1、搅拌釜式反应器课程设计任务书一、设计内容安排1. 釜式反应器的结构设计包括：设备结构、人孔数量及位置，仪表接管选择、工艺接管管径计算等。2. 设备壁厚计算及其强度、稳定性校核3. 筒体和裙座水压试验应力校核4. 编写设计计算书一份5. 绘制装配图一张（电子版）二、设计条件釜内 0.1MPa工作压力夹套 0.3MPa釜内 80 工作温度夹套 140 釜内 溶液夹套 水、蒸汽工作介质腐蚀情况 轻微型式 平桨式转速 85r/min搅拌功率 1.4Kw设备容积 V 3.25 m3+1.75 m3=5 m3传热面积 7.1m2 推荐材料 Q235B三、设计要求1.学生要按照任务书要求，独立完成塔设备的机
2、械设计；2.根据设计计算书、图纸及平时表现综合评分。四、设计说明书的内容1.符号说明2.前言（1）设计条件；（2）设计依据；（3）设备结构形式概述。3.材料选择（1）选择材料的原则；（2）确定各零、部件的材质；（3）确定焊接材料。4.绘制结构草图（1）按照工艺要求，绘制工艺结构草图；（2）确定裙座、接管、人孔、控制点接口及附件、内部主要零部件的轴向及环向位置，以单线图表示；（3）标注形位尺寸。5.标准化零、部件选择及补强计算：（1）接管及法兰选择：根据结构草图统一编制表格。内容包括：代号，PN,DN,法兰密封面形式，法兰标记，用途） 。补强计算。（2）人孔选择：PN,DN,标记或代号。补强计算
3、。（3）其它标准件选择。6.结束语：对自己所做的设计进行小结与评价，经验与收获。7.主要参考资料。【设计要求】： 1.计算单位一律采用国际单位；2.计算过程及说明应清楚；3.所有标准件均要写明标记或代号；4.设计计算书目录要有序号、内容、页码；5.设计计算书中与装配图中的数据一致。如果装配图中有修改，在说明书中要注明变更；6.设计计算书要有封面和封底，均采用 A4 纸，正文用小四号宋体，行间距 1.25倍，横向装订成册。搅拌釜式反应器设计条件工艺条件 F egi hbc2 c1degfhi釜内 0.1MPa工作压力夹套 0.3MPa釜内 80工作温度夹套 140釜内 溶液夹套 水、蒸汽工作介质
4、腐蚀情况 轻微型式 平桨式转速 85r/min搅拌功率 1.4Kw设备容积 V 5m3传热面积 7.1m2推荐材料 Q235B编号 名称 DNa 进蒸汽 25b 压力表 25c 手孔 250d 温度计 40e 进物料 25f 安全阀 40g 出料 40h 排凝液 25i 视镜 80备注夹套加热蒸汽系统装上安全阀，釜外保温，反应釜安装在楼板上。管 口工艺条件图1 确定筒体的直径和高度根据反应釜的设计要求，对于液液相类型 H/Di=11.3（参见教材 172 页，李多民版） ，选取 H/Di=1.3 得，由 Di = 3/4iHV1.698 m；3.154圆整（间隔 100mm）到标准公称直径系列
5、，选取筒体直径Di 1600mm。查标准封头参数资料得DN1600mm 时，标准椭圆封头高度 h1=425mm，直边高度h2=25mm，内表面积 Fn=2.90m2，容积 Vh=0.586m3。计算得每米高圆筒的体积 V11/4*1.6 2=2.011m3 H= = =2.19m1Vh2.0586筒体高度圆整为 H2100mm于是 H/D=2100/1600=1.3 核查结果符合原定范围内。2. 确定夹套的直径和高度夹套的内径 D j=Di+100=1700mm （符合压力容器公称直径系列要求）Hj= =1.822m41.6580*2选取夹套 Hj=1900mm则 H0=HH j=2100-1
6、900=200mm 这样便于筒体法兰螺栓的装拆验算夹套传热面积FL 1Hj+Fn=*Di*1.9+2.90=12.45 m 2 7.1m2即夹套传热面积符合设计要求3. 确定夹套的材料和壁厚夹套选取 Q235A 的材质，可以知道板厚在 4.516mm，设计温度在 150时 Q235A 的许用应力 t=113MPa，因为有夹套有安全阀，所以 P1.1P w 那么 P0.33MPa ，因为内部夹套无法探伤，故取 0.60 根据夹套的钢板厚度负偏差 c1=0.6mm,单面腐蚀取腐蚀余量 c2=1.0mm。夹套的壁厚计算如下:td = +C= +1.6=5.259mmPDjt23.06125.标准椭圆
