过程装备课程设计-夹套传热式搅拌反应釜设计

“过程装备课程设计”任务书全套设计图纸加V信153893706或扣3346389411搅拌反应釜的设计过程1.设计内容设计一台夹套传热式带搅拌的配料罐。设计参数和技术特性指标简图设计参数及要求容器内夹套内工作压力，MPa设计压力，MPa0.250.3工作温度，℃设计温度，℃＜100＜150介质有机溶剂蒸汽全容积，m31.7操作容积，m31.19传热面积，m2＞3腐蚀情况微弱推荐材料Q345R搅拌器型式推进式搅拌轴转速250r/min轴功率3kW接管表符号公称尺寸DN连接面形式用途A25PL/RF蒸汽入口B65PL/RF加料口C1,2100视镜D25PL/RF温度计管口E25PL/RF压缩空气入口F40PL/RF放料口G25PL/RF冷凝水出口3.设计要求（1）进行罐体和夹套设计计算；（2）选择接管、管法兰、设备法兰；（3）进行搅拌传动系统设计；（4）设计机架结构；（5）设计凸缘及选择轴封形式；（6）绘制配料反应釜的总装配图；（7）从总装图中测绘一张零件图或一张部件图1罐体和夹套的设计1.1确定筒体内径表4-2几种搅拌釜的长径比i值搅拌釜种类设备内物料类型长径比i值一般搅拌釜液-固相或液-液相物料i＝1～1.3气-液相物料i＝1～2发酵罐类I＝1.7～2.5当反应釜容积V小时，为使筒体内径不致太小，以便在顶盖上布置接管和传动装置，通常i取小值，此次设计取i＝1.1。一般由工艺条件给定容积V、筒体内径按式4-1估算：=1253式中V－－工艺条件给定的容积，；i――长径比，（按照物料类型选取，见表4-2）由附表4-1可以圆整＝1300mm，一米高的容积V1m＝1.3271.2确定封头尺寸椭圆封头选取标准件，其形式选取《化工设备机械基础课程设计指导书》图4-3，它的内径与筒体内径相同，釜体椭圆封头的容积由附表D-2查得当＝1300mm＝0.3208，封头总深度H=350mm（直边高度取25mm）。1.3确定筒体高度反应釜容积V按照下封头和筒体两部分之容积之和计算。筒体高度计算：H1=（1.8-0.3208）/1.327=1.089m，圆整高度H1＝1100mm。式中V封；V1m――1m高筒体容积/m当筒体高度确定后，按圆整后的H1修正实际容积由式V=1.327×1.1+0.328=1.7877式中V封；V1m――1m高筒体容积/mH1――圆整后的高度，m。1.4夹套几何尺寸计算夹套的结构尺寸要根据安装和工艺两方面的要求。夹套的内径可根据内径由:D1500~600700~18002000~3000D2D1+50D1+100D1+200选工艺装料系数=0.6~0.85选取，设计选取＝0.70。1.4.1夹套高度的计算H2=(0.7×1.7877-0.3208)/1.327=6.989式中V封；V1m――1m高筒体容积/m夹套筒体高度圆整为＝700mm。夹套所包围罐体的表面积（筒体表面积F筒+封头表面积F封）一定要大于工艺要求的传热面积FF筒+F封≥F式中F筒--筒体表面积，F筒=H2F1m,m2F封--封头表面积，由附表D-2查得F封=1.9340m2F1m--1m高筒体内表面积，附表D-1查得F1m=4.09m2/m校核得F筒+F封=4.615＞3所以传热面积合适。2夹套反应釜的强度计算强度计算的参数的选取及计算均符合GB150-1998《钢制压力容器》的规程。此次设计的工作状态已知时，圆筒为外压筒体并带有夹套，由筒体的公称直径mm，被夹套包围的部分分别按照内压和外压圆筒计算，并取其中较大者。2.1设备选用Q-345R优质沸腾碳素钢。2.2设计的设备有工艺参数给定的内压为＝0.25MPa。2.3夹套内的设计压力由工艺参数给定为＝0.30MPa。2.4罐体内的设计温度℃。2.5夹套内的设计温度℃。2.6在加压和工作状态下要考虑液柱的高度，液柱静压力P1H=10-6ρgh=0.0176MPa2.7计算压力=0.2676MPa2.8夹套的液柱静压力2.9计算压力＝=0.32.10通过焊接的容器，其焊缝中可能存在一定的缺陷，而且在焊缝附近会由于受热而引起组织结构的变化，从而成为薄弱环节，因此在计算是要加入焊缝系数可按《过程设备设计》表4-5选取＝0.85做为其接头系数。2.11设计温度下的材料许用应力由《化工设备机械基础》表9-5查取＝189MPa。2.12罐体的筒体的计算厚度。δ1==1.0836mm2.13夹套的筒体的计算厚度δ2==1.3084mm。2.14罐体封头的计算厚度δ1′==1.0832mm2.15夹套封头的计算厚度δ2′==1.3078mm2.16钢板的厚度负偏差由《过程设备设计》表4-2取C1=0.8mm2.17腐蚀裕量C2=2.0mm2.18由此的厚度附加量。