攪拌釜式反應(yīng)器課程設(shè)計(jì)書(shū)

1、大連民族學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院化工設(shè)備課程設(shè)計(jì)題 目： 攪拌反應(yīng)釜課程設(shè)計(jì) 姓 名： 王睿 學(xué) 號(hào)： 2014034113 系 部： 化學(xué)工程系 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 化工142 指導(dǎo)教師： 趙明舉 時(shí) 間：至2016.11.28 攪拌釜式反應(yīng)器課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 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(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)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夾套工作溫度釜內(nèi)80 夾套 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

2、85r/min功率1.4Kw設(shè)備容積V9.35m3推薦材料Q235A三、設(shè)計(jì)要求1.學(xué)生要按照任務(wù)書(shū)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)計(jì)算書(shū)、圖紙及平時(shí)表現(xiàn)綜合評(píng)分。四、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容1.符號(hào)說(shuō)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(xiàn)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

3、。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）其它標(biāo)準(zhǔn)件選擇。6.結(jié)束語(yǔ)：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。目錄攪拌釜式反應(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35. 水壓試驗(yàn)及其強(qiáng)度校核46. 選擇釜體法蘭57. 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/d710. 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

4、設(shè)計(jì)感想10攪拌釜式反應(yīng)器設(shè)計(jì)條件 工藝條件圖工藝條件 工作壓力釜內(nèi)夾套工作溫度釜內(nèi)80夾套140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V9.35m3推薦材料Q235A編號(hào)名稱(chēng)DNa進(jìn)蒸汽25b壓力表25c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。管 口1 確定筒體的直徑和高度根據(jù)反應(yīng)釜的設(shè)計(jì)要求，對(duì)于液液相類(lèi)型H/Di=11.3，選取H/Di=1.3 得，由Di= 2.09m；圓整（間隔100mm）到標(biāo)準(zhǔn)公稱(chēng)直徑系列，選取筒體直徑Di210

5、0mm。查標(biāo)準(zhǔn)封頭參數(shù)資料得DN2100mm時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭高度h1=565mm，直邊高度h2=40mm，內(nèi)表面積Fn=5.04m2，容積Vh=1.41m3。計(jì)算得每米高圓筒的體積V11/4*2.12=3.46m3 H=2.392m筒體高度圓整為H2400m于是H/D=2400/2100=1.142 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的內(nèi)徑 Dj=Di+100=2200mm ,投料系數(shù)0.85，則直筒夾套高度： Hj=1.820m 圓整夾套高度，選取Hj=1900mm則間隙H0=HHj=2400-1900=500mm 這樣便于筒體法蘭螺栓的裝拆驗(yàn)算夾套傳熱面積FL1Hj+F

6、n=12.74>7.1m2 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（內(nèi)壓式容器）夾套選取Q235A（又稱(chēng)為A3鋼）的材質(zhì)，可以知道板厚在420mm，設(shè)計(jì)溫度在150時(shí)Q235A的許用應(yīng)力t=113MPa，因?yàn)橛袏A套有安全閥，所以P1.1Pw 那么Pj0.33MPa，因?yàn)閮?nèi)部夾套無(wú)法探傷，故取0.60 根據(jù)夾套的鋼板厚度負(fù)偏差c1=0.6mm，單面腐蝕取腐蝕余量c2=1.0mm。則c=c1+c2=0.6+1.0=1.6 直筒夾套的壁厚計(jì)算如下:td =+C=+1.6=6.967mm標(biāo)準(zhǔn)橢圓形夾套封頭的壁厚為:t=+C=6.960mm圓整至鋼板規(guī)定尺寸，選取夾套的筒體和封頭壁厚

7、均為6mm。夾套最大允許工作壓力（MPa）夾套安全系數(shù)=0.455/0.33=1.378（符合要求）4. 確定內(nèi)筒的材料和壁厚（外壓式容器）設(shè)筒體厚度t (mm)，初步取負(fù)偏差c1=0.8mm，腐蝕裕度c2=2mm 則筒體有效壁厚： （mm）圓筒外徑： （1）短筒式外壓圓筒壁厚公式： （2）式中：內(nèi)筒受外壓長(zhǎng)度LHj+h2+=2100+25+565/32313E：彈性模量，在本設(shè)計(jì)條件下，Q235A取206000MPap：工作壓力的1.1倍，即0.33MPa聯(lián)立（1）和（2），通過(guò)迭代法計(jì)算出te=8.8mm則，壁厚，圓整至鋼板規(guī)定尺寸12mm，負(fù)偏差c1=0.8mm，腐蝕裕度c2=2mm也在

