攪拌釜式反應(yīng)器課程設(shè)計

1、.攪拌釜式反應(yīng)器課程設(shè)計任務(wù)書一、設(shè)計內(nèi)容安排1. 釜式反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計包括：設(shè)備結(jié)構(gòu)、人孔數(shù)量及位置，儀表接管選擇、工藝接管管徑計算等。2. 設(shè)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(yīng)力校核4. 編寫設(shè)計計算書一份5. 繪制裝配圖一張（電子版）二、設(shè)計條件工作壓力釜內(nèi)0.1MPa夾套0.3 MPa工作溫度釜內(nèi)80夾套140釜內(nèi)溶液工作介質(zhì)夾套水、蒸汽腐蝕情況輕微型式平槳式攪拌轉(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Q235 A三、設(shè)計要求1.學(xué)生要按照任務(wù)書要求，獨立完成塔設(shè)備的機械設(shè)計；2.根據(jù)設(shè)計計算書、圖紙及平時表現(xiàn)綜合評分。

2、四、設(shè)計說明書的內(nèi)容1.符號說明2.前言（ 1）設(shè)計條件；（ 2）設(shè)計依據(jù)；（ 3）設(shè)備結(jié)構(gòu)形式概述?？删庉嬑谋?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：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

3、件選擇。6.結(jié)束語：對自己所做的設(shè)計進行小結(jié)與評價，經(jīng)驗與收獲。7.主要參考資料?！驹O(shè)計要求】：1.計算單位一律采用國際單位；2.計算過程及說明應(yīng)清楚；3.所有標準件均要寫明標記或代號；4.設(shè)計計算書目錄要有序號、內(nèi)容、頁碼；5.設(shè)計計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)計計算書要有封面和封底，均采用A4 紙，正文用小四號宋體，行間距1.25 倍，橫向裝訂成冊。可編輯文本.目錄0.攪拌釜式反應(yīng)器設(shè)計條件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55.水壓試驗及其強度校核56.選擇釜體法蘭67.

4、選擇攪拌器、攪拌軸和聯(lián)軸器78.選擇攪拌傳動裝置和密封裝置89.校核 L 1/B 和 L 1/ D910.容器支座的選用計算911.選用手孔、視鏡、溫度計和工藝接管1112.參考資料1213.設(shè)計感想13可編輯文本.0.攪拌釜式反應(yīng)器設(shè)計條件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釜內(nèi)溶液工作介質(zhì)夾套水、蒸汽腐蝕情況輕微型式平槳式攪拌轉(zhuǎn)速85r/min功率1.4Kw設(shè)備容積 V21.65m3傳熱面積7.1m 2推薦材料Q235 A管口編號名稱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夾套加熱蒸

5、汽系統(tǒng)裝上安全備注閥，釜外保溫， 反應(yīng)釜安裝在樓板上。工藝條件圖Fegihbc2hc 1iedgf可編輯文本.1.確定筒體的直徑和高度反應(yīng)釜的 H/D i值如表 1 所示。表 1反應(yīng)釜的 H/D i 值種類設(shè)備內(nèi)物料類型H/D i一般攪拌釜液-固相或液 -液相物料11.3氣 -液相物料1 2發(fā)酵罐類氣液相物料1.7 2.5根據(jù)以上的設(shè)計要求，對于液液 相類型或液固相物料以及氣液相物料H / Di 11.3，本設(shè)計選取 H / Di1.3。由筒體的直徑 Di4V3421.65m 。32.77H / Di1.3當(dāng) D i 2 m 時，間隔為 100 mm， D i2 m 時，間隔為 200 mm。

6、因此將以上 D i 圓整到標準公稱直徑系列，應(yīng)當(dāng)選取筒體直徑 D i 2.8m 。查標準封頭參數(shù)資料得， D i2.8 m 時，標準橢圓封頭高度 h1740 mm ，直邊高度 h2 40 mm ，內(nèi)表面積 Fn 8.85 m2 ，容積 Vh 3.12 m3 。計算得每米高圓筒的體積 V14D i22.826.16 m3 / m4VVh21.65 3.123.008 mH6.16V 1筒體高度圓整為 H 3 m于是 H / D i3/ 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。可編輯文本.表 2夾套直徑與筒體直徑的關(guān)系Di/mm50

7、0600700 18002000 3000Dj/mmD i+50Di +100D i+200當(dāng) D i20003000 mm 時，夾套的直徑 D jD i 2002800 2003000 mm 。夾套筒體的高度 H jVVh，通常裝料系數(shù)0.60.85，如果物料在反應(yīng)24Di過程中產(chǎn)生泡沫或呈沸騰狀態(tài)，應(yīng)取較低值，一般為0.6 0.7；如果反應(yīng)狀態(tài)平穩(wěn)，可取 0.80.85，物料粘度大時，可取最大值。本設(shè)計取0.85 。因此， H j0.8521.653.122.822.482 m4選取夾套高度 H j2.6 m則 H 0 H H j30002600400 mm ，此差距可以便于筒體法蘭螺栓的

