過程設備基礎課程設計--反應釜設計

1、<p><b>　　設計任務書</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　一、設計目的 …………………………………………3</p><p>　　二、設計內(nèi)容 …………………………………………4</p><p>　　1.確定筒體的直徑和高度

2、 …………………………………4</p><p>　　2.確定夾套的直徑和高度 …………………………………4</p><p>　　3.確定夾套的材料和壁厚 ………………………………… 5</p><p>　　4.確定內(nèi)筒的材料和壁厚 …………………………………6</p><p>　　5.水壓試驗及其強度校核

3、…………………………………8</p><p>　　6.選擇釜體法蘭 ……………………………………………9</p><p>　　7.選擇攪拌器、攪拌軸和聯(lián)軸器 …………………………10</p><p>　　8.選擇攪拌傳動裝置和密封裝置 …………………………10</p><p>　　9.校核L1/B和L1/d

4、………………………………………11</p><p>　　10.容器支座的選用計算 …………………………………12</p><p>　　11.選用手孔、視鏡、溫度計和工藝接管 ………………13</p><p>　　三、總結 ……………………………………………………14</p><p>　　四、致謝 …………………………

5、…………………………15</p><p>　　五、參考文獻 ………………………………………………16</p><p><b>　　一 設計目的</b></p><p>　　1 機械是一門與工程實踐緊密相關的課程，僅通過書本知識的學習很難做到真正體會知識的內(nèi)涵。因此，進行此次課程設計訓練對領會所學知識具有重要意義。</p>&l

6、t;p>　　2 通過設計能提高綜合運用所學知識的能力，加強對課本知識內(nèi)容的理解，了解和熟悉相關的設計規(guī)范，加深對過程設備的理解。</p><p>　　3通過全面考慮設計內(nèi)容及過程的參與，初步掌握過程設備機械設計的一般方法和步驟，掌握識圖、制圖、設計計算、編寫設計說明書等設計基本技能，培養(yǎng)一定的工程設計能力，樹立正確的設計理念，為今后的工作實踐打下基礎。</p><p>　　4課程設計

7、中很多問題需要同學們之間的相互探討和交流，在設計過程中不僅能夠做到取長補短，相互學習，而且有助于增強同學之間溝通交流的能力。</p><p>　　4.設計中需要查閱許多資料，可以學到有關標準、手冊、圖冊、規(guī)范及相關資料的查閱方法，并且在課程設計中需要正確選用設計標準，培養(yǎng)利用設計資料的能力。</p><p>　　5通過設計培養(yǎng)積極思考、深入鉆研、獨立工作的能力，踏實細致、積極主動的學習精神

8、，及高質(zhì)量高要求按時完成任務的工作習慣。</p><p><b>　　二 設計內(nèi)容</b></p><p>　　現(xiàn)在以設計任務書所示的設備設計條件C為例來進行攪拌釜反應器的設計。</p><p>　　確定筒體的直徑和高度</p><p>　　由表中V=2.4，對于液-液相類型選取=1.1，由式估算筒體的內(nèi)徑為</p

9、><p>　　將計算結果圓整至公稱直徑標準系列，選取筒體直徑=1400mm，查附錄，DN=1400mm時標準橢圓封頭曲面高度h1=350mm，直邊高度h2=25mm，容積=0.3977，表面積=2.2346。由計算得每一米高的筒體容積為=1.5386，表面積=4.396。</p><p>　　筒體高度圓整為H=1400mm。</p><p>　　于是，復核結果基本符合原

10、定范圍。</p><p>　　2.確定夾套的直徑和高度</p><p>　　對于筒體內(nèi)徑，，夾套的內(nèi)徑，因此，符合壓力容器公稱直徑系列。</p><p>　　選取夾套高度，則，這樣是便于筒體法蘭螺栓裝拆的。</p><p><b>　　驗算夾套傳熱面積為</b></p><p>　　夾套傳熱面積符

