夾套反應釜設計

1、Di34V罐體結(jié)構(gòu)示意圖式中，V=，根據(jù)【2】38頁表4-2,常反應物料為液-液類型,i=Hi/Di=1，取i=，代入上式，計算Di=1.032夾套反應釜設計計算說明書、罐體和夾套設計計算罐體幾何尺寸計算選擇筒體和封頭的形式選擇圓柱筒體及橢圓形封頭。確定筒體內(nèi)徑已知設備容積要求，按式（4-1）初選筒體內(nèi)徑:將Di的估算值圓整到公稱直徑系列，取 Di=1100mm ,確定封頭尺寸標準橢圓形封頭尺寸查附表4-2, DN=1100mm,選取直邊高度 h2=25mm。確定筒體高度當Di=ii00mm, h2=25mm時，由【2】附表D-2查得橢圓形封頭的容積 V封=m3,由附表D-1查得筒體1m高的容

2、積Vim = m3,按式（4-2）:Hi=（V-V 聿t）/Vim = （） /=考慮到安裝的方便，取Hi=,則實際容積為V= Vim x Hi+ V聿t=x += m3夾套幾何尺寸計算選擇夾套結(jié)構(gòu)選擇【2】39頁圖4-4 (b)所示結(jié)構(gòu)。確定夾套直徑查【2】表4-3, D2= Di+100=1100+100=1200mm。套封頭也采用橢圓形并與夾套筒體取相同直徑。確定夾套高度裝料系數(shù)Y=操作容積/全容積=按式4-4計算夾套高度：H2>( Y V- V聿0/ V1m=x m取H2=750mm。選取直邊高度 h2=25mm。校核傳熱面積查【2】附表D-2,由D1=1100mm,得罐體封頭表

3、面積 F1封=m2查【2】附表D-1, 一米高筒體內(nèi)表面積F1m= m2校核傳熱面積：實際總傳熱面積 F=F筒+ E聿t=F1mX H2 +F1聿t=x += m2> m2 ,可用。罐體及夾套的強度計算確定計算壓力按工藝條件，罐體內(nèi)設計壓力P1=;夾套內(nèi)設計壓力 P2=液體靜壓力 P1H= p gH2X 10-6=1000 X X X 10-6 =,取 P1H=計算壓力 Pic=Pi+Pih=+=夾套無液體靜壓，忽略P2H,故P2c=P2o選擇設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100C -150c下的許用應力為:=113Mpa。罐體筒體及封頭壁厚計算罐體筒

4、體壁厚的設計厚度為PcDiPc采用雙面焊縫，進行局部無損探傷檢查，按教材表10-9,取焊縫系數(shù)。=C2=2mm,則_p1cD1di1C22Pic0.19 11002 113 0.85 0.192 1.09 2 3.09查教材表10-10,取鋼板負偏差 G =,則8 d1+C1=,考慮到最小厚度mim為3mm,取名義厚度8 n=5mm罐體封頭壁厚的設計厚度為d12Redt0.5Pc0.19 11002 113 0.85 0.5 0.191.09 2 3.09mim為3mm ,取名義厚度8 n，=5mm查教材表10-10,取鋼板負偏差 G=,則8 d1，+C1=考慮到最小厚度夾套筒體及封頭壁厚計算

5、夾套筒體壁厚的設計厚度為pc DipdtC22Pc采用雙面焊縫，進行局部無損探傷檢查，按【1】161頁表10-9,取焊縫系數(shù)4 =（夾套封頭用鋼板拼焊），C2=2mm,則C22 1.56 2 3.56mm_P2cD2d2- t2P2c0.25 12002 113 0.85 0.25mim為3mm ,取名義厚度查【1】161頁表10-10,取鋼板負偏差 G=,則8 d1+C1=,考慮到最小厚度8 n=5mm夾套封頭壁厚的設計厚度為,P2CD2d2 2 t0.5P2c0.25 12002 113 0.85 0.5 0.252 1.56 2 3.56查【1】161頁表10-10,取鋼板負偏差。=,則

