1、精選優質文檔-傾情為你奉上 浙江海洋學院 化工設備機械基礎課程設計成果說明書（2009級）題 目 夾套反應釜設計 學 院 石油化工學院 專 業 化學工程與工藝 班 級 學 號 學生姓名 指導教師 完成日期 2011年6月20日 目錄一、 罐體幾何尺寸計算-11.確定筒體內徑-12.確定筒體高度-13.罐體及夾套參-1二、夾套反應釜的強度計算-11.壓力計算-22.罐體及夾套厚度計算-2三、穩定性校核（按外壓校核罐體厚度）-3四、水壓試驗校核-4五、帶傳動設計計算（指定選用電機Y160M2-8，轉速為720r/min）-5六、攪拌器的選擇-61.攪拌軸直徑的初步計算-62.攪拌軸長度-63.攪拌

2、抽臨界轉速校核計算-74.漿式攪拌器尺寸的設計-7七、聯軸器設計-81.聯軸器的型式及尺寸的設計-82.軸承的型式及尺寸的設計-83.反應釜的軸封裝置的選型-84.軸封裝置的結構及尺寸-8八機架的設-9九.選擇接管、管法蘭、設備法蘭及其他構件-9十、選擇安裝底蓋結構-10十一、選擇支座形式并進行計算-101.支座的選型及尺寸的初步設計-102.支座載荷的校核計算-11十二、焊縫結構的設計-12十三、手孔選擇與補強校核-13十四、小結-14參考文獻-140.9 m3夾套反應釜設計一、罐體幾何尺寸計算1.確定筒體內徑工藝條件給定容積V=0.9 m3、筒體內徑估算： =1.014 m3=1014式中

3、 V工藝條件給定容積，m3 ； i長徑比，取值1.1； 將D1估算值圓整到公稱直徑1100 mm2.確定筒體高度由=1100 mm查表參考文獻【2】D-1得1m高的容積V1m=0.950 m3 ；查表D-2得罐體封頭容積=0.1980 m3 ；估算罐體筒體高度；=（0.9-0.1980）/0.950=0.739 m=739 mm將估算值圓整到公稱直徑800 mm3.罐體及夾套參數罐體實際容積V=V1m*+0.950*0.8+0.1980=0.958 m3 ；由=1100 mm查參考文獻【2】表4-3夾套筒體內徑=1200 mm；選取=0.85；=（0.85*0.958-0.1980）/0.95

4、=0.649 m=649mm；將估算值圓整到公稱直徑700 mm查參考文獻【2】表D-2罐體封頭表面積=1.3980 ；1m高筒體內表面積=3.46 ；實際總傳熱面積:*+=3.46*0.7+1.3980=3.82 >3.8 ；二、夾套反應釜的強度計算1.壓力計算材料選擇為Q235-A；由工作壓力（罐體內）0.18 MPa,工作壓力（夾套內）0.25 MPa；可得設計壓力（罐體內）P1=0.18*1.1=0.2 MPa（有安全閥），設計壓力（夾套內）P2=0.25*1.2=0.3 MPa（無安全閥）；工作溫度（罐體內）t1<120；溫度（夾套內）t2<150液柱靜壓力：=*1

5、.0*10*0.8=0.008MPa式中 水的密度，Kg/m3 ； 重力加速度，取值10m/； 罐體通體高度=0.8m；計算壓力：=+=0.2+0.008=0.208 MPa；液柱靜壓力忽略；計算壓力：=0.3 MPa；2.罐體及夾套厚度計算罐體及夾套焊接接頭系數=0.85；設計溫度下材料需用應力=113 MPa；罐體筒體計算厚度=1.19 mm夾套筒體計算厚度= mm罐體封頭計算厚度=1.19 mm夾套封頭計算厚度= mm取最小厚度=3mm作為計算厚度；鋼板厚度負偏差C1=0.6mm；腐蝕裕量C2=2.0mm；罐體筒體設計厚度=+ C2=2.0+3=5mm；夾套筒體設計厚度=+ C2=2.0

