夾套反應(yīng)釜化工設(shè)計(jì)09 2

1、 化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)（2010級(jí)）題 目 夾套反應(yīng)釜設(shè)計(jì) 學(xué) 院 化工學(xué)院 專 業(yè) 化學(xué)工程與工藝 班 級(jí) 2010級(jí) 學(xué) 號(hào) 2010115029 學(xué)生姓名 蔡維慶 指導(dǎo)教師 郝惠娣 完成日期 2012年6月10日 目錄一、 罐體幾何尺寸計(jì)算-31.確定筒體內(nèi)徑-32.確定筒體高度-33.罐體及夾套參-3二、夾套反應(yīng)釜的強(qiáng)度計(jì)算-41.壓力計(jì)算-42.罐體及夾套厚度計(jì)算-4三、穩(wěn)定性校核（按外壓校核罐體厚度）-5四、水壓試驗(yàn)校核-6五、選擇接管、管法蘭、設(shè)備法蘭及其他構(gòu)件-6六、選擇安裝底蓋結(jié)構(gòu)-7七、選擇支座形式并進(jìn)行計(jì)算-71.支座的選型及尺寸的初步設(shè)計(jì)-72.支座載荷的校核計(jì)算-8八、焊

2、縫結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)-9九、手孔選擇與補(bǔ)強(qiáng)校核-100.9 m3夾套反應(yīng)釜設(shè)計(jì)一、罐體幾何尺寸計(jì)算1.確定筒體內(nèi)徑工藝條件給定容積V=0.9 m3、筒體內(nèi)徑估算： =0.985 m=985式中 V工藝條件給定容積，m3 ； i長(zhǎng)徑比，取值1.2； 將D1估算值圓整到公稱直徑1000 mm2.確定筒體高度由=1000 mm查表參考文獻(xiàn)【2】D-1得1m高的容積V1m=0.785 m3 ；查表D-2得罐體封頭容積=0.1505 m3 ；估算罐體筒體高度；=（0.9-0.1980）/0.950=0.955 m=955 mm將估算值圓整到公稱直徑1000 mm3.罐體及夾套參數(shù)罐體實(shí)際容積V=V1m*+=0.

3、785*1+0.1505=0.936 m3 ；由=1000 mm查參考文獻(xiàn)【2】表4-3夾套筒體內(nèi)徑=1100 mm；選取=0.8；=（0.8*0.936-0.1505）/0.785=0.762 m=762mm；將估算值圓整到公稱直徑800 mm=0.8 m查參考文獻(xiàn)【2】表D-2罐體封頭表面積=1.1625 ；1m高筒體內(nèi)表面積=3.14 ；實(shí)際總傳熱面積:*+=3.14*0.8+1.1625=3.675 >3 ；故滿足要求。二、夾套反應(yīng)釜的強(qiáng)度計(jì)算1.壓力計(jì)算材料選擇為Q235-A；由工作壓力（罐體內(nèi)）0.18 MPa,工作壓力（夾套內(nèi)）0.25 MPa；可得設(shè)計(jì)壓力（罐體內(nèi)）P1=

4、0.18*1.1=0.2 MPa（有安全閥），設(shè)計(jì)壓力（夾套內(nèi)）P2=0.25*1.2=0.3 MPa（無(wú)安全閥）；工作溫度（罐體內(nèi)）t1<120；溫度（夾套內(nèi)）t2<150液柱靜壓力：=*9.81*1=0.0098MPa式中 水的密度，Kg/m3 ； 重力加速度，取值9.81m/； 罐體通體高度=1m；計(jì)算壓力：=+=0.2+0.008=0.2098 MPa；液柱靜壓力忽略；計(jì)算壓力：=0.3 MPa；2.罐體及夾套厚度計(jì)算罐體及夾套焊接接頭系數(shù)=0.85；設(shè)計(jì)溫度下材料需用應(yīng)力=113 MPa；罐體筒體計(jì)算厚度=（0.2098*1000）/（2*113*0.85-0.2098）

5、=1.09 mm夾套筒體計(jì)算厚度=（0.3*1100）/（2*113*0.85-0.2）=1.72 mm罐體封頭計(jì)算厚度=（0.2098*1000）/（2*113*0.85-0.2098*0.5）=1.09 mm夾套封頭計(jì)算厚度=（0.3*1100）/（2*113*0.85-0.3*0.5）=1.72 mm取最小厚度=3mm作為計(jì)算厚度；鋼板厚度負(fù)偏差C1=0.3mm；腐蝕裕量C2=2.0mm； 厚度附加量C= C1 + C2 =2.3mm罐體筒體設(shè)計(jì)厚度=+ C2=2.0+1.09=3.09mm；夾套筒體設(shè)計(jì)厚度=+ C2=2.0+1.72=3.72mm；罐體封頭設(shè)計(jì)厚度=+ C2=2.0+

