《化工设备机械基础》课程设计配浆槽设计.doc

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1、化工设备机械基础课程设计配浆槽设计系部：专业：姓名：学号：指导教师：时间：目 录摘要2设备主要技术指标31.罐体壁厚设计41.1受内压罐体壁厚设计41.2受外压罐体壁厚设计42.封头设计52.1内压封头设计52.2受外压封头设计62.3简体平盖封头的设计72.4强度校核73.加强圈尺寸设计84支座的设计95.人孔设计125.1人孔的选取125.2人孔补强126接管设计146.1固体加料管a146.1.1固体加料管a补强146.2放空口b166.3夹套蒸汽进口c166.4夹套蒸汽出口d176.5抽料口e176.6视镜口、176.7备用口g176.8温度计口h17符号说明18参考文献20总 图21

2、致 谢22附 图23附表：24摘要电动搅拌器适用于生物、理化、化妆品、保健品、食品、试剂等实验领域。是液体混和搅拌的实验设备。产品理念设计新颖、制造工艺先进，低速运行转矩输出大，连续使用性能好。驱动电机采用功率大、结构紧凑的串激式微型电机，运行安全可靠；运行状态控制采用数控触摸式无级调速器，调速方便；数字显示运行转速状态，采集数据正确；输出增力机构采用多级非金属齿轮传递增力，转矩成倍增加，运行状态稳定，噪声低；搅拌棒专用轧头，卸装简便灵活等特性。实为工厂、科研机构、大专院校、和医学单位等科学研究、产品开发、品质控制和生产过程中应用的理想设备。用途 适用于给水和排水工程中的混合池，反应池原水与各

3、种药剂的混合及反映过程的搅拌。关键词：搅拌器、结构设计、强度设计设备主要技术指标内筒 设计压力MPa常压设计温度130最高工作压力常压工作温度介质名称苯酚+甲醇设备主要材质16MnR设备容积2.52夹套设计压力MPa0.32设计温度143最高工作压力0.3工作温度介质名称水蒸汽设备主要材质16MnR1.罐体壁厚设计1.1受内压罐体壁厚设计（1）由题目已知条件可知： 查附录6，低合金钢板的许用压力表 143时 =0.8（单面焊对接接头，局部无损检测） 设计容器寿命为10年，取（书表128）计算厚度：设计厚度：根 据：，查书表129得：名义厚度：取，复验故取1.2受外压罐体壁厚设计由题目已知条件可

4、知： 查附录6，低合金钢板的许用压力表 130时 =0.8（单面焊对接接头，局部无损检测） 设计容器寿命为10年，取（书表128）圆筒计算长度：（1）假设筒体的名义厚度为 筒体的有效壁厚：则，（2）在图136的左方找出的点，将其水平右移，与的线交于一点，再垂直下移，在图的下方得到系数A=0.00027.（3）在图1310的下方找到系数A=0.00027所对应的点（此点落在材料温度线的右方），将此点垂直上移，与130的材料温度线交于一点，再将此点水平右移，在图的右方得到：B=37.(4)按式（1317）计算许用外压力P (5)比较与，显然，且比较接近，故取合适，则该外压圆筒采用的16MnR钢板制

5、造，设置两个加强圈其结果满意。2.封头设计2.1内压封头设计采用椭圆封头，图21 椭圆封头示意图查附录6，低合金钢板的许用压力表 143时 =1.0（单面焊对接接头，100%无损检测） 厚度按书中式（1221）计算：设计容器寿命为10年，取（书表128），负偏差圆整后取，复验故取故内压封头夹套用5mm厚的16MnR钢制作。2.2受外压封头设计采用椭圆封头，查附录6，低合金钢板的许用压力表 143时 =1.0（双面焊对接接头，100%无损检测） （1）假设封头的名义厚度为 ，取C=4mm查下表21根据内差法得，表21 系数2.62.42.22.01.81.61.41.21.01.181.080.

6、990.900.810.730.650.570.50注 中间值用内插法求得；=0.90为标准椭圆封头。（2）根据式（13-28）计算系数A： （3）曲图13-10查得 利用13-29计算许用外压力（4）比较与：显然，且比较接近。故取5mm合适，可采用厚的16MnR尺钢。2.3简体平盖封头的设计 ， 其厚度计算按书式（12-34）： （K：查分表12-22平盖结构特征系数K选择表，该筒属于第12类型，螺栓连接） 取 根据，由表12-9查取最后采用厚的钢板。2.4强度校核（1）受内压罐体与封头水压实验强度校核：根据式（1218）：式中由附录6得：则：而因为，所以水压试验强度足够。（2）受外压罐体与

