夾套反應(yīng)釜設(shè)計(jì)計(jì)算

1、化工機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)： 夾套反應(yīng)釜設(shè)計(jì)任務(wù)書 課 程： 化工機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ) 院 系： 化工學(xué)院專 業(yè)： 化學(xué)工程與工藝學(xué) 號： 姓 名： 目 錄一設(shè)計(jì)內(nèi)容3二設(shè)計(jì)參數(shù)和指術(shù)性指標(biāo)3三設(shè)計(jì)要求41確定筒體和封頭的幾何尺寸4表1 幾何尺寸4 表2 強(qiáng)度計(jì)算5 表3 穩(wěn)定性校核6 表4 水壓試驗(yàn)校核72選擇支座形式并進(jìn)行計(jì)算 83手孔、視鏡選擇94選擇接管、管法蘭、設(shè)備法蘭：9夾套反應(yīng)釜設(shè)計(jì)任務(wù)書一：設(shè)計(jì)內(nèi)容：設(shè)計(jì)一臺夾套傳熱式配料罐。二：設(shè)計(jì)參數(shù)和指術(shù)性指標(biāo)： 簡圖設(shè)計(jì)參數(shù)及要求 容器內(nèi)夾套內(nèi)工作壓力，MPa設(shè)計(jì)壓力，MPa0.20.3工作溫度，設(shè)計(jì)溫度，<100<150介質(zhì)染料及有

2、機(jī)溶劑冷卻水或蒸汽全容積, m30.8操作容積，m3 0.64傳熱面積， >3腐蝕情況微弱材料Q235-B接管表符號公稱尺寸DN連接面形式用 途a25突面蒸汽入口b25突面加料口c80凸凹面視鏡d70突面溫度計(jì)管口e25突面壓縮空氣入口f40突面放料口g25突面冷凝水出口三：設(shè)計(jì)要求：夾套反應(yīng)釜設(shè)計(jì)計(jì)算說明書 一、 確定筒體和封頭的幾何尺寸表1： 幾何尺寸步驟項(xiàng)目及代號參數(shù)及結(jié)果備注1-11-21-31-41-51-61-71-81-91-101-111-121-131-141-151-161-171-181-191-20全容積V，m3操作容積V1，m3傳熱面積F,釜體形式封頭形式長徑比

3、i=H1/D1初算筒體內(nèi)徑 D1，m圓整筒體內(nèi)徑D1 ，mm一米高的容積V1m ,m3釜體封頭容積V1封 ，m3釜體高度H1=(V-V1封)/V1m，mm圓整釜體高度H1,mm實(shí)際容積V=V1m×H1+V1封，m3夾套筒體內(nèi)徑D2，mm裝料系數(shù)=V操/V=0.80夾套筒體高度H2(V-V1封)/V1m , mm圓整夾套筒體高度H2, mm罐體封頭表面積F1封, 一米高筒體內(nèi)表面積F1m, 實(shí)際總傳熱面積F=F1m×H2+F1封,0.80.643圓筒形橢圓形1.0200.999510000.785085711000.806247001.16253.1

4、43.3605由工藝條件給定計(jì)算，V1=V由工藝條件給定常用結(jié)構(gòu)常用結(jié)構(gòu)按表4-2選取（注）按式4-1計(jì)算按附表D-1選取按附表D-1選取按附表D-2選取按式4-2計(jì)算選取按表4-3計(jì)算按表4-3選取計(jì)算或選取按式4-4計(jì)算選取按附表4-2選取按附表D-1選取按式4-5校核注：附表和計(jì)算式為設(shè)計(jì)資料 蔡紀(jì)寧，張秋翔編化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書化學(xué)工業(yè)出版社出版2000年第1版中數(shù)據(jù)及資料，下同表2： 強(qiáng)度計(jì)算（按內(nèi)壓計(jì)算厚度）步驟項(xiàng)目及代號參數(shù)及結(jié)果備注2-12-22-32-42-52-62-72-82-92-102-112-122-132-142-152-162-172-182-192-

