安徽理工大学制药工程化工设备立式反应釜课程设计内容-朱文权.doc
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1、反应釜设计的有关内容由设计条件单可知,设计的反应釜体积为1.2、操作体积为0.96;搅拌装置配制的电机功率为1.5、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导热油进行电加热;装置上设有7个工艺接管、2个视镜、4个耳式支座、8个电加热器套管、1个人孔、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;(9)搅拌轴及框式搅拌桨的尺寸设
2、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釜体的确定已知L/ =1.2,由V=(/4),L=1.2,得,圆整取由文献【1】表16-1查得釜体的1.1.2釜体PN的确定由于操作压力0.3故:0.61.2釜体筒体壁厚的设计1.2.1设计参数的确定设计压力:(1.051.1),取1.1=1.10.3MPa;液体静压:由筒体高度=1.21.2=1.44m,取液体物料的平均密度为860kg/,若按釜内全部充满料液计算液相静压强,则有=12145Pa因=5,故
3、可以忽略;计算压力: = = 1.1;设计温度:65 ;焊缝系数: 0.85(局部无损探伤);许用应力:根据材料0Cr18Ni10Ti、设计温度65,由文献【1】表14-4知137;钢板负偏差:0.25(查文献【1】表14-6,GB6654-96);腐蚀裕量:1.0(尚耐腐蚀材料,单面腐蚀;查文献【1】表14-7)。1.2.2筒体壁厚的设计由公式 得:+0.25+1.0=2.95mm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【1】表16-4选釜体的封头选标准椭球型,代号EHA、标准JB/T47462002。1.3.2设计
4、参数的确定1.1=1.1;=1.1;由于封头,故可用整板冲压成型,1.0;0.25(GB6654-96);1.0。1.3.3封头的壁厚设计由公式得 =2.70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【1】表16- 5知:直边高度:25容 积:0.1980总 深 度 H =300内表面积A:1.3980质 量 :53.7kg1.4筒体长度的设计1.4.1筒体长度H的设计,=1.055圆整得:=10551.4.2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件单可知,夹套内介质的压力为常压,取设计外压=0.
5、1。1.5.2试差法设计筒体的壁厚设筒体的壁厚5,则:=5-1.25=3.75,=1110,由得:=1.171110=22343.7筒体的计算长度=1055+300=1155=22343.7;故该筒体为短圆筒。圆筒的临界压力为:由=/,=3得=0.309/3=0.103因=0.1 =0.103;所以假设5满足稳定性要求。故筒体的壁厚5。1.5.3图算法设计筒体的壁厚设筒体的壁厚5,则:=5-1.25 = 3.75,=1110,。筒体的计算长度=1055+300/3=1155在文献【1】图15- 4中的坐标上找到0.780的值,由该点作水平线与对应的线相交,沿此点再作竖直线与横坐标相交,交点的对
6、应值为:0.00026。由文献【1】图15-7中选取,在水平坐标中找到=2.610-4点,由该点作竖直线与对应的材料温度线相交,沿此点再作水平线与右方的纵坐标相交,得到系数的值为:33MPa、=1.87105根据=得:=0.111()因为0.10.111,所以假设5合理,取封头的壁厚5。由文献【1】表16-3知:DN=1100mm,=5的筒体单位高筒节质量约为136kg/m,则筒体质量为1361.055=143.48kg1.6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头的壁厚=5,则:= 5-1.25=3.75(),对于
7、标准椭球形封头=0.9,0.91100=990,=990/3.75查文献【1】式(15-6)可得,计算系数:= 4.73510-4由文献【1】图15- 7的水平坐标上找到=4.73510-4点,由该点作竖直线与对应的材料温度线相交,沿此点再作水平线与右方的纵坐标相交,得到系数的值为值为:55、=1.87105根据=得:=0.208因为0.11.8时取1.8,+0.1= 0.43, 取=0.433.1.2液压试验的强度校核由 得:因63.31.8时取1.8。=1.250.111.0=0.138,+0.1= 0.21取=0.213.3.2液压试验的强度校核由 得:因31.05 0.9 =0.923
8、50.85=179.7()故液压强度足够3.3.3压力表的量程、水温的要求压力表的量程:P表= 2=20.21=0.42或0.3150.84MPa,水温5。3.3.4液压试验的操作过程 在保持夹套表面干燥的条件下,首先用水将夹套内的空气排空,再将水的压力缓慢升至0.21,保压不低于30min,然后将压力缓慢降至0.105,保压足够长时间,检查所有焊缝和连接部位有无泄露和明显的残留变形。若质量合格,缓慢降压将夹套内的水排净,用压缩空气吹干。若质量不合格,修补后重新试压直至合格为止。第四章 反应釜附件的选型及尺寸设计4.1釜体法兰联接结构的设计设计内容包括:法兰的设计、密封面形式的选型、垫片设计、