7、形夹套封头的壁厚为:t= +C= =5.255mmjt5.02 6.1305.6132.圆整至钢板规定尺寸，并查阅封头标准,选取夹套的筒体和封头壁厚均为 10mm。4. 确定内筒的材料和壁厚依题意可初选筒体厚度 12mm,并取 c1=0.8mm c2=2mm 筒体有效壁厚 te=12-2.8=9.2mm =1600+2*12=1624 0D176.52.9/240etDLH j+h2+ =1900+25+375/3205031hL/D0=2050/1624=1.229 由 和 L/D0etD0可查表得 A5.2 ，再查 B65MPa41p= MPa 0.33 MPa2.0956/0tDB因为计
8、算的p p 且比较接近所以选筒体厚度 12mm若选取筒体下封头壁厚 12mm 并取 c1=0.8mm c2=2mm 则， te=12-2.89.2mm标准椭圆形封头的外压计算当量球面半径:Ri=KDi=0.9 1000=900mmA= 9.12.9/1605410查得 B92MPa许用外压力 p= MPap=0.315Mpa53./取筒体下封头壁厚 12mm, 符合设计要求为了制造方便，所以上封头和下封头的厚度也设计为 12mm。5. 水压试验及其强度校核内筒水压试验压力 PT=0.1*1.1+0.1=0.21MPa PT=1.25P=0.13MPa取二者最大值 PT=0.21MPa夹套水压试
9、验压力PT0.3*1.1+0.10.43MPa，P T=1.25P=0.4125MPa取夹套水压试验 P Tj=0.43MPa内筒水压试验时壁内应力： MPactOKDnTf 98.1685.0)21()(49.0)(25. 夹套水压试验时壁内应力 PactPnjTj 35.64.0)1(2543.0)(2 MactKDnjTjjf 7.56.0)1(2)(59.43)(25.0 由于 Q235A 在常温时 235MPas0.9 211.5MPas水压试验时内筒夹套都小于. ,故水压试验安全。s筒体许用压力 0.21MPa,夹套水压试验时筒体内需要充压才能保持筒体稳定。6. 选择釜体法兰根据
10、DN=1600mm，p=0.3MPa 由于 PN 不会超过 0.6Mpa，可以选用甲型平焊法兰。确定为 RF 型、甲型平焊法兰。其尺寸为D=1530 D1=1490 D2=1455 D3=1441 D4=1438垫片材料为石棉橡胶板，选用垫片为 1440*1440*3 ，JB/T4704-20007. 选择搅拌器、搅拌轴和联轴器根据工艺条件要求，查阅桨式搅拌器（HG/T2501.41991）选取搅拌器外径 500mm，搅拌轴直径d50mm 的平桨式搅拌器，标记为：搅拌器 50050 HG/T2501.41991选择搅拌轴材料为 45 钢，钢的许用扭应力为 =3040MPa，计算系数 A1181
11、07,则搅拌轴的直径为d=A (118107) (42.638.6)mm3nP3854表 311 几种常用轴材料的 及 A 值轴的材料 Q2,35,20 35,1Cr18Ni9Ti 45 40Cr,35SiMn,40mNb,38SiMnMo,3Cr13 /MPaT1220 2030 3040 4052A 160135 135118 118107 10798考虑到键槽可能对轴的强度的削弱和物料对轴的腐蚀，并可以取搅拌轴的 d50mm 。查阅标准搅拌传动装置联轴器 ， （HG215701995）中夹壳式联轴器形式、尺寸、技术要求、选用立式夹壳联轴器。公称直径50mm 的联轴器的最大扭矩 515 N
