攪拌釜式反應(yīng)器課程設(shè)計(jì)

1、化工設(shè)備課程設(shè)計(jì)攪拌釜式反應(yīng)器課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、設(shè)計(jì)內(nèi)容安排1 .釜式反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括：設(shè)備結(jié)構(gòu)、人孔數(shù)量及位置，儀表接管選擇、工藝接管管徑計(jì)算等。2 .設(shè)備壁厚計(jì)算及其強(qiáng)度、穩(wěn)定性校核3 .筒體和裙座水壓試驗(yàn)應(yīng)力校核4 .編寫設(shè)計(jì)計(jì)算書一份5 .繪制裝配圖一張(電子版)二、設(shè)計(jì)條件工作壓力釜內(nèi)0.1MPa夾套0.3 MPa工作溫度釜內(nèi)80 c夾套140 c工作介質(zhì)釜內(nèi)溶液夾套水、蒸汽腐蝕情況輕微攪拌型式平槳式轉(zhuǎn)速85r/min功率1.4Kw設(shè)備容積V21.65m3傳熱面積>7.1m2推后材料Q235-A三、設(shè)計(jì)要求1 .學(xué)生要按照任務(wù)書要求，獨(dú)立完成塔設(shè)備的機(jī)械設(shè)計(jì);2 .根據(jù)設(shè)計(jì)

2、計(jì)算書、圖紙及平時(shí)表現(xiàn)綜合評(píng)分。四、設(shè)計(jì)說明書的內(nèi)容1 .符號(hào)說明2 .前言(1)設(shè)計(jì)條件；(2)設(shè)計(jì)依據(jù)；(3)設(shè)備結(jié)構(gòu)形式概述。3 .材料選擇(1)選擇材料的原則；(2)確定各零、部件的材質(zhì);(3)確定焊接材料。4 .繪制結(jié)構(gòu)草圖(1)按照工藝要求，繪制工藝結(jié)構(gòu)草圖；(2)確定裙座、接管、人孔、控制點(diǎn)接口及附件、內(nèi)部主要零部件的軸向及環(huán)向位置，以單線圖表示；(3)標(biāo)注形位尺寸。5 .標(biāo)準(zhǔn)化零、部件選擇及補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算：(1)接管及法蘭選擇：根據(jù)結(jié)構(gòu)草圖統(tǒng)一編制表格。內(nèi)容包括：代號(hào)，PN,DN, 法蘭密封面形式，法蘭標(biāo)記，用途)。補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算。(2)人孔選擇：PN,DN,標(biāo)記或代號(hào)。補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算。(3)其

3、它標(biāo)準(zhǔn)件選擇。6 .結(jié)束語：對(duì)自己所做的設(shè)計(jì)進(jìn)行小結(jié)與評(píng)價(jià)，經(jīng)驗(yàn)與收獲。7 .主要參考資料。【設(shè)計(jì)要求】：1 .計(jì)算單位一律采用國(guó)際單位；2 .計(jì)算過程及說明應(yīng)清楚；3 .所有標(biāo)準(zhǔn)件均要寫明標(biāo)記或代號(hào)；4 .設(shè)計(jì)計(jì)算書目錄要有序號(hào)、內(nèi)容、頁碼；5 .設(shè)計(jì)計(jì)算書中與裝配圖中的數(shù)據(jù)一致。如果裝配圖中有修改，在說明書中要注明變更；6 .設(shè)計(jì)計(jì)算書要有封面和封底，均采用 A4紙，正文用小四號(hào)宋體，行間距1.25倍, 橫向裝訂成冊(cè)。3目錄0.攪拌釜式反應(yīng)器設(shè)計(jì)條件 11 .確定筒體的直徑和高度 22 .確定夾套的直徑和高度 23 .確定夾套的材料和壁厚 34 .確定內(nèi)筒的材料和壁厚 .45 .水壓試驗(yàn)及

4、其強(qiáng)度校核 56 .選擇釜體法蘭 67 .選擇攪拌器、攪拌軸和聯(lián)軸器 68 .選擇攪拌傳動(dòng)裝置和密封裝置 79 .校核 L1/B 和 L1/D810 .容器支座的選用計(jì)算 811 .選用手孔、視鏡、溫度計(jì)和工藝接管 912 .參考資料1013 .設(shè)計(jì)感想11化工設(shè)備課程設(shè)計(jì)i0.攪拌釜式反應(yīng)器設(shè)計(jì)條件工藝條件工藝條件圖工作壓力釜內(nèi)0.1MPa夾套0.3 MPa工作溫度釜內(nèi)80 c夾套140C工作介質(zhì)釜內(nèi)溶液夾套水、蒸汽P腐蝕情況輕微攪拌型式平槳式轉(zhuǎn)速85r/min功率1.4Kw設(shè)備容積V21.65m3傳熱面積>7.1m2推后材料Q235 A口廣一kg編p名稱DNa進(jìn)蒸汽25b壓力表25c

