1.8m3反应釜课程设计.doc

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1、反应釜设计的有关内容一、设计条件及设计内容分析由设计条件单可知，设计的反应釜体积为1.8、操作体积为1.46；搅拌装置配制的电机功率为2.2、搅拌轴的转速为100、搅拌桨的形式为桨式；加热的方式为用夹套内的水进行电加热；装置上设有8个工艺接管、2个视镜、4个耳式支座、8个电加热器套管、1个固体物料进口、2个测控接管。反应釜设计的内容主要有：（1）釜体的强度、刚度、稳定性计算和结构设计；（2）夹套的的强度、刚度计算和结构设计；（3）设计釜体的法兰联接结构、选择接管、管法兰；（4）人孔的选型及补强计算；（5）支座选型及验算；（6）视镜的选型；（7）焊缝的结构与尺寸设计；（8）电机、减速器的选型；（

2、9）搅拌轴及框式搅拌桨的尺寸设计；（10）选择联轴器；（11）设计机架结构及尺寸；（12）设计底盖结构及尺寸；（13）选择轴封形式；（14）绘总装配图及搅拌轴零件图等。 第一章 反应釜釜体的设计1.1 釜体 、的确定1.1.1 釜体的确定将釜体视为筒体，根据设计条件单可知L/D=1.2由V=/4，L=1.2，得： ，圆整由文献 314页表16-1确定釜体的1.1.2釜体PN的确定因操作压力0.3，由文献 327页表16-9可知：0.61.2 釜体筒体壁厚的设计1.2.1设计参数的确定由釜体装有安全阀，则设计压力：（1.051.1），取1.1=1.10.3=0.33MPa；液体静压：； =5，可

3、以忽略；计算压力： = = 0.33；设计温度： 65 ；焊缝系数： 1.0（双面对接焊，100%无损探伤）；许用应力：根据材料0Cr18Ni10Ti、设计温度100，由文献1286页表14- 4知137；钢板负偏差：0.25（GB6654-1996）；腐蚀裕量：1.0（双面腐蚀）。1.2.2 筒体壁厚的设计由公式 得：+0.25+1.0=2.697mm圆整 刚度校核：不锈钢的考虑筒体的加工壁厚不小于5mm，故筒体的壁厚取1.3 釜体封头的设计1.3.1 封头的选型 由文献317页表16-4选釜体的封头为标准椭球型，代号EHA、标准JB/T47462002。1.3.2 设计参数的确定由，则可用

4、整板冲压成型，故取1.0，其他参数与筒体相同，即 1.1=0.33 = = 1.10.30.25（GB6654-96）1.01.3.3 封头的壁厚的设计 由公式得 = 2.395圆整得根据规定，取封头壁厚与筒体壁厚一致1.3.4封头的直边尺寸、体积及重量的确定根据，由文献1318页表16- 5知：直边高度： 25体 积： 0.2545深 度： 300内表面积A： 1.6552质量m： 76.4kg 1.4筒体长度的设计1.4.1筒体长度H的设计 ， = 1.367=1367取 H =1370 1.4.2釜体长径比的复核 = ；满足要求1.5 外压筒体壁厚的设计1.5.1设计外压的确定 由设计条

5、件单可知，夹套内介质的压力为常压，取设计外压=0.1。 1.5.2试差法设计筒体的壁厚设筒体的壁厚6，则：=6-1.25 = 4.75，=1212， 由得：=1.171212= 22651.29筒体的计算长度= =1370 + (325-25) + 25 = 1495= 22651.29 ；该筒体为短圆筒。圆筒的临界压力为： 对于圆筒m=3 ，=0.4252/3=0.1417故 ；所以假设6满足稳定性要求。故筒体的壁厚61.5.3 图算法设计筒体的壁厚设筒体的壁厚6，则：=6-1.25 = 4.75=1212， 在文献1305页中图15- 4中的坐标上找到1.233的值，由该点做水平线与对应的

6、线相交，沿此点再做竖直线与横坐标相交，交点的对应值为：0.OOO24。由文献1307页中图15- 7中选取，在水平坐标中找到=1.810-4点，由该点做竖直线与对应的材料温度线相交，沿此点再做水平线与右方的纵坐标相交，得到系数的值为：31MPa、=1.93105。 根据=得： =0.121（）因为0.1 0.121，所以假设6合理，取封头的壁厚6。 由文献1318页表16- 5知，的筒体单位高筒节的质量约178kg/m，则筒体质量为1781.37=243.86kg。1.6 外压封头壁厚的设计1.6.1 设计外压的确定 封头的设计外压与筒体相同，即设计外压=0.1。1.6.2 封头壁厚的计算设封

