


版權說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內容提供方,若內容存在侵權,請進行舉報或認領
文檔簡介
1、有攪拌裝置的夾套反應釜、八、刖言化工設備機械基礎化學工程、制藥工程類專業(yè)以及其他相近的非機 械類專業(yè),對化下設備的機械知識和設計能力的要求而編寫的。通過此課程的學習,是通過學習使同學掌握基本的設計理論并具有設計鋼制的、典型的中、低、常壓化工容器的設計和必要的機械基礎知識。化工設備機械基礎課程設計是 化工設備機械基礎課程教學中綜合性 和實踐性較強的教學環(huán)節(jié),是理論聯(lián)系實際的橋梁, 是學生體察工程實際問題復雜性,學習初次嘗試化工機械設計。化工設計不同于平時的作業(yè),在設 計中需要同學獨立自主的解決所遇到的問題、自己做出決策,根據老師給定的設計要求自己選擇方案、查取數據、進行過程和設備的設計計算,并要
2、對 自己的選擇做出論證和核算,經過反復的比較分析, 擇優(yōu)選定最理想的方案和合理的設計。化工設備課程設計是培養(yǎng)學生設計能力的重要實踐教學環(huán)節(jié)。在教師指導下,通過裸程設計,培養(yǎng)學生獨立地運用所學到的基本理論并結合生產實 際的知識,綜合地分析和解決生產實際問題的能力。因此,當學生首次完成 該課程設計后,應達到一下幾個目的: 熟練掌握查閱文獻資料、收集相關數據、正確選擇公式,當缺乏必 要的數據時,尚需要自己通過實驗測定或到生產現場進行實際查定。 在兼顧技術先進性、可行性、經濟合理的前提下,綜合分析設計任 務要求,確定化工工藝流程,進行設備選型,并提出保證過程正常、安全可行所需的檢測和計量參數,同時還要
3、考慮改善勞動條件和環(huán)境保護的有效措 施。準確而迅速的進行過程計算及主要設備的工藝設計計算及選型。用精煉的語言、簡潔的文字、清晰地圖表來表達自己的設計思想和 計算結果。化工設備機械基礎課程設計是一項很繁瑣的設計工作,而且在設計中除了要考慮經濟因素外,環(huán)保也是一項不得不考慮的問題。除此之外,還要考 慮諸多的政策、法規(guī),因此在課程設計中要有耐心,注意多專業(yè)、多學科的 綜合和相互協(xié)調。目錄1 設計方案的分析和擬定(6)2. 反應釜釜體的設計 (6)2.1罐體和夾套的結構設計 (6)2.2罐體幾何尺寸計算 (7)221確定筒體徑 (7)222確定封頭尺寸 (7)確定筒體的厚度Hi (8)2.3夾套幾何尺
4、寸計算 (8)2.4夾套反應釜的強度計算 (9)2. 4.1強度計算的原則及依據 (9)按壓對圓筒和封頭進行強度計算(9)按外壓對筒體和封頭進行強度校核(10)夾套厚度計算 (11)水壓試驗校核計算(11)3反應釜的攪拌裝置(12)3.1攪拌器的安裝方式及其與軸連接的結構設計(12)3.2攪拌軸設計(13)4反應釜的傳動裝置(14)4.1常用電機及其連接(14)4.2釜用減速機類型,標準及其選用(14)4.3凸緣法蘭(15)4.4安裝底蓋(15)4.5 機架(15)4.6聯(lián)軸器(16)5反應釜的軸封裝置 (16)6反應釜的其他附件(16)6.1 支座(16)6.2 人孔 (17)6.3設備接口
5、(17)7反應釜的裝配圖 (17)課程設計任務書設計目的:把所學化工設備機械基礎及相關知識,在課程設計中綜合運用, 把化工工藝條件與化工設備設計有機地結合起來,鞏固和強化有關 機械課程的基本理論和基本知識。設計要求:設計時要有較精確的設計容和步驟,一份設計計算說明書,(設計計算說明書是圖紙設計的理論依據,是設計計算的整理和總結,是審 核設計的技術文件之一。主要容有:1.目錄;2 .設計任務書; 3.設計方案的分析和擬定;4.各部分結構尺寸的確定和設計計 算;5.設計小結;6.參考資料。)CAD圖紙一,用A2紙打印。設計容:設計一帶有攪拌裝置的夾套反應釜。第三組 組長:定成設計人:定成設計任務書
