1、焊接結構課程設計任務書學院專業焊接專業學生姓名學號設計題目蒸汽加熱反應釜設計要求及技術參數：全容積18n3工作壓力0.5MPa工作溫度80C容器材料1Cr18Ni9T.技術要求：1 .寫出該結構的幾種設計方案2. 強度計算及尺寸選擇3. 繪制結構設計圖4. 撰寫主要工藝過程5. 撰寫設計說明書進度安排：1熟悉零件：講授課程，熟悉零件2天2查閱相關資料，提出可行方案2天3上機畫圖3天4書寫說明書4天5圖紙及工藝的檢測2天6答辯2天指導教師（簽字）：學院院長（簽字）：年月日年月日蒸汽加熱反應釜課程設計前后蒸汽加熱反應釜廣泛的應用于醫藥、化工、塑料、橡膠、建材、食品等行業，具有加熱迅速、耐高溫、耐腐

2、蝕、無環境污染、無需鍋爐自動加溫、使用方便等特點。不銹鋼反應釜由鍋體、鍋蓋、攪拌器、加熱夾套、支承及傳動裝置、軸封裝置等組成。鍋體、鍋蓋、攪拌器、軸封等均由1cr18Ni9Ti不銹鋼制作。鍋體與鍋蓋由法蘭密封聯接，鍋體下部有放料孔，鍋內有攪拌器，鍋蓋上開進料、攪拌觀察、測溫測壓、蒸汽引出分福、安全放空等工藝管孔。鍋蓋上部焊接支架上，裝置減速機與電機，由傳動軸驅動鍋內攪拌器，軸封裝置在鍋蓋頂部。加熱夾套上開有進、排油（汽）測溫，放空蒸汽閥門、電熱棒等接管孔。由于用戶因生產工藝、操作條件不盡相同，對鍋蓋工藝開孔、攪拌型式（有槳式、錨式、框式、螺旋式等）、支承型式（懸掛式或支支座式）以及填料密封裝置

3、等/、同要求，另行設計。目錄第一章反應釜釜體的設計1.1 釜體DN、PN的確定41.2 釜體筒體壁厚的設計41.3 封頭的設計51.4 筒體長度H的設計5第二章反應釜夾套的設計1.1.1 夾套的Dj、PN的確定61.2.1 夾套筒體的設計61.3.1 夾套封頭的設計6第三章反應釜釜體及夾套的壓力試驗3.1.2 釜體的水壓試驗93.2.2 釜體的氣壓試驗93.3.2 夾套的液壓試驗10第四章反應釜附件的選型及尺寸設計1. 人孔的設計121. 視鏡的設計131. 支座的選型及設計141. 工藝接管的設計15第五章固體物料進口的開孔及補強計算5.1封頭開人孔后被削弱的金屬面積A的計算18第六章焊縫結

4、構的設計19第七章第七章反應釜的裝配圖及零件圖7.1反應釜的裝配圖227.1反應釜的零件圖22參考文獻23反應釜釜體的設計釜體DN、PN的確定釜體dn的確定將釜體視為筒體，取L/D=1.12由V=(兀/4)DiL,L=1.1DiDi=318XL1X4,14Di=2.75m,圓整Di=2.8mDN=2800mm由文獻14-1頁表4-1-1查得釜體的DN=2800mm1.1.2釜體PN的確定因工作壓力PW=0.5MPa,故：PN=0.6MPa1.2釜體筒體壁厚的設計1.2.1設計參數的確定設計壓力P:P=(1.051.1)PW,取P=1.1PW=1.1X0.5=0.55MPa;1118.放體靜壓&

5、#39;PL：PL=(kgf/cm2)=0.2MPa10PL/P=0.2/0.55=36.36%>5%,不可以忽略PL;計算壓力PC:PC=P+PL=0.75MPa;設計溫度焊縫系數：=1.0（雙面埋弧焊，100%6損探傷）；許用應力2t：根據材料1J18Ni10Ti、設計溫度50C,由文獻14-46Pn0.6MPa續表4-2-8知<rt=131MPa;鋼板負偏差C1：C1=0.8mm腐蝕裕量C2：C2=0mm（不銹鋼腐蝕極微）厚度附加量C:C=C1+C2=0.8mm1.2.2筒體壁厚的設計由公式Sn=PcDi2rt-PC+C得:Sn0.752800拓+0.8=8.84mm,圓整S

