搅拌反应釜计算设计项目说明指导书.doc

课 程 设 计设计题目 搅拌式反映釜设计 学生姓名 学 号 专业班级 过程装备与控制工程 指引教师 “过程装备课程设计”任务书设计者姓名： 班级： 学号：指引教师： 日期：1.设计内容设计一台夹套传热式带搅拌反映釜2.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，MPa 工作温度，设计温度，100150介质有机溶剂蒸汽全容积，m3 操作容积，m3传热面积，m23腐蚀状况薄弱推荐材料Q345R搅拌器型式推动式搅拌轴转速250 r/min轴功率3 kW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.设计规定（1）进行罐体和夹套设计计算；（2）选取接管、管法兰、设备法兰；（3）进行搅拌传动系统设计；（4）设计机架构造；（5）设计凸缘及选取轴封形式；（6）绘制配料反映釜总装配图；（7）绘制皮带轮和传动轴零件图1罐体和夹套设计1.1 拟定筒体内径 表4-2 几种搅拌釜长径比i值搅拌釜种类设备内物料类型长径比i值 普通搅拌釜液-固相或液-液相物料 i11.3气-液相物料 i12发酵罐类 I1.72.5 当反映釜容积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，普通i取小值，本次设计取i1.1。普通由工艺条件给定容积V、筒体内径按式4-1估算：得D=1084mm.式中 V工艺条件给定容积，； i长径比，（按照物料类型选用，见表4-2） 由附表4-1可以圆整1100，一米高容积0.95 1.2拟定封头尺寸 椭圆封头选用原则件，其形式选用化工设备机械基本课程设计指引书图4-3，它内径与筒体内径相似，釜体椭圆封头容积由附表4-2 0.198，（直边高度取50mm）。1.3拟定筒体高度反映釜容积V按照下封头和筒体两某些之容积之和计算。筒体高度由计算H1=（2.2-0.198）/0.95=0.949m，圆整高度1000mm。按圆整后修正实际容积由式V=V1mH1+V封=0.951.000+0.198=1.148式中 ； 一米高容积/m 圆整后高度，m。1.4夹套几何尺寸计算 夹套构造尺寸要依照安装和工艺两方面规定。夹套内径可依照内径由50060070018003000+50+100+200选工艺装料系数=0.60.85选用，设计选用0.80。1.4.1夹套高度计算H2=（V-V封）/V1m=0.758m1.4.2.夹套筒体高度圆整为800mm。1.4.3罐体封头表面积由化工设备机械基本附表4-2查F封=1.398。1.4.4一米高筒体内表面由化工设备机械基本附表4-1查。F1m=3.461.4.5实际传热面积F=4.1663，由化工设备机械基本式4-5校核4.1663因此传热面积适当。2夹套反映釜强度计算 强度计算参数选用及计算均符合GB150-1998钢制压力容器规程。本次设工作状态已知时，圆筒为外压筒体并带有夹套，由筒体公称直径 mm，被夹套包围某些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-235-A优质沸腾碳素钢。2.2设计设备有工艺参数给定内压为0.25MPa。2.3夹套内设计压力由工艺参数给定为0.33MPa。2.4罐体内设计温度。2.5夹套内设计温度。2.6在加压和工作状态下要考虑液柱高度由化工设备机械基本课程设计指引书式P1h=0.01MPa2.7计算压力2.8 夹套液柱静压力P1c=P1+P1h=0.25+0.01=0.26MPa。2.9 计算压力2.10通过焊接容器，其焊缝中也许存在一定缺陷，并且在焊缝附近会由于受热而引起组织构造变化，从而成为薄弱环节，因而在计算是要加入焊缝系数可按过程设备设计表4-5选用0.85做为其接头系数。2.11设计温度下材料许用应力由化工设备机械基本表9-5查取113。2.12罐体筒体计算厚度。1=P1cD1/（2t-P1c） =0.261300/（21130.85-0.26） =0.891mm2.13夹套筒体计算厚度 2=P2cD2/（2t-P2c） =0.31400/（21130.85-0.3） =1.234mm。2.14罐体封头计算厚度1=P1cD1/（2t-0.5P1c） =0.261300/（21130.85-0.50. 26） =0.89mm2.15夹套封头计算厚度2=P2cD2/（2t-0.5P2c） =0.31400/（21130.85-0.30.5） =1.233mm2.16钢板厚度负偏差由过程设备设计表4-2取。2.17腐蚀裕量 C2=2.0mm2.18由此厚度附加量。C=C1+C2=2.6mm2.19则罐体筒体设计厚度1d=1+C2=2.891mm2.20则夹套筒体设计厚度2d=2+C2=3.234mm2.21罐体封头设计厚度1d=1+C2=2.89mm2.23夹套封头设计厚度2d=2+C2=3.233mm2.24对于碳素钢或是低合金钢规定筒体最小厚度不应不大于，若加上腐蚀裕量，则名义厚度至少应取，由钢板原则规格名义厚度取为。2.25罐体筒体名义厚度取5mm。2.26夹套筒体名义厚度取5mm。2.27罐体封头名义厚度取5mm。2.28夹套封头名义厚度取5mm。3稳定性计算各国设计规范均推荐采用图算法，本次设计也采用图算法。由罐体圆筒168因此是薄壁圆筒，仅需进行稳定性校核。