11、合設計要求。</p><p>　　3．確定夾套的材料和壁厚</p><p>　　由于夾套內(nèi)的介質(zhì)為水或蒸汽，介質(zhì)對材料的腐蝕輕微，故選用Q235-A為夾套材料，查手冊，知道板厚為4.5~16mm，設計溫度為165℃時，Q235-A的許用應力（選用溫度為200°C時的許用應力），夾套加熱蒸汽系統(tǒng)裝有安全閥，選取夾套設計壓力，即，夾套筒體與內(nèi)筒的環(huán)焊縫因無法雙面焊和作相應的探傷檢查，

12、從安全考慮，夾套上所有焊縫均取焊縫系數(shù)，取壁厚附加量中的鋼板厚度負偏差，單面腐蝕取腐蝕余量。</p><p>　　夾套的壁厚計算如下：</p><p>　　凸形封頭的壁厚附加量也只考慮和，加工成型的減薄量由制造廠根據(jù)加工條件來確定，以保證壁厚符合圖紙要求，設計計算時可以不作考慮。取，，標準橢圓形夾套封頭的壁厚為</p><p>　　圓整至鋼板規(guī)格厚度并查閱封頭標準，

13、選取夾套的筒體和封頭壁厚均為。</p><p>　　4．確定內(nèi)筒的材料和壁厚</p><p>　　筒體材料也選用Q235-R，筒體受內(nèi)壓取設計壓力為，設計溫度為120℃參考前面的計算</p><p><b>　　內(nèi)筒的壁厚</b></p><p>　　圓整至鋼板規(guī)格厚度并查閱封頭標準，選取內(nèi)筒的筒體和封頭壁厚均為。<

14、;/p><p>　　由于筒體受外壓作用，按設計外壓，溫度165℃，所得壁厚大于內(nèi)壓設計的壁厚，則按外壓設計的壁厚，一定能滿足內(nèi)壓設計的要求，可以不再作內(nèi)壓設計校核。</p><p>　　以下進行筒體外壓校核：</p><p>　　筒體受單面腐蝕，初選筒體壁厚。選取，，筒體有效壁厚，。</p><p>　　內(nèi)筒受外壓作用的計算長度L為被夾套包圍的筒

15、體部分加凸形封頭高的1/3。</p><p>　　查教材《過程設備機械基礎》（華東理工大學出版社，2006）圖8-21，由和，查得系數(shù)；再查該書圖8-22，由系數(shù)A查得系數(shù)。</p><p><b>　　筒體的需用外壓為</b></p><p>　　選筒體壁厚,選取，，筒體有效壁厚，。</p><p>　　內(nèi)筒受外壓作用

16、的計算長度L為被夾套包圍的筒體部分加凸形封頭高的1/3。</p><p>　　查教材《過程設備機械基礎》（華東理工大學出版社，2006）圖8-21，由和，查得系數(shù)；再查該書圖8-22，由系數(shù)A查得系數(shù)。</p><p><b>　　筒體的需用外壓為</b></p><p><b>　　滿足要求。</b></p>

17、<p>　　以下進行筒體內(nèi)壓設計校核：</p><p><b>　　<</b></p><p><b>　　滿足要求。</b></p><p>　　以下進行封頭壓力校核：</p><p>　　初選筒體下封頭壁厚。選取，，筒體有效壁厚；，計算系數(shù)</p><p&

18、gt;　　查教材《過程設備機械基礎》（華東理工大學出版社，2006）圖8-22，由系數(shù)A查得系數(shù)B=101MPa，許用壓力為</p><p><b>　　滿足要求。</b></p><p><b>　　滿足要求。</b></p><p>　　筒體的上封頭只受內(nèi)壓作用，并不受外壓作用，為了便于制造上封頭壁厚與筒體下封頭相同。

19、</p><p>　　5.水壓試驗及其強度校核</p><p>　　內(nèi)筒體水壓試驗壓力由和中大者，取。</p><p>　　夾套水壓試驗壓力由和中大者，取。</p><p>　　內(nèi)筒水壓試驗時，壁內(nèi)應力</p><p>　　夾套水試驗時，壁內(nèi)應力</p><p>　　由于Q235-A在常溫時的屈

