攪拌釜式反應(yīng)器課程設(shè)計(jì)

1、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 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V21.65m3傳熱面積>7.1m2 推薦材料Q235A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)計(jì)算書、圖紙及平時(shí)表現(xiàn)

2、綜合評(píng)分。四、設(shè)計(jì)說(shuō)明書的內(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）其它標(biāo)準(zhǔn)件選擇。6.結(jié)束語(yǔ)：對(duì)自己所

3、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?！驹O(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(guò)程及說(shuō)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(yè)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(shuō)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)。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

4、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110.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)0.1MPa夾套0.3 MPa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V21.65m3傳熱面積>7.1m2推薦材料Q235A編號(hào)名稱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

5、口1.確定筒體的直徑和高度反應(yīng)釜的H/Di值如表1所示。表 1 反應(yīng)釜的H/Di值種 類設(shè)備內(nèi)物料類型H/Di一般攪拌釜液-固相或液-液相物料11.3氣-液相物料12發(fā)酵罐類氣液相物料1.72.5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，本設(shè)計(jì)選取 。由筒體的直徑。當(dāng)時(shí)，間隔為100 mm，時(shí)，間隔為200 mm。因此將以上圓整到標(biāo)準(zhǔn)公稱直徑系列，應(yīng)當(dāng)選取筒體直徑。查標(biāo)準(zhǔn)封頭參數(shù)資料得，時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭高度，直邊高度，內(nèi)表面積，容積。計(jì)算得每米高圓筒的體積 筒體高度圓整為于是，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

6、徑與筒體直徑的關(guān)系Di/mm500600700180020003000Dj/mmDi+50Di+100Di+200當(dāng)時(shí)，夾套的直徑。夾套筒體的高度 ，通常裝料系數(shù)，如果物料在反應(yīng)過(guò)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。 因此，選取夾套高度則，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Q235A的材質(zhì)。查資料可以知道，板厚在340 mm，設(shè)計(jì)溫度在150時(shí)，Q235A的許用應(yīng)力。因?yàn)橛袏A套有安全閥，所以設(shè)計(jì)壓力 ,是夾套的工作壓力。本設(shè)

7、計(jì)取。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(wú)損檢測(cè)局部無(wú)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(wú)法進(jìn)行探傷的單面焊環(huán)向?qū)雍缚p，無(wú)墊板0.60因?yàn)閮?nèi)部夾套無(wú)法探傷，且屬于無(wú)墊板的單面焊環(huán)向?qū)雍缚p，故取。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，名義厚度以及有效厚度。一般說(shuō)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。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)厚度與厚度負(fù)偏差C1之和。因?yàn)槭禽p微腐蝕，所以腐蝕裕量取1 mm。因?yàn)镃1是隨著鋼板的厚度

8、改變的，所以先算出設(shè)計(jì)厚度再?zèng)Q定C1。則由此可知鋼板厚度應(yīng)處在825 mm內(nèi)，所以C1取0.8 mm。所以標(biāo)準(zhǔn)橢圓形夾套封頭的壁厚為: 所以圓整至鋼板規(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均為10 mm。4.確定內(nèi)筒的材料和壁厚內(nèi)筒的材料也選取Q235A，查資料可以知道，板厚在340 mm，設(shè)計(jì)溫度在150時(shí)，Q235A的許用應(yīng)力。因?yàn)橛袏A套有安全閥，所以設(shè)計(jì)壓力 ,是筒工作壓力。本設(shè)計(jì)取。則由此可知鋼板厚度4 mm時(shí)， C1取0.3 mm。所以標(biāo)準(zhǔn)橢圓形內(nèi)筒封頭的壁厚為: 所以圓整至鋼板規(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均為4 mm。5.水壓試驗(yàn)及其強(qiáng)度校核內(nèi)筒水

9、壓試驗(yàn)壓力取兩者之中大的。即。夾套水壓試驗(yàn)壓力取兩者之中大的。即。內(nèi)筒水壓試驗(yàn)時(shí)壁內(nèi)應(yīng)力：因?yàn)?，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)力因?yàn)?，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,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)，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，。墊片材料為石棉橡膠板，選用墊片為2855×2805×3，JB/T 4704-2000。墊片示意圖如圖2所示。圖 2 墊片示意圖7.選擇攪拌器、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（H

10、G/T 2501.42007），公稱容積VN為25000 L，容器Di為2800時(shí)，攪拌軸直徑d1140 mm。平槳式攪拌器外徑d為1280 mm。標(biāo)記為：攪拌器1280140。軸的材料選取45鋼。常用軸材料的如表4所示。表 4 幾種常用軸材料的值軸的材料Q235,20Q275,354540Cr,35SiMn,40mNb,38SiMnMo,3Cr13/ MPa1220203030404052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：式中，P攪拌傳遞功率，KW n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)裝置聯(lián)軸器,（HG/T 215701995）

