夾套反應(yīng)釜設(shè)計(jì)

1、0.95m3夾套反應(yīng)釜設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書1、 罐體和夾套設(shè)計(jì)計(jì)算 1.1 罐體幾何尺寸計(jì)算1.1.1 選擇筒體和封頭的形式選擇圓柱筒體及橢圓形封頭。1.1.2 確定筒體內(nèi)徑已知設(shè)備容積要求0.95m3，按式（4-1）初選筒體內(nèi)徑： 罐體結(jié)構(gòu)示意圖式中，V=0.95m3，根據(jù)【2】38頁(yè)表4-2，常反應(yīng)物料為液-液類型， i=H1/D1=11.3，取 i=1.3，代入上式，計(jì)算得 將D1的估算值圓整到公稱直徑系列，取D1=1100mm， 1.1.3 確定封頭尺寸標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭尺寸查附表4-2，DN=1100mm，選取直邊高度h2=25mm。1.1.4 確定筒體高度當(dāng)D1=1100mm, h2=25m

2、m時(shí)，由【2】附表D-2查得橢圓形封頭的容積V封=0.1980 m3，由附表D-1查得筒體1m高的容積V1m =0.950 m3，按式（4-2）:H1=(V-V封)/V1m =（0.950-0.198）/0.95=0.7916m考慮到安裝的方便，取H1=0.9m，則實(shí)際容積為V= V1mH1+ V封=0.9500.9+0.198=1.053 m3 1.2 夾套幾何尺寸計(jì)算 1.2.1 選擇夾套結(jié)構(gòu) 選擇【2】39頁(yè)圖4-4 (b)所示結(jié)構(gòu)。 1.2.2 確定夾套直徑 查【2】表4-3, D2= D1+100=1100+100=1200mm。套封頭也采用橢圓形并與夾套筒體取相同直徑。1.2.3

3、確定夾套高度裝料系數(shù)=操作容積/全容積=0.9/0.95=0.85按式4-4計(jì)算夾套高度： H2(V- V封)/ V1m=(0.851.053-0.198)/0.95=0.734 m取H2=750mm。選取直邊高度h2=25mm。1.2.4 校核傳熱面積查【2】附表D-2，由D1=1100mm，得罐體封頭表面積F1封=1.3980 m2查【2】附表D-1，一米高筒體內(nèi)表面積F1m=3.46 m2校核傳熱面積：實(shí)際總傳熱面積F=F筒+ F1封=F1mH2 +F1封=3.460.75+1.398=3.99 m23.8 m2，可用。1.3 罐體及夾套的強(qiáng)度計(jì)算1.3.1確定計(jì)算壓力 按工藝條件，罐體

4、內(nèi)設(shè)計(jì)壓力P1=0.2MPa；夾套內(nèi)設(shè)計(jì)壓力P2=0.3MPa液體靜壓力P1H=gH210-6=10009.80.7510-6=0.007MPa，取P1H=0.01MPa計(jì)算壓力P1c=P1+P1H=0.18+0.01=0.19MPa夾套無(wú)液體靜壓，忽略P2H，故P2c=P2。1.3.2選擇設(shè)備材料分析工藝要求和腐蝕因素，決定選用Q235-A熱軋鋼板，其中100-150下的許用應(yīng)力為：t=113Mpa。1.3.3罐體筒體及封頭壁厚計(jì)算罐體筒體壁厚的設(shè)計(jì)厚度為采用雙面焊縫，進(jìn)行局部無(wú)損探傷檢查，按教材表10-9，取焊縫系數(shù)=0.85，C2=2mm，則查教材表10-10，取鋼板負(fù)偏差C1=0.25

5、mm，則d1+C1=3.34，考慮到最小厚度為3mm，取名義厚度n=5mm罐體封頭壁厚的設(shè)計(jì)厚度為查教材表10-10，取鋼板負(fù)偏差C1=0.25mm，則d1+C1=3.34mm，考慮到最小厚度為3mm，取名義厚度n=5mm1.3.4 夾套筒體及封頭壁厚計(jì)算夾套筒體壁厚的設(shè)計(jì)厚度為采用雙面焊縫，進(jìn)行局部無(wú)損探傷檢查，按【1】161頁(yè)表10-9，取焊縫系數(shù)=0.85（夾套封頭用鋼板拼焊），C2=2mm，則查【1】161頁(yè)表10-10，取鋼板負(fù)偏差C1=0.3mm，則d1+C1=3.86，考慮到最小厚度為3mm，取名義厚度n=5mm夾套封頭壁厚的設(shè)計(jì)厚度為查【1】161頁(yè)表10-10，取鋼板負(fù)偏差C

