搅拌釜式反应器课程设计任务书.docx
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搅拌釜式反应器课程设计任务书
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搅拌釜式反应器课程设计任务书
一、设计内容安排
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.绘制装配图一张(电子版)
二、设计条件
0.1MPa釜工作压0.3MPa夹套80℃釜内工作温度140夹套℃
溶液釜内
水、蒸汽工作介质夹套
轻微腐蚀情况平桨式型式85r/min转速搅拌1.4Kw功率316.75mV设备容积2>7.1m传热面积Q235推荐材料-B
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、设计说明书的内容
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;
1
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(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、内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。
内容包括:
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:
对自己所做的设计进行小结与评价,经验与收获。
7.主要参考资料。
【设计要求】:
1.计算单位一律采用国际单位;
2.计算过程及说明应清楚;
3.所有标准件均要写明标记或代号;
4.设计计算书目录要有序号、内容、页码;
5.设计计算书中与装配图中的数据一致。
如果装配图中有修改,在说明书中要注明变更;
6.设计计算书要有封面和封底,均采用A4纸,正文用小四号宋体,行间距1.25倍,横向装订成册。
2
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搅拌釜式反应器设计条件........................................................................................................1
1确定筒体的直径和高度........................................................................................................2
2.确定夹套的直径和高度.......................................................................................................2
3.确定夹套的材料和壁厚.......................................................................................................3
4.确定内筒的材料和壁厚.......................................................................................................3
5.水压试验及其强度校核.......................................................................................................4
6.选择釜体法兰.......................................................................................................................5
7.选择搅拌器、搅拌轴和联轴器...........................................................................................6
8.选择搅拌传动装置和密封装置...........................................................................................7
9.校核L1/B和L1/d...............................................................................................................7
10.容器支座的选用计算.........................................................................................................8
11.选用手孔、视镜、温度计和工艺接管.............................................................................9
12参考资料............................................................................................................................10
13设计感想............................................................................................................................10
3
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搅拌釜式反应器设计条件
工艺条件工艺条件图
0.1MPa釜内工作压0.3MPa夹套
8釜工作温14夹釜溶工作介水、蒸夹
轻腐蚀情
平桨型
搅85r/min转1.4Kw功16.7V设备容25.2传热面B
Q23推荐材料
口管
ihDN名称编号25a进蒸汽25b压力表250c手孔40d温度计b25e进物料cc40f安全阀12hi40g出料e25h排凝液d80i视镜夹套加热蒸汽系统装上安全阀,备注釜外保温,反应釜安装在gf楼板上。
1
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确定筒体的直径和高度1
,选取1.3根据反应釜的设计要求,对于液-液相类型H/Di=1~
16.75?
4V4;==H/D=1.3得,由D2.54m≈33ii?
?
?
1.3/DiH圆整(间隔100mm)到标准公称直径系列,选取筒体直径D=2600mm。
i查标准封头参数资料得
DN=2600mm时,标准椭圆封头高度h=690mm,直边高度h=40mm,内2123。
=2.513m=7.65m,容积V表面积Fhn23=5.309mπ*2.6计算得每米高圆筒的体积V=1/41V?
V16.75?
2.513h==2.682mH=
V5.3091筒体高度圆整为H=2600m
于是H/D=2600/2600=1核查结果符合原定范围内。
2.确定夹套的直径和高度
夹套的内径D=D+200=2800mm(符合压力容器公称直径系列要求)ij16.75*0.85?
2.513=2.208m
H=j
2?
2.6?
4选取夹套H=2200mm
j则H=H-H=2600-2200=400mm这样便于筒体法兰螺栓的装拆j0验算夹套传热面积
2225.28mπ=+FH=FL*Di*2.2+7.65=>7.1mnj12
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即夹套传热面积符合设计要求
3.确定夹套的材料和壁厚
夹套选取Q235-A的材质,可以知道板厚在4.5~16mm,设计温度t=113MPa,因为有夹套有安全阀,的许用应力[]在150℃时Q235-A?
所以P=1.1P那么P=0.33MPa,因为内部夹套无法探伤,故取=0.60?
w
根据夹套的钢板厚度负偏差c=0.25mm,单面腐蚀取腐蚀余量1c=1.0mm。
2夹套的壁厚计算如下:
310?
?
2.80.33P?
Djt=+C=+1.6=8.431mm
d
t?
?
0.330.6?
?
2?
113?
?
]2P[标准椭圆形夹套封头的壁厚为:
0.33?
2800DjP?
+C=t==8.422mm
1.6?
t?
?
2?
113?
0.6?
0.5?
0.33P?
