1、 課 程 設(shè) 計(jì)設(shè)計(jì)題目 攪拌式反應(yīng)釜設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 專業(yè)班級(jí) 過(guò)程裝備與控制工程 指導(dǎo)教師 “過(guò)程裝備課程設(shè)計(jì)”任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)者姓名： 班級(jí)： 學(xué)號(hào)：指導(dǎo)老師： 日期：1.設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)一臺(tái)夾套傳熱式帶攪拌的反應(yīng)釜2.設(shè)計(jì)參數(shù)和技術(shù)特性指標(biāo)簡(jiǎn) 圖設(shè) 計(jì) 參 數(shù) 及 要 求容器內(nèi)夾套內(nèi)工作壓力，MPa設(shè)計(jì)壓力，MPa 工作溫度，設(shè)計(jì)溫度，100150介質(zhì)有機(jī)溶劑蒸汽全容積，m3 操作容積，m3傳熱面積，m23腐蝕情況微弱推薦材料Q345R攪拌器型式推進(jìn)式攪拌軸轉(zhuǎn)速250 r/min軸功率3 kW接 管 表符號(hào)公稱尺寸DN連接面形式用途A25PL/RF蒸汽入口B65PL/RF加料口C1,210

2、0視鏡D25PL/RF溫度計(jì)管口E25PL/RF壓縮空氣入口F40PL/RF放料口G25PL/RF冷凝水出口3.設(shè)計(jì)要求（1）進(jìn)行罐體和夾套設(shè)計(jì)計(jì)算；（2）選擇接管、管法蘭、設(shè)備法蘭；（3）進(jìn)行攪拌傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)；（4）設(shè)計(jì)機(jī)架結(jié)構(gòu)；（5）設(shè)計(jì)凸緣及選擇軸封形式；（6）繪制配料反應(yīng)釜的總裝配圖；（7）繪制皮帶輪和傳動(dòng)軸的零件圖1罐體和夾套的設(shè)計(jì)1.1 確定筒體內(nèi)徑 表4-2 幾種攪拌釜的長(zhǎng)徑比i值攪拌釜種類設(shè)備內(nèi)物料類型長(zhǎng)徑比i值 一般攪拌釜液-固相或液-液相物料 i11.3氣-液相物料 i12發(fā)酵罐類 I1.72.5 當(dāng)反應(yīng)釜容積V小時(shí)，為使筒體內(nèi)徑不致太小，以便在頂蓋上布置接管和傳動(dòng)裝置，通

3、常i取小值，此次設(shè)計(jì)取i1.1。一般由工藝條件給定容積V、筒體內(nèi)徑按式4-1估算：得D=1084mm.式中 V工藝條件給定的容積，； i長(zhǎng)徑比，（按照物料類型選取，見(jiàn)表4-2） 由附表4-1可以圓整1100，一米高的容積0.95 1.2確定封頭尺寸 橢圓封頭選取標(biāo)準(zhǔn)件，其形式選取化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)圖4-3，它的內(nèi)徑與筒體內(nèi)徑相同，釜體橢圓封頭的容積由附表4-2 0.198，（直邊高度取50mm）。1.3確定筒體高度反應(yīng)釜容積V按照下封頭和筒體兩部分之容積之和計(jì)算。筒體高度由計(jì)算H1=（2.2-0.198）/0.95=0.949m，圓整高度1000mm。按圓整后的修正實(shí)際容積由式V=

4、V1m×H1+V封=0.95×1.000+0.198=1.148式中 ； 一米高的容積/m 圓整后的高度，m。1.4夾套幾何尺寸計(jì)算 夾套的結(jié)構(gòu)尺寸要根據(jù)安裝和工藝兩方面的要求。夾套的內(nèi)徑可根據(jù)內(nèi)徑由500600700180020003000+50+100+200選工藝裝料系數(shù)=0.60.85選取，設(shè)計(jì)選取0.80。1.4.1夾套高度的計(jì)算H2=（V-V封）/V1m=0.758m1.4.2.夾套筒體高度圓整為800mm。1.4.3罐體的封頭的表面積由化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)附表4-2查的F封=1.398。1.4.4一米高的筒體內(nèi)表面由化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)附表4-1查的。F1m=3.46