6、n=9mm21311-0.75實際取Sn=10mmSn=10mm剛度校核：不銹鋼的Smin>3mm1.3封頭的設計上下封頭都取標準橢圓形封頭，內徑與筒體相同，標準JB1154-73由公式Sn=_pD+C得:2卜-0.5Pc二0.752800+0.8=8.83mm213110.50.75圓整得Sn=9mm根據規定，取封頭壁厚與筒體壁厚一致Sn=10mm封頭的直邊尺寸、體積及重量的確定根據Dn=2800mm由文獻14-12頁續表4-1-4知：曲面高度h1:700mm體積VF：3.12m3直邊高度h2:40mm內表面積F:28.82m質重m:842kg結構如圖1-1所示圖1-1外徑為公稱直徑的

7、橢圓形封頭1.4筒體長度H的設計1.4.1筒體長度H的設計V=VT2V二2F,VT=V-2VF,DiH=V-2VF4V-2VF4父(18-23.12),HF=1.911mm12Di4一一一23.142.8圓整得：H=1920mm1.4.2釜體長徑比L/Di的復核L/Di=(H+2h1)/Di=(1920+2X700)/2800=1.18;在1.01.3之間，滿足要求。Sn=10mm曲面高度h1:700mm體積VF:3.12m3直邊高度h2:40mm內表面積F:8.82m2質量m:842kgH=1920mm第二章反應釜夾套的設計夾套的Dj、PN的確定夾套Dj的確定由夾套的筒體內徑與釜體筒體內徑之

8、間的關系可知:Dj=Di+100=2800+100=2900mm考慮到2900一般不在取值范圍，故取Dj=3000mmDj=3000mm2.1.2夾套PN的確定Pm=田設備設計條件單和，夾套內介質日勺，作壓力為鬲壓，取PN=0.25MPa2.2夾套筒體的設計夾套筒體壁厚的設計因為PN為常壓v0.3MPa,所以需要根據剛度條件設計筒體的最小壁厚。Dj=3000mmv3800mm，取Smin=2Dj/1000且不小于3mm另加C,Smin=6+0.8=6.8(mm),圓整Sn=7mm。對于/、銹鋼制造白筒體壁厚取Sn=8mm。0.25MPaSn=8mm2.2.2夾套筒體長度Hj的初步設計，一、&q

9、uot;V-V匚，、八一一一公式Hj=,14-24-1-3知丫1=7.030Vi所以,H.=0.8-18-3.124604m圓整后Hj=1610mm2mmHj=1610mmJ7.0302.3夾套封頭的設計封頭的選型夾套的下封頭選標準橢球型，內徑與筒體相同。標準JB/1154-73。夾套的上封頭選90二折邊錐形封頭橢球形封頭壁厚的設計因為Pn為常壓v0.3MPa,所以需要根據剛度條件設計封頭的最小壁厚。Dj=3000mm<3800mm，取Smin=2Di/1000且不小于3mm另加C,Smin=6+0.8=6.8mmSn=8mm對于不銹鋼制造白封頭壁厚取Sn=8mm。橢球形封頭結構尺寸的確

10、定曲面高度h1=750mm直邊高度h2=40mm容積Vf=3.18mm3內表面積A=10.012mmSn=8mm圖2-1外徑為公稱直徑的橢圓形封頭下封頭的結構如圖2-1所示由文獻14-12頁續表4-1-4得封頭的尺寸如下：曲面高度h1=750mm直邊高度h2=40mm容積VF=3.18mm3內表面積2A=10.01mm封頭的下部結構如圖2-1封頭下部結構的主要結構尺寸Dmin=圖2-2封頭的下部結構2.3.490：折邊錐形封頭壁厚的設計考慮到封頭的大端與夾套筒體對焊，小端與釜體筒體角焊，因此取封頭的壁厚與夾套筒體的壁厚一致，即Sn=8mm。結構如圖2-3所示由文獻14-31頁續表4-1-13得