6、1.09=3.09mm；夾套封頭設(shè)計(jì)厚度=+ C2=2.0+1.72=3.72mm；罐體筒體名義厚度=4mm；夾套筒體名義厚度=4mm；罐體封頭名義厚度=4mm；夾套封頭名義厚度=4mm；三、穩(wěn)定性校核（按外壓校核罐體厚度）假設(shè)一：罐體筒體名義厚度=8 mm；鋼板厚度負(fù)偏差C1=0.8mm；厚度附加量C= C1 +C2=2.8 mm；罐體筒體有效厚度=-C=8-2.8=5.2 mm；罐體筒體外徑=+2=1000+2*8=1016 mm；筒體計(jì)算長(zhǎng)度L=+25=800+*250+25=909 mm；式中 夾套筒體高度=800 mm； 由（JB/T473795）表查得=250 mm；系數(shù)=909/

7、1016=0.895；系數(shù)=1016/5.2=195.4；系數(shù)A查圖10-15的A=0.00055；系數(shù)B查圖10-16的B=76；許用外壓=76/195.4=0.389>0.3；所以=8 mm確定；取用：罐體筒體名義厚度=8 mm；鋼板厚度負(fù)偏差C1=0.8mm；厚度附加量C= C1 +C2=2.8 mm；罐體筒體有效厚度=-C=8-2.8=5.2 mm；罐體筒體外徑=+2=1000+2*8=1016 mm；標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭當(dāng)量球殼外半徑=0.9*1016=915 mm；系數(shù)=0.125/（1000/5.2）=0.0007；系數(shù)B=98；許用外應(yīng)力=98/（915/5.2）=0.557&g

8、t;0.3；穩(wěn)定；罐體封頭最小厚度=8mm；（小于，滿足要求）四、水壓試驗(yàn)校核罐體試驗(yàn)壓力=1.25*0.2*=0.25 ；夾套水壓試驗(yàn)壓力=1.25*0.3*=0.375 ；材料屈服點(diǎn)應(yīng)力=235 ；=0.9*0.85*235=179.8 ；罐體圓筒應(yīng)力=0.25*（1000+5.2）/(2*5.2)=24.16<179.8；夾套內(nèi)壓試驗(yàn)應(yīng)力:= 0.375*(1100+5.2)/(2*5.2)=39.85<179.8；五.選擇接管、管法蘭、設(shè)備法蘭及其他構(gòu)件（1）接管與管法蘭 ：查附表4-13選取尺寸如下： 符號(hào)名稱及用途公稱直徑（mm）連接尺寸標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量kga蒸汽入口25PL2

9、5-1.0RF，HG20592-970.65b加料口25PL25-1.0RF，HG20592-970.65c視鏡805.7d溫度計(jì)管口70PL65-1.0RF，HG20592-971.61e壓縮空氣入口25PL25-1.0RF，HG20592-970.65f放料口40PL40-1.0RF，HG20592-971.2g冷凝水出口25PL25-1.0RF，HG20592-970.65冷卻水進(jìn)出口管a，g采用323.5無(wú)縫鋼管，法蘭PL25-1.0RF，HG20592-97；加料口b和壓縮空氣e管同上；溫度計(jì)接管d采用744無(wú)縫鋼管，法蘭PL65-1.0RF，HG20592-97；放料管f采用453

10、.5無(wú)縫鋼管，法蘭PL40-1.0RF，HG20592-97。（2）法蘭墊片選取：法蘭墊片選耐酸石棉板，=2mm。（3）設(shè)備法蘭：查甲型平焊法蘭標(biāo)準(zhǔn)JB1158-82它的最高使用溫度為300>本題設(shè)計(jì)溫度100；當(dāng)法蘭材料選用Q235-A時(shí)，選用Pi=0.25Mpa的設(shè)備法蘭，在100下允許工作壓力P=0.27Mpa>設(shè)計(jì)壓力0.2Mpa,故選用標(biāo)準(zhǔn)甲型平焊法蘭它的標(biāo)記是：法蘭GB2.5-1400JB1158-82。（4）視鏡：由附表4-14查得數(shù)據(jù)如下： 公稱直徑（mm）公稱壓力MPaD（mm）D1（mm）DH×s（mm）h（mm）防腐型n×d視鏡質(zhì)量kg總量

