攪拌釜式反應(yīng)器課程設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)

1、攪拌釜式反應(yīng)器課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)、設(shè)計(jì)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(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)一份5. 繪制裝配圖一（電子版）二、設(shè)計(jì)條件工作壓力釜0.1MPa夾套0.3 MPa工作溫度釜80 C夾套140C工作介質(zhì)釜溶液夾套水、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Q235 - A三、設(shè)計(jì)要求1. 學(xué)生要按照任務(wù)書(shū)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(shū)、圖紙及平時(shí)表現(xiàn)綜合

2、評(píng)分。四、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的容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、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。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)

3、：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。【設(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(xiě)明標(biāo)記或代號(hào)；4. 設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)目錄要有序號(hào)、容、頁(yè)碼；5. 設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)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(shū)中要注明變 更；6. 設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)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

4、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 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)條件工藝條件工藝條件圖工作壓力釜0.1MPa夾套0.3 MPa工作溫度釜80 C夾套140C工作介質(zhì)釜溶液夾套水、蒸汽:腐蝕情況輕微彳攪拌型式平槳式轉(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Q235 A管口編號(hào)名稱(chēng)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4

5、0h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。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(lèi)設(shè)備物料類(lèi)型H/D一般攪拌釜液-固相或液-液相物料1 1.3氣-液相物料12發(fā)酵罐類(lèi)氣液相物料1.7 2.5根據(jù)以上的設(shè)計(jì)要求，對(duì)于液-液相類(lèi)型或液固相物料以及氣液相物料H / Di 11.3，本設(shè)計(jì)選取H/Di 1.3。由筒體的直徑D.匾戶掙2.77m當(dāng)Di 2 m時(shí)，間隔為100 mm Di 2 m時(shí)，間隔為200 mm因此將以上Di圓 整到標(biāo)準(zhǔn)公稱(chēng)直徑系列，應(yīng)當(dāng)選取筒體直徑Di 2.8 m。查標(biāo)準(zhǔn)封頭參數(shù)資料得，Di 2.8

6、 m時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭高度h1 740 mm，直邊高度 h240 mm，表面積 & 8.85 m2，容積 3.12 m3計(jì)算得每米高圓筒的體積 V Di22.82 6.16 m3/m44V VhV121.65 3.126.163.008 m筒體高度圓整為H 3m于是H/Di 3/2.81.071，核查結(jié)果符合原定圍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) Di 20003000 mm 時(shí)，夾套的直徑 Dj Di 20028002003000 mm夾套筒

7、體的高度HjV Vh,通常裝料系數(shù) 0.60.85，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0.85因此, Hj °8521653122.482 m2.824選取夾套高度比 2.6 m則H。 H Hj 30002600400 m m ,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F DRFn2.8 2.6 8.85 31.721 m2 7.1 m2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340 mm設(shè)計(jì)溫度在

8、150C 時(shí)，Q23A A的許用應(yīng)力t =113 MPa。因?yàn)橛袏A套有安全閥，所以設(shè)計(jì)壓力P 1.051.1Pw , Pw是夾套的工作壓力。本設(shè)計(jì)取 P 1.1Pw 1.1 0.3 0.33 MPa。 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)椴繆A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(shuō)的常用厚度

9、指的是名義厚度。各項(xiàng)厚度之間的關(guān) 系如圖1所示。厚度負(fù)偏差C厚度附加量C !_設(shè)計(jì)厚度6 d厚度圓整值i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 1 mm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C。P Dj2TTPC20.33 30002 113 0.6 0.338.319mm由此可知鋼板厚度應(yīng)處在 825 mm所以Ci取0.8 mm。所以 dC18.319 0.8 9.119 mm標(biāo)準(zhǔn)橢圓形夾套封頭的壁厚為P Dj2 t 0.5PC20.33 30002 113 0.6 0.5 0.338.310

10、 mm所以封 C1 8.310 0.8 9.110mm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10 mm4. 確定筒的材料和壁厚筒的材料也選取Q235- A,查資料可以知道，板厚在340 mm設(shè)計(jì)溫度在150C 時(shí)，Q23A A的許用應(yīng)力t =113 MPa。因?yàn)橛袏A套有安全閥，所以設(shè)計(jì)壓力筒 一_筒P筒1.051.1Pw , P：是筒工作壓力。本設(shè)計(jì)取 P筒1.1P；1.1 0.1 0.11MPa嘉Di2RP筒C20.11 28002 113 0.6 0.1113.273 mm由此可知鋼板厚度4 mm時(shí)，C1取0.3 mm。所以筒 C13.273 0.33.573

11、mmd1標(biāo)準(zhǔn)橢圓形筒封頭的壁厚為：筒封dP筒 Di2TTo.5P筒0J1 2800i2 113 0.6 0.5 0.113.272 mm所以封 C1 3.272 0.3 3.572mm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n均為4mm5. 水壓試驗(yàn)及其強(qiáng)度校核113PT1 1.25P筒1.25 0.11 一 0.1375MPa筒水壓試驗(yàn)壓力t113取兩者之的。即PT2P筒 0.1 0.11 0.1 0.21MPaFT筒0.21 MPa。夾套水壓試驗(yàn)壓力Pt11.25P1.25 0.331131130.4125 MPa取兩者之的。即FT2 P 0.10.33 0.10.43

