1、第 11 頁 共 15 頁 12/16/2021大連民族學院生命科學學院化工設備課程設計題 目：攪拌反應釜課程設計 姓 名： 學 號： 系 部：化學系 專業班級： 指導教師：趙明舉 時 間：2013.12.16至2013.12.23 攪拌釜式反應器課程設計任務書 一、設計內容安排1. 釜式反應器的結構設計包括：設備結構、人孔數量及位置，儀表接管選擇、工藝接管管徑計算等。2. 設備壁厚計算及其強度、穩定性校核3. 筒體和裙座水壓試驗應力校核4. 編寫設計計算書一份5. 繪制裝配圖一張（電子版）二、設計條件工作壓力釜內0.1MPa夾套0.3 MPa工作溫度釜內80 夾套140 工作介質釜內溶液夾套

2、水、蒸汽腐蝕情況輕微攪拌型式平槳式轉速85r/min功率1.4Kw設備容積V16.75m3傳熱面積>7.1m2 推薦材料Q235B三、設計要求1.學生要按照任務書要求，獨立完成塔設備的機械設計；2.根據設計計算書、圖紙及平時表現綜合評分。四、設計說明書的內容1.符號說明2.前言（1）設計條件；（2）設計依據；（3）設備結構形式概述。3.材料選擇（1）選擇材料的原則；（2）確定各零、部件的材質；（3）確定焊接材料。4.繪制結構草圖（1）按照工藝要求，繪制工藝結構草圖；（2）確定裙座、接管、人孔、控制點接口及附件、內部主要零部件的軸向及環向位置，以單線圖表示；（3）標注形位尺寸。5.標準化零

3、、部件選擇及補強計算：（1）接管及法蘭選擇：根據結構草圖統一編制表格。內容包括：代號，PN,DN,法蘭密封面形式，法蘭標記，用途）。補強計算。（2）人孔選擇：PN,DN,標記或代號。補強計算。（3）其它標準件選擇。6.結束語：對自己所做的設計進行小結與評價，經驗與收獲。7.主要參考資料。【設計要求】： 1.計算單位一律采用國際單位；2.計算過程及說明應清楚；3.所有標準件均要寫明標記或代號；4.設計計算書目錄要有序號、內容、頁碼；5.設計計算書中與裝配圖中的數據一致。如果裝配圖中有修改，在說明書中要注明變更；6.設計計算書要有封面和封底，均采用A4紙，正文用小四號宋體，行間距1.25倍，橫向裝

4、訂成冊。目錄攪拌釜式反應器設計條件11 確定筒體的直徑和高度22. 確定夾套的直徑和高度23. 確定夾套的材料和壁厚34. 確定內筒的材料和壁厚35. 水壓試驗及其強度校核46. 選擇釜體法蘭57. 選擇攪拌器、攪拌軸和聯軸器68. 選擇攪拌傳動裝置和密封裝置79. 校核L1/ B和L1/d710. 容器支座的選用計算811. 選用手孔、視鏡、溫度計和工藝接管912 參考資料1013 設計感想1011攪拌釜式反應器設計條件 工藝條件圖工藝條件 工作壓力釜內0.1MPa夾套0.3 MPa工作溫度釜內80夾套140工作介質釜內溶液夾套水、蒸汽腐蝕情況輕微攪拌型式平槳式轉速85r/min功率1.4K

5、w設備容積V16.75m3傳熱面積25.28m2推薦材料Q235B編號名稱DNa進蒸汽25b壓力表25c手孔250d溫度計40e進物料25f安全閥40g出料40h排凝液25i視鏡80備注夾套加熱蒸汽系統裝上安全閥，釜外保溫，反應釜安裝在樓板上。管 口1 確定筒體的直徑和高度根據反應釜的設計要求，對于液液相類型H/Di=11.3，選取H/Di=1.3 得，由Di= 2.54m；圓整（間隔100mm）到標準公稱直徑系列，選取筒體直徑Di2600mm。查標準封頭參數資料得DN2600mm時，標準橢圓封頭高度h1=690mm，直邊高度h2=40mm，內表面積Fn=7.65m2，容積Vh=2.513m3

