1、化工機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)：夾套反應(yīng)釜設(shè)計(jì)任務(wù)書課程： 化工機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)院系：化工學(xué)院專業(yè)： 化學(xué)工程與工藝學(xué)號(hào)：姓名：目錄一設(shè)計(jì)容 3二設(shè)計(jì)參數(shù)和指術(shù)性指標(biāo) 3三設(shè)計(jì)要求 41確定筒體和封頭的幾何尺寸4表 1幾何尺寸4表 2強(qiáng)度計(jì)算5表 3穩(wěn)定性校核6表 4水壓試驗(yàn)校核72選擇支座形式并進(jìn)行計(jì)算 83手孔、視鏡選擇94選擇接管、管法蘭、設(shè)備法蘭：9夾套反應(yīng)釜設(shè)計(jì)任務(wù)書一：設(shè)計(jì)容 ：設(shè)計(jì)一臺(tái)夾套傳熱式配料罐。二：設(shè)計(jì)參數(shù)和指術(shù)性指標(biāo)：簡圖設(shè)計(jì)參數(shù)及要求容器夾套工作壓力， MPa設(shè)計(jì)壓力， MPa0.20.3工作溫度，設(shè)計(jì)溫度，<100<150染料及有機(jī)冷卻水介質(zhì)溶劑或蒸汽30.8全容

2、積 , m30.64操作容積， m傳熱面積，>3腐蝕情況微弱材料Q235-B接管表符公稱尺寸 DN連接面形用 途號(hào)式a25突面蒸汽入口b25突面加料口c80凸凹面視鏡d70突面溫度計(jì)管口e25突面壓縮空氣入口f40突面放料口g25突面冷凝水出口三：設(shè)計(jì)要求：夾套反應(yīng)釜設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一、確定筒體和封頭的幾何尺寸表 1： 幾何尺寸步驟項(xiàng)目及代號(hào)參數(shù)及結(jié)果備注1-130.8由工藝條件給定全容積 V，m1-2130.641操作容積 V，m計(jì)算， V =V1-3傳熱面積 F, 3由工藝條件給定1-4釜體形式圓筒形常用結(jié)構(gòu)1-5封頭形式橢圓形常用結(jié)構(gòu)1-6長徑比 i=H1/D11.020按表 4-2

3、 選取（注）初算筒體徑 D ， m11-70.9995按式 4-1 計(jì)算圓整筒體徑 D1 ， mm1-831000按附表 D-1 選取一米高的容積V ,m1m1-930.785按附表 D-1 選取釜體封頭容積 V1 封 ，m1-10釜體高度 H1=(V-V1 封 )/V 1m，mm0.1505按附表 D-2 選取1-11圓整釜體高度 H,mm827按式 4-2 計(jì)算11-123900選取實(shí)際容積 V=V1m× H1 +V1 封 ，m1-13夾套筒體徑 D ， mm0.857按表 4-3 計(jì)算21-141100按表 4-3 選取裝料系數(shù) =V 操 /V=0.801-150.80計(jì)算或選

4、取夾套筒體高度 H2( V-V1 封)/V 1m ,1-16mm624按式 4-4 計(jì)算圓整夾套筒體高度 H2, mm1-17罐體封頭表面積 F,700選取封11-181.1625按附表 4-2 選取一米高筒體表面積 F1m,1-193.14按附表 D-1 選取實(shí)際總傳熱面積 F=F1m× H2+F1 封 , 1-203.3605按式 4-5 校核注：附表和計(jì)算式為設(shè)計(jì)資料蔡紀(jì)寧，秋翔編化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書化學(xué)工業(yè)出版2000 年第 1 版中數(shù)據(jù)及資料，下同表 2： 強(qiáng)度計(jì)算（按壓計(jì)算厚度）步驟項(xiàng)目及代號(hào)參數(shù)及結(jié)果備注2-1設(shè)備材料Q235-B據(jù)工藝條件或腐蝕情況確定2-2

5、設(shè)計(jì)壓力（罐體） p1,MPa0.2由工藝條件給2-3設(shè)計(jì)壓力（夾套） p ,MPa0.3定由工藝條件給2定2-4設(shè)計(jì)溫度（罐體） t 1,小于 100由工藝條件給定2-5設(shè)計(jì)溫度（夾套） t 2,小于 150由工藝條件給液注靜壓力 p 1H=10-6 gh,MPa定2-60.0088計(jì)算2-7計(jì)算壓力 p1c=p1+pH,MPa0.2088計(jì)算2-8液注靜壓力 p ,Mpa0忽略2H2-9計(jì)算壓力 p2c=p20.3計(jì)算2-10罐體及夾套焊接頭系數(shù) ,0.85選取2-11設(shè)計(jì)溫度下村料許用 ,MPa113選取2-12罐體筒體計(jì)算厚度1Pc D 1, mm1.09Pc計(jì)算22-13夾套筒體計(jì)算

