搅拌釜式反应器课程设计书

1、搅拌釜式反应器课程设计书一、设计容安排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(电子版)二、设计条件工作压力釜0.1MPa夹套0.3( 0.6) Mpa工作温度釜80 c夹套140(160) C工作介质釜溶液夹套水、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V9.35m3推后材料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 .根据设计计算书、图纸及平时表现综合评分。四

2、、设计说明书的容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、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。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）其它标准件选择。6. 结束语：对自己

3、所做的设计进行小结与评价，经验与收获。7. 主要参考资料。目录搅拌釜式反应器设计条件 11. 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. 确定筒的材料和壁厚 35. 水压试验及其强度校核 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 L1/ B 和 L1/d 810. 容器支座的选用计算 811. 选用手孔、视镜、温度计和工艺接管 912. 参考资料 1013. 设计感想 11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0.1Mpa夹套0.3Mpa工作温度釜80 c夹套140C工作

4、介质釜溶液夹套水、蒸汽P腐蚀情况轻微二搅拌型式平桨式转速85r/min功率1.4Kw设备容积V9.35m3推后材料Q235 A口编p名称DNa进蒸汽25b压力表25c手孔250d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。1确定筒体的直径和高度根据反应釜的设计要求，对于液液相类型H/Di=11.3 ,选取H/D = 1.3 得，由 d"- 4V = 3,4 935 = 2.09m;. H / Di ;1.3圆整（间隔100mm到标准公称直径系列，选取筒体直径 D = 2100mm查标准封头参数资料

5、得 DN 2100mm寸，标准椭圆封头高度 h1=565mm 直边高度h2=40mm表面积Fn=5.04m：容积 M=1.41rn3。计算得每米高圆筒的体积 M=1/4兀*2.1 2=3.46m3H=V-h =9.35 5.04 =2.392m V13.46筒体高度圆整为H= 2400m于是H/D=2400/2100=1.142核查结果符合原定围。2.确定夹套的直径和高度夹套的径Dj=D+100=2200mm投料系数0.85,则直筒夹套高度： 9.35*0.85 1.58 ,H j=z=1.820m1.424圆整夹套高度，选取 H=1900mm则间隙H0=H- H=2400-1900=500m

6、m这样便于筒体法兰螺栓的装拆验算夹套传热面积 2 F= L1H+Fn=12.74>7.1m2即夹套传热面积符合设计要求3 .确定夹套的材料和壁厚(压式容器)夹套选取Q232 A(又称为A3钢)的材质，可以知道板厚在420mm 设计温度在150c日t Q23"A的许用应力t = 113MPa因为有夹套有安 全阀，所以P= 1.1Pw那么Pj=0.33MPa,因为部夹套无法探伤，故取 = 0.60根据夹套的钢板厚度负偏差ci=0.6mm,单面腐蚀取腐蚀余量C2=1.0mm贝U c=c1+c2=0.6+1.0=1.6直筒夹套的壁厚计算如下：td = P Dj +C= 0.33 220

7、0+1.6=6.967mm2 P 2 113 0.6-0.33标准椭圆形夹套封头的壁厚为, P Dj0.33 2200t二t-+C= l.6=6.960mm2 0.5P2 113 0.6 0.5 0.33圆整至钢板规定尺寸，选取夹套的筒体和封头壁厚均为6mm夹套最大允许工作压力(MPa PmaxmaxDjtmax2 113 0.6 62200 60.455MPa夹套安全系数=0.455/0.33=1.378 (符合要求)4 .确定筒的材料和壁厚(外压式容器)设筒体厚度t (mm),初步取负偏差C1=0.8mm腐蚀裕度C2=2mm则筒体有效壁厚：te t Ci C2(mim圆筒外径：Do Di

8、2*t Di 2*(t c, c2) 2200 2(t 2.8)(1)0.4短筒式外压圆筒壁厚公式：-Do藕D(2)式中：筒受外压长度 L=H+m+*=2100+25+565/3= 23133E：弹性模量，在本设计条件下，Q235AM 206000MPap：工作压力的1.1倍，即0.33MPa联立（1）和（2）,通过迭代法计算出te=8.8mm则，壁厚t t C1 c2 8.8 0.8 2 11.6mm,圆整至钢板规定尺寸 12mm负偏差c=0.8mm腐蚀裕度C2=2mm1在合适的围，则 新的 te t' Ci C2 12 0.8 2 9.2 mD0 Di 2*t 2100 2 12