20、服強度為，計算</p><p>　　可見水壓試驗時內(nèi)筒、夾套壁內(nèi)應力都小于，水壓試驗安全，滿足要求。</p><p><b>　　6．選擇釜體法蘭</b></p><p>　　根據(jù)筒體內(nèi)操作壓力、溫度和筒體直徑，查表初選乙型平焊法蘭和《壓力容器法蘭類型與技術條件》，法蘭材料為Q235-A,。 再查標準JB4702—2000《乙型平焊法蘭》，公稱

21、壓力PN1.0的Q235-A乙型平焊法蘭在操作溫度下120℃時的許用工作壓力為0.66MPa。大于筒體設計壓力0.605 MPa，所選用的乙型平焊法蘭合適。</p><p>　　查標準《非金屬軟墊片》（JB/T4704—2000）以及《壓力容器法蘭類型與技術條件》，選擇石棉橡膠墊片和光滑面密封。</p><p>　　查標準《乙型平焊法蘭》（JB/T4702—2000），選用乙型平焊法蘭光滑

22、密封面，公稱壓力為PN1.0。公稱直徑為DN1400。標記為：法蘭—T 1400—1.0 JB/T4702—2000，記下法蘭尺寸供繪圖時使用，查標準《非金屬軟墊片》 （JB/T4704—2000），選用墊片1455x1405x3 JB/T4704—2000。</p><p>　　7.選擇攪拌器、攪拌軸和聯(lián)軸器</p><p>　　根據(jù)工藝條件要求，查閱《槳式攪拌器》（HG/T2123

23、—1991），選攪拌器外徑800mm,攪拌軸直徑的平槳式攪拌器，標記為：</p><p>　　攪拌器800-50 HG/T2123—1991</p><p>　　選擇攪拌軸材料為45鋼，查表得鋼的許用扭應力為，計算系數(shù)，則攪拌軸的直徑為</p><p>　　考慮鍵槽對軸的強度的削弱和物料對軸的腐蝕，并根據(jù)表3-8可以取攪拌軸的直徑。</p><

24、p>　　查閱標準《攪拌傳動裝置——聯(lián)軸器》（HG21570—1995）中夾殼式聯(lián)軸器型式、尺寸、技術要求，選用C型凸緣聯(lián)軸器。公稱直徑50mm的聯(lián)軸器的最大扭矩為。驗算聯(lián)軸器的扭矩，查表3-12，選取工作情況系數(shù)K=1.5，聯(lián)軸器的計算扭矩為</p><p>　　C型凸緣聯(lián)軸器的標記為：</p><p>　　聯(lián)軸器DN50 HG21570—1995</p><

25、;p>　　8. 選擇攪拌傳動裝置和密封裝置</p><p>　　查標準《攪拌傳動裝置和密封-傳動軸、減速器型號及技術參數(shù)》（HG21568-1995）及其附錄《單級立式擺線針輪減速器》，按照攪拌功率和轉速選擇擺線針齒行星減速機BLD1.5-2-29Q(Q表示夾殼式軸頭)。查閱標準《Y系列三相異步電動機》（JB/T10391-2002），選電機Y100L-2，額定功率：3KW，轉速1500r/min，根據(jù)表3

26、-13查的擺線針齒行星減速機傳動效率為0.95，減速機功率為30.9=2.7KW，符合攪拌標準要求。</p><p>　　參考標準《單支點機架》（HG21566-1995），根據(jù)所選減速機設計減速機機架。</p><p>　　根據(jù)操作條件選用帶襯套及冷卻水套鑄鐵填料箱，查《減攪拌傳動裝置——碳鋼填料箱》（HG2153.7-1992），公稱直徑DN50的填料箱，標記為：</p>