6、設計參數要求容器夾套工作壓力,Mpa設計壓力,Mpa0.70.9工作溫度,C設計溫度,C<110<140介質染料及有機溶劑冷卻水或蒸汽全容積、m32.5操作容積,n32傳熱面積,n37腐蝕情況微弱推薦材料Q235-A攪拌器型式漿式攪拌軸轉速,r/ni n50軸功率,KW1.41設計方案的分析和擬定根據任務書中的要求,一個夾套反應釜主要有攪拌容器、攪拌裝置、傳動裝 置、軸封裝置、支座、人孔、工藝接管等一些附件構成。而攪拌容器又可以分 為罐體和夾套兩部分。攪拌裝置分為攪拌器和攪拌軸,根據任務說明書的要求 本次設計攪拌器為漿式攪拌器;考慮到機械軸封的實用性和應用的廣泛性,所 以軸封采用機
7、械軸封。在閱讀了設計任務書后,按以下容和步驟進行夾套反應釜的機械設計。(1)總體結構設計。根據工藝的要求,并考慮到制造安裝和維護檢修的方 便來確定各部分結構形式。(2)攪拌器的設計。 根據工藝參數確定各部幾何尺寸; 考慮壓力、溫度、腐蝕因素,選擇釜體和夾套材料; 對罐體、夾套進行強度和穩(wěn)定性計算、校核;(3)傳動系統(tǒng)設計,包括選擇電機、確定傳動類型、選擇聯(lián)軸器等。(4)決定并選擇軸封類型及有關零部件。(5)繪圖,包括總圖、部件圖。(6)編制技術要求,提出制造、裝配、檢驗和試車等方面的要求。2.反應釜釜體的設計反應釜是有罐體和夾套兩部分構成,罐體是反應的核心,為物料完成攪拌過程提供一個空間。夾套
8、為反應的操作溫度提供保障,是一個套在罐體外 的密封空間容器。2. 1罐體和夾套的結構設計罐體采用立式的圓筒形容器,有筒體和封頭構成。通過支座安裝在基礎平臺上。封頭一般采用橢圓形封頭。由于筒體徑 Di<1200mm因此下封頭與筒體的連接采用焊接連接。而為了拆卸清洗方便,上封頭采用法蘭與筒體連接。夾套型式與罐體大致一致。2.2罐體幾何尺寸計算確定筒體徑Di一般有工藝條件給定容積 V筒體徑D估算:.Hii 一式中i為長徑比即:Di ,有表4-2選取。根據題意取i=1.0 ,已知V=1.0,則D =1084mm,將D圓整到公稱直徑系列,則D =1000(mm).確定封頭尺寸(1) 橢圓封頭選取標
9、準件,它的徑與筒體徑相同,標準橢圓封頭尺寸見附表4-2.即 DND =1000 (mm曲邊高度hi =250mm 直邊高度h2=25mm 容積V=0.1505m3(2) 封頭厚度計算0.5 pcPc Di由公式其中PC =0.2=113MP (由參考文獻附表9查的)封頭焊接采取雙面焊、全焊透,局部無損傷,則© =0.85計算 S=0.7X 1400/(2113 X 0.85-0.5 x 0.7)=5.1 mm由參考文獻一 表4-9查得:負偏差 C1=0.5mm由參考文獻一表4-11查得:腐蝕裕量 C2=1.5mm計算名義厚度 Sn二S+C1+C2赴=5.1+1.5+0.5+0.9=8
10、mm故封頭厚度取8mm(3) 由于S<10mm則圭寸頭的直邊高度 h 2 =25mm有附表4-2知封頭表面積 A=2.2346m 容積V=0.3977m確定筒體的厚度H反應釜容積V通常按下封頭和筒體兩部分容積之和計算。則筒體高度Hi按下式計算并進行圓整:Hi=(V V封)/V im式中V封 封頭容積:0.3997 m 3Vm 1m高筒體容積(見附表 4-1): Vm =1.539 m3 /m得 Hi= (2.5-0.3977)/1.539=1.3660m圓整后的 Hi=1.4m=1400mm按筒高圓整后修正實際容積:V= V imX H + V 封3>2.5 m32.3夾套幾何尺寸
11、計算夾套和筒體的連接常焊接成封閉結構,夾套的結構尺寸常根據安裝和工藝兩方面的要求而定。夾套的安裝尺寸見圖4-6,夾套徑D可根據筒體徑D1按表4-3選取:D2 =D+100=1500mm夾套下封頭型式同筒體封頭,直徑 D2與夾套筒體相同。夾套高H2有傳熱面積而決定,不能低于料液高,裝料系數 :y=操作容積/全容積=2寧2.5=0.8夾套高H2計算:H2 = (n V-V封)+ Vm代入數值計算得:H =1.04 m夾套所包圍的罐體的表面積,一定要大于工藝要求的傳熱面積F,即:F封+ F筒>=F其中F筒=H2 X Fim故 F 封 + F 筒=2.2346 + 4.40 X 1.04=7.0