9、2124mmL/D0 2313/2124 1.089, D0/t 2124/12 167式（2）变形，圆筒外压临界压力公式：P2.59E-Z-' Z-''_2"53(L/Do)(Do/te).2.59* 206000P 0.453MPa3*1.089* (167 .)安全系数襄1.37 （满足设计要求）为了制造方便，筒、上封头和下封头的厚度也设计为12mm以下计算时验证封头是否满足要求。取 C1=0.8mm C2=2mm则，t e=12-2.8 =9.2mm标准椭圆形封头的外压计算当量球面半径：R=KD=0.9 （2100+12）=1900.8mm许用外压力p

10、”誓 0.833* 206吗0.466MPa（R/t ）（1900.8/9.2）安全系数鬻1.412 （完全满足实际要求1.45 .水压试验及其强度校核筒水压试验压力 R=0.1*1.1+0.1=0.21MPa P T=1.25*0.1=0.125MPa取二者最大值 PT=0.21MPa夹套水压试验压力 Pr=0.3*1.1+0.1 =0.43MPa, Pr=1.25*0.3=0.375MPa取夹套水压试验 P Tj=0.43MPa筒水压试验时壁应力：PTD (tn c)0.212100 (12 2.8)2(12 2.8)* 0.852(tn C)TfPTKD 0.5(tn c)0.210.9

11、* 2100 0.5*(12 2.8)- 36.04MPa2(tn C)2*(12 2.8)* 0.6T28.32 MPaPrDj (tn c)T 2(tn c)夹套水压试验时壁应力0.43*2200 (6 1.6)179.525MPa2*(6 1.6)* 0.6R/KDj 0.5(* c) 0.43* 0.9* 2200 0.5* (6 1.6) 16143MPTjf2(tn c)2*(6 1.6) * 0.6. a由于Q235-A在常温时s = 235MPa0.9 s=211.5MPa水压试验时筒夹套都小于0 .9 s,故水压试验安全。筒体许用压力0.21MPa,夹套水压试验时PTj 0.

12、43MPa故夹套在进行水压时筒体需要充压才能保持筒体稳定。6 .选择釜体法兰根据DN=1400mmp=0.3MPa由于PN不会超过0.6Mpa,可以选用甲型平焊法兰。确定为 RF型、甲型平焊法兰。其尺寸为D=2330 D=2290D2=2255 D 3=2241 D 4=2238垫片材料为石棉橡胶板，选用垫片为1440*1440*3 , JB/T4704-20007 .选择搅拌器、搅拌轴和联轴器根据工艺条件要求，查阅桨式搅拌器(HG/T2501.41991)选 取搅拌器外径500mm搅拌轴直径d = 50mm勺平桨式搅拌器，标记为： 搅拌器 500- 50 HG/T2501.4 -1991选择

13、搅拌轴材料为45钢，钢的许用扭应力为尸3040MPa计算 系数A= 118107，则搅拌轴的直径为(118 107) j显 (42.6 38.6)mmP d=A 3 P ,n表311几种常用轴材料的及人值轴的材料Q2,35,2035,1Cr18Ni9T i4540Cr,35SiMn,40mNb,38SiMnMo,3a13t/MP a12 2020 3030 4040 52A160135135118118107107 98考虑到键梢可能对轴的强度的削弱和物料对轴的腐蚀，并可以取搅拌轴的d= 50mm查阅标准搅拌传动装置一一联轴器，(HG2157a 1995)中夹壳式联轴器形式、尺寸、技术要求、选

14、用立式夹壳联轴器。公称直径 50mm勺联 轴器的最大扭矩Mn =515 N? rn验算联轴器白扭矩，查表 312,选取 工作情况系数K= 1.5,联轴器的计算扭矩Mnj为：40Mnj KM n 1.5 9550 253N? m < M nj85表312工作情况系数K工作机原动机扭矩变化很 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1.92.3夹壳联轴器的标记为:联轴器 DN50 HG21570- 19958 .选择搅拌传动装置和密封装置根据设计条件，查阅标准搅拌传动装置-传动轴、减速器型号及 技术参