5、手孔250d溫度計(jì)40e進(jìn)物料25f安全閥40g出料40h排凝液25i視鏡80備注夾套加熱蒸汽系統(tǒng)裝上安全 閥，釜外保溫，反應(yīng)釜安裝在 樓板上。化工設(shè)備課程設(shè)計(jì)111 .確定筒體的直徑和高度反應(yīng)釜的H/D值如表1所示。表1反應(yīng)釜的H/D值種 類設(shè)備內(nèi)物料類型H/D一般攪拌釜液-固相或液-液相物料1 1.3氣-液相物料12發(fā)酵罐類氣液相物料1.7 2.5根據(jù)以上的設(shè)計(jì)要求，對(duì)于液-液相類型或液固相物料以及氣液相物料H / Di1-1.3,本設(shè)計(jì)選取 H / Di 1.3 。由筒體的直徑Di需產(chǎn)粵2.77m。當(dāng)Di 2 m時(shí)，間隔為100 mm Di 2 m時(shí)，間隔為200 mm因此將以上Di圓整

6、到標(biāo)準(zhǔn)公稱直徑系列，應(yīng)當(dāng)選取筒體直徑 Di 2.8 m 0查標(biāo)準(zhǔn)封頭參數(shù)資料得,Di 2.8 m時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭高度 N740 mm,直邊高度h240 mm ,內(nèi)表面積Fn8.85 m2 ,容積 Vh3.12 m3 0計(jì)算得每米高圓筒的體積Vi-Di24V VhV12.826.16 m3 /m421.65 3.12 3.008 m6.16筒體高度圓整為H 3 m于是H/Di 3/2.8 1.071 ,核查結(jié)果符合原定范圍內(nèi)2 .確定夾套的直徑和高度夾套直徑與筒體直徑的關(guān)系如表2所示。表2夾套直徑與筒體直徑的關(guān)系D/mm500600700180020003000D/mmD+50D+100D+20

7、0當(dāng) Di 20003000 mm 時(shí)，夾套的直徑 Dj Di 200 2800 200 3000 mm夾套筒體的高度H j V Vh,通常裝料系數(shù)0.60.85 ,如果物料在反應(yīng)過程中產(chǎn)生泡沫或呈沸騰狀態(tài)，應(yīng)取較低值，一般為0.60.7 ;如果反應(yīng)狀態(tài)平穩(wěn),可取0.80.85,物料粘度大時(shí)，可取最大值。本設(shè)計(jì)取0.85因此，Hj2.482 m0.85 21.65 3.1222.824選取夾套高度H j 2.6 m則H° H H j 3000 2600 400 mm，此差距可以便于筒體法蘭螺栓的裝拆。驗(yàn)算夾套傳熱面積F DiH jFn2.8 2.6 8.85 31.721 m2 7.

8、1 m2即夾套傳熱面積符合設(shè)計(jì)要求。3 .確定夾套的材料和壁厚夾套選取Q235- A的材質(zhì)。查資料可以知道，板厚在340 mm設(shè)計(jì)溫度在150c 時(shí)，Q235- A的許用應(yīng)力T =113 MPa。因?yàn)橛袏A套有安全閥，所以設(shè)計(jì)壓力P 1.051.1PW , PW是夾套的工作壓力。本設(shè)計(jì)取 P 1.1PW 1.1 0.3 0.33 MPa 0焊接接頭系數(shù)如表3所示。表3焊接接頭系數(shù)接頭型式焊接接頭系數(shù)全部無損檢測(cè)局部無損檢測(cè)雙全焊或相當(dāng)于雙面對(duì)接焊的全焊透對(duì)接焊縫1.000.85帶墊板的單面對(duì)接焊縫0.900.80無法進(jìn)行探傷的單面焊環(huán)向?qū)雍缚p，無墊板0.60因?yàn)閮?nèi)部夾套無法探傷，且屬于無墊板的