12、7>=7 m2所以換熱要求滿足。筒體和上封頭的連接采用甲型平焊法蘭連接,選取凹凸密封面法蘭,其尺 寸見附圖4-2,主要尺寸有附表4-4查的,其中:D=1530mm D仁 1490mm D2=1455mm D3=1441mmD4=1438mm S=46mm d=23mm2.4夾套反應釜的強度計算夾套反應釜幾何尺寸確定后,要根據已知的公稱直徑,設計壓力和設計溫度 進行強度計算確定罐體及夾套的筒體和封頭的厚度。2. 4.1強度計算的原則及依據強度計算中各參數的選取及計算,均應符合GB150-1998鋼制壓力容器的規(guī)定。圓筒為正壓外帶夾套時:當圓筒的公稱直徑DN>=600mm時,被夾套包圍
13、部分的圓筒分別按壓圓筒和外壓圓筒計算,取其中較大值,其余部分按壓圓筒設計。242按壓對圓筒和封頭進行強度計算(1) 筒體強度計算t已知:Tc=110C Pc=0.7Mpa113Mpa © = 0.85cPcDiS t 5.1mm2負偏差C2=1.5mm腐蝕裕量C2=1.5 mm名義厚度 Sn二S+C1+ C2+A =8 m(2) 封頭厚度計算StPCDi5.1mm20.5Pc同理名義厚度:Sn二S +C1+ C2+A =8 m2.4.3按外壓對筒體和封頭進行強度校核(1)筒體圖算法由于 D0/Se>=20 假設 Sn=14mm令 Se=Sn-2=12mmD0=D+2S n=14
14、28mm 則 L/D 0=1400- 1428=0.98D/Se=119 D 0>20 查圖5-5得A=0.0012 查圖5-7由于Tc =<140 C 貝卩B=125Mpa計算許應外壓力p p=B/( D0/Se)=1.05Mpa所以P>=P c故筒體厚度Sn>取14mm由 Sn二8mm=< Sn=14mm封頭厚度確定為14mm(2)外壓封頭強度計算 設圭寸頭的厚度 Sn=14mm計算有效厚度 Se=Sn-C=12mmR)二KD式中 Ki =0.9 D o =Di+2Sn=1428mmR0 =0.9 x 1428=1285mm 計算系數A0.125A 0.001
15、1& Se 查參考文獻1中圖5-8 T=<150 C 查的系數B=120MpaBp= RB 1MpaR0Sep>p c所以封頭厚度確定 Sn=14mm夾套厚度計算(1)夾套筒體部分厚度計算由 Pc 2=0.9Mpa T c 2 =<140C113Mpa© =0.85S2 p2cD2 7.03mm2 t負偏差C 1=0.5mm腐蝕裕量C 2=1.5mm則 Sn 2=S> + G+A =10mm(2)夾套封頭厚度計算S2tP2cD27.0mm2 0.5 p2c同理:貝卩 Sn 2=S2 + C+A =10mm水壓試驗校核計算夾套反應釜應對罐體和夾套分別進行
16、水壓試驗,并校核圓筒應力。T(1)罐體水壓試驗由于(T (T故 p T=1.25p=1.25Pc=0.875MpaPt (Di Se)2Se61.7Mpa材料屈服點應力(T s=235Mpa0.9(T s © =179.8Mpa夠T三0.9(T s©所以罐體水壓試驗強度足(2)由于T - T 故 p T=1.25p=1.25P c2=1.125MpaPt (D2 Sq)2Se>106Mpa材料屈服點應力t s=235Mpa0.9 t s © =179.8MpaT三0.9 T s©所以夾套水壓試驗強度足3反應釜的攪拌裝置攪拌裝置由攪拌器、軸及其支撐組
17、成。攪拌器的形式很多,根據任務說明 書的要求,本次設計采用的是漿式攪拌器。其機械設計的主要容是:確定攪拌 器直徑、攪拌器與攪拌軸的連接結構。、進行攪拌軸的強度設計和臨界轉速校核、 選擇軸的支撐結構。由表 4-4 查的 D/Dj取 1.25 : 1 2: 1 H °/Dj=1:1 2:1有實際情況取 D/Dj=1.5 : 1 Ho/Dj=1:1貝心攪拌器直徑Dj=900mm液面高度:Ho=9OOmm3.1攪拌器的安裝方式及其與軸連接的結構設計槳式攪拌器結構如圖4-7所示,其槳葉為兩葉。軸轉速為50r/min ,采用雙層槳安裝。攪拌器與軸的連接常用螺栓對夾。器主要尺寸有表4-5查的:d
