反应釜的设计计算

1、过程装备与控制工程课程设计过程装备与控制工程课程设计course design of process equipment and control engineeringcourse design of process equipment and control engineering反应釜的设计计算任务书任务书f主要内容：f1 设计方案的确定及工艺流程的说明；f2 反应器的工艺计算；f3 基本尺寸计算及基本结构设计；f4 壳体、开孔补强与搅拌轴及耳式支座的强度校核；f5 绘制反应器的装配图。设计条件：设计条件：f乙酸酐分解式为f该反应的反应速率方程为，反应温度下反应速率常数为0.08 。每小时

2、处理量为 ，原料中乙酸的浓度 。试设计一台连续操作釜式反应器达到要求：3223ch cooh o2ch cooh（）-1min30.6m3095mol/mac接近设计条件的实物图接近设计条件的实物图工艺设计计算结果工艺设计计算结果f原料的处理量f反应时间30(1)95 (1 92%)7.6mol/maaafcc 0300095 92%143.75min0.608 10aafrraaacvvfqrc工艺设计计算结果工艺设计计算结果f反应体积f反应器的有效体积：f反应器的实际体积：300.6 143.751.44mrvq31 .4 41 .8 m0 .8rvv工艺设计计算部分结果参数汇总工艺设计计

3、算部分结果参数汇总f 原料液中乙酸酐的起始浓度，9.510-2 mol/l；f 反映后乙酸酐的浓度，7.610-3 mol/l；f 有效体积，1.44m3；f 反应时间，143.75min；f 乙酸酐的转化率92。f 单位时间原料液处理量，0.6m3/h；f 反应器的实际体积，1.8m3；f 装料系数0.8；f 0acacrvax0qv结构设计部分结构设计部分f釜体结构形式的选择f筒体：圆柱形f釜底的封头形状：标准椭圆型f顶盖连接方法：不可拆f换热器形式：u形夹套结构设计计算结果结构设计计算结果f釜体直径的计算f对于直立反应釜来说，釜体容积通常是指圆柱形筒体及下封头所包含的容积之和，根据釜体容

4、积和物料性质，选定 值，估算筒体内径 。由于此反应为液液反应，故而取 ，先忽略釜体封头的容积。/ih did/1ih d 结构设计计算结果结构设计计算结果f筒体内径：f根据标准圆整取33441.151.22m10.8()giivdhd 1300mmid 结构设计计算结果结构设计计算结果f釜体高度的计算 查表可知，直径为1300mm的椭圆封头总深度 ， 内表面积， 。350mmhh 21.9340ma3m3208. 0hv结构设计计算结果结构设计计算结果f对于直立式反应釜，其圆筒部分筒体的高度为f根据标准圆整取f但是 ，则重新选取。再取 ，则有：f 则圆整f 则圆整m96. 022. 14320

5、8. 08 . 015. 14220 igdvvhmm1000 h31/idh3 . 1/idh1.15mid 1.05mh1200mmid =1200mmh结构设计计算结果结构设计计算结果f釜体筒体厚度的计算f 设定操作温度t=100。腐蚀余量为 ，钢板负偏差f取焊接接头系数 选材上，由于承受压力较高，所以选择q345r。f内压 0.1mpaf设计压力：f f ， 所以 忽略不计。f则计算压力：mm22cmm3 . 01c85. 0 mpa189tmpa1 . 0wpmpa11. 01 . 1wpp5%lwpghplpmpa11. 0 ppc结构计算计算结果结构计算计算结果f计算厚度： 2c

6、icpdp mm41. 011. 085. 01892120011. 02cticpdp结构计算计算结果结构计算计算结果f设计厚度：f名义厚度： f ，圆整为6mm。f有效厚度：2dcd22.41mmc1ndc圆整圆整mm71.21cdn12enccmm7 . 321ccne结构计算计算结果结构计算计算结果f夹套的选择夹套的内径1300mm夹套高度0.63m夹套筒体厚度计算厚度：0.41mm设计厚度：2.41mm名义厚度：6mm夹套封头厚度计算厚度：0.41mm设计厚度：2.41mm名义厚度：6mm结构计算计算结果结构计算计算结果f反应釜的搅拌装置f 搅拌功率的计算f 粘度计算公式f 解得f

7、搅拌器直径 d=400mmf 叶片直径 b=80mmf 叶轮转速 n= 238.8r/minf 雷诺数 1l gl gnmiiix43.02 10 pa sm6re2.1 10结构计算计算结果结构计算计算结果f经查过程设备设计功率曲线可知，功率准数np=6f搅拌功率p=3.91kwf叶轮距槽底的安装高度hi =400mmf挡板宽度wb =120mmf电机的选用f电动机功率p=4.57kwf根据电动机的标准，查机械设计课程设计，电动机可选用y 132 m 2-6，功率5.5kw，转速960r/min。结构计算计算结果结构计算计算结果f减速机的选用f根据轴转速960r/min，电动机功率为5.5k

