夹套反应釜设计说明书.doc

66 化工容器设计课程设计 年 级：2007级 专 业：食品科学与工程姓 名：常薇学 号：2007116162指导教师：郝惠娣 老师全 容 积：1.2 西北大学化工学院二零零九年六月二十七日目录一 设计内容概述1. 1 设计要求1. 2 设计参数1. 3 设计条件二 强度设计计算2. 1 厚度计算2. 2 最小壁厚2. 3 应力校核三 标准零部件的选取 3.1 支座 3.2 手孔 3.3 视镜 3.4 法兰 3.5 接管四 参考文献一、夹套反应釜设计任务书设计者姓名：常薇 班级：07食品科学与工程 学号：2007116162指导老师：郝惠娣 日期： 2009年6月27日 （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；（四）设计要求，压力容器的基本要求是安全性和经济性的统一。安全是前提，经济是目标，在充分保证安全的前提下，尽可能做到经济。经济性包括材料的节约，经济的制造过程，经济的安装维修。设计檔，压力容器的设计檔，包括设计图样，技术条件，强度计算书，必要时还要包括设计或安装、使用说明书。若按分析设计标准设计，还应提供应力分析报告。强度计算书的内容至少应包括：设计条件，所用规范和标准、材料、腐蚀裕度、计算厚度、名义厚度、计算应力等。设计图样包括总图和零部件图。设计条件，应根据设计任务提供的原始数据和工艺要求进行设计，即首先满足工艺设计条件。设计条件常用设计条件图表示，主要包括简图，设计要求，接管表等内容。简图示意性地画出了容器的主体，主要内件的形状，部分结构尺寸，接管位置，支座形式及其它需要表达的内容。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Q235-A接 管 表符号公称尺寸 DN连接面形式用途a25蒸汽入口b25加料口c80视镜d65温度计管口e25压缩空气入口f40放料口g25冷凝水出口h100手孔 二、设计计算 （夹套反应釜设计计算）(一)几何尺寸1-1全容积 V=1.2m31-2 操作容积V1=1.0 m31-3 传热面积 F=3m21-4 釜体形式：圆筒形1-5 封头形式：椭圆形1-6 半径比 i= H1/ D1=1.11-7 初算筒体内径 带入计算得：1.116m1-8 圆整筒体内径 =1200mm1-9 一米高的容积 按附表4-1选取 =1.131 m31-10 釜体封头容积 按附表4-1选取 =0.255 1-11 釜体高度=(V-)/ =0.836 m1-12圆整釜体高度=1000mm1-13 实际容积V=*+=1.131*1.1+0.255=1.391-14 夹套筒体内径 按表4-3选取得：=+100=1300mm1-15 装料系数=/V=0.81-16操作容积=1.01-17 夹套筒体高度(V-)/=0.623m1-18 圆整夹套筒体高度=800mm1-19 罐体封头表面积 按附表4-2选取 F1封=1.66521-20 一米高筒体内表面积 按附表4-1选取 F1m=3.771-21 实际总传热面积 按式4-5校核 F=F1m*H2+F1封=3.77*0.80+1.6652=5.063（二）、强度计算（按内压计算厚度）2-1、 设备材料 Q235-A2-2、 设计压力（罐体内）P1=0.2MPa2-3、 设计压力（夹套内） P2=0.3MPa2-4、 设计温度（罐体内）t11002-5、 设计温度（夹套内）t21502-6、 液柱静压力P1H= 10-6gh 略去不计2-7、 计算压力 P1C=P1=0.2MPa2-8、 液柱静压力 P2H=0MPa2-9、 计算压力P2C= P2=0.3 MPa2-10、 罐体及夹套焊接系数 采用双面焊，局部无损探伤 =0.852-11、 设计温度下材料许用应力t=113Mpa2-12、 罐体筒体计算厚度 =1.32mm2-13、 夹套筒体计算厚度 =2.03mm2-14、 罐体封头计算厚度2-15、 夹头封头计算厚度2-16、 假设钢板厚度为3.84.02-17、 取钢板厚度负偏差 C1=0.18mm2-18、 腐蚀裕度C2=2.0mm2-19、 厚度附加量 C=C1+C2=2. 18mm2-20、 罐体筒体设计厚度 1c=1+C2=1.32+2.0=3.32mm2-21、 夹套筒体设计厚度 2C=2+C2=2.03+2.0=4.03mm2-22、 罐体封头设计厚度 1C=1+C2=1.32+2.0=3.32mm2-23、 夹套封头设计厚度 2C=2+C2=2.03+2.0=4.03mm2-24、 罐体筒体名义厚度 1n=4mm2-25、 夹套筒体名义厚度 2n=6mm2-26、 罐体封头名义厚度 1n=4mm2-27、 夹套封头名义厚度 2n=6mm三 稳定性校核（按外压校核厚度）3-1罐体筒体名义厚度 1n=6mm (假设)3-2厚度附加量 C=C1+C2=0.8+2.0=2.8mm3-3罐体筒体有效厚度1e =1n -C=3.2mm3-4罐体筒体外径D1O =+21n=1200+2*6=1212mm3-5筒体计算长度L=H2+1/3h1+h2=800+1/3*300+25=925mm3-6系数L/D1O=925/1212=0.7633-7系数D1O/1e=1212/3.2=378.753-8系数 查参考文献1 图11-5 得： A=0.000243-9系数 查参考文献1 图 11-8 得： B=343-10需用外压力P=0.090Mpa0.3Mpa 所以稳定。3-21筒体罐体名义厚度1n =8mm(确定)3-22筒体封头名义厚度1n =8mm(假设)3-23厚度附加量C=C1+C2=0.8+2.0=2.8mm3-24罐体封头有效厚度1e= 1n-C=8-2.8=5.2mm3-25罐体封头外径D1O= D1+2*1n=1200+2*8=1216mm3-26标准椭圆封头当量球壳外半径R1O=0.9 *D1O=0.9*1216=1094.4mm3-27系数A= =0.000593-28系数 查参考文献1 图 11-8 得：B=853-29许用外压力=0.404MPa0.3MPa3-30罐体封头名义厚度1n=8mm(确定)（四）水压试验校核4-1罐体试验压力P1T=1.25P1=1.25*0.2=0.25 MPa4-2夹套水压试验压力P1T=1.25P2=1.25*0.3=0.375Mpa4-3材料屈服点应力s=235MPa4-4 0.9 =0.9*0.85*235=179.8MPa4-5罐体圆筒应力=29.0179.8MPa4-6夹套内压试验应力=47.1179.8MPa三、标准零部件的选取 3.1 支座 1）支坐类型:根据罐体的公称直径是1200mm,可由参考文献2的附表4-9选择标准耳式支坐，又因设备思需要保温故选择B型，由 JB/T 472592可知选择 耳座B3。2）数量：4个（对称且承重）。3）Q=30KN。 3.2 手孔查参考文献2的附表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=23.3kg 3.3 视镜由DN=80mm,PN=1.0MPa,可知选择不带颈的视镜，查参考文献可得资料如下: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,查参考文献2的附表4-4和4-5可知选取 甲型平焊法兰 ：名称为 法兰-T 1200-0.6 ；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,查参考文献2的附表4-12可得有关资料如下：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，查参考文献2的附表4-12可得有关资料如下：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，查参考文献2的附表4-12可得有关资料如下：管子外径A=45mm，法兰外径D=130mm，法兰理论质量为1.20kg。3.5 接管查参考文献2的附表4-12，根据各种零件的DN不同， P