搅拌釜式反应器课程设计书

1、大连民族学院生命科学学院化工设备课程设计题 目： 搅拌反应釜课程设计 姓 名： 王睿 学 号： 2014034113 系 部： 化学工程系 专业班级： 化工142 指导教师： 赵明举 时 间：至2016.11.28 搅拌釜式反应器课程设计任务书 一、设计内容安排1. 釜式反应器的结构设计包括：设备结构、人孔数量及位置，仪表接管选择、工艺接管管径计算等。2. 设备壁厚计算及其强度、稳定性校核3. 筒体和裙座水压试验应力校核4. 编写设计计算书一份5. 绘制装配图一张（电子版）二、设计条件工作压力釜内0.1MPa夹套工作温度釜内80 夹套 工作介质釜内溶液夹套水、蒸汽腐蚀情况轻微搅拌型式平桨式转速

2、85r/min功率1.4Kw设备容积V9.35m3推荐材料Q235A三、设计要求1.学生要按照任务书要求，独立完成塔设备的机械设计；2.根据设计计算书、图纸及平时表现综合评分。四、设计说明书的内容1.符号说明2.前言（1）设计条件；（2）设计依据；（3）设备结构形式概述。3.材料选择（1）选择材料的原则；（2）确定各零、部件的材质；（3）确定焊接材料。4.绘制结构草图（1）按照工艺要求，绘制工艺结构草图；（2）确定裙座、接管、人孔、控制点接口及附件、内部主要零部件的轴向及环向位置，以单线图表示；（3）标注形位尺寸。5.标准化零、部件选择及补强计算：（1）接管及法兰选择：根据结构草图统一编制表格

3、。内容包括：代号，PN,DN,法兰密封面形式，法兰标记，用途）。补强计算。（2）人孔选择：PN,DN,标记或代号。补强计算。（3）其它标准件选择。6.结束语：对自己所做的设计进行小结与评价，经验与收获。7.主要参考资料。目录搅拌釜式反应器设计条件11 确定筒体的直径和高度22. 确定夹套的直径和高度23. 确定夹套的材料和壁厚34. 确定内筒的材料和壁厚35. 水压试验及其强度校核46. 选择釜体法兰57. 选择搅拌器、搅拌轴和联轴器68. 选择搅拌传动装置和密封装置79. 校核L1/ B和L1/d710. 容器支座的选用计算811. 选用手孔、视镜、温度计和工艺接管912 参考资料1013

4、设计感想10搅拌釜式反应器设计条件 工艺条件图工艺条件 工作压力釜内夹套工作温度釜内80夹套140工作介质釜内溶液夹套水、蒸汽腐蚀情况轻微搅拌型式平桨式转速85r/min功率1.4Kw设备容积V9.35m3推荐材料Q235A编号名称DNa进蒸汽25b压力表25c手孔250d温度计40e进物料25f安全阀40g出料40h排凝液25i视镜80备注夹套加热蒸汽系统装上安全阀，釜外保温，反应釜安装在楼板上。管 口1 确定筒体的直径和高度根据反应釜的设计要求，对于液液相类型H/Di=11.3，选取H/Di=1.3 得，由Di= 2.09m；圆整（间隔100mm）到标准公称直径系列，选取筒体直径Di210

5、0mm。查标准封头参数资料得DN2100mm时，标准椭圆封头高度h1=565mm，直边高度h2=40mm，内表面积Fn=5.04m2，容积Vh=1.41m3。计算得每米高圆筒的体积V11/4*2.12=3.46m3 H=2.392m筒体高度圆整为H2400m于是H/D=2400/2100=1.142 核查结果符合原定范围内。2. 确定夹套的直径和高度夹套的内径 Dj=Di+100=2200mm ,投料系数0.85，则直筒夹套高度： Hj=1.820m 圆整夹套高度，选取Hj=1900mm则间隙H0=HHj=2400-1900=500mm 这样便于筒体法兰螺栓的装拆验算夹套传热面积FL1Hj+F

