攪拌釜式反應(yīng)器課程設(shè)計(jì)

1、化工設(shè)備課程設(shè)計(jì)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0.3MPa工作溫度釜內(nèi)80c夾套140C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推后材料Q235-A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

2、、圖紙及平時(shí)表現(xiàn)綜合評(píng)分。四、設(shè)計(jì)說明書的內(nèi)容1 .符號(hào)說明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);化工設(shè)備課程設(shè)計(jì)(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、(3)其它標(biāo)準(zhǔn)件選擇。6 .結(jié)束語：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?！驹O(shè)計(jì)要求】：1 .計(jì)算單位一律采用國際單位；2 .計(jì)算過程及說明應(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)。II化工設(shè)備課程設(shè)計(jì)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

4、.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 .選擇攪拌傳動(dòng)裝置和密封裝置79 .校核Li/B和Li/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11III化工設(shè)備課程設(shè)計(jì)0,攪拌釜式反應(yīng)器設(shè)計(jì)條件工藝條件工藝條件圖工作壓力釜內(nèi)0.1MPa夾套0.3MPa工作溫度釜內(nèi)80c夾套140C工作介質(zhì)釜內(nèi)溶液夾套水、蒸汽P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推后材料Q235-A口廣一k9編p名稱DNa進(jìn)蒸汽25b壓力表25c手孔2

5、50d溫度計(jì)40e進(jìn)物料25f安全閥409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?；ぴO(shè)備課程設(shè)計(jì)1 .確定筒體的直徑和高度反應(yīng)釜的H/D值如表1所示。表1反應(yīng)釜的H/D值種類設(shè)備內(nèi)物料類型H/D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H/Di1-1.3,本設(shè)計(jì)選取H/Di1.3。由筒體的直徑D3H434曹277m。當(dāng)Di2m時(shí)，間隔為100mmDi2m時(shí)，間隔為200mm因此將以上Di圓整到標(biāo)準(zhǔn)公稱直徑系列，應(yīng)當(dāng)選取筒體直徑D查標(biāo)準(zhǔn)封

6、頭參數(shù)資料得,Di2.8m時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭高度h1740mm,直邊高度h240mm,內(nèi)表面積Fn8.85m2,容積Vh3.12m30計(jì)算得每米高圓筒的體積Vi-Di24VVhV12.826.16m3/m421.653.123.008m6.16筒體高度圓整為H3m于是H/Di3/2.81.071,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夾套直徑與筒體直徑的關(guān)系D/mm500600700180020003000D/mmD+50D+100D+200當(dāng)Dj20003000mm時(shí)，夾套的直徑DjDi20028002003000mm化工設(shè)備課程設(shè)計(jì)夾套筒體的

7、高度HjVVh,通常裝料系數(shù)0.60.85,如果物料在反應(yīng)過程中產(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0.85因此，Hj2.482m0.8521.653.1222.824選取夾套高度Hj2.6m則H°HHj30002600400mm，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FDiHjFn2.82.68.8531.721m27.1m2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夾套選取Q235-A的材質(zhì)。查資料可以知道，板厚在340mm設(shè)計(jì)溫度在150c時(shí)，Q235-A的許用應(yīng)力

8、T=113MPa。因?yàn)橛袏A套有安全閥，所以設(shè)計(jì)壓力P1.051.1PW,PW是夾套的工作壓力。本設(shè)計(jì)取P1.1PW1.10.30.33MPa0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)全部無損檢測(cè)局部無損檢測(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無法進(jìn)行探傷的單面焊環(huán)向?qū)雍缚p，無墊板0.60因?yàn)閮?nèi)部夾套無法探傷，且屬于無墊板的單面焊環(huán)向?qū)雍缚p，故取0.60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d,名義厚度n以及有效厚度e。一般說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所示化工設(shè)備課程設(shè)

