反应釜课程设计报告.doc
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1、设计条件及设计内容分析由设备条件单可知,设计的反应釜容积为1.8m3、操作容积为1.54m3;搅拌装置配置的电机功率为3.0KW、搅拌轴转速为85r/min、搅拌桨形式为框式;加热方式为用夹套内导热油进行电加热;装置上有8个工艺接管、2个视镜、4个耳式支座、10个电加热套管、1个固体物料进口、1个测控接管。反应釜设计的主要内容有:(1)、釜体的强度、刚度、稳定性计算和结构设计;(2)、夹套的强度、刚度计算和结构设计;(3)、设计釜体的法兰连接结构、选择接管、管法兰;(4)、人孔的选型及补强计算;(5)、支座的选型及验算;(6)、视镜的选型;(7)、焊缝的结构及尺寸设计;(8)、电机、减速机的选
2、型;(9)、搅拌轴及框式搅拌桨的尺寸设计;(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)、绘制总装配图及搅拌轴零部件等。第一章 反应釜釜体的设计1.1 釜体DN、PN的确定1.1.1 釜体DN的确定对于直立的反应釜来说,釜体的设备容积通常是指圆柱形筒体及下封头所包含的容积,即 V=VT+VF式中 VT 设备筒体部分容积,m3;VF 封头容积,m3。根据V及选定的L/Di值,将釜体视为圆柱形筒体,可以初步估算筒体内径,且根据设备条件单知L/Di=1.1。 由题可知L/Di=1.2 且=1.8 则,圆整后Di=1300mm,根据规
3、定DN取1200mm。1.1.2 釜体PN得确定因操作压力为PW=0.58MPa,查标准得PN=0.6MPa1.2 釜体筒体壁厚的设计1.2.1 设计参数的确定 因釜体上装有安全阀,取P=1.1PW P=1.1PW=1.10.58=0.638MPa ,因带有夹套,双面腐蚀C2=1,查表得0Cr18Ni10Ti材料1.2.2 筒体壁厚的设计由公式Sn=得由Sn=mm 考虑不锈钢常用厚度为5mm,则取Sn=5mm1.3 釜体封头的设计1.3.1 封头的选型 由题目可得该反应釜的封头采用标准椭圆形封头,类型是EHA。1.3.2 设计参数的确定P=1.1PW=1.10.58=0.638MPa,PL=0
4、.0132MPa(可忽略,道理同上)压力同釜体PC=P=0.638MPa=1(双面焊,100%无损探伤)C1=0.25mm C2=1mm(双面腐蚀), 查表得0Cr18Ni10Ti材料1.3.3 封头的壁厚的设计由公式得Sn=4.38mm 取封头Sn与筒体一致,则Sn=5mm1.4 筒体长度H的设计1.4.1 筒体长度H的设计 由DN=1200mm查EHA标准可知VF=0.2545m3 筒体每米高容积V1=1.131m3/m,则: 筒高估算为圆整取 H=1370mm1.4.2 釜体长径比L/Di的复核釜体长度为圆整后L=1500mm长径比复核为1.5 外压筒体壁厚的设计1.5.1 设计外压的确
5、定 PC=0.1MPa1.5.2 试差法设计外压筒体的壁厚设筒体的壁厚为Sn=5mm Se=Sn-C=5-1.25=3.75mmD0=Di+2Sn=1200+25=1210mm由Lcr=1.17 D0(D0/ Se)1/2得Lcr=1.171210(1210/3.75)1/2=25430.1mmL=1500mmLcr=25430.1mm该筒体为短圆筒,圆筒的临界压力Pcr=2.6E/LD0(D0/Se)1/2查文献1中图15-7得E=1.86105代入得Pcr=2.61.861053.752/15001210(1210/3.75)1/2=0.208MPa P=Pcr/m对于圆筒 m=3 得 P
6、=0.208/3=0.069MPa 由于PPC,则假设不合理。再取Sn=6mm,Se=Sn-C=6-1.25=4.75mm,D0=Di+2Sn=1200+26=1212mm则:PC,假设Sn=6mm合理。1.5.3 图解法设计筒体的壁厚设Sn=6mm,Se=Sn-C=6-1.25=4.75mm,D0=Di+2Sn=1200+26=1212mmL/DO=1.25,DO/ Se=255.16查文献1中图15-4得A=0.00026,再查图15-7得B=32MPa则于是PPC,设计合理。1.6 外压封头壁厚的设计1.6.1 设计外压的确定 PC=0.1MPa1.6.2 封头壁厚的计算设封头的壁厚为S
7、n=6mm Se=Sn-C=4.75mm参考文献1中公式15-5PC,设计合理。综上所述,取内压和外压两者中最大壁厚,即筒体与封头Sn=6mm。第二章 反应釜夹套的设计2.1 夹套釜体DN,PN得确定2.1.1 夹套釜体DN得确定 Dj=Di+300=1200+300=1500mm 根据规定,DN=1500mm2.2.2 夹套釜体PN得确定因操作压力为常压 查得PN=0.25MPa2.2 夹套筒体的设计2.2.1 设计参数的确定P=1.1PW=1.10.1=0.11MPa 因为釜体内反应物浓度与水相近,故按水计算反应物静压,即: P液=1.0103101.610-6=0.016MPa P液不能
8、忽略 PC=P+P液=0.11+0.016=0.126MPa,t=130,=0.85(由于检测不便,作局部检测),C1=0.25,C2=1mm(夹套外有保温层,为单面腐蚀),查Q235-B的t=113MPa2.2.2 夹套筒体壁厚的设计设夹套筒体壁厚Sn=4mm 由公式Sn=得圆整Sd=4mm Sn=Sd 因此假设合理按刚度条件重新校核由于Di=1400P+0.1=0.738MPa PT=0.7975MPa3.1.2 液压试验的强度校核由得=101.15MPa对于不锈钢,=203MPa得=85.936MPa0.9=0.92031.0=182.7MPa因此液压强度足够.3.1.3 压力表得量程、