6、。計算得每米高圓筒的體積V11/4*2.62=5.309m3 H=2.682m筒體高度圓整為H2600m于是H/D=2600/2600=1 核查結果符合原定范圍內。2. 確定夾套的直徑和高度夾套的內徑 Dj=Di+200=2800mm （符合壓力容器公稱直徑系列要求） Hj=2.208m 選取夾套Hj=2200mm則H0=HHj=2600-2200=400mm 這樣便于筒體法蘭螺栓的裝拆驗算夾套傳熱面積FL1Hj+Fn=*Di*2.2+7.65=25.28m2>7.1m2 即夾套傳熱面積符合設計要求3. 確定夾套的材料和壁厚 夾套選取Q235A的材質，可以知道板厚在4.516mm，設計溫

7、度在150時Q235A的許用應力t=113MPa，因為有夾套有安全閥，所以P1.1Pw 那么P0.33MPa，因為內部夾套無法探傷，故取0.60 根據夾套的鋼板厚度負偏差c1=0.25mm,單面腐蝕取腐蝕余量c2=1.0mm。 夾套的壁厚計算如下:td =+C=+1.6=8.431mm標準橢圓形夾套封頭的壁厚為:t=+C=8.422mm圓整至鋼板規定尺寸，并查閱封頭標準,選取夾套的筒體和封頭壁厚均為10mm。4. 確定內筒的材料和壁厚依題意可初選筒體厚度11mm,并取c1=0.8mm c2=2mm 筒體有效壁厚 te=11-2.8=8.2mm =2600+2*11=1422 LHj+h2+=2

8、200+40+690/32470L/D0=2470/2622=0.942 由和L/D0可查表得A2.7，再查B38MPa p= MPa >0.1 MPa因為計算的p > p且比較接近所以選筒體厚度11mm若選取筒體下封頭壁厚14mm 并取c1=0.8mm c2=2mm則， te=14-2.811.2mm標準橢圓形封頭的外壓計算當量球面半徑:Ri=KDi=0.92600=2340mmA=5.96查得B80MPa許用外壓力 p=MPa>p=0.33Mpa取筒體下封頭壁厚14mm, 符合設計要求為了制造方便，所以上封頭和下封頭的厚度也設計為14mm。5. 水壓試驗及其強度校核 內筒

9、水壓試驗壓力PT=0.1*1.1+0.1=0.21MPa PT=1.25P=0.13MPa取二者最大值PT=0.21MPa夾套水壓試驗壓力PT0.3*1.1+0.10.43MPa，PT=1.25P=0.4125MPa 取夾套水壓試驗 PTj=0.43MPa內筒水壓試驗時壁內應力：夾套水壓試驗時壁內應力由于Q235A在常溫時235MPa0.9211.5MPa水壓試驗時內筒夾套都小于.,故水壓試驗安全。筒體許用壓力0.21MPa,夾套水壓試驗時故夾套在進行水壓時筒體內需要充壓才能保持筒體穩定。6. 選擇釜體法蘭根據DN=2600mm，p=0.3MPa 由于PN不會超過0.6Mpa，可以選用甲型平焊

10、法蘭。確定為RF型、甲型平焊法蘭。其尺寸為D=2760 D1=2715 D2=2676 D3=2656 D4=2653 墊片材料為石棉橡膠板，選用墊片為2655*2655*3 ，JB/T4704-20007. 選擇攪拌器、攪拌軸和聯軸器 根據工藝條件要求，查閱槳式攪拌器（HG/T2501.41991）選取攪拌器外徑1000mm，攪拌軸直徑d100mm的平槳式攪拌器，標記為：攪拌器1000100 HG/T2501.41991 選擇攪拌軸材料為45鋼，鋼的許用扭應力為=3040MPa，計算系數A118107,則攪拌軸的直徑為 d=A(118107)(42.638.6)mm表311 幾種常用軸材料的

11、及A值軸的材料Q2,35,2035,1Cr18Ni9Ti4540Cr,35SiMn,40mNb,38SiMnMo,3Cr13/MPa1220203030404052A16013513511811810710798考慮到鍵槽可能對軸的強度的削弱和物料對軸的腐蝕，并可以取攪拌軸的d50mm。查閱標準攪拌傳動裝置聯軸器，（HG215701995）中夾殼式聯軸器形式、尺寸、技術要求、選用立式夾殼聯軸器。公稱直徑50mm的聯軸器的最大扭矩515 Nm。驗算聯軸器的扭矩，查表312，選取工作情況系數K1.5，聯軸器的計算扭矩為：Nm < 表312 工作情況系數K原動機工 作 機扭矩變化很小的機械扭矩

