化工设备机械基础课程设计报告书.docx
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化工设备机械基础课程设计报告书
化工设备机械基础
课程设计说明书
题目：
夹套反应釜的设计
院（系）：
资源与环境工程学院
班级：
化工08-1
姓名：
晓晓
学号：
19号
指导教师：
钟乃良
设计成绩：
设计日期：
2010年12月31日至2011年1月7日
摘要
《化工设备机械基础》是针对化学工程、制药工程类专业以及其他相近的非机械类专业，对化学设备的机械知识和设计能力的要求而编写的。
通过此课程的学习，是通过学习使同学掌握基本的设计理论并且具有设计钢制典型的中、低、常压化工容器的设计和必要的机械基础知识。
化工设备机械基础课程设计是《化工设备机械基础》课程教学中综合性和实践性较强的教学环节，是理论联系实际的桥梁，是学生体察工程实际问题复杂性，学习初次尝试化工机械设计。
化工设计不同于平时的作业，在设计中需要同学独立自主的解决所遇到的问题、自己做出决策，根据老师给定的设计要求自己选择方案、查取数据、进行过程和设备的设计计算，并要对自己的选择做出论证和核算，经过反复的比较分析，择优选定最理想的方案和合理的设计。
化工设备课程设计师培养学生设计能力的重要事件教学环节。
在教师指导下，通过课程设计，培养学生独立地运用所学到的基本理论并结合生产实际的知识，综合地分析和解决生产实际问题的能力。
因此，当学生首次完成该课程设计后应达到以下几个目的：
（1）熟练掌握查血文献资料、收集相关数据、正确选择公式，当缺乏必要的数据时，尚需要自己通过实验测定或到生产现场进行实际查定。
（2）在兼顾技术先进性、可行性、经济合理的前提下，综合分析设计任务要求，确定化工工艺流程，进行设备选型，并提出保证该过程正常、安全可行所需的检测和计量参数，同时还要考虑改善劳动条件和环境保护的有效措施。
（3）准确而迅速的进行过程计算及主要设备的工艺设计计算及选型。
（4）用精炼的语言、简洁的文字、清晰地图标来表达自己的设计思想和计算结果。
化工设备机械基础课程设计是一项很繁琐的设计工作，而且在设计中除了要考虑经济因素外，环保也是一项不得不考虑的问题。
除此之外，还要考虑诸多的政策、法规，因此在课程设计中要有耐心，注意多专业、多学科的综合和相互协调。
第一章夹套反应釜技术要求·························4
第二章夹套反应釜的总体结构和设计的容···········4
第三章筒体和夹套的设计···························5
3.1.筒体和夹套几何尺寸计算······················5
3.2夹套反应釜的强度计算···························6
3.3稳定性校核···································6
3.4水压试验校核··································9
3.5反应釜的搅拌装置·······························10
3.6反应釜的传动装置·······························11
3.7反应釜的轴封装置······························13
3.6反应釜的其他附件······························13
第四章设计小结····································14
第五章参考文献····································15
第一章夹套反应釜技术要求
1.本设备按照GB150—1998《钢制压力容器》进行制造、实验和验收，并接受国家质量技术监督局颁发的《压力容器安全技术监督规程》的监督。
2.焊接采用电弧焊。
3.焊接接头型式及尺寸处图中注明外，按GB985—88规定；角焊缝的腰高按薄板的厚度；法兰焊接按相应的法兰的标准中的规定。
4.筒体、封头及其相连接的对接焊接接头应进行X射线探伤检查，检测长度不得少于各条焊接接头长度的20%，且不小于250mm，Ⅲ级为合格。
5.设备制造完毕后，设备以0.55Mpa（表压）进行水压试验，合格后焊接夹套，夹套以0.65Mpa（表压）进行水压试验。
6.设备上凸缘与安装底座的连接表面，应在组焊后加工。
7.设备组装后，在搅拌轴上端轴封处测定轴的径向摆动量不得大于0.5mm，搅拌轴轴向窜动量不得大3mm。
8.设备组装后，低于临界转速时，先运转十五分钟后，以水代料，并使设备达到工作压力；超过临界转速时，直接以水代料，严禁空远转，并使设备达到工作压力，进行试运转，时间不少一小时。
在运转过程中，不得有不正常的噪音和振动灯不良现象。
10.管口及支座方位按本图（或管口及支座方位见管口方位图）
第二章夹套反应釜的总体结构和设计的容
主要是由搅拌容器、搅拌装置、传动装置、轴封装置、支座、人孔、工艺接管和一些附件组成。
搅拌装置分罐体和夹套两部分，主要由封头和筒体组成；搅拌装置主要由搅拌器和搅拌轴组成，其形式通常由工艺设计而定；传动装置是为带动搅拌装置设置的，只要由电机、减速器、联轴器和传动轴等组成；轴封装置为动密封，一般采用机械密封或填料密封；他们与支座、人孔、工艺接管等附加一起，构成完整的夹套的反应釜。
反应釜的机械设计是在工艺设计之后进行的，设计依据是工艺提出的要求和条件。
工艺条件一般包括：