6、s d1+C1=,考慮到最小厚度mim為3mm,取名義厚度8 n=5mm為照顧到筒體和封頭焊接和取材的方便取8封夾-8夾=6mm。釜體的筒體壁厚8筒按承受的內(nèi)壓設計:PD1筒一 C2 P式中，設計壓力P=;筒體內(nèi)徑D1=1100mm；許用應力q=113Mpa（同夾套材料）；焊縫同夾套，故（）=, 壁厚附加量 C-C1+C2+C3=+2+0=上述各值代入上式:PD1t 1 C 3.592 P按承受的外壓設計設罐體筒體的名義厚度81n=5mm厚度附加量 C=C1+C2+C3=+2+0=罐體筒體有效厚度81e= 8 1n-C=罐體筒體外徑 D10=D1+2 8 1n=1100+2 x 5=1110m

7、m筒體計算長度 L=H2+1/3h1=750+1/3(300-25)=842mm系數(shù) L/D0=842/1110= 系數(shù) D0/ 8 e=1110/=444由1 168頁圖10-15,查得：系數(shù) A=;由11】170頁圖10-17,查得：系數(shù)B=27則許用外壓P=B8 e/D= (27 x) /1110=<3Mpa因此壁厚5mm不能滿足外壓穩(wěn)定要求，需增大壁厚重新計算?，F(xiàn)重新假設8 1n=8mm厚度附加量 C=C1+C2+C3=+2+0=罐體筒體有效厚度8 1e= 8 1n-C=罐體筒體外徑 D10=D1+2 8 1n=1100+2 x 8=1116mm筒體計算長度 L=H2+1/3h1

8、=750+1/3(300-25)=842mm系數(shù) L/D0=842/1116= 系數(shù) D0/ 6 e=1116/=215由參考資料圖9-7,查得：系數(shù) A=,系數(shù) B=81則許用外壓P=BS e/D=81 x 1116=>故8 3=滿足外壓穩(wěn)定性要求，其圓整到標準鋼板厚度規(guī)格取8e=8mm.釜體的封頭壁厚計算按內(nèi)壓計算8封：PD封t1 C20.5P式中，P=,D1=1100mm, ()=, c=113Mpa, C=C1+C2+C3=+2+0或入上式：PD封 t一1 C 3.5920.5P考慮到封頭與筒體的焊接方便取封頭與筒體等壁厚8封=8mm.按外壓校核8封，采用圖算法：封頭有效壁厚6

9、0= 6 - C=橢圓封頭的計算當量半徑Rv=K1D0由設計規(guī)定或查資料知 K1=，故Rv=x 1116=1005mm;系數(shù)A=x 8 0/Rv= x 1005=，由【1】170頁圖10-17,查得B=84，則許用外壓P:P=B(S 0/Rv)=84x 1116)=大于水壓實驗時的壓力，故用8封=8mm,外壓穩(wěn)定安全.水壓實驗校核確定實驗水壓Pr,根據(jù)設計規(guī)定知：釜體水壓取% 1.25Rf=1.251130.18=0.23113夾套水壓取P2T 1.25P2T=1.251130.25=0.32113內(nèi)壓實驗時：釜體筒壁內(nèi)壓應力Pt(Di e)0.23 1100 5.21T2 5.224.4MP

10、a夾套筒壁內(nèi)壓應力P2T(D1e)0.32 1200 3.42T2 3.456.6MPa釜體封頭壁內(nèi)應力仃封=P1T K1 D12 e 0.230.9 1100 2 80.5 5.22 5.2=22.2PMa夾套封頭壁內(nèi)應力2T封51.4MPaP2T K1 D2 2 n 0.5 e 0.320.9 1200 2 60.5 3.42 3.4因Q235-A常溫(T =235Mpa,看出r, r夾，r夾，r封夾都小于。$=故水壓實驗安全.外壓水壓實驗釜體筒體外壓校核：8 0= 8 - C=,L/D0=842/1110= D0/ 8 e=1110/=215由【1】168頁圖10-15查得A=，由【1】