11、直邊高度h=25mm圓弧半徑=50mm反應釜釜體及夾套的壓力試驗釜體的水壓試驗水壓試驗壓力的確定水壓試驗的壓力：pT=1.25pUj且不小于(p+0.1)MPa,查)=1.0ptMPa=0.69二L7pT=1.25X0.55x1=0.69MPa,(p+0.1)=0.65MPa,取pT=0.69MPa液壓試驗的強度校核由-max_p"Dj+Sn-C)得.2(SnC)一0.69(280010-0.8max=105.3MPa2(10-0.8)0.9os6=0.9X131x1.0=117.9MPa由仃max=105.3MPa<0.9crss故液壓強度足夠壓力表的量程、水溫及水中Cl-濃

12、度的要求壓力表的最大量程：P表=2pT=2X0.69=1.38MPa或1.5PYP走<4PtIP1.03MPa<P<2.76MPa衣衣水溫15C水中Cl一濃度W25mg/L水壓試驗的操作過程操作過程：在保持釜體表面干燥的條件下，首先用水將釜體內的空氣排空，再將水的壓力緩慢升至0.69MPa，保壓不低于30min,然后將壓力緩慢降至0.55MPa，保壓足夠長時間，檢查所有焊縫和連接部位有無泄露和明顯的殘留變形。若質量合格，緩慢降壓將釜體內的水排凈，用壓縮空氣吹干釜體。若質量不合格，修補后重新試壓直至合格為止。水壓試驗合格后再做氣壓試驗。釜體的氣壓試驗氣壓試驗壓力的確定01氣壓試

13、驗的壓力：pT=1.15pt01pT=1.15X0.55X1.0=0.6325(MPa)取pT=0.65MPa3.2.2氣壓試驗的強度校核由；入ax吧七三二得:2(Sn-C)pT=0.65MPa仃max=99.23MPa0max<0.8Qs=0.8x131X1.0=104.8MPa氣壓強度足夠3.2.3氣壓試驗的操作過程做氣壓試驗時，將壓縮空氣的壓力緩慢將升至0.06MPa，保持5min并進行初檢。合格后繼續升壓至0.325MPa,其后按每級的0.065MPa級差，逐級升至試驗壓力0.65MPa，保持10min,然后再降至0.55MPa，保壓足夠長時間同時進行檢查，如有泄露，修補后再按上

14、述規定重新進行試驗。釜體試壓合格后，再焊上夾套進行壓力試驗。3.3夾套的液壓試驗3.3.1液壓試驗壓力的確定液壓試驗的壓力：pT=1.25p且不小于(p+0.1)MPa,查=1.055pT=1.25X0.25X1.0=0.3125MPa,(p+0.1)=0.35MPapT<(p+0.1),取pT=0.35MPa1Pt=0.353.3.2液壓試驗的強度校核MPa上Pt(D+Sn-C)/口由仃max=0二n_-得:2(Sn-C)仃max=73.09MPa仃max=73.09MPa<0.9仃=0.9x131x1.0=117.9(MPa)液壓強度足夠壓力表的量程、水溫的要求壓力表的量程：P

15、*=2p=2X0.35=0.7MPa衣11或1.5P”P表W4R即0.525MPa<P表<1.4MPa水溫5C。液壓試驗的操作過程在保持夾套表面十燥的條件下,首先用水將夾套內的空氣排空，再將水的壓力緩慢升至0.35MPa，保壓不低于30min,然后將壓力緩慢降至0.25MPa，保壓足夠長時間，檢查所有焊縫和連接部位有無泄露和明顯的殘留變形。若質量合格，緩慢降壓將夾套內的水排凈，用壓縮空氣吹干。若質量不合格，修補后重新試壓直至合格為止。第四章反應釜附件的選型及尺寸設計4.1人孔的設計由于釜體的內徑Dj=2800mm因此需要在釜體的封頭上設置人孔，本設計選用500-0.6RF回轉蓋不銹

