夹套反应釜.docx

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夹套反应釜

《化工设备机械基础》化学工程、制药工程类专业以及其他相近的非机械类专业，对化下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具有设计钢制的、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。

　　化工设备课程设计是培养学生设计能力的重要实践教学环节。

在教师指导下，通过裸程设计，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，应达到一下几个目的：

　　⑴熟练掌握查阅文献资料、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。

　　⑵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。

　　⑶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。

　　⑷用精炼的语言、简洁的文字、清晰地图表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。

一．设计内容…………………………………………………………………………………3

二．设计参数………………………………………………………………………………3

三．设计要求…………………………………………………………………………………3

表1几何尺寸…………………………………………………………………………4

表2强度计算…………………………………………………………………………5

表3强度校核…………………………………………………………………………6

表4水压试验校核……………………………………………………………………7

四．搅拌轴、搅拌轴和搅拌连接的结构设计………………………………………………7

五．电动机、减速器等传动装置的设计……………………………………………………8

六．反应釜的其它附件………………………………………………………………………9

七．参考文献…………………………………………………………………………………10

八．设计小结…………………………………………………………………………………11

一：

设计内容

设计一台夹套传热式带搅拌的配料罐

二：

设计参数和指术性指标

简图

设计参数及要求

容器内

夹套内

工作压力，MPa

设计压力，MPa

工作温度，℃

设计温度，℃

介质

全容积

操作容积，

传热面积，㎡

腐蚀情况

推荐材料

搅拌器型式

搅拌轴转速，r/min

轴功率，kW

接管表

符号

公称尺寸DN

连接面形式

用途

突面

蒸汽入口

突面

加料口

凸凹面

视镜

突面

温度计管口

突面

压缩空气入口

突面

放料口

突面

冷凝水出口

100

突面

手孔

三：

设计要求

进行罐体和夹套设计计算

表1：

几何尺寸

步骤

项目及代号

参数及结果

备注

1-1

1-2

1-3

1-4

1-5

1-6

1-7

1-8

1-9

1-10

1-11

1-12

1-13

1-14

1-15

1-16

1-17

1-18

1-19

1-20

全容积V，m3

操作容积V1，m3

传热面积F,㎡

釜体形式

封头形式

长径比i=H1/D1

初算筒体内径

圆整筒体内径D1，mm

一米高的容积V1m,m3

釜体封头容积V1封，m3

釜体高度H1=（V-V1封）/V1m，m

圆整釜体高度H1,mm

实际容积V=V1m×H1+V1封，m3

夹套筒体内径D2，mm

装料系数η=V操/V

夹套筒体高度H2≥（Ηv-V1封）/V1封,m

圆整夹套筒体高度H2,mm

罐体封头表面积F1封,㎡

一米高筒体内表面积F1m,㎡

实际总传热面积F=F1m×H2+F1封,㎡

由工艺条件给定

计算，V1=Vη

由工艺条件给定

常用结构

按表4-1选取（注）

按式4-1计算

按附表4-1选取

附表4-2

按式4-2计算

选取

按式4-3计算

按式4-2选取

选取

按式4-4计算

选取

按附表4-2选取

按附表4-1选取

按式4-5校核

注：

附表和计算式为设计资料蔡纪宁，张秋翔编《化工设备机械基础课程设计指导书》化学工业出版社出版2000年第1版中数据及资料，下同

表2：

强度计算（按内压计算厚度）

步骤

项目及代号

参数及结果

备注

2-1

2-2

2-3

2-4

2-5

2-6

2-7

2-8

2-9

2-10

2-11

2-12

2-13

2-14

2-15

2-16

2-17

2-18

2-19

2-20

2-21

2-22

2-23

2-24

2-25

2-26

设备材料

设计压力（罐体内）p1,MPa

设计压力（夹套内）p2,MPa

设计温度（罐体内）t1,℃

设计温度（夹套内）t2,℃

液注静压力p1H=10-6ρgh,MPa

计算压力p1c=p1+pH,MPa

液注静压力p2H,Mpa

计算压力p2c=p2

罐体及夹套焊接头系数Φ,

设计温度下村料许用[

],MPa

罐体筒体计算厚度

夹套筒体计算厚

罐体封头计算厚

夹套封头计算厚

钢板厚度负偏差C1,mm

腐蚀裕量C2,mm

厚度附加量C=C1+C2,mm

罐体筒体设计厚度

夹套筒体设计厚度

罐体封头设计厚度

夹套封头设计厚度

罐体筒体名义厚度

夹套筒体名义厚度

罐体封头名义厚度

夹套封头名义厚度

据工艺条件或腐蚀情况确定

由工艺条件给定

计算

忽略

计算

选取

计算

选取

计算

圆整选取

表3:

