化工机械基础课程设计夹套传热式带搅拌的配料罐

1、 化工机械设计（2009届）题 目 学 院 专 业 班 级 学 号 学生姓名 指导教师 完成日期 目录1.夹套反应釜设计任务书12.设计方案分析和拟定33罐体和夹套设计 4 3.1几何尺寸 4 3.2强度计算4 3.3稳定性校核（按内压校核厚度）5 3.4水压试验校核6 3.5支座形式的选择7 3.6接管、管法兰及设备法兰的选择7 3.6.1管口表 7 3.6.2管法兰表 7 3.6.3设备法兰的选择 8 3.7搅拌传动系统设计8 3.7.1搅拌器选择 8 3.7.2搅拌轴设计 8 3.8传动系统9 3.8.1电动机 9 3.8.2 v带减速机 9 3.8.3轴承、联轴器的选择 10 3.9凸

2、缘法兰及安装底盖11 3.9.1凸缘法兰 11 3.9.2安装底盖 11 3.10轴封形式的选择 11 3.11总装配图的绘制（见附图）4.设计总结5.参考文献 1、夹套反应釜设计任务书一、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示三、设计要求 1、进行罐体和夹套设计计算；2、选择支座形式并进行计算；3、手孔校核计算；4、选择接管、管法兰、设备法兰；5、进行搅拌传动系统设计； （1）进行传动系统方案设计（指定用v带传动）； （2）作带传动设计计算：定出带型，带轮相关尺寸（指定选用库存电机y132m2-6,转速960r/min，功率5.5kw）； (3) 选择轴承； （4

3、）选择联轴器；（5）进行罐内搅拌轴的结构、搅拌器与搅拌轴的连接结构设计；6、设计机架结构；7、设计凸缘及安装底盖结构；8、选择轴封结构；9、绘制装配图（1#图纸）。2、设计方案的分析和拟定一、夹套反应釜的总体结构主要由：搅拌容器：罐体和夹套，主要由封头和筒体组成 搅拌装置：搅拌器和搅拌轴 传动装置：为带动搅拌装置设置的，由电动机、减速机、联轴器和传动轴等组合而成 轴封装置：动密封，一般采用机械密封或填料密封 支座接管及一些附件二、夹套反应釜机械设计步骤先阅读任务书，然后设计1. 罐体和夹套的设计 结构设计 罐体几何尺寸设计 夹套几何尺寸设计 强度校核2. 反应釜的搅拌装置确定搅拌的形式：推进式

4、，与轴的连接是通过轴套用平键或是深定螺钉固定搅拌轴设计：搅拌轴的材料结构校核强度支承轴的临界转变校核计算 3. 反应釜的传动装置 电机、减速器的选型，选择联轴器，选用和设计机桨和底座 主要是设计v带，根据选用的功率、转速4. 反应釜的轴封装置 填封密封是由填料箱、压盖、压紧螺栓及油杯等组成。一般用于常压、低压、低转速及允许定期维护的搅拌装置。 机械密封的搅拌装置：主要用于腐蚀、易燃、易爆、剧毒及带有固体颗粒的介质中工作的有压和真空设备。三、反应釜的其他附件1. 支座：夹套反应釜多为立式安装，最常用的支座为耳式支座、标准耳式支座 支座分为a型和b型两种，当设备需要保温或直接支承在楼板上时选b型，

5、否则选a型，每台反应釜常用4个支座。2. 设备接口： 接管与管法兰 补强圈 液体出料口 过夹套的物料进出口 夹套进气管 3. 视镜：一般成对使用，当视镜需要斜装或设备直径较小时，采用带颈视镜。3、夹套反应釜设计计算3.1几何尺寸：步骤项目及代号参数及结果备注1-1全容积v，m3由工艺条件给定1-2操作面积v1,m3由工艺条件给定1-3传热面积f,由工艺条件给定1-4釜体形式常用结构1-5封头形式常用结构1-6封头形式按参考文献2式表4-2选取1-7初算筒体内径按参考文献2式表4-1选取1-8圆整筒体内径d1,按参考文献2式表4-1选取1-9一米高的容积v1m,m3按参考文献2式表4-1选取1-

6、10釜体封头容积v1封,m3按参考文献2式表4-2选取1-11釜体高度h1=(vv1封)/v1m,m按参考文献2式表4-2选取1-12圆整釜体高度h1,mm选取1-13实际容积v=v1mh1+v1封,m3按文献2式4-3计算1-14夹套筒体内径d2,mm按文献2式4-3选取待添加的隐藏文字内容21-15装料系数=v操/v或按=0.60.85选取计算1-16夹套筒体高度h2(vv1封)/v1m,m按文献2式4-3计算1-17圆整夹套筒体高度h2,mm选取1-18罐体封头表面积f1封,m2按文献2式4-3选取1-19一米高筒体内表面积f1m,m2按文献2式4-3选取1-20实际总传热面积f=f1m