8、合適的范圍，則新的m，式（2）變形，圓筒外壓臨界壓力公式：（滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求）為了制造方便，內(nèi)筒、上封頭和下封頭的厚度也設(shè)計(jì)為12mm，以下計(jì)算時(shí)驗(yàn)證封頭是否滿(mǎn)足要求。取c1=0.8mm，c2=2mm則， te=12-2.89.2mm標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的外壓計(jì)算當(dāng)量球面半徑:Ro=KDo=0.9(2100+12)=1900.8mm許用外壓力（完全滿(mǎn)足實(shí)際要求1.41.6）5. 水壓試驗(yàn)及其強(qiáng)度校核內(nèi)筒水壓試驗(yàn)壓力PT=0.1*1.1+0.1=0.21MPa PT=1.25*0.1=0.125MPa取二者最大值PT=0.21MPa夾套水壓試驗(yàn)壓力PT0.3*1.1+0.10.43MPa，PT=1.25*

9、0.3=0.375MPa取夾套水壓試驗(yàn) PTj=0.43MPa內(nèi)筒水壓試驗(yàn)時(shí)壁內(nèi)應(yīng)力：夾套水壓試驗(yàn)時(shí)壁內(nèi)應(yīng)力由于Q235A在常溫時(shí)235MPa0.9211.5MPa水壓試驗(yàn)時(shí)內(nèi)筒夾套都小于.,故水壓試驗(yàn)安全。筒體許用壓力0.21MPa,夾套水壓試驗(yàn)時(shí)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)DN=1400mm，p=0.3MPa 由于PN不會(huì)超過(guò)0.6Mpa，可以選用甲型平焊法蘭。確定為RF型、甲型平焊法蘭。其尺寸為D=2330 D1=2290 D2=2255 D3=2241 D4=2238 墊片材料為石棉橡膠板，選用墊片為1440*1440*3 ，JB/T4704

10、-20007. 選擇攪拌器、攪拌軸和聯(lián)軸器 根據(jù)工藝條件要求，查閱槳式攪拌器（HG/T2501.41991）選取攪拌器外徑500mm，攪拌軸直徑d50mm的平槳式攪拌器，標(biāo)記為：攪拌器50050 HG/T2501.41991 選擇攪拌軸材料為45鋼，鋼的許用扭應(yīng)力為=3040MPa，計(jì)算系數(shù)A118107,則攪拌軸的直徑為 d=A(118107)(42.638.6)mm表311 幾種常用軸材料的及A值軸的材料Q2,35,2035,1Cr18Ni9Ti4540Cr,35SiMn,40mNb,38SiMnMo,3Cr13/MPa1220203030404052A160135135118118107

11、10798考慮到鍵槽可能對(duì)軸的強(qiáng)度的削弱和物料對(duì)軸的腐蝕，并可以取攪拌軸的d50mm。查閱標(biāo)準(zhǔn)攪拌傳動(dòng)裝置聯(lián)軸器，（HG215701995）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(chēng)直徑50mm的聯(lián)軸器的最大扭矩515 Nm。驗(yàn)算聯(lián)軸器的扭矩，查表312，選取工作情況系數(shù)K1.5，聯(lián)軸器的計(jì)算扭矩為：Nm < 表312 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)械扭矩變化很小的機(jī)械扭矩變化中等的機(jī)械扭矩變化和沖擊載荷中等的機(jī)械扭矩變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DN50 HG2157019958. 選擇攪拌傳動(dòng)裝

12、置和密封裝置根據(jù)設(shè)計(jì)條件，查閱標(biāo)準(zhǔn)攪拌傳動(dòng)裝置傳動(dòng)軸、減速器型號(hào)及技術(shù)參數(shù)、（HG215681995）及其附錄單級(jí)立式擺線(xiàn)鐘輪減速器，按照攪拌功率和轉(zhuǎn)速選擇擺線(xiàn)針齒行星減速機(jī)BLD1.5229Q。查閱標(biāo)準(zhǔn)Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)、（HBT103912002），選電機(jī)Y90L4,額定功率：1.5kw，轉(zhuǎn)速1400r/min，根據(jù)表313查得擺線(xiàn)針齒行星減速機(jī)傳動(dòng)效率為0.95，減速機(jī)輸出功率為1.5×0.951.425kw，符合攪拌要求。參考標(biāo)準(zhǔn)單支點(diǎn)機(jī)架、HG215661995，根據(jù)所選減速機(jī)設(shè)計(jì)減速機(jī)機(jī)架。根據(jù)操作條件選用帶襯套及冷卻水套鑄填料箱，查閱攪拌傳動(dòng)裝置碳鋼填料箱、（HG21

