当前位置：文档之家 › 夹套反应釜设计

夹套反应釜设计

  • 格式：doc
  • 大小：1.13 MB
  • 文档页数：14

2

0.95m3夹套反应釜设计计算说明书

一、罐体和夹套设计计算

1.1 罐体几何尺寸计算

1.1.1 选择筒体和封头的形式

选择圆柱筒体及椭圆形封头。

1.1.2 确定筒体内径

已知设备容积要求0.95m3，按式（4-1）初选筒体内径：

式中，V=0.95m3，根据【2】38页表4-2，常反应物料为液-液类型， i=H1/D1=1～1.3，取 i=1.3，代入上式，计算得

331440.95==1.032i3.141.1VD

将D1的估算值圆整到公称直径系列，取D1=1100mm，

1.1.3 确定封头尺寸

标准椭圆形封头尺寸查附表4-2，DN=1100mm，选取直边高度h2=25mm。

1.1.4 确定筒体高度

当D1=1100mm, h2=25mm时，由【2】附表D-2查得椭圆形封头的容积V封=0.1980 m3，由附表D-1查得筒体1m高的容积V1m =0.950 m3，按式（4-2）:

H1=(V-V封)/V1m =（0.950-0.198）/0.95=0.7916m

考虑到安装的方便，取H1=0.9m，则实际容积为

V= V1m×H1+ V封=0.950×0.9+0.198=1.053 m3

1.2 夹套几何尺寸计算

1.2.1 选择夹套结构

选择【2】39页图4-4 (b)所示结构。

1.2.2 确定夹套直径

查【2】表4-3, D2= D1+100=1100+100=1200mm。套封头也采用椭圆形并与夹套筒体取相同直径。

1.2.3 确定夹套高度

装料系数η=操作容积/全容积=0.9/0.95=0.85

按式4-4计算夹套高度：

H2≥(ηV- V封)/ V1m=(0.85×1.053-0.198)/0.95=0.734 m

取H2=750mm。选取直边高度h2=25mm。

1.2.4 校核传热面积

查【2】附表D-2，由D1=1100mm，得罐体封头表面积F1封=1.3980 m2

查【2】附表D-1，一米高筒体内表面积F1m=3.46 m2 314iVD罐体结构示意图 3 校核传热面积：

实际总传热面积F=F筒+ F1封=F1m×H2 +F1封=3.46×0.75+1.398=3.99 m2>3.8 m2，可用。

1.3 罐体及夹套的强度计算

1.3.1确定计算压力

按工艺条件，罐体内设计压力P1=0.2MPa；夹套内设计压力P2=0.3MPa

液体静压力P1H=ρgH2×10-6=1000×9.8×0.75×10-6=0.007MPa，取P1H=0.01MPa

计算压力P1c=P1+P1H=0.18+0.01=0.19MPa

夹套无液体静压，忽略P2H，故P2c=P2。

1.3.2选择设备材料

分析工艺要求和腐蚀因素，决定选用Q235-A热轧钢板，其中100℃-150℃下的许用应力为：[ó]t=113Mpa。

1.3.3罐体筒体及封头壁厚计算

罐体筒体壁厚的设计厚度为

采用双面焊缝，进行局部无损探伤检查，按教材表10-9，取焊缝系数φ=0.85，C2=2mm，则

1c1d1210.191100=21.0923.0921130.850.192tcpDCp

查教材表10-10，取钢板负偏差C1=0.25mm，则δd1+C1=3.34，考虑到最小厚度mim为3mm，取名义厚度δn=5mm

罐体封头壁厚的设计厚度为11d110.191100=21.0923.0921130.850.50.1920.5ctcPDP‘

查教材表10-10，取钢板负偏差C1=0.25mm，则δd1’+C1=3.34mm，考虑到最小厚度mim为3mm，取名义厚度δn’=5mm

1.3.4 夹套筒体及封头壁厚计算

夹套筒体壁厚的设计厚度为

采用双面焊缝，进行局部无损探伤检查，按【1】161页表10-9，取焊缝系数φ=0.85（夹套封头用钢板拼焊），C2=2mm，则

2c22220.251200=21.5623.5621130.850.252dtcpDCmmp

查【1】161页表10-10，取钢板负偏差C1=0.3mm，则δd1+C1=3.86，考虑到最小厚度mim为3mm，取名义厚度δn=5mm

