搅拌釜式反应器专业课程设计.doc

搅拌釜式反映器课程设计任务书

一、设计内容安排
1. 釜式反映器构造设计
涉及：设备构造、人孔数量及位置，仪表接管选取、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. 筒体和裙座水压实验应力校核
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
工作压力
釜内
0.1MPa
夹套
0.3 MPa
工作温度
釜内
80℃
夹套
140℃
工作介质
釜内
溶液
夹套
水、蒸汽
腐蚀状况
轻微
搅拌
型式
平桨式
转速
85r/min
功率
1.4Kw
设备容积V
21.65m3
传热面积
>7.1m2
推荐材料
Q235－A

三、设计规定
1.学生要按照任务书规定，独立完毕塔设备机械设计；
2.依照设计计算书、图纸及平时体现综合评分。

四、设计阐明书内容
1.符号阐明
2.前言
（1）设计条件；
（2）设计根据；
（3）设备构造形式概述。
3.材料选取
（1）选取材料原则；
（2）拟定各零、部件材质；
（3）拟定焊接材料。
4.绘制构造草图
（1）按照工艺规定，绘制工艺构造草图；
（2）拟定裙座、接管、人孔、控制点接口及附件、内部重要零部件轴向及环向位置，以单线图表达；
（3）标注形位尺寸。
5.原则化零、部件选取及补强计算：
（1）接管及法兰选取：依照构造草图统一编制表格。内容涉及：代号，PN,DN,法兰密封面形式，法兰标记，用途）。补强计算。
（2）人孔选取：PN,DN,标记或代号。补强计算。
（3）其他原则件选取。

6.结束语：对自己所做设计进行小结与评价，经验与收获。
7.重要参照资料。

【设计规定】：
1.计算单位一律采用国际单位；
2.计算过程及阐明应清晰；
3.所有原则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数据一致。如果装配图中有修改，在阐明书中要注明变更；
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。

目录
0.搅拌釜式反映器设计条件 1
1.拟定筒体直径和高度 2
2.拟定夹套直径和高度 2
3.拟定夹套材料和壁厚 3
4.拟定内筒材料和壁厚 4
5.水压实验及其强度校核 5
6.选取釜体法兰 6
7.选取搅拌器、搅拌轴和联轴器 6
8.选取搅拌传动装置和密封装置 7
9.校核L1/B和L1/d 8
10.容器支座选用计算 8
11.选用手孔、视镜、温度计和工艺接管 9
12.参照资料 10
13.设计感想 11

0.搅拌釜式反映器设计条件

工艺条件图
工艺条件

工作压力
釜内
0.1MPa
夹套
0.3 MPa
工作温度
釜内
80℃
夹套
140℃
工作介质
釜内
溶液
夹套
水、蒸汽
腐蚀状况
轻微
搅拌
型式
平桨式
转速
85r/min
功率
1.4Kw
设备容积V
21.65m3
传热面积
>7.1m2
推荐材料
Q235－A

编号
名称
DN
a
进蒸汽
25
b
压力表
25
c
手孔
250
d
温度计
40
e
进物料
25
f
安全阀
40
g
出料
40
h
排凝液
25
i
视镜
80
备注
夹套加热蒸汽系统装上安全阀，釜外保温，反映釜安装在楼板上。
管 口

1.拟定筒体直径和高度
反映釜H/Di值如表1所示。
表 1 反映釜H/Di值
种 类
设备内物料类型
H/Di
普通搅拌釜
液-固相或液-液相物料
1～1.3
气-液相物料
1～2
发酵罐类
气液相物料
1.7～2.5
依照以上设计规定，对于液－液相类型或液固相物料以及气液相物料，本设计选用 。
由筒体直径。
当时，间隔为100 mm，时，间隔为200 mm。因而将以上圆整到原则公称直径系列，应当选用筒体直径。
查原则封头参数资料得，时，原则椭圆封头高度，直边高度，内表面积，容积。
计算得每米高圆筒体积

