1、攪拌釜式反應(yīng)器課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、設(shè)計(jì)內(nèi)容安排1. 釜式反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括：設(shè)備結(jié)構(gòu)、人孔數(shù)量與位置，儀表接管選擇、工藝接管管徑計(jì)算等。2. 設(shè)備壁厚計(jì)算與其強(qiáng)度、穩(wěn)定性校核3. 筒體和裙座水壓試驗(yàn)應(yīng)力校核4. 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算書一份5. 繪制裝配圖一張（電子版）二、設(shè)計(jì)條件工作壓力釜內(nèi)O.IMPa夾套0.3 MPa工作溫度釜內(nèi)80 C夾套140 C工作介質(zhì)釜內(nèi)溶液夾套水、蒸汽腐蝕情況輕微攪拌型式平槳式轉(zhuǎn)速85r/m in功率1.4Kw設(shè)備容積V21.65m 3傳熱面積>7.1m 2推薦材料Q235 A三、設(shè)計(jì)要求1學(xué)生要按照任務(wù)書要求，獨(dú)立完成塔設(shè)備的機(jī)械設(shè)計(jì)；2. 根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算書、圖紙與

2、平時(shí)表現(xiàn)綜合評(píng)分。四、設(shè)計(jì)說(shuō)明書的內(nèi)容1. 符號(hào)說(shuō)明2. 前言（1）設(shè)計(jì)條件；（2）設(shè)計(jì)依據(jù)；（3）設(shè)備結(jié)構(gòu)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(zhì)；（3 ）確定焊接材料。4. 繪制結(jié)構(gòu)草圖（1）按照工藝要求，繪制工藝結(jié)構(gòu)草圖；（2 ）確定裙座、接管、人孔、控制點(diǎn)接口與附件、內(nèi)部主要零部件的軸向與環(huán)向位置，以單線圖表示；（3 ）標(biāo)注形位尺寸。5. 標(biāo)準(zhǔn)化零、部件選擇與補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算：（1）接管與法蘭選擇：根據(jù)結(jié)構(gòu)草圖統(tǒng)一編制表格。 內(nèi)容包括：代號(hào),PN,DN,法蘭密封面形式，法蘭標(biāo)記，用途）。補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算。（2）人孔選擇：PN,DN,標(biāo)記或代號(hào)。補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算。（3）其它標(biāo)準(zhǔn)件

3、選擇。6. 結(jié)束語(yǔ)：對(duì)自己所做的設(shè)計(jì)進(jìn)行小結(jié)與評(píng)價(jià)，經(jīng)驗(yàn)與收獲。7. 主要參考資料。【設(shè)計(jì)要求】：1. 計(jì)算單位一律采用國(guó)際單位；2. 計(jì)算過(guò)程與說(shuō)明應(yīng)清楚；3. 所有標(biāo)準(zhǔn)件均要寫明標(biāo)記或代號(hào)；4. 設(shè)計(jì)計(jì)算書目錄要有序號(hào)、內(nèi)容、頁(yè)碼；5. 設(shè)計(jì)計(jì)算書中與裝配圖中的數(shù)據(jù)一致。如果裝配圖中有修改，在說(shuō)明書中要 注明變更；6. 設(shè)計(jì)計(jì)算書要有封面和封底， 均采用 A4 紙，正文用小四號(hào)宋體， 行間距 1.25 倍，橫向裝訂成冊(cè)。目錄.1.0.攪拌釜式反應(yīng)器設(shè)計(jì)條件1. 確定筒體的直徑和高度 2.2. 確定夾套的直徑和高度 2.3. 確定夾套的材料和壁厚 3.4. 確定內(nèi)筒的材料和壁厚 5.5. 水

4、壓試驗(yàn)與其強(qiáng)度校核 6.6. 選擇釜體法蘭 67. 選擇攪拌器、攪拌軸和聯(lián)軸器 7.8. 選擇攪拌傳動(dòng)裝置和密封裝置 8.9. 校核 L1/B 和 L1/D 910. 容器支座的選用計(jì)算 1.0.11. 選用手孔、視鏡、溫度計(jì)和工藝接管 1.212. 參考資料 1.3.13. 設(shè)計(jì)感想 1.4.0.攪拌釜式反應(yīng)器設(shè)計(jì)條件工藝條件圖工作壓力釜內(nèi)O.IMPa夾套0.3 MPa工作溫度釜內(nèi)80 C夾套140 C工作介質(zhì)釜內(nèi)溶液夾套水、蒸汽腐蝕情況輕微型式口平槳式編號(hào)攪拌名稱 轉(zhuǎn)速DN85r/mina進(jìn)蒸汽 功率251 4Kw1 . "T 1 v VVb設(shè)備容積壓力表1 V2521 65m