6、厚Pc D 2, mm1.72計(jì)算22Pc2-14罐體封頭計(jì)算厚'P c D 1, mm1.00計(jì)算12 0 . 5 P c2-15夾套封頭計(jì)算厚 'P c D 2, mm20 . 5 Pc2 2-16鋼板厚度負(fù)偏差C1, mm2-17腐蝕裕量 C2, mm2-18厚度附加量 C=C1+C2, mm2-19罐體筒體設(shè)計(jì)厚度1C1C , mm2-20夾套筒體設(shè)計(jì)厚度2C2C , mm1.72計(jì)算0.6選取2.0選取2.6計(jì)算3.69計(jì)算4.32計(jì)算2-21罐體封頭設(shè)計(jì)厚度'1C'1C , mm3.60計(jì)算2-22夾套封頭設(shè)計(jì)厚度' 2C'2C ,

7、mm2-23罐體筒體名義厚度1n , mm2-24夾套筒體名義厚度2n , mm2-25罐體封頭名義厚度'1n , mm4.32計(jì)算6圓整選取6圓整選取6圓整選取2-26夾套封頭名義厚度'2n , mm6圓整選取表 3:穩(wěn)定性校核（按外壓校核厚度）序號(hào)項(xiàng)目及代號(hào)3-1罐體筒體名義厚度1n, mm3-212厚度附加量 C=C+C, mm3-33-4罐體筒體有效厚度1e1n C ,mm3-5罐體筒體外徑 D1OD12 1n ,mm筒體計(jì)算長度 L=H2 +1/3h 1 +h 2 ,mm3-6系數(shù) L/D103-7系數(shù) D10/ 1e3-8系數(shù) A3-9參數(shù)及結(jié)果備注8假設(shè)2.6選取

8、5.4計(jì)算1016計(jì)算808.3計(jì)算0.7956計(jì)算188.15計(jì)算0.0006查找系數(shù) B3-10許用外壓力 P B，MPaD 0 /e3-11罐體筒體名義厚度1n , mm3-12罐體封頭名義厚度1n ，mm3-13厚度附加量 C=C1+C2, mm3-143-15罐體封頭有效厚度 '1e'1nC ,mm罐體封頭外徑 D '1OD '12'1n ,mm3-16標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭當(dāng)量球殼外半徑R'O 0.9D'1O， mm3-170.125,MPa系數(shù) A'e )(R'O /3-18系數(shù) B3-19許用外壓力 P B3-20R

9、'O /'e罐體封頭名義厚度'1n , mm表 4： 水壓試驗(yàn)校核序號(hào)項(xiàng)目及代號(hào)4-1罐體試驗(yàn)壓力p1T =1.25p 1 / tMPa4-2夾套水壓試驗(yàn)壓力p2T =1.25p 2 / tMPa4-3材料屈服點(diǎn)應(yīng)力 s,MPa4-41 0.9 s,MPa90查找計(jì)算穩(wěn)定8確定8假設(shè)2.6選取5.4計(jì)算1016計(jì)算914.4計(jì)算0.0007查找98查找0.557>0.3計(jì)算穩(wěn)定8確定參數(shù)及結(jié)果備注0.25計(jì)算0.375計(jì)算235計(jì)算179.8計(jì)算4-5罐體圓筒應(yīng)力17.0 179.8計(jì)算 1t =P1 (D1+e)/2 e,MPa4-6夾套壓試驗(yàn)應(yīng)力28.1 17

10、9.8計(jì)算 2t =P1(D1+e)/2 e, MPa2、選擇支座形式并進(jìn)行計(jì)算(1) 確定耳式支座實(shí)際承受載荷 QQ=( m0g+Ge)/kn+4（ h·Pe+Ge·Se） /n 10-3m0 為設(shè)備總質(zhì)量 ( 包括客體及其附件 , 部介質(zhì)及保溫的質(zhì)量 ) Q1 為釜體和夾套筒體總重載荷，查附表4-1 ，有：Dg=1000mm, =8m 的1 米高筒節(jié)的質(zhì)量q1=199kg,Dg=1100mm, =8m 的1 米高筒節(jié)的質(zhì)量q2=219kg,故Q1=H1q+H2q2=0.9 × 199+0.7×219=332.4kgQ2 為釜體和夾套封頭重載荷，查附表