6、+3=5mm；罐體封頭設計厚度=+ C2=2.0+3=5mm；夾套封頭設計厚度=+ C2=2.0+3=5mm；罐體筒體名義厚度=5mm；(滿足-=3-1.19mm> C1=0.6mm)夾套筒體名義厚度=5mm；（滿足-> C1）罐體封頭名義厚度=5mm；（滿足-> C1）夾套封頭名義厚度=5mm；（滿足-> C1）三、穩定性校核（按外壓校核罐體厚度）假設一：罐體筒體名義厚度=5 mm；厚度附加量C= C1 +C2=2.5 mm；罐體筒體有效厚度=-C=5-2.5=2.5 mm；罐體筒體外徑=+2=1100+2*5=1110 mm；筒體計算長度L=+=800+ *275=

7、892 mm；式中 夾套筒體高度=800 mm； 由（JB/T473795）表查得=275 mm；系數=892/1100=0.811；系數=1100/2.5=440；系數A查參考文獻【1】圖10-15的A=0.00017；系數B查參考文獻【1】圖10-16的B=24；許用外壓=0.054<0.3；假設二：罐體筒體名義厚度=8 mm；鋼板厚度負偏差C1=0.8mm；厚度附加量C= C1 +C2=2.8 mm；罐體筒體有效厚度=-C=8-2.8=5.2 mm；罐體筒體外徑=+2=1100+2*8=1116 mm；筒體計算長度L=+25=800+*275+25=917 mm；式中 夾套筒體高度

8、=800 mm； 由（JB/T473795）表查得=275 mm；系數=917/1100=0.822；系數=1100/5.2=214.61；系數A查圖10-15的A=0.00082；系數B查圖10-16的B=96；許用外壓=0.447>0.3；取用：罐體筒體名義厚度=8 mm；鋼板厚度負偏差C1=0.8mm；厚度附加量C= C1 +C2=2.8 mm；罐體筒體有效厚度=-C=8-2.8=5.2 mm；罐體筒體外徑=+2=1100+2*8=1116 mm；標準橢圓封頭當量球殼外半徑=0.9*1116=1004.4 mm；系數=0.00065；系數B=85；許用外應力=0.440>0.

9、3；罐體封頭最小厚度=0.15%=1100*0.0015=1.65 mm；（小于，滿足要求）四、水壓試驗校核罐體試驗壓力=1.25*0.2*=0.25 ；夾套水壓試驗壓力=0.15*0.3*=0.375 ；材料屈服點應力=235 ；=0.9*0.85*235=179.8 ；罐體圓筒應力=26.6<179.8；夾套內壓試驗應力:= =43.4<179.8；五、帶傳動設計計算（指定選用電機Y160M2-8，轉速為720r/min）由電機Y160M2-8，額定功率P=5.5Kw, 轉速為=720r/min,=200 r/min,計算如下；1.計算設計功率由表14-4查得工作情況系數，故5

10、kW2.選擇V形帶型號根據=7.15 kW，=720r/min,由參考文獻【1】表14-5初步選用B型帶3.選取小帶輪節圓直徑，及大帶輪節圓直徑由參考文獻【1】表14-5選取小帶輪基準直徑 mm，由參考文獻【1】式（14-9）得=504 mm；由表14-5取=500 mm；4.驗算帶速V5.28 m/s；在(5-25m/s) 范圍內，帶速合適。5.確定中心距和帶的公稱長度；在0.7（+）<< 2（+）范圍，初選中心距=500 mm；由參考文獻【1】式（14-11）得帶長=2069.6 mm；查參考文獻【1】表14-2 選取B型帶的標準公稱長度=2000 mm；由參考文獻【1】（14

11、-2）式可得實際中心距=；6.驗算小帶輪包角， 由參考文獻【1】式（14-13）得=-= -=> 包角合適。7.確定帶的根數Z因 mm，=500 mm，帶速v=5.28 m/s；，傳動比=3.6由=720r/min， mm，查表14-6，用內插法得=1.66kW；查參考文獻【1】表14-9得=2.65*；查參考文獻【1】表14-10得=1.14=0.234kW；由=查參考文獻【1】表14-7得=0.87，查參考文獻【1】表14-8得=0.98；= =4.43 取z=5；8.確定初拉力Q由參考文獻【1】式（14-16）得單根普通V帶的初拉力，查參考文獻【1】表14-3的m=0.17kg=2