8、裝拆。驗算夾套傳熱面積FDi H j Fn2.8 2.6 8.85 31.721 m27.1 m2即夾套傳熱面積符合設(shè)計要求。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3 40 mm，設(shè)計溫度在150時，Q235A 的許用應(yīng)力 t = 113 MPa 。因為有夾套有安全閥， 所以設(shè)計壓力 P1.051.1PW, PW 是夾套的工作壓力。本設(shè)計取P1.1PW1.10.30.33 MPa 。焊接接頭系數(shù)如表3 所示。表 3 焊接接頭系數(shù)可編輯文本.接頭型式焊接接頭系數(shù)全部無損檢測局部無損檢測雙全焊或相當(dāng)于雙面對接焊的全焊透對接焊縫1.000.85帶墊板的單面對接焊縫

9、0.900.80無法進行探傷的單面焊環(huán)向?qū)雍缚p，無墊板0.60因為內(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，分別為計算厚度，設(shè)計厚度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。各項厚度之間的關(guān)系如圖 1 所示。厚度負偏差 C1厚度附加量 C腐蝕裕量 C2設(shè)計厚度 d名義厚度 n計算厚度有效厚度 e厚度圓整值1圖 1 各項厚度之間的關(guān)系圖由上圖可以看出，我們可以計算出的是設(shè)計厚度d 與厚度負偏差C1 之和。因為是輕微腐蝕，所以腐蝕裕量取1 mm。因為 C1 是隨著鋼板的厚度改變的，所以先算出設(shè)計厚度再決定

10、C1。PD j0.333000則 dPC21 8.319 mm2 t2 1130.6 0.33由此可知鋼板厚度應(yīng)處在8 25 mm內(nèi)，所以 C1 取 0.8 mm。所以 d C1 8.3190.89.119 mm標準橢圓形夾套封頭的壁厚為:可編輯文本.封PD jC20.3330008.310 mm2 t2 113 0.61d0.5P0.5 0.33所以封C18.3100.8 9.110 mmd圓整至鋼板規(guī)定尺寸，并查閱封頭標準,選取夾套的筒體和封頭壁厚n 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3 40 mm，設(shè)計溫度在150時，Q235A

11、 的許用應(yīng)力 t = 113 MPa 。因為有夾套有安全閥， 所以設(shè)計壓力 P筒1.051.1PW, P筒 是筒工作壓力。本設(shè)計取P筒 1.1P筒1.1 0.1 0.11 MPa 。WW筒P筒DiC20.11280013.273 mm則 d2t筒2 1130.6 0.11P由此可知鋼板厚度4 mm 時， C1 取 0.3 mm。所以筒C1 3.273 0.3 3.573 mmd標準橢圓形內(nèi)筒封頭的壁厚為:筒封P筒DiC20.1128003.272 mm2 t0.5P筒2 113 0.61d0.5 0.11所以封C13.272 0.3 3.572mmd圓整至鋼板規(guī)定尺寸，并查閱封頭標準,選取夾套

12、的筒體和封頭壁厚n 均為 4 mm。5.水壓試驗及其強度校核PT11.25P筒t 1.250.11 1130.1375 MPa內(nèi)筒水壓試驗壓力113取兩者之中大的。PT 2P筒 0.10.11 0.10.21 MPa即 PT筒0.21 MPa ?？删庉嬑谋?PT11.25Pt 1.250.33 1130.4125 MPa夾套水壓試驗壓力113取兩者之中大的。PT 2P 0.10.33 0.10.43 MPa即 PT夾套0.43 MPa 。內(nèi)筒水壓試驗時壁內(nèi)應(yīng)力：P（）（）筒 Die0.21T2800 2.7T筒222.7181.656 MPae0.6T筒0.9 s0.9235211.5 MPa

13、因為 T筒T筒 ，故筒體厚度滿足水壓試驗時強度要求。夾套水壓試驗時壁內(nèi)應(yīng)力P（D j）0.43（）夾套eT3000 8.2T夾套228.2131.456 MPae0.6T筒0.9 s0.9235211.5 MPa因為T夾套T夾套，故夾套厚度滿足水壓試驗時強度要求。筒體許用壓力 PT筒0.21 MPa ,夾套水壓試驗時 PT夾套 0.43 MPa 。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) D i2800 mmP夾套0.3 MPa ，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 D2960 mm ，D12915 mm，D 22876 mm，D 328

14、56 mm ，D42853 mm 。墊片材料為石棉橡膠板，選用墊片為28552805 3，JB/T 4704-2000。墊片示意圖如圖 2 所示?？删庉嬑谋?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 25000 L，容器 D i 為 2800時，攪拌軸直徑 d1 140 mm。平槳式攪拌器外徑d 為 1280 mm。標記為：攪拌器1280140。軸的材料選取 45 鋼。常用軸材料的 T 如表 4 所示。表 4 幾種常用軸材料的 T 值軸的材料Q235,20Q275,3545

15、40Cr,35SiMn,40mNb,38SiMnMo,3Cr13 T / MPa 12 2020 3030404052軸強度校核：查資料可得，滿足強度要求的所需的最小攪拌軸直徑公式如下：P1.4d 365.1 3365.1329.9 mm（ ）Tn30 4085式中， P攪拌傳遞功率， KWn攪拌軸速率， r/min可知，所選取的軸完全符合。查閱標準攪拌傳動裝置聯(lián)軸器,（ HG/T215701995）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 M n 19000 N / m ?？删庉嬑谋?驗算聯(lián)軸器的扭矩：查表 5，選取工作情況系數(shù)K 1.

