攪拌釜式反應器課程設計

1、攪拌釜式反應器課程設計任務書 一、設計內(nèi)容安排1. 釜式反應器的結構設計包括：設備結構、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設備容積V21.65m3傳熱面積>7.1m2 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)

2、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）設備結構形式概述。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.繪制結構草圖（1）按照工藝要求，繪制工藝結構草圖；（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)結構草圖統(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.結束語：對自己所

3、做的設計進行小結與評價，經(jīng)驗與收獲。7.主要參考資料?！驹O計要求】： 1.計算單位一律采用國際單位；2.計算過程及說明應清楚；3.所有標準件均要寫明標記或代號；4.設計計算書目錄要有序號、內(nèi)容、頁碼；5.設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。目錄0.攪拌釜式反應器設計條件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45.水壓試驗及其強度校核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、動裝置和密封裝置79.校核L1/B和L1/d810.容器支座的選用計算811.選用手孔、視鏡、溫度計和工藝接管912.參考資料1013.設計感想110.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)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設備容積V21.65m3傳熱面積>7.1m2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

5、口1.確定筒體的直徑和高度反應釜的H/Di值如表1所示。表 1 反應釜的H/Di值種 類設備內(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)以上的設計要求，對于液液相類型或液固相物料以及氣液相物料，本設計選取 。由筒體的直徑。當時，間隔為100 mm，時，間隔為200 mm。因此將以上圓整到標準公稱直徑系列，應當選取筒體直徑。查標準封頭參數(shù)資料得，時，標準橢圓封頭高度，直邊高度，內(nèi)表面積，容積。計算得每米高圓筒的體積 筒體高度圓整為于是，核查結果符合原定范圍內(nèi)。2.確定夾套的直徑和高度夾套直徑與筒體直徑的關系如表2所示。表 2 夾套直

6、徑與筒體直徑的關系Di/mm500600700180020003000Dj/mmDi+50Di+100Di+200當時，夾套的直徑。夾套筒體的高度 ，通常裝料系數(shù)，如果物料在反應過程中產(chǎn)生泡沫或呈沸騰狀態(tài)，應取較低值，一般為0.60.7；如果反應狀態(tài)平穩(wěn)，可取0.80.85，物料粘度大時，可取最大值。本設計取。 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。驗算夾套傳熱面積即夾套傳熱面積符合設計要求。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340 mm，設計溫度在150時，Q235A的許用應力。因為有夾套有安全閥，所以設計壓力 ,是夾套的工作壓力。本設

7、計取。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)全部無損檢測局部無損檢測雙全焊或相當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。查資料可知，一般容器的厚度，分為四個，分別為計算厚度，設計厚度，名義厚度以及有效厚度。一般說的常用厚度指的是名義厚度。各項厚度之間的關系如圖1所示。圖 1 各項厚度之間的關系圖由上圖可以看出，我們可以計算出的是設計厚度與厚度負偏差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

8、改變的，所以先算出設計厚度再決定C1。則由此可知鋼板厚度應處在825 mm內(nèi)，所以C1取0.8 mm。所以標準橢圓形夾套封頭的壁厚為: 所以圓整至鋼板規(guī)定尺寸，并查閱封頭標準,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，設計溫度在150時，Q235A的許用應力。因為有夾套有安全閥，所以設計壓力 ,是筒工作壓力。本設計取。則由此可知鋼板厚度4 mm時， C1取0.3 mm。所以標準橢圓形內(nèi)筒封頭的壁厚為: 所以圓整至鋼板規(guī)定尺寸，并查閱封頭標準,選取夾套的筒體和封頭壁厚均為4 mm。5.水壓試驗及其強度校核內(nèi)筒水

9、壓試驗壓力取兩者之中大的。即。夾套水壓試驗壓力取兩者之中大的。即。內(nèi)筒水壓試驗時壁內(nèi)應力：因為，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)應力因為，故夾套厚度滿足水壓試驗時強度要求。筒體許用壓力,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)，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，攪拌軸直徑d1140 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：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。查閱標準攪拌傳動裝置聯(lián)軸器,（HG/T 215701995）

11、中夾殼式聯(lián)軸器形式、尺寸、技術要求、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)軸器的計算扭矩為：表 5 工作情況系數(shù)K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

12、只列出應從哪個國標查。電動機根據(jù)不同的要求樣式太多，根據(jù)廠家的樣本以及有關國標選定。釜用立式減速機型式和基本參數(shù), HG/T 3139.12001。選擇擺線針齒行星減速機。攪拌傳動裝置單支點機架, HG/T 215661995。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 215711995。根據(jù)設計條件，查閱標準攪拌傳動裝置傳動軸（HG/T 215681995）選取單支點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 21566199

13、5）。也可有其他選擇。攪拌傳動裝置聯(lián)軸器, HG/T 215701995。攪拌傳動裝置安裝底盒, HG/T 215651995。攪拌傳動裝置凸緣法蘭, HG/T 215641995。攪拌傳動裝置機械密封循環(huán)保護系統(tǒng), HG/T 215721995。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 215661995，機座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.容器支座的選用計算 反應釜因需另外保溫，故選用B型耳式支座。又因為容器的Di為2800 mm，初選支座為B6I。此支座的允許載荷。JB/T 4712.32007。耳式支座實際承受載荷可按下式近似計算:式中:Q支座實際承受的載荷，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水平力作用點至底板高度，mm;k不均勻系數(shù)，安裝3個支座時，取k=1；安裝3個以上支座時，取k=0.83；m0設備總質(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；P水平力，取PW和Pe+0.25Pw的大值，N。 當容器高徑比不大

15、于5,且總高度H0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度地震設防烈度分別取0.08 ( 0.12 ), 0.16 ( 0.24 )、0.320。 水平風載荷: D0容器外徑，mm，有保溫層時取保溫層外徑；fi風壓高度變化系數(shù)，按設備質(zhì)心所處高度??；對于B類地面粗糙度如表6所示:表 6 設備質(zhì)心所在高度與風壓高度變化系數(shù)的關系設備質(zhì)心所在高度，m101520風壓高度變化系數(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RF，DN250，PN0.6 MPa。加熱蒸汽進口管a采用無縫鋼管，配法蘭PN0.6，DN25。冷凝液出口管h 和壓力表接管b都選用無縫鋼管，配法蘭PN0.6，DN25。加強套管溫度計d的

17、管口選用。進料管口e采用無縫鋼管，配法蘭PN0.6，DN25。安全閥接管f采用無縫鋼管，配法蘭PN0.6，DN40。 出料管口g采用無縫鋼管，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，PN0.6，DN80。標記為JB593-64-2。12.參考資料1 李多民,俞惠敏.化工過程設備機械基礎M.北京：中國石化出版社，2011.2 王凱,虞軍.攪拌設備M. 北京：化學工業(yè)出版社,2003.3 方書起.化工設備課程設計指導M. 北京：化學工業(yè)出版社,2010.4 陳炳和,許寧.化學反應過程與設備M. 北京：化學工業(yè)出版社,2003.5 馮連芳,王嘉駿.反應器M. 北京：化學

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