5、202-212-222-232-242-252-26設(shè)備材料設(shè)計(jì)壓力（罐體內(nèi)）p1,MPa設(shè)計(jì)壓力（夾套內(nèi)）p2,MPa設(shè)計(jì)溫度（罐體內(nèi)）t1, 設(shè)計(jì)溫度（夾套內(nèi)）t2, 液注靜壓力 p1H=10-6gh,MPa計(jì)算壓力p1c=p1+pH,MPa液注靜壓力p2H,Mpa計(jì)算壓力p2c=p2罐體及夾套焊接頭系數(shù),設(shè)計(jì)溫度下村料許用,MPa罐體筒體計(jì)算厚度, mm夾套筒體計(jì)算厚, mm罐體封頭計(jì)算厚, mm夾套封頭計(jì)算厚, mm鋼板厚度負(fù)偏差C1, mm腐蝕裕量C2, mm厚度附加量C=C1+C2, mm罐體筒體設(shè)計(jì)厚度, mm夾套筒體設(shè)計(jì)厚度, mm罐體封頭設(shè)計(jì)厚度, mm夾套封頭設(shè)計(jì)厚度, m

6、m罐體筒體名義厚度, mm夾套筒體名義厚度, mm罐體封頭名義厚度, mm夾套封頭名義厚度, mmQ235-B0.20.3小于100小于1500.00880.208800.30.851131.091.721.001.72 0.62.02.63.694.323.604.326666據(jù)工藝條件或腐蝕情況確定由工藝條件給定由工藝條件給定由工藝條件給定由工藝條件給定計(jì)算計(jì)算忽略計(jì)算選取選取計(jì)算計(jì)算計(jì)算計(jì)算選取選取計(jì)算計(jì)算計(jì)算計(jì)算計(jì)算圓整選取圓整選取圓整選取圓整選取表3: 穩(wěn)定性校核（按外壓校核厚度）序號項(xiàng)目及代號參數(shù)及結(jié)果備注3-13-23-33-43-53-63-73-83-93-103-113-1

7、23-133-143-153-16 3-173-183-193-20罐體筒體名義厚度 , mm厚度附加量C=C1+C2, mm罐體筒體有效厚度,mm罐體筒體外徑,mm筒體計(jì)算長度L=H2+1/3h1 +h2 ,mm系數(shù)L/D10系數(shù)D10/1e系數(shù)A系數(shù)B許用外壓力，MPa罐體筒體名義厚度 , mm罐體封頭名義厚度1n ，mm厚度附加量C=C1+C2, mm罐體封頭有效厚度,mm罐體封頭外徑,mm標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭當(dāng)量球殼外半徑 ，mm系數(shù),MPa系數(shù)B許用外壓力罐體封頭名義厚度 , mm82.65.41016808.30.7956188.150.0006900.0.478>0.3882.65

8、.41016914.40.0007980.557>0.38假設(shè)選取計(jì)算計(jì)算計(jì)算計(jì)算計(jì)算查找查找計(jì)算穩(wěn)定確定假設(shè)選取計(jì)算計(jì)算計(jì)算查找查找計(jì)算穩(wěn)定確定表4： 水壓試驗(yàn)校核序號項(xiàng)目及代號參數(shù)及結(jié)果備注4-14-24-34-44-54-6罐體試驗(yàn)壓力p1T =1.25p1/ t MPa夾套水壓試驗(yàn)壓力p2T =1.25p2 / t MPa材料屈服點(diǎn)應(yīng)力s,MPa10.9s,MPa罐體圓筒應(yīng)力1t=P1(D1+e)/2e,MPa夾套內(nèi)壓試驗(yàn)應(yīng)力2t=P1(D1+e)/2e, MPa 0.250.375235179.817.0179.828.1179.8計(jì)算計(jì)算計(jì)算計(jì)算計(jì)算計(jì)算2、選擇支座形式并進(jìn)行

9、計(jì)算(1)       確定耳式支座實(shí)際承受載荷QQ=(m0g+Ge)/kn+4（h·Pe+Ge·Se）/n 10-3m0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=1000mm, =8m 的1米高筒節(jié)的質(zhì)量q1=199kg,Dg=1100mm, =8m 的1米高筒節(jié)的質(zhì)量q2=219kg, 故 Q1=H1q1+H2q2=0.9×199+0.7×219=332.4kgQ2為釜體和夾套封頭重載荷，查附表4-3Dg=1000m