16、5，聯(lián)軸器的計算扭矩 Mnj為：M njKM n 1.5 95530001.4236.015 NmM n85表 5 工作情況系數(shù) K工作機扭矩變扭矩變化扭矩變化原動機扭矩變化和沖擊扭矩變化和沖擊化很小很小的機中等的機載荷中等的機械載荷很大的機械的機械械械電動機1.31.51.71.92.3夾殼聯(lián)軸器的標記為：聯(lián)軸器 DN140。8.選擇攪拌傳動裝置和密封裝置攪拌傳動裝置包括1電動機， 2減速機， 3單支點機架， 4釜外聯(lián)軸器， 5機械密封，6傳動軸， 7釜內(nèi)聯(lián)軸器， 8安裝底盒， 9凸緣法蘭， 10循環(huán)保護系統(tǒng)等。幾乎每個裝置都不是唯一的，所以下面只列出應(yīng)從哪個國標查。電動機根據(jù)不同的要求樣式

17、太多，根據(jù)廠家的樣本以及有關(guān)國標選定。釜用立式減速機型式和基本參數(shù), HG/T 3139.1 2001。選擇擺線針齒行星減速機。攪拌傳動裝置單支點機架, HG/T 21566 1995。攪拌傳動裝置帶短節(jié)聯(lián)軸器, HG/T 21569.11995。攪拌傳動裝置機械密封, HG/T 21571 1995。根據(jù)設(shè)計條件，查閱標準攪拌傳動裝置傳動軸（ HG/T215681995）選取可編輯文本.單支點 B 機架型式，傳動軸安裝形式，上裝 BSD,下裝 BXD 。傳動軸軸徑 d 是 140 mm，d1 為 120 mm。機架公稱直徑為700 mm，軸承型號 46232（HG/T 21566 1995）

18、。也可有其他選擇。攪拌傳動裝置聯(lián)軸器, HG/T 21570 1995。攪拌傳動裝置安裝底盒, HG/T 21565 1995。攪拌傳動裝置凸緣法蘭, HG/T 21564 1995。攪拌傳動裝置機械密封循環(huán)保護系統(tǒng), HG/T 21572 1995。攪拌傳動裝置碳鋼填料箱, 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。參考攪拌傳動裝置單支點機架, HG/T 21566 1995，機座 JB700 尺寸，可得 B 960mm，再參考得搪玻璃攪拌器槳式攪拌器（HG/T 2501.4 2007），L 1 4065

19、mm。L1 / B4065 / 9604.2345L1 / d4065 / 1402940 50 均符合要求。10.容器支座的選用計算反應(yīng)釜因需另外保溫，故選用B 型耳式支座。又因為容器的D i 為 2800 mm，初選支座為 B6 I。此支座的允許載荷Q150 KN 。 JB/T 4712.32007。耳式支座實際承受載荷可按下式近似計算:Qm0 g Ge4( Ph Ge Se )10 3knnD式中 :Q支座實際承受的載荷，KN ；可編輯文本.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水平力作用點至底板高度，mm;k不均勻系數(shù)，安裝 3 個支座

20、時，取 k=1；安裝 3 個以上支座時，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；Se偏心距， mm；水平力，取PW和w 的大值，N。PPe+0.25P當(dāng)容器高徑比不大于5,且總高度 H 0 不大于 lO m 時 Pe 和 Pw 可按以下計算，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 :PW1.2 fi Q0 D 0 H 010 6D 0容器外徑， mm，有保溫層時取

21、保溫層外徑；f i風(fēng)壓高度變化系數(shù)，按設(shè)備質(zhì)心所處高度??；對于 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) fi1.001.141.25可編輯文本.H o容器總高度， mm；Q0 10 m 高度處的基本風(fēng)壓值，N/m 2。支座處圓筒所受的支座彎矩ML 的校核：M LQ(l 2s1 )10 3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)計算 Q=139.42 KN150 KN ，M L=23.7 KN m24.26 KNm。所以所選支座適用。11.選用手孔、視

22、鏡、溫度計和工藝接管根據(jù)板式平焊法蘭手孔（HG21529 2005）,選用手孔形式為a 式，PN 0.6 MPa，DN 250 mm。手孔 RF，DN250，PN0.6 MPa。加熱蒸汽進口管 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。加強套管溫度計 d 的管口選用453.5 。進料管口 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。由標準壓力容器視鏡i 選用碳素鋼帶頸視鏡894 ，PN0.6，DN80。標記為JB593-64-2?？删庉嬑谋?12.參考資料1 李多民 ,俞惠敏 .化工過程設(shè)備機械基礎(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)計指導(dǎo) M. 北京：化學(xué)工業(yè)出