5、3c,傳執(zhí)面積手孑L250 >7 1m 21 S 小、"k f Illid推材才二溫度計(jì) 料40Q235 AJ工件1 P J ?1e進(jìn)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(tǒng)裝上安全閥，釜外保溫，反應(yīng)釜安裝在樓板上。工藝條件1.確定筒體的直徑和高度反應(yīng)釜的H/D i值如表1所示表1反應(yīng)釜的H/D i值種類設(shè)備內(nèi)物料類型H/D i一般攪拌釜液-固相或液-液相物料1 1.3氣-液相物料12發(fā)酵罐類氣液相物料1.7 2.5根據(jù)以上的設(shè)計(jì)要求，對(duì)于液一液相類型或液固相物料以與氣液相物料H /Q 11.3，本設(shè)計(jì)選取 H/Dj 1.3 。由筒體的直徑Di4

6、V 寸4 21.65 2.77m。V H /Dj1.3當(dāng)Di 2m時(shí)，間隔為100 mm , D, 2 m時(shí)，間隔為200 mm。因此將 以上Di圓整到標(biāo)準(zhǔn)公稱直徑系列，應(yīng)當(dāng)選取筒體直徑Di 2.8 m。查標(biāo)準(zhǔn)封頭參數(shù)資料得，Di 2.8 m時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭高度g 740 mm，直邊高度h240 mm，內(nèi)表面積Fn 8.85 m，容積V 3.12 m 。計(jì)算得每米咼圓筒的體積 V1Di 2.8? 6.16 m / m44V Vh 21.65 3.12H3.008 mV16.16筒體高度圓整為H 3m于是H /Di 3/2.8 1.071，核查結(jié)果符合原定范圍內(nèi)。2.確定夾套的直徑和高度夾套直徑

7、與筒體直徑的關(guān)系如表 2所示表2夾套直徑與筒體直徑的關(guān)系Di/mm500 600700 18002000 3000Dj/mmDi+50Di+100Di+200當(dāng) Di20003000mm時(shí)，夾套的直徑 Dj Di 200 2800 200 3000mm。夾套筒體的高度，通常裝料系數(shù)0.60.85，如果物料在反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生泡沫或呈沸騰狀態(tài)，應(yīng)取較低值，一般為 0.60.7 ;如果反應(yīng)狀態(tài)平穩(wěn)，可取0.80.85，物料粘度大時(shí)，可取最大值。本設(shè)計(jì)取0.85 o因此，Hj 0.85 21.65 3.122.482 m2.824選取夾套高度H j 2.6 m則H。 H Hj 3000 2600 400

8、 mm，此差距可以便于筒體法蘭螺栓的裝拆。 驗(yàn)算夾套傳熱面積F DR Fn2.8 2.6 8.85 31.721m2 7.1 m2即夾套傳熱面積符合設(shè)計(jì)要求。3. 確定夾套的材料和壁厚夾套選取Q235 A的材質(zhì)。查資料可以知道，板厚在 340 mm，設(shè)計(jì)溫度在150 C時(shí)，Q235 A的許用應(yīng)力=113MPa。因?yàn)橛袏A套有安全閥， 所以設(shè)計(jì)壓力P 1.051.1Pw , PW是夾套的工作壓力。本設(shè)計(jì)取P 1.1PW 1.1 0.3 0.33MPa。焊接接頭系數(shù)如表 3所示。表3焊接接頭系數(shù)接頭型式焊接接頭系數(shù)全部無(wú)損檢測(cè)局部無(wú)損檢測(cè)雙全焊或相當(dāng)于雙面對(duì)接焊的全焊透對(duì)接焊縫1.000.85帶墊板