11、170頁10-17查彳B B=81,故許用外壓P=BS0/D0=81 x 1116=水壓壓力P，故在外壓水壓實驗時應可以不在釜體內(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=外壓Pr=,故安全.表1-1釜體夾套厚度計算結(jié)果釜體夾套筒體8 mm6 mm封頭8 mm6 mm二、進行攪拌傳動系統(tǒng)設計.進行傳動系統(tǒng)方案設計和作帶傳動設計計算此攪拌釜采用 V帶推進攪拌器，選用庫存電機Y160M2-8,轉(zhuǎn)速n1=720r/min,功率，攪拌軸轉(zhuǎn)速n2=200r/min,軸功率，設計V帶。表2-1 V型帶的型號選擇與計算步 驟設計項目單 位公式及數(shù)據(jù)1傳動的額定功率PKW2小皮帶輪轉(zhuǎn)速n1r/m

12、in7203大皮帶輪轉(zhuǎn)速n2r/min2004工況系數(shù)KA5設計功率PdKWPd=KAx P= x =取Pd=6選V帶型號根據(jù)Pd和n1選取B型帶7速比ii=n1/n2=720/200=8小皮帶輪計算直徑d1mm1409驗算帶速Vm/sV=ji d1n1/60 x1000=10大皮帶輪計算直徑d2mmd2nd1(1- £ )=50011初定中心距a0mm(d1+d2)<a0<2(d1 +d2)取 a0=50013V帶的基準長度Ld0mmLd0=2a0+ji/2(d1+d2)+(d2-d1)/4a0=2070取 Ld=200014確定中心距d確定安裝V帶時所需最小中心ami

13、n和最大中心品巨amaxmma=a0+(Ld-Ld0)/2=500+(500-140) /2=46515小皮帶輪包角a 1(0 )a 1=180°-(d2-d1)/a x° =136° >120°16單根V帶額定功率P1KW17i w 1時，單根V帶額定功率增量A p1KW18包角修正系數(shù)Ka19帶長修正系數(shù)KL20V帶根數(shù)ZZ=Pd/( P1+A p1) x KaKL=+ x =取 Z=5攪拌軸的設計由于攪拌軸的長度較大，考慮加工的方便，將攪拌軸設計成兩部分進行上軸的結(jié)構(gòu)設計及強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

14、轉(zhuǎn)矩，故按轉(zhuǎn)矩初估最小軸徑，軸上開有一個鍵槽，軸徑擴大并圓整后，取最小軸徑為 40mm。表2-2上軸的計算步驟項目及代號參數(shù)及結(jié)果1軸功率P, Kw2軸轉(zhuǎn)數(shù)n,r/min2003軸材料454軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩T=9550P/n,N'm5材料許用扭轉(zhuǎn)切應力t,N/mm2357軸端直徑 d>=365 (P/nt) 1/3328卅-個鍵槽，軸徑擴大5%, mm9圓整軸端直徑d, mm4010長度l, mm530攪拌軸直徑的設計取用材料為45鋼， = 40MPa ,剪切彈性模量 G =xi0MPa ,許用單位扭轉(zhuǎn)角 = 1/m。P4.7M=9550 =9550=224.4N mn200由 m

15、axW 得：WW攪拌軸為實心軸，則：利用截面法得：MTmaxM9.553 106 =9.553 10630n 85 4033 P34.70.2d3=9550 103=9550 103n200 40d > 取 d =40mm攪拌軸剛度的校核由max J吧103得:1803103=0.620 /m224.4 1038.1 104 0.1 404因為最大單位扭轉(zhuǎn)角max =o/m< =1o/m。所以圓軸的剛度足夠。攪拌軸長度的設計攪拌軸的長度L近似由釜外長度L1、釜內(nèi)未浸入液體的長度 L2、浸入液體的長度L3三部分構(gòu)成。即：L = L1 + L3+L2其中L1=H+M+F-A （H-凸緣