12、變化很小的機械扭矩變化中等的機械扭矩變化和沖擊載荷中等的機械扭矩變化和沖擊載荷很大的機械電動機1.31.51.71.92.3夾殼聯軸器的標記為：聯軸器DN50 HG2157019958. 選擇攪拌傳動裝置和密封裝置根據設計條件，查閱標準攪拌傳動裝置傳動軸、減速器型號及技術參數、（HG215681995）及其附錄單級立式擺線鐘輪減速器，按照攪拌功率和轉速選擇擺線針齒行星減速機BLD1.5229Q。查閱標準Y系列三相異步電動機、（HBT103912002），選電機Y90L4,額定功率：1.5kw，轉速1400r/min，根據表313查得擺線針齒行星減速機傳動效率為0.95，減速機輸出功率為1.5&

13、#215;0.951.425kw，符合攪拌要求。參考標準單支點機架、HG215661995，根據所選減速機設計減速機機架。根據操作條件選用帶襯套及冷卻水套鑄填料箱，查閱攪拌傳動裝置碳鋼填料箱、（HG215371992）公稱軸徑DN50的填料箱，標記為：填料箱 PN0.6 DN50 HG/T21537.719929. 校核L1/ B和L1/d槳式攪拌器安裝一層，根據安裝要求和考慮帶襯套填料箱有支承作用，得L1 2100mm，參考單支點機架、（HG21561995），機座JB50尺寸，可得B565mm。<4 <50 均符合要求。10. 容器支座的選用計算 反應釜因需外另保溫，故選用B型

14、懸掛式支座。反應釜的總質量包括物料（或水壓試驗的水）W1,釜體和夾套的質量W2,電動機、減速機、攪拌裝置、法蘭、保溫層等附件W3。當釜內、夾套內充滿水時的質量比物料重，由此 20800kg釜體和夾套的質量可以查手冊或自行計算，由此W2418×2.6+278×2.2+208×2+1382254kg電動機和減速機總質量約100kg,攪拌裝置質量約40kg，筒體法蘭77.7 kg，保溫層約100 kg,手孔及其它拉管附件質量約50kg，由此W3100+40+77.7+100+50367.7 kg反應釜總質量WW1+W2+W320800+2254+367.723420.7

15、kg即總重力約為234kN反應釜安裝4個支座，但按3個支座承受計算，查閱標準耳式支座（JB/T472592），可以選用承載能力為100kN的支座B2 JB/T47251992 材料為Q235B11. 選用手孔、視鏡、溫度計和工藝接管根據板式平焊法蘭手孔（HG215292005）,選用手孔形式為a式，PN0.6 MPa DN250mm .手孔RF DN250 PN0.6 HG215292005加熱蒸汽進口管a采用32無縫鋼管,配法蘭PN0.6 DN25 HG205931997 冷凝液出口管h 和壓力表接管b都選用32無縫鋼管，配法蘭PN0.6 DN25 HG205931997 加強套管溫度計d的

16、管口選用45進料管口e采用32無縫鋼管，配法蘭PN0.6 DN25 HG205931997 安全閥接管f采用32無縫鋼管，配法蘭PN0.6 DN40 HG205931997出料管口g采用45×3.5無縫鋼管（詳細見P54）配法蘭PN0.6 DN40 HG205931997 由標準壓力容器視鏡i選用碳素鋼帶頸視鏡89×4.5 DN80 HGJ50286512 參考資料化學工程師技術全書 鄺生魯 化學工業出版社化工壓力容器設計方法、問題和要點王非 化學工業出版社化工工程制圖 魏崇光 鄭曉梅 化學工業出版社化工設備機械基礎 董大勤 化學工業出版社壓力容器設計手冊 董大勤 袁鳳隱

17、化學工業出版社化工單元過程及設備課程設計 匡國柱 史啟才 化學工業出版社化工容器及設備簡明設計手冊 賀匡國 化學工業出版社化工設備設計手冊 朱有庭 曲文海 于浦義 化學工業出版社過程設備機械設計 潘紅良等 華東理工大學出版社化工設備機械基礎 刁玉瑋等 大連理工大學出版社13 設計感想 這個課設很坑，坑很多，以至于做到后面我已經無從下手了。資料翻了很多，網上也找了很多，甚至于這個原版的我都翻出來了，但是我還是無力的去算下去。在做這個的時候一頓在想自己是不是化工的學生，怎么做起設計來這么憋手蹩腳的。算到后面我真的感覺我是個農民了，這些都是科學家做的事情，小生徹底的折服在這塊石頭上了。盡管我們幾個人多方討論，驗證，但在基礎缺乏的情況下還是得不出什么玩意出來，