搅拌釜式反应器课程设计

1、化工设备课程设计搅拌釜式反应器课程设计任务书、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、设计条件工作压力釜内0.1MPa夹套0.3 MPa工作温度釜内80 C夹套140C工作介质釜内溶液夹套水、蒸汽腐蚀情况轻微搅拌型式平桨式转速85r/min功率1.4Kw设备容积V21.65m3传热面积>7.1m2推荐材料Q235 - A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械设计;2. 根据设计

2、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。II化工设备课程设计目录0.搅拌釜式反应器设计条件 1I. 确定筒体的直径和高度 22确定夹套的直径和高度 23. 确定夹套的材料和壁厚 34. 确定内筒的材料和壁厚 45水压试验及其强度校核

4、56. 选择釜体法兰 67. 选择搅拌器、搅拌轴和联轴器 68. 选择搅拌传动装置和密封装置 79. 校核 Li/B 和 Li/D810. 容器支座的选用计算8II. 选用手孔、视镜、温度计和工艺接管 912. 参考资料10设计感想113化工设备课程设计1化工设备课程设计0.搅拌釜式反应器设计条件工艺条件工艺条件图工作压力釜内0.1MPa夹套0.3 MPa工作温度釜内80 C夹套140C工作介质釜内溶液夹套水、蒸汽:腐蚀情况轻微彳搅拌型式平桨式转速85r/min:功率1.4Kw设备容积V21.65m3传热面积>7.1m2推荐材料Q235 A管口编号名称DNa进蒸汽25b压力表25c手孔2

5、50d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。2化工设备课程设计1. 确定筒体的直径和高度反应釜的H/D值如表1所示表1反应釜的H/D值种类设备内物料类型H/D一般搅拌釜液-固相或液-液相物料1 1.3气-液相物料12发酵罐类气液相物料1.7 2.5根据以上的设计要求，对于液-液相类型或液固相物料以及气液相物料H /D =11.3，本设计选取H/Dj =1.3 。由筒体的直径D3(Di=U77m。当Di <2m时，间隔为100 mm D> 2 m时，间隔为200 mm因此将以上Di圆整到标准

6、公称直径系列，应当选取筒体直径Di =2.8m查标准封头参数资料得，Dj = 2.8 m时，标准椭圆封头高度h 740 mm，直边高度 h2 =40 mm，内表面积 F. =8.85 m2，容积3.12 m3。计算得每米咼圆筒的体积 V Di2.8 = 6.16 m3 /m44V -Vh21.65-3.12V16.16=3.008 m筒体高度圆整为H =3m于是H/Dj =3/2.8 =1.071，核查结果符合原定范围内2. 确定夹套的直径和高度夹套直径与筒体直径的关系如表2所示。表2夹套直径与筒体直径的关系D/mm500600700180020003000D/mmD+50D+100D+200

7、当 Dj 二 20003000 mm时，夹套的直径 Dj 二 Dj 200 二 2800 200 = 3000 mm。夹套筒体的高度V -Vh兀 2 Di4,通常装料系数=0.60.85，如果物料在反应过程中产生泡沫或呈沸腾状态，应取较低值，一般为0.60.7 ；如果反应状态平稳,可取0.80.85，物料粘度大时，可取最大值。本设计取二0.85因此,0.85 21.65-3.12=2.482 m2.82选取夹套高度Hj =2.6m则H0二H 一» =3000-2600 = 400 mm，此差距可以便于筒体法兰螺栓的装拆。 验算夹套传热面积F »DHjFn =二 2.8 2.

8、6 8.85 = 31.721m2 7.1 m2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Q235-A的材质。查资料可以知道，板厚在340 mm设计温度在乞150C 时，Q235- A的许用应力=113MPa。因为有夹套有安全阀，所以设计压力P=1.051.1FW , PW是夹套的工作压力。本设计取 P=1.1FW=1.1 0.3 = 0.33MPa焊接接头系数如表3所示。表3焊接接头系数接头型式焊接接头系数全部无损检测局部无损检测双全焊或相当于双面对接焊的全焊透对接焊缝1.000.85带垫板的单面对接焊缝0.900.80无法进行探伤的单面焊环向对接焊缝，无垫板0.60因为

9、内部夹套无法探伤，且属于无垫板的单面焊环向对接焊缝，故取=0.60查资料可知，一般容器的厚度，分为四个，分别为计算厚度，设计厚度d，名义厚度n以及有效厚度e。一般说的常用厚度指的是名义厚度。各项厚度之间的关 系如图1所示。厚度负偏差C厚度附加量C腐蚀裕量C设计厚度§ d厚度圆整值1图1各项厚度之间的关系图由上图可以看出，我们可以计算出的是设计厚度 6与厚度负偏差C之和。因为是轻微腐蚀，所以腐蚀裕量取 1 mm因为C是随着钢板的厚度改变的，所以先算出 设计厚度再决定C。P Dj0.33 30002汀-P C2_2 113 0.6_0.33 1 _8.319mm7化工设备课程设计#化工设

