加热蒸汽反应釜设计说明书

1、沈阳理工大学课程设计 焊接结构课程设计任务书 学院 专业 焊接专业 学生姓名 学号 设计题目 蒸汽加热反应釜设计要求及技术参数： 3 18m 全容积 工作压力0.5MPa 工作温度80 容器材料1Cr18Ni9T. 技术要求： 1.写出该结构的几种设计方案 2.强度计算及尺寸选择 3.绘制结构设计图 4.撰写主要工艺过程 5.撰写设计说明书 进度安排： 1熟悉零件：讲授课程，熟悉零件 2天 2查阅相关资料，提出可行方案 2天 3上机画图 3天 4书写说明书 4天 5图纸及工艺的检测 2天 6答辩 2天 指导教师（签字）： 年 月 日 学院院长（签字）： 年 月 日 - 1 - 沈阳理工大学课程

2、设计 蒸汽加热反应釜课程设计 前言蒸汽加热反应釜广泛的应用于医药、化工、塑料、橡胶、建材、食品等行业， 具有加热迅速、耐高温、耐腐蚀、无环境污染、无需锅炉自动加温、使用方便等特 点。不锈钢反应釜由锅体、锅盖、搅拌器、加热夹套、支承及传动装置、轴封装 不锈钢制作。置等组成。锅体、锅盖、搅拌器、轴封等均由 1cr18Ni9Ti 锅体与锅盖由法兰密封联接，锅体下部有放料孔，锅内有搅拌器，锅盖上开 进料、搅拌观察、测温测压、蒸汽引出分馏、安全放空等工艺管孔。锅盖上部焊接支架上，装置减速机与电机，由传动轴驱动锅内搅拌器，轴封 装置在锅盖顶部。 加热夹套上开有进、排油（汽）测温，放空蒸汽阀门、电热棒等接管

3、孔。 由于用户因生产工艺、操作条件不尽相同，对锅盖工艺开孔、搅拌型式（有 、支承型式（悬挂式或支支座式）以及填料密封装桨式、锚式、框式、螺旋式等） 置等不同要求，另行设计。 - 2 - 沈阳理工大学课程设计 录目 反应釜釜体的设计第一章 4 DN 的确定、PN1.1 釜体4 1.2 釜体筒体壁厚的设计 5 1.3 封头的设计H5 1.4筒体长度的设计 反应釜夹套的设计第二章 DP6 、2.1夹套的的确定jN6 夹套筒体的设计2.26 夹套封头的设计2.3 反应釜釜体及夹套的压力试验第三章9 3.1釜体的水压试验9 3.2釜体的气压试验10 3.3夹套的液压试验 反应釜附件的选型及尺寸设计第四章

4、12 人孔的设计4.113 视镜的设计4.214 支座的选型及设计4.315 工艺接管的设计4.4 固体物料进口的开孔及补强计算第五章 A18 的计算5.1封头开人孔后被削弱的金属面积19 焊缝结构的设计第六章 反应釜的装配图及零件图 第七章 第七章22 7.1 反应釜的装配图22 7.1 反应釜的零件图23 参考文献 - 3 - 沈阳理工大学课程设计 反应釜釜体的设计第一章 PD 、1.1 釜体 的确定NND 的确定1.1.1 釜体ND=L1.1 /将釜体视为筒体，取2LDDLV =(/4)=1.1由，ii 则?18DDm.75D?2=2.8m ，圆整=3iii?1D=2800mm 4-1-

5、1查得釜体的4-1由文献页表NPPPMPaMPa ，故：0.61.1.2釜体的确定因工作压力0.5NWN 1.2 釜体筒体壁厚的设计 1.2.1设计参数的确定PP 0.5=0.55MPa；=1.11.1）×，取P1.1设计压力P：P（1.05WW181?1.2cmPP0.2MPa (kgf/液体静压：)LL10PP >5，不可以忽略 ；/P=0.2/0.55=36.36LLPPMPaP 计算压力= 0.75：；=P+LCCt ；设计温度 ： 80? ；100%无损探伤）1.0（双面埋弧焊，焊缝系数 ：t?页，由文献14-46：根据材料许用应力1Cr18Ni10Ti、设计温度50