27、<p>　　填料箱PN0.6 DN40 HG/T21537.7-1992。</p><p>　　9. 校核L1/B和L1/d</p><p>　　槳式攪拌器安裝一層，根據(jù)安裝要求和考慮帶襯套填料箱有支承作用，得L1≈1700mm，參考《單支點機架》（HG21566-1995），機座J-A-40尺寸，可得B≈460mm。</p><p>　　L1/B

28、=1700/460≈3.7＜4; L1/d=1700/40=34＜40 均符合要求。</p><p>　　10.容器支座的選用計算</p><p>　　反應釜因需外加保溫，故選用B型懸掛式支座。</p><p>　　反應釜的總質(zhì)量包括物料（或水壓試驗的水）質(zhì)量W1，釜體和夾套的質(zhì)量W2，電動機、減速機、攪拌裝置、法蘭、保溫層等附件質(zhì)量W3。</p>

29、<p>　　當釜內(nèi)，夾套內(nèi)部充滿水時的質(zhì)量比物料重，由此</p><p>　　釜體和夾套的質(zhì)量可以查手冊或自行計算，由此，</p><p><b>　　W2＝kg</b></p><p>　　電動機和減速機總質(zhì)量約100kg，攪拌裝置質(zhì)量約40kg，筒體法蘭質(zhì)量約320kg，保溫層質(zhì)量約100kg，人孔及其他接管附件質(zhì)量約50kg

30、，由此</p><p>　　W3＝100+100+40+320+50=610kg</p><p><b>　　反應釜總質(zhì)量</b></p><p>　　W＝W1+W2+W3＝3312+2125+610=6047kg</p><p>　　即總重力約為60.47KN。</p><p>　　反應釜安裝四

31、個支座，但按三個支座承載計算，查閱標準《耳式支座》（JB/T4725-1992）?？梢赃x用承載能力為30KN的支座B3 JB/T4725-1992。</p><p>　　11.選用手孔、視鏡、溫度計和工藝接管</p><p>　　由《垂直吊蓋帶頸平焊法蘭人孔》（HG21520--1995)，選用榫槽密封面的平蓋人孔II（A·G）450-0.6 HG21519-1995。<

32、;/p><p>　　由標準《壓力容器視鏡》（HG/T21619 - 21620--1986)或《組合式視鏡》（HG21505--1992)，選用碳鋼帶頸視鏡（HGJ501-86-4）IPN1，DN80（HG/T21619--21620--1986）。</p><p>　　加強套管溫度計的選用可以參考生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品目錄，這里取公稱長度1430mm，配凸面板式平焊管法蘭PN0.6MPa，DN65，

33、HG20593--1997（《板式平焊鋼制管法蘭》）。</p><p>　　進料管口c1-2采用φ32*3.5無縫鋼管，配法蘭PN0.6，DN25，HG20592--1997（《鋼制管法蘭型式、參數(shù)（歐洲體系）》）。</p><p>　　出料管口h采用φ57*3.5無縫鋼管，配法蘭PN0.6，DN25，HG20592--1997（《鋼制管法蘭型式、參數(shù)（歐洲體系）》）。</p>

34、<p>　　加熱蒸汽進口管g采用φ32*3.5無縫鋼管，配法蘭PN0.6，DN25,HG20592--1997（《鋼制管法蘭型式、參數(shù)（歐洲體系）》）。</p><p>　　冷凝器出口管i和壓力表接管e都選用φ45*2.5無縫鋼管，配法蘭PN0.6，DN25，HG20592--1997（《鋼制管法蘭型式、參數(shù)（歐洲體系）》）。</p><p>　　安全法接管a采用φ32*3.