7、头的壁厚=6，则: = 6.25 = 4.75（），对于标准椭球形封头=0.9，0.91200=1080（）， =1080/4.75 计算系数：= 5.510-4由文献1中图15- 7中选取，在水平坐标中找到=5.510-4点，由该点做竖直线与对应的材料温度线相交，沿此点再做水平线与右方的纵坐标相交，得到系数的值为值为：64、=1.93105根据=得： =0.281（）因为0.1 0.281，所以假设6偏大，考虑到与筒体的焊接，取封头的壁厚与筒体一致，故取6。1.6.3 封头的结构与尺寸由在文献1318中表16-5 釜体封头的结构如图1-1，封头质量：76.4（）图1-1 釜体封头的结构与尺寸

8、表1-1 釜体封头的尺寸6第二章 反应釜夹套的设计2.1 夹套的、的确定2.1.1夹套的确定 由夹套的筒体内径与釜体筒体内径之间的关系可知：1200+30=1500故取=1500mm2.1.2 夹套的确定由设备设计条件单知，夹套内介质的工作压力为常压，取0.252.2 夹套筒体的设计 2.2.1 夹套筒体壁厚的设计因为为常压0.3，所以需要根据刚度条件设计筒体的最小壁厚。 因15003800，取min2 /1000且不小于3 另加，故 min21500/1000+1=4对于碳钢制造的筒体壁厚取6。 2.2.2 夹套筒体长度的初步设计 根据，由文献1316页表16- 3知： 则 H筒=1.065

9、9m=1065.9mm 取 H筒=1065mm由文献1318页表16- 5知，的筒体单位高筒节的质量约223kg/m，则筒体质量为2231.065=237.50kg。2.3 夹套封头的设计 2.3.1 封头的选型夹套的下封头选标准椭球型，内径与筒体相同（1500）。代号EHA，标准JB/T47462002。夹套的上封头选无折边锥形封头，且半锥角、大端直径=1500，小端直径=1212。 2.3.2 椭球形封头壁厚的设计因为为常压0.3，所以需要根据刚度条件设计封头的最小壁厚。 因15003800，取min2/1000且不小于3 另加，故min21500/1000+1=4对于碳钢制造的封头壁厚取

10、6。 2.3.3椭球形封头结构尺寸的确定由文献1318页表165。见表2-1表2-1 封头尺寸直边高度深 度容 积质 量253500.3977102.92.3.4椭球形封头结构的设计封头的下部结构如图2-1。由设备设计条件单知：下料口的125，根据文献1402页表18- 4知封头下部结构的主要结构尺寸260。2.3.5带折边锥形封头壁厚的设计考虑到封头的大端与夹套筒体对焊，小端与釜体筒体角焊，因此取封头的壁厚与夹套筒体的壁厚一致，即6。结构及尺寸如图2-2。 图 2-1 下封头的结构 图 2-2 上封头的结构 2.3.6 封头结构的设计公称直径DN/mm总深度H/mm内表面积A/m2容积V/m

11、315004002.55680.8602.3.7 带折边锥形封头壁厚的设计 由于封头过渡部分与锥体部分受力情况不同，分两部分计算 过渡部分： K=0.68 f=0.554 ，选型为CHA。 锥体部分： 故：mm 圆整 2.4 传热面积的校核 =1200mm釜体下封头的内表面积 = 1.6552=1200mm筒体（1高）的内表面积= 4.772夹套包围筒体的表面积= = 4.771.065=5.08012+=1.6552 + 5.0801=6.7353由于釜内进行的反应是放热反应，产生的热量不仅能够维持反应的不断进行，且会引起釜内温度升高。为防止釜内温度过高，在釜体的上方设置了冷凝器进行换热，因

12、此不需要进行传热面积的校核。如果釜内进行的反应是吸热反应，则需进行传热面积的校核，即：将+ = 6.7353 2与工艺需要的传热面积进行比较。若+，则不需要在釜内另设置蛇管；反之则需要蛇管。第三章 反应釜釜体及夹套的压力试验3.1釜体的水压试验3.1.1水压试验压力的确定 水压试验的压力：且不小于(+0.1) ，查.0 ，（+0.1）= 0.43， 取=0.433.1.2液压试验的强度校核 由 得： 0.9 =0.92001.0=180由54.53 =1200，本设计选用两层搅拌桨。搅拌桨浸入液体内的最佳深度为：S=2Di/3=21200/3=800故浸入液体的长度：=800搅拌轴搅拌轴的长度

13、为：=450+629+800=1879，取=18805.4.2搅拌轴的结构由于搅拌轴的长度较适中，考虑加工的方便，可将搅拌轴一次加工成型。一层搅拌浆的位置：325 二层搅拌浆的位置：=13912325 =139123251020.5 圆整 =1020 第六章 传动装置的选型和尺寸计算6.1电动机的选型由于反应釜里的物料具有一定的腐蚀性，故选用改进型三相异步电机。根据电机的功率2.2、转速1430，由文献4表10-4-5选用的电机型号为：Y2-100。6.2减速器的选型6.2.1 减速器的选型根据电机的功率2.2、搅拌轴的转速100、传动比为1430/ 10014.3选用直联摆线针轮减速机（JB