6、t?MPa ；续表4-2-8知131mmmmCCCC 0.8 腐蚀裕量0：钢板负偏差：（不锈钢腐蚀极微）2211CC=0.8mm +：厚度附加量CC=21 1.2.2 筒体壁厚的设计DPiCS +C 由公式得：=?nt?P-2C2800?0.75?SSS=10mm ，实际取，圆整=9mm+0.8=8.84mmnnn75.?2?1311-0mm3S? 刚度校核：不锈钢的min 封头的设计1.3 D=2800mm NPNMPa 0.6 S=10mm n - 4 - 沈阳理工大学课程设计 JB1154-73 上下封头都取标准椭圆形封头，内径与筒体相同，标准DP'iCS 得：由公式 +C=?n

7、t?P-20.5C2800?.750''SS=9mm 圆整得 +0.8=8.83mm nn75.5?0?2131?1?0'S=10mm 根据规定，取封头壁厚与筒体壁厚一致n 封头的直边尺寸、体积及重量的确定、D 知：页续表根据4-1-4=2800mm，由文献14-12N3mmmmmhhV： 体积 ：3.12内表面积：700 直边高度40：F曲面高度21F2mm: 842kg 量 质8.82 结构如图1-1所示 'S=10mm n高面曲h：度1mm体700 V：积F 3m直3.12 h：高度边2mm内表40 ：积F面2m 8.82质m: 842kg 量 图1-1

8、外径为公称直径的椭圆形封头 H 的设计1.4 筒体长度 的设计1.4.1筒体长度H ? 2VV?D2HV2V?VVV?2V ， FTTFFi4 ?）4-2?3.1218（V2V?H F?H=1.911mm =?282.314?=1920mm 2Di4 : H =1920mm 圆整得 DL/ 1.4.2釜体长径比的复核i DL/Dh ；）（= 1920+2×700/2800=1.18/H+2=（）i1i 在1.01.3之间，满足要求。 - 5 - 沈阳理工大学课程设计 反应釜夹套的设计 第二章 DP 的确定、2.1 夹套的jND 的确定2.1.1夹套j 由夹套的筒体内径与釜体筒体内径之

9、间的关系可知：DD2800+100=2900mm +100=ijD=3000mm 一般不在取值范围，故取考虑到2900j P 夹套的确定2.1.2 NPMPa 由设备设计条件单知，夹套内介质的工作压力为常压，取0.25N 夹套筒体的设计2.2 2.2.1 夹套筒体壁厚的设计PMPa 0.3所以需要根据刚度条件设计筒体的最小壁厚。因为，为常压NmmmmmmDDS另加3 2 3000 /10003800且不小于，取 minjj C，mmmmSS ），圆整 。6+0.8=6.8（=7minnmmS 对于不锈钢制造的筒体壁厚取8。nH 2.2.2 夹套筒体长度的初步设计j?V-V2FHmmV 页表4-

10、1-3知=7.030公式14-2= ，由文献1jV1123.?18-80.HH =1610mm =1.604m 圆整后所以，=jj030.7 2.3 夹套封头的设计 2.3.1 封头的选型。夹套的上JB/1154-73夹套的下封头选标准椭球型，内径与筒体相同。标准?90 折边锥形封头封头选 椭球形封头壁厚的设计 2.3.2 PMPa，所以需要根据刚度条件设计封头的最小壁0.3因为为常压N 厚。 D=3000mm j PNMPa 0.25 mmS 8n H =1610mm j - 6 - 沈阳理工大学课程设计 mmmmmmDDS 另加C/1000且不小于 30003 3800，取 2 minji

11、S6+0.8=6.8mm minmmS 对于不锈钢制造的封头壁厚取8。n 2.3.3椭球形封头结构尺寸的确定 mmS 8n 外径为公称直径的椭圆形封头 图2-1 所示 下封头的结构如图2-1 得封头的尺寸如下：由文献14-12页续表4-1-4 3mmVhh曲面内表面积=750mm 直边高度 =40mm 容积=3.18曲面高度F12度高2mm A=10.01h=750m1D尺寸头下头的封下部结构如图2-1 封部结构的主要结构边直m min度高mm 。300h=40mm 2积容V=3.1F3mm 8面内表 积 图 2-2封头的下部结构 A=10.01?290mm 2.3.4折边锥形封头壁厚的设计

12、考虑到封头的大端与夹套筒体对焊，小端与釜体筒体角焊，因此取封头的 mmS 8mmS 所示。结构如图8壁厚与夹套筒体的壁厚一致，即2-3nn- 7 - 沈阳理工大学课程设计 ?90 2-3 图折边锥形封头=50mm 圆弧半径直边高度得页续表由文献14-314-1-13 h=25mm - 8 - 沈阳理工大学课程设计 反应釜釜体及夹套的压力试验第三章 3.1釜体的水压试验 水压试验压力的确定3.1.1?p?1.25p1?MPa查，.0 且不小于 水压试验的压力：(p+0.1) ?Ttt?ppMPaMPap （取+0.1）= 0.65 =0.69， 0.55=1.25××1=0.

