1.8m3反應(yīng)釜課程設(shè)計

1、反應(yīng)釜設(shè)計的有關(guān)內(nèi)容一、設(shè)計條件及設(shè)計內(nèi)容分析由設(shè)計條件單可知，設(shè)計的反應(yīng)釜體積為1.8、操作體積為1.46；攪拌裝置配制的電機功率為2.2、攪拌軸的轉(zhuǎn)速為100、攪拌槳的形式為槳式；加熱的方式為用夾套內(nèi)的水進行電加熱；裝置上設(shè)有8個工藝接管、2個視鏡、4個耳式支座、8個電加熱器套管、1個固體物料進口、2個測控接管。反應(yīng)釜設(shè)計的內(nèi)容主要有：（1）釜體的強度、剛度、穩(wěn)定性計算和結(jié)構(gòu)設(shè)計；（2）夾套的的強度、剛度計算和結(jié)構(gòu)設(shè)計；（3）設(shè)計釜體的法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)、選擇接管、管法蘭；（4）人孔的選型及補強計算；（5）支座選型及驗算；（6）視鏡的選型；（7）焊縫的結(jié)構(gòu)與尺寸設(shè)計；（8）電機、減速器的選型；（

2、9）攪拌軸及框式攪拌槳的尺寸設(shè)計；（10）選擇聯(lián)軸器；（11）設(shè)計機架結(jié)構(gòu)及尺寸；（12）設(shè)計底蓋結(jié)構(gòu)及尺寸；（13）選擇軸封形式；（14）繪總裝配圖及攪拌軸零件圖等。 第一章 反應(yīng)釜釜體的設(shè)計1.1 釜體 、的確定1.1.1 釜體的確定將釜體視為筒體，根據(jù)設(shè)計條件單可知l/d=1.2由v=/4，l=1.2，得： ，圓整由文獻 314頁表16-1確定釜體的1.1.2釜體pn的確定因操作壓力0.3，由文獻 327頁表16-9可知：0.61.2 釜體筒體壁厚的設(shè)計1.2.1設(shè)計參數(shù)的確定由釜體裝有安全閥，則設(shè)計壓力：（1.051.1），取1.1=1.10.3=0.33mpa；液體靜壓：； =5，可

3、以忽略；計算壓力： = = 0.33；設(shè)計溫度： 65 ；焊縫系數(shù)： 1.0（雙面對接焊，100%無損探傷）；許用應(yīng)力：根據(jù)材料0cr18ni10ti、設(shè)計溫度100，由文獻1286頁表14- 4知137；鋼板負偏差：0.25（gb6654-1996）；腐蝕裕量：1.0（雙面腐蝕）。1.2.2 筒體壁厚的設(shè)計由公式 得：+0.25+1.0=2.697mm圓整 剛度校核：不銹鋼的考慮筒體的加工壁厚不小于5mm，故筒體的壁厚取1.3 釜體封頭的設(shè)計1.3.1 封頭的選型 由文獻317頁表16-4選釜體的封頭為標(biāo)準橢球型，代號eha、標(biāo)準jb/t47462002。1.3.2 設(shè)計參數(shù)的確定由，則可用

4、整板沖壓成型，故取1.0，其他參數(shù)與筒體相同，即 1.1=0.33 = = 1.10.30.25（gb6654-96）1.01.3.3 封頭的壁厚的設(shè)計 由公式得 = 2.395圓整得根據(jù)規(guī)定，取封頭壁厚與筒體壁厚一致1.3.4封頭的直邊尺寸、體積及重量的確定根據(jù)，由文獻1318頁表16- 5知：直邊高度： 25體 積： 0.2545深 度： 300內(nèi)表面積a： 1.6552質(zhì)量m： 76.4kg 1.4筒體長度的設(shè)計1.4.1筒體長度h的設(shè)計 ， = 1.367=1367取 h =1370 1.4.2釜體長徑比的復(fù)核 = ；滿足要求1.5 外壓筒體壁厚的設(shè)計1.5.1設(shè)計外壓的確定 由設(shè)計條

5、件單可知，夾套內(nèi)介質(zhì)的壓力為常壓，取設(shè)計外壓=0.1。 1.5.2試差法設(shè)計筒體的壁厚設(shè)筒體的壁厚6，則：=6-1.25 = 4.75，=1212， 由得：=1.171212= 22651.29筒體的計算長度= =1370 + (325-25) + 25 = 1495= 22651.29 ；該筒體為短圓筒。圓筒的臨界壓力為： 對于圓筒m=3 ，=0.4252/3=0.1417故 ；所以假設(shè)6滿足穩(wěn)定性要求。故筒體的壁厚61.5.3 圖算法設(shè)計筒體的壁厚設(shè)筒體的壁厚6，則：=6-1.25 = 4.75=1212， 在文獻1305頁中圖15- 4中的坐標(biāo)上找到1.233的值，由該點做水平線與對應(yīng)的