强度校核（按外压校核厚度）

序号

项目及代号

参数及结果

备注

3-1

3-2

3-3

3-4

3-5

3-6

3-7

3-8

3-9

3-10

3-11

3-12

3-13

3-14

3-15

3-16

3-17

3-18

3-19

3-20

罐体筒体名义厚度

厚度附加量C=C1+C2,mm

罐体筒体有效厚度

罐体筒体外径

筒体计算长度L=H2+1/3h1,mm

系数L/D0

系数DO/δe

系数A

系数B

许用外压力

罐体筒体名义厚度

，MPa

罐体封头名义厚度δ1n，mm

厚度附加量C=C1+C2,mm

罐体封头有效厚度

罐体封头外径

标准椭圆封头当量球壳外半径

，mm

系数

MPa

系数B

许用外压力

罐体封头名义厚度

假设

选取

计算

查找

计算失稳

确定

选取

计算

查找

计算稳定

确定

表4：

水压试验校核

序号

项目及代号

参数及结果

备注

4-1

4-2

4-3

4-4

4-5

4-6

罐体试验压力

夹套水压试验压力p2τ=1.25p1[σ]

材料屈服点应力δs,MPa

σ1τ≤0.9φσs,MPa

罐体圆筒应力σ1τ=P1τ（D1+δe）/2δe,MPa

夹套内压试验应力σ2τ=P1τ（D1+δe）/2δe,MPa

计算

四．搅拌轴、搅拌器和搅拌轴的连接结构设计

﹙1﹚桨式搅拌器的选择：

N/n=，则有

则桨式搅拌器的主要尺寸可由表4-5选取，起主要尺寸选取如下：

（mm）

螺栓

螺钉

质量kg

数量

﹙2﹚搅拌轴的设计

1.搅拌轴的结构：

2.搅拌轴的形位公差和表面粗糙度要求：

n=r/min直线度允许差1000:

3.搅拌轴的强度计算：

a.轴功率P=由工艺条件确定

b.轴转数n=r/min由工艺条件确定

c.轴材料钢常用

d.轴传递的扭矩T=

e.材料许用扭转剪应力[τ]=mPa

f.系数Ao=112

g.轴端直径d>=

h.开2个键槽，轴径扩大7%:

d=34.1x（1+7%）=36.4

j.圆整轴端直径d=mm圆整选取

五．电动机，减速器等传动装置的设计

﹙1﹚电动机的选取:

型号

额定功率

满载功率

堵转转矩

最大转矩

r/min

﹙2﹚减速器的选择:

由表4-11选取减速器如下:

根据转速n=r/min可选用减速器：

功率P=1.5KW转速n=r/min

﹙3﹚选择凸缘法兰:

根据安装底盖等尺寸要求可选法兰如下:

文献2附表4-6（mm）

公称直径DN

螺栓

质量kg

R型

数量

螺数

﹙4﹚安装底盖

选择安装底盖的主要尺寸如下（mm）

公称直径DN

机架公称直径

传动轴直径d

D6（h7）

d10

﹙5﹚机架

选取机架及主要尺寸如下:

（mm）

机架代号

输入端接口

输出端接口

N1-m

n2-Φ

﹙6﹚搅拌轴轴端尺寸:

（mm）

机架代号

（hg）

质量

﹙7﹚联轴器的选择:

由附表5-10选取主要尺寸如下:

（mm）

标准符号

孔径

Ma×Nm

主要尺寸（mm）

质量kg

六．反应釜的其他附件：

1．耳式支座：

由附表4-9选取型耳式支座如下：

（mm）

允许载荷

适用容器公称直径

高度

底板

垫板

δ1

δ3

允许载荷

支座号

B型筋板

地脚螺栓

支座质量kg

δ2

⑵.人孔：

根据材料选取回转盖颈平焊法兰人孔，其主要尺寸如下：

按附表4-11选取型：

（mm）

公称直径

管外径

连接尺寸

六角头螺栓螺柱

密封面尺

法兰厚度

法兰内径

法兰理论质量

法兰外径

螺栓孔中心圆直径

螺栓孔直径

螺栓孔数量

螺纹

栓长度

柱长度

⑶接管与管法兰

接管的伸出长度为从法兰密封面到壳外径为mm,，考虑到保温要求时，可伸出长度为mm，由附表4-12可选出法兰尺寸：

（mm）

⑷补强圈

采用补强圈时，可参照下列数据选取：

Φ108×6，Φ133×6，Φ159×8，Φ219×8，Φ273×8

查附表4-13选取尺寸如下：

（mm）

公称直径

外径

厚度

质量kg

⑸.液体出料管：

管径公称直径DN=mm。

⑹．过夹套的物料进口：

d=100+DN=mm

⑺．视镜：

由附表4-14查得数据如下：

（mm）

公称直径

公称压力MPa

Dh×s

防腐型

n×d

视镜质量kg

总量kg

⑻密封：

采用密封。

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