6、1=0.3mm，則d1+C1=3.86，考慮到最小厚度為3mm，取名義厚度n=5mm 為照顧到筒體和封頭焊接和取材的方便取封夾=夾=6mm。1.3.5釜體的筒體壁厚筒1.3.5.1按承受0.18Mpa的內(nèi)壓設(shè)計(jì)式中，設(shè)計(jì)壓力P=0.18Mpa；筒體內(nèi)徑D1=1100mm；許用應(yīng)力=113Mpa(同夾套材料)；焊縫同夾套，故=0.85，壁厚附加量C=C1+C2+C3=0.5+2+0=2.5mm；上述各值代入上式： 1.3.5.2按承受0.25Mpa的外壓設(shè)計(jì)設(shè)罐體筒體的名義厚度1n=5mm厚度附加量C=C1+C2+C3=0.5+2+0=2.5mm罐體筒體有效厚度1e=1n-C=5-2.5=2.5

7、mm罐體筒體外徑D10=D1+21n=1100+25=1110mm筒體計(jì)算長(zhǎng)度L=H2+1/3h1=750+1/3(300-25)=842mm系數(shù)L/D0=842/1110=0.759 系數(shù)D0/e=1110/2.5=444由【1】168頁(yè)圖10-15，查得 ：系數(shù) A=0.00019；由【1】170頁(yè)圖10-17，查得：系數(shù) B=27 則許用外壓P=Be/D=（272.5）/1110=0.060.25Mp故e=5.2mm滿足外壓穩(wěn)定性要求,其圓整到標(biāo)準(zhǔn)鋼板厚度規(guī)格取e=8mm. 1.3.6釜體的封頭壁厚計(jì)算 1.3.6.1按內(nèi)壓計(jì)算封: 式中,P=0.18Mpa,D1=1100mm, =0.

8、85, =113Mpa, C=C1+C2+C3=0.5+2+0=2.5mm,代入上式:考慮到封頭與筒體的焊接方便取封頭與筒體等壁厚封=8mm. 1.3.6.2按外壓校核封,采用圖算法:封頭有效壁厚0=- C=8-2.8=5.2mm橢圓封頭的計(jì)算當(dāng)量半徑Rv=K1D0,由設(shè)計(jì)規(guī)定或查資料知K1=0.9,故Rv=0.91116=1005mm;系數(shù)A=0.1250/Rv=0.1255.2/1005=0.00065,由【1】170頁(yè)圖10-17，查得B=84,則許用外壓P:P=B(0/Rv)=84(4.9/1116)=0.391Mpa大于水壓實(shí)驗(yàn)時(shí)的壓力0.25Mpa,故用封=8mm,外壓穩(wěn)定安全.

9、1.3.7水壓實(shí)驗(yàn)校核 1.3.7.1確定實(shí)驗(yàn)水壓Pr,根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)定知: 釜體水壓取夾套水壓取 1.3.7.2內(nèi)壓實(shí)驗(yàn)時(shí):釜體筒壁內(nèi)壓應(yīng)力夾套筒壁內(nèi)壓應(yīng)力釜體封頭壁內(nèi)應(yīng)力夾套封頭壁內(nèi)應(yīng)力因Q235-A常溫=235Mpa,看出r,r夾,r夾,r封夾都小于0.9s=179.8Mpa,故水壓實(shí)驗(yàn)安全.1.3.7.3外壓水壓實(shí)驗(yàn)釜體筒體外壓校核:0=- C=8-2.8=5.2mm,L/D0=842/1110=0.759D0/e=1110/5.2=215由【1】168頁(yè)圖10-15查得A=0.0006,由【1】170頁(yè)10-17查得B=81, 故許用外壓P=BS0/D0=815.2/1116=0.38M

10、pa水壓壓力Pr=0.32Mpa,故在0.32Mpa外壓水壓實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)可以不在釜體內(nèi)充壓,以防釜體筒體失穩(wěn).釜體底封頭外壓校核 因其允許外壓P=0.501Mpa外壓Pr=0.4Mpa,故安全.表1-1 釜體夾套厚度計(jì)算結(jié)果釜 體夾 套筒 體8 mm6 mm封 頭8 mm6 mm二、進(jìn)行攪拌傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1.進(jìn)行傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)和作帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算此攪拌釜采用V帶推進(jìn)攪拌器，選用庫(kù)存電機(jī)Y160M2-8，轉(zhuǎn)速n1=720r/min,功率5.5KW,攪拌軸轉(zhuǎn)速n2=200r/min,軸功率4.7KW，設(shè)計(jì)V帶。表2-1 V型帶的型號(hào)選擇與計(jì)算步 驟設(shè)計(jì)項(xiàng)目單 位公式及數(shù)據(jù)1傳動(dòng)的額定功率PKW5.5

