化工设备机械基础课程设计-6.4m3材料为06Cr19Ni10Ti的夹套反应釜的设计

反应釜设计的有关内容一、设计条件及设计内容分析化工厂反应釜，内径为1600mm，工作温度为5~105℃，工作压力为1.6MPa，釜体材料选用06Cr19Ni10Ti，采用双面焊对接接头，局部无损检测凸形封头上装有安全阀，设计釜体厚度。反应釜设计的内容主要有：（1）釜体的强度、刚度、稳定性计算和结构设计；（2）夹套的的强度、刚度计算和结构设计；（3）设计釜体的法兰联接结构、选择接管、管法兰；（4）人孔的选型及补强计算；（5）支座选型及验算；（6）视镜的选型；（7）焊缝的结构与尺寸设计；（8）电机、减速器的选型；（9）搅拌轴及框式搅拌桨的尺寸设计；（10）选择联轴器；（11）设计机架结构及尺寸；（12）设计底盖结构及尺寸；（13）选择轴封形式；（14）绘总装配图及搅拌轴零件图等。1反应釜釜体的设计1.1釜体、的确定1.1.1釜体的确定将釜体视为筒体，取L/D=1.1由V=(π/4)，L=1.1则1600mm 由表查得釜体的=1600mm1.1.2釜体PN的确定因操作压力=1.6，故：＝1.61.2釜体筒体壁厚的设计1.2.1设计参数的确定Di=1600mm;tw=5~105℃;Pw=1.6MPa;pc=1.1MPa=1.76MPa（装有安全阀）φ=0.85（双面焊对接接头,局部探伤）C2=0（对不锈钢，当介质腐蚀性轻微时）材质：0Cr19Ni9Ti[σ]t=112.9MPa（按教材附录9表16-2，内插法取值）[σ]=137MPa1.3釜体封头的设计1.3.1封头的选型由文献316页表16-3选釜体的封头选标准椭球型，代号EHA、标准JB/T4746—2002。1.3.2设计参数的确定=1.1；φ=0.85（双面焊对接接头,局部探伤）；＝0.25；＝0。1.3.3封头的壁厚的设计由公式得：考虑(按教材表4-9取值，GB4237-92<<不锈钢热轧钢板>>)C=+=0.8mm，名义壁厚：Sn=S+C+圆整S+C=14.8+0.8=15.6mm根据规定，取封头壁厚与筒体壁厚一致1.3.4封头的直边尺寸、体积及重量的确定根据，由文献[1]318页表16-5知：直边高度：25体积：0.2545深度：325内表面积A：1.6552质量m:63.5kg1.4筒体长度的设计1.4.1筒体长度H的设计，， =4×(1.6-0.2545)3.14×1.62=圆整得:H=840mm1.4.2釜体长径比的复核=840+2×32516001.5外压筒体壁厚的设计 1.5.1设计外压的确定由设计条件单可知，夹套内介质的压力为常压，取设计外压=0.1。1.5.2试差法设计筒体的壁厚设筒体的壁厚＝5，则：==5-1.25=3.75，=1210，由得：=1.17×1210=25430.11筒体的计算长度′=+=840+（325-25）/3+25=965（）∵′=965＜＝25430.11，∴该筒体为短圆筒。圆筒的临界压力为：=0.33（）由、=3得：0.33/3=0.11（）因为＝0.1<=0.11，所以假设＝5满足稳定性要求。故筒体的壁厚＝5。1.5.3图算法设计筒体的壁厚设筒体的壁厚＝5，则：==5-1.25=3.75，=1210，。筒体的计算长度：′=+=840+300/3+25=965（）=0.7975在文献[2]中图5-5的坐标上找到0.7975的值，由该点做水平线与对应的线相交，沿此点再做竖直线与横坐标相交，交点的对应值为：≈0.00013。由文献[2]中选取图5-12，在水平坐标中找到=1.3×10-4点，由该点做竖直线与对应的材料温度线相交，沿此点再做水平线与右方的纵坐标相交，得到系数的值为：≈37、=1.93×105。根据=得：==0.12（）．因为＝0.1<＝0.12，所以假设＝5合理，取封头的壁厚＝5。1.6外压封头壁厚的设计1.6.1设计外压的确定封头的设计外压与筒体相同，即设计外压=0.1。1.6.2封头壁厚的计算设封头的壁厚=5，则:=–=5-1.25=3.75（），对于标准椭球形封头=0.9，＝0.9×1200=1080（），=1080/3.75=288计算系数：==4.340×10-4由文献[1]中图15-7中选取，在水平坐标中找到=4.340×10-4点，由该点做竖直线与对应的材料温度线相交，沿此点再做水平线与右方的纵坐标相交，得到系数的值为值为：≈53、=1.900×105根据=得：==0.198（）．因为＝0.1<＝0.198，所以假设＝5偏大，考虑到与筒体的焊接，取封头的壁厚与筒体一致，故取＝5。由在文献[1]318中表16-5釜体封头的结构如下图，1600mm2反应釜夹套的设计2.1夹套的、的确定2.1.1夹套的确定由夹套的筒体内径与釜体筒体内径之间的关系可知：＝1200+100=1300（）考虑到1300一般不在取值范围，故取=142.1.2夹套的确定由设备设计条件单知，夹套内介质的工作压力为常压，取＝0.252.2夹套筒体的设计2.2.1夹套筒体壁厚的设计因为为常压＜0.3，所以需要根据刚度条件设计筒体的最小壁厚。∵＝1400＜3800，取min＝2/1000且不小于3另加，∴min＝3+1=4（），圆整=5。对于碳钢制造的筒体壁厚取＝6。2.2.2夹套筒体长度的初步设计==0.45841m=458.41mm圆整后=460mm2.3夹套封头的设计2.3.1封头的选型夹套的下封头选标准椭球型，内径与筒体相同（＝1400）。代号EHA，标准JB/T4746—2002。夹套的上封头选带折边锥形封头，且半锥角因为为常压＜0.3，所以需要根据刚度条件设计封头的最小壁厚。