9、計(jì)厚度負(fù)偏差G1；_厚度附加量C11腐蝕裕量02J1fP設(shè)計(jì)厚度6di計(jì)算厚度S1d!有效厚度8厚度圓整值1名義厚度8n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d與厚度負(fù)偏差C之和。因?yàn)槭禽p微腐蝕，所以腐蝕裕量取1mm因?yàn)镃i是隨著鋼板的厚度改變的，所以先算出設(shè)計(jì)厚度再?zèng)Q定CoPDj2TTPC20.33300021130.60.338.319mm由此可知鋼板厚度應(yīng)處在825mm內(nèi)，所以C取0.8mm。所以dC18.3190.89.119mm標(biāo)準(zhǔn)橢圓形夾套封頭的壁厚為PDja廣0.5PC20.333000121130.60.50.338.310mm所以:寸C18.310

10、0.89.110mm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n均為10mm4 .確定內(nèi)筒的材料和壁厚內(nèi)筒的材料也選取Q235-A,查資料可以知道，板厚在340mm,設(shè)計(jì)溫度在150c時(shí)，Q235-A的許用應(yīng)力t=113MPa0因?yàn)橛袏A套有安全閥，所以設(shè)計(jì)壓力隔1.051.1%,P；是筒工作壓力。本設(shè)計(jì)取%1.1P：1.10.10.11MPa3.273mm嗑Di0.112800tC22f嗑21130.60.11由此可知鋼板厚度4mm時(shí)，C1取0.3mm。所以筒C13.2730.33.573mmd1標(biāo)準(zhǔn)橢圓形內(nèi)筒封頭的壁厚為：化工設(shè)備課程設(shè)計(jì)筒封d%Di2t0.5P筒c0.11

11、2800C213.272mm21130.60.50.11所以:ci3.2720.33.572mm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4mm5 .水壓試驗(yàn)及其強(qiáng)度校核113內(nèi)筒水壓試驗(yàn)壓力PT11.25P筒一r1.250.110.1375MPat113取兩者之中大的。PT2P筒0.10.110.10.21MPa即PT筒0.21MPa夾套水壓試驗(yàn)壓力PT11.25P113?1.250.330.4125MPa一t113取兩者之中大的。PT2P0.10.330.10.43MPa即耳夾套0.43MPa0內(nèi)筒水壓試驗(yàn)時(shí)壁內(nèi)應(yīng)力:0.21(28002.7)181.656MPa22

12、.70.6因?yàn)?.9s0.9235211.5MPa,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Pt夾套（DjeT夾套2e0.43(30008.2131.456MPa28.20.6因?yàn)門夾套0.9s0.9235211.5MPat夾套,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PT筒0.21MPa,夾套水壓試驗(yàn)時(shí)PT夾套0.43MPa。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。化工設(shè)備課程設(shè)計(jì)6 .選擇釜體法蘭根據(jù)Di2800mmP夾套0.3MPa,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D2960mm,D12915mm,D22876mm,D32856m

13、m,D42853mm。墊片材料為石棉橡膠板，選用墊片為2855X2805X3,JB/T4704-2000。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(HG/T2501.42007),公稱容積VN為25000L,容器D為2800時(shí)，攪拌軸直徑d=140mm平槳式攪拌器外徑d為1280mm標(biāo)記為：攪拌器1280140。軸的材料選取45鋼。常用軸材料的1如表4所示。表4幾種常用軸材料的1值軸的材料Q235,20Q275,354540Cr,35SiMn,40mNb,38SiMnMo,3Cr13T/MPa122020

14、3030404052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：d365.13,365.131429.9mmtn、(3040)85式中，P攪拌傳遞功率，KWn一攪拌軸速率，r/min可知，所選取的軸完全符合。查閱標(biāo)準(zhǔn)攪拌傳動(dòng)裝置一聯(lián)軸器(HG/T21570-1995)中夾殼式聯(lián)軸器形化工設(shè)備課程設(shè)計(jì)式、尺寸、技術(shù)要求、選用立式夾殼聯(lián)軸器。公稱直徑140mm的聯(lián)軸器的最大扭矩MnM9000N/m。驗(yàn)算聯(lián)軸器的扭矩：查表5,選取工作情況系數(shù)K=1.5,聯(lián)軸器的計(jì)算扭矩M川為:14MnjKMn1.5955300014236.015NmMn85表5工作情況系數(shù)K原動(dòng)機(jī)工作機(jī)扭矩