9、單面焊環(huán)向?qū)雍缚p，故取 0.60查資料可知，一般容器的厚度，分為四個(gè)，分別為計(jì)算厚度,設(shè)計(jì)厚度d ,名 義厚度n以及有效厚度e。一般說的常用厚度指的是名義厚度。各項(xiàng)厚度之間的關(guān) 系如圖1所示厚度負(fù)偏差G1；_厚度附加量C11腐蝕裕量C2J1fP設(shè)計(jì)厚度6 di計(jì)算厚度S1d!有效厚度8厚度圓整值1名義厚度8 n圖1各項(xiàng)厚度之間的關(guān)系圖由上圖可以看出，我們可以計(jì)算出的是設(shè)計(jì)厚度d與厚度負(fù)偏差C之和。因?yàn)槭禽p微腐蝕，所以腐蝕裕量取 1 mm因?yàn)镚是隨著鋼板的厚度改變的，所以先算出 設(shè)計(jì)厚度再?zèng)Q定CoP Dj2TTPC20.33 30002 113 0.6 0.338.319mm由此可知鋼板厚度應(yīng)

10、處在 825 mm內(nèi)，所以C取0.8 mm。所以 dC18.319 0.8 9.119 mm標(biāo)準(zhǔn)橢圓形夾套封頭的壁厚為P Dja 1t 0.5PC20.33 300012 113 0.6 0.5 0.338.310 mm所以:寸 C18.310 0.8 9.110mm圓整至鋼板規(guī)定尺寸，并查閱封頭標(biāo)準(zhǔn)，選取夾套的筒體和封頭壁厚 n均為10 mm4 .確定內(nèi)筒的材料和壁厚內(nèi)筒的材料也選取 Q235-A,查資料可以知道，板厚在 340 mm,設(shè)計(jì)溫度在 150c時(shí)，Q235- A的許用應(yīng)力1t =113MPa。因?yàn)橛袏A套有安全閥，所以設(shè)計(jì)壓力隔1.051.1% , P；是筒工作壓力。本設(shè)計(jì)取 %

11、1.1P：1.1 0.1 0.11MPa3.273 mmP Di 0.11 2800tC22 t 嗑 2 113 0.6 0.11由此可知鋼板厚度4 mm時(shí)，C1取0.3 mm。所以筒 C1 3.273 0.3 3.573 mm d1標(biāo)準(zhǔn)橢圓形內(nèi)筒封頭的壁厚為：筒封d% Di2 t0.5P筒c0.11 2800C2 1 3.272 mm2 113 0.6 0.5 0.11所以:ci3.272 0.3 3.572mm圓整至鋼板規(guī)定尺寸,并查閱封頭標(biāo)準(zhǔn)，選取夾套的筒體和封頭壁厚n均為4 mm5 .水壓試驗(yàn)及其強(qiáng)度校核113內(nèi)筒水壓試驗(yàn)壓力PT11.25P筒一r 1.25 0.110.1375 MP

12、at113取兩者之中大的。PT2P筒 0.1 0.11 0.1 0.21 MPa即 PT筒 0.21 MPa夾套水壓試驗(yàn)壓力PT11.25P113? 1.25 0.330.4125MPa 一t113取兩者之中大的。PT2P 0.10.33 0.1 0.43MPa即耳夾套 0.43 MPa 0內(nèi)筒水壓試驗(yàn)時(shí)壁內(nèi)應(yīng)力:0.21 (2800 2.7) 181.656MPa2 2.7 0.6因?yàn)?.9s 0.9 235 211.5 MPa,故筒體厚度滿足水壓試驗(yàn)時(shí)強(qiáng)度要求。夾套水壓試驗(yàn)時(shí)壁內(nèi)應(yīng)力Pt夾套（DjeT夾套2 e0.43 (3000 8.2),廣皿131.456MPa2 8.2 0.6因?yàn)門

13、夾套0.9 s0.9 235 211.5 MPat夾套,故夾套厚度滿足水壓試驗(yàn)時(shí)強(qiáng)度要求。筒體許用壓力PT筒0.21 MPa ,夾套水壓試驗(yàn)時(shí)PT夾套0.43 MPa。故夾套在進(jìn)行水壓時(shí)筒體內(nèi)需要充壓才能保持筒體穩(wěn)定。6 .選擇釜體法蘭根據(jù)Di 2800 mm P夾套0.3 MPa ,選用板式乙型平焊法蘭。確定為 RF型、乙型平焊法蘭。其尺寸為 D 2960 mm , D1 2915 mm , D22876 mm , D3 2856 mm ,D4 2853 mm。墊片材料為石棉橡膠板，選用墊片為2855X2805X3, JB/T 4704-2000。墊片示意圖如圖2所示。圖2墊片示意圖7 .選

