课程设计--设计一台夹套传热式带搅拌的配料罐.doc

过程装备课程设计说明书班 级 设计者 学 号 指导老师 日 期 2005/9/18夹套反应釜的设计过程一 设计内容 设计一台夹套传热式带搅拌的配料罐。二 设计参数和技术特性指标简 图设 计 参 数 及 要 求容器内夹套内工作压力，MPa设计压力，MPa 0.25 0.3工作温度，设计温度，100150介质有机溶剂蒸汽全容积，m3 2.2 操作容积，m3 1.76传热面积，m23腐蚀情况微弱推荐材料Q235A搅拌器型式推进式搅拌轴转速250 r/min轴功率4 kW接 管 表符号公称尺寸DN连接面形式用途a25蒸汽入口b25加料口c80视镜d70温度计管口e25压缩空气入口f40放料口g25冷凝水出口3.设计要求（1）进行罐体和夹套设计计算；（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 一般搅拌釜液-固相或液-液相物料 i11.3气-液相物料 i12发酵罐类 I1.72.5 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i1.1。一般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可以圆整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计算。筒体高度由计算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=V1mH1+V封=1.5391.100+0.4362=2.129式中 ； 一米高的容积/m 圆整后的高度，m。1.4夹套几何尺寸计算 夹套的结构尺寸要根据安装和工艺两方面的要求。夹套的内径可根据内径由500600700180020003000+50+100+200选工艺装料系数=0.60.85选取，设计选取0.80。1.4.1夹套高度的计算H2=（V-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=5.66653，由化工设备机械基础式4-5校核5.66653所以传热面积合适。2夹套反应釜的强度计算 强度计算的参数的选取及计算均符合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计算，并取其中较大者。2.1设备选用Q-235-A优质沸腾碳素钢。2.2设计的设备有工艺参数给定的内压为0.25MPa。2.3夹套内的设计压力由工艺参数给定为0.30MPa。2.4罐体内的设计温度。2.5夹套内的设计温度。2.6在加压和工作状态下要考虑液柱的高度由化工设备机械基础课程设计指导书式P1h=0.01MPa2.7计算压力2.8 夹套的液柱静压力P1c=P1+P1h=0.25+0.01=0.26MPa。2.9 计算压力2.10通过焊接的容器，其焊缝中可能存在一定的缺陷，而且在焊缝附近会由于受热而引起组织结构的变化，从而成为薄弱环节，因此在计算是要加入焊缝系数可按过程设备设计表4-5选取0.85做为其接头系数。2.11设计温度下的材料许用应力由化工设备机械基础表9-5查取113。2.12罐体的筒体的计算厚度。1=P1cD1/（2t-P1c） =0.261300/（21130.85-0.26） =1.897mm2.13夹套的筒体的计算厚度 2=P2cD2/（2t-P2c） =0.31400/（21130.85-0.3） =2.346mm。2.14罐体封头的计算厚度1=P1cD1/（2t-0.5P1c） =0.261300/（21130.85-0.50. 26） =1.896mm2.15夹套封头的计算厚度2=P2cD2/（2t-0.5P2c） =0.31400/（21130.85-0.30.5） =2.344mm2.16钢板的厚度负偏差由过程设备设计表4-2取。2.17腐蚀裕量 C2=2.0mm2.18由此的厚度附加量。C=C1+C2=2.6mm2.19则罐体筒体的设计厚度1c=1+C2=3.879mm2.20则夹套筒体的设计厚度2c=2+C2=4.436mm2.21罐体封头的设计厚度1c=1+C2=3.389mm2.23夹套封头的设计厚度2c=2+C2=4.344mm2.24对于碳素钢或是低合金钢规定筒体的最小厚度不应小于，若加上腐蚀裕量，则名义厚度至少应取，由钢板的标准规格名义厚度取为。2.25罐体筒体的名义厚度取。2.26夹套筒体的名义厚度取。2.27罐体封头的名义厚度取。2.28夹套封头的名义厚度取。3稳定性计算各国的设计规范均推荐采用图算法，此次设计的也采用图算法。由罐体圆筒168所以是薄壁圆筒，仅需进行稳定性校核。3.1假设罐体筒体的名义厚度为8mm。