夹套封头壁厚的设计厚度为

22d220.251200=21.5623.5621130.850.50.2520.5ctcPDP‘ 22cidtcpDCp22cidtcpDCp4

查【1】161页表10-10，取钢板负偏差C1=0.3mm，则δd1+C1=3.86，考虑到最小厚度mim为3mm，取名义厚度δn=5mm

为照顾到筒体和封头焊接和取材的方便取δ封夹=δ夹=6mm。

1.3.5釜体的筒体壁厚δ筒

1.3.5.1按承受0.18Mpa的内压设计

12tPDCP筒

式中，设计压力P=0.18Mpa；筒体内径D1=1100mm；许用应力[ó]=113Mpa(同夹套材料)；焊缝同夹套，故φ=0.85，壁厚附加量C=C1+C2+C3=0.5+2+0=2.5mm；上述各值代入上式：

13.592tPDCP筒

1.3.5.2按承受0.25Mpa的外压设计

设罐体筒体的名义厚度δ1n=5mm

厚度附加量C=C1+C2+C3=0.5+2+0=2.5mm

罐体筒体有效厚度δ1e=δ1n-C=5-2.5=2.5mm

罐体筒体外径D10=D1+2δ1n=1100+2ⅹ5=1110mm

筒体计算长度L=H2+1/3h1=750+1/3(300-25)=842mm

系数L/D0=842/1110=0.759 系数D0/δe=1110/2.5=444

由【1】168页图10-15，查得 ：系数 A=0.00019；由【1】170页图10-17，查得：系数 B=27 则许用外压[P]=Bδe/D=（27ⅹ2.5）/1110=0.06<3Mpa 因此壁厚5mm不能满足外压稳定要求，需增大壁厚重新计算。现重新假设δ1n=8mm

厚度附加量C=C1+C2+C3=0.8+2+0=2.8mm

罐体筒体有效厚度δ1e=δ1n-C=8-2.8=5.2mm

罐体筒体外径D10=D1+2δ1n=1100+2ⅹ8=1116mm

筒体计算长度L=H2+1/3h1=750+1/3(300-25)=842mm

系数L/D0=842/1116=0.754 系数D0/δe=1116/5.2=215

由参考资料图9-7，查得 ：系数 A=0.0006，系数 B=81 则许用外压[P]=Bδe/D=81ⅹ5.2/1116=0.38>0.25Mp故δe=5.2mm满足外压稳定性要求,其圆整到标准钢板厚度规格取δe=8mm.

1.3.6釜体的封头壁厚计算

1.3.6.1 按内压计算δ封:

1t20.5PDCP封

式中,P=0.18Mpa,D1=1100mm, φ=0.85, [ó]=113Mpa, C=C1+C2+C3=0.5+2+0=2.5mm,代入上式:

1t3.5920.5PDCP封

考虑到封头与筒体的焊接方便取封头与筒体等壁厚δ封=8mm.

1.3.6.2按外压校核δ封,采用图算法:

封头有效壁厚δ0=δ- C=8-2.8=5.2mm

椭圆封头的计算当量半径Rv=K1D0,由设计规定或查资料知K1=0.9,故Rv=0.9ⅹ1116=1005mm;

系数A=0.125ⅹδ0/Rv=0.125ⅹ5.2/1005=0.00065,由【1】170页图10-17，查得B=84,则许用外压[P]: 5 [P]=B(δ0/Rv)=84ⅹ(4.9/1116)=0.391Mpa大于水压实验时的压力0.25Mpa,故用δ封=8mm,外压稳定安全.

1.3.7水压实验校核

1.3.7.1 确定实验水压Pr,根据设计规定知:

釜体水压取

11t1131.25=1.250.18=0.23113TPP

夹套水压取

22t1131.25=1.250.25=0.32113TPP

1.3.7.2 内压实验时:

釜体筒壁内压应力

11e1e0.2311005.2()24.4a225.2TTPDMP

夹套筒壁内压应力

21e2e0.3212003.4()56.6a223.4TTPDMP

釜体封头壁内应力

111ne1ep220.230.91100280.55.2==22.2a225.2TTKDPM封=

夹套封头壁内应力

212ne2eKD20.50.320.91200260.53.451.4a223.4TTPMP封

因Q235-A常温σ=235Mpa,看出σr,σr夹,σr夹,σr封夹都小于0.9φσs=179.8Mpa,故水压实验安全.

