夹套反应釜最新版.doc

湖北理工学院 课程设计 浙江海洋学院 化工设备机械基础课程设计成果说明书（2009级）题 目 夹套反应釜设计 学 院 石油化工学院 专 业 化学工程与工艺 班 级 学 号 学生姓名 指导教师 完成日期 2011年6月20日 目录一、 罐体几何尺寸计算-11.确定筒体内径-12.确定筒体高度-13.罐体及夹套参-1二、夹套反应釜的强度计算-11.压力计算-22.罐体及夹套厚度计算-2三、稳定性校核（按外压校核罐体厚度）-3四、水压试验校核-4五、带传动设计计算（指定选用电机Y160M2-8，转速为720r/min）-5六、搅拌器的选择-61.搅拌轴直径的初步计算-62.搅拌轴长度-63.搅拌抽临界转速校核计算-74.浆式搅拌器尺寸的设计-7七、联轴器设计-81.联轴器的型式及尺寸的设计-82.轴承的型式及尺寸的设计-83.反应釜的轴封装置的选型-84.轴封装置的结构及尺寸-8八机架的设-9九.选择接管、管法兰、设备法兰及其他构件-9十、选择安装底盖结构-10十一、选择支座形式并进行计算-101.支座的选型及尺寸的初步设计-102.支座载荷的校核计算-11十二、焊缝结构的设计-12十三、手孔选择与补强校核-13十四、小结-14参考文献-14一、罐体几何尺寸计算1.确定筒体内径工艺条件给定容积V=20m3、筒体内径估算： =2.851 m=2851式中 V工艺条件给定容积，m3 ； i长径比，取值1.1； 将D1估算值圆整到公称直径3000 mm2.确定筒体高度由=3000 mm查表参考文献【1】得1m高的容积V1m=7.069 m3 ；查得罐体封头容积=3.82 m3 ；估算罐体筒体高度；=（20-3.82）/7.069=2.289 m=2289 mm将估算值圆整到公称直径2300 mm3.罐体及夹套参数罐体实际容积V=V1m*+=7.069*2.3+3.82=20.0787 m3 ；由=3000 mm查参考文献【1】夹套筒体内径=3100 mm；选取=0.85；=（0.85*20-3.82）/7.069=1.874 m=1874mm；将估算值圆整到公称直径1900 mm查参考文献【1】罐体封头表面积=10.1 ；1m高筒体内表面积=9.43 ；实际总传热面积:*+=9.43*1.9+10.1=28.02 ；二、夹套反应釜的强度计算1.压力计算材料选择为20R；查参考资料【2】取187.8时,水的饱和蒸汽压为（夹套内）1.2MPa；设计压力（夹套内）P2=1.2*1.2=1.44 MPa（无安全阀）；工作温度（夹套内）t2=187.8液柱静压力：=*1.0*9.8*1.9=0.01862MPa式中 水的密度，Kg/m3 ； 重力加速度，取值10m/； 夹套通体高度=1.9m；液柱静压力忽略夹套计算压力：=1.44 MPa；2.夹套厚度计算取夹套焊接接头系数=0.85；设计温度下材料需用应力=123 MPa；夹套筒体计算厚度=21.5 mm夹套封头计算厚度=21.4 mm取计算厚度作为最小厚度；钢板厚度负偏差C1=0.8mm；腐蚀裕量C2=2mm；夹套筒体设计厚度=+ C2=21.5+2=23.5mm；夹套封头设计厚度=+ C2=21.4+2=23.4mm；夹套筒体名义厚度=25mm；（满足- C1）夹套封头名义厚度=25mm；（满足- C1）三、稳定性校核（按外压校核罐体厚度,封头厚度）假设：罐体筒体名义厚度=40 mm；厚度附加量C= C1 +C2=2.8 mm；罐体筒体有效厚度=-C=40-2.8=37.2mm；罐体筒体外径=+2=3000+2*35=3080mm；筒体计算长度L=+=2300+ *750=2550 mm；式中 罐体筒体高度=2300 mm； 查参考资料【2】得=750 mm；系数=2550/3080=0.828；系数=3080/32.2=95.65；系数A查参考文献【1】图14-2的A=0.0015；系数B查参考文献【1】图14-4的B=138；许用外压=1.451.44；筒体40 mm满足要求设计温度下圆筒的最大允许工作压力2.29 MPa假设：罐体封头名义厚度=40 mm；罐体封头有效厚度=-C=40-2.8=37.2mm；标准椭圆封头当量球壳外半径=0.9*3080=2772 mm；所以R0/有效厚度=74.52 mm系数=0.0017；系数B查参考文献【1】图14-4的B=128；用下式计算许用外压力=1.541.44；封头40 