11、2小皮帶輪轉(zhuǎn)速n1r/min7203大皮帶輪轉(zhuǎn)速n2r/min2004工況系數(shù)KA1.35設(shè)計(jì)功率PdKWPd=KAP=1.35.5=7.15 取Pd=7.26選V帶型號(hào)根據(jù)Pd和n1選取B型帶7速比ii=n1/n2=720/200=3.68小皮帶輪計(jì)算直徑d1mm1409驗(yàn)算帶速Vm/sV=d1n1/601000=5.310大皮帶輪計(jì)算直徑d2mmd2=id1(1-)=50011初定中心距a0mm0.7(d1+d2)a012016單根V帶額定功率P1KW1.6317i1時(shí)，單根V帶額定功率增量p1KW0.2318包角修正系數(shù)Ka0.8819帶長(zhǎng)修正系數(shù)KL0.9820V帶根數(shù)ZZ=Pd/(

12、P1+p1)KaKL=7.2/(1.63+0.23)x0.931.13=4.49取Z=52.2 攪拌軸的設(shè)計(jì) 由于攪拌軸的長(zhǎng)度較大，考慮加工的方便，將攪拌軸設(shè)計(jì)成兩部分2.2.1 進(jìn)行上軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核 上軸材料選用常用材料45鋼，結(jié)構(gòu)如圖4-17.由于上軸只要受轉(zhuǎn)矩，故按轉(zhuǎn)矩初估最小軸徑，軸上開(kāi)有一個(gè)鍵槽，軸徑擴(kuò)大并圓整后，取最小軸徑為40mm。表2-2 上軸的計(jì)算步驟項(xiàng)目及代號(hào)參數(shù)及結(jié)果1軸功率P，Kw4.72軸轉(zhuǎn)數(shù)n,r/min2003軸材料454軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩T=9550P/n，Nm224.45材料許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力t,N/mm2357軸端直徑d=365（P/nt）1/3328開(kāi)一個(gè)

13、鍵槽，軸徑擴(kuò)大5%，mm35.79圓整軸端直徑d，mm4010長(zhǎng)度l，mm5302.2.2 攪拌軸直徑的設(shè)計(jì) 2.2.2.1 取用材料為45鋼 ， 40，剪切彈性模量8.1104，許用單位扭轉(zhuǎn)角1/m。 利用截面法得： M由 得：=攪拌軸為實(shí)心軸，則：= 30.39mm 取40mm 2.2.2.2攪拌軸剛度的校核 由得： 因?yàn)樽畲髥挝慌まD(zhuǎn)角max0.620 1。 所以圓軸的剛度足夠。2.2.3攪拌軸長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)攪拌軸的長(zhǎng)度近似由釜外長(zhǎng)度、釜內(nèi)未浸入液體的長(zhǎng)度、浸入液體的長(zhǎng)度 三部分構(gòu)成。即：=+其中=H+M+F-A（H-凸緣法蘭的高度；M-安裝底蓋的高度；F-機(jī)架高度；A-機(jī)架H1）=40+50

14、+550-372=268（）=+（釜體筒體的長(zhǎng)度；封頭深度；液體的裝填高度）液體裝填高度的確定：釜體筒體的裝填高度式中操作容積（）；釜體封頭容積（）；筒體的內(nèi)徑（）液體的總裝填高度=750+25+275 =1050（）=900+2x（25+275）+2x40-1050 =530（） （40-甲型平焊法蘭高度）浸入液體攪拌軸的長(zhǎng)度的確定： 攪拌槳的攪拌效果和攪拌效率與其在釜體的位置和液柱高度有關(guān)。攪拌槳浸入液體內(nèi)的最佳深度為：（見(jiàn)文獻(xiàn)4215） 當(dāng)時(shí)為最佳裝填高度；當(dāng)時(shí)，需要設(shè)置兩層攪拌槳。 由于=1050=1100，本設(shè)計(jì)選用一個(gè)攪拌槳。攪拌槳浸入液體內(nèi)的最佳深度為：S=2Hi/3=2x105