5、1.4.5實(shí)際的傳熱面積F=4.166>3，由化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)式4-5校核4.1663所以傳熱面積合適。2夾套反應(yīng)釜的強(qiáng)度計(jì)算 強(qiáng)度計(jì)算的參數(shù)的選取及計(jì)算均符合GB150-1998鋼制壓力容器的規(guī)程。此次設(shè)的工作狀態(tài)已知時(shí)，圓筒為外壓筒體并帶有夾套，由筒體的公稱直徑 mm，被夾套包圍的部分分別按照內(nèi)壓和外壓圓筒計(jì)算，并取其中較大者。2.1設(shè)備選用Q-235-A優(yōu)質(zhì)沸騰碳素鋼。2.2設(shè)計(jì)的設(shè)備有工藝參數(shù)給定的內(nèi)壓為0.25MPa。2.3夾套內(nèi)的設(shè)計(jì)壓力由工藝參數(shù)給定為0.33MPa。2.4罐體內(nèi)的設(shè)計(jì)溫度。2.5夾套內(nèi)的設(shè)計(jì)溫度。2.6在加壓和工作狀態(tài)下要考慮液柱的高度由化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課

6、程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)式P1h=0.01MPa2.7計(jì)算壓力2.8 夾套的液柱靜壓力P1c=P1+P1h=0.25+0.01=0.26MPa。2.9 計(jì)算壓力2.10通過(guò)焊接的容器，其焊縫中可能存在一定的缺陷，而且在焊縫附近會(huì)由于受熱而引起組織結(jié)構(gòu)的變化，從而成為薄弱環(huán)節(jié)，因此在計(jì)算是要加入焊縫系數(shù)可按過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)表4-5選取0.85做為其接頭系數(shù)。2.11設(shè)計(jì)溫度下的材料許用應(yīng)力由化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)表9-5查取113。2.12罐體的筒體的計(jì)算厚度。1=P1cD1/（2t-P1c） =0.26×1300/（2×113×0.85-0.26） =0.891mm2.13夾套的筒體的

7、計(jì)算厚度 2=P2cD2/（2t-P2c） =0.3×1400/（2×113×0.85-0.3） =1.234mm。2.14罐體封頭的計(jì)算厚度1=P1cD1/（2t-0.5P1c） =0.26×1300/（2×113×0.85-0.5×0. 26） =0.89mm2.15夾套封頭的計(jì)算厚度2=P2cD2/（2t-0.5P2c） =0.3×1400/（2×113×0.85-0.3×0.5） =1.233mm2.16鋼板的厚度負(fù)偏差由過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)表4-2取。2.17腐蝕裕量 C2=2.0m

8、m2.18由此的厚度附加量。C=C1+C2=2.6mm2.19則罐體筒體的設(shè)計(jì)厚度1d=1+C2=2.891mm2.20則夾套筒體的設(shè)計(jì)厚度2d=2+C2=3.234mm2.21罐體封頭的設(shè)計(jì)厚度1d=1+C2=2.89mm2.23夾套封頭的設(shè)計(jì)厚度2d=2+C2=3.233mm2.24對(duì)于碳素鋼或是低合金鋼規(guī)定筒體的最小厚度不應(yīng)小于，若加上腐蝕裕量，則名義厚度至少應(yīng)取，由鋼板的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格名義厚度取為。2.25罐體筒體的名義厚度取5mm。2.26夾套筒體的名義厚度取5mm。2.27罐體封頭的名義厚度取5mm。2.28夾套封頭的名義厚度取5mm。3穩(wěn)定性計(jì)算各國(guó)的設(shè)計(jì)規(guī)范均推薦采用圖算法，此次設(shè)計(jì)

9、的也采用圖算法。由罐體圓筒168所以是薄壁圓筒，僅需進(jìn)行穩(wěn)定性校核。3.1假設(shè)罐體筒體的名義厚度為8mm。3.2在內(nèi)壓計(jì)算時(shí)由過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)表4-2可以查6mm的鋼板厚度負(fù)偏差C1=0.6mm，腐蝕裕量主要是防止容器在受壓的條件下由于均勻腐蝕，機(jī)械磨損而導(dǎo)致的厚度消弱減薄，筒體和封頭都要考慮，對(duì)于碳素鋼和底合金鋼不小于1.0。此處取，C=C1+C2=2.6mm。3.3罐體筒體的有效厚度1e=1n-C=8-2.6=5.4mm。3.4罐體筒體的外徑 D1o=1120mm3.5由化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)查橢圓封頭的曲邊高度h1=350mm，直邊高度h2=50mm，筒體的計(jì)算L=H2+1/3h1+h2=891.

10、67mm。3.6計(jì)算系數(shù)L/D10=0.796。3.7計(jì)算系數(shù)D10/1e=151.353.8以和的值由過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)圖4-7做為計(jì)算圖查得A值A(chǔ)0.00072。3.9由所選的材料為碳素鋼由過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)查4-6做為計(jì)算圖查B的值B97。3.10由過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)的式4-26計(jì)算許用壓力p，P=B/ D1o/1e=97/151.35=0.641>0.3MPa3.11假設(shè)罐體封頭的名義厚度為8mm。3.12在內(nèi)壓計(jì)算時(shí)由過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)表4-2可以查8mm的鋼板厚度負(fù)偏差，腐蝕裕量主要是防止容器在受壓的條件下由于均勻腐蝕，機(jī)械磨損而導(dǎo)致的厚度消弱減薄，筒體和封頭都要考慮，對(duì)于碳素鋼和底合金鋼不小于1.