02[.5]圆整至钢板规定尺寸,并查阅封头标准,选取夹套的筒体和封头壁厚均为10mm。
4.确定内筒的材料和壁厚
依题意可初选筒体厚度11mm,并取c=0.8mmc=2mm21筒体有效壁厚t=11-2.8=8.2mmeD0319.76?
2622/8.2?
D=2600+2*11=1422
0teh=2200+40+690/3≈+hH2470+≈L12j
33
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DL/D由=2470/2622=0.942L/D0和00
te可查表得A=2.7,再查B=38MPa4?
10?
B38MPa>0.1MPa[p]=
0.12?
?
D/t319.760因为计算的[p]>p且比较接近
所以选筒体厚度11mm
若选取筒体下封头壁厚14mm并取c=0.8mmc=2mm则,21t=14-2.8=11.2mm
e标准椭圆形封头的外压计算当量球面半径:
R=KD=0.92600=2340mm?
ii0.1255.96A=4?
10?
?
2600/11.2查得B=80MPa
80MPa[p]=>p=0.33Mpa
许用外压力0.38?
2350/11.2取筒体下封头壁厚14mm,符合设计要求
为了制造方便,所以上封头和下封头的厚度也设计为14mm。
5.水压试验及其强度校核
内筒水压试验压力P=0.1*1.1+0.1=0.21MPaP=1.25P=0.13MPa
TT取二者最大值P=0.21MPa
T夹套水压试验压力P=0.3*1.1+0.1=0.43MPa,P=1.25P=0.4125MPaTT取夹套水压试验P=0.43MPaTj内筒水压试验时壁内应力:
4
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P[D?
(t?
c)]2.8)](11?
0.21[2600?
?
nTMPa?
39.29?
?
T?
0.85?
2(11?
2(t?
c)2.8)n)]c.5(t?
P[KD?
O2.8)]?
(14?
0.21[0.9?
2600?
nT?
MPa?
?
35.31
Tf?
0.852(14?
2.8)?
?
2(tc)n夹套水压试验时壁内应力)]?
c[D?
(tP1.6)](10?
0.43[2800?
nTjj?
MPa?
?
119.80?
Tj?
0.6?
2(10?
1.6)2(t?
c)n
)]c0.5(t?
?
P[KD1.6)]?
0.5(10?
0.43[0.9?
2800njTj?
MPa?
107.68?
?
Tjf?
0.6?
1.6)?
2(t?
c)2(10n
235MPa
在常温时=由于Q235-As?
211.5MPa
0.9=s?
故水压试验安全。
.水压试验时内筒夹套都小于09,s?
夹套水压试验时筒体许用压力0.21MPa,MPa0.43P?
Tj故夹套在进行水压时筒体内需要充压才能保持筒体稳定。
6.选择釜体法兰,可以选不会超过0.6Mpa,p=0.3MPa由于PNDN=2600mm根据=2715D=2760DRF型、甲型平焊法兰。
其尺寸为用甲型平焊法兰。
确定为1=2653
D=2656D=2676D432JB/T4704-2000
2655*2655*3垫片材料为石棉橡胶板,选用垫片为,5
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选择搅拌器、搅拌轴和联轴器7.
)选1991(HG/T2501.4-根据工艺条件要求,查阅《桨式搅拌器》的平桨式搅拌器,标记=,搅拌轴直径d100mm取搅拌器外径1000mm1991
HG/T2501.4-为:
搅拌器1000-100
,计算0~40MPa选择搅拌轴材料为45钢,钢的许用扭应力为[]=3?
~107,则搅拌轴的直径为系数A=1184P107)(42.6d=A~38.6)mm(118~?
?
33n85
表3-11几种常用轴材料的[]及A值?
轴的材料
Q2,35,20
35,1Cr18Ni9Ti
45
40Cr,35SiMn,40mNb,38SiMnMo,3Cr13
?
]/MPa
[T
12~20
20~30
4030~
40~52
A
135160~
~135118
~107118
107~98
考虑到键槽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——联轴器》,(HG21570-1995)中夹壳式联轴器形式、尺寸、技术要求、选用立式夹壳联轴器。
公称直径50mm的联轴器的最大扭矩[]≈515N?
m。
验算联轴器的扭矩,查表3-12,选取工Mn作情况系数K=1.5,联轴器的计算扭矩[]为:
Mnj4.0N?
m<[]M253?
M?
KM1.?
?