8、w。查表可知：应选用滚筒减速机，编号为96012。f联轴器的选用f查机械设计课程设计可知：联轴器应选gy4，类型为凸缘联轴器。f搅拌轴材料的选择f常用优质碳素钢有35、45、50钢，其中以45钢应用最多。搅拌轴受到扭转和弯曲的组合作用，其中以扭转为主。本次设计选用45钢作为搅拌轴的材料。 9550ptnmn96.198960459550t结构设计计算结果结构设计计算结果f搅拌轴直径的计算f搅拌轴的材料选为45钢，轴材料剪切弹性模量 ，许用剪切应力f轴传递最大转矩：f搅拌轴为实心轴，则直径：f d=0.045m79gpag 40mpa1/momn1989 . 08 .2385 . 5955395

9、53maxnpmn 14m ax44.921nmdg结构计算计算结果结构计算计算结果f主要接管尺寸的计算f进料管和出料管f df =16mmf查手册取 无缝钢管，法兰选用板式平焊钢管法兰pl2.5，b型，dn50。f冷却水管的计算f ds=26.6mmf查手册取无缝钢管 ，法兰选用板式平焊钢管法兰pl2.5，b型，dn40。5 . 22030 3.5主体设备配置图主体设备配置图强度校核强度校核f压力试验，选用液压试验f内筒水压试验f 故在做水压试验时，内筒稳定性符合要求s20.33mpa0.9263.95mpat2002.59=0.20mpapcrtetpldd t强度校核强度校核垫板厚度25

10、0mm垫板宽度200mm支座数量4支座高度200mm上盖板宽度70mm上盖板厚度16mm筋板长度205mm筋板内侧间距125mm筋板厚度8mm底板宽度160mm底板长度310mm螺纹中心至底板外缘距离50mm底板厚度10mm支座筋板设计温度下的拉伸弹性模量19700mpa设计温度下支座材料的许用应力113mpa支座材料的屈服强度235mpa底板的许用弯曲应力141mpa筋板材料的许用应力141mpa地脚螺栓材料q235b，腐蚀裕量3mm，规格m24每个支座的地脚螺栓个数1个。地脚螺栓常温下的许用应力147mpa地脚螺栓常温下的许用切应力117.6mpa支撑面许用耐压应力11.768mpa耳式支

11、座结构设计参数强度校核强度校核f水平风载荷和地震载荷计算f （地震为九度）f支座本体计算f单个支座本体承受的实际载荷f单个支座本体允许载荷 可以查表可知bn型耳式支座系列参数尺寸，可知q=30kn。则有：f,支座本体安全n208948 . 98 .47379 . 05 . 05 . 00gmpen78.12881033035012001312550195. 01095. 066000hdqfpiw0.25208940.251288.7821216.20newpppkn74.2110163841027. 1483. 044643010437310ndmmknggmqee qq强度校核强度校核f支

12、座处壳体内应力的计算f应力校核f支座上端a点 支座下端b点：f经计算校验合格支座处壳体所受的支座弯矩3370knmm由压力引起的一次总体薄膜应力周向应力16.38mpa由压力引起的一次总体薄膜应力轴向应力8.19mpa支座弯矩引起的最大应力周向应力57.869mpa支座弯矩引起的最大应力轴线应力32.328mpa支座弯矩引起的最大应力周向应力146.7mpa支座弯矩引起的最大应力轴向应力229.4mpa1 8 9 m p atm pm p x、强度校核强度校核f地脚螺栓的强度验算f式中，摩擦系数取支座与基础垫板之间钢对钢的静摩擦系数0.3（按钢结构设计规范）。计算得的值小于0，表明不承受剪切力

13、。f开口补强的计算f 被削弱的金属面积a=168.2 封头起补强作用金属面积a1=1516.5f 因为 ，所以需要补强圈进行补强1571.2511.58mpa1 243.37lbttbtfnb aaa 1强度校核强度校核f搅拌轴刚度的校核f为了防止搅拌轴产生过大的扭转变形，从而在扭转中振动，影响正常工作，应把轴的扭转变形限制在一个允许的范围内，即规定一个设计的扭转刚度条件。 工程上以单位长度的扭转角不得超过许用扭转角的刚度条件，即f由上式可导出实心轴直径为f搅拌轴直径 ，满足条件。3m axm ax18010onpmg imm96.3310109 . 7180321804624dmm96.33

14、mm44d设计结果汇总设计结果汇总反应器类型反应器类型间歇釜式反应器间歇釜式反应器实际体积（实际体积（m3）1.81.8反应时间（反应时间（min）143.75143.75釜体设计压力（釜体设计压力（mpa）0.10.1夹套设计压力夹套设计压力 （mpa）0.10.1设计温度（设计温度（）100内筒直径（内筒直径（mm）12001200内筒高度（内筒高度（m）12001200内筒壁厚（内筒壁厚（mm）6 6夹套直径（夹套直径（mm）13001300夹套高度（夹套高度（m）0.630.63夹套壁厚（夹套壁厚（mm）6 6内筒材料内筒材料q345r r夹套材料夹套材料q345r r搅拌功率（搅拌功率（kw）3.91.91电动机型号电动机型号y132m2 2-6搅拌器类型搅拌器类型盘式涡轮盘式涡轮搅拌轴直径（搅拌轴直径（mm）4545搅拌轴材料搅拌轴材料45钢钢挡板数量挡板数量4挡板宽度（挡板宽度（m