C=C1+C2=2.8mm2.19则罐体筒体的设计厚度δ1c=δ1+C2=5mm2.20则夹套筒体的设计厚度δ2c=δ2+C2=5mm2.21罐体封头的设计厚度δ1c′=δ1′+C2=5mm2.23夹套封头的设计厚度δ2c′=δ2′+C2=51mm2.24对于碳素钢或是低合金钢规定筒体的最小厚度不应小于，若加上腐蚀裕量，则名义厚度至少应取，由钢板的标准规格名义厚度取为5mm。2.25罐体筒体的名义厚度取5mm。2.26夹套筒体的名义厚度取5mm。2.27罐体封头的名义厚度取5mm2.28夹套封头的名义厚度取5mm。3稳定性计算各国的设计规范均推荐采用图算法，此次设计的也采用图算法。由罐体圆筒＝168所以是薄壁圆筒，仅需进行稳定性校核。3.1假设罐体筒体的名义厚度为10mm。3.2在内压计算时由《过程设备设计》表4-2可以查6mm的钢板厚度负偏差C1=0.6mm，腐蚀裕量主要是防止容器在受压的条件下由于均匀腐蚀，机械磨损而导致的厚度消弱减薄，筒体和封头都要考虑，对于碳素钢和底合金钢不小于1.0。此处取，C=C1+C2=2.8mm。3.3罐体筒体的有效厚度=-C=7.2mm。3.4罐体筒体的外径=1220mm3.5由《化工设备机械基础》查椭圆封头的曲边高度=350mm，直边高度=25mm，筒体的计算L=+1/3+=1000mm。3.6计算系数L/D10=0.82。3.7计算系数D10/δ1e=169.4443.8以和的值由《过程设备设计》图4-7做为计算图查得A值A＝0.00082。3.9由所选的材料为碳素钢由《过程设备设计》查4-6做为计算图查B的值B＝112。3.10由《过程设备设计》的式4-26计算许用压力[p]，[P]==0.611mpa同上，假设罐体筒体的名义厚度为10mm，[P]=0.611>0.3MPa.罐体筒体的名义厚度取为为10mm.3.11假设罐体封头的名义厚度为10mm。3.12在内压计算时由《过程设备设计》表4-2可以查10mm的钢板厚度负偏差，腐蚀裕量主要是防止容器在受压的条件下由于均匀腐蚀，机械磨损而导致的厚度消弱减薄，筒体和封头都要考虑，对于碳素钢和底合金钢不小于1.0。此处取，。3.13罐体封头的有效厚度=10-2.8=7.2mm。3.14罐体筒体的外径=1220mm。3.15筒体的计算L=+1/3=1000mm。3.16可以由《过程设备设计》式4-89得A=0.0008。3.17由《过程设备设计》图4-7可以查的相应的B=112。3.18许用外压力[P]=B/（0.9/）=0.661>0.3MPa3.19罐体封头最小厚度=0.15%=1.8mm<,满足要求。罐体封头的名义厚度取为为10mm。4水压试验校核出材料本身的缺陷外，压力容器在制造过程中由于焊缝的存在可能会有缺陷存在，为了考察缺陷对压力容器的影响，压力容器完成后要进行压力试验。对于内压容器耐压试验的目的是为了在超压的情况下缺陷是不是会迅速扩展开了，酿成事故，同时检测密封结构的密封性能。4.1内压容器圆筒试验压力按《过程设备设计》式4-87=0.188MPa。4.2夹套的水压试验压力按《过程设备设计》式4-87=0.375MPa。4.3材料在屈服点的应力=235MPa。4.4≤0.9=179.775MPa。4.5罐体圆筒的应力=15.531MPa＜263.925MPa。4.6夹套圆筒的应力=31.063MPa＜179.8MPa。所以压力试验合格，所选的厚度合适。5搅拌轴的设计搅拌轴的设计与一般的机械轴的设计方法与一般的传动轴相同。此处选轴的材料为45钢。5.1轴的功率p为3kw。5.2轴的转速为。5.3轴的材料为45。5.4轴所传递的扭矩。5.5所选的45钢的许用剪切应力为35MP。5.6系数A。取为112。5.7轴端直径5.8开1个键槽轴径扩大5%=25.64×（1＋0.05）＝26.92mm5.9圆整轴径，即直径d＝30mm` 6V带轮的设计计算内容和步骤6.1传动的额定功率P为3KW6.2查附表5－4则取Y160M1-8型电机6.3小带轮转速n1=750r/min6.4大带轮转速6.5工况系数KA＝1.36.6设计功率Pd=1.3×3=3.9KW6.7选V带型号A型带6.8传动比i=750/250=36.9小皮带计算直径选135mm6.10验证代速v==5.09m/s>5m/s6.11所选定速度应在最大25～30和最小5之间，正好符合要求。所以选小带轮的直径为135mm。6.12大带轮的计算直径 ==405mm6.13所以取小带轮的直径为135mm,大带轮的直径为405mm。6.14初定中心距由所以取＝500mm。6.15可以计算带的基准长度为可以有式计算得到并且要在最大最小距离之间，==2×500+3.14/2（135+405）+/(4×500)=1884mm在最大最小距离之间。选取基准长度=2000mm6.16确定中心距a确定带按装时的最大最小距离之间，a=ao+（Ld-Ldo）/2=500+（2000-1884）/2=558mm6.17