18、j=900mmd=50mm螺栓:do :M16 數量4 螺釘:di :M16數量1S=16 b=90c=150m=110 f=45 e=5 3.2攪拌軸設計攪拌軸的機械設計容同一般傳動軸,主要是結構設計和強度校核(1)攪拌軸的材料:選用 Q 235-A(2)攪拌軸的結構:用實心直軸,因是連接的為槳式攪拌器,故采用光軸 即可。(3)攪拌軸強度校核max軸扭轉的強度條件是:公式9-5)Wpk(參考文獻1.對 Q235-A t k=1220Mpa對實心軸 Wp= n d3/16=24531mm6T e =9.55 x 10 p/n=133700N? mm則:max 5.5Mpa k 故 d=50mm
19、 強度足夠(4) 攪拌軸的形位公差和表面粗糙度的要求:一般攪拌軸要求運轉平穩(wěn),為防止軸的彎曲對軸封處的不利影響,因此軸安裝和加工要控制軸的直度。當轉速n <100r/mi n時直度允許誤差:1000: 0.15。軸的表面粗糙度可按所配零件的標準要求選取。(5) 攪拌軸的支撐一般攪拌軸可依靠減速器的一對軸承支承。當攪拌軸較長時,軸的剛度條件變壞。為保證攪拌軸懸臂穩(wěn)定性,軸的懸臂長 L1,軸徑d和兩軸承間距B應滿足以下關系:L1/B < 4 5;L1/d< 40 50攪拌軸的支承常采用滾動軸承。安裝軸承處的公差帶常采用K6.外殼孔的公差帶常采用H7。安裝軸承處軸的配合表面粗糙度
20、Ra取0.8 1.6外殼孔與軸承配合表面粗糙度 Ra取1.64反應釜的傳動裝置反應釜的攪拌器是由傳動裝置來帶動。傳動裝置設置在釜頂封頭的上部,其設計容一般包括:電機;減速機的選型;選擇聯(lián)軸器;選用和設計機架 和底座等。4.1常用電機及其連接設備選用電機主要是考慮到它的系列,功率,轉速,以及安裝形式和防爆要求等幾項容。最常用的為 丫系列全封閉自扇冷式三相異步電動機。電機功率必須滿足攪拌器運軸功率與傳動系統(tǒng),軸封系統(tǒng)功率損失的要求, 還要考慮到又時在攪拌過程操造作中會出現不利條件造成功率過大電機功率可按下式確定:Pdp Pm式中:p=1.4KW n =0.95 0.96 ( 有表 4-8 選取)設
21、計采用機械軸封,功率消耗小, P=0.6KW則:P d=2.2KW4.2釜用減速機類型,標準及其選用反應釜的立式減速機的選用根據:軸轉速n=50r/min電機功率為2.2KW查表4-11可選:BLDg線針輪行星減速機,其尺寸從 HG 5-745-78標準 中選取。由表4-11選的:電動機 功率為2.2kw 轉速為1430r/min查附表5-4選取電動機型號為:Y112M-4額定功率為4KW滿載轉速為1440r/mi n4.3凸緣法蘭凸緣法蘭一般焊接于攪拌器封頭上,用于連接攪拌傳動裝置。設計采用R型突面凸緣法蘭,其形式見附圖4-4,其尺寸有附表4-6查找。選擇 R型突面凸緣法蘭,其尺寸如下:DN
22、=400mm d1=410mm d2=565mmk=515mm d3=430mm d4=455mm螺栓數量:16 ,螺紋:M24 。質量:46Kg4.4安裝底蓋安裝底蓋采用螺栓等緊固件,上與機架連接,下與凸緣法蘭連接。是整個攪拌傳動裝置與容器連接的主要連接件。設計選取了RS型安裝底蓋。其主要尺寸查圖4-15和附表4-7和4-8,容如下(單位:mm) DN=400, d2=565 k=515 d5=16-26 d6=415 s=50 d9=176 k2=210 d10=8-M164.5機架機架是安裝減速機用的,它的尺寸應與減速機底座尺寸相匹配。其選用類型有三種,本次選用無支點機架。常用的無支點機
23、架見附圖5-1,尺寸見附表5-6.選用 WJ90型無支點機架,H仁40mm H2=25 H3=7 H4=8 D1=400 D2=450 D3=490 D4=430 D5=515 D6 =565 H=660 質量:170Kg4.6聯(lián)軸器常用的電機和減速機輸出軸與傳動軸之間及傳動軸與攪拌軸之間的連接, 都是通過聯(lián)軸器連接的。常用的類型很多,選取剛性凸緣聯(lián)軸器。主要尺寸以 及型式見附圖5-5,尺寸見附表5-10.選用GT-45 質量:17K g.5反應釜的軸封裝置軸封式攪拌設備的一個重要組成部分。其任務是保證攪拌設備處于一定的 正壓和真空狀態(tài)以及防止物料溢出和雜質的摻入。鑒于攪拌設備以立式容器中 心