7、封头水压实验强度校核：根据式（1218）：式中由附录6得：则：而因为，所以水压试验强度足够。（3）平板封头水压实验强度校核根据式（1218）：式中由附录6得：则：而因为，所以水压试验强度足够。3.加强圈尺寸设计（1）选择加强圈的尺寸规格为的扁钢，加强圈两侧表面的腐蚀裕量均为，则加强圈的设计尺寸为。（2）计算加强圈横截面积及组合截面的惯性矩：加强圈的横截面积：加强圈的惯性矩：加强圈两侧筒体起加强作用部分的宽度：筒体起加强作用部分的横截面积：筒体起加强作用部分的惯性矩：形心离x-x轴的距离a: 计算加强圈与壳体组成段的惯性矩： （3）由书式（1333）计算B：（4）查图1310，得系数（5）由式（

8、1335）计算加强圈与壳体组合截面所需的惯性矩I: （6）比较与，则，故满足要求，最后确定加强圈采用40mm12mm的Q345扁钢。4支座的设计首先初略的计算支腿的负荷 槽体总质量 式中：槽体的自身质量 封头的质量 浆体的质量 夹套蒸汽的质量 附件质量（1）槽体质量（内筒体质量）（夹套筒体质量） （2）封头质量 式中：内筒椭圆封头质量 夹套椭圆封头质量 平盖封头质量 则 则则所以（3）浆体质量其中，装量系数（容规规定：固液混合物装量系数一般为0.60.8）槽容积： 在130时，苯酚与甲醇固液混合物密度为960，则（4）夹套蒸汽质量 夹套体积 0.32MPa, 143时水蒸气密度 （5）附件质量

9、查取电机、轴和双层桨板按800kg计算，人孔质量约为200kg，其它接管质量总和200kg计算。 每个支腿承受13.86kN负荷，根据支腿选取标准，即：HG 51579855985.人孔设计5.1人孔的选取根据配浆槽得设计温度、最高工作压力、材质、介质及使用要求等条件，选用工程压力为0.6MPa的垂直吊盖带颈板式平焊法兰人孔，人孔工程直径为450mm，采用榫槽面密封面（TG型）和石棉橡胶垫片。人孔结构如图，人孔各零件名称、材质及尺寸见附表。图41 人孔图5.2人孔补强人孔接管选用的无缝钢管，接管在设计温度下的许用应力为。图51 开孔补强示意图（1）内筒壁补强计算焊接接头系数， 确定壳体和接管的

10、计算厚度及开孔直径：已知，内壳体计算厚度，接管计算厚度为：开孔直径：确定壳体和接管实际厚度、开孔有效补强宽度B及外侧有效补强高度。已知壳体名义厚度 ，补强部分厚度。接管有效补强宽度为：接管外侧有效补强高度为：计算需要补强的金属面积和可以作为补强的金色的面积。需要补强的金属面积为： 式中可以作为补强的金色的面积： 比较与,，同时考虑接管与壳体焊缝面积之后，该开孔接管补强的强度足够。（2）外筒壁补强计算焊接接头系数， 确定壳体和接管的计算厚度及开孔直径：已知，内壳体计算厚度，接管计算厚度为：开孔直径：确定壳体和接管实际厚度、开孔有效补强宽度B及外侧有效补强高度。已知壳体名义厚度，补强部分厚度接管有

11、效补强宽度为：接管外侧有效补强高度为：计算需要补强的金属面积和可以作为补强的金色的面积。需要补强的金属面积为： 式中可以作为补强的金色的面积： 比较与, ，同时考虑接管与壳体焊缝面积之后，该开孔接管补强的强度足够。6接管设计6.1固体加料管a采用的无缝钢管，配用带颈平焊法兰： HG 20592 法兰 SO2001.6 RF 16MnR因为该接管的无缝钢管，外直径大于89mm，故接管开孔需要补强。且伸出长度200 mm需要补强。6.1.1固体加料管a补强壳体开孔满足下述全部条件时，可不另进行补强： 设计压力2.5MPa 两相邻开孔中心距（对曲面间距以弧长计算）应不小于两孔直径之和的两倍。 接管外

12、径89mm 接管最小厚度满足表51表51 最小厚度（mm）接管外径253238454857657689最小厚度3.54.05.06.0接管为的无缝钢管，接管在设计温度下的许用应力为。（1）内筒壁补强计算焊接接头系数， 确定壳体和接管的计算厚度及开孔直径：已知，内壳体计算厚度，接管计算厚度为：开孔直径：确定壳体和接管实际厚度、开孔有效补强宽度B及外侧有效补强高度。已知壳体名义厚度 ，补强部分厚度。接管有效补强宽度为：接管外侧有效补强高度为：计算需要补强的金属面积和可以作为补强的金色的面积。需要补强的金属面积为： 式中可以作为补强的金色的面积： 比较与,，同时考虑接管与壳体焊缝面积之后，该开孔接管