筒体高度圆整为
于是，核查成果符合原定范畴内。
2.拟定夹套直径和高度
夹套直径与筒体直径关系如表2所示。
表 2 夹套直径与筒体直径关系
Di/mm
500～600
700～1800
～3000
Dj/mm
Di+50
Di+100
Di+200
当时，夹套直径。
夹套筒体高度 ，普通装料系数，如果物料在反映过程中产生泡沫或呈沸腾状态，应取较低值，普通为0.6～0.7；如果反映状态平稳，可取0.8～0.85，物料粘度大时，可取最大值。本设计取。
因而，
选用夹套高度
则，此差距可以便于筒体法兰螺栓装拆。
验算夹套传热面积

即夹套传热面积符合设计规定。
3.拟定夹套材料和壁厚
夹套选用Q235－A材质。查资料可以懂得，板厚在3～40 mm，设计温度在150℃时，Q235－A许用应力。由于有夹套有安全阀，因此设计压力 ,是夹套工作压力。本设计取。焊接接头系数如表3所示。
表 3 焊接接头系数
接头型式

焊接接头系数
所有无损检测
局部无损检测
双全焊或相称于双面对接焊全焊透对接焊缝
1.00
0.85
带垫板单面对接焊缝
0.90
0.80
无法进行探伤单面焊环向对接焊缝，无垫板
0.60
由于内部夹套无法探伤，且属于无垫板单面焊环向对接焊缝，故取。
查资料可知，普通容器厚度，分为四个，分别为计算厚度，设计厚度，名义厚度以及有效厚度。普通说惯用厚度指是名义厚度。各项厚度之间关系如图1所示。

图 1 各项厚度之间关系图
由上图可以看出，咱们可以计算出是设计厚度与厚度负偏差C1之和。由于是轻微腐蚀，因此腐蚀裕量取1 mm。由于C1是随着钢板厚度变化，因此先算出设计厚度再决定C1。
则
由此可知钢板厚度应处在8～25 mm内，因此C1取0.8 mm。
因此
原则椭圆形夹套封头壁厚为:

因此
圆整至钢板规定尺寸，并查阅封头原则,选用夹套筒体和封头壁厚均为10 mm。
4.拟定内筒材料和壁厚
内筒材料也选用Q235－A，查资料可以懂得，板厚在3～40 mm，设计温度在150℃时，Q235－A许用应力。由于有夹套有安全阀，因此设计压力 ,是筒工作压力。本设计取。
则
由此可知钢板厚度4 mm时， C1取0.3 mm。
因此
原则椭圆形内筒封头壁厚为:

因此
圆整至钢板规定尺寸，并查阅封头原则,选用夹套筒体和封头壁厚均为4 mm。
5.水压实验及其强度校核
内筒水压实验压力取两者之中大。即。
夹套水压实验压力取两者之中大。即。
内筒水压实验时壁内应力：

由于，故筒体厚度满足水压实验时强度规定。
夹套水压实验时壁内应力

由于，故夹套厚度满足水压实验时强度规定。
筒体许用压力,夹套水压实验时。
故夹套在进行水压时筒体内需要充压才干保持筒体稳定。
6.选取釜体法兰
依照，选用板式乙型平焊法兰。拟定为RF型、乙型平焊法兰。其尺寸为，，，，。
垫片材料为石棉橡胶板，选用垫片为2855×2805×3，JB/T 4704-。垫片示意图如图2所示。

图 2 垫片示意图
7.选取搅拌器、搅拌轴和联轴器
依照工艺条件规定，选用平桨式搅拌器。查阅《搪玻璃搅拌器 桨式搅拌器》（HG/T 2501.4－），公称容积VN为25000 L，容器Di为2800时，搅拌轴直径d1＝140 mm。平桨式搅拌器外径d为1280 mm。标记为：搅拌器1280－140。轴材料选用45钢。惯用轴材料[]如表4所示。
表 4 几种惯用轴材料[]值
轴材料
Q235,20
Q275,35
45
40Cr,35SiMn,40mNb,38SiMnMo,3Cr13
[]/ MPa
12～20
20～30
30～40
40～52
轴强度校核：
查资料可得，满足强度规定所需最小搅拌轴直径公式如下：