7、h2+f1封，m2按文献2式4-5校核3.2强度计算（按内压计算厚度）步骤项目及代号参数及结果备注2-1设备材料据工艺条件或腐蚀情况确定2-2设计压力（罐体内）p1,mpa由工艺条件给定2-3设计压力（夹套内）p2,mpa由工艺条件给定2-4设计温度（罐体内）t1,由工艺条件给定2-5设计温度（夹套内）t2,由工艺条件给定2-6液柱静压力p1h=10-6gh,mpa按参考文献1计算2-7计算压力p1c=p1+p1h,mpa计算2-8液柱静压力p2h,mpa忽略2-9计算压力p2c=p2计算2-10罐体及夹套焊接接头系数按参考文献1表10-9选取2-11设计温度下材料许用应力t,mpa按参考文献

8、1附表6选取2-12罐体筒体计算厚度按参考文献1式10-12选取2-13夹套筒体计算厚按参考文献1式10-12选取2-14罐体封头计算厚度按参考文献1式10-32选取2-15夹套封头计算厚按参考文献1式10-32选取2-16钢板厚度负偏差c1,mm按参考文献1式10-10选取2-17腐蚀裕量c2,mm按参考文献1第十章选取2-18厚度附加量c=c1+c2按参考文献1第十章选取2-19罐体筒体设计厚度1c=1+c2,mm按参考文献1式10-12选取2-20夹套筒体设计厚度2c=2+c2,mm按参考文献1式10-12选取2-21罐体封头设计厚度/1c=/1+c2,mm按参考文献1式10-12选取2

9、-22夹套封头设计厚度/2c=/2+c2,mm按参考文献1式10-12选取2-23罐体筒体名义厚度1n,mm圆整取数2-24夹套筒体名义厚度2n,mm圆整取数2-25罐体封头名义厚度/1n,mm圆整取数2-26夹套封头名义厚度/2n,mm圆整取数3.3稳定性校核（按外压校核厚度）步骤项目及代号参数及结果备注3-2罐体筒体名义厚度1n,mm假设3-2厚度附加量c=c1+c2按参考文献1表10-10选取3-3罐体筒体有效厚度1e=1n-c,mm按参考文献1第十章计算3-4罐体筒体外径d1o=d1+21n,mm按参考文献1第十章计算3-5筒体计算长度l=h2+1/3h1+h2,mm按参考文献1第十章

10、计算3-6系数l/d1o按参考文献1第十章计算3-7系数d1o/1e按参考文献1第十章计算3-8系数a查参考文献1图10-153-9系数b查参考文献1图10-173-10许用外压力按参考文献1式10-25计算3-11罐体筒体名义厚度1n,mm假设3-12厚度附加量c=c1+c2按参考文献1图10-103-13罐体筒体有效厚度1e=1n-c,mm按参考文献1第十章计算3-14罐体筒体外径d1o=d1+21n,mm按参考文献1第十章计算3-15筒体计算长度l=h2+1/3h1+h2,mm按参考文献1第十章计算3-16系数l/d1o按参考文献1第十章计算3-17系数d1o/1e按参考文献1第十章计算

11、3-18系数a查参考文献1图10-153-19系数b查参考文献1图10-173-20许用外压力按参考文献1式10-25计算3-21罐体筒体名义厚度1n,mm确定3-22罐体封头名义厚度/1n,mm假设3-23厚度附加量c=c1+c2按参考文献1表10-9，10-10选取3-24罐体封头有效厚度/1e=/1n-c,mm按参考文献1第十章计算3-25罐体封头外径d/1o=d/1+2/1n,mm按参考文献1第十章计算3-26标准椭圆封头当量球壳外半径r/1o=0.9d/1o,mm按参考文献1第十章计算3-27系数按参考文献1第十章计算3-28系数b查参考文献1图10-173-29许用外压力按参考文献

12、1式10-34计算3-30罐体封头名义厚度/1n,mm确定3.4水压试验校核步骤项目及代号参数及结果备注4-1罐体实验压力按参考文献1式10-17计算4-2夹套水压实验压力按参考文献1式10-17计算4-3材料屈服点应力s,mpa按参考文献1附录6计算4-4t0.9s,mpa按参考文献1式10-19计算4-5罐体圆筒应力按参考文献1式10-19计算4-6夹套内压实验应力按参考文献1式10-19计算3.5支座形式的选择由于立式反应釜为夹套传热带搅拌的配料罐，属于保温型所以选择标准耳式b型，标准号为jb/t4725-92，材料为q235-a，由容器公称直径dn=1400mm查参考文献2附录4-9得

13、如下主要尺寸：允许载荷q，kn适用容器公称直径dn高度h底板垫板l1b11s1l3b33e允许载荷q，kn支座号b型筋板地脚螺栓支座质量，kgb型l2b22dm3.6接管、管法兰及设备法兰的选择3.6.1管口表符号公称直径连接尺寸标准连界面形式用途和名称a25pl25-1.0rf hg20592-2009突面蒸汽入口b65pl65-1.0rf hg20592-2009突面加料口c100凹凸面视镜d25pl25-1.0rf hg20592-2009突面温度计接口e25pl25-1.0rf hg20592-2009突面压缩空气入口f40pl40-1.0rf hg20592-2009突面放料口g25