12、58.5N；由式（14-17）算出作用在軸上的力為 Q=2zsin=2*5*258.5* sin =2379.5N；六、攪拌器的選擇1.攪拌軸直徑的初步計算攪拌軸直徑的設計 電機的功率5.5 ，攪拌軸的轉速200，取用材料為45， 35，由 Nm得：=；由 得：=*1000=75000攪拌軸為實心軸，則：=33.5 mm 33.5mm 取40mm2.攪拌軸長度的設計攪拌軸的長度近似由釜外長度、釜內未浸入液體的長度、浸入液體的長度 三部分構成。即：=+其中=H+M+F-A（H-凸緣法蘭的高度；M-安裝底蓋的高度；F-機架高度；A-機架H1）=40+50+550-372=268（）=+（釜體筒體的

13、長度；封頭深度；液體的裝填高度）液體裝填高度的確定：釜體筒體的裝填高度式中操作容積（）；釜體封頭容積（）；筒體的內徑（）=0.8（）液體的總裝填高度=800+25+275 =1100（）=900+2*（25+275）+2*40-1100 =480（） （40-甲型平焊法蘭高度）浸入液體攪拌軸的長度的確定： 攪拌槳的攪拌效果和攪拌效率與其在釜體的位置和液柱高度有關。攪拌槳浸入液體內的最佳深度為： 當時為最佳裝填高度；當時，需要設置兩層攪拌槳。 由于=1100=1100，本設計選用一個攪拌槳。攪拌槳浸入液體內的最佳深度為：S=2Hi/3=2x1100/3=717（）故浸入液體的長度：=717（）攪

14、拌軸攪拌軸的長度為：=268+530+717=1515（）取=1500（）3. 攪拌抽臨界轉速校核計算 由于反應釜的攪拌軸轉速=200不大于200，不作臨界轉速校核計算。4.漿式攪拌器尺寸的設計攪拌軸直徑為40mm的漿式攪拌器只有三種型號，選取=600mm螺栓螺釘數量數量60040M122M12112B重量/kg 60 140110-34.59不大于0.025表一：七、聯軸器設計1. 聯軸器的型式及尺寸的設計由聯軸器的型式選用凸緣聯軸節。標記為：GYH5 GB/T5843-2003，結構如圖。圖一：2. 軸承的型式及尺寸的設計 根據攪拌軸的大小，選擇帶輪和聯軸器的連接選用平鍵12x8x40；軸

15、承選用7210C，90x50x20；3. 反應釜的軸封裝置的選型反應釜中應用的軸封結構主要有兩大類，填料箱密封和機械密封?？紤]到釜內的物料具有易燃性和一定的腐蝕性，因此選用填料密封。根據0.25、120、n=200r/min、d=40mm。選用R40 HG 21537-1992其結構如圖6-4、主要尺寸如表62所示。4.軸封裝置的結構及尺寸填料密封的主要尺寸（）軸徑螺柱401751451103158-184xM16 表二： 圖二：填料密封結構八機架的設計由于反應釜傳來的軸向力不大，減速機輸出軸使用了帶短節的凸緣聯軸器，且反應釜使用不帶內置軸承的填料密封，故選用DJ型單支點機架（HG215669

16、5）。代號為DJ55。結構如圖所示。圖三：DJ型單支點機架九.選擇接管、管法蘭、設備法蘭及其他構件1.法蘭及其他構件管法蘭 蒸汽入口A、溫度計接口D、壓縮空氣入口、冷卻水出口G采用323.5無縫鋼管，法蘭PL25（B）-10，HG20592；加料口B采用766無縫鋼管，法蘭PL65（B）-10，HG20592；視鏡采用108無縫鋼管放料口采用453.5無縫鋼管，法蘭PL40（B）-10，HG20592-97； 甲型平焊法蘭 法蘭-FM 1100-0.25 ；法蘭-M 1100-0.25凸緣法蘭 法蘭 R300 16Mn防沖板50x50x10材料Q235-A；擋板800x80x12材料Q235-

