染料蒸发搅拌罐

1、化工设备机械基础课程设计题目: 染料蒸发搅拌罐 班级 :12 化工 学号 :2012115168姓名:指导老师 :日期:2014 年 6月 21日 湖北文理学院 化学工程与食品科学学院目录绪论 2课程设计的目的 2课程设计的要求 2课程设计的内容 2课程设计的步骤 2第 1 章 设计方案 31.1 设计依据 31.2 设计参数要求 31.3 设计参数的确定 3第 2 章 工艺计算 52.1 筒体与封头的设计 52.1.1 筒体材料的选择 52.1.2 筒体厚度的计算 52.1.3 封头的设计 52.1.4 筒体与封头水压强度的校核 62.1.5 夹套的设计 62.1.6 封头法兰的设计 72.

2、2 人孔的设计及补强的确定 72.2.1 人孔的选择 72.2.2 视镜的选择 72.2.3 补强的确定 82.3 接口管的设计 92.3.1 蒸汽入口管的设计 92.3.2 冷却水出口管的设计 102.3.3 进料管的设计 102.3.4 出料管的设计 102.3.5 温度计入口的设计 102.3.6 放空管接管口的设计 102.4 支座的设计 102.4.1 计算设备总质量 102.4.2 支座的选用 111) 设定支座型号, 数目并计算支座实际载荷 Q 122) 校核支座反力 Q 对器壁作用的外力矩 M .132.5 校核搅拌轴强度及刚度 132.5.1 搅拌轴强度校核 132.5.2

3、搅拌轴刚度校核 13设计总汇 13设计图 14参考文献 163 / 17绪论课程设计的目的培养学生把所学 化工设备机械基础 及相关课程的理论知识 ,在课程设计中 综合的加运用 ,把化工工艺条件与化工设备设计有机地结合起来 ,巩固和强化有关 机械课程的基本理论和基本知识 ?培养学生对化工工程设计的基本技能以及独立分析问题?解决问题的能力 ?树立正确设计思想 ,掌握是化工单元设备设计的基本方法和步骤 ,为今后设计化工 及机械打下一定的基础 ?培养学生熟悉 ?查阅并综合运用各种有关的设计手册 ?规范?标准 ?图册等设 计技术资料 ?课程设计的要求1）树立正确的设计思想 ?2）具有积极主动的学习态度和

4、进取精神 ?3）学会正确的使用和规范 ,是设计有法可依 ?有章可循 ?4）学会正确的设计方法 ,统筹兼顾,抓住主要矛盾 ?课程设计的内容根据教学大纲要求 ,完成一种典型设备的机械设计 ?课程设计的步骤1）对设计中要用的各种设计参数进行计算和选取 , 以及根据制造容器的特殊 要求选择材料 ?2）利用计算公式对容器筒体和封头壁厚的设计 , 以及封头类型的选择 ?3）根据鞍座承受的载荷而选用对称布置的双鞍座 , 再对容器进行各种应力分 析和校核 ?4）从连接的密闭性 ?强度等出发 ,标准选用各种法兰 ?第 1 章 设计方案1.1 设计依据本液氨贮罐属于中压容器 , 设计以“钢制压力容器”国家标准为依

5、据 , 严格 按照政府部门对压力安全监督的法规“压力容器安全技术监督教程”的规定进 度进行设计 ?以安全为前提 , 综合考虑质量保证的各个环节 ,尽可能做到经济合理 可靠的密封性 , 足够的安全寿命 ?工艺设计的要求如下 :1. 作罐体, 封头和夹套的壁厚强度设计2. 选配封头和筒体的联接法兰3. 选择标准人孔 , 视镜 , 各类接管和法兰4. 选择设备支座5.已知搅拌轴直径为 50mm,扭转角为 1o/m, =40M,P试a校核搅拌轴强度及刚度1.2 设计参数要求设计压力罐内 :0.3Mpa夹套 :0.3Mpa工作温度罐内 :120夹套 :120介质罐内 :染料及有机溶剂夹套 :水蒸汽腐蚀性

