攪拌釜式反應器課程設計書

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上大連民族學院生命科學學院化工設備課程設計題 目： 攪拌反應釜課程設計 姓 名： 王睿 學 號： 系 部： 化學工程系 專業(yè)班級： 化工142 指導教師： 趙明舉 時 間：2016.11.21至2016.11.28 攪拌釜式反應器課程設計任務書 一、設計內(nèi)容安排1. 釜式反應器的結(jié)構(gòu)設計包括：設備結(jié)構(gòu)、人孔數(shù)量及位置，儀表接管選擇、工藝接管管徑計算等。2. 設備壁厚計算及其強度、穩(wěn)定性校核3. 筒體和裙座水壓試驗應力校核4. 編寫設計計算書一份5. 繪制裝配圖一張（電子版）二、設計條件工作壓力釜內(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

2、況輕微攪拌型式平槳式轉(zhuǎn)速85r/min功率1.4Kw設備容積V9.35m3推薦材料Q235A三、設計要求1.學生要按照任務書要求，獨立完成塔設備的機械設計；2.根據(jù)設計計算書、圖紙及平時表現(xiàn)綜合評分。四、設計說明書的內(nèi)容1.符號說明2.前言（1）設計條件；（2）設計依據(jù)；（3）設備結(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）標注形位尺寸。5.標準化零、部件選擇及補強計算：（1）接管及法蘭選擇：

3、根據(jù)結(jié)構(gòu)草圖統(tǒng)一編制表格。內(nèi)容包括：代號，PN,DN,法蘭密封面形式，法蘭標記，用途）。補強計算。（2）人孔選擇：PN,DN,標記或代號。補強計算。（3）其它標準件選擇。6.結(jié)束語：對自己所做的設計進行小結(jié)與評價，經(jīng)驗與收獲。7.主要參考資料。目錄專心-專注-專業(yè)攪拌釜式反應器設計條件 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設備容積V9.35m3推薦材料Q235A編號名稱DNa進蒸汽25b壓力表25c手孔250d溫度計40e進物料25f安全閥40g出料40h排凝液25i視鏡80備注夾套

4、加熱蒸汽系統(tǒng)裝上安全閥，釜外保溫，反應釜安裝在樓板上。管 口1 確定筒體的直徑和高度根據(jù)反應釜的設計要求，對于液液相類型H/Di=11.3，選取H/Di=1.3 得，由Di= 2.09m；圓整（間隔100mm）到標準公稱直徑系列，選取筒體直徑Di2100mm。查標準封頭參數(shù)資料得DN2100mm時，標準橢圓封頭高度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

5、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算夾套傳熱面積FL1Hj+Fn=12.74>7.1m2 即夾套傳熱面積符合設計要求3. 確定夾套的材料和壁厚（內(nèi)壓式容器）夾套選取Q235A（又稱為A3鋼）的材質(zhì)，可以知道板厚在420mm，設計溫度在150時Q235A的許用應力t=113MPa，因為有夾套有安全閥，所以P1.1Pw 那么Pj0.33MPa，因為內(nèi)部夾套無法探傷，故取0.60 根據(jù)夾套的鋼板厚度負偏差c

6、1=0.6mm，單面腐蝕取腐蝕余量c2=1.0mm。則c=c1+c2=0.6+1.0=1.6 直筒夾套的壁厚計算如下:td =+C=+1.6=6.967mm標準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）設筒體厚度t (mm)，初步取負偏差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)筒受外壓長度LHj+h2+=2100+25+56

7、5/32313E：彈性模量，在本設計條件下，Q235A取MPap：工作壓力的1.1倍，即0.33MPa聯(lián)立（1）和（2），通過迭代法計算出te=8.8mm則，壁厚，圓整至鋼板規(guī)定尺寸12mm，負偏差c1=0.8mm，腐蝕裕度c2=2mm也在合適的范圍，則新的m，式（2）變形，圓筒外壓臨界壓力公式：（滿足設計要求）為了制造方便，內(nèi)筒、上封頭和下封頭的厚度也設計為12mm，以下計算時驗證封頭是否滿足要求。取c1=0.8mm，c2=2mm則， te=12-2.89.2mm標準橢圓形封頭的外壓計算當量球面半徑:Ro=KDo=0.9(2100+12)=1900.8mm許用外壓力（完全滿足實際要求1.41

8、.6）5. 水壓試驗及其強度校核內(nèi)筒水壓試驗壓力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夾套水壓試驗壓力PT0.3*1.1+0.10.43MPa，PT=1.25*0.3=0.375MPa取夾套水壓試驗 PTj=0.43MPa內(nèi)筒水壓試驗時壁內(nèi)應力：夾套水壓試驗時壁內(nèi)應力由于Q235A在常溫時235MPa0.9211.5MPa水壓試驗時內(nèi)筒夾套都小于.,故水壓試驗安全。筒體許用壓力0.21MPa,夾套水壓試驗時故夾套在進行水壓時筒體內(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

9、由于PN不會超過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/T4704-20007. 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，鋼的許用扭應力為=3040MPa，計算系數(shù)A118107,則攪拌軸的直徑為 d=A(118107)(42.63