∵＝1400＜3800，取min＝2/1000且不小于3另加，∴min＝3+1=4（）对于碳钢制造的封头壁厚取＝6。2.3.2椭球形封头结构尺寸的确定 由文献[1]318页表16－5。见表2-1表2-1封头尺寸直边高度深度容积质量253750.3977102.9封头的下部结构如图2-1。由设备设计条件单知：下料口的＝80，封头下部结构的主要结构尺寸＝100。2.3.3带折边锥形封头壁厚的设计考虑到封头的大端与夹套筒体对焊，小端与釜体筒体角焊，因此取封头的壁厚与夹套筒体的壁厚一致，即＝6。结构及尺寸如图2-2。3反应釜釜体及夹套的压力试验3.1釜体的水压试验3.1.1水压试验压力的确定水压试验的压力：且不小于(+0.1)，查.0，（+0.1）=0.65，取=0.6883.1.2液压试验的强度校核由得：＝0.9=0.9×203×1.0=182.7（）由＝110.4<0.9=182.7故液压强度足够3.1.3压力表的量程、水温及水中浓度的要求压力表的最大量程：=2=2×0.688=1.38或1.5PT4PT即1.03MPa2.75水温≥15℃水中浓度≤253.1.4水压试验的操作过程操作过程：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，再将水的压力缓慢升至0.688，保压不低于30，然后将压力缓慢降至0.55，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。3.2釜体的气压试验3.2.1气压试验压力的确定气压试验的压力：=1.15×1.1×0.5×1.0=0.6325（）取=0.633.2.2气压试验的强度校核由得：＝=101.12（）∵＝101.12＜0.8=0.8×235×1.0=159.8（）∴气压强度足够3.3夹套的液压试验3.3.1液压试验压力的确定液压试验的压力：且不小于(+0.1)，查=1.0=1.25×1.1×0.1×1.0=0.1375，(+0.1)=0.21＜(+0.1)，取=液压试验的强度校核由得：＝=26.63（）∵＝26.63＜0.9=0.9×235×1.0=211.5（）∴液压强度足够3.3.3压力表的量程、水温的要求压力表的量程：=2=2×0.21=0.42或1.5PT4PT即0.315MPa0.84MPa水温≥5℃。3.3.4液压试验的操作过程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，再将水的压力缓慢升至0.21，保压不低于30min，然后将压力缓慢降至0.168，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变形。若质量合格，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。4反应釜附件的选型及尺寸设计4.1釜体法兰联接结构的设计设计内容包括：法兰的设计、密封面形式的选型、垫片设计、螺栓和螺母的设计。4.1.1法兰的设计(1)根据＝1600mm、＝1.6，由文献[1]327页表16-9确定法兰的类型为甲型平焊法兰。材料：0Cr18Ni10Ti4.2支座的选型及设计4.1.1支座的选型及尺寸的初步设计：由于设备外部设置有80的保温层，文献6342页表16-23所以选耳式B型支座，支座数量为4个反应釜总质量的估算：+式中：—釜体的质量（）；—夹套的质量（）；—搅拌装置的质量（）—附件的质量（）；—保温层的的质量（）物料总质量的估算：式中：—釜体介质的质量（）；—夹套内导热油的质量（）反应釜的总质量估算为1800，物料的质量为1200（以水装满釜体计算），夹套的质量和水1500装置的总质量：=4500（）每个支座承受的重量约为：4500×9.81/2＝22（）根据由文献[1]表16-23初选B型耳式支座，支座号为3。4.1.2支座载荷的校核计算耳式支座实际承受的载荷按下式近似计算：式中D==1533.2，＝9.81，，=5300，，=4，=0，将已知值代入得因为＜[Q]=30KN，所以选用的耳式支座满足要求。5固体物料进口的开孔及补强计算5.1封头开人孔后被削弱的金属面积的计算 由于人孔的开孔直径较大，因此需要进行补强计算，本设计采用等面积补强的设计方法。釜体上封头开人孔后被削弱的金属面积为：式中：=273+16+2×1.25=254.5（）==2.41（）=1=254.5×2.41=613.65（）6工业设计图7参考资料[1]汤善甫、朱思明编，《化工设备基础（第二版）》上海：华东理工大学出版社2004. [2]张展主编，《机械设计通用手册》北京：机械工业出版社2008.5[3]朱有庭、曲文海、于浦义主编，《化工设备设计手册（上、下卷）》北京：化学工业出版社2004.8[4]机械设计手册编委会，《机械设计手册（单行本）管道与管道附件》北京：机械工业出版社2007.3[5]成大先主编，《机械设计手册（单行本）减（变）速器电机与电器》北京：工业出版社2004[6]吴宗泽，《机械设计实用手册》北京：化学工业出版社1999[7]余国琮主编.《化工机械工程手册》（上、中、下卷）.北京：化学工业出版社，2003[8]蔡纪宁主编.《化工设备机械基础课程设计指导书》北京：化学工业出版社，20008总结通过为期一周的化工设备机械基础的设计，让我学到了许多东西，这些都对我今后的学习有着很深的帮助。首先，用了反应釜，夹套反应釜等方面的知识，这些都是非常重要的，这些知识不是机械的相加，而是需要全面的考虑和整体布局，不止一次因为考虑不全而要重新来过；这次设计巩固我以前所学习的知识，让我专业知识有了更深的认识和理解。