16、法蘭的高度；M-安裝底蓋的高度；F-機架高度；A-機架H1）L1 =40+50+550-372=268 (mm)L2 = Ht + Hf Hi ( Ht釜體筒體的長度;Hf 一封頭深度；H i液體的裝填高度）液體裝填高度Hi的確定:釜體筒體的裝填高度H1VcVF式中VC一操作容積（m3）; Vf 一釜體封頭容積（3m ）； Di 一筒體的內(nèi)徑（m ）0.9105 0.1980H1 =0.75 m1.124液體的總裝填高度 Hi = H1 h1 h2 =750+25+275二1050 ( mm)L2=900+2x (25+275) +2x40-1050 =530 (mm)（40-甲型平焊法蘭高度

17、）浸入液體攪拌軸的長度 L3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:一22S-DiH i(見文獻4215)33當Di d時為最佳裝填高度；當 Di v Hi時，需要設置兩層攪拌槳。由于Hi =1050 mm< Di =1100mm,本設計選用一個攪拌槳。攪拌槳浸入液體內(nèi)的最佳深度為：S=2Hi/3=2x1050/3=700 （ mm）故浸入液體的長度：L3=700 ( mm)攪拌軸攪拌軸的長度 L為：L =268+530+700=1498 (mm)取 L =1500 ( mm)攪拌抽臨界轉(zhuǎn)速校核計算由于反應釜的攪拌軸轉(zhuǎn)速n =200

18、 r/min不大于200 r/min ,故不作臨界轉(zhuǎn)速校核計算。聯(lián)軸器的型式及尺寸的設計由聯(lián)軸器的型式選用凸緣聯(lián)軸節(jié)。標記為:GYH5 GB/T5843-2003,結(jié)構(gòu)如圖 2-1。圖2-1聯(lián)軸器軸承的型式及尺寸的設計根據(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;拌槳尺寸的設計框式攪拌槳的結(jié)構(gòu)如圖2-2所示。由【2】44頁表表4-5,零件明細表見表 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/T2123 91)Djd螺栓螺釘8ad1數(shù)量d3數(shù)

19、量d460040M122M12116Bh1h2cemff1重量P/n60140311045-不大于反應釜的軸封裝置設計反應釜的軸封裝置的選型反應釜中應用的軸封結(jié)構(gòu)主要有兩大類，填料箱密封和機械密封。考慮到釜內(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)pw = MPa、t=120C、n=200r/min、d=40mm。選用R40 HG21537-1992其結(jié)構(gòu)如圖2-3、主要尺寸如表 2-4所示。軸封裝置的結(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(mm)軸徑dD1D2D3Hn螺柱401751451103158-184xM16三.機架的設計由于反應釜傳來的軸向力不大，減

20、速機輸出軸使用了帶短節(jié)的凸緣聯(lián)軸器，且反應釜使用不帶內(nèi)置軸承的機填料密封，故選用DJ型單支點機架(HG21566 95)。參考2150頁表E-8選代號為DJ55機架。結(jié)構(gòu)如圖3-1所示。圖3-1 DJ型單支點機架四.選擇接管、管法蘭、設備法蘭及其他構(gòu)件法蘭及其他構(gòu)件管法蘭蒸汽入口 A、溫度計接口 D、壓縮空氣入口、冷卻水出口G采用6 32X無縫鋼管，法蘭 PL25(B) -10,HG20592;加料口 B采用力76 x 6無縫鋼管，法蘭 PL65 ( B) -10, HG20592;視鏡采用108無縫鋼管放料口采用力45 x無縫鋼管，法蘭 PL40 (B) -10, HG20592-97;甲型