6、n=12.74>7.1m2 即夹套传热面积符合设计要求3. 确定夹套的材料和壁厚（内压式容器）夹套选取Q235A（又称为A3钢）的材质，可以知道板厚在420mm，设计温度在150时Q235A的许用应力t=113MPa，因为有夹套有安全阀，所以P1.1Pw 那么Pj0.33MPa，因为内部夹套无法探伤，故取0.60 根据夹套的钢板厚度负偏差c1=0.6mm，单面腐蚀取腐蚀余量c2=1.0mm。则c=c1+c2=0.6+1.0=1.6 直筒夹套的壁厚计算如下:td =+C=+1.6=6.967mm标准椭圆形夹套封头的壁厚为:t=+C=6.960mm圆整至钢板规定尺寸，选取夹套的筒体和封头壁厚

7、均为6mm。夹套最大允许工作压力（MPa）夹套安全系数=0.455/0.33=1.378（符合要求）4. 确定内筒的材料和壁厚（外压式容器）设筒体厚度t (mm)，初步取负偏差c1=0.8mm，腐蚀裕度c2=2mm 则筒体有效壁厚： （mm）圆筒外径： （1）短筒式外压圆筒壁厚公式： （2）式中：内筒受外压长度LHj+h2+=2100+25+565/32313E：弹性模量，在本设计条件下，Q235A取206000MPap：工作压力的1.1倍，即0.33MPa联立（1）和（2），通过迭代法计算出te=8.8mm则，壁厚，圆整至钢板规定尺寸12mm，负偏差c1=0.8mm，腐蚀裕度c2=2mm也在

8、合适的范围，则新的m，式（2）变形，圆筒外压临界压力公式：（满足设计要求）为了制造方便，内筒、上封头和下封头的厚度也设计为12mm，以下计算时验证封头是否满足要求。取c1=0.8mm，c2=2mm则， te=12-2.89.2mm标准椭圆形封头的外压计算当量球面半径:Ro=KDo=0.9(2100+12)=1900.8mm许用外压力（完全满足实际要求1.41.6）5. 水压试验及其强度校核内筒水压试验压力PT=0.1*1.1+0.1=0.21MPa PT=1.25*0.1=0.125MPa取二者最大值PT=0.21MPa夹套水压试验压力PT0.3*1.1+0.10.43MPa，PT=1.25*

9、0.3=0.375MPa取夹套水压试验 PTj=0.43MPa内筒水压试验时壁内应力：夹套水压试验时壁内应力由于Q235A在常温时235MPa0.9211.5MPa水压试验时内筒夹套都小于.,故水压试验安全。筒体许用压力0.21MPa,夹套水压试验时故夹套在进行水压时筒体内需要充压才能保持筒体稳定。6. 选择釜体法兰根据DN=1400mm，p=0.3MPa 由于PN不会超过0.6Mpa，可以选用甲型平焊法兰。确定为RF型、甲型平焊法兰。其尺寸为D=2330 D1=2290 D2=2255 D3=2241 D4=2238 垫片材料为石棉橡胶板，选用垫片为1440*1440*3 ，JB/T4704

10、-20007. 选择搅拌器、搅拌轴和联轴器 根据工艺条件要求，查阅桨式搅拌器（HG/T2501.41991）选取搅拌器外径500mm，搅拌轴直径d50mm的平桨式搅拌器，标记为：搅拌器50050 HG/T2501.41991 选择搅拌轴材料为45钢，钢的许用扭应力为=3040MPa，计算系数A118107,则搅拌轴的直径为 d=A(118107)(42.638.6)mm表311 几种常用轴材料的及A值轴的材料Q2,35,2035,1Cr18Ni9Ti4540Cr,35SiMn,40mNb,38SiMnMo,3Cr13/MPa1220203030404052A160135135118118107

11、10798考虑到键槽可能对轴的强度的削弱和物料对轴的腐蚀，并可以取搅拌轴的d50mm。查阅标准搅拌传动装置联轴器，（HG215701995）中夹壳式联轴器形式、尺寸、技术要求、选用立式夹壳联轴器。公称直径50mm的联轴器的最大扭矩515 Nm。验算联轴器的扭矩，查表312，选取工作情况系数K1.5，联轴器的计算扭矩为：Nm < 表312 工作情况系数K原动机工 作 机扭矩变化很小的机械扭矩变化很小的机械扭矩变化中等的机械扭矩变化和冲击载荷中等的机械扭矩变化和冲击载荷很大的机械电动机1.31.51.71.92.3夹壳联轴器的标记为：联轴器DN50 HG2157019958. 选择搅拌传动装