12、m。验算联轴器的扭矩，查nM表 312，选取工作情况系数 K1.5，联轴器的计算扭矩 为：njMNm 25380.495.1nnjKMn表 312 工作情况系数 K工 作 机原动机 扭矩变化很小的机械扭矩变化很小的机械扭矩变化中等的机械扭矩变化和冲击载荷中等的机械扭矩变化和冲击载荷很大的机械电动机 1.3 1.5 1.7 1.9 2.3夹壳联轴器的标记为：联轴器 DN50 HG2157019958. 选择搅拌传动装置和密封装置根据设计条件，查阅标准搅拌传动装置传动轴、减速器型号及技术参数 、 （HG21568 1995）及其附录 单级立式摆线钟轮减速器 ，按照搅拌功率和转速选择摆线针齿行星减速
13、机BLD1.5229Q。查阅标准Y 系列三相异步电动机 、（HBT103912002） ，选电机 Y90L4,额定功率：1.5kw ，转速1400r/min，根据表 3 13 查得摆线针齿行星减速机传动效率为0.95，减速机输出功率为 1.50.951.425kw ，符合搅拌要求。参考标准单支点机架 、HG21566 1995，根据所选减速机设计减速机机架。根据操作条件选用带衬套及冷却水套铸填料箱，查阅搅拌传动装置碳钢填料箱 、 （HG21537 1992）公称轴径 DN50的填料箱，标记为：填料箱 PN0.6 DN50 HG/T21537.719929. 校核 L1/ B 和 L1/d桨式搅
14、拌器安装一层，根据安装要求和考虑带衬套填料箱有支承作用，得 L1 2100mm ，参考单支点机架 、 （HG21561995） ，机座 JB 50 尺寸，可得 B565mm 。4 50 均符合要求。72.356/210/1L 4250/1/1dL10. 容器支座的选用计算 反应釜因需外另保温，故选用 B 型悬挂式支座。反应釜的总质量包括物料（或水压试验的水）W 1,釜体和夹套的质量 W2,电动机、减速机、搅拌装置、法兰、保温层等附件 W3。当釜内、夹套内充满水时的质量比物料重，由此 )(4221 hjjj VHD107.586.091.69.74 6000kg釜体和夹套的质量可以查手册或自行计
15、算，由此W2418 2.1+2781.9+2082+138 1960kg电动机和减速机总质量约 100kg,搅拌装置质量约 40kg，筒体法兰 77.7 kg，保温层约 100 kg,手孔及其它拉管附件质量约 50kg，由此W3100+40+77.7+100+50367.7 kg反应釜总质量WW 1+W2+W36000+1960+367.7 8327.7kg即总重力约为 83kN反应釜安装 4 个支座，但按 3 个支座承受计算，查阅标准耳式支座（JB/T472592） ，可以选用承载能力为 30kN 的支座B2 JB/T47251992 材料为 Q235B11. 选用手孔、视镜、温度计和工艺接
16、管根据板式平焊法兰手孔 （HG21529 2005）,选用手孔形式为 a 式，PN0.6 MPa DN250mm .手孔 RF DN250 PN0.6 HG215292005加热蒸汽进口管 a 采用 32 无缝钢管,配法兰 PN0.6 DN25 5.3HG205931997 冷凝液出口管 h 和压力表接管 b 都选用 32 无缝钢管，配5.3法兰 PN0.6 DN25 HG205931997 加强套管温度计 d 的管口选用 455.3进料管口 e 采用 32 无缝钢管，配法兰 PN0.6 DN25 5.3HG205931997 安全阀接管 f 采用 32 无缝钢管，配法兰 PN0.6 DN40
17、 .HG205931997出料管口 g 采用 453.5 无缝钢管（详细见 P54）配法兰PN0.6 DN40 HG205931997 由标准压力容器视镜i 选用碳素钢带颈视镜 894.5 DN80 HGJ50286512 参考资料化学工程师技术全书 邝生鲁 化学工业出版社化工压力容器设计方法、问题和要点王非 化学工业出版社化工工程制图 魏崇光 郑晓梅 化学工业出版社化工设备机械基础 董大勤 化学工业出版社压力容器设计手册 董大勤 袁凤隐 化学工业出版社化工单元过程及设备课程设计 匡国柱 史启才 化学工业出版社化工容器及设备简明设计手册 贺匡国 化学工业出版社化工设备设计手册 朱有庭 曲文海 于浦义 化学工业出版社过程设备机械设计 潘红良等 华东理工大学出版社化工设备机械基础 刁玉玮等 大连理工大学出版社13 设计感想