6、線相交，沿此點再做豎直線與橫坐標(biāo)相交，交點的對應(yīng)值為：0.ooo24。由文獻1307頁中圖15- 7中選取，在水平坐標(biāo)中找到=1.810-4點，由該點做豎直線與對應(yīng)的材料溫度線相交，沿此點再做水平線與右方的縱坐標(biāo)相交，得到系數(shù)的值為：31mpa、=1.93105。 根據(jù)=得： =0.121（）因為0.1 0.121，所以假設(shè)6合理，取封頭的壁厚6。 由文獻1318頁表16- 5知，的筒體單位高筒節(jié)的質(zhì)量約178kg/m，則筒體質(zhì)量為1781.37=243.86kg。1.6 外壓封頭壁厚的設(shè)計1.6.1 設(shè)計外壓的確定 封頭的設(shè)計外壓與筒體相同，即設(shè)計外壓=0.1。1.6.2 封頭壁厚的計算設(shè)封

7、頭的壁厚=6，則: = 6.25 = 4.75（），對于標(biāo)準橢球形封頭=0.9，0.91200=1080（）， =1080/4.75 計算系數(shù)：= 5.510-4由文獻1中圖15- 7中選取，在水平坐標(biāo)中找到=5.510-4點，由該點做豎直線與對應(yīng)的材料溫度線相交，沿此點再做水平線與右方的縱坐標(biāo)相交，得到系數(shù)的值為值為：64、=1.93105根據(jù)=得： =0.281（）因為0.1 0.281，所以假設(shè)6偏大，考慮到與筒體的焊接，取封頭的壁厚與筒體一致，故取6。1.6.3 封頭的結(jié)構(gòu)與尺寸由在文獻1318中表16-5 釜體封頭的結(jié)構(gòu)如圖1-1，封頭質(zhì)量：76.4（）圖1-1 釜體封頭的結(jié)構(gòu)與尺寸

8、表1-1 釜體封頭的尺寸6第二章 反應(yīng)釜夾套的設(shè)計2.1 夾套的、的確定2.1.1夾套的確定 由夾套的筒體內(nèi)徑與釜體筒體內(nèi)徑之間的關(guān)系可知：1200+30=1500故取=1500mm2.1.2 夾套的確定由設(shè)備設(shè)計條件單知，夾套內(nèi)介質(zhì)的工作壓力為常壓，取0.252.2 夾套筒體的設(shè)計 2.2.1 夾套筒體壁厚的設(shè)計因為為常壓0.3，所以需要根據(jù)剛度條件設(shè)計筒體的最小壁厚。 因15003800，取min2 /1000且不小于3 另加，故 min21500/1000+1=4對于碳鋼制造的筒體壁厚取6。 2.2.2 夾套筒體長度的初步設(shè)計 根據(jù)，由文獻1316頁表16- 3知： 則 h筒=1.065

9、9m=1065.9mm 取 h筒=1065mm由文獻1318頁表16- 5知，的筒體單位高筒節(jié)的質(zhì)量約223kg/m，則筒體質(zhì)量為2231.065=237.50kg。2.3 夾套封頭的設(shè)計 2.3.1 封頭的選型夾套的下封頭選標(biāo)準橢球型，內(nèi)徑與筒體相同（1500）。代號eha，標(biāo)準jb/t47462002。夾套的上封頭選無折邊錐形封頭，且半錐角、大端直徑=1500，小端直徑=1212。 2.3.2 橢球形封頭壁厚的設(shè)計因為為常壓0.3，所以需要根據(jù)剛度條件設(shè)計封頭的最小壁厚。 因15003800，取min2/1000且不小于3 另加，故min21500/1000+1=4對于碳鋼制造的封頭壁厚取