9、水温及水中浓度的要求压力表的最大量程:P表=2PT=20.309=0.618MPa或1.5PT P表4PT 即 0.464MPa P表1.24MPa水温:t15水中浓度:b25mg/L,以防止氯离子腐蚀3.1.4 水压试验的操作过程 在保持釜体表面干燥的条件下,首先用水将釜体内的空气排空,再将水的压力缓慢升至0.309,保压不低于30,然后将压力缓慢降至0.2472,并保压足够长时间,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,将釜体内的水排净,用压缩空气吹干釜体。若质量不合格,修补后重新试压直至合格为止。3.2 釜体的气压试验3.2.1 气压试验压力的确定 由公式P
10、T=1.15P得PT=1.150.3091=0.355MPa3.2.2 气压试验的强度校核气压试验是塔壁内产生的最大应力为得=93.04MPa=93.040.8=0.82031.0=162.4MPa因此气压强度足够.3.2.3 气压试验的操作过程做气压试验时,将压缩空气的压力缓慢升至0.05MPa时,保持5min进行初检合格后继续升至0.36685MPa,其后按每级0.07337MPa为级差升至0.7337MPa,保持10min,然后降至0.638MPa并保持足够长时间同时进行检查,如有泄露,修补后重新进行试验,至合格为止。3.3 夹套的液压试验3.3.1 水压试验压力的确定且不小于(+0.1
11、) ,当1.8时取1.8。PT=1.250.126=0.1576MPa 因为PTP+0.1=0.226MPa得PT=0.226MPa3.3.2 液压试验的强度校核由得=35.80MPa=35.80MPa0.9=0.92350.85=179.78MPa因此强度足够。3.3.3 压力表的量程、水温的要求压力表得量程:P表=2PT=20.226=0.452MPa或1.5PT P表4PT 即 0.339MPa P表0.904MPa水温 t53.3.4 水压试验的操作过程 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0.226,保压不低于30min,然后将压力缓慢降至0.
12、1808,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、螺栓和螺母的设计。4.1.1 法兰的设计(1)法兰的选型:甲型平焊法兰法兰的标准代号:法兰FF1200-0.6 JB/T4701法兰的材料:0Cr18Ni10Ti (2)法兰的结构与尺寸D D1 D2 D3 D4 b d 规格 数量1330 1290 1255 1241 1238 58 23 M20 484.
13、1.2 密封面形式的选型 因为PN=0.25MPa1.6MPa,介质温度:130 查文献1P331表16-14 知密封面采用光滑面或凹凸面。4.1.2 垫片的设计(1) 垫片法兰的选型、材料 垫片选用耐油橡胶石油垫片,材料为耐油橡胶石棉板(2)垫片的结构与尺寸内径d/mm 外径D/mm 厚度S/mm1200 1240 24.1.4 螺栓、螺母的尺寸规格 (1)螺栓、螺母的选型 六角头螺栓A级 I型六角螺母A级(2)螺栓、螺母的尺寸标准号六角头螺栓A级 数量:48螺纹规格 amax emin K(公称) rmin SminM20 10 33.53 12.715 0.8 29.67I型六角螺母A级
14、(摘自GB/T41-2000 等效ISO4031:1999)螺纹规格 emin mmax mmin Smax Smin 螺距M20 32.95 18 16.9 30 29.16 2.5螺栓长度的计算:L=2S法兰+S垫片+S螺母=258+3+30+2310%=154.9mm圆整L=150mm4.1.5 法兰、垫片、螺栓、螺母、垫圈的材料法兰垫片螺栓螺母垫圈0Cr18Ni10Ti耐油橡胶石棉板A级钢A级钢0Cr18Ni10Ti4.2 工艺接管的设计(1) 导热油进口采用无缝钢管,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 PL50-0.6 RF 20。(2) N2(
15、气)进口采用无缝钢管,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)温度计接口采用无缝钢管,伸入釜体内一定长度。配用突面板式平焊管法兰:HG20592 法兰 PL65-0.6 RF 0Cr18Ni10Ti。(4)工艺物料进口采用无缝钢管,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 PL50-0.6 RF 0Cr18Ni10Ti。(5)放料口采用无缝钢管,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。与其配套的是手
16、动下展式铸不锈钢放料阀,标记:放料阀6-100 HG5-11-81-3.(6)导热油出口采用无缝钢管,接管与封头内表面磨平。配用突面板式平焊管法兰:HG20592 法兰 PL50-0.6 RF 20。(7)安全阀接口采用无缝钢管,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。(8)冷凝器接口采用无缝钢管,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。(9)加热器套管采用无缝钢管,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
17、兰 PL80-0.1 RF 20。4.3 管法兰尺寸的设计4.3.1 管法兰的选型 突面板式平焊法兰 代号PL 标准号HG205934.3.2 管法兰的尺寸查文献2填下表接管名称公称直径接管外径连 接 尺 寸法兰厚度密封面厚度法兰内径坡口宽度b 安全阀接口、N2接口253210075581141014333工艺物料进口5057140110881441216259导热油进口5057140110881441216259温度计接口65761601301181441216278冷凝器接口、放料口100108210170144184M16182110导热油出口5057140110881441216259
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