12、置和密封装置根据设计条件，查阅标准搅拌传动装置传动轴、减速器型号及技术参数、（HG215681995）及其附录单级立式摆线钟轮减速器，按照搅拌功率和转速选择摆线针齿行星减速机BLD1.5229Q。查阅标准Y系列三相异步电动机、（HBT103912002），选电机Y90L4,额定功率：1.5kw，转速1400r/min，根据表313查得摆线针齿行星减速机传动效率为0.95，减速机输出功率为1.5×0.951.425kw，符合搅拌要求。参考标准单支点机架、HG215661995，根据所选减速机设计减速机机架。根据操作条件选用带衬套及冷却水套铸填料箱，查阅搅拌传动装置碳钢填料箱、（HG21

13、5371992）公称轴径DN50的填料箱，标记为：填料箱 PN0.6 DN50 HG/T21537.719929. 校核L1/ B和L1/d桨式搅拌器安装一层，根据安装要求和考虑带衬套填料箱有支承作用，得L1 2100mm，参考单支点机架、（HG21561995），机座JB50尺寸，可得B565mm。<4 <50 均符合要求。10. 容器支座的选用计算 反应釜因需外另保温，故选用B型悬挂式支座。反应釜的总质量包括物料（或水压试验的水）W1,釜体和夹套的质量W2,电动机、减速机、搅拌装置、法兰、保温层等附件W3。当釜内、夹套内充满水时的质量比物料重，由此 10817kg釜体和夹套的质

14、量可以查手册或自行计算，由此W2418×2.2+278×1.9+208×2+1382001.8kg电动机和减速机总质量约100kg,搅拌装置质量约40kg，筒体法兰77.7 kg，保温层约100 kg,手孔及其它拉管附件质量约50kg，由此W3100+40+77.7+100+50367.7 kg反应釜总质量WW1+W2+W310817+2001.8+367.713186.5kg即总重力约为132kN反应釜安装4个支座，但按3个支座承受计算，查阅标准耳式支座（JB/T472592），可以选用承载能力为50kN的支座B2 JB/T47251992 材料为Q235B11

15、. 选用手孔、视镜、温度计和工艺接管根据板式平焊法兰手孔（HG215292005）,选用手孔形式为a式，PN0.6 MPa DN250mm .手孔RF DN250 PN0.6 HG215292005加热蒸汽进口管a采用32无缝钢管,配法兰PN0.6 DN25 HG205931997 冷凝液出口管h 和压力表接管b都选用32无缝钢管，配法兰PN0.6 DN25 HG205931997 加强套管温度计d的管口选用45进料管口e采用32无缝钢管，配法兰PN0.6 DN25 HG205931997 安全阀接管f采用32无缝钢管，配法兰PN0.6 DN40 HG205931997出料管口g采用45

16、15;3.5无缝钢管（详细见P54）配法兰PN0.6 DN40 HG205931997 由标准压力容器视镜i选用碳素钢带颈视镜89×4.5 DN80 HGJ50286512 参考资料化学工程师技术全书 邝生鲁 化学工业出版社化工压力容器设计方法、问题和要点王非 化学工业出版社化工工程制图 魏崇光 郑晓梅 化学工业出版社化工设备机械基础 董大勤 化学工业出版社压力容器设计手册 董大勤 袁凤隐 化学工业出版社化工单元过程及设备课程设计 匡国柱 史启才 化学工业出版社化工容器及设备简明设计手册 贺匡国 化学工业出版社化工设备设计手册 朱有庭 曲文海 于浦义 化学工业出版社过程设备机械设计 潘红良等 华东理工大学出版社化工设备机械基础 刁玉玮等 大连理工大学出版社13 设计感想做完了搅拌釜式反应器的课程设计，刚开始觉得真的好复杂啊，从来没有做过这种类型的课题，想想都怕，不过得感谢赵老师，花了一节课的时间帮我们一层一层的抽丝剥茧，一点一点的分析，帮我们设计好了框架，帮我们采集了大量的数据参数以及公式，还做成了excel，方便了我们的运算和设计，才使得有幸完成。再回头发现，也觉得不是很难，就是好多参数得根据上一步或几步算出来的数据去查资料，这个有点麻烦，网上的数据和书上的数据相互借鉴查算，不过还好，其余的一些计算都还