11、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。驗(yàn)算聯(lián)軸器的扭矩：查表5，選取工作情況系數(shù)K1.5，聯(lián)軸器的計(jì)算扭矩為：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DN140。8.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

12、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 3139.12001。選擇擺線針齒行星減速機(jī)。攪拌傳動(dòng)裝置單支點(diǎn)機(jī)架, HG/T 215661995。攪拌傳動(dòng)裝置帶短節(jié)聯(lián)軸器, HG/T 21569.11995。攪拌傳動(dòng)裝置機(jī)械密封, HG/T 215711995。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 215681995）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 21566199

13、5）。也可有其他選擇。攪拌傳動(dòng)裝置聯(lián)軸器, HG/T 215701995。攪拌傳動(dòng)裝置安裝底盒, HG/T 215651995。攪拌傳動(dòng)裝置凸緣法蘭, HG/T 215641995。攪拌傳動(dòng)裝置機(jī)械密封循環(huán)保護(hù)系統(tǒng), HG/T 215721995。攪拌傳動(dòng)裝置碳鋼填料箱, HG/T 21537.71992。9.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。參考攪拌傳動(dòng)裝置單支點(diǎn)機(jī)架, HG/T 215661995，機(jī)座JB700尺寸，可得B960 mm，再參考得搪玻璃攪拌器 槳式攪拌器（HG/T 2501.42007），L1 4065 mm。 均符合要求。

14、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)槿萜鞯腄i為2800 mm，初選支座為B6I。此支座的允許載荷。JB/T 4712.32007。耳式支座實(shí)際承受載荷可按下式近似計(jì)算:式中:Q支座實(shí)際承受的載荷，KN；D支座安裝尺寸，mm；g重力加速度，取g=9.8 m/s2；Ge偏心載荷，N；h水平力作用點(diǎn)至底板高度，mm;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支座數(shù)量，這里選4個(gè)；Se偏心距，mm；P水平力，取PW和Pe+0.25Pw的大值，N。 當(dāng)容器高徑比不大

15、于5,且總高度H0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不推薦使用耳式支座。Pe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: D0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)心所在高度，m101520風(fēng)壓高度變化系數(shù)fi1.001.141.25Ho容器總高度，mm；Q010 m高度處的基本風(fēng)壓值，N/m2。支座處圓筒所受的支座彎矩ML的校

16、核： 式中： ML耳式支座處圓筒所受的支座彎矩，KN·m； ML耳式支座處圓筒的許用彎矩，KN·m。經(jīng)計(jì)算Q=139.42 KN<150 KN，ML=23.7 KN·m<24.26 KN·m。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（HG215292005）,選用手孔形式為a式，PN0.6 MPa， DN250 mm。手孔R(shí)F，DN250，PN0.6 MPa。加熱蒸汽進(jìn)口管a采用無(wú)縫鋼管，配法蘭PN0.6，DN25。冷凝液出口管h 和壓力表接管b都選用無(wú)縫鋼管，配法蘭PN0.6，DN25。加強(qiáng)套管溫度計(jì)d的

17、管口選用。進(jìn)料管口e采用無(wú)縫鋼管，配法蘭PN0.6，DN25。安全閥接管f采用無(wú)縫鋼管，配法蘭PN0.6，DN40。 出料管口g采用無(wú)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，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(guò)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 方書起.化工設(shè)備課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)M. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2010.4 陳炳和,許寧.化學(xué)反應(yīng)過(guò)程與設(shè)備M. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2003.5 馮連芳,王嘉駿.反應(yīng)器M. 北京：化學(xué)

18、工業(yè)出版社,2010.6 匡國(guó)柱，史啟才.化工單元過(guò)程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)M.北京: 化學(xué)工業(yè)出版社社,2008.7 賀匡國(guó).化工容器及設(shè)備簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2002.8 朱有庭，曲文海，于浦義.化工設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2005.9 潘紅良.過(guò)程設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì)M.上海：華東理工大學(xué)出版社,2006.10 刁玉瑋.化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)M.大連：大連理工大學(xué)出版社,2006.11 王非.化工壓力容器設(shè)計(jì)方法、問(wèn)題和要點(diǎn)M.北京：化學(xué)工業(yè)出版 社,2009.12 魏崇光，鄭曉梅.化工工程制圖M. 北京:化學(xué)工藝出版社,1994.13 鄺生魯.化學(xué)工程師技術(shù)全書M.北京:化學(xué)工藝出版社,2002.14 董大勤.化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2003.15 董大