有搅拌装置的夹套反应釜

有搅拌装置的夹套反应釜前言化工设备机械基础化学工程、制药工程类专业以及其他相近的非机械类专业，对化下设备的机械知识和设计能力的要求而编写的。通过此课程的学习，是通过学习使同学掌握基本的设计理论并具有设计钢制的、典型的中、低、常压化工容器的设计和必要的机械基础知识。化工设备机械基础课程设计是化工设备机械基础课程教学中综合性和实践性较强的教学环节，是理论联系实际的桥梁，是学生体察工程实际问题复杂性，学习初次尝试化工机械设计。化工设计不同于平时的作业，在设计中需要同学独立自主的解决所遇到的问题、自己做出决策，根据老师给定的设计要求自己选择方案、查取数据、进行过程和设备的设计计算，并要对自己的选择做出论证和核算，经过反复的比较分析，择优选定最理想的方案和合理的设计。化工设备课程设计是培养学生设计能力的重要实践教学环节。在教师指导下，通过裸程设计，培养学生独立地运用所学到的基本理论并结合生产实际的知识，综合地分析和解决生产实际问题的能力。因此，当学生首次完成该课程设计后，应达到一下几个目的熟练掌握查阅文献资料、收集相关数据、正确选择公式，当缺乏必要的数据时，尚需要自己通过实验测定或到生产现场进行实际查定。在兼顾技术先进性、可行性、经济合理的前提下，综合分析设计任务要求，确定化工工艺流程，进行设备选型，并提出保证过程正常、安全可行所需的检测和计量参数，同时还要考虑改善劳动条件和环境保护的有效措施。准确而迅速的进行过程计算及主要设备的工艺设计计算及选型。用精炼的语言、简洁的文字、清晰地图表来表达自己的设计思想和计算结果。化工设备机械基础课程设计是一项很繁琐的设计工作，而且在设计中除了要考虑经济因素外，环保也是一项不得不考虑的问题。除此之外，还要考虑诸多的政策、法规，因此在课程设计中要有耐心，注意多专业、多学科的综合和相互协调。目录1设计方案的分析和拟定（6）2反应釜釜体的设计（6）21罐体和夹套的结构设计（6）22罐体几何尺寸计算（7）221确定筒体内径（7）222确定封头尺寸（7）223确定筒体的厚度HI（8）23夹套几何尺寸计算（8）24夹套反应釜的强度计算（9）241强度计算的原则及依据（9）242按内压对圆筒和封头进行强度计算（9）243按外压对筒体和封头进行强度校核（10）244夹套厚度计算（11）245水压试验校核计算（11）3反应釜的搅拌装置（12）31搅拌器的安装方式及其与轴连接的结构设计（12）32搅拌轴设计（13）4反应釜的传动装置（14）41常用电机及其连接（14）42釜用减速机类型，标准及其选用（14）43凸缘法兰（15）44安装底盖（15）45机架（15）46联轴器（16）5反应釜的轴封装置（16）6反应釜的其他附件（16）61支座（16）62人孔（17）63设备接口（17）7反应釜的装配图（17）课程设计任务书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。设计要求设计时要有较精确的设计内容和步骤，一份设计计算说明书，设计计算说明书是图纸设计的理论依据，是设计计算的整理和总结，是审核设计的技术文件之一。主要内容有1目录；2设计任务书；3设计方案的分析和拟定；4各部分结构尺寸的确定和设计计算；5设计小结；6参考资料。CAD图纸一张，用A2纸打印。设计内容设计一张带有搅拌装置的夹套反应釜。第三组组长张定成设计人张定成设计任务书设计参数要求容器内夹套内工作压力，MPA设计压力，MPA0709工作温度，设计温度，25M323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。夹套的安装尺寸见图46，夹套内径D2可根据筒体内径D1按表43选取D2D11001500MM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，装料系数Y操作容积/全容积22508夹套高H2计算H2（VV封）VIM代入数值计算得H2104M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其中F筒H2F1M故F封F筒223464401047077所以换热要求满足。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，其尺寸见附图42，主要尺寸有附表44查的，其中D1530MMD11490MMD21455MMD31441MMD41438MMS46MMD23MM24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。