95505?
nnnj85
表3-12工作情况系数K
6
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原动机
机作工
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
1.3
1.5
1.7
1.9
2.3
夹壳联轴器的标记为:
1995
HG21570-联轴器DN50
8.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,)及其附录《单级立式摆线钟轮减速器》1995(HG21568-技术参数》、。
查阅29Q-2-按照搅拌功率和转速选择摆线针齿行星减速机BLD1.54,-,选电机Y90L-、(HBT103912002)标准《Y系列三相异步电动机》查得摆线针齿行星减133-额定功率:
1.5kw,转速1400r/min,根据表,符合搅=1.425kw,减速机输出功率为1.5×0.95速机传动效率为0.95拌要求。
,根据所选减速机设计-1995参考标准《单支点机架》、HG21566减速机机架。
《搅拌传动装查阅根据操作条件选用带衬套及冷却水套铸填料箱,的填料箱,标DN501992)公称轴径(置——碳钢填料箱》、HG21537—1992
HG/T21537.7—PN0.6DN50记为:
填料箱
L1/d
和9.校核L1/B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-J)—(,参考《单支点机架》≈L用,得2100mm、HG21561995,机座1
7
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B-50尺寸,可得B≈565mm。
<4<50均符合要求。
4250?
/d?
565B?
2100/?
3.722100/LL/1110.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、21搅拌装置、法兰、保温层等附件W。
3当釜内、夹套内充满水时的质量比物料重,由此
?
?
22?
]V?
(H?
H)?
V[W?
DH?
D
hjjj1hj44?
?
22?
1000?
2.618]?
2.2)?
2.513[?
2.82.6?
2.2?
?
(2.6
4420800kg?
釜体和夹套的质量可以查手册或自行计算,由此
W=418×2.6+278×2.2+208×2+1382254kg
?
2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100kg,手孔及其它拉管附件质量约50kg,
由此
W=100+40+77.7+100+50=367.7kg3反应釜总质量
W=W+W+W=20800+2254+367.7=23420.7kg312即总重力约为234kN
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》8
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(JB/T4725—92),可以选用承载能力为100kN的支座
B2JB/T4725——1992材料为Q235-B
11.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=0.6MPaDN=250mm.手孔RFDN250PN0.6HG21529-2005
加热蒸汽进口管a采用32无缝钢管,配法兰PN0.6DN25?
5?
3.HG20593-1997
冷凝液出口管h和压力表接管b都选用32无缝钢管,配法兰?
5.?
3PN0.6DN25HG20593-1997
加强套管温度计d的管口选用45?
5.?
3进料管口e采用32无缝钢管,配法兰PN0.6DN25HG20593?
5.?
3-1997
安全阀接管f采用32无缝钢管,配法兰PN0.6DN40?
53?
.HG20593-1997
出料管口g采用45×3.5无缝钢管(详细见P54)配法兰PN0.6DN40?
HG20593-1997
由标准《压力容器视镜》i选用碳素钢带颈视镜89×4.5DN80?
HGJ502-86-5
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12参考资料
《化学工程师技术全书》邝生鲁化学工业出版社
《化工压力容器设计——方法、问题和要点》王非化学工业出版社
《化工工程制图》魏崇光郑晓梅化学工业出版社
《化工设备机械基础》董大勤化学工业出版社
《压力容器设计手册》董大勤袁凤隐化学工业出版社
《化工单元过程及设备课程设计》匡国柱史启才化学工业出版社
《化工容器及设备简明设计手册》贺匡国化学工业出版社
《化工设备设计手册》朱有庭曲文海于浦义化学工业出版社
《过程设备机械设计》潘红良等华东理工大学出版社
《化工设备机械基础》刁玉玮等大连理工大学出版社
13设计感想
这个课设很坑,坑很多,以至于做到后面我已经无从下手了。
资料翻了很多,网上也找了很多,甚至于这个原版的我都翻出来了,但是我还是无力的去算下去。
在做这个的时候一顿在想自己是不是化工的学生,怎么做起设计来这么憋手蹩脚的。
算到后面我真的感觉我是个农民了,这些都是科学家做的事情,小生彻底的折服在这块石头上了。
尽管我们几个人多方讨论,验证,但在基础缺乏的情况下还是得不出什么玩意出来,各种模板上的资料大多已经失效了找不到了,能找到的给予的帮助又太小,设计到一半我们这几个人都成了单脚企鹅,不上不下,这个半残不废的课设我们泪奔的感觉我们到头了。
在羞涩不敢求助老师的情况下,在资料不齐残缺的情况下,在大学四年白念了的情况下,我交了,我们交了,我们可以说破罐子破摔的交了……
感谢老师,感谢这个课设,让我充分的认识了自己的不足,让我明白山外青山楼外楼的事实,让我懂得学海无涯苦作舟的典故,在今后的学习生活中,我一定把握自己,把握知识,虚心求教!
最后衷心的谢谢老师这2年多来的对我,对我们班的悉心指导,愿老师日后工作顺利,心想事成呀!
10