11、kg800.6180150108x4842048xM124.75.7六.選擇安裝底蓋結(jié)構(gòu)對(duì)于不銹鋼設(shè)備，本設(shè)計(jì)選擇DN300 HG21565-1995，其上部與機(jī)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)如圖所示。圖五：底蓋結(jié)構(gòu)七、選擇支座形式并進(jìn)行計(jì)算1.支座的選型及尺寸的初步設(shè)計(jì)：這里初步將支座定為B型耳式支座，數(shù)目為4個(gè)。每臺(tái)反應(yīng)釜常用4個(gè)支座，但作承重計(jì)算時(shí)，考慮到安裝誤差造成的受力情況變壞，應(yīng)按兩個(gè)支座計(jì)算。(1)       確定耳式支座實(shí)際承受載荷QQ=(m0g+Ge)/kn+4（h·P

12、e+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, =8mm 的1米高筒節(jié)的質(zhì)量q1=199kg,Dg=1100mm, =8mm 的1米高筒節(jié)的質(zhì)量q2=219kg, 故 Q1=H1q1+H2q2=1.0199+0.8219=375kgQ2為釜體和夾套封頭重載荷，查附表4-3 Dg=1000mm, =8mm 的封頭的質(zhì)量72.05kg，Dg=1100mm, =8mm 的封頭的質(zhì)量86.49kg,Q2=72.05x2+86.49=230.59kg.Q3為料液重載荷，由于水的密度大于

13、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?shī)A套尺寸估計(jì)。由附表4-3，有：Dg=1000mm的封頭容積V封=0.1505m常1米筒體的容積V1=0.785 m。故 Q3=9.8Vr=9.8（2V封+1.0V1米）=9.8（20.1505+1.00.785）1000=10642.8N 則：Q3=10642.8/9.8=1086kg。Q4=為保溫層加附件重載荷，手孔重載荷忽略，其它附件1000N。m=375+230.5+1086+1000/9.8=1793.5kg （2）初定支座的型號(hào)及數(shù)量并算出安裝尺寸容器總重量約1793.5kg，選B3型支座本體允許載荷Q=30KN四

14、個(gè)。=(D1+2n+3)-(b2-22) +2(l2-s1)=(1000+210+210)-(125-210)+2(205-50)=1336.2mm 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=0.5X g Pe =0.50.451793.59.8=3.95KN 確定偏心載荷及偏心距。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 =（2121.9 9.8）/（0.834）+（44800180）/（41336.2） 10-3=6.91KNM=Q(l2-s1)/10=6.91x(205-50)/

15、1000=1.071KN·m 當(dāng)e=10-2.8=7.2mm,DN=1000mm,筒體內(nèi)壓P=0.2Mpa,材料Q235-A采用B3型耳式支座時(shí)，M=1.7KN·m>1.071 KN·m,所以容器選用B3型耳式支座是沒問題的。 八.焊縫結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)釜體上主要焊縫結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) ()筒體的縱向焊縫 （b）筒體與下封頭的環(huán)向焊縫 （c）固體物料進(jìn)口與封頭的焊縫 （d）進(jìn)料管與封頭的焊縫 （e）冷卻器接管與封頭的焊縫 （f）溫度計(jì)接管與封頭的焊縫 （h）出料口接管與封頭的焊縫 圖六： 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(shè)計(jì)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 （c）導(dǎo)熱油進(jìn)口接管與筒體的焊縫 （e）導(dǎo)熱油出口接管與筒體的焊縫（f）釜體與夾套的焊縫圖七：夾套主要焊縫的結(jié)構(gòu)及尺寸九、手孔選擇與補(bǔ)強(qiáng)校核手孔選擇帶頸平焊法蘭手孔，其公稱直徑DN=150mm,S=4.5mm.開孔補(bǔ)強(qiáng)校核：由文獻(xiàn)表14-24知此手孔超出不另行補(bǔ)強(qiáng)的最大孔徑范圍，故必須進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算：開孔直徑d=150+24.5=159mm開孔削弱面積F=dS0=DPK1Di/2ó=(1590.180.91000)/21130.85=134.1mm2有效補(bǔ)強(qiáng)區(qū)尺寸：h1=d(S-c)= 159(4.5-2.6)=16.9mm,B=2d