241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GB1501998钢制压力容器的规定。圆筒为正压外带夹套时当圆筒的公称直径DN600时，被夹套包围部分的圆筒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。242按内压对圆筒和封头进行强度计算（1）筒体强度计算已知TC110PC07MPA08513TMPA512ITPCDSM负偏差C215MM腐蚀裕量C215名义厚度SNSC1C282封头厚度计算同理5120ITPCDSM名义厚度SNSC1C28243按外压对筒体和封头进行强度校核（1）筒体图算法由于D0/SE20假设SN14MM令SESN212MMD0DI2SN1428MM则L/D014001428098D0/SE119D020查图55得A00012查图57由于TCPC故筒体厚度SN2取14MM由SN18MMPC所以封头厚度确定SN14MM244夹套厚度计算1夹套筒体部分厚度计算由PC209MPATC214008513TMPA2703CTPDMS负偏差C105MM腐蚀裕量C215MM则SN2S2C110MM（2）夹套封头厚度计算同理22705CTCPDMS则SN2S2C110MM245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（1）罐体水压试验由于T故PT125P125PC0875MPA6172TPDISEMA材料屈服点应力S235MPA09S1798MPA09S所以罐体水压试验强度足够T（2）由于T故PT125P125PC21125MPA2106TPDSEMA材料屈服点应力S235MPA09S1798MPA09S所以夹套水压试验强度足够T3反应釜的搅拌装置搅拌装置由搅拌器、轴及其支撑组成。搅拌器的形式很多，根据任务说明书的要求，本次设计采用的是浆式搅拌器。其机械设计的主要内容是确定搅拌器直径、搅拌器与搅拌轴的连接结构。、进行搅拌轴的强度设计和临界转速校核、选择轴的支撑结构。由表44查的D1/DJ取125121H0/DJ1121有实际情况取D1/DJ151H0/DJ11则搅拌器直径DJ900MM液面高度H0900MM31搅拌器的安装方式及其与轴连接的结构设计桨式搅拌器结构如图47所示，其桨叶为两叶。轴转速为50R/MIN,采用双层桨安装。搅拌器与轴的连接常用螺栓对夹。器主要尺寸有表45查的DJ900MMD50MM螺栓D0M16数量4螺钉D1M16数量1S16B90C150M110F45E532搅拌轴设计搅拌轴的机械设计内容同一般传动轴，主要是结构设计和强度校核（1）搅拌轴的材料选用Q235A（2）搅拌轴的结构用实心直轴，因是连接的为桨式搅拌器，故采用光轴即可。（3）搅拌轴强度校核轴扭转的强度条件是（参考文献1MAXKPTW公式95）对Q235AK1220MPA对实心轴WPD3/1624531MM3T955106P/N133700NMM则故D50MM强度足够5MAXMPAK（4）搅拌轴的形位公差和表面粗糙度的要求一般搅拌轴要求运转平稳，为防止轴的弯曲对轴封处的不利影响，因此轴安装和加工要控制轴的直度。当转速N100R/MIN时直度允许误差1000015。轴的表面粗糙度可按所配零件的标准要求选取。（5）搅拌轴的支撑一般搅拌轴可依靠减速器内的一对轴承支承。当搅拌轴较长时，轴的刚度条件变坏。为保证搅拌轴悬臂稳定性，轴的悬臂长L1，轴径D和两轴承间距B应满足以下关系L1/B45L1/D4050搅拌轴的支承常采用滚动轴承。安装轴承处的公差带常采用K6外壳孔的公差带常采用H7。安装轴承处轴的配合表面粗糙度RA取0816外壳孔与轴承配合表面粗糙度RA取164反应釜的传动装置反应釜的搅拌器是由传动装置来带动。传动装置设置在釜顶封头的上部，其设计内容一般包括电机；减速机的选型；选择联轴器；选用和设计机架和底座等。41常用电机及其连接设备选用电机主要是考虑到它的系列，功率，转速，以及安装形式和防爆要求等几项内容。最常用的为Y系列全封闭自扇冷式三相异步电动机。电机功率必须满足搅拌器运轴功率与传动系统，轴封系统功率损失的要求，还要考虑到又时在搅拌过程操造作中会出现不利条件造成功率过大。