式中，P—搅拌传递功率，KW
n—搅拌轴速率，r/min
可知，所选用轴完全符合。

查阅原则《搅拌传动装置—联轴器》,（HG/T 21570－1995）中夹壳式联轴器形式、尺寸、技术规定、选用立式夹壳联轴器。公称直径140 mm联轴器最大扭矩。
验算联轴器扭矩：
查表5，选用工作状况系数K＝1.5，联轴器计算扭矩[]为：

表 5 工作状况系数K
原动机
工 作 机
扭矩变化很小机械
扭矩变化很小机械
扭矩变化中档机械
扭矩变化和冲击载荷中档机械
扭矩变化和冲击载荷很大机械
电动机
1.3
1.5
1.7
1.9
2.3
夹壳联轴器标记为：联轴器DN140。
8.选取搅拌传动装置和密封装置
搅拌传动装置涉及1—电动机，2—减速机，3—单支点机架，4—釜外联轴器，5—机械密封， 6—传动轴，7—釜内联轴器，8—安装底盒，9—凸缘法兰，10—循环保护系统等。几乎每个装置都不是唯一，所如下面只列出应从哪个国标查。
电动机依照不同规定样式太多，依照厂家样本以及关于国标选定。
《釜用立式减速机型式和基本参数》，HG/T 3139.1－。选取摆线针齿行星减速机。
《搅拌传动装置－单支点机架》，HG/T 21566－1995。
《搅拌传动装置－带短节联轴器》，HG/T 21569.1－1995。
《搅拌传动装置－机械密封》，HG/T 21571－1995。
依照设计条件，查阅原则《搅拌传动装置－传动轴》（HG/T 21568－1995）选用单支点B机架型式，传动轴安装形式，上装BSD,下装BXD。传动轴轴径d是140 mm，d1为120 mm。机架公称直径为700 mm，轴承型号46232（HG/T 21566－1995）。也可有其她选取。
《搅拌传动装置－联轴器》，HG/T 21570－1995。
《搅拌传动装置－安装底盒》，HG/T 21565－1995。
《搅拌传动装置－凸缘法兰》，HG/T 21564－1995。
《搅拌传动装置－机械密封循环保护系统》，HG/T 21572－1995。
《搅拌传动装置－碳钢填料箱》，HG/T 21537.7－1992。
9.校核L1/B和L1/d
桨式搅拌器安装一层，依照安装规定和考虑带衬套填料箱有支承作用。参照《搅拌传动装置－单支点机架》，HG/T 21566－1995，机座J－B－700尺寸，可得B≈960 mm，再参照得《搪玻璃搅拌器 桨式搅拌器》（HG/T 2501.4－），L1 ≈4065 mm。
均符合规定。
10.容器支座选用计算
反映釜因需此外保温，故选用B型耳式支座。又由于容器Di为2800 mm，初选支座为B6—I。此支座容许载荷。JB/T 4712.3—。
耳式支座实际承受载荷可按下式近似计算:

式中:
Q—支座实际承受载荷，KN；
D—支座安装尺寸，mm；
g—重力加速度，取g=9.8 m/s2；
Ge—偏心载荷，N；
h—水平力作用点至底板高度，mm;
k—不均匀系数，安装3个支座时，取k=1；安装3个以上支座时，取k=0.83；
m0—设备总质量(涉及壳体及其附件，内部介质及保温层质量)，kg；
n—支座数量，这里选4个；
Se—偏心距，mm；
P—水平力，取PW和Pe+0.25Pw大值，N。
当容器高径比不不不大于5,且总高度H0不不不大于lO m时Pe和Pw可按如下计
算，超过此范畴容器本某些不推荐使用耳式支座。
Pe—水平地震力，N；
a— 地震影响系数，对7，8，9度地震设防烈度分别取0.08 ( 0.12 )，0.16 ( 0.24 )、0.320。
水平风载荷:

