夹套反应釜设计

夹套反映釜设计计算阐明书罐体和夹套设计计算罐体几何尺寸计算选择筒体和封头的形式选择圆柱筒体及椭圆形封头。拟定筒体内径已知设备容积规定，按式（4-1）初选筒体内径：罐体构造示意图罐体构造示意图式中，V=，根据【2】38页表4-2，常反映物料为液-液类型，i=H1/D1=1～，取i=，代入上式，计算得将D1的估算值圆整到公称直径系列，取D1=1100mm，拟定封头尺寸原则椭圆形封头尺寸查附表4-2，DN=1100mm，选用直边高度h2=25mm。拟定筒体高度当D1=1100mm,h2=25mm时，由【2】附表D-2查得椭圆形封头的容积V封=m3，由附表D-1查得筒体1m高的容积V1m=m3，按式（4-2）:H1=(V-V封)/V1m=（）/=考虑到安装的方便，取H1=，则实际容积为V=V1m×H1+V封=×+=m3夹套几何尺寸计算选择夹套构造选择【2】39页图4-4(b)所示构造。拟定夹套直径查【2】表4-3,D2=D1+100=1100+100=1200mm。套封头也采用椭圆形并与夹套筒体取相似直径。拟定夹套高度

装料系数η=操作容积/全容积==按式4-4计算夹套高度：H2≥(ηV-V封)/V1m=×m取H2=750mm。选用直边高度h2=25mm。校核传热面积查【2】附表D-2，由D1=1100mm，得罐体封头表面积F1封=m2查【2】附表D-1，一米高筒体内表面积F1m=m2校核传热面积：实际总传热面积F=F筒+F1封=F1m×H2+F1封=×+=m2>m2，可用。罐体及夹套的强度计算拟定计算压力

按工艺条件，罐体内设计压力P1=；夹套内设计压力P2=液体静压力P1H=ρgH2×10-6=1000×××10-6=，取P1H=计算压力P1c=P1+P1H=+=夹套无液体静压，无视P2H，故P2c=P2。选择设备材料分析工艺规定和腐蚀因素，决定选用Q235-A热轧钢板，其中100℃-150℃下的许用应力为：[ó]t=113Mpa。罐体筒体及封头壁厚计算罐体筒体壁厚的设计厚度为采用双面焊缝，进行局部无损探伤检查，按教材表10-9，取焊缝系数φ=，C2=2mm，则查教材表10-10，取钢板负偏差C1=，则δd1+C1=，考虑到最小厚度为3mm，取名义厚度δn=5mm罐体封头壁厚的设计厚度为查教材表10-10，取钢板负偏差C1=，则δd1’+C1=，考虑到最小厚度为3mm，取名义厚度δn’=5mm夹套筒体及封头壁厚计算夹套筒体壁厚的设计厚度为采用双面焊缝，进行局部无损探伤检查，按【1】161页表10-9，取焊缝系数φ=（夹套封头用钢板拼焊），C2=2mm，则查【1】161页表10-10，取钢板负偏差C1=，则δd1+C1=，考虑到最小厚度为3mm，取名义厚度δn=5mm夹套封头壁厚的设计厚度为查【1】161页表10-10，取钢板负偏差C1=，则δd1+C1=，考虑到最小厚度为3mm，取名义厚度δn=5mm为照顾到筒体和封头焊接和取材的方便取δ封夹=δ夹=6mm。釜体的筒体壁厚δ筒按承受的内压设计

式中，设计压力P=；筒体内径D1=1100mm；许用应力[ó]=113Mpa(同夹套材料)；焊缝同夹套，故φ=，壁厚附加量C=C1+C2+C3=+2+0=；上述各值代入上式：按承受的外压设计设罐体筒体的名义厚度δ1n=5mm厚度附加量C=C1+C2+C3=+2+0=罐体筒体有效厚度δ1e=δ1n-C==罐体筒体外径D10=D1+2δ1n=1100+2ⅹ5=1110mm筒体计算长度L=H2+1/3h1=750+1/3(300-25)=842mm系数L/D0=842/1110=

系数D0/δe=1110/=444由【1】168页图10-15，查得：系数A=；由【1】170页图10-17，查得：系数B=27则许用外压[P]=Bδe/D=（27ⅹ）/1110=<3Mpa因此壁厚5mm不能满足外压稳定规定，需增大壁厚重新计算。现重新假设δ1n=8mm厚度附加量C=C1+C2+C3=+2+0=罐体筒体有效厚度δ1e=δ1n-C==罐体筒体外径D10=D1+2δ1n=1100+2ⅹ8=1116mm筒体计算长度L=H2+1/3h1=750+1/3(300-25)=842mm系数L/D0=842/1116=

系数D0/δe=1116/=215由参考资料图9-7，查得：系数A=，系数B=81则许用外压[P]=Bδe/D=81ⅹ1116=>故δe=满足外压稳定性规定,其圆整到原则钢板厚度规格取δe=8mm.釜体的封头壁厚计算