3.1假设罐体筒体名义厚度为8mm。3.2在内压计算时由过程设备设计表4-2可以查6mm钢板厚度负偏差C1=0.6mm，腐蚀裕量重要是防止容器在受压条件下由于均匀腐蚀，机械磨损而导致厚度消弱减薄，筒体和封头都要考虑，对于碳素钢和底合金钢不不大于1.0。此处取，C=C1+C2=2.6mm。3.3罐体筒体有效厚度1e=1n-C=8-2.6=5.4mm。3.4罐体筒体外径 D1o=1120mm3.5由化工设备机械基本查椭圆封头曲边高度h1=350mm，直边高度h2=50mm，筒体计算L=H2+1/3h1+h2=891.67mm。3.6计算系数L/D10=0.796。3.7计算系数D10/1e=151.353.8以和值由过程设备设计图4-7做为计算图查得A值A0.00072。3.9由所选材料为碳素钢由过程设备设计查4-6做为计算图查B值B97。3.10由过程设备设计式4-26计算许用压力p，P=B/ D1o/1e=97/151.35=0.6410.3MPa3.11假设罐体封头名义厚度为8mm。3.12在内压计算时由过程设备设计表4-2可以查8mm钢板厚度负偏差，腐蚀裕量重要是防止容器在受压条件下由于均匀腐蚀，机械磨损而导致厚度消弱减薄，筒体和封头都要考虑，对于碳素钢和底合金钢不不大于1.0。此处取，。3.13罐体封头有效厚度1e=1n-C=8-2.8=5.2mm。3.14罐体筒体外径D1o=1016mm。3.15筒体计算L=H2+1/3h1+h2=966.7mm。3.16可以由过程设备设计式4-89得 A=0.0007。3.17由过程设备设计图4-7可以查相应。3.18许用外压力P=B/ D1o/1e=97/1151.35=0.6410.3MPa罐体封头名义厚度取为为8mm。4水压实验校核 出材料自身缺陷外，压力容器在制造过程中由于焊缝存在也许会有缺陷存在，为了考察缺陷对压力容器影响，压力容器完毕后要进行压力实验。对于内压容器耐压实验目是为了在超压状况下缺陷是不是会迅速扩展开了，酿成事故，同步检测密封构造密封性能。4.1内压容器圆筒实验压力按过程设备设计式4-87 P1T=0.187MPa。4.2夹套水压实验压力按过程设备设计式4-87 P2T=0.247MPa。4.3材料在屈服点应力s=345MPa。4.4 T=236.925MPa。4.5罐体圆筒应力1T=P1T（D1+1e）/21e =13.98MPa179.8MPa。4.6夹套圆筒应力 2T=P2T（D2+2 e）/22 e =20.12MPa179.8MPa因此压力实验合格，所选厚度适当。5 搅拌轴设计 搅拌轴设计与普通机械轴设计办法与普通传动轴相似。此处选轴材料为45钢。5.1轴功率p为4kw。5.2轴转速为。5.3轴材料为45。5.4轴所传递扭矩。5.5所选45钢许用剪切应力为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过程设备设计：28.22（10.05）29.63mm5.9圆整轴径，即直径d30mm5.10连轴器选用6 V带轮设计计算内容和环节6.1传动额定功率P为5.5KW6.2查附表54则取Y132M1-6型电机6.3小带轮转速n1=960r/min6.4大带轮转速6.5工况系数KA1.26.6设计功率Pd=1.25.5=6.6KW6.7选V带型号B型带6.8传动比i=960/250=3.846.9小皮带计算直径选160mm6.10验证代速v=D1n1/601000=8.04m/s5m/s6.11所选定速度应在最大2530和最小5之间，正好符合规定。因此选小带轮直径为160mm。6.12 滑动率取0.02。6.13大带轮计算直径D2=（n1/n2）D1（1-） =960/250160（1-0.01） =602.1mm因此取大带轮直径为630mm。6.14 初定中心距由因此取1000。6.15 可以计算带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，=2a+/2（D1+D2）+（D2-D1）（D2-D1）/4a =21000+3.14/2（160+630）+（630-160）（630-160）/41000 =3295.5.1mm 在最大最小距离之间。选用基准长度Ld=3550mm6.16拟定中心距a拟定带按装时最大最小距离之间，a=ao+（Ld-Ldo）/2 =1000+（3550-3295.5）/2 =1127mm6.17小带轮包角，=180-（D2-D1）/a57.3 =180-（630-160）/100057.3 =156120，不不大于120度。6.18单根V带额定功率Po=1.66kw。P=0.17KW6.19包角修正系数6.21带长修正系数6.22V带根数z=Pc/（Po+P）Ka KL =6.6/（1.66+0.17）0.981.11 =3.35，圆整取4根带。7 参照文献1. 郑津洋主编，过程设备设计。北京：化学工业出版社2. 周开勤主编，机械零件设计手册第五版。北京：高等教诲出版社。3. 哈工大龚桂义主编，机械设计课程设计图册。北京：高等教诲出版社1989。4. 蔡纪宁主编，化工设备机械基本课程设计指引书。化学工业出版社。5. 朱家诚主编，机械设计基本。合肥工业大学出版社.6. 赵军等主编，工设备机械基本。北京：化学工业出版社。7. HG/T2056994机械搅拌设备。