9、的單面對(duì)接焊縫0.900.80無(wú)法進(jìn)行探傷的單面焊環(huán)向?qū)雍缚p，無(wú)墊板0.60因?yàn)閮?nèi)部夾套無(wú)法探傷，且屬于無(wú)墊板的單面焊環(huán)向?qū)雍缚p，故取0.60。查資料可知，一般容器的厚度，分為四個(gè)，分別為計(jì)算厚度 ，設(shè)計(jì)厚度d名義厚度n以與有效厚度e。一般說(shuō)的常用厚度指的是名義厚度。各項(xiàng)厚度之 間的關(guān)系如圖1所示厚度負(fù)偏差C1JF厚度附加量C1i腐蝕裕量C2ir計(jì)算厚度61L設(shè)計(jì)厚度6 d厚度圓整值1圖1各項(xiàng)厚度之間的關(guān)系圖由上圖可以看出，我們可以計(jì)算出的是設(shè)計(jì)厚度 d與厚度負(fù)偏差Cl之和因?yàn)槭禽p微腐蝕，所以腐蝕裕量取1 mm。因?yàn)镃l是隨著鋼板的厚度改變的,所以先算出設(shè)計(jì)厚度再?zèng)Q定 C1P Dj2 t

10、PC20.33 30002 113 0.6 0.338.319mm由此可知鋼板厚度應(yīng)處在825 mm內(nèi)，所以C1取0.8 mm所以 d C18.319 0.89.119mm標(biāo)準(zhǔn)橢圓形夾套封頭的壁厚為P Dj2 t 0.5PC20.33 3000,12 113 0.6 0.5 0.338.310mm所以 封 G 8.310 0.8 9.110mm圓整至鋼板規(guī)定尺寸，并查閱封頭標(biāo)準(zhǔn)，選取夾套的筒體和封頭壁厚n均為10mm 。4. 確定內(nèi)筒的材料和壁厚內(nèi)筒的材料也選取 Q235 A，查資料可以知道，板厚在 340 mm，設(shè)計(jì)溫度在150 C時(shí)，Q235 A的許用應(yīng)力t =113MPa。因?yàn)橛袏A套有安

11、全閥，所以設(shè)計(jì)壓力P筒 1.051.1Pw ，P筒是筒工作壓力。本設(shè)計(jì)取1.1P筒 1.1 0.10.11MPa。WC20.11 28002 113 0.6 0.111 3.273 mm由此可知鋼板厚度4 mm時(shí),C1 取 0.3 mm。筒所以 筒 C13.273 0.3 3.573 mmd標(biāo)準(zhǔn)橢圓形內(nèi)筒封頭的壁厚為:筒封dDi0.5P筒C20.11 28002 113 0.6 0.5 0.113.272 mm所以封 G 3.272 0.3 3.572 mm圓整至鋼板規(guī)定尺寸，并查閱封頭標(biāo)準(zhǔn)，選取夾套的筒體和封頭壁厚n均為4mm 。5. 水壓試驗(yàn)與其強(qiáng)度校核內(nèi)筒水壓試驗(yàn)壓力PT11.25P筒f

12、 1.25 0.11 1130.1375 MPa113取兩者之中大PT2P筒 0.10.11 0.10.21 MPa的。即 Pr筒 0.21 MPa。夾套水壓試驗(yàn)壓力PT11.25PT 1.25 0.33 1130.4125 MPat113取兩者之中大PT2P 0.10.33 0.10.43 MPa的。即FT夾套0.43MPa。內(nèi)筒水壓試驗(yàn)時(shí)壁內(nèi)應(yīng)力:PT筒（Die）°21（28°° 27）181.656MPa2 2.7 0.60.9s 0.9 235 211.5 MPa因?yàn)門筒T筒，故筒體厚度滿足水壓試驗(yàn)時(shí)強(qiáng)度要求。夾套水壓試驗(yàn)時(shí)壁內(nèi)應(yīng)力PT夾套（D je）T夾

13、套22 e0.43（3000 8.2）131.456MPa2 8.2 0.6T筒0.9 s0.9 235 211.5 MPa因?yàn)門夾套T夾套，故夾套厚度滿足水壓試驗(yàn)時(shí)強(qiáng)度要求。筒體許用壓力Pt筒0.21 MPa ,夾套水壓試驗(yàn)時(shí)Pt夾套0.43 MPa故夾套在進(jìn)行水壓時(shí)筒體內(nèi)需要充壓才能保持筒體穩(wěn)定。6. 選擇釜體法蘭根據(jù)Di 2800mm P夾套0.3 MPa，選用板式乙型平焊法蘭。 確定為RF型、乙型平焊法蘭。其尺寸為D 2960 mm， D12915mm， D?2876 mm，D32856 mm, D42853 mm。墊片材料為石棉橡膠板，選用墊片為2855 X2805 X3 , JB/