按内压计算δ封:式中,P=,D1=1100mm,φ=,[ó]=113Mpa,C=C1+C2+C3=+2+0=,代入上式:考虑到封头与筒体的焊接方便取封头与筒体等壁厚δ封=8mm.按外压校核δ封,采用图算法:封头有效壁厚δ0=δ-C==椭圆封头的计算当量半径Rv=K1D0,由设计规定或查资料知K1=,故Rv=ⅹ1116=1005mm;系数A=ⅹδ0/Rv=ⅹ1005=,由【1】170页图10-17，查得B=84,则许用外压[P]:[P]=B(δ0/Rv)=84ⅹ1116)=不不大于水压实验时的压力,故用δ封=8mm,外压稳定安全.水压实验校核

拟定实验水压Pr,根据设计规定知:釜体水压取夹套水压取

内压实验时:釜体筒壁内压应力

夹套筒壁内压应力釜体封头壁内应力夹套封头壁内应力因Q235-A常温σ=235Mpa,看出σr,σr夹,σr夹,σr封夹都不大于φσs=,故水压实验安全.

外压水压实验釜体筒体外压校核:δ0=δ-C==,L/D0=842/1110=

D0/δe=1110/=215由【1】168页图10-15查得A=,由【1】170页10-17查得B=81,故许用外压[P]=BS0/D0=81ⅹ1116=>水压压力Pr=,故在外压水压实验时应能够不在釜体内充压,以防釜体筒体失稳.釜体底封头外压校核

因其允许外压[P]=>外压Pr=,故安全.表1-1釜体夹套厚度计算成果釜

体夹

套筒

体8mm6mm封

头8mm6mm二、进行搅拌传动系统设计.进行传动系统方案设计和作带传动设计计算此搅拌釜采用V带推动搅拌器，选用库存电机Y160M2-8，转速n1=720r/min,功率,搅拌轴转速n2=200r/min,轴功率，设计V带。表2-1V型带的型号选择与计算步

骤设计项目单

位公式及数据1传动的额定功率PKW2小皮带轮转速n1r/min7203大皮带轮转速n2r/min2004工况系数KA5设计功率PdKWPd=KAⅹP=ⅹ=取Pd=6选V带型号根据Pd和n1选用B型带7速比ii=n1/n2=720/200=8小皮带轮计算直径d1mm1409验算带速Vm/sV=лd1n1/60ⅹ1000=10大皮带轮计算直径d2mmd2=id1(1-ε)=50011初定中心距a0mm(d1+d2)<a0<2(d1+d2)取a0=50013V带的基准长度Ld0mmLd0≈2a0+л/2(d1+d2)+(d2-d1)/4a0=2070取Ld=14拟定中心距d拟定安装V带时所需最小中心amin和最大中心距amaxmma=a0+(Ld-Ld0)/2=500+（500-140）/2=46515小皮带轮包角α1(°)α1=180°-(d2-d1)/aⅹ°=136°>120°16单根V带额定功率P1KW17i≠1时，单根V带额定功率增量Δp1KW18包角修正系数Ka19带长修正系数KL20V带根数ZZ=Pd/{(P1+Δp1)ⅹKaKL}={+ⅹ}=取Z=5搅拌轴的设计由于搅拌轴的长度较大，考虑加工的方便，将搅拌轴设计成两部分进行上轴的构造设计及强度校核上轴材料选用惯用材料45钢，构造如图4-17.由于上轴只要受转矩，故按转矩初估最小轴径，轴上开有一种键槽，轴径扩大并圆整后，取最小轴径为40mm。表2-2上轴的计算环节项目及代号参数及成果1轴功率P，Kw2轴转数n,r/min2003轴材料454轴所传递的转矩T=9550P/n，N`m5材料许用扭转切应力[t],N/mm2357轴端直径d>=365（P/n[t]）1/3328开一种键槽，轴径扩大5%，mm9圆整轴端直径d，mm4010长度l，mm530搅拌轴直径的设计取用材料为45钢，[]＝40，剪切弹性模量＝×104，许用单位扭转角[]＝1°/m。运用截面法得：M由得：=搅拌轴为实心轴，则：=≥取＝40mm搅拌轴刚度的校核由得：由于最大单位扭转角max＝＜[]＝1。因此圆轴的刚度足够。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+550-372=268（）=+（—釜体筒体的长度；—封头深度；液体的装填高度）液体装填高度的拟定：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（）液体的总装填高度==750+25+275=1050（）=900+2x（25+275）+2x40-1050=530（）（40-甲型平焊法兰高度）浸入液体搅拌轴的长度的拟定：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：（见文献[4]215）当时为最佳装填高度；当＜时，需要设立两层搅拌桨。由于=1050＜=1100，本设计选用一种搅拌桨。搅拌桨浸入液体内的最佳深度为：S=2Hi/3=2x1050/3=700（）故浸入液体的长度：=700（）搅拌轴搅拌轴的长度为：=268+530+700=1498（）取=1500（）搅拌抽临界转速校核计算由于反映釜的搅拌轴转速=200不不不大于200，故不作临界转速校核计算。联轴器的型式及尺寸的设计由联轴器的型式选用凸缘联轴节。标记为：GYH5GB/T5843-，构造如图2-1。图2-1联轴器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12x8x40；轴承选用7210C，90x50x20；拌桨尺寸的设计框式搅拌桨的构造如图2-2所示。由【2】44页表表4-5，零件明细表见表2-3。图2-2框式搅拌桨的构造1-桨叶；2-横梁；3-筋板；4-连接螺栓；5-螺母；6-穿轴螺栓；7-螺母表2-3框式搅拌桨的尺寸（HG/T2123—91）螺栓螺钉δ数量数量60040M122M12116B重量60140311045-不不不大于反映釜的轴封装置设计反映釜的轴封装置的选型反映釜中应用的轴封构造重要有两大类，填料箱密封和机械密封。考虑到釜内的物料含有易燃性和一定的腐蚀性，因此选用填料密封。根据＝、＝120℃、n=200r/min、d=40mm。选用R40HG21537-1992其构造如图2-3、重要尺寸如表2-4所示。轴封装置的构造及尺寸图2-3填料密封构造表2-4填料密封的重要尺寸（）轴径螺柱401751451103158-184xM16三．机架的设计由于反映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，且反映釜使用不带内置轴承的机填料密封，故选用DJ型单支点机架（HG21566—95）。参考【2150页表E-8选代号为DJ55机架。构造如图3-1所示。图3-1DJ型单支点机架选择接管、管法兰、设备法兰及其它构件法兰及其它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ф32ⅹ无缝钢管，法兰PL25（B）-10，HG20592；加料口B采用ф76ⅹ6无缝钢管，法兰PL65（B）-10，HG20592；视镜采用108无缝钢管放料口采用ф45ⅹ无缝钢管，法兰PL40（B）-10，HG20592-97；甲型平焊法兰法兰-FM；法兰-M凸缘法兰法兰R30016Mn防冲板50x50x10材料Q235-A；挡板800x80x12材料Q235-A法兰垫片选耐酸石棉板，ò=2mm。视镜的选型由于釜内介质压力较低（＝）且考虑DN=1100，本设计选用两个=100的带颈视镜。其构造见图4-1。由文献【5】4-159页表4-5-7拟定视镜的规定标记、原则图号、视镜的尺寸及材料。标记：视镜Ⅱ，100原则图号：HG21575-11994。图4-1视镜的构造型式表4-1视镜的尺寸视镜玻璃双头螺柱数量直径×长度10018015028285013317084×133表4-2视镜的材料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-A2衬垫2石棉橡胶板5双头螺柱8Q235-A3接缘11Cr18Ni9Ti6螺母16Q235-A五.选择安装底盖构造对于不锈钢设备，本设计选择DN300HG21565-1995，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。六、选择支座形式并进行计算