3.2在内压计算时由过程设备设计表4-2可以查6mm的钢板厚度负偏差C1=0.6mm，腐蚀裕量主要是防止容器在受压的条件下由于均匀腐蚀，机械磨损而导致的厚度消弱减薄，筒体和封头都要考虑，对于碳素钢和底合金钢不小于1.0。此处取，C=C1+C2=2.6mm。3.3罐体筒体的有效厚度1e=1n-C=8-2.6=5.4mm。3.4罐体筒体的外径 D1o=1416mm3.5由化工设备机械基础查椭圆封头的曲边高度h1=350mm，直边高度h2=50mm，筒体的计算L=H2+1/3h1+h2=966.7mm。3.6计算系数L/D10=0.683。3.7计算系数D10/1e=262.23.8以和的值由过程设备设计图4-7做为计算图查得A值A0.00045。3.9由所选的材料为碳素钢由过程设备设计查4-6做为计算图查B的值B88。3.10由过程设备设计的式4-26计算许用压力p，P=B/ D1o/1e=88/197.2=0.330.3MPa3.11假设罐体封头的名义厚度为8mm。3.12在内压计算时由过程设备设计表4-2可以查8mm的钢板厚度负偏差，腐蚀裕量主要是防止容器在受压的条件下由于均匀腐蚀，机械磨损而导致的厚度消弱减薄，筒体和封头都要考虑，对于碳素钢和底合金钢不小于1.0。此处取，。3.13罐体封头的有效厚度1e=1n-C=8-2.8=5.2mm。3.14罐体筒体的外径D1o=1416mm。3.15筒体的计算L=H2+1/3h1+h2=966.7mm。3.16可以由过程设备设计式4-89得 A=0.0007。3.17由过程设备设计图4-7可以查的相应的。3.18许用外压力P=B/ D1o/1e=98/197.2=0.360.3MPa罐体封头的名义厚度取为为8mm。4水压试验校核 出材料本身的缺陷外，压力容器在制造过程中由于焊缝的存在可能会有缺陷存在，为了考察缺陷对压力容器的影响，压力容器完成后要进行压力试验。对于内压容器耐压试验的目的是为了在超压的情况下缺陷是不是会迅速扩展开了，酿成事故，同时检测密封结构的密封性能。4.1内压容器圆筒试验压力按过程设备设计式4-87 P1T=0.3125MPa。4.2夹套的水压试验压力按过程设备设计式4-87 P2T=0.375MPa。4.3材料在屈服点的应力s=235MPa。4.4 T=179.8MPa。4.5罐体圆筒的应力1T=P1T（D1+1e）/21e =40.7MPa179.8MPa。4.6夹套圆筒的应力 2T=P2T（D2+2 e）/22 e =88.4MPa179.8MPa。所以压力试验合格，所选的厚度合适。5 搅拌轴的设计 搅拌轴的设计与一般的机械轴的设计方法与一般的传动轴相同。此处选轴的材料为45钢。5.1轴的功率p为4kw。5.2轴的转速为。5.3轴的材料为45。5.4轴所传递的扭矩。5.5所选的45钢的许用剪切应力为35MP。5.6系数A。取为112。5.7轴端直径5.8开1 个键槽轴径扩大5过程设备设计：28.22（10.05）29.63mm5.9圆整轴径，即直径d40mm5.10连轴器选用6 V带轮的设计计算内容和步骤6.1传动的额定功率P为5.5KW6.2查附表54则取Y132M1-6型电机6.3小带轮转速n1=960r/min6.4大带轮转速6.5工况系数KA1.26.6设计功率Pd=1.25.5=6.6KW6.7选V带型号B型带6.8传动比i=960/250=3.846.9小皮带计算直径选160mm6.10验证代速v=D1n1/601000=8.04m/s5m/s6.11所选定速度应在最大2530和最小5之间，正好符合要求。所以选小带轮的直径为160mm。6.12 滑动率取0.02。6.13大带轮的计算直径D2=（n1/n2）D1（1-） =960/250160（1-0.01） =602.1mm所以取大带轮的直径为630mm。6.14 初定中心距由所以取1000。6.15 可以计算带的基准长度为可以有式计算得到并且要在最大最小距离之间，=2a+/2（D1+D2）+（D2-D1）（D2-D1）/4a =21000+3.14/2（160+630）+（630-160）（630-160）/41000 =3295.5.1mm 在最大最小距离之间。选取基准长度Ld=3550mm6.16确定中心距a确定带按装时的最大最小距离之间，a=ao+（Ld-Ldo）/2 =1000+（3550-3295.5）/2 =1127mm6.17小带轮包角，=180-（D2-D1）/a57.3 =180-（630-160）/100057.3 =156120，大于120度。6.18单根V带的额定功率Po=1.66kw。P=0.17KW6.19包角修正系数6.21带长修正系数6.22V带根数z=Pc/（Po+P）Ka KL =6.6/（1.66+0.17）0.981.11 =3.35，圆整取4根