11、0。此處取，。3.13罐體封頭的有效厚度1e=1n-C=8-2.8=5.2mm。3.14罐體筒體的外徑D1o=1016mm。3.15筒體的計(jì)算L=H2+1/3h1+h2=966.7mm。3.16可以由過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)式4-89得 A=0.0007。3.17由過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)圖4-7可以查的相應(yīng)的。3.18許用外壓力P=B/ D1o/1e=97/1151.35=0.641>0.3MPa罐體封頭的名義厚度取為為8mm。4水壓試驗(yàn)校核 出材料本身的缺陷外，壓力容器在制造過(guò)程中由于焊縫的存在可能會(huì)有缺陷存在，為了考察缺陷對(duì)壓力容器的影響，壓力容器完成后要進(jìn)行壓力試驗(yàn)。對(duì)于內(nèi)壓容器耐壓試驗(yàn)的目的是為了在超

12、壓的情況下缺陷是不是會(huì)迅速擴(kuò)展開(kāi)了，釀成事故，同時(shí)檢測(cè)密封結(jié)構(gòu)的密封性能。4.1內(nèi)壓容器圓筒試驗(yàn)壓力按過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)式4-87 P1T=0.187MPa。4.2夾套的水壓試驗(yàn)壓力按過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)式4-87 P2T=0.247MPa。4.3材料在屈服點(diǎn)的應(yīng)力s=345MPa。4.4 T=236.925MPa。4.5罐體圓筒的應(yīng)力1T=P1T（D1+1e）/21e =13.98MPa179.8MPa。4.6夾套圓筒的應(yīng)力 2T=P2T（D2+2 e）/22 e =20.12MPa179.8MPa所以壓力試驗(yàn)合格，所選的厚度合適。5 攪拌軸的設(shè)計(jì) 攪拌軸的設(shè)計(jì)與一般的機(jī)械軸的設(shè)計(jì)方法與一般的傳動(dòng)軸相同。

13、此處選軸的材料為45鋼。5.1軸的功率p為4kw。5.2軸的轉(zhuǎn)速為。5.3軸的材料為45。5.4軸所傳遞的扭矩。5.5所選的45鋼的許用剪切應(yīng)力為35MP。5.6系數(shù)A。取為112。5.7軸端直徑5.8開(kāi)1 個(gè)鍵槽軸徑擴(kuò)大5過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)：28.22×（10.05）29.63mm5.9圓整軸徑，即直徑d30mm5.10連軸器選用6 V帶輪的設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容和步驟6.1傳動(dòng)的額定功率P為5.5KW6.2查附表54則取Y132M1-6型電機(jī)6.3小帶輪轉(zhuǎn)速n1=960r/min6.4大帶輪轉(zhuǎn)速6.5工況系數(shù)KA1.26.6設(shè)計(jì)功率Pd=1.2×5.5=6.6KW6.7選V帶型號(hào)B型帶

14、6.8傳動(dòng)比i=960/250=3.846.9小皮帶計(jì)算直徑選160mm6.10驗(yàn)證代速v=D1n1/60×1000=8.04m/s>5m/s6.11所選定速度應(yīng)在最大2530和最小5之間，正好符合要求。所以選小帶輪的直徑為160mm。6.12 滑動(dòng)率取0.02。6.13大帶輪的計(jì)算直徑D2=（n1/n2）D1（1-） =960/250×160×（1-0.01） =602.1mm所以取大帶輪的直徑為630mm。6.14 初定中心距由所以取1000。6.15 可以計(jì)算帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度為可以有式計(jì)算得到并且要在最大最小距離之間，=2a+/2（D1+D2）+（D2-D

15、1）（D2-D1）/4a =2×1000+3.14/2（160+630）+（630-160）（630-160）/4×1000 =3295.5.1mm 在最大最小距離之間。選取基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld=3550mm6.16確定中心距a確定帶按裝時(shí)的最大最小距離之間，a=ao+（Ld-Ldo）/2 =1000+（3550-3295.5）/2 =1127mm6.17小帶輪包角，=180°-（D2-D1）/a×57.3° =180°-（630-160）/1000×57.3° =156°120，大于120度。6.18單根V帶的額定功率Po=1.66kw。P=0.17KW6.19包角修正系數(shù)6.21帶長(zhǎng)修正系數(shù)6.22V帶根數(shù)z=Pc/（Po+P）Ka KL =6.6/（1.66+0.17）×0.98×1.