10、备课程设计由此可知钢板厚度应处在 825 mm内，所以C取0.8 mm。所以、d G =8.319 0.8 =9.119 mm标准椭圆形夹套封头的壁厚为：封dP Dj0.33 3000t+C2 =J +1 = 8.310 mm2汀-0.5P2 113 0.6 - 0.5 0.33#化工设备课程设计#化工设备课程设计所以、封 G".310 0.8=9.110mm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10mm4. 确定内筒的材料和壁厚内筒的材料也选取 Q235-A,查资料可以知道，板厚在340 mm,设计温度在乞150C时，Q235-A的许用应力-t = 113

11、MPa。因为有夹套有安全阀，所以设计压 力 P筒 =1.051.1FW , Pj 是筒工作压力。本设计取 Pw =1.1PW筒 =1.1 0.1=0.11MPa。P筒DC22汀' -P筒0.11 28002 113 0.6-0.111 =3.273 mm由此可知钢板厚度4 mm时，C1取0.3 mm。所以 筒 G =3.273 0.3 =3.573 mmd1标准椭圆形内筒圭寸头的壁厚为：8化工设备课程设计9化工设备课程设计C20.11 汉 28002 113 0.6 - 0.5 0.111 二 3.272 mm所以単 Cd,=3.272 0.3 =3.572 mm筒封dP筒汉Di2:汀

12、：* 0.5P筒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 r均为4mm5.水压试验及其强度校核内筒水压试验压力=1.25P筒1 =1.25 0.11= 0.1375 MPa筒&】113取两者之中大的。Ft2=P筒 0.1 =0.11 0.1= 0.21 MPa即 R筒=0.21 MPa夹套水压试验压力Ft1-1.25Pt T.25 0.33 113 =0.4125MPa 十bl113取两者之中大的。Ft2二 P 0.1 =0.33 0.1 =0.43MPa即 P夹套=0.43 MPa。内筒水压试验时壁内应力:-為（Di =）_ °21（2800 27）18

13、1.656MPa2 2.7 0.62'-e -筒匸 0.9；s -0.9 235 = 211.5 MPa因为6筒：:：-T筒 1，故筒体厚度满足水压试验时强度要求。夹套水压试验时壁内应力夹套二电套°43（300° 82）131.456MPaT2J2 8.2 0.6-t筒=0.9J =0.9 235 =211.5 MPa因为;十夹套：-T夹套1，故夹套厚度满足水压试验时强度要求。筒体许用压力 片筒=0.21MPa ,夹套水压试验时 片夹套=0.43 MPa故夹套在进行水压时筒体内需要充压才能保持筒体稳定。10化工设备课程设计6. 选择釜体法兰根据Dj = 2800mm

14、 P夹套=0.3 MPa，选用板式乙型平焊法兰。确定为 RF型、乙型平焊法兰。其尺寸为 D = 2960 mm，D 2915mm，D2 =2876 mm, D 2856 mm，D4 = 2853 mm。垫片材料为石棉橡胶板，选用垫片为 2855X 2805X 3, JB/T 4704-2000。垫片示 意图如图2所示。285511化工设备课程设计#化工设备课程设计图2垫片示意图7. 选择搅拌器、搅拌轴和联轴器根据工艺条件要求，选取平桨式搅拌器。查阅搪玻璃搅拌器 桨式搅拌器(HG/T2501.4 2007)，公称容积VN为25000 L，容器D为2800时，搅拌轴直径di= 140 mm 平桨式

15、搅拌器外径d为1280 mm标记为：搅拌器1280140。轴的材料选取45钢。常用轴材料的T如表4所示d - 365.1 31.4=365-1 3 （3040） 85 =29.9mm表4几种常用轴材料的.T值轴的材料Q235,20Q275,354540Cr,35Si Mn ,40mNb,38Si MnM o,3Cr13tt / MPa12 2020 3030 4040 52轴强度校核:查资料可得，满足强度要求的所需的最小搅拌轴直径公式如下:#化工设备课程设计式中，P搅拌传递功率，KW n 搅拌轴速率，r/mi n 可知，所选取的轴完全符合。查阅标准搅拌传动装置一联轴器(HG/T 21570 1

16、995)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140 mm的联轴器的最大扭矩Mn 19000N/m。验算联轴器的扭矩：查表5,选取工作情况系数K= 1.5，联轴器的计算扭矩M nj为:Mnj=KMn=1.5 9553000 14 = 236.015 N m ： M n 丨85表5工作情况系数K原动机工作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1.31.51.71.92.3夹壳联轴器的标记为：联轴器 DN1408. 选择搅拌传动装置和密封装置搅拌传动装置包括1电动机，2减速机，3单支点

