搅拌釜式反应器课程设计书

/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：2016。11.21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85r/min功率1.4Kw设备容积V9.35m3推荐材料Q235－A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。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TOC\o”1—3”\h\z\uHYPERLINK\l”_Toc275164651”搅拌釜式反应器设计条件 1HYPERLINK\l”_Toc275164652”1确定筒体的直径和高度 2HYPERLINK\l”_Toc275164653”2.确定夹套的直径和高度 2HYPERLINK\l”_Toc275164654”3.确定夹套的材料和壁厚 34。确定内筒的材料和壁厚 3HYPERLINK\l”_Toc275164656”5.水压试验及其强度校核 4HYPERLINK\l”_Toc275164657”6.选择釜体法兰 5_Toc275164659”8。选择搅拌传动装置和密封装置 79.校核L1/B和L1/d 7_Toc275164662”11。选用手孔、视镜、温度计和工艺接管 912参考资料 10HYPERLINK\l”_Toc275164664"13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艺条件图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Q235－A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=1～1。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Di＝2100mm。查标准封头参数资料得DN＝2100mm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V1＝1/4π*2.12=3。46m3H===2。392m筒体高度圆整为H＝2400m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=H－Hj=2400-1900=500mm这样便于筒体法兰螺栓的装拆验算夹套传热面积F＝L1Hj+Fn=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Q235－A（又称为A3钢）的材质，可以知道板厚在4～20mm,设计温度在150℃时Q235－A的许用应力［]t=113MPa，因为有夹套有安全阀，所以P＝1。1Pw那么Pj＝0。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L≈Hj+h2+=2100+25+565/3≈2313E: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=12-2.8＝9.2mm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。4~1.6)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=0.21MPaPT=1。25*0.1=0.125MPa取二者最大值PT=0。21MPa夹套水压试验压力PT＝0.3＊1.1+0.1＝0。43MPa，PT=1.25*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Q235－A在常温时＝235MPa0。9＝211.5MPa水压试验时内筒夹套都小于０.９，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=2330D1=2290D2=2255D3=2241D4=2238垫片材料为石棉橡胶板，选用垫片为1440＊1440*3，JB/T4704-20007。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/T2501.4－1991）选取搅拌器外径500mm，搅拌轴直径d＝50mm的平桨式搅拌器，标记为:搅拌器500－50HG/T2501.4－1991选择搅拌轴材料为45钢,钢的许用扭应力为[]=30～40MPa，计算系数A＝118～107,则搅拌轴的直径为d=A(118～107)（42。6~38.6)mm表3－11几种常用轴材料的［］及A值轴的材料Q2，35,2035,1Cr18Ni9Ti4540Cr,35SiMn，40mNb，38SiMnMo，3Cr13[］/MPa12～2020～3030～4040～52A160～135135～118118～107107～98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d＝50mm.查阅标准《搅拌传动装置—-联轴器》，（HG21570－1995）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[］≈515N•m.验算联轴器的扭矩,查表3－12,选取工作情况系数K＝1.5，联轴器的计算扭矩［］为：N•m<［］表3－12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DN50HG21570－19958.选择搅拌传动装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》、（HG21568－1995)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BLD1.5－2－29Q。查阅标准《Y系列三相异步电动机》、（HBT10391－2002)，选电机Y90L－4,额定功率:1.5kw,转速1400r/min，根据表3－13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。5×0.95＝1。425kw，符合搅拌要求。参考标准《单支点机架》、HG21566－1995,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》、(HG21537-1992)公称轴径DN50的填料箱，标记为：填料箱PN0.6DN50HG/T21537.7—19929.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》、（HG2156—1995），机座J－B－50尺寸，可得B≈565mm。〈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釜体和夹套的质量可以查手册或自行计算,由此W2＝418×2。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77.7kg,保温层约100kg,手孔及其它拉管附件质量约50kg，由此W3＝100+40+77。7+100+50＝367。7kg反应釜总质量W＝W1+W2+W3＝10817+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/T4725—92），可以选用承载能力为50kN的支座B2JB/T4725-—1992材料为Q235－B11。选用手孔、视镜、温度计和工艺接管根据《板式平焊法兰手孔》（HG21529－2005），选用手孔形式为a式，PN＝0。6MPaDN＝250mm.手孔RFDN250PN0。6HG21529－2005加热蒸汽进口管a采用32无缝钢管，配法兰PN0。6DN25HG20593－1997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PN0.6DN25HG20593－1997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。6DN25HG20593－1997安全阀接管f采用32无缝钢管，配法兰PN0。6DN40HG20593－1997出料管口g采用45×3.5无缝钢管(详细见P54)配法兰PN0。6DN40HG20593－1997由标准《压力容器视镜》i选用碳素钢带颈视镜89×4.5DN80HGJ502－86－512参考资料《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》