全容积、最大工作压力、工作温度、介质腐蚀性、传热面积、搅拌形式、转速和功率、工艺接管尺寸方位等。
第三章筒体和夹套的设计
3.1筒体和夹套的尺寸计算
步骤
项目及代号
参数及结果
备注
1-1
全容积V,m3
1.8
由工艺条件给定
1-2
操作容积m3
1.44
由工艺条件给定
1-3
传热面积m2
4.2
由工艺条件给定
1-4
釜体形式
圆筒形
常用结构
1-5
封头形式
椭圆形
常用结构
1-6
长径比i=H1/D1
1.1
按表4-2选取
1-7
初算筒体径
1.277
计算
1-8
圆整筒体径D1,mm
1200
按附表4-1选取
1-9
一米高的容积V1m,m3
1.131
按附表4-1选取
1-10
釜体封头容积V1封，m3
0.2545
按附表4-2选取
1-11
釜体高度H1=（V-V1封）/V1m
1.375
计算
1-12
圆整釜体高度H1,mm
1400
选取
1-13
实际容积V=V1m*H1+V1封m3
1.84
计算
1-14
夹套筒体径D2,mm
1300
按表4-3选取
1-15
装料系数按
0.8
计算
1-16
夹套筒体高度
1.05
按式4-4计算
1-17
圆整筒体夹套高度,mm
1100
选取
1-18
罐体封头表面积，F1封，m2
1.6652
按附表4-2选取
1-19
一米高筒体表面积F1m，m2
3.77
按附表4-2选取
1-20
实际总传热面积F=F1m*H2+F1封，m2
5.81>4.2
按式4-2校核
步骤
项目及代号
参数及结果
备注
2-1
设备材料
Q-235A
据工艺条件腐蚀情况确定
2-2
设计压力（罐体）p1,Mpa
0.5
由工艺条件给定
2-3
设计压力（夹套）p2,Mpa
0.6
由工艺条件给定
2-4
设计温度（罐体）t1,℃
<170
由工艺条件给定
2-5
设计温度（夹套）t2,℃
<230
由工艺条件给定
2-6
液柱静压力
0.014
按参考文献1第八章计算
2-7
计算压力
0.514
计算
2-8
液柱静压力
0
忽略
3.2夹套反应釜的强度计
2-9
计算压力
0.6
计算
2-10
罐体及夹套焊接接头系数
0.85
按参考文献1表9-6选取
2-11
设计温度下材料许用应力
94
按参考文献1表9-4或表9-5选取
2-12
罐体筒体计算厚度
3.77
按参考文献1第九章计算
2-13
夹套筒体计算厚度
4.90
按参考文献1第九章计算
2-14
罐体封皮计算厚度
3.76
按参考文献1第十间计算
2-15
夹套筒体计算厚度
4.89
按参考文献1第十间计算
2-16
钢板厚度负偏差
0.6
按参考文献1表9-10~9-11选取
2-17
腐蚀裕量
2.0
按参考文献1第九章计算
2-18
厚度附加量
2.6
按参考文献1第九章计算
2-19
罐体筒体设计厚度
5.77
按参考文献1第九章计算
2-20
夹套筒体设计厚度
6.90
按参考文献1第九章计算
2-21
罐体封头设计厚度
5.76
按参考文献1第十章计算
2-22
夹套筒体设计厚度
4.89
按参考文献1第十章计算
2-23
罐体筒体名义厚度
8
圆整选取
2-24
夹套筒体名义厚度
8
圆整选取
2-25
罐体封头名义厚度
8
圆整选取
2-26
夹套封头名义厚度
8
圆整选取
3.3.稳定性校核
3-1
罐体筒体名义厚度
10
假设
3-2
厚度附加量
2.8
按参考文献1表9-10~9-11选取
3-3
罐体筒体有效厚度
7.2
按参考文献1第十一章计算
3-4
罐体筒体有外径
1210
按参考文献1第十一章计算
3-5
筒体计算长度
1225
按参考文献1第十一章计算
3-6
系数
1.004
按参考文献1第十一章计算
3-7
系数
169.4
按参考文献1第十一章计算
3-8
系数A
0.00068
查参考文献1图11-5
3-9
系数B
95
查参考文献1图11-8
3-10
许用外压力
0.561>0.5
按参考文献1第十一章计算
3-11
罐体筒体名义厚度
10
确定
3-12
罐体封头名义厚度
10
假设
3-13
厚度附加量
2.8
按参考文献1表9~10选取
3-14
罐体封头有效厚度
7.2
按参考文献1第十一章选取
3-15
罐体封头有外径
1220
按参考文献1第十一章选取
3-16
标准椭圆封头当量球壳外半径
R1O1=0.9D1O1，mm
1098
按参考文献1第十一章选取
3-17
系数A
0.0008
按参考文献1图11-5
3-18
系数B
94
按参考文献1图11-8
3-19
许用外压力[p]=B*δ1e/R1O1
0.616>0.6
按参考文献1第十一章计算
稳定
3-20
罐体封头名义厚度
10
确定
3.4水压试验校核
序号
项目及代号
参数及结果
备注
4-1
罐体试验压力P1T=1.25P1[σ]/[σ]t
0.625
按参考文献1第九章计算
4-2
夹套水压试验压力P2T=1.25P2[σ]/[σ]t
0.75
按参考文献1第九章计算
4-3
材料屈服应力点σS，MPa
58.75
按参考文献1第九章计算
4-4
σT≤0.9ФσS，MPa
179.8
按参考文献1第九章计算
4-5
罐体圆筒应力
σT1=P1T（D1+δ1e）/2δ1e，MPa
52.40<179.8
按参考文献1第九章计算
4-6
夹套压试验应力
σT1=P2T（D1+δ2e）/2δ2e，MPa
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