15、数、(HG215681995)及其附录单级立式摆线钟轮减速器， 按照搅拌功率和转速选择摆线针齿行星减速机BLD1.5 2 29Q。查阅标准Y系列三相异步电动机、(HBT1039J2002),选电机Y90L-4, 额定功率：1.5kw,转速1400r/min ,根据表3- 13查得摆线针齿行星减 速机传动效率为0.95 ,减速机输出功率为1.5 X 0.95 = 1.425kw,符合搅 拌要求。参考标准单支点机架、HG215661995,根据所选减速机设计减速机机架根据操作条件选用带衬套及冷却水套铸填料箱， 查阅搅拌传动装 置一一碳钢填料箱、(HG2153分1992)公称轴径DN50勺填料箱，标

16、 记为：填料箱 PN0.6 DN50 HG/T21537.7 19929 .校核 L1/ B 和 L1/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，得Li = 2100mm参考单支点机架、(HG2156-1995),机座J B 50 尺寸，可得 B= 565mmL1/B 2100/565 3.72 <4 L1/d 2100/50 42<50 均符合要求。10 .容器支座的选用计算反应釜因需外另保温，故选用B型悬挂式支座。反应釜的总质量包括 物料(或水压试验的水)W釜体和夹套的质量 W,电动机、减速机、搅拌 装置、法兰、保温层等附件 W。当釜、夹套充满水时的质量

17、比物料重，由此W1 LDj2Hj D2(H Hj) Vh Vhj 44 2 22 1 9 2.12(2.4 1.9) 1.41 0.453 10004410817kg釜体和夹套的质量可以查手册或自行计算，由此W= 418X 2.2+278 X 1.9+208X2+138 2001.8kg电动机和减速机总质量约100kg，搅拌装置质量约 40kg,筒体法兰77.7 kg ，保温层约100 kg, 手孔及其它拉管附件质量约50kg，由此W= 100+40+77.7+100+50= 367.7 kg反应釜总质量W WWW= 10817+2001.8+367.7 13186.5kg即总重力约为132k

18、N反应釜安装4 个支座，但按 3 个支座承受计算，查阅标准 耳式支座(JB/T472592),可以选用承载能力为50kN的支座B2 JB/T47251992 材料为Q235 B11 . 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，PN= 0.6 MPa DN = 250mm .手孔 RF DN250 PN0.6 HG21529- 2005加热蒸汽进口管a 采用 32 3.5无缝钢管, 配法兰 PN0.6 DN25HG20593 1997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 HG20

19、593 1997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 HG20593 1997安全阀接管f 采用 32 3.5无缝钢管，配法兰 PN0.6 DN40 HG205931997出料管口 g采用45X 3.5无缝钢管（详细见P54）配法兰PN0.6 DN40HG20593 1997由标准压力容器视镜i选用碳素钢带颈视镜 89X4.5 DN80HGJ502 86 512 参考资料邝生鲁 化学工业 化学工业崇光 晓梅 化学工业董大勤化学工业董大勤袁凤隐化学工业匡国柱史启才化学工业贺匡国化学工业朱有庭曲文海于浦义 化学工业红良等华东理工

20、大学刁玉玮等理工大学13 设计感想做完了搅拌釜式反应器的课程设计，刚开始觉得真的好复杂啊，从来没有做过这种类型的课题，想想都怕，不过得感老师，花了一节课的时间帮我们一层一层的抽丝剥茧，一点一点的分析，帮我们设计好了框架，帮我们采集了大量的数据参数以及公式，还做成了excel ， 方便了我们的运算和设计，才使得有幸完成。再回头发现，也觉得不是很难，就是好多参数得根据上一步或几步算出来的数据去查资料，这个有点麻烦，网上的数据和书上的数据相互借鉴查算，不过还好，其余的一些计算都还蛮好做的。通过做这个课程设计，我也知道了设计的不易，哪怕是实验室的最简单的仪器， 背后都有无数的人在努力，一步一步的推进，才提高了我们的实验效率， 为探寻世界的本质有了更深入的了解。即使有些仪器虽然知道了设计设想， 但是真正设计起来还是充满了艰辛，充满了挑战，有些参数没有固定值， 是需要通过不断的尝试不断的摸索才能找到合适的。虽然完成了这个课程设计，但是我觉得还是有一些不足之处，麻烦老师给予修正。最后还要感老师您两年来不辞辛苦的给我们上课，教我们各种知识，耐心的 解答同学们的疑问，真心感老师，祝您身体健康，事业顺利。附件：封头参数旺;W可贪祭:忘海三.二营面程.客筑字号合林31校 普法庭 为东面积DN H K/工 A/m2 口436 7