电机功率可按下式确定MDP式中P14KW095096有表48选取设计采用机械轴封，功率消耗小，PM06KW则PD22KW42釜用减速机类型，标准及其选用反应釜的立式减速机的选用根据轴转速N50R/MIN电机功率为22KW查表411可选BLD摆线针轮行星减速机，其尺寸从HG574578标准中选取。由表411选的电动机功率为22KW转速为1430R/MIN查附表54选取电动机型号为Y112M4额定功率为4KW满载转速为1440R/MIN43凸缘法兰凸缘法兰一般焊接于搅拌器封头上，用于连接搅拌传动装置。设计采用R型突面凸缘法兰，其形式见附图44，其尺寸有附表46查找。选择R型突面凸缘法兰，其尺寸如下DN400MMD1410MMD2565MMK515MMD3430MMD4455MM螺栓数量16，螺纹M24。质量46KG44安装底盖安装底盖采用螺栓等紧固件，上与机架连接，下与凸缘法兰连接。是整个搅拌传动装置与容器连接的主要连接件。设计选取了RS型安装底盖。其主要尺寸查图415和附表47和48，内容如下单位MMDN400,D2565K515D51626D6415S50D9176K2210D108M1645机架机架是安装减速机用的，它的尺寸应与减速机底座尺寸相匹配。其选用类型有三种，本次选用无支点机架。常用的无支点机架见附图51，尺寸见附表56选用WJ90型无支点机架，H140MMH225H37H48D1400D2450D3490D4430D5515D6565H660质量170KG46联轴器常用的电机和减速机输出轴与传动轴之间及传动轴与搅拌轴之间的连接，都是通过联轴器连接的。常用的类型很多，选取刚性凸缘联轴器。主要尺寸以及型式见附图55，尺寸见附表510选用GT45质量17KG5反应釜的轴封装置轴封式搅拌设备的一个重要组成部分。其任务是保证搅拌设备内处于一定的正压和真空状态以及防止物料溢出和杂质的掺入。鉴于搅拌设备以立式容器中心顶插式为主，很少满釜操作，轴封的对象主要为气体；而且搅拌设备由于反应工况复杂，轴的偏摆震动大，运转稳定性差等特点，故不是所有形式的轴封都能用于搅拌设备上。反应釜搅拌轴处的密封，属于动密封，常用的有填料密封和机械密封两种形式。他们都有标准，设计时可根据要求直接选用。这次设计选用机械轴封。机械轴封是一种功耗小，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。由于机械轴封的结构形式很多。且大都有标准。附图59和附表515给出了202型标准机械密封结构及尺寸。6反应釜的其他附件61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/T472592）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。设计中选取B型，支座数为4个。允许载荷为100KN型式见附图49，尺寸见附表49支座质量为287KG地脚螺栓M2462人孔人孔的设置是为了安装、拆卸、清洗和检修设备内部的装置。设备的直径大于900MM，应开设人孔。人孔的形状有圆形和椭圆形两种。圆形人孔制造方便。应用较为广泛。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，一便搅拌轴及搅拌器能通过人孔放入罐体内。其主要尺寸见附表411，型式见附图411密封面型式突面（RF型）公称压力10MPA公称直径DN450MM总质量125KG螺柱20个螺栓40个。螺柱M2412563设备接口化工容器及设备，往往由于工艺操作等原因，在筒体和封头上需要开一些各种用途的孔。接管和法兰是用来与管道和其他设备连接的。标准管法兰的主要参数是公称直径和公称压力。管子的公称直径和与钢管的外径的关系见表413接管的伸长度一般为从法兰密封面到壳体外径为150MM。液体出料管的设计主要从无聊易放尽、阻力小和不易堵塞等原因考虑。另外还要考虑温差应力的影响。7反应釜的装配图附图一参考文献1刁玉玮、王立业，化工设备机械基础，大连大连理工大学出版社，2006，122吴宗泽，机械设计师手册上M，北京化学工业出版社，2002，13吴宗泽，机械设计实用手册M，北京化学工业出版社，1998，74余国琮，化工机械手册M，天津天津大学出版社，1991，55魏崇光、郑晓梅，化工工程制图，北京化学工业出版社，1994，36巨勇智、勒士兰，过程设备机械基础，北京国防工业出版社，2005，47朱有庭、曲文海、于浦义，化工设备设计手册，北京化学工业出版社，2006，58汤善甫、朱思明，化工设备机械基础M，上海华东理工大学出版社，2004，129董大勤、袁凤隐，压力容器与化工设备使用手册，北京化学