拟定耳式支座实际承受载荷QQ=[m0g+Ge/kn+Geⅹδe/nφ]ⅹ10m0为设备总质量(涉及客体及其附件,内部介质及保温的质量)Q1为釜体和夹套筒体总重载荷，查附表4-1，有：Dg=1100mm,δ=8mm的1米高筒节的质量q1=219kg,Dg=1200mm,δ=6mm的1米高筒节的质量q2=178kg,故Q1=H1q1+H2q2=+=，Q2为釜体和夹套封头重载荷，查【1】312页附续表Dg=1100mm,δ=8mm的封头的质量，Dg=1200mm,δ=6mm的封头的质量,Q2=ⅹ2+=257kg.Q3为料液重载荷，按水压实验时充满水计，r=1000kg/m3,现以夹套尺寸预计。由【1】312页附续表，有：Dg=1100mm的封头容积V封=常1米筒节的容积V1米=m常故Q3=Vr=(2V封+=（+ⅹ）ⅹ1000=。Q4为其它附件重量。m=+257++=

拟定支座的型号及数量初定支座的型号及数量并算出安装尺寸D容器总重量约，选B3型支座本体允许载荷Q=30KN四个。拟定水平力P由于容器置于室内，不考虑风载，因此只计算水平地震力Pe，根据抗震8度取а0=，于是Pe=ⅹⅹⅹ=(h取180mm)则：M=Q(l2-s1)=（）="m当δe==,DN=1200mm,筒体内压P=,材料Q235-A采用B3型耳式支座时，[M]=4KN"m>KN"m,因此容器选用B3型耳式支座是没问题的。七.焊缝构造的设计釜体上重要焊缝构造的设计()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7-1釜体重要焊缝的构造及尺寸夹套上的焊缝构造的设计夹套上的焊缝构造及尺寸如图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7-2夹套重要焊缝的构造及尺寸八、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=.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畴，故必须进行补强计算：开孔直径d=150+2ⅹ=159mm开孔削弱面积F=dS0=DPK1Di/2[ó]φ=(159ⅹⅹⅹ1100)/2ⅹ113ⅹ=有效补强区尺寸：h1=√d(S-c)=√[159在有效补强区内，可作为补强金属截面面