35、5無縫鋼管，配法蘭PN0.6，DN25，HG20592--1997（《鋼制管法蘭型式、參數(shù)（歐洲體系）》）。由《彈簧式安全閥結構長度》（JB/T2203--1999），選用彈簧式帶扳手安全閥，PN0.6，DN25，型號為A47H-16）。</p><p>　　反應釜上封頭上的各個工藝接管都布置在φ1000的中心圓周上，因上封頭壁厚裕量很大，故對人孔等均不做好、開孔補強驗算。</p><p>

36、;　　設計結果見插頁附錄的反應釜裝配圖。</p><p><b>　　三 總結</b></p><p>　　這次攪拌釜的課程設計，是我們親自將理論知識運用于解決實際問題的一個范例，我們從中汲取了很多營養(yǎng)——</p><p>　　第一，通過這次設計，提高了我們的計算能力，有利于培養(yǎng)我們踏實細致、積極主動的學習精神。在設計中，由于數(shù)據(jù)前后聯(lián)系緊密，

37、數(shù)據(jù)的取舍又要盡量符合工程標準，因此我們進行了大量的精細的計算和校核，并付出了很多努力對過程和設備參數(shù)做出合理的選擇和優(yōu)化。</p><p>　　第二，通過查閱一系列的手冊、圖表，提高了獲得數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)的能力，其中很多諸如強度和穩(wěn)定性計算和校核方面的知識鞏固了上半學期過程設備機械基礎課所學的基本知識，了解和熟悉相關的設計規(guī)范，加深對過程設備的理解。</p><p>　　第三，作為工科學生

38、，以前只注重理論知識的學習，從沒有相關課程設計經(jīng)驗，而通過本次課程設計，提高了我們解決工程實際問題的能力，并積累了一定的實踐經(jīng)驗，為將來學習和工作打下了堅實的基礎。</p><p>　　第四，在設計中不可避免地遇到了很多問題，這就需要我們同學之間積極探討，集思廣益。同學們一起積極分析問題，各抒己見，不斷完善自己思維，并最終圓滿地解決了問題，因此增強了我們同學之間溝通交流！</p><p>

39、　　第五，通過全面考慮設計內(nèi)容及過程的參與，提高了我們綜合運用所學知識的能力，培養(yǎng)了我們積極思考、深入鉆研、獨立工作的能力。</p><p>　　第六，應用AutoCAD繪制攪拌釜式反應器工程圖也是一個復雜的過程，在這一過程中，通過查閱書籍和向其他同學請教，我對AutoCAD使用能力有了很大提升。</p><p>　　誠然這份設計還沒有達到完美，在設計中顯得有些力不從心，這就要求我們以后付

40、出很大努力來提高設計能力，加強自己綜合運用知識的能力！</p><p><b>　　四 致謝</b></p><p>　　很高心最終完成了設計,但其中老師和同學們給我很多幫助，在此對他們致謝——</p><p>　　首先，感謝xx老師這一學期的悉心指導。x老師不僅指導我們完成了上半學期過程設備機械基礎課程的學習，而且還帶領我們完成之后的課程設計

41、。無論是我們學習還是在設計中遇到的很多問題，x老師都很熱心地給了我們有益的指導！</p><p>　　其次，感謝周圍同學們熱情的幫助。剛一開始覺得毫無頭緒，但是在與周圍同學（xx等）的討論中，我慢慢找到解決問題的方向。在設計中，也遇到了很多疑惑和困難，但是在他們的幫助下，我一一解決了問題！在AutoCAD制圖中，xx等同學也給了我很熱心的幫助。最終，我完成了本次課程設計！</p><p>

42、<b>　　五 參考文獻</b></p><p>　　23潘紅良，郝俊文主編.過程設備機械設計.上海 華東理工大學出版社2006</p><p>　　24潘紅良主編. 過程設備機械基礎. 上海 華東理工大學出版社 2005</p><p>　　25. 李國成,蔣文春 編著. 過程設備設計力學基礎.北京 中國石化出版社2010</p>

43、<p>　　26 .陳志平，章序文，林興華等編著.攪拌與混合設備設計選用手冊.化學工業(yè)出版社 2004</p><p>　　27 鄭曉梅主編.化工制圖.北京 化學工業(yè)出版社 2002</p><p>　　28 鄭津洋,董其伍,桑芝富主編.過程設備設計. 北京 化學工業(yè)出版社 2005</p><p>　　29 馮偉編著. AutoCAD 2004應用技