6、 :微弱设备安装场合 : 室内搅拌为桨式 :P=1.2Kw n=150r/min 工艺接管表 :a. 蒸汽人口 : 573.5 b. c. 人孔 : d.e. 进料口 : 573.5f.g.视镜:1.3 设计参数的确定冷凝水出口 : 573.5温度计入口 : 322.5 出料口: 573.5h.放空管 :1833 / 171）设计温度 :T=1202）设计压力 : 此设备的工作压力为 0.3MPa,故 P=1.10 0.3=0.33Mpa, 原因是 容器上装有安全阀时 ,可取1.05 到1.11 倍的最高工作压力作为设计压力 ,取最高 设 计 压 力 为 1.10 倍 ? 液 柱 静 压 力

7、为 Pi= DNg =110009.81 10-6=0.00981Mpa5%P, 所以静压力可忽略不计 , 可取计算压力 pc=p=0.33Mpa3）材料选择 : 由操作条件分析 ,该容器属于低压容器 ?在常温下材料的组织和 力学性能没有明显变化 ?根据化工设备机械基础 （董大勤编 ）表 86 钢板许用 应力表 ,筒体和封头的材料选择钢号为 Q235-B 的钢板 ,使用状态为热轧 （钢板标 准 GB3274）,接管材料选 10 号钢管 （许用应力 : =115Mpa）法, 兰材料选择 Q235B, 支座材料选用 Q235A?4）钢板厚度负偏差 :由化工设备机械基础 （董大勤编）表 8 11知钢

8、板厚度 在 8.025mm 时钢板负偏差 C1=0.8mm,此设计通过计算可知取 C1=0.3mm?5）腐蚀裕量 : 根据化工设备机械基础 （董大勤编 ） 知腐蚀裕量由介质对材 料的均匀腐蚀速率与容器的设计寿命决定 ?腐蚀裕量 C2= n ,其中 为腐蚀速 率 ;n 为容器的设计寿命 ?设备中筒体为双面腐蚀 ,故取 C2=2.0mm?封头与夹套为 单面腐蚀 ,故取 C2=1.0mm?6）焊接头系数 :该设备为低压容器 ,要保证设备密封性能良好 ,故筒体焊接结 构采用双面焊或相当于双面的全焊透的对接接头 , 故取焊接头系数 =0.85?7）许用应力:对于本设计是用钢板卷焊的筒体以内径作为公称直径

9、 DN=D1=1000mm?Q235-B 钢在 150下 ,根据化工设备机械基础 （董大勤编 ） 表 86,设计温度下钢板的许用应力 t =108Mpa ?常温强度指标 s=235Mpa?4 / 17第 2 章 工艺计算2.1 筒体与封头的设计2.1.1 筒体材料的选择由操作条件 P=0.3MPa,T=120分析 ,该容器属于低压容器 ?在操作温度下材 料的组织和力学性能没有明显变化 ?根据化工设备机械基础 （董大勤编 ,p167） 表 93 钢板选用表 ,筒体的材料选择钢号为 Q235-B 的钢板 ,使用状态为热轧 （钢 板标准 GB3274）2.1.2 筒体厚度的计算已知 C2=2mm,D

10、i=1000mm, =0.85 t =108Mpa 工作压力 :PW =0.3MPa计算压力 :Pc=0.33MPa 由于筒体受内压的同时还受外压 按内压计算计算厚度 :pc tDi2 t0.33* 10002 *108* 0.851.80 min=3mm名义厚度 : n 3 2 5.0mm按外压计算设定 Pc=0.33MPa,n=5.0mm,C2=2mm,Di=1000mm有效厚度 : e=n-C2 C1 =5.0-2.0-0.3=2.7mm由 L 1, D 370.37查得 A=1.9 * 10 3 ,B=25 得DeP B e =0.06MPa 0.33Mpa 所以内筒 n=5.5mmD