17、机架，4釜外联轴器，5 机械密封，6 传动轴，7釜内联轴器，8安装底盒，9凸缘法兰，10循环 保护系统等。几乎每个装置都不是唯一的，所以下面只列出应从哪个国标查。电动机根据不同的要求样式太多，根据厂家的样本以及有关国标选定。釜用立式减速机型式和基本参数,HG/T 3139.1 2001。选择摆线针齿行星 减速机。搅拌传动装置单支点机架,HG/T 21566 1995。搅拌传动装置带短节联轴器,HG/T 21569.1 1995。搅拌传动装置机械密封,HG/T 21571 1995。根据设计条件，查阅标准搅拌传动装置传动轴 (HG/T 21568 1995)选取 单支点B机架型式，传动轴安装形式

18、，上装 BSD下装BXD传动轴轴径d是140 mm d1为120 mm 机架公称直径为 700 mm 轴承型号46232 (HG/T 21566 1995)。也可 有其他选择。搅拌传动装置联轴器,HG/T 21570 1995。搅拌传动装置安装底盒,HG/T 21565 1995。搅拌传动装置凸缘法兰,HG/T 21564 1995。搅拌传动装置机械密封循环保护系统,HG/T 21572 1995。搅拌传动装置碳钢填料箱,HG/T 21537.7 1992。9. 校核 Li/B 和 Li/d桨式搅拌器安装一层，根据安装要求和考虑带衬套填料箱有支承作用。参考搅拌传动装置单支点机架,HG/T215

19、66 1995，机座J B- 700尺寸，可得B 960 mm再参考得搪玻璃搅拌器 桨式搅拌器(HG/T 2501.4 2007), Li4065 mmLj / B = 4065/960 ： 4.23 乞 45/ d = 4065/140 = 29 空 4050均符合要求。10. 容器支座的选用计算反应釜因需另外保温，故选用 B型耳式支座。又因为容器的 D为2800 mm初选支座为B6-1。此支座的允许载荷 Q】 = 150KN。JB/T 4712.3 2007。耳式支座实际承受载荷可按下式近似计算：q= gg Ge . 4(Ph GeSe)计 IL knnD式中：Q支座实际承受的载荷，KN;

20、D支座安装尺寸，mmg重力加速度，取g=9.8 m/s 2;G偏心载荷，N;h水平力作用点至底板高度，mm;k不均匀系数，安装3个支座时，取k=1;安装3个以上支座时，取k=0.83 ; m设备总质量(包括壳体及其附件，内部介质及保温层的质量 )，kg； n支座数量，这里选4个；S偏心距，mmP水平力，取 Pw和Pe+0.25凡的大值，No 当容器高径比不大于5,且总高度H不大于10 m时Pe和FW可按以下计 算，超出此范围的容器本部分不推荐使用耳式支座。Pe水平地震力，N;a地震影响系数，对7, 8, 9度地震设防烈度分别取0.08 ( 0.12 ), 0.16 (0.24 )、0.320

21、o水平风载荷：Pw =1.2fQDoH0 10"D0容器外径，mm有保温层时取保温层外径；fi风压高度变化系数，按设备质心所处高度取；对于B类地面粗糙度如表6所示：表6设备质心所在高度与风压高度变化系数的关系设备质心所在咼度，m< 101520风压咼度变化系数fi1.001.141.25H0容器总高度，mmQ010 m高度处的基本风压值，N/nf支座处圆筒所受的支座弯矩M的校核：M L 二 Q(l2 - Si)10式中：ML耳式支座处圆筒所受的支座弯矩，KN- mMl耳式支座处圆筒的许用弯矩，KN- m经计算 Q=139.42 KN<150 KN M=23.7 KN -

22、m<24.26 KN - m 所以所选支座适用11. 选用手孔、视镜、温度计和工艺接管根据板式平焊法兰手孔(HG21529-2005),选用手孔形式为a式，PNh 0.6 MPa DNh250 mm 手孑L RF, DN250 PN0.6 MPa加热蒸汽进口管a采用32 3.5无缝钢管，配法兰PN0.6, DN25冷凝液出口管h和压力表接管b都选用32 3.5无缝钢管，配法兰PN0.6, DN25加强套管温度计d的管口选用45 3.5。进料管口 e采用32 3.5无缝钢管，配法兰PN0.6, DN25安全阀接管f采用32 3.5无缝钢管，配法兰PN0.6，DN40出料管口 g采用45 3.5无缝钢管，配法兰PN0.6, DN40由标准压力容器视镜i选用碳素钢带颈视镜 89 4， PN0.6, DN80标记为JB593-64-2。12. 参考资料1 李多民,俞惠敏化工过程设备机械基础M.北京：中国石化出版社，2011.2 王凯,虞军搅拌设备M.北京：化学工