mm满足要求罐体封头最小厚度=0.15%=3000*0.0015=4.5mm；（小于，满足要求）四、水压试验校核罐体试验压力=1.25*1.1*=1.375 ；夹套液压试验压力:试验时介质温度为常温，故=1.25*1.44* 1.146=2.06材料屈服点应力=235 ；=0.9*0.85*235=179.8 ；罐体圆筒应力=56.1179.8；夹套液压试验压力:= =144179.8；夹套液压试验时釜体稳定性校核=1.25*1.44* 1.146=2.06釜体圆筒结构参数未变，A仍为0.0015，系数B查参考文献【1】图14-4的B=168许用外压=2,对夹套进行试压时釜体内应保持最小内压0.01夹套液压试验时釜体封头稳定性校核承受的试验压力仍未2.06，A=0.0017系数B查参考文献【1】图14-4的B=170许用外压=2.05五、带传动设计计算（指定选用电机Y2-250M-4，转速为720r/min）由电机Y2-250M-4，额定功率P=55, 转速为=1480r/min,=500 r/min,计算如下；1.计算设计功率由文表13-4查得工作情况系数，故2.选择V形带型号根据=71.5 kW，=1480r/min,由参考文表13-11初步选用C型带3.选取小带轮节圆直径，及大带轮节圆直径由参考文表13-4选取小带轮基准直径= mm由表13-4取=800 mm；4.验算带速在(5-25m/s) 范围内，带速合适。5.确定中心距和带的公称长度；在0.7（+） 包角合适7.确定带的根数Z因 =800mm，带速= 21.70m/s；，传动比=2.8由 查表13-7得=10.74；由 =2.8 查表13-8得由=查表13-5得，由查表13-6得取8.确定初拉力由Q由参考文（13-21）得单根普通V带的初拉力查参考文表13-1得m=0.30kg由式（13-22）算出作用在轴上的力为 六、搅拌器的选择1.搅拌轴直径的初步计算 搅拌轴直径的设计 电机的功率55 ，搅拌轴的转速200，取用材料为45， 35MPa，由 Nm得：=Nm；由 得：=*1000=750357搅拌轴为实心轴，则：,d=72.12 mm 72.12mm 取80mm2.搅拌轴长度的设计搅拌轴的长度近似由釜外长度、釜内未浸入液体的长度、浸入液体的长度 三部分构成。即：=+其中=H+M+F-A（H-凸缘法兰的高度；M-安装底盖的高度；F-机架高度；A-机架H1）=40+50+550-350=290（mm）=+（釜体筒体的长度；封头深度；液体的装填高度）液体装填高度的确定：釜体筒体的装填高度式中操作容积（）；釜体封头容积（）；筒体的内径（m）=2.3（m）液体的总装填高度=2300+750+50 =3100（mm）=2900+2*（50+750）+2*40-3100 =1480（mm） （40-甲型平焊法兰高度）浸入液体搅拌轴的长度的确定： 搅拌桨的搅拌效果和搅拌效率与其在釜体的位置和液柱高度有关。搅拌桨浸入液体内的最佳深度为： 当时为最佳装填高度；当时，需要设置两层搅拌桨。 由于=3100=3000，本设计选用两层个搅拌桨。 mm 与减速机相联的部分的搅拌轴长为：=H-M+ 搅拌轴深入釜内的长度d=80mm时取500mm ，=1000mm 搅拌轴下半部分的轴长为：=-=1000mm. 搅拌轴的长度L为：L=290+1480+2000=3770mm搅拌抽临界转速校核计算 由于反应釜的搅拌轴转速=200不大于200，不作临界转速校核计算。4.浆式搅拌器尺寸的设计搅拌轴直径为80mm的浆式搅拌器只有三种型号，选取=2000mm螺栓螺钉数量数量200080M122M12112B重量/kg 200 600400-334.59不大于0.025表一：七、联轴器设计1. 联轴器的型式及尺寸的设计由联轴器的型式选用C型凸缘联轴节。标记为：GYH5 GB/T5843-2003，结构如图。图一：2. 轴承的型式及尺寸的设计 根据搅拌轴的大小，选择带轮和联轴器的连接选用平键12x8x80；轴承选用7210C，90x50x20；3. 反应釜的轴封装置的选型反应釜中应用的轴封结构主要有两大类，填料箱密封和机械密封。考虑到釜内的物料可能具有易燃性和一定的腐蚀性，因此选用填料密封。根据2.29、180、n=200r/min、d=80mm。选用R80 HG 21537-1992其结构如图6-4、主要尺寸如表62所示。