10、8.6)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/MPa1220203030404052A16013513511811810710798考慮到鍵槽可能對軸的強度的削弱和物料對軸的腐蝕，并可以取攪拌軸的d50mm。查閱標準攪拌傳動裝置聯(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。公稱直徑50mm的聯(lián)軸器的最大扭矩515 Nm。驗算聯(lián)軸器的扭矩，查表312，選取工作情況系數(shù)K1.5，聯(lián)軸器的計算扭矩為：Nm < 表312 工作情況系數(shù)K

11、原動機工 作 機扭矩變化很小的機械扭矩變化很小的機械扭矩變化中等的機械扭矩變化和沖擊載荷中等的機械扭矩變化和沖擊載荷很大的機械電動機1.31.51.71.92.3夾殼聯(lián)軸器的標記為：聯(lián)軸器DN50 HG2157019958. 選擇攪拌傳動裝置和密封裝置根據(jù)設計條件，查閱標準攪拌傳動裝置傳動軸、減速器型號及技術(shù)參數(shù)、（HG215681995）及其附錄單級立式擺線鐘輪減速器，按照攪拌功率和轉(zhuǎn)速選擇擺線針齒行星減速機BLD1.5229Q。查閱標準Y系列三相異步電動機、（HBT103912002），選電機Y90L4,額定功率：1.5kw，轉(zhuǎn)速1400r/min，根據(jù)表313查得擺線針齒行星減速機傳動效

12、率為0.95，減速機輸出功率為1.5×0.951.425kw，符合攪拌要求。參考標準單支點機架、HG215661995，根據(jù)所選減速機設計減速機機架。根據(jù)操作條件選用帶襯套及冷卻水套鑄填料箱，查閱攪拌傳動裝置碳鋼填料箱、（HG215371992）公稱軸徑DN50的填料箱，標記為：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，參考單支點機架、（HG21561995），機座JB50尺寸，可得B565mm。<4 <50 均符合要求。10. 容器支座的選

13、用計算 反應釜因需外另保溫，故選用B型懸掛式支座。反應釜的總質(zhì)量包括物料（或水壓試驗的水）W1,釜體和夾套的質(zhì)量W2,電動機、減速機、攪拌裝置、法蘭、保溫層等附件W3。當釜內(nèi)、夾套內(nèi)充滿水時的質(zhì)量比物料重，由此 10817kg釜體和夾套的質(zhì)量可以查手冊或自行計算，由此W2418×2.2+278×1.9+208×2+.8kg電動機和減速機總質(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反應釜總質(zhì)量WW1+W2+W310817+200

14、1.8+367.5kg即總重力約為132kN反應釜安裝4個支座，但按3個支座承受計算，查閱標準耳式支座（JB/T472592），可以選用承載能力為50kN的支座B2 JB/T47251992 材料為Q235B11. 選用手孔、視鏡、溫度計和工藝接管根據(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RF DN250 PN0.6 HG215292005加熱蒸汽進口管a采用32無縫鋼管,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無縫鋼管，配法蘭PN0.6 DN25 HG205931997 加

15、強套管溫度計d的管口選用45進料管口e采用32無縫鋼管，配法蘭PN0.6 DN25 HG205931997 安全閥接管f采用32無縫鋼管，配法蘭PN0.6 DN40 HG205931997出料管口g采用45×3.5無縫鋼管（詳細見P54）配法蘭PN0.6 DN40 HG205931997 由標準壓力容器視鏡i選用碳素鋼帶頸視鏡89×4.5 DN80 HGJ50286512 參考資料化學工程師技術(shù)全書 鄺生魯 化學工業(yè)出版社化工壓力容器設計方法、問題和要點王非 化學工業(yè)出版社化工工程制圖 魏崇光 鄭曉梅 化學工業(yè)出版社化工設備機械基礎 董大勤 化學工業(yè)出版社壓力容器設計手冊

16、董大勤 袁鳳隱 化學工業(yè)出版社化工單元過程及設備課程設計 匡國柱 史啟才 化學工業(yè)出版社化工容器及設備簡明設計手冊 賀匡國 化學工業(yè)出版社化工設備設計手冊 朱有庭 曲文海 于浦義 化學工業(yè)出版社過程設備機械設計 潘紅良等 華東理工大學出版社化工設備機械基礎 刁玉瑋等 大連理工大學出版社13 設計感想做完了攪拌釜式反應器的課程設計，剛開始覺得真的好復雜啊，從來沒有做過這種類型的課題，想想都怕，不過得感謝趙老師，花了一節(jié)課的時間幫我們一層一層的抽絲剝繭，一點一點的分析，幫我們設計好了框架，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，方便了我們的運算和設計，才使得有幸完成。再回頭發(fā)現(xiàn)，也覺得不是很難，就是好多參數(shù)得根據(jù)上一步或幾步算出來的數(shù)據(jù)去查資料，這個有點麻煩，網(wǎng)上的數(shù)據(jù)和書上的數(shù)據(jù)相互借鑒查算，不過還好，其余的一些計算都還蠻好做的。通過做這個