13、69MPa，TT 3.1.2液压试验的强度校核)?CD?Sp(?inT? 由得： max)C2(S?n）8-0.69（2800?100.?=105.3MPa max)80.2(10?1.0=117.9MPa × 0.9 ×131 =0.9s?MPa 105.3 < 0.9 由smax 故液压强度足够?Cl 浓度的要求3.1.3压力表的量程、水温及水中PpMPa 0.69=1.38=2 压力表的最大量程：× =2T表?PP?MPa 4P即1.03MPa或 1.5P2.76 T T表表 水温15 ?ClLmg/ 25水中浓度 3.1.4水压试验的操作过程操作过程

14、：在保持釜体表面干燥的条件下，首先用水将釜体内的空气排空，MPamin，然后将压力缓慢降至，保压不低于30再将水的压力缓慢升至0.69MPa，保压足够长时间，检查所有焊缝和连接部位有无泄露和明显的残留0.55变形。若质量合格，缓慢降压将釜体内的水排净，用压缩空气吹干釜体。若质量 不合格，修补后重新试压直至合格为止。水压试验合格后再做气压试验。釜体的气压试验 3.2气压试验压力的确定 3.2.1?p?1.15p 气压试验的压力： Tt? p=0.69TMPa - 9 - 沈阳理工大学课程设计 pMPa ）0.55×1.0=0.6325 （=1.15×TpMPa 取=0.65T

15、 气压试验的强度校核3.2.2)C?S?p(D?iTn? 由得： max)CS?2(n? = 99.23MPa max?1.0=104.8MPa =0.80.8×131 ×maxS 气压强度足够 气压试验的操作过程3.2.3MPa并进，保持0.065min做气压试验时，将压缩空气的压力缓慢将升至MPaMPa级差，其后按每级的0.325行初检。合格后继续升压至0.065MPaMPamin保压，保持10然后再降至，逐级升至试验压力0.650.55，足够长时间同时进行检查，如有泄露，修补后再按上述规定重新进行试验。 釜体试压合格后，再焊上夹套进行压力试验。 3.3夹套的液压试验

16、液压试验压力的确定3.3.1?p1.25p?pMPa=1.0 液压试验的压力： +0.1) (，查且不小于Ttt?ppMPaMPa (1.0=0.31250.25×+0.1)= 0.35， =1.25×TpppMPa 取=0.35(，+0.1) TT 3.3.2液压试验的强度校核)C?D?Sp(?niT? 得： 由max)C2(S?n?MPa = 73.09max?MPaMPa 1.0=117.9×（）1310.9 73.09 =0.9×maxs 液压强度足够 p=0.65TMPa p=0.35TMPa - 10 - 沈阳理工大学课程设计 3.3.3压力

17、表的量程、水温的要求PpMPa 0.35=0.7=2 压力表的量程： = 2×T表?PP?1.4MPa 即4P或1.5P 0.525MPa T T表表 。5水温 液压试验的操作过程3.3.4在保持夹套表面干燥的条件下，首先用水将夹套内的空气排空，再将水的压 MPaMPa，保0.25，然后将压力缓慢降至，保压不低于0.35力缓慢升至30min若质量合格，压足够长时间，检查所有焊缝和连接部位有无泄露和明显的残留变形。缓慢降压将夹套内的水排净，用压缩空气吹干。若质量不合格，修补后重新试压直 至合格为止。 - 11 - 沈阳理工大学课程设计 反应釜附件的选型及尺寸设计第四章 人孔的设计4.1