13、5371992）公稱(chēng)軸徑DN50的填料箱，標(biāo)記為：填料箱 PN0.6 DN50 HG/T21537.719929. 校核L1/ B和L1/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，得L1 2100mm，參考單支點(diǎn)機(jī)架、（HG21561995），機(jī)座JB50尺寸，可得B565mm。<4 <50 均符合要求。10. 容器支座的選用計(jì)算 反應(yīng)釜因需外另保溫，故選用B型懸掛式支座。反應(yīng)釜的總質(zhì)量包括物料（或水壓試驗(yàn)的水）W1,釜體和夾套的質(zhì)量W2,電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)、攪拌裝置、法蘭、保溫層等附件W3。當(dāng)釜內(nèi)、夾套內(nèi)充滿(mǎn)水時(shí)的質(zhì)量比物料重，由此 10817kg釜體和夾套的質(zhì)

14、量可以查手冊(cè)或自行計(jì)算，由此W2418×2.2+278×1.9+208×2+1382001.8kg電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)總質(zhì)量約100kg,攪拌裝置質(zhì)量約40kg，筒體法蘭77.7 kg，保溫層約100 kg,手孔及其它拉管附件質(zhì)量約50kg，由此W3100+40+77.7+100+50367.7 kg反應(yīng)釜總質(zhì)量WW1+W2+W310817+2001.8+367.713186.5kg即總重力約為132kN反應(yīng)釜安裝4個(gè)支座，但按3個(gè)支座承受計(jì)算，查閱標(biāo)準(zhǔn)耳式支座（JB/T472592），可以選用承載能力為50kN的支座B2 JB/T47251992 材料為Q235B11

15、. 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（HG215292005）,選用手孔形式為a式，PN0.6 MPa DN250mm .手孔R(shí)F DN250 PN0.6 HG215292005加熱蒸汽進(jìn)口管a采用32無(wú)縫鋼管,配法蘭PN0.6 DN25 HG205931997 冷凝液出口管h 和壓力表接管b都選用32無(wú)縫鋼管，配法蘭PN0.6 DN25 HG205931997 加強(qiáng)套管溫度計(jì)d的管口選用45進(jìn)料管口e采用32無(wú)縫鋼管，配法蘭PN0.6 DN25 HG205931997 安全閥接管f采用32無(wú)縫鋼管，配法蘭PN0.6 DN40 HG205931997出料管口g采用45

16、15;3.5無(wú)縫鋼管（詳細(xì)見(jiàn)P54）配法蘭PN0.6 DN40 HG205931997 由標(biāo)準(zhǔn)壓力容器視鏡i選用碳素鋼帶頸視鏡89×4.5 DN80 HGJ50286512 參考資料化學(xué)工程師技術(shù)全書(shū) 鄺生魯 化學(xué)工業(yè)出版社化工壓力容器設(shè)計(jì)方法、問(wèn)題和要點(diǎn)王非 化學(xué)工業(yè)出版社化工工程制圖 魏崇光 鄭曉梅 化學(xué)工業(yè)出版社化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ) 董大勤 化學(xué)工業(yè)出版社壓力容器設(shè)計(jì)手冊(cè) 董大勤 袁鳳隱 化學(xué)工業(yè)出版社化工單元過(guò)程及設(shè)備課程設(shè)計(jì) 匡國(guó)柱 史啟才 化學(xué)工業(yè)出版社化工容器及設(shè)備簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè) 賀匡國(guó) 化學(xué)工業(yè)出版社化工設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè) 朱有庭 曲文海 于浦義 化學(xué)工業(yè)出版社過(guò)程設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì) 潘紅良等 華東理工大學(xué)出版社化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ) 刁玉瑋等 大連理工大學(xué)出版社13 設(shè)計(jì)感想做完了攪拌釜式反應(yīng)器的課程設(shè)計(jì)，剛開(kāi)始覺(jué)得真的好復(fù)雜啊，從來(lái)沒(méi)有做過(guò)這種類(lèi)型的課題，想想都怕，不過(guò)得感謝趙老師，花了一節(jié)課的時(shí)間幫我們一層一層的抽絲剝繭，一點(diǎn)一點(diǎn)的分析，幫我們?cè)O(shè)計(jì)好了框架，幫我們采集了大量的數(shù)據(jù)參數(shù)以及公式，還做成了excel，方便了我們的運(yùn)算和設(shè)計(jì)，才使得有幸完成。再回頭發(fā)現(xiàn)，也覺(jué)得不是很難，就是好多參數(shù)得根據(jù)上一步或幾步算出來(lái)的數(shù)據(jù)去查資料，這個(gè)有點(diǎn)麻煩，網(wǎng)上的數(shù)據(jù)和書(shū)上的數(shù)據(jù)相互借鑒查算，不過(guò)還好，其余的一些計(jì)算都還