14、pl25-1.0rf hg20592-2009突面冷凝水出口3.6.2管法兰参考文献2附录4-12符号公称直径dn管子外径a连接尺寸六角螺栓、螺栓密封尺寸法兰厚度c法兰内径b法兰理论质量kg法兰外径d螺栓孔中心圆直径k螺栓孔直径l螺栓孔数量n螺纹th螺栓长度l螺柱长度ldf1abcdefg3.6.3设备法兰的选择查参考文献1表11-2可知乙型平焊法兰可满足工艺条件，法兰材料取q235-a，由参考文献1表11-1可餐区凹凸面密封面，垫片材料选用耐油石油橡胶板，螺栓材料gb700q235-a，螺母材料为q235-a查阅相关文献可得乙型平焊法兰尺寸如下：pn=0.6mpa公称直径dn法兰螺栓法兰质量

15、，kgdd1d2d3d4dh规格数量凹面凸面3.7搅拌传动系统设计3.7.1搅拌器选择搅拌装置：由工艺条件可知搅拌器采用推进式搅拌器，其直径dj常取罐体内经d1的0.2-0.5，以dj=0.33* d1最为常见，常用与n=100500r/min的场合。推进式搅拌器的主要尺寸见参考文献2表4-6djdd1d0键槽h质量kgn/nbt不大于3.7.2搅拌轴设计搅拌器的机械设计酮一般转动轴。搅拌轴材料选用45号钢，搅拌轴转速200r/min。（1） 搅拌轴轴的强度校核，步骤如下：（见参考文献2表4-7）步骤项目及代号参数及结果备注5-1轴功率p,kw由工艺条件确定5-2轴转数n,r/min由工艺条件

16、确定5-3轴材料常用5-4轴所传动的扭矩按参考文献1第五章计算5-5材料许用扭转剪应力,mpa按参考文献1第十七章17-1选取5-6系数a0按参考文献1第十七章17-1选取5-7轴端直径按参考文献1第十七章式17-3计算5-8开一个键槽，轴径扩大5%，mm按参考文献1第17章计算5-9圆整轴端直径d，mm圆整选取（2） 搅拌轴的结构：实心直轴，与联轴器配合使用，搅拌器与轴的连接是通过轴套用平键或紧钉固定，轴端加固定螺母。（3） 搅拌轴的形位公差和表面粗糙度的要求：一般搅拌轴要求运转平稳，设计转速为200r/min，则直线允差1000：0.13.8v带减速机3.8.1电动机电动机型号额定功率kw

17、减载转速r/min堵转转矩最大转矩额定转矩额定转矩3.8.2 v带减速机 （1）特点：结构简单，制造方便，价格低廉，能防止过载，噪声小。 （2）减速机的基本形式和主要尺寸。 （3）减速机的设计重点是v带轮的设计计算。v带轮的设计计算和步骤如下：（见参考文献2表4-22）步骤设计项目单位公式及数据备注6-1传动的额定功率pkw已知电机功率6-2小皮带轮转速n1r/min已知电机转速6-3大皮带轮转速n2r/min已知搅拌机转速6-4工况系数ka由参考文献1表14-4选出6-5设计功率pdkw计算6-6选v带型号根据参考文献1图14-5选取6-7传动速比i计算6-8小皮带轮计算直径d1mm按参考文

18、献1表14-5初选6-9验算带速vm/svmax =25-30 m/svmin=5 m/s6-10小皮带轮计算直径d1mm按参考文献1表14-5初选6-11验算带速vm/svmax =25-30 m/svmin=5 m/s6-12滑动率选取6-13大皮带轮计算直径dzmm计算后按参考文献1表14-5圆整6-14初定中心距a0mm可根据结构要求定6-15带的基准长度ld0mm计算后按参考文献1表14-2圆整6-16确定中心距a（确定安装v带时所需最小中心距amin和最大中心距amax ）mmamin=a-0.015ldamax=a+0.03 ld按参考文献1式14-12计算6-17小皮带轮包角1()按参考文献1式14-13计算6-18单根v带额定功率p1kw由参考文献1表14-6选取6-19i1时，单根v带额定功率增量p1kw由参考文献1表14-6选取6-20包角修正系数k由参考文献1表14-7选取6-21带长修正系数kl由参考文献1表14-8选取6-22v带根数z计算后圆整3.8.3轴承、联轴器的选择（1）有工艺条件可知，轴承选用较接触球轴承角接触球轴承的主要尺寸如下：（按参考文献2附录5-1选取）轴承型号尺寸，mm安装尺寸，mm额定静载荷cr，kn额定动负荷cr，kn极速转速k，r/minddbrsminr1sminah最小raz最大中 （3）