12、 MPaFT夾套0.43 MPa。筒水壓試驗(yàn)時(shí)壁應(yīng)力：Pt 筒（Die） 0.21 （2800 2.7）T 筒 一 181.656MPa2 e2 2.7 0.6T筒0.9 s 0.9 235 211.5 MPa因?yàn)門(mén)筒T筒，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)壁應(yīng)力Pt夾套(Dje) 0.43(3000 8.2)T 夾套- j131.456MPa2 e28.20.6T筒0.9 s 0.9 235 211.5 MPa因?yàn)?夾套-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0.21 MPa ,夾套水壓試驗(yàn)時(shí)PT夾套0.43 MPa 。故夾套在進(jìn)行水壓時(shí)筒體需要充壓才能保持

13、筒體穩(wěn)定6. 選擇釜體法蘭根據(jù)Di 2800 mm P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 D 2960 mm，D1 2915 mm，D2 2876 mm，D3 2856 mm，D42853 mm。墊片材料為石棉橡膠板，選用墊片為 2855X 2805X 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(HG/T 2501.4 2007)，公稱(chēng)容積VN為25000 L，容器D為2800時(shí)，攪拌軸直徑di= 140 mm 平槳式攪拌

14、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T如表4所示。表4幾種常用軸材料的t值軸的材料Q235,20Q275,354540Cr,35Si Mn ,40mNb,38Si MnM o,3Cr13T/ MPa12 2020 3030 4040 52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：d 365.1 3 365.1 寸 29.9 mm t nV(3040) 85式中，P攪拌傳遞功率，KWn 攪拌軸速率，r/mi n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/T 21570 1995)中夾殼式聯(lián)軸器形式、尺

15、寸、技術(shù)要求、選用立式夾殼聯(lián)軸器。公稱(chēng)直徑140 mm的聯(lián)軸器的最大扭矩Mn19000 N/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可為:1 4Mnj KM n 1.5 9553000236.015 N m Mnj85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 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 機(jī)械密封，6 傳動(dòng)軸，

16、7釜聯(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 3139.1 2001。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 21566 1995。攪拌傳動(dòng)裝置帶短節(jié)聯(lián)軸器,HG/T 21569.1 1995。攪拌傳動(dòng)裝置機(jī)械密封,HG/T 21571 1995。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 21568 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140 m

17、m d1為120 mm 機(jī)架公稱(chēng)直徑為 700 mm 軸承型號(hào)46232 (HG/T 21566 1995)。也可 有其他選擇。攪拌傳動(dòng)裝置聯(lián)軸器,HG/T 21570 1995。攪拌傳動(dòng)裝置安裝底盒,HG/T 21565 1995。攪拌傳動(dòng)裝置凸緣法蘭,HG/T 21564 1995。攪拌傳動(dòng)裝置機(jī)械密封循環(huán)保護(hù)系統(tǒng),HG/T 21572 1995。攪拌傳動(dòng)裝置碳鋼填料箱,HG/T 21537.7 19929. 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)裝置單支點(diǎn)機(jī)架,HG/T21566 1995，機(jī)座J B- 700尺寸，可得B

18、960 mm再參考得搪玻璃攪拌器 槳式攪拌器(HG/T 2501.4 2007), Li4065 mmL1 / B 4065/9604.2345 L1 /d 4065/140294050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?D為2800 mm初選支座為B6-1。此支座的允許載荷 Q 150 KN。JB/T 4712.3 2007。耳式支座實(shí)際承受載荷可按下式近似計(jì)算m°g Ge 4(Ph G°Se)knnD10式中：Q支座實(shí)際承受的載荷，KN;D支座安裝尺寸，mmg重力加速度，取g=9.8 m/s 2;G偏心載荷，N;

19、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 ; m設(shè)備總質(zhì)量(包括殼體及其附件，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)；S偏心距，mmP水平力，取 Pw和Pe+0.25凡的大值，No當(dāng)容器高徑比不大于5,且總高度H不大于10 m時(shí)Pe和FW可按以下計(jì) 算，超出此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 o水平風(fēng)載荷：PW1.2fiQ0D0H010D0容器外徑，mm有保溫層時(shí)取保溫層外徑

20、;fi風(fēng)壓高度變化系數(shù)，按設(shè)備質(zhì)心所處高度??；對(duì)于B類(lèi)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)心所在咼度，m< 101520風(fēng)壓?jiǎn)J度變化系數(shù)fi1.001.141.25H0容器總高度，mmQ010 m高度處的基本風(fēng)壓值，N/nf支座處圓筒所受的支座彎矩M的校核：M L Q(l2 Si) 10 3式中：ML耳式支座處圓筒所受的支座彎矩，KN- mMl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 M=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

21、平焊法蘭手孔(HG21529-2005),選用手孔形式為a式，PNh 0.6 MPa DNh250 mm 手孑L RF, DN250 PN0.6 MPa加熱蒸汽進(jìn)口管a采用32 3.5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32 3.5無(wú)縫鋼管，配法蘭PN0.6, DN25加強(qiáng)套管溫度計(jì)d的管口選用45 3.5。進(jìn)料管口 e采用32 3.5無(wú)縫鋼管，配法蘭PN0.6, DN25安全閥接管f采用32 3.5無(wú)縫鋼管，配法蘭PN0.6，DN40出料管口 g采用45 3.5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 89 4， PN0.6, DN80標(biāo)記為JB593-64-2。12. 參考資料1 多民,俞惠敏. 化工過(guò)程設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ) M. ：，2011.2 王凱,虞軍. 攪拌設(shè)備 M. ：化學(xué)工業(yè),2003.3 方書(shū)起.