24、頂插式為主,很少滿釜操作,軸封的對象主要為氣體;而且攪拌設備由于反 應工況復雜,軸的偏擺震動大,運轉穩(wěn)定性差等特點,故不是所有形式的軸封 都能用于攪拌設備上。反應釜攪拌軸處的密封,屬于動密封,常用的有填料密封和機械密封兩種 形式。他們都有標準,設計時可根據要求直接選用。這次設計選用機械軸圭寸。機械軸封是一種功耗小,泄露率低,密封性能可靠,使用壽命長的轉軸密 封。主要用于腐蝕、易燃、易爆、劇毒及帶有固體顆粒的介質中工作的有壓和 真空設備由于機械軸封的結構形式很多。且大都有標準。附圖5-9和附表5-15給出了 202型標準機械密封結構及尺寸。6反應釜的其他附件6.1支座夾套反應釜多為立式安裝,最常
25、用的支座為耳式支座。標準耳式支座(JB/T 4725-92)分為A型和B型兩種。當設備需要保溫或直接支撐在樓板上時選用 B 型,否則選擇A型。設計中選取B型,支座數為4個。允許載荷為100KN型式見附圖4-9, 尺寸見附表4-9.支座質量為:28.7Kg 地腳螺栓:M24.6.2人孔人孔的設置是為了安裝、拆卸、清洗和檢修設備部的裝置。設備的直徑大于900mm應開設人孔。人孔的形狀有圓形和橢圓形兩種。圓形人 孔制造方便。應用較為廣泛。人孔的大小及位置應以人進出設備方便為原則, 對于反應釜,還要考慮攪拌器的尺寸,一便攪拌軸及攪拌器能通過人孔放入罐 體。其主要尺寸見附表4-11,型式見附圖4-11.
26、密封面型式:突面(RF型)公稱壓力:1.0Mpa 公稱直徑:DN=450mm總質量:125Kg 螺柱:20個 螺栓:40個。螺柱:M24-1256.3設備接口化工容器及設備,往往由于工藝操作等原因,在筒體和封頭上需要開一些各種用途的孔。接管和法蘭是用來與管道和其他設備連接的。標準管法蘭的主要參數是公稱直徑和公稱壓力。管子的公稱直徑和與鋼管的外徑的關系見表4-13.接管的伸長度一般為從法蘭密封面到殼體外徑為150mm液體出料管的設計主要從無聊易放盡、阻力小和不易堵塞等原因考慮。另外還要考慮溫差應力的影響。7反應釜的裝配圖附圖一參考文獻1刁玉瑋、王立業(yè),化工設備機械基礎,:理工大學,2006, 122吳宗澤,機械設計師手冊(上)M,北京:化
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網頁內容里面會有圖紙預覽,若沒有圖紙預覽就沒有圖紙。
- 4. 未經權益所有人同意不得將文件中的內容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫網僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內容的表現方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內容負責。
- 6. 下載文件中如有侵權或不適當內容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 建筑設計造價咨詢合同
- 鐵路旅客運輸服務鐵路客運服務崗位與系統(tǒng)課件
- 《動漫藝術探析》課件
- 雙語客運值班員紅十字藥箱課件
- 防水瀝青混凝土施工方案
- 餐廳裝修施工合同范本
- 購銷合同電子產品購銷合同范本
- 世紀英才文化課件查找途徑
- 住建部工程合同示范文本
- 四川大學《景觀規(guī)劃設計及其理論》2023-2024學年第二學期期末試卷
- 換填檢驗批質量驗收記錄表
- 加強理解溝通-爭做陽光少年主題班會
- 草籽播種施工方案范本
- 無人機動力系統(tǒng)課件PPT
- 《大學物理課件-電學部分》
- 眼視光器械學-第五章-眼底檢測儀器課件
- 有毒動植物食物中毒及其預防-河豚魚中毒(食品安全課件)
- 某裝飾裝修工程施工應急處置預案
- 第四章-數據交換技術課件
- 塞外山城張家口
- 日光溫室大棚承包合同
評論
0/150
提交評論