15、變化很小的機(jī)械扭矩義化很小的機(jī)械扭矩義化中等的機(jī)械扭矩義化和沖擊載荷中等的機(jī)械扭矩義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DN1408 .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，5一機(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，10一循環(huán)保護(hù)系統(tǒng)等。幾乎每個(gè)裝置都不是唯一的，所以下面只列出應(yīng)從哪個(gè)國標(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)國標(biāo)選定。釜用立式減速機(jī)型式和基本參數(shù)，HG/T3139.12001。選擇擺線針齒行星減速機(jī)。攪拌傳動(dòng)裝置一單支點(diǎn)機(jī)架，HG/T215

16、661995。攪拌傳動(dòng)裝置帶短節(jié)聯(lián)軸器，HG/T21569.11995。攪拌傳動(dòng)裝置機(jī)械密封，HG/T215711995。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/T21568-1995)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140mmd1為120mm機(jī)架公稱直徑為700mm軸承型號(hào)46232(HG/T215661995)。也可有其他選擇。攪拌傳動(dòng)裝置聯(lián)軸器，HG/T215701995。攪拌傳動(dòng)裝置安裝底盒，HG/T215651995。攪拌傳動(dòng)裝置凸緣法蘭，HG/T215641995。攪拌傳動(dòng)裝置機(jī)械密封循環(huán)保護(hù)系統(tǒng)，HG/T215721995。攪拌傳動(dòng)

17、裝置碳鋼填料箱，HG/T21537.71992?；ぴO(shè)備課程設(shè)計(jì)9 .校核Li/B和Li/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)裝置一單支點(diǎn)機(jī)架,HG/T215661995,機(jī)座JB700尺寸，可得B960mm再參考得搪玻璃攪拌器槳式攪拌器(HG/T2501.4-2007),Li=4065mmL1/B4065/9604.2345L1/d4065/140294050均符合要求。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)槿萜鞯腄為2800mm初選支座為B6-1。此支座的允許載荷Q150KN。JB/T4712.32007。耳式支座實(shí)

18、際承受載荷可按下式近似計(jì)算m°gGekn4(PhGeSe)103nD式中:Q一支座實(shí)際承受的載荷，KN;D一支座安裝尺寸，mmg一重力加速度，取g=9.8m/sGe一偏心載荷，N；mm;h一水平力作用點(diǎn)至底板高度，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;R0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一支座數(shù)量，這里選4個(gè)；Se偏心距，mmP一水平力，取出和Pe+0.25、的大值，No當(dāng)容器高徑比不大于5,且總高度H不大于lOm時(shí)Pe和R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一水平地震力，N;a地震影響系數(shù)

19、，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：Pw1.2fiQcD0H0106D0一容器外徑，mm有保溫層時(shí)取保溫層外徑;化工設(shè)備課程設(shè)計(jì)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)心所在圖度，m<101520風(fēng)壓圖度變化系數(shù)fi1.001.141.25H一容器總高度，mmC0-10m高度處的基本風(fēng)壓值，N/m。支座處圓筒所受的支座彎矩ML的校核：式中：MMMLQ(l2Si)103l一耳式支座處圓筒所受的支座彎矩，KN-ml一耳式支座處圓筒的許用彎矩，K

20、N-nr經(jīng)計(jì)算Q=139.42KN<150KNM=23.7KN-m<24.26KN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(HG2152%2005),選用手孔形式為a式，PN=0.6MPaDN=250mm手孔R(shí)F,DN250PN0.6MPa加熱蒸汽進(jìn)口管a采用323.5無縫鋼管，配法蘭PN0.6,DN25冷凝液出口管h和壓力表接管b都選用323.5無縫鋼管，配法蘭PN0.6,DN25加強(qiáng)套管溫度計(jì)d的管口選用453.5。進(jìn)料管口e采用323.5無縫鋼管，配法蘭PN0.6,DN25安全閥接管f采用323.5無縫鋼管，配法蘭PN0.6,DN40出料管口g采用453.5無縫鋼管，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894,PN0.6,DN80標(biāo)記為JB593-64-2。化工設(shè)備課程設(shè)計(jì)12 .參考資料1李多民，俞惠敏.化工過程設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)M.北京：中國石化出版社，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