16、鋼人孔。由HG21596-1999回轉蓋不銹鋼人孔得其結構如圖4-1。圖4-1回轉蓋不銹鋼人孔尺寸見表4-1密封面形式公稱壓力(MPa)公稱直徑(mm)尺寸(mmdwxsDD1ABLbB1H1H2d突面0.65005364603517253630231120(RF05055000)X5螺栓/螺柱螺母數量直徑X長度數量20M20X10020材料見表4-2表4-2FF-序*H標碓號j名稱依材料1曾節1不鐫銅2GB5780GB90HG2ORI3H栓，柱見數據考i4+2緞8級JSCrMnA3GB4】GB6170>iG20613螺母j1囊30CrMo45法蘭12uK、20疲（16Mn鍛1*不精綱H

17、G20606(H(；ZOfijO)整片1石棉橡膠板（金屬纏癌墊片）*6HG20592法蘭菠1不悟衲/ZORCfMnR)7紀手1Q235-AFg軸銷1QW35-A9GB91銅1低碳槽10GB95堂園2I0UHVn簫軸耳門）1Q235-AF法蘭軸耳口）Q235-A-FJ3-法色軸4f幻-*1Q235J.FN蓋輔耳0;）1Q2351AF15J襯筒1不瞞鋼4.2視鏡的選型選用Dn=125的帶頸視鏡。其結構見圖4-2。由文獻14-157頁表4-5-4確定視鏡的規定標記、標準圖號標記：視鏡nPN1.0,DN125標準圖號：HG501-86-19。視鏡的尺寸見表4-3及材料見表4-4。圖4-2視鏡的結構型式

18、表4-3視鏡的尺寸DN視鏡玻璃dnxSDD1b1b2H1雙頭螺柱數量直徑125145X15.222519040281058M16表4-4視鏡的材料件號名稱數量材料件號名稱數量材料1視鏡玻璃1硼硅玻璃(SJ-6)1壓緊環1Q235-A2襯墊2石棉橡膠板2雙頭螺柱8Q235-A3緣接11Cr18Ni9Ti3螺母16Q235-A4.3支座的選型及設計4.3.1支座的選型及尺寸的初步設計:反應釜加熱方式是蒸汽加熱，由文獻14-175頁選耳式B型支座,支座數量為4個，粗略估計反應釜總質量為2t標記：支座2JB1165-81材料：1Cr18Ni9Ti科嚏懂圖4-3B型耳式支座尺寸如表4-5表4-5B型耳式

19、支座的尺寸支座允許載荷t支座尺寸mm地腳螺栓尺寸加強墊板尺寸LHbSacfS1孔徑d直徑寬長厚度22111271M2312.095604000304240105050004.4工藝接管的設計4.4.1由GB_T_17395-1998查無縫鋼管(1)進料口、出料口接管采用*159X15.9無縫鋼管，罐內的接管與夾套內表面磨平。配用突面帶頸式平焊管法蘭：HG20592法蘭SO150-0.6RF1Cr18Ni10Ti(2)進氣口、出氣口、進水口、出水口接管采用189X8.9無縫鋼管，接管與封頭內表面磨平。配用突面板式平焊管法蘭：HG20592法蘭PL80-0.6RF1Cr18Ni10Ti。(3)溫度計、壓力計、液面計接口采用457X5.7無縫鋼管，伸入釜體內一定長度。配用突面板式平焊管法蘭：HG20592法蘭PL50-1.6RF1Cr18Ni10Ti。4.4.2管法蘭尺寸的設計工藝接管配用的突面板式（帶頸）平焊管法蘭的結構如圖4-4、4-5。由GB_T_17395-1998并根據PN=0.6MPa、PN=1.6MPa和接管的DN確定法蘭的尺寸。管法蘭的尺寸見表4-6、4-7圖4-4板式平焊法蘭圖4-