11、o2.1.3 封头的设计由于椭圆封头厚度的筒体厚度的计算公式几乎一样 , 说明圆筒体采用标准椭 圆封头,其封头厚度近似等于筒体厚度 , 这样筒体和封头可采用同样厚度的钢板 来制造 ?故采用标准椭圆型封头 ?由化工设备机械基础 （ 董大勤编 ） 知 , 当 DN/2hi =2时, 椭圆封头的形状系数 K=1.00?封头的设计厚度为 :5 / 17pc Di2 tpcp(t DNe)2e0.9 s=0.33 1000/(2 1080.85 -0.33)=1.8mm min且0.15%Di取 3.0mm考虑钢板厚度负偏差及冲压减薄量 ,需圆整, 封头的名义厚度 : n = +C2+ =3+2+=5.

12、0mm?e=n-C2 C1 =5.0-2.0-0.3=2.7mm圆整后取 e =5.0mm厚的 Q235-B钢板制作封头 ?由化工设备机械基础 (董大勤编 )查得标准椭圆封头的直边高度 h0=25mm2.1.4 筒体与封头水压强度的校核根据化工机械基础公式式中 p t试验压力 (MPa); e 有效厚度 (mm);s 强度指标 (MPa)?其中 pt =1.25p=1.25 0.33=0.4125Mpa e =3.0mm s =235Mpa于是pt DNe 0.4125 1000 3.02e2 3.058.92MPa 0.9 s 0.9 235 0.85 179MPa水压试验满足强度要求 ?2

13、.1.5 夹套的设计已知 C2=1mm,Di=1000mm, =0.85 t =108Mpa 工作压力 :PW =0.3 MPa 计算压力 :Pc=0.33MPa 由于夹套承受内压6 / 17计算厚度 : 2 tpc0.22 13002 113 0.85 0.22=1.49MP a3时, k=0.85 n支座数目h水平力作用点至支座地板之间的距离 ,mmSe偏心距 ,mm 螺栓分布直径 ?可用公式 = Di +2 n +2 3 2 - b2-2 2 2+2 l2-S1 =1310P水平力 , 取水平地震力 Pe 和水平风载荷 Pw二者中的大值 a0地震系数查化工机械设备基础 （ 董大勤编 ）

14、表 13-5, 可知支座号 2 的 s 1 =40mm,l2 =100mm; 3 6 mm,b2 90mm.则 1000 2 5 2 6 2 -902 2100 40 =1138.02mm由于容器置于室内 ,不考虑风载,所以只计算水平地震力 ,设地震烈度为 8 级,查 表 13-8, 得最大地震加速度为 0.24g, 取 0.24P=0.24 1945.14 9.81 4579.63N 4.579kN计算得:Q 1945.14 9.8134 4579.63 1003 1138.0210-36.897 kN Q2） 校核支座反力 Q对器壁作用的外力矩 M12 / 17由上查得的参数有Q l 2-

15、s1 = 6.897 (100 40)103 =1030.413kNm M=1.36 kNm故采用 3 个支座能够达到要求 ? 耳式支座标记为 JB/T 4712.3-2007 耳式支座 A2- 2.5 校核搅拌轴强度及刚度已知搅 拌为 桨 式 P=1.2Kw n=150r/min 搅 拌轴 直径 50mm 扭 转角1/m, =40MPa2.5.1 搅拌轴强度校核mN m =9550 Pkn最大扭矩 MT max=95501.2150=76.4NmWp=116D 3=2.5 5 10 2 3 2.5 10 5m3max M T max76.4 5 3.056MPa 1/m76.4 1808 104 25 10 9 2.2所以 搅拌轴在刚度上是不安全的设计总汇13 / 17符号代表参数符号代表参数DN筒体直径Hs鞍座设计高度L0筒体长度 （不含封 头）s屈服极限T温度V体积P设计压力Pt试验压力Pc计算压力t管件应力 t 许用应力m质量腐蚀速率L两封头切线间距 离n设计年限h封头直边高C2腐蚀裕量F支座反力P1液柱静压力H鞍座高度焊接接头系数A鞍座中心线与封头切线间的距离密度Rm椭圆封头外径计算厚