10、6。 2.3.3橢球形封頭結(jié)構(gòu)尺寸的確定由文獻1318頁表165。見表2-1表2-1 封頭尺寸直邊高度深 度容 積質(zhì) 量253500.3977102.92.3.4橢球形封頭結(jié)構(gòu)的設(shè)計封頭的下部結(jié)構(gòu)如圖2-1。由設(shè)備設(shè)計條件單知：下料口的125，根據(jù)文獻1402頁表18- 4知封頭下部結(jié)構(gòu)的主要結(jié)構(gòu)尺寸260。2.3.5帶折邊錐形封頭壁厚的設(shè)計考慮到封頭的大端與夾套筒體對焊，小端與釜體筒體角焊，因此取封頭的壁厚與夾套筒體的壁厚一致，即6。結(jié)構(gòu)及尺寸如圖2-2。 圖 2-1 下封頭的結(jié)構(gòu) 圖 2-2 上封頭的結(jié)構(gòu) 2.3.6 封頭結(jié)構(gòu)的設(shè)計公稱直徑dn/mm總深度h/mm內(nèi)表面積a/m2容積v/m

11、315004002.55680.8602.3.7 帶折邊錐形封頭壁厚的設(shè)計 由于封頭過渡部分與錐體部分受力情況不同，分兩部分計算 過渡部分： k=0.68 f=0.554 ，選型為cha。 錐體部分： 故：mm 圓整 2.4 傳熱面積的校核 =1200mm釜體下封頭的內(nèi)表面積 = 1.6552=1200mm筒體（1高）的內(nèi)表面積= 4.772夾套包圍筒體的表面積= = 4.771.065=5.08012+=1.6552 + 5.0801=6.7353由于釜內(nèi)進行的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，產(chǎn)生的熱量不僅能夠維持反應(yīng)的不斷進行，且會引起釜內(nèi)溫度升高。為防止釜內(nèi)溫度過高，在釜體的上方設(shè)置了冷凝器進行換熱，因

12、此不需要進行傳熱面積的校核。如果釜內(nèi)進行的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，則需進行傳熱面積的校核，即：將+ = 6.7353 2與工藝需要的傳熱面積進行比較。若+，則不需要在釜內(nèi)另設(shè)置蛇管；反之則需要蛇管。第三章 反應(yīng)釜釜體及夾套的壓力試驗3.1釜體的水壓試驗3.1.1水壓試驗壓力的確定 水壓試驗的壓力：且不小于(+0.1) ，查.0 ，（+0.1）= 0.43， 取=0.433.1.2液壓試驗的強度校核 由 得： 0.9 =0.92001.0=180由54.53 =1200，本設(shè)計選用兩層攪拌槳。攪拌槳浸入液體內(nèi)的最佳深度為：s=2di/3=21200/3=800故浸入液體的長度：=800攪拌軸攪拌軸的長度

13、為：=450+629+800=1879，取=18805.4.2攪拌軸的結(jié)構(gòu)由于攪拌軸的長度較適中，考慮加工的方便，可將攪拌軸一次加工成型。一層攪拌漿的位置：325 二層攪拌漿的位置：=13912325 =139123251020.5 圓整 =1020 第六章 傳動裝置的選型和尺寸計算6.1電動機的選型由于反應(yīng)釜里的物料具有一定的腐蝕性，故選用改進型三相異步電機。根據(jù)電機的功率2.2、轉(zhuǎn)速1430，由文獻4表10-4-5選用的電機型號為：y2-100。6.2減速器的選型6.2.1 減速器的選型根據(jù)電機的功率2.2、攪拌軸的轉(zhuǎn)速100、傳動比為1430/ 10014.3選用直聯(lián)擺線針輪減速機（jb

14、/t2982-1994），標(biāo)記zld2.23a11。由文獻41404頁表9-1-30確定其安裝尺寸，直聯(lián)擺線針輪減速機的外形見圖6-1、安裝尺寸如表-1。6.2.2 減速機的外形安裝尺寸圖6-1 直連擺線針輪減速機表61 減速機的外形安裝尺寸l1dd226745415506-1245230d3d41 2001703810143356.3機架的設(shè)計由于反應(yīng)釜傳來的軸向力不大，減速機輸出軸使用了帶短節(jié)的夾殼聯(lián)軸節(jié)，且反應(yīng)釜使用不帶內(nèi)置軸承的機械密封，故選用wj型單支點機架（hg2156695）。由攪拌軸的直徑40mm可知，機架的公稱直徑200。結(jié)構(gòu)如圖62所示。圖62 wj型無支點機架6.4底座的

15、設(shè)計對于不銹鋼設(shè)備，本設(shè)計如下底座的結(jié)構(gòu)，其上部與機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)，結(jié)構(gòu)與尺寸如圖6-3所示。圖6-3 底座的結(jié)構(gòu)第七章 反應(yīng)釜的軸封裝置設(shè)計7.1 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，因此選用機械密封。根據(jù)0.3、65、。由文獻4855頁表7-3-79選用205型（雙端面小彈簧uu型）釜用機械密封，其結(jié)構(gòu)如圖7-1、主要尺寸如表71所示。7.2 軸封裝置的結(jié)構(gòu)及尺寸圖7-1 釜用205型機械密封結(jié)構(gòu)表71 釜用機械密封的主要尺寸（）軸徑40175145110335224-