17、A法蘭墊片選耐酸石棉板，ò=2mm。2.視鏡的選型由于釜內介質壓力較低（0.25）且考慮DN=1100，本設計選用兩個=100的帶頸視鏡。其結構見圖4-6。 由文獻【5】 4-159頁表4-5-7確定視鏡的規定標記、標準圖號、視鏡的尺寸及材料。標 記：視鏡0.25，100標準圖號：HG21575-11994。圖四 ：視鏡的結構型式視鏡玻璃雙頭螺柱數量直徑×長度10018015028285013317084×133表三：視鏡的尺寸件號名稱數量材料件號名稱數量材料1視鏡玻璃1硼硅玻璃(SJ-6)4壓緊環1Q235-A2襯 墊2石棉橡膠板5雙頭螺柱8Q235-A3接 緣

18、11Cr18Ni9Ti6螺母16Q235-A表四:視鏡的材料十.選擇安裝底蓋結構對于不銹鋼設備，本設計選擇DN300 HG21565-1995，其上部與機架的輸出端接口和軸封裝置采用可拆相聯，下部伸入釜內，結構如圖所示。圖五：底蓋結構十一、選擇支座形式并進行計算1.支座的選型及尺寸的初步設計：這里初步將支座定為B型耳式支座，數目為4個。每臺反應釜常用4個支座，但作承重計算時，考慮到安裝誤差造成的受力情況變壞，應按兩個支座計算。(1)粗略估算反應釜的總質量m0釜體筒體質量m1DN=1100，=8的筒節，每米的質量q1=218所以m1= q1×H1=218×0.8=174釜體封

19、頭的質量m2DN=1100，=8，直邊高度h=25的標準橢圓形封頭，其質量m2=89.2夾套筒體質量m3m3=167夾套封頭質量m4由參考文獻查得m4=106物料質量m5m5=0.8×1.1×103×1=0.88×103附件質量m6=70所以反應釜的總質量m0= m1+ m2+ m3+ m4+ m5+ m6 =174+89.2+167+106+880+70=1486.2(2)粗選耳式支座的型號每個支座承受的重量Q=mg/2=1486.2×9.8/2=7282.4N根據DN=1100 Q=7282.4KN由參考文獻附表4-9初選B型耳式支座，支座

20、號為2。標記： JB/T4725-92 耳座B2材料：Q235-AH底板筋板墊板地腳螺栓支座重量規格16012580840180100620016062424204.3 表五：B型耳座的尺寸參數2.支座載荷的校核計算耳式支座實際承受的載荷按下式近似計算：式中D=1244，9.8，Ge=0，=1486.2，=4，=0，將已知值代入得 =6.97KN因為=5.01KNQ=20KN，所以選用的耳式支座滿足要求。十二.焊縫結構的設計釜體上主要焊縫結構的設計 ()筒體的縱向焊縫 （b）筒體與下封頭的環向焊縫 （c）固體物料進口與封頭的焊縫 （d）進料管與封頭的焊縫 （e）冷卻器接管與封頭的焊縫 （f）溫

21、度計接管與封頭的焊縫 （h）出料口接管與封頭的焊縫 圖六： 釜體主要焊縫的結構及尺寸夾套上的焊縫結構的設計夾套上的焊縫結構及尺寸如圖7-2。 （a）夾套的縱向焊縫 （b）夾套與封頭的橫向焊縫 （c）導熱油進口接管與筒體的焊縫 （e）導熱油出口接管與筒體的焊縫（f）釜體與夾套的焊縫圖七：夾套主要焊縫的結構及尺寸十三、手孔選擇與補強校核手孔選擇帶頸平焊法蘭手孔，其公稱直徑DN=150mm,S=4.5mm.開孔補強校核：由文獻表14-24知此手孔超出不另行補強的最大孔徑范圍，故必須進行補強計算：開孔直徑d=150+24.5=159mm開孔削弱面積F=dS0=DPK1Di/2ó=(1590.180.91100)/21130.85=147.5mm2有效補強區尺寸：h1=d(S-c)= 159(4.5-2.6)=16.9mm,B=2d=