14、T 4704-2000墊片示意圖如圖2所示。圖2墊片示意圖7. 選擇攪拌器、攪拌軸和聯(lián)軸器根據(jù)工藝條件要求，選取平槳式攪拌器。查閱搪玻璃攪拌器槳式攪拌 器(HG/T 2501.4 2007 ),公稱容積 VN 為 25000 L，容器 Di 為 2800 時(shí),攪拌軸直徑d1 = 140 mm。平槳式攪拌器外徑d為1280 mm。標(biāo)記為：攪拌 器1280 140。軸的材料選取45鋼。常用軸材料的訂如表4所示。表4幾種常用軸材料的訂值軸的材料Q235,20Q275,354540Cr,35Si Mn ,40mNb,38Si MnM o,3Cr13t/12 2020 303040 52MPa40軸強(qiáng)度

15、校核:查資料可得，滿足強(qiáng)度要求的所需的最小攪拌軸直徑公式如下:365.1 *14¥(30 40) 8529.9 mm式中，P攪拌傳遞功率，KWn攪拌軸速率，r/min可知，所選取的軸完全符合。查閱標(biāo)準(zhǔn)攪拌傳動(dòng)裝置一聯(lián)軸器,(HG/T21570 1995 )中夾殼式聯(lián) 軸器形式、尺寸、技術(shù)要求、選用立式夾殼聯(lián)軸器。公稱直徑140 mm的聯(lián)軸器的最大扭矩Mn F9000 N/m。驗(yàn)算聯(lián)軸器的扭矩：查表5，選取工作情況系數(shù) K= 1.5，聯(lián)軸器的計(jì)算扭矩皿可為：1 4M nj KM n 1.5 9553000236.015 N m M n85表5工作情況系數(shù)K原動(dòng)機(jī)工作機(jī)扭矩變化很小的機(jī)械

16、扭矩變化很小的機(jī)械扭矩變化中等的機(jī)械扭矩變化和沖擊載荷中等的機(jī)械扭矩變化和沖擊載荷很大的機(jī)械電動(dòng)機(jī)1.31.51.71.92.3夾殼聯(lián)軸器的標(biāo)記為：聯(lián)軸器 DN1408. 選擇攪拌傳動(dòng)裝置和密封裝置攪拌傳動(dòng)裝置包括1 電動(dòng)機(jī)，2 減速機(jī)，3 單支點(diǎn)機(jī)架，4 釜外聯(lián) 軸器，5 機(jī)械密封，6 傳動(dòng)軸，7 釜內(nèi)聯(lián)軸器，8 安裝底盒，9 凸緣 法蘭，10 循環(huán)保護(hù)系統(tǒng)等。幾乎每個(gè)裝置都不是唯一的，所以下面只列出應(yīng)從哪個(gè)國(guó)標(biāo)查電動(dòng)機(jī)根據(jù)不同的要求樣式太多，根據(jù)廠家的樣本以與有關(guān)國(guó)標(biāo)選定。釜用立式減速機(jī)型式和基本參數(shù) , HG/T 3139.1 2001 。選擇擺線針 齒行星減速機(jī)。攪拌傳動(dòng)裝置單支點(diǎn)機(jī)架

17、 , HG/T 21566 1995 。攪拌傳動(dòng)裝置帶短節(jié)聯(lián)軸器 , HG/T 21569.1 1995 。攪拌傳動(dòng)裝置機(jī)械密封 , HG/T 21571 1995 。根據(jù)設(shè)計(jì)條件， 查閱標(biāo)準(zhǔn)攪拌傳動(dòng)裝置傳動(dòng)軸 （HG/T 21568 1995 ） 選取單支點(diǎn)B機(jī)架型式，傳動(dòng)軸安裝形式，上裝 BSD，下裝BXD。傳動(dòng)軸軸徑 d 是 140 mm ， d 1 為 120 mm 。機(jī)架公稱直徑為 700 mm ，軸承型號(hào) 46232 （HG/T 21566 1995 ）。也可有其他選擇。攪拌傳動(dòng)裝置聯(lián)軸器 , HG/T 21570 1995 。攪拌傳動(dòng)裝置安裝底盒 , HG/T 21565 199

18、5 。攪拌傳動(dòng)裝置凸緣法蘭 , HG/T 21564 1995 。攪拌傳動(dòng)裝置機(jī)械密封循環(huán)保護(hù)系統(tǒng) , HG/T 21572 1995 。攪拌傳動(dòng)裝置碳鋼填料箱 , HG/T 21537.7 1992 。9. 校核 L1/B 和 L1/d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。參 考攪拌傳動(dòng)裝置單支點(diǎn)機(jī)架 , HG/T 21566 1995 ，機(jī)座 J B700 尺 寸，可得B960 mm，再參考得搪玻璃攪拌器 槳式攪拌器（HG/T 2501.42007）， Li 065 mmL1 /B 4065/960 4.23 45L1 /d 4065/140 29 4050 均符合