16、188第八章 支座的選型及設(shè)計8.1支座的選型及尺寸的初步設(shè)計 由于設(shè)備外部設(shè)置有100的保溫層，文獻1342頁表16-23所以選耳式b型支座，支座數(shù)量為4個反應(yīng)釜總質(zhì)量的估算：+式中：釜體的質(zhì)量（）；夾套的質(zhì)量（）；攪拌裝置的質(zhì)量（）附件的質(zhì)量（）；保溫層的質(zhì)量（）= +2 =243.86+76.42=396.66= +=237.5+117.7=355.2= + + + + + + =7.6+4.59+34+45+150=241.19= + + + + + + + + + + +=88.9+0.73+1.5136.854.082.941.193.4114.72500=638.62=100將各

17、已知值代入上式得反應(yīng)釜的總質(zhì)量為1731.67，約為1750。 物料總質(zhì)量的估算：式中：釜體介質(zhì)的質(zhì)量（）；夾套內(nèi)水的質(zhì)量（） 考慮到后期的水壓試驗，對物料總質(zhì)量的計算以水裝滿釜體和夾套計算，估算過程為=1.81000=1800（v +v封頭）=（1.767-1.131）1.065+（0.4860-0.2545）1000=908.84910得估算結(jié)果為裝置的總質(zhì)量：4460（）每個支座承受的重量按最壞受力狀況考慮（即有可能只有兩個支座承載），約為4.469.81/221.88（） 根據(jù)由文獻1342頁表16-23初選b型耳式支座，支座號為4標(biāo)記： jb/t4725-9

18、2 耳座b4材料：q235-af系列參數(shù)尺寸如表81。表81 b型耳式支座的尺寸底板筋板墊板地腳螺栓支座重量規(guī)格250200140147029016010315250840302415.78.2支座載荷的校核計算耳式支座實際承受的載荷按下式近似計算：由文獻1341頁知其中d為： d=1962，9.81，ge15009.8114715，=4460，=4，=0，將已知值代入因為所以選用的耳式支座滿足要求。第九章 焊縫結(jié)構(gòu)的設(shè)計9.1.釜體上主要焊縫結(jié)構(gòu)的設(shè)計釜體上的主要焊縫結(jié)構(gòu)及尺寸如圖9-1所示 ()筒體的縱向焊縫 （b）筒體與下封頭的環(huán)向焊縫 （c）人孔接管與封頭的焊縫 （d）進料管與封頭的焊

19、縫 （e）出料口接管與封頭的焊縫 圖9-1 釜體主要焊縫的結(jié)構(gòu)及尺寸9.2夾套上的焊縫結(jié)構(gòu)的設(shè)計夾套上的焊縫結(jié)構(gòu)及尺寸如圖9-2所示 （a）夾套的縱向焊縫 （b）夾套與封頭的橫向焊縫 （c）水出口接管與筒體的焊縫 （d）水進口接管與筒體的焊縫（e）釜體與夾套的焊縫圖9-2 夾套主要焊縫的結(jié)構(gòu)及尺寸第十章 固體物料進口的開孔及補強計算10.1封頭開人孔后被削弱的金屬面積的計算由于人孔的開孔直徑較大，因此需要進行補強計算，本設(shè)計采用等面積補強的設(shè)計方法。 釜體上封頭開人孔后被削弱的金屬面積為：式中：=480-16+2(1812.5)=468 =1.446=137137=1=4681.44621.4

20、460= 676.72867710. 2 有效補強區(qū)內(nèi)起補強作用的金屬面積的計算10.2.1封頭起補強作用金屬面積的計算式中： 取兩者中較大值， 936 =6-1.25=4.75= 8 （1812.5）=6 =1= 1546.27210.2.2接管起補強作用金屬面積的計算其中： =61.2 則取其中的較小值61.2 = =0.56 =665.85610.2.3焊縫起補強作用金屬面積的計算 1810.3判斷是否需要補強的依據(jù) = 1546.272+ 665.856+ 18 =2230.128=677因為，所以不需要補強。第十一章 反應(yīng)釜的裝備圖及部件圖11.1 攪拌軸的部件圖攪拌軸的部件圖如圖11-1所示11.2 反應(yīng)釜的裝配圖攪拌軸的部件圖反應(yīng)釜的裝配圖及部件圖見附圖1圖11-1攪拌軸的部件圖