14、擇攪拌器、攪拌軸和聯(lián)軸器根據(jù)工藝條件要求，選取平槳式攪拌器。查閱搪玻璃攪拌器 槳式攪拌器(HG/T 2501.4 2007),公稱容積VN為25000 L,容器D為2800時(shí)，攪拌軸直徑d=140 mm 平槳式攪拌器外徑d為1280 mm標(biāo)記為：攪拌器1280 140。軸的材料選取45鋼。常用軸材料的1如表4所示。表4幾種常用軸材料的1值軸的材料Q235,20Q275,354540Cr,35SiMn,40mNb,38SiMnMo,3Cr13T/ MPa12 2020 3030 4040 52軸強(qiáng)度校核:查資料可得，滿足強(qiáng)度要求的所需的最小攪拌軸直徑公式如下：d 365.1 3, 365.1 3

15、 14 29.9 mm t n、(30 40) 85式中，P攪拌傳遞功率，KWn一攪拌軸速率，r/min可知，所選取的軸完全符合。查閱標(biāo)準(zhǔn)攪拌傳動(dòng)裝置一聯(lián)軸器(HG/T 21570-1995)中夾殼式聯(lián)軸器形式、尺寸、技術(shù)要求、選用立式夾殼聯(lián)軸器。公稱直徑140 mm的聯(lián)軸器的最大扭矩Mn F9000 N/m。驗(yàn)算聯(lián)軸器的扭矩：查表5,選取工作情況系數(shù)K= 1.5 ,聯(lián)軸器的計(jì)算扭矩M nj為:1 4Mnj KM n 1.5 9553000 14 236.015 Nm Mn85表5工作情況系數(shù)K原動(dòng)機(jī)工作機(jī)扭矩變 化很小 的機(jī)械扭矩義化很 小的機(jī)械扭矩義化中 等的機(jī)械扭矩義化和沖擊 載荷中等的

16、機(jī)械扭矩義化和沖擊 載荷很大的機(jī)械電動(dòng)機(jī)1.31.51.71.92.3夾殼聯(lián)軸器的標(biāo)記為：聯(lián)軸器 DN1408 .選擇攪拌傳動(dòng)裝置和密封裝置攪拌傳動(dòng)裝置包括1電動(dòng)機(jī)，2減速機(jī)，3單支點(diǎn)機(jī)架，4釜外聯(lián)軸器，5 一機(jī)械密封，6 傳動(dòng)軸，7釜內(nèi)聯(lián)軸器，8安裝底盒，9凸緣法蘭，10一循環(huán) 保護(hù)系統(tǒng)等。幾乎每個(gè)裝置都不是唯一的，所以下面只列出應(yīng)從哪個(gè)國(guó)標(biāo)查。電動(dòng)機(jī)根據(jù)不同的要求樣式太多，根據(jù)廠家的樣本以及有關(guān)國(guó)標(biāo)選定。釜用立式減速機(jī)型式和基本參數(shù)，HG/T 3139.1 2001。選擇擺線針齒行星 減速機(jī)。攪拌傳動(dòng)裝置一單支點(diǎn)機(jī)架，HG/T 21566 1995。攪拌傳動(dòng)裝置帶短節(jié)聯(lián)軸器，HG/T 21

17、569.1 1995。攪拌傳動(dòng)裝置機(jī)械密封，HG/T 21571 1995。根據(jù)設(shè)計(jì)條件，查閱標(biāo)準(zhǔn)攪拌傳動(dòng)裝置傳動(dòng)軸 (HG/T 21568-1995)選取 單支點(diǎn)B機(jī)架型式，傳動(dòng)軸安裝形式，上裝 BSD下裝BXD傳動(dòng)軸軸徑d是140 mm d1為120 mm 機(jī)架公稱直徑為 700 mm 軸承型號(hào)46232 (HG/T 215661995)。也可 有其他選擇。攪拌傳動(dòng)裝置聯(lián)軸器，HG/T 21570 1995。攪拌傳動(dòng)裝置安裝底盒，HG/T 21565 1995。攪拌傳動(dòng)裝置凸緣法蘭，HG/T 21564 1995。攪拌傳動(dòng)裝置機(jī)械密封循環(huán)保護(hù)系統(tǒng)，HG/T 21572 1995。攪拌傳動(dòng)裝