15、0/3=700（）故浸入液體的長(zhǎng)度：=700（）攪拌軸攪拌軸的長(zhǎng)度為：=268+530+700=1498（）取=1500（） 2.2.4 攪拌抽臨界轉(zhuǎn)速校核計(jì)算 由于反應(yīng)釜的攪拌軸轉(zhuǎn)速=200不大于200，故不作臨界轉(zhuǎn)速校核計(jì)算。2.3 聯(lián)軸器的型式及尺寸的設(shè)計(jì) 由聯(lián)軸器的型式選用凸緣聯(lián)軸節(jié)。標(biāo)記為：GYH5 GB/T5843-2003，結(jié)構(gòu)如圖2-1。 圖2-1 聯(lián)軸器2.4 軸承的型式及尺寸的設(shè)計(jì) 根據(jù)攪拌軸的大小，選擇帶輪和聯(lián)軸器的連接選用平鍵12x8x40；軸承選用7210C，90x50x20；2.5 拌槳尺寸的設(shè)計(jì)框式攪拌槳的結(jié)構(gòu)如圖2-2所示。由【2】44頁(yè)表表4-5，零件明細(xì)表見(jiàn)

16、表2-3。圖2-2框式攪拌槳的結(jié)構(gòu)1-槳葉；2-橫梁；3-筋板；4-連接螺栓；5-螺母；6-穿軸螺栓；7-螺母表2-3 框式攪拌槳的尺寸（HG/T212391）螺栓螺釘數(shù)量數(shù)量60040M122M12116B重量 60 140311045-4.59不大于0.025 2.6 反應(yīng)釜的軸封裝置設(shè)計(jì)2.6.1 反應(yīng)釜的軸封裝置的選型反應(yīng)釜中應(yīng)用的軸封結(jié)構(gòu)主要有兩大類，填料箱密封和機(jī)械密封?？紤]到釜內(nèi)的物料具有易燃性和一定的腐蝕性，因此選用填料密封。根據(jù)0.25、120、n=200r/min、d=40mm。選用R40 HG 21537-1992其結(jié)構(gòu)如圖2-3、主要尺寸如表2-4所示。2.6.2 軸封

17、裝置的結(jié)構(gòu)及尺寸 圖2-3 填料密封結(jié)構(gòu) 表2-4 填料密封的主要尺寸（）軸徑螺柱401751451103158-184xM16三機(jī)架的設(shè)計(jì)由于反應(yīng)釜傳來(lái)的軸向力不大，減速機(jī)輸出軸使用了帶短節(jié)的凸緣聯(lián)軸器，且反應(yīng)釜使用不帶內(nèi)置軸承的機(jī)填料密封，故選用DJ型單支點(diǎn)機(jī)架（HG2156695）。參考【2150頁(yè)表E-8選代號(hào)為DJ55機(jī)架。結(jié)構(gòu)如圖3-1所示。圖3-1 DJ型單支點(diǎn)機(jī)架4. 選擇接管、管法蘭、設(shè)備法蘭及其他構(gòu)件4.1法蘭及其他構(gòu)件4.1.1 管法蘭 蒸汽入口A、溫度計(jì)接口D、壓縮空氣入口、冷卻水出口G采用323.5無(wú)縫鋼管，法蘭PL25（B）-10，HG20592；加料口B采用766

18、無(wú)縫鋼管，法蘭PL65（B）-10，HG20592；視鏡采用108無(wú)縫鋼管放料口采用453.5無(wú)縫鋼管，法蘭PL40（B）-10，HG20592-97；4.1.2 甲型平焊法蘭 法蘭-FM 1100-0.25 ；法蘭-M 1100-0.254.1.3 凸緣法蘭 法蘭 R300 16Mn 4.1.4防沖板50x50x10材料Q235-A；擋板800x80x12材料Q235-A4.1.5法蘭墊片選耐酸石棉板，=2mm。 4.2視鏡的選型由于釜內(nèi)介質(zhì)壓力較低（0.25）且考慮DN=1100，本設(shè)計(jì)選用兩個(gè)=100的帶頸視鏡。其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖4-1。 由文獻(xiàn)【5】 4-159頁(yè)表4-5-7確定視鏡的規(guī)定標(biāo)記

19、、標(biāo)準(zhǔn)圖號(hào)、視鏡的尺寸及材料。標(biāo) 記：視鏡0.25，100標(biāo)準(zhǔn)圖號(hào)：HG21575-11994。圖4-1 視鏡的結(jié)構(gòu)型式表4-1 視鏡的尺寸視鏡玻璃雙頭螺柱數(shù)量直徑長(zhǎng)度10018015028285013317084133表4-2 視鏡的材料件號(hào)名稱數(shù)量材料件號(hào)名稱數(shù)量材料1視鏡玻璃1硼硅玻璃(SJ-6)4壓緊環(huán)1Q235-A2襯 墊2石棉橡膠板5雙頭螺柱8Q235-A3接 緣11Cr18Ni9Ti6螺母16Q235-A五.選擇安裝底蓋結(jié)構(gòu)對(duì)于不銹鋼設(shè)備，本設(shè)計(jì)選擇DN300 HG21565-1995，其上部與機(jī)架的輸出端接口和軸封裝置采用可拆相聯(lián)，下部伸入釜內(nèi)。六、選擇支座形式并進(jìn)行計(jì)算6.1