D0—容器外径，mm，有保温层时取保温层外径；
fi—风压高度变化系数，按设备质心所处高度取；
对于B类地面粗糙度如表6所示:
表 6 设备质心所在高度与风压高度变化系数关系
设备质心所在高度，m
≤10
15
20
风压高度变化系数fi
1.00
1.14
1.25
Ho—容器总高度，mm；
Q0—10 m高度处基本风压值，N/m2。
支座处圆筒所受支座弯矩ML校核：

式中：
ML—耳式支座处圆筒所受支座弯矩，KN·m；
[ML]—耳式支座处圆筒许用弯矩，KN·m。
经计算Q=139.42 KN<150 KN，ML=23.7 KN·m<24.26 KN·m。因此所选支座合用。
11.选用手孔、视镜、温度计和工艺接管
依照《板式平焊法兰手孔》（HG21529－）,选用手孔形式为a式，PN＝0.6 MPa， DN＝250 mm。手孔RF，DN250，PN0.6 MPa。
加热蒸汽进口管a采用无缝钢管，配法兰PN0.6，DN25。
冷凝液出口管h 和压力表接管b都选用无缝钢管，配法兰PN0.6，DN25。加强套管温度计d管口选用。
进料管口e采用无缝钢管，配法兰PN0.6，DN25。
安全阀接管f采用无缝钢管，配法兰PN0.6，DN40。
出料管口g采用无缝钢管，配法兰PN0.6，DN40。
由原则《压力容器视镜》i选用碳素钢带颈视镜，PN0.6，DN80。标记为JB593-64-2。
12.参照资料
[1] 李多民,俞惠敏.《化工过程设备机械基本》[M].北京：中华人民共和国石化出版社，.
[2] 王凯,虞军.《搅拌设备》[M]. 北京：化学工业出版社,.
[3] 方书起.《化工设备课程设计指引》[M]. 北京：化学工业出版社,.
[4] 陈炳和,许宁.《化学反映过程与设备》[M]. 北京：化学工业出版社,.
[5] 冯连芳,王嘉骏.《反映器》[M]. 北京：化学工业出版社,.
[6] 匡国柱，史启才.《化工单元过程及设备课程设计》[M].北京：化学工业出版社社,.
[7] 贺匡国.《化工容器及设备简要设计手册》[M].北京：化学工业出版社,.
[8] 朱有庭，曲文海，于浦义.《化工设备设计手册》[M].北京：化学工业出版社,.
[9] 潘红良.《过程设备机械设计》[M].上海：华东理工大学出版社,.
[10] 刁玉玮.《化工设备机械基本》[M].大连：大连理工大学出版社,.
[11] 王非.《化工压力容器设计—办法、问题和要点》[M].北京：化学工业出版 社,.
[12] 魏崇光，郑晓梅.《化工工程制图》[M]. 北京:化学工艺出版社,1994.
[13] 邝生鲁.《化学工程师技术全书》[M].北京:化学工艺出版社,.
[14] 董大勤.《化工设备机械基本》[M].北京：化学工业出版社,.
[15] 董大勤，袁凤隐.《压力容器设计手册》[M].北京：化学工业出版社,.
13.设计感想
通过本次课程设计，对反映釜有了一种更深刻地结识。并且发现从课本上看来，当条件给定期，计算起来很简朴东西。然而当数据要自己查，公式要自己找时候，还真不太容易。对于反映釜来说，好多东西都是原则件，需要查阅指定国标。本次设计使我查阅文献能力和对数据选取判断能力得到了较好锻炼，同步也意识到诸多知识学时候感觉没什么大用处，但是早晚会用到。因此平时一定要积累，不要吝啬付出。
毕竟有些东西还不太理解，也许考虑到东西有些欠缺。但是，总体说来，本次设计完毕还算可以。但愿教师予以批评与改正。