10、m, =8m 的封頭的質(zhì)量72.05kg，Dg=1100mm, =8m 的封頭的質(zhì)量86.49kg,Q2=72.05×2+86.49=230.59kgQ3為料液重載荷，由于水的密度大于有機(jī)溶劑的密度，故按水壓試驗(yàn)時(shí)充滿水計(jì)算，r=1000kg/m,現(xiàn)以夾套尺寸估計(jì)。由附表4-3，有：Dg=1100mm的封頭容積V封=0.2122m3 1米筒節(jié)的容積V1=0.958 m。故 Q3=9.8Vr=9.8（2V封+1.0V1米）=9.8（20.2122+1.00.958）1000=13547.52N 則：Q3=13547.52/9.8=1382.4kg。Q4=為保溫層加附件重載荷，手孔重載荷

11、忽略，其它附件1000N。m=332.4+230.59+1382.4+1000/9.8=2047.43kg（2）初定支座的型號及數(shù)量并算出安裝尺寸容器總重量約2047.43kg，選B3型支座本體允許載荷Q=30KN四個(gè)。=(D1+2n+3)-(b2-22) +2(l2-s1)=(1000+2×8+2×8)-(125-2×8)+2(205-50)=1233mm 確定水平力P，因?yàn)槿萜髦糜谑覂?nèi)，不考慮風(fēng)載，所以只計(jì)算水平地震力Pe，根據(jù)抗震8度取e=0.45，于是 Pe =0.5×0.45×2047.43×9.8=4.515KN 確定偏心

12、載荷及偏心距。偏心載荷Ge幾乎沒有，可忽略，于是偏心距Se也為零。 (h取180mm)，則：Q =（2047.43×9.8）/（0.83×4）+（4×4515×180）/（4×1233） ×10-3=6.70KNM=Q(l2-s1)/10=6.70×(205-50)/ 1000=1.039KN·m 當(dāng)e=8-2.8=5.2mm,DN=1000mm,筒體內(nèi)壓P=0.2Mpa,材料Q235-B用B3型耳式支座時(shí)，M=1.7KN·m>1.039 KN·m,所以容器選用B3型耳式支座是沒問題的。

13、3、手孔、視鏡選擇： （1）手孔： 查參考文獻(xiàn)2的附表4-10，根據(jù)DN=150mm，PN=1.0Mpa,選擇帶頸平焊法蘭手孔，其有關(guān)資料如下：標(biāo)準(zhǔn)號 HG21530-95 凹凸面 MFM H1=160mm, H2=90mm, m=24.2kg。（2）視鏡：由DN=80mm,PN=1.0MPa,可知選擇不帶頸的視鏡，查參考文獻(xiàn)可得資料如下:D=145mm,D1=120mm,b1=25mm,b2=14mm 標(biāo)準(zhǔn)號為 JB593-64-24、選擇接管、管法蘭、設(shè)備法蘭：1、法蘭：設(shè)備共需選用4個(gè)，其中壓力容器法蘭1個(gè)，管法蘭3個(gè)。（1）、根據(jù)DN=1000mm,PN=0.6MPa,查參考文獻(xiàn)2的附

14、表4-4和4-5可知選取 甲型平焊法蘭 ：名稱為 法蘭-T 1000-0.6 ；具體資料如下：D=1130mm, D1=1090mm, D2=1055mm, D3=1045mm, D4=1042mm, d=23mm;螺柱M20, 數(shù)量 36；凸面法蘭質(zhì)量：80.85kg，凹面法蘭質(zhì)量：78.46kg（2）、圖中a,b,e,g接管公稱尺寸均為25mm。根據(jù)DN=25mm,PN=1.0MPa,查參考文獻(xiàn)2的附表4-12可得有關(guān)資料如下：管子外徑A=32mm，法蘭外徑D=100mm，法蘭理論質(zhì)量為0.65kg。（3）、圖中d接管公稱尺寸為65mm。根據(jù)DN=65mm,PN=1.0MPa，查參考文獻(xiàn)2的附表4-12可得有關(guān)資料如下：管子外徑A=76mm，法蘭外徑D=160m