1.3.7.3 外压水压实验

釜体筒体外压校核:

δ0=δ- C=8-2.8=5.2mm,L/D0=842/1110=0.759 D0/δe=1110/5.2=215

由【1】168页图10-15查得A=0.0006,由【1】170页10-17查得B=81, 故许用外压[P]=BS0/D0=81ⅹ5.2/1116=0.38Mpa>水压压力Pr=0.32Mpa,故在0.32Mpa外压水压实验时应可以不在釜体内充压,以防釜体筒体失稳.

釜体底封头外压校核 因其允许外压[P]=0.501Mpa>外压Pr=0.4Mpa,故安全.

表1-1 釜体夹套厚度计算结果

釜 体 夹 套

筒 体 8 mm 6 mm

封 头 8 mm 6 mm

合集下载

化工机械设备课程设计—反应釜

化工机械设备课程设计—反应釜

湖北理工学院 大型作业

1

化工设备机械基础

大型作业

题 目： 反应釜

教 学 院： 化 学 与 材 料 工 程

专 业： 应 用 化 工 技 术

学 号： 19 20 21 22

学生姓名：马耀溪 亢新荣 王中磊 王高飞

指导教师： 夏 贤 友 胡燕辉

2014年6 月 15日

湖北理工学院 大型作业

2 大型作业任务书5

2013～2014 学年第2学期

学生姓名： 亢 新 荣 专业班级：应用化工技术（专）2012（1）

指导教师： 夏贤友 工作部门： 化工教研室

一、大型作业题目：反应釜

二、大型作业内容（含技术指标）

1．反应介质：25m3的水乳胶涂料；2. 容器内压：常压；3. 反应温度：80±10℃；4. 电机功率：10KW；5. 搅拌转速：50rpm。6. 作业成果：计算书1份，设备图1张（A2图纸手工绘制）。

三、进度安排

1．6月9日：分配任务；

2．6月9日-6月12日：查询资料、初步设计；

3．6月12日-6月20日：设计计算，完成报告。

四、基本要求

1．设计方案：根据给定的条件合理选择设备的结构以及合适的材料，立式容器或卧式容器的筒体和封头、钢板卷制焊接结构接头、钢板材料的型号及热处理条件等；

2．设计计算：依据材料的性能，对选用设备的壁厚进行计算、稳定性进行校核；

3．辅助设备的选型：包括典型辅助设备的主要尺寸计算及型号规格：人孔或手孔设计、法兰的型号规格、接管开孔结构、视镜或液面镜以及容器的支座选型等。

反应釜课程设计说明书

反应釜课程设计说明书

第 1 页 共 31 页 反应釜设计的有关内容

一、设计条件及设计内容分析

由设计条件单可知，设计的反应釜体积为1.03m；搅拌轴的转速为200/minr,轴的功率为4kw;搅拌桨的形式为推进式；装置上设有5个工艺接管、2个视镜、4个耳式支座、1个温度计管口。反应釜设计的内容主要有：