14、/T2982-1994），标记ZLD2.23A11。由文献41404页表9-1-30确定其安装尺寸，直联摆线针轮减速机的外形见图6-1、安装尺寸如表-1。6.2.2 减速机的外形安装尺寸图6-1 直连摆线针轮减速机表61 减速机的外形安装尺寸L1DD226745415506-1245230D3D41 2001703810143356.3机架的设计由于反应釜传来的轴向力不大，减速机输出轴使用了带短节的夹壳联轴节，且反应釜使用不带内置轴承的机械密封，故选用WJ型单支点机架（HG2156695）。由搅拌轴的直径40mm可知，机架的公称直径200。结构如图62所示。图62 WJ型无支点机架6.4底座的

15、设计对于不锈钢设备，本设计如下底座的结构，其上部与机架的输出端接口和轴封装置采用可拆相联，下部伸入釜内，结构与尺寸如图6-3所示。图6-3 底座的结构第七章 反应釜的轴封装置设计7.1 反应釜的轴封装置的选型反应釜中应用的轴封结构主要有两大类，填料箱密封和机械密封。考虑到釜内的物料具有易燃性和一定的腐蚀性，因此选用机械密封。根据0.3、65、。由文献4855页表7-3-79选用205型（双端面小弹簧UU型）釜用机械密封，其结构如图7-1、主要尺寸如表71所示。7.2 轴封装置的结构及尺寸图7-1 釜用205型机械密封结构表71 釜用机械密封的主要尺寸（）轴径40175145110335224-

16、188第八章 支座的选型及设计8.1支座的选型及尺寸的初步设计 由于设备外部设置有100的保温层，文献1342页表16-23所以选耳式B型支座，支座数量为4个反应釜总质量的估算：+式中：釜体的质量（）；夹套的质量（）；搅拌装置的质量（）附件的质量（）；保温层的质量（）= +2 =243.86+76.42=396.66= +=237.5+117.7=355.2= + + + + + + =7.6+4.59+34+45+150=241.19= + + + + + + + + + + +=88.9+0.73+1.5136.854.082.941.193.4114.72500=638.62=100将各

17、已知值代入上式得反应釜的总质量为1731.67，约为1750。 物料总质量的估算：式中：釜体介质的质量（）；夹套内水的质量（） 考虑到后期的水压试验，对物料总质量的计算以水装满釜体和夹套计算，估算过程为=1.81000=1800（V +V封头）=（1.767-1.131）1.065+（0.4860-0.2545）1000=908.84910得估算结果为=18009102710 装置的总质量：4460（）每个支座承受的重量按最坏受力状况考虑（即有可能只有两个支座承载），约为4.469.81/221.88（） 根据由文献1342页表16-23初选B型耳式支座，支座号为4标记： JB/T4725-9

18、2 耳座B4材料：Q235-AF系列参数尺寸如表81。表81 B型耳式支座的尺寸底板筋板垫板地脚螺栓支座重量规格250200140147029016010315250840302415.78.2支座载荷的校核计算耳式支座实际承受的载荷按下式近似计算：由文献1341页知其中D为： D=1962，9.81，Ge15009.8114715，=4460，=4，=0，将已知值代入因为所以选用的耳式支座满足要求。第九章 焊缝结构的设计9.1.釜体上主要焊缝结构的设计釜体上的主要焊缝结构及尺寸如图9-1所示 ()筒体的纵向焊缝 （b）筒体与下封头的环向焊缝 （c）人孔接管与封头的焊缝 （d）进料管与封头的焊

19、缝 （e）出料口接管与封头的焊缝 图9-1 釜体主要焊缝的结构及尺寸9.2夹套上的焊缝结构的设计夹套上的焊缝结构及尺寸如图9-2所示 （a）夹套的纵向焊缝 （b）夹套与封头的横向焊缝 （c）水出口接管与筒体的焊缝 （d）水进口接管与筒体的焊缝（e）釜体与夹套的焊缝图9-2 夹套主要焊缝的结构及尺寸第十章 固体物料进口的开孔及补强计算10.1封头开人孔后被削弱的金属面积的计算由于人孔的开孔直径较大，因此需要进行补强计算，本设计采用等面积补强的设计方法。 釜体上封头开人孔后被削弱的金属面积为：式中：=480-16+2(1812.5)=468 =1.446=137137=1=4681.44621.4460= 676.72867710. 2 有效补强区内起补强作用的金属面积的计算10.2.1封头起补强作用金属面积的计算式中： 取两者中较大值， 936 =6-1.25=4.75= 8 （1812.5）=6 =1= 1546.27210.2.2接管起补强作用金属面积的计算其中： =61.2 则取其中的较小值61.2 = =0.56 =665.85610