连接尺寸法 兰 密 封 法 兰 垫片尺寸(mm)接管名称密封面型式 外径 O D内径 i d 厚度 垫片材质 工艺物料进口RF2101102耐油石棉橡胶板 加热蒸汽进口RF200912耐油石棉橡胶板 温度计接口RF160772耐油石棉橡胶板 放料口RF2101102耐油石棉橡胶板 加热蒸汽出口RF200912耐油石棉橡胶板 23 直 径 DN 外 径 A DKdLnTh厚 度 C 面 厚 度 f 内 径 B 工艺物料进口1001082101708818416 M 16259 加热蒸汽进口50891401608818416 M 16259 温度计接口657616013011814412 M 16278 放料口100108210170144184 M16182110 加热蒸汽出口50891401608818416 M 16259 6.4 温度计的选型温度计的选型 温度计的型号温度计的型号 6.5 液面计的设计及选型液面计的设计及选型 考虑到反应结束后，容器内的聚氯乙烯会以液体存在，因此在容器上设置液位 计，在液位计的选择，需要考虑液面计需要承受的压力，工作温度等条件，综 合各种条件，选择出最符合条件的液面计。我们设计的反应釜的设计压力为 2.8 兆帕，工作温度最高为 200 度，因此确定使用反射式玻璃板液面计。 内容反射式玻璃管液面计 标准号HG 21590- 95 检测元件名称分度号测量范围 镍铬-镍硅热电偶K负 50 到 1000 镍铬-铜镍热电偶E负 40 到 800 铁-铜镍热电偶J负 40 到 700 铜-铜镍热电偶T负 400 到 300 24 法兰形式及代号B 型：长颈对焊凸面法兰（HG 20595- 97） 液面计型号R 型 公称压力PN4.0 使用温度0250 材料代号不锈钢（锻钢 1Cr18Ni9Ti） 结构形式普通型 6.6 支座的支座的设计及选型设计及选型 公称直径 DN Mm 1m 高的容积 V m 1m 厚度为 16mm 钢板 质量 kg 16002.017638 （1）筒体质量： DN=1600mm，n=16mm，每米质量 638Kg， Q1=kg 4 . 11486388 . 1 公称直径曲面高度直边高度容积厚度质量 1600400250.58616362 （2）筒体封头质量 ：DN=1600mm, n=16mm 的椭圆形封头质量 Q2=724Kg 3622 （3）介质质量：介质密度 为 910，容积 2.6m3，则质量为 Q3= Kg23669106.2 （4）夹套筒体质量： DN=1700mm，n=14mm，则 Q4=1592=592Kg （5）夹套封头质量：