21、平焊法蘭法蘭-FM ;法蘭-M凸緣法蘭 法蘭R300 16Mn防沖板 50x50x10 材料 Q235-A;擋板 800x80x12 材料 Q235-A法蘭墊片選耐酸石棉板，o =2mm。視鏡的選型由于釜內(nèi)介質(zhì)壓力較低(pW = MPa )且考慮 DN=1100,本設計選用兩個 DN =100的帶頸視鏡。其結(jié)構(gòu)見圖4-1。由文獻【5】4-159頁表4-5-7確定視鏡的規(guī)定標記、標準圖號、視鏡的尺寸及材料。標 記：視鏡n PN , DN 100標準圖號:HG21575-11994。. 岳柱圖4-1視鏡的結(jié)構(gòu)型式表4-1視鏡的尺寸DN視鏡玻璃dn SDDib1b2hdHHi雙頭螺柱數(shù)量直徑x長度1

22、0018015028285013317084X 133表4-2視鏡的材料件號名稱數(shù)量材料件號名稱數(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)對于不銹鋼設備，本設計選擇DN300 HG21565-1995,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)。六、選擇支座形式并進行計算確定耳式支座實際承受載荷 QQ=m0g+Ge/kn+Ge x s e/n 4 x 10m0為設備總質(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

23、表4-1,有：Dg=1100mm, 8 =8mm 的 1 米高筒節(jié)的質(zhì)量 q1=219kg,Dg=1200mm, 8 =6mm 的 1 米高筒節(jié)的質(zhì)量 q2=178kg,故 Q1=H1q1+H2q2=+=,Q2為釜體和夾套封頭重載荷， 查【1】312頁附續(xù)表 Dg=1100mm, 8 =8mm的封頭的質(zhì)量，Dg=1200mm,8 =6mm的封頭的質(zhì)量，Q2=x 2+=257kg.Q3為料液重載荷，按水壓試驗時充滿水計，r=1000kg/m3,現(xiàn)以夾套尺寸估計。由【1】312頁附續(xù)表，有：Dg=1100mm的封頭容積 丫封二常1米筒節(jié)的容積 V1米二m常故 Q3=Vr=(2V圭+= (+x) x

24、 1000=oQ4為其它附件重量。m=+257+=確定支座的型號及數(shù)量初定支座的型號及數(shù)量并算出安裝尺寸D容器總重量約，選 B3型支座本體允許載荷 Q=30KN四個。D= J Di+2 n+2 e 2 b2 2 l2 S1 = J 1200 2 6 2 882 2 205 50 =1537.97mm確定水平力P因為容器置于室內(nèi)，不考慮風載，所以只計算水平地震力Pe,根據(jù)抗震8度取a 0=,于是Pe =x x x=(h 取 180mm)則:C m°g Ge 4 Ph GeSeQ=knnD“32255.9 9.8 4 1768.6 180102 0.832 1537.97M=Q(l2-s

25、1)=()="m 當 8 e=,DN=1200mm,筒體內(nèi)壓 P=，材料 Q235-A 采用 B3 型耳式支座時，M=4KN"m>KN"m,所以容器選用B3型耳式支座是沒問題的。七.焊縫結(jié)構(gòu)的設計釜體上主要焊縫結(jié)構(gòu)的設計(a)筒體的縱向焊縫(b)筒體與下封頭的環(huán)向焊縫(0固體物料進口與封頭的焊縫(e)冷卻器接管與封頭的焊縫(d)進料管與封頭的焊縫(f)溫度計接管與封頭的焊縫(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)及尺寸夾套上的焊縫結(jié)構(gòu)的設計夾套上的焊縫結(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(e)導熱油出口接管與筒體的焊縫(c)導熱油進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、手孔選擇與補強校核手孔選擇帶頸平焊法蘭手孔，其公稱直徑DN=150mm,S=.開孔補強校核：由文獻表14-24知此手孔超出不另行補強的最大孔徑范圍，故必須進行補強計算：開孔直徑 d=150+2 x =159mm開