其次，这次课程设计还考验了我们的团队合作精神，以及严谨的工作态度、平和的心态。这次设计工作量大，用到的知识多，而确我们又是第一次设计，所以单独靠自己是不法完满的完成本次课程设计，所以需要我们一起努力。这次设计让我感悟颇深，因此，这次课程设计，对我有很大的帮助，也提高了自己的能力。新疆工程学院课程设计评定意见设计题目：6.4m3材料为06Cr19Ni10Ti的夹套反应釜的设计学生姓名:宋璐鹏评定意见：评定成绩：指导教师（签名）：年月日基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究基于单片机的嵌入式Web服务器的研究MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器单片机控制的二级倒立摆系统的研究基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现基于单片机的蓄电池自动监测系统基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制基于单片机的自动找平控制系统研究基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于双单片机冲床数控系统的研究基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制基于单片机的软起动器的研究和设计基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究基于单片机的机电产品控制系统开发基于PIC单片机的智能手机充电器基于单片机的实时内核设计及其应用研究基于单片机的远程抄表系统的设计与研究基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制基于微型光谱仪的单片机系统单片机系统软件构件开发的技术研究基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用基于单片机的光纤光栅解调仪的研制气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制基于单片机的数字磁通门传感器基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪基于单片机的电机运动控制系统设计Pico专用单片机核的可测性设计研究基于MCS-51单片机的热量计基于双单片机的智能遥测微型气象站MCS-51单片机构建机器人的实践研究基于单片机的轮轨力检测基于单片机的GPS定位仪的研究与实现基于单片机的电液伺服控制系统用于单片机系统的MMC卡文件系统研制基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究单片机控制的后备式方波UPS提升高职学生单片机应用能力的探究基于单片机控制的自动低频减载装置研究基于单片机控制的水下焊接电源的研究基于单片机的多通道数据采集系统基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制基于单片机的红外测油仪的研究96系列单片机仿真器研究与设计基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制基于单片机的气体测漏仪的研究基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究基于单片机的膛壁温度报警系统设计基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计基于单片机船舶电力推进电机监测系统基于单片机网络的振动信号的采集系统基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究基于单片机的叠图机研究与教学方法实践基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现基于AT89S52单片机的通用数据采集系统基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究基于单片机系统的网络通信研究与应用基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究基于单片机的模糊控制器在工业电阻炉上的应用研究基于双单片机冲床数控系统的研究与开发基于Cygnal单片机的μC/OS-Ⅱ的研究基于单片机的一体化智能差示扫描量热仪系统研究基于TCP/IP协议的单片机与Internet互联的研究与实现变频调速液压电梯单片机控制器的研究基于单片机γ-免疫计数器自动换样功能的研究与实现基于单片机的倒立摆控制系统设计与实现单片机嵌入式以太网防盗报警系统基于51单片机的嵌入式Internet系统的设计与实现单片机监测系统在挤压机上的应用MSP430单片机在智能水表系统上的研究与应用基于单片机的嵌入式系统中TCP/IP协议栈的实现与应用单片机在高楼恒压供水系统中的应用基于ATmega16单片机的流量控制器的开发基于MSP430单片机的远程抄表系统及智能网络水表的设计基于MSP430单片机具有数据存储与回放功能的嵌入式电子血压计的设计基于单片机的氨分解率检测系统的研究与开发锅炉的单片机控制系统基于单片