9、螺栓和螺母的设计。4.1.1法兰的设计(1)根据1100mm、0.6,由文献【1】表16-9确定法兰的类型为甲型平焊法兰。标记:法兰FF1200-0.6 JB/T4701-2002查文献【1】表16-12可知,材料:16MnR查文献【1】表16-13可知,螺栓规格:M20;螺栓数量:48(2)查文献【1】图16-7可确定法兰的结构,表16-3可确定法兰的主要尺寸,法兰的结构和主要尺寸如图41 如表41图41 甲型平焊法兰表 41 法兰结构尺寸公称直径DN/法兰/螺栓规格数量1100123011901155114111385523M20484.1.2密封面形式的选型根据0.61.6、介质温度65
10、和介质的性质,由文献【1】表1614 可知密封面型式为光滑面。4.1.3垫片的设计由文献【1】表331页16-14得垫片选用耐油橡胶石棉垫片,材料为耐油橡胶石棉板(GB/T539),文献【2】表8-5可确定其结构及尺寸,见图42和表4-2 图4-2 垫片的结构表4-2 垫片的尺寸1140110034.1.4螺栓、螺母和垫圈的尺寸规格及材料本设计选用六角头螺栓(C级、GB/T5780-2000)、型六角螺母(C级、GB/T41-2000)平垫圈(100HV、GB/T95-2002)螺栓长度的计算:螺栓的长度由法兰的厚度()、垫片的厚度()、螺母的厚度()、垫圈厚度()、螺栓伸出长度确定。其中=5
11、8、=3、=30、=3、螺栓伸出长度取=0.427.7螺栓的长度为:=166.08取170螺栓标记: GB/T5780-2000 螺母标记: GB/T41-2000 垫圈标记: GB/T95-2002 24-100HV 法兰、垫片、螺栓、螺母、垫圈的材料根据甲型平焊法兰、工作温度=130的条件,由文献【3】附录8法兰、垫片、螺栓、螺母材料匹配表进行选材,结果如表43所示。表43 法兰、垫片、螺栓、螺母的材料法 兰垫 片螺 栓螺 母垫 圈16MnR耐油橡胶石棉3520100HV4.2工艺接管的设计在文献【2】表8-2对应无缝钢管的公称直径DN可查其外径D0、壁厚Sn.。(1)导热油进口接管采用4
12、73.5无缝钢管,罐内的接管与夹套内表面磨平。配用突面板式平焊管法兰:HG20592 法兰 PL40-0.1 RF 20。(2)N2(g)进口采用323.5无缝钢管,接管与封头内表面磨平。配用突面板式平焊管法兰:HG20592 法兰 PL25-0.6 RF 0Cr18Ni10Ti。(3)工艺物料进口采用473.5无缝钢管,管的一端切成,伸入罐内一定长度。配用的突面板式平焊管法兰:HG20592 法兰 PL40-0.6 RF 0Cr18Ni10Ti。(4)放料口采用1084.0无缝钢管,接管与封头内表面磨平。配用突面板式平焊管法兰:HG20592 法兰 PL100-0.6 RF 0Cr18Ni1
13、0Ti。与其配套的是手动下展式铸不锈钢放料阀,标记:放料阀6-100 HG5-11-81-3.(5)导热油出口采用473.5无缝钢管,接管与封头内表面磨平。配用突面板式平焊管法兰:HG20592 法兰 PL40-0.1 RF 20。(6)安全阀接口采用323.5无缝钢管,接管与封头内表面磨平。配用突面板式平焊管法兰:HG20592 法兰 PL25-0.6 RF 0Cr18Ni10Ti。(7)冷凝器接口采用1084.0无缝钢管,接管与封头内表面磨平。配用突面板式平焊管法兰:HG20592 法兰 PL100-0.6 RF 0Cr18Ni10Ti。(8)加热器套管采用无缝钢管,罐内的接管与下封头内表
14、面磨平磨平。配用突面板式平焊管法兰:HG20592 法兰 PL50-0.1 RF 20。(9)固体物料进口采用2126无缝钢管,罐内的接管与下封头内表面磨平磨平。配用突面板式平焊管法兰:HG20592 法兰 PL200-0.1 RF 20。(10)视镜采用884无缝钢管,接管与封头内表面磨平。配用突面板式平焊管法兰:HG20592 法兰 PL80-0.6 RF 0Cr18Ni10Ti。4.3管法兰尺寸的设计工艺接管配用的突面板式平焊管法兰的结构如图。由文献【4】表3-2-3并根据、和接管的,由板式平焊管法兰标准(HG20592)确定法兰的尺寸。管法兰的结构和尺寸见图4-3和表4-4。图43 板
15、式平焊管法兰表4-4 板式平焊管法兰的尺寸(HG20592)接管名称公称直径接管外径连 接 尺 寸法兰厚度密封面法兰内径厚度安全阀接口、N2接口253210075114101458233工艺物料进口4045130100144121688246导热油进口4045130100144121688246固体物料进口20021932028018816222542222冷凝器接口、放料口10010821017018816181442110导热油出口4045130100144121688246加热器套管505714011014412161242594.4垫片尺寸及材质工艺接管配用的突面板式平焊管法兰的垫片的
16、结构如图4-4所示,查文献【2】表7-8可确定其尺寸,尺寸、材质表4-5所示。4.4.1垫片的结构图4-4 管道法兰用软垫片4.4.2密封面形式及垫片尺寸表4-5 密封面形式及垫片尺寸接管名称密封面型式垫片尺寸()垫片材质外径内径厚度安全阀接口、N2接口RF63322耐油石棉橡胶板工艺物料进口RF86452耐油石棉橡胶板导热油进口RF86452耐油石棉橡胶板固体物料进口RF2732192耐油石棉橡胶板冷凝器接口、放料口RF1521082耐油石棉橡胶板导热油出口RF86452耐油石棉橡胶板加热器套管RF96572耐油石棉橡胶板4.5人孔的设计由于釜体的内径=,因此需要在釜体的封头上设置人孔,以便
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