18、D，因此需要在釜体的封头上设置人孔，本设计选用由于釜体的内径=2800mmi回转盖不锈钢人孔得其结构如HG21596-1999回转盖不锈钢人孔。 由500-0.6RF 。图4-1 图4-1 回转盖不锈钢人孔4-1 尺寸见表 mm公封公称称）尺寸（密径直形压力面d H1 B L b D D1 A dwH2 B1 mm式 MP（× ） ）as 20 1117356064250.6 53面突36 30 23500 0 00 5 RF（5 0 0 5 ×） 5 螺母数量螺栓/螺柱20 数量 直径×长度20 M20×100 4-2 材料见表- 12 - 沈阳理工大

19、学课程设计 4-2 表 4. 2视镜的选型D 。选用4-2=125的带颈视镜。其结构见图N 确定视镜的规定标记、标准图号由文献1 4-157页表4-5-4DNPN125 ，标 记：视镜1.0 。标准图号：HG501-86-19 。4-44-3视镜的尺寸见表及材料见表 - 13 - 沈阳理工大学课程设计 视镜的结构型式图4-2 视镜的尺寸表4-3 b2 H1 双头螺柱D DN 视镜玻璃dn×D1 b1 S 数量 直径125 M16 190 40 28 105 8 225 ×15.2145视镜的材料表4-4 材料 数量 名称数量件号 名称 材料 件号 压紧环视镜玻硼硅玻Q235

20、-A 1 1 1 1 璃璃 (SJ-6) 石棉橡 垫衬Q235-A 8 2 2 2 双头螺 胶板 柱 1Cr18缘接 Q235-A 16 1 3 3 螺母 Ni9Ti 3支座的选型及设计4. 4.3.1支座的选型及尺寸的初步设计：- 14 - 沈阳理工大学课程设计 ?1型支座，B4-175 反应釜加热方式是蒸汽加热，由文献页选耳式 2t 支座数量为4个，粗略估计反应釜总质量为1Cr18Ni9Ti 材料： 2 JB1165-81 标记：支座 型耳式支座 图4-3 B 4-5 尺寸如表 型耳式支座的尺寸表4-5 B地脚螺栓 支座尺寸mm 加强垫板尺寸 尺寸支座允许t 载荷厚孔直S 长f a L H

21、 b S c 宽 度径 1 径d 1221231M2171240 530 610 2.0 4905 0 0 0 4 0 5 0 0 0 4.4工艺接管的设计 查无缝钢管4.4.1 由GB_T_17395-1998 进料口、出料口接管（1） ?无缝钢管，罐内的接管与夹套内表面磨平。配用159×15.9采用RF SO150-0.6 法兰 ：焊带突面颈式平管法兰HG20592 1Cr18Ni10Ti 进气口、出气口、进水口、出水口接管（2） ?配用突面板式8.9无缝钢管，接管与封头内表面磨平。采用89× 1Cr18Ni10Ti。 法兰 平焊管法兰：HG20592 PL80-0.6

22、 RF （3）温度计、压力计、液面计接口- 15 - 沈阳理工大学课程设计 ?无缝钢管，伸入釜体内一定长度。配用突面板式×5.7采用57 RF 1Cr18Ni10Ti。 PL50-1.6 平焊管法兰：HG20592 法兰 管法兰尺寸的设计4.4.2 。由4-5工艺接管配用的突面板式（带颈）平焊管法兰的结构如图4-4、确定法和接管的、PN=1.6MPaGB_T_17395-1998并根据PN=0.6MPaDN 兰的尺寸。4-7 4-6、管法兰的尺寸见表 板式平焊法兰4-4 图 图 4-5 带颈式平焊法兰 - 16 - 沈阳理工大学课程设计 ）4-6 板式平焊管法兰的尺寸（HG20592

23、表 公称直接管名称 径接管外径 A 寸 接 尺 连坡法法口兰兰宽内厚径度 度C b BDN D K L n Th进水口、出水口、进气口、80 出气口89 250 210 18 8 M16 6 91 22 温度计、压力计、液面计接50 管57 200 160 18 8 M16 59 20 5 ）4-7 带颈式平焊管法兰的尺寸（HG20592表 接管名 称公称直径 DN接管外径 A法 颈法兰寸 连 接 尺兰厚N 法兰内径B 坡口宽度 b 度 n ThLDK CR 进料口、出料口接 管150 159 24M212 295 340 22 24 6 0 10 161 6 固体物料进口的开孔及补强计算第五章 - 17 - 沈阳理工大学课程设计 封头开人孔后被削弱的金属面积的计算5