18、置碳鋼填料箱，HG/T 21537.7 1992。9 .校核 Li/B 和 Li/d槳式攪拌器安裝一層，根據(jù)安裝要求和考慮帶襯套填料箱有支承作用。參考攪 拌傳動(dòng)裝置一單支點(diǎn)機(jī)架,HG/T21566 1995,機(jī)座J B 700尺寸，可得B 960 mm再參考得搪玻璃攪拌器 槳式攪拌器(HG/T 2501.42007), Li =4065 mmL1/B 4065/ 960 4.23 45 L1/d 4065/140 29 4050 均符合要求。10 .容器支座的選用計(jì)算反應(yīng)釜因需另外保溫，故選用 B型耳式支座。又因?yàn)槿萜鞯?D為2800 mm初選支座為B6-1。此支座的允許載荷 Q 150 KN

19、 。 JB/T 4712.3 2007。耳式支座實(shí)際承受載荷可按下式近似計(jì)算m°gGekn4(Ph GeSe)103nD式中:Q一支座實(shí)際承受的載荷，KN;D一支座安裝尺寸，mmg一重力加速度，取g=9.8 m/sG一偏心載荷，N;mm;h一水平力作用點(diǎn)至底板高度， k不均勻系數(shù)，安裝3個(gè)支座時(shí)，取k=1;安裝3個(gè)以上支座時(shí)，取k=0.83;m0設(shè)備總質(zhì)量(包括殼體及其附件，內(nèi)部介質(zhì)及保溫層的質(zhì)量)，kg；n一支座數(shù)量，這里選4個(gè)；偏心距，mmP一水平力，取 出和Pe+0.25、的大值，No當(dāng)容器高徑比不大于5,且總高度H不大于lO m時(shí)Pe和PW可按以下計(jì)算，超出此范圍的容器本部分

20、不推薦使用耳式支座。Pe一水平地震力，N;a地震影響系數(shù)，對(duì)7, 8, 9度地震設(shè)防烈度分別取0.08 ( 0.12 ), 0.16 (0.24 ) 、0.320。水平風(fēng)載荷：Pw 1.2fiQcD0H0 10 6D0一容器外徑，mm有保溫層時(shí)取保溫層外徑;fi風(fēng)壓高度變化系數(shù)，按設(shè)備質(zhì)心所處高度取；對(duì)于B類地面粗糙度如表6所示：表6設(shè)備質(zhì)心所在高度與風(fēng)壓高度變化系數(shù)的關(guān)系設(shè)備質(zhì)心所在圖度，m<101520風(fēng)壓圖度變化系數(shù)fi1.001.141.25H一容器總高度，mmC0-10 m高度處的基本風(fēng)壓值，N/m。支座處圓筒所受的支座彎矩M的校核：式中：MMM L Q(l2 si) 10 3

21、L一耳式支座處圓筒所受的支座彎矩，KN- m口一耳式支座處圓筒的許用彎矩，KN- nr經(jīng)計(jì)算 Q=139.42 KN<150 KN M=23.7 KN - m<24.26 KN mt 所以所選支座適用。11 .選用手孔、視鏡、溫度計(jì)和工藝接管根據(jù)板式平焊法蘭手孔(HG2152%2005),選用手孔形式為a式，PN= 0.6 MPaDN= 250 mm 手孔 RF, DN250 PN0.6 MPa加熱蒸汽進(jìn)口管a采用32 3.5無縫鋼管，配法蘭PN0.6, DN25冷凝液出口管h和壓力表接管b都選用32 3.5無縫鋼管，配法蘭PN0.6, DN25加強(qiáng)套管溫度計(jì)d的管口選用45 3.5。進(jìn)料管口 e采用32 3.5無縫鋼管，配法蘭PN0.6, DN25安全閥接管f采用32 3.5無縫鋼管，配法蘭PN0.6, DN40出料管口 g采用45 3.5無縫鋼管，配法蘭PN0.6, DN40由標(biāo)準(zhǔn)壓力容器視鏡i選用碳素鋼帶頸視鏡 89 4 , PN0.6, DN80標(biāo)記為JB593-64-2。12 .參考資料1李多民，俞惠敏.化工過程設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)M.北京：中國(guó)石化出版社，2011.2王凱，虞軍.攪拌設(shè)備M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.3方書