13、补强的强度足够。（2）外筒壁补强计算焊接接头系数， 确定壳体和接管的计算厚度及开孔直径：已知，内壳体计算厚度，接管计算厚度为：开孔直径：确定壳体和接管实际厚度、开孔有效补强宽度B及外侧有效补强高度。已知壳体名义厚度，补强部分厚度接管有效补强宽度为：接管外侧有效补强高度为：计算需要补强的金属面积和可以作为补强的金色的面积。需要补强的金属面积为： 式中可以作为补强的金色的面积： 比较与, ，同时考虑接管与壳体焊缝面积之后，该开孔接管补强的强度足够。6.2放空口b采用的无缝钢管，配用带颈平焊法兰：HG 20592 法兰 SO501.6 RF 16MnR补强同固体加料管a补强。6.3夹套蒸汽进口c采用

14、的无缝钢管，配用带颈平焊法兰：HG 20592 法兰 SO251.6 RF 16MnR补强同固体加料管a补强。6.4夹套蒸汽出口d采用的无缝钢管，配用带颈平焊法兰：HG 20592 法兰 SO201.6 RF 16MnR补强同固体加料管a补强。6.5抽料口e采用的无缝钢管，配用带颈平焊法兰：HG 20592 法兰 SO401.6 RF 16MnR补强同固体加料管a补强。6.6视镜口、采用的无缝钢管，配用带颈平焊法兰：HG 20592 法兰 SO1251.6 RF 16MnR6.7备用口g采用的无缝钢管，配用带颈平焊法兰：HG 20592 法兰 SO501.6 RF 16MnR补强同固体加料管a

15、补强。6.8温度计口h采用的无缝钢管，配用带颈平焊法兰：HG 20592 法兰 SO251.6 RF 16MnR符号说明计算压力 圆筒的内径 圆筒的外径 圆筒的最大容许压力 圆筒的计算厚度 圆筒的设计厚度 圆筒的名义厚度 圆筒的有效厚度 其值 圆筒材料在设计温度下的许用应力 圆筒材料在设计温度下的计算应力 钢板厚度的负偏差 腐蚀余量 厚度附加量 圆筒壁在试验压力下的计算应力 圆筒材料在试验温度下的屈服点 封头内壁曲面高度 实验压力 设计压力 每一支座承受的压力 容器的总质量 重力加速度 重力加速取9.81接管有效厚度 补强有效厚度 开孔直径 强度削弱系数壳体有效厚度减去计算厚度之外的多余面积

16、接管有效厚度减去计算厚度之外的多余面积 焊缝金属减去计算厚度之外的多余面积 接管的计算厚度 补强面积 有效补强范围内另加的补强面积 有效宽度 参考文献1 国家质量技术监督局，GB150-1998钢制压力容器，中国标准出版社，19982 国家质量技术监督局，压力容器安全技术监察规程，中国劳动社会保障出版社，19993 全国化工设备设计技术中心站，化工设备图样技术要求，2000，114 郑津洋、董其伍、桑芝富，过程设备设计，化学工业出版社，20015 黄振仁、魏新利，过程装备成套技术设计指南，化学工业出版社，20026 国家医药管理局上海医药设计院，化工工艺设计手册，化学工业出版社，19967 蔡

17、纪宁主编，化工设备机械基础课程设计指导书，化学工业出版社，2003总 图致 谢本设计是在导师郭承前老师的悉心指导下完成的。老师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风毁人不倦的高尚师德，严以律己，宽以待人的崇高风范，朴实无华，平易近人的人格魅力对我影响深远。不仅是我树立了远大的学术目标，掌握了基本的研究方法，还是我明白了许多待人接物与为人处事的道理。本设计从选题到到完成，每一步都是在老师的指导下完成的，倾注了老师大量的心血。在此，谨向老师表示崇高的敬意和衷心的感谢。本设计的顺利完成，离不开各位老师，同学和朋友的关心和帮助。在此致谢xx老师的指导和帮助，没有你们的帮助和指导是没有办法完

18、成我的设计的。附 图图1（a）补强圈补强 图1（b）厚壁接管补强图2 法兰密封形式附表：附表1序号图号或标准号名称材料1接管18mm3.5 l=400mmQ345R2HG 20592-97法兰PL15-2.5 RFQ345R3JB/T 4746-2002外封头DN1600mm5mmQ345R4GB/T 9019-2001外罐体DN1600mm5mmQ345R5JB/T 4746-2002内封头DN1400mm9mmQ345R6GB/T 9019-2001内罐体DN1400mm9mmQ345R7HG 21524-59人孔PN0.6 DN450mmQ345R8JB/T 4736-2002补强圈40mm10mmQ345R9HG 20592-97进料接管57mm3.5mmQ345R10HG 5157985支座Q345R附表2人孔标准件