20、確定耳式支座實(shí)際承受載荷QQ=m0g+Ge/kn+Gee/n 10m0為設(shè)備總質(zhì)量(包括客體及其附件,內(nèi)部介質(zhì)及保溫的質(zhì)量)Q1為釜體和夾套筒體總重載荷，查附表4-1，有：Dg=1100mm, =8mm 的1米高筒節(jié)的質(zhì)量q1=219kg,Dg=1200mm, =6mm 的1米高筒節(jié)的質(zhì)量q2=178kg,故Q1=H1q1+H2q2=0.9x219+0.75x178=330.6Kg，Q2為釜體和夾套封頭重載荷，查【1】312頁(yè)附續(xù)表 Dg=1100mm, =8mm 的封頭的質(zhì)量89.2kg，Dg=1200mm, =6mm 的封頭的質(zhì)量78.6kg,Q2=89.22+78.6=257kg.Q3為

21、料液重載荷，按水壓試驗(yàn)時(shí)充滿水計(jì)，r=1000kg/m3,現(xiàn)以?shī)A套尺寸估計(jì)。由【1】312頁(yè)附續(xù)表，有：Dg=1100mm的封頭容積V封=0.1980m常1米筒節(jié)的容積V1米=0.950 m常故Q3=Vr=(2V封+0.75V1)=（0.198+0.750.950）1000=910.5kg。Q4為其它附件重量757.814Kg。m=330.6+257+910.5+757.814=2255.9kg6.2 確定支座的型號(hào)及數(shù)量6.2.1初定支座的型號(hào)及數(shù)量并算出安裝尺寸D容器總重量約2255.9kg，選B3型支座本體允許載荷Q=30KN四個(gè)。 6.2.2確定水平力P因?yàn)槿萜髦糜谑覂?nèi)，不考慮風(fēng)載，所

22、以只計(jì)算水平地震力Pe，根據(jù)抗震8度取0=0.08，于是Pe =0.081.002255.99.8=1768.6N(h取180mm)則：M=Q(l2-s1)=13.73x（0.205-0.05）=1.183KNm 當(dāng)e=6-2.6=3.4mm,DN=1200mm,筒體內(nèi)壓P=0.25Mpa,材料Q235-A采用B3型耳式支座時(shí)，M=4KNm2.13 KNm,所以容器選用B3型耳式支座是沒(méi)問(wèn)題的。七.焊縫結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)7.1 釜體上主要焊縫結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) ()筒體的縱向焊縫 （b）筒體與下封頭的環(huán)向焊縫 （c）固體物料進(jìn)口與封頭的焊縫 （d）進(jìn)料管與封頭的焊縫 （e）冷卻器接管與封頭的焊縫 （f）溫度計(jì)

23、接管與封頭的焊縫 （h）出料口接管與封頭的焊縫 圖7-1 釜體主要焊縫的結(jié)構(gòu)及尺寸7.2夾套上的焊縫結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)夾套上的焊縫結(jié)構(gòu)及尺寸如圖7-2。 （a）夾套的縱向焊縫 （b）夾套與封頭的橫向焊縫 （c）導(dǎo)熱油進(jìn)口接管與筒體的焊縫 （e）導(dǎo)熱油出口接管與筒體的焊縫（f）釜體與夾套的焊縫圖7-2 夾套主要焊縫的結(jié)構(gòu)及尺寸八、手孔選擇與補(bǔ)強(qiáng)校核手孔選擇帶頸平焊法蘭手孔，其公稱直徑DN=150mm,S=4.5mm.開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)校核：由文獻(xiàn)表14-24知此手孔超出不另行補(bǔ)強(qiáng)的最大孔徑范圍，故必須進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算：開(kāi)孔直徑d=150+24.5=159mm開(kāi)孔削弱面積F=dS0=DPK1Di/2=(1590.180.91100)/21130.85=147.5mm2有效補(bǔ)強(qiáng)區(qū)尺寸：h1=d(S-c)= 159(4.5-2.6)=16.9mm,B=2d=2159=318mm在有效補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)，可作為補(bǔ)強(qiáng)金屬截面面積計(jì)算：A=（B-d）(n-c)-s