4.轴封装置的结构及尺寸填料密封的主要尺寸（）轴径螺柱801501882252808-184xM12 表二： 图二：填料密封结构八机架的设计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凸缘联轴器，且反应釜使用不带内置轴承的填料密封，故选用DJ型双支点机架（HG2156695）。代号为DJ85。结构如图所示。图三：DJ型单支点机架九.选择接管、管法兰、设备法兰及其他构件1.法兰及其他构件管法兰 蒸汽入口A、温度计接口D、压缩空气入口、冷却水出口G采用764无缝钢管，法兰PL25（B）-10，HG20592；加料口B采用1506无缝钢管，法兰PL125（B）-10，HG20592；视镜采用108无缝钢管放料口采用854无缝钢管，法兰PL70（B）-10，HG20592-97； 甲型平焊法兰 法兰-FM 3000-2.5 ；法兰-M 3000-2.5凸缘法兰 法兰 R300 16Mn防冲板50x50x10材料Q235-A；挡板800x80x12材料Q235-A法兰垫片选特制石棉板，=2mm。2.视镜的选型由于釜内介质压力 2.29，且考虑DN=3000，本设计选用两个=100的带颈视镜。其结构见图4-6。 由文献【5】 4-159页表4-5-7确定视镜的规定标记、标准图号、视镜的尺寸及材料。标 记：视镜 2.5，100标准图号：HG21575-11994。图四 ：视镜的结构型式视镜玻璃双头螺柱数量直径长度10018015028285013317084133表三：视镜的尺寸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)4压紧环1Q235-B2衬 垫2石棉橡胶板5双头螺柱8Q235-B3接 缘11Cr18Ni9Ti6螺母16Q235-B表四:视镜的材料十.选择安装底盖结构对于不锈钢设备，本设计选择DN1000 HG21565-1995，其上部与机架的输出端接口和轴封装置采用可拆相联，下部伸入釜内，结构如图所示。图五：底盖结构A十一、选择支座形式并进行计算1.支座的选型及尺寸的初步设计：这里初步将支座定为B型耳式支座，数目为4个。每台反应釜常用4个支座，但作承重计算时，考虑到安装误差造成的受力情况变坏，应按两个支座计算。(1)粗略估算反应釜的总质量釜体筒体质量DN=3000mm，=40mm的筒节，每米的质量=2992= H1=29922.3=6881.6釜体封头的质量DN=3000mm，=40mm，直边高度=5mm的标准椭圆形封头，m2=3310夹套筒体质量DN=3100mm =25mm 3=夹套封头质量由参考文献查得物料质量附件质量所以反应釜的总质量(2)粗选耳式支座的型号每个支座承受的重量根据DN=1300 由参考文表22-25初选B型耳式支座，支座号为8标记： JB/T4725-92 耳座B8材料：Q235-A 2.支座载荷的校核计算耳式支座实际承受的载荷按下式近似计算：式中 其中 Ge=0， =4将已知值代入得 所以选用的耳式支座满足要求。十二.焊缝结构的设计釜体上主要焊缝结构的设计 ()筒体的纵向焊缝 （b）筒体与下封头的环向焊缝 （c）固体物料进口与封头的焊缝 （d）进料管与封头的焊缝 （e）冷却器接管与封头的焊缝 （f）温度计接管与封头的焊缝 （h）出料口接管与封头的焊缝 图六： 釜体主要焊缝的结构及尺寸夹套上的焊缝结构的设计夹套上的焊缝结构及尺寸如图7-2。 （a）夹套的纵向焊缝 （b）夹套与封头的横向焊缝 （c）导热油进口接管与筒体的焊缝 （e）导热油出口接管与筒体的焊缝（f）釜体与夹套的焊缝图七：夹套主要焊缝的结构及尺寸十三、手孔选择与补强校核手孔选择带颈平焊法兰手孔，其公称直径DN=150mm,S=4.5mm.开孔补强校核：由文献表14-24知此手孔超出不另行补强的最大孔径范围，故必须进行补强计算：开孔直径d=150+24.5=159mm开孔削弱面积F=dS0=DPK1Di/2=(1590.180.91100)/21130.85=147.5mm2有效补强区尺寸：h1=d(S-c)= 159(4.5-2.6)=16.9mm,B=2d=2159=318mm在有效补强区内，可作为补强金属截面面积计算：A=（B-d）(n-c)-s6=(318-159) 0.85 (8-2.6)-4.14=170.3mm2因