（1） 釜体的强度、刚度、稳定性计算和结构设计；

（2） 夹套的的强度、刚度计算和结构设计；

（3） 设计釜体的法兰联接结构、选择接管、管法兰；

（4） 人孔的选型及补强计算；

（5） 支座选型及验算；

（6） 视镜的选型；

（7） 焊缝的结构与尺寸设计；

（8） 电机、减速器的选型；

（9） 搅拌轴及框式搅拌桨的尺寸设计；

（10）选择联轴器；

（11）设计机架结构及尺寸；

（12）设计底盖结构及尺寸；

（13）选择轴封形式；

（14）绘总装配图及搅拌轴零件图等。

第 2 页 共 31 页 第一章 反应釜釜体的设计

1.1 釜体DN 、PN的确定

1.1.1 釜体DN的确定

将釜体视为筒体，取L/D=1.1

由V=(π/4)LDi2，L=1.1iD

则

Di31.140.1，mDi0.1，圆整mmDi1000

由1314页表16-1查得釜体的mmDN1000

1.1.2釜体PN的确定

由设计说明书知釜体的设计压力PN＝0.2MPa

1.2 釜体筒体壁厚的设计

1.2.1设计参数的确定

设计压力p1：p1＝0.2MPa；

液柱静压力 p1H=10^(-6)×1.0×10^3×10×1.1=0.011MPa

计算压力p1c： p1c=p1+p1H=0.2+0.011=0.211MPa；

设计温度t1： <100℃ ；

焊缝系数： ＝0.85

许用应力[]t：根据材料Q235-B、设计温度<100℃，由参考文献知[]t＝113MPa；

钢板负偏差1C：1C＝0.6mm（GB6654-96）；

反应釜说明书

反应釜说明书

1 / 9 目 录

第一章 设计方案的分析和拟订························2

第二章各部分的结构尺寸的确定和设计计算·············2

2.1总体结构设计··································2

2.2罐体和夹套的设计······························2

2.3 反应釜的搅拌装置·····························7

2.4反应釜的传动装置······························8

2.5 反应釜的轴封装置·····························9

2.6 反应釜的其他附件·····························9

第三章 设计小结····································10

第四章 参考文献····································10

2 / 9 第一章 设计方案的分析和拟订

一台带搅拌的夹套反应釜主要由搅拌器、搅拌装置、传动装置、轴封装置、人孔、支座、工艺接管和一些附件组成。

第二章各部分的结构尺寸的确定和设计计算

2．1总体结构设计

根据工艺要求考虑各部分结构形式、安装和维修检修的方便，确定各部分结构形式，如封头形式、传热面、传动类型、轴封和各种附件的结构形式。

2．2罐体和夹套的设计

夹套反应釜是由罐体和夹套两大部分组成。罐体在规定的操作温度和操作压力下，为物料完成搅拌过程提供了一定的空间。

2．2．1罐体和夹套的结构设计

罐体一般是立式圆桶形容器，有顶盖、筒体和罐底，通过支左安装在基础或平台上宜采用可拆连接，当要求可拆时，做成法兰连接。

2．2．2罐体几何尺寸计算

确定筒体内径，确定封头尺寸，通体高度见表格。

2．2．3夹套几何尺寸计算

夹套的结构尺寸根据安装和工艺两方面的要求而定。尺寸见表格。

反应釜设计程序

反应釜设计程序

反应釜设计程序

3.设计要求（1）进行罐体和夹套设计运算；（2）选择接管、管法兰、设备法兰；（3）进行搅拌传动系统设计；（4）设计机架结构；（5）设计凸缘及选择轴封形式；（6）绘制配料夹套反应釜的总装配图；（7）从总装图中测绘一张零件图或一张部件图。1罐体和夹套的设计1.1

确定筒体内径 表4-2 几种搅拌釜的长径比i值搅拌釜种类设备内物料类型长径比i值一样搅拌釜液-固相或液-液相物料 i＝1～1.3气-液相物料 i＝1～2发酵罐类 I＝1.7～2.5 当反应釜容积V小时，为使筒体内径不致太小，以便在顶盖上布置接管和传动装置，通常i取小值，此次设计取i＝1.1。一样由工艺条件给定容积V、筒体内径 按式4-1估算：得D=1366mm.式中 V－－工艺条件给定的容积， ； i——长径比， （按照物料类型选取，见表4-2） 由附表4-1能够圆整 ＝1400，一米高的容积 ＝1.539 1.2确定封头尺寸 椭圆封头选取标准件，其形式选取《化工设备机械基础课程设计指导书》图4-3，它的内径与筒体内径相同，釜体椭圆封头的容积由附表4-2 ＝0.4362 ，（直边高度取50mm）。1.3确定筒体高度反应釜容积V按照下封头和筒体两部分之容积之和运算。筒体高度由运算H1==（2.2-0.4362）/1.539=1.146m，圆整高度 ＝1100mm。按圆整后的 修正实际容积由式V=V1m×H1+V封=1.539×1.100+0.4362=2.129 式中 ； ——一米高的容积 /m ——圆整后的高度，m。1.4夹套几何尺寸运算 夹套的结构尺寸要依照安装和工艺两方面的要求。夹套的内径 可依照内径

由500~600700~18002000~3000 +50 +100 +200选工艺装料系数 =0.6~0.85选取，设计选取 ＝0.80。1.4.1夹套高度的运算H2=（ηV-V封）/V1m=0.755m1.4.2.夹套筒体高度圆整为 ＝800mm。1.4.3罐体的封头的表面积由《化工设备机械基础》附表4-2查的F封=2.345。1.4.4一米高的筒体内表面由《化工设备机械基础》附表4-1查的。F1m=4.401.4.5实际的传热面积F==5.6665>3，由《化工设备机械基础》式4-5校核5.6665〉3因此传热面积合适。2夹套反应釜的强度运算 强度运算的参数的选取及运算均符合GB150-1998《钢制压力容器》的规程。此次设计的工作状态已知时，圆筒为外压筒体并带有夹套，由筒体的公称直径 mm，被夹套包围的部分分别按照内压和外压圆筒运算，并取其中较大者。 ...[ 过程装备 夹套反应釜 化工机械 化工课程设计 ]