19、要求。10. 容器支座的選用計(jì)算反應(yīng)釜因需另外保溫，故選用B型耳式支座。又因?yàn)槿萜鞯?Di為2800mm，初選支座為 B6 I。此支座的允許載荷 Q 150 KN °JB/T 4712.3 2007 <耳式支座實(shí)際承受載荷可按下式近似計(jì)算:qm°g Ge 4(Ph G°Se) 10 3knnD式中:Q 支座實(shí)際承受的載荷，KN ；D支座安裝尺寸，mm ;g 重力加速度，取 g=9.8 m/s 2；Ge 偏心載荷，N ；h 水平力作用點(diǎn)至底板高度，mm;k 不均勻系數(shù)，安裝3個(gè)支座時(shí)，取k=1 ;安裝3個(gè)以上支座時(shí),取 k=0.83 ；m0 設(shè)備總質(zhì)量（包括殼

20、體與其附件，內(nèi)部介質(zhì)與保溫層的質(zhì)量），kg ；n 支座數(shù)量，這里選 4個(gè)；Se偏心距，mm ;P水平力，取Pw和Pe+0.25P w的大值，N當(dāng)容器高徑比不大于5,且總高度H。不大于10 m時(shí)Pe和Pw可按以下計(jì)算，超出此范圍的容器本部分不推薦使用耳式支座。Pe水平地震力，N ；a地震影響系數(shù)，對(duì)7, 8, 9度地震設(shè)防烈度分別取 0.08 ( 0.12 ),0.16 ( 0.24 )、0.320。水平風(fēng)載荷:Pw 1.2fiQ0D°H0 106D0容器外徑，mm，有保溫層時(shí)取保溫層外徑;fi風(fēng)壓高度變化系數(shù)，按設(shè)備質(zhì)心所處高度取；對(duì)于B類地面粗糙度如表6所示:表6設(shè)備質(zhì)心所在高度與

21、風(fēng)壓高度變化系數(shù)的關(guān)系設(shè)備質(zhì)心所在咼度，<101520m風(fēng)壓?jiǎn)J度變化系數(shù)f i1.001.141.25Ho 容器總高度，mm ;Q0 10 m高度處的基本風(fēng)壓值，N/m 2支座處圓筒所受的支座彎矩 M l的校核：Ml Q(l2 sj 10 3式中：M l 耳式支座處圓筒所受的支座彎矩，KN m ;M l耳式支座處圓筒的許用彎矩，KN m o經(jīng)計(jì)算 Q=139.42 KN<150 KN ，M l=23.7 KN m<24.26 KN m。所以所選支座適用11. 選用手孔、視鏡、溫度計(jì)和工藝接管根據(jù)板式平焊法蘭手孔 （HG21529 2005 ）,選用手孔形式為PN = 0.6

22、MPa , DN = 250 mm。手孔 RF, DN250 , PN0.6 MPa。加熱蒸汽進(jìn)口管 a 采用 32 3.5無(wú)縫鋼管，配法蘭 PN0.6 ， DN25冷凝液出口管 h 和壓力表接管 b 都選用 32 3.5無(wú)縫鋼管,配法蘭DN25 。加強(qiáng)套管溫度計(jì) d 的管口選用 45 3.5 。進(jìn)料管口 e 采用 32 3.5無(wú)縫鋼管,配法蘭 PN0.6 , DN25 。 安全閥接管 f 采用 32 3.5無(wú)縫鋼管,配法蘭 PN0.6 , DN40 。 出料管口 g 采用 45 3.5 無(wú)縫鋼管,配法蘭 PN0.6 , DN40 。 由標(biāo)準(zhǔn)壓力容器視鏡 i 選用碳素鋼帶頸視鏡 89 4, PN0.6 ,a 式,PN0.6 ,DN80 。標(biāo)記為 JB593-64-212. 參考資料1 李多民，俞惠敏化工過(guò)程設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)M.北京：中國(guó)石化出版社，2011.2 王凱,虞軍.攪拌設(shè)備 M. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社 ,2003.3 方書起.化工設(shè)備課程設(shè)計(jì)指導(dǎo) M. 北京：化學(xué)工業(yè)出版