11、4-3Dg=1000mm, =8m 的封頭的質(zhì)量72.05kg ，Dg=1100mm, =8m 的封頭的質(zhì)量86.49kg,Q2=72.05 ×2+86.49=230.59kgQ3 為料液重載荷，由于水的密度大于有機(jī)溶劑的密度，故按水壓試驗(yàn)時(shí)充滿水計(jì)算， r=1000kg/m,現(xiàn)以夾套尺寸估計(jì)。由附表4-3 ，有：Dg=1100mm的封頭容積V 封=0.2122m31 米筒節(jié)的容積V1=0.958 m。故Q3=9.8 V =9.8 （2V 封+1.0 V1 米）=9.8 （20.2122+1.0 0.958 ） 1000=13547.52N則：Q3=13547.52/9.8=1382

12、.4kg 。Q4=為保溫層加附件重載荷，手孔重載荷忽略，其它附件1000N。m=332.4+230.59+1382.4+1000/9.8=2047.43kg（2）初定支座的型號(hào)及數(shù)量并算出安裝尺寸容器總重量約 2047.43kg ，選 B3型支座本體允許載荷Q=30KN四個(gè)。 =(D1+2n+3)-(b 2-2 2) +2( l 2- s1)=(1000+2×8+2× 8)-(125-2 × 8)+2(205-50)=1233mm確定水平力 P，因?yàn)槿萜髦糜谑遥豢紤]風(fēng)載，所以只計(jì)算水平地震力Pe，根據(jù)抗震 8 度取 e=0.45 ，于是Pe =0.5×

13、0.45 × 2047.43 × 9.8=4.515KN確定偏心載荷及偏心距。偏心載荷 Ge幾乎沒有，可忽略 ，于是偏心距 Se 也為零。(h取 180mm)，則：Q =（2047.43 ×9.8 ）/（0.83 ×4）+（4×4515×180）/（4×1233） × 10-3 =6.70KNM=Q( l 2- s1)/10=6.70 ×(205-50)/ 1000=1.039KN·m當(dāng)e=8-2.8=5.2mm,DN=1000mm,筒體壓 P=0.2Mpa,材料 Q235-B用 B3 型耳式支

14、座時(shí)， M =1.7KN·m>1.039 KN·m,所以容器選用 B3型耳式支座是沒問題的。3、手孔、視鏡選擇：（ 1）手孔：查參考文獻(xiàn) 2 的附表 4-10，根據(jù) DN=150mm，PN=1.0Mpa,選擇帶頸平焊法蘭手孔，其有關(guān)資料如下：標(biāo)準(zhǔn)號(hào)HG21530-95凹凸面MFM H1=160mm, H2=90mm, m=24.2kg 。（ 2）視鏡：由 DN=80mm,PN=1.0MPa,可知選擇不帶頸的視鏡，查參考文獻(xiàn)可得資料如下:D=145mm,D1=120mm,b1=25mm,b2=14mm標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為JB593-64-24、選擇接管、管法蘭、設(shè)備法蘭：1、法蘭：

15、設(shè)備共需選用4 個(gè)，其中壓力容器法蘭1 個(gè)，管法蘭3 個(gè)。（1）、根據(jù) DN=1000mm,PN=0.6MPa,查參考文獻(xiàn) 2 的附表4-4 和4-5 可知選取甲型平焊法蘭：名稱為法蘭 -T 1000-0.6 ；具體資料如下：D=1130mm, D1=1090mm, D2=1055mm, D3=1045mm, D4=1042mm, d=23mm;螺柱 M20, 數(shù)量 36；凸面法蘭質(zhì)量： 80.85kg，凹面法蘭質(zhì)量： 78.46kg（2）、圖中 a,b,e,g 接管公稱尺寸均為 25mm。根據(jù) DN=25mm,PN=1.0MPa,查參考文獻(xiàn) 2 的附表 4-12 可得有關(guān)資料如下：管子外徑 A=32mm，法蘭外徑 D=100mm，法蘭理論質(zhì)量為0.65kg。（3）、圖中 d 接管公稱尺寸為 65mm。根據(jù) DN=65mm,PN=1.0MPa，查參考文獻(xiàn) 2 的附表 4-12 可得有關(guān)資料如下：管子外徑 A=