夹套反应釜课程设计.docx

课程设计

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课程设计任务书
设计参数要求容器内夹套内工作压力，Mpa设计压力，Mpa0.70.9工作温度，℃设计温度，℃<110<140介质染料及有机溶剂冷却水或蒸汽全容积，m³2.5操作容积，m³2传热面积，m³7腐蚀情况微弱推荐材料Q235-A搅拌器型式浆式搅拌轴转速，r/min50轴功率，KW1.41设计方案的分析和拟定
根据任务书中的要求，一个夹套反应釜主要有搅拌容器、搅拌装置、传动装置、轴封装置、支座、人孔、工艺接管等一些附件构成。而搅拌容器又可以分为罐体和夹套两部分。搅拌装置分为搅拌器和搅拌轴，根据任务说明书的要求本次设计搅拌器为浆式搅拌器；考虑到机械轴封的实用性和应用的广泛性，所以轴封采用机械轴封。
在阅读了设计任务书后,按以下内容和步骤进行夹套反应釜的机械设计。
（1）总体结构设计。根据工艺的要求，并考虑到制造安装和维护检修的方便来确定各部分结构形式。
（2）搅拌器的设计。
①根据工艺参数确定各部几何尺寸；
②考虑压力、温度、腐蚀因素，选择釜体和夹套材料；
③对罐体、夹套进行强度和稳定性计算、校核；
（3）传动系统设计，包括选择电机、确定传动类型、选择联轴器等。
（4）决定并选择轴封类型及有关零部件。
（5）绘图，包括总图、部件图。
（6）编制技术要求，提出制造、装配、检验和试车等方面的要求。
2.反应釜釜体的设计
反应釜是有罐体和夹套两部分构成，罐体是反应的核心，为物料完成搅拌过程提供一个空间。夹套为反应的操作温度提供保障，是一个套在罐体外的密封空间容器。
2．1罐体和夹套的结构设计
罐体采用立式的圆筒形容器，有筒体和封头构成。通过支座安装在基础平台上。封头采用椭圆形封头。下封头与筒体的连接采用焊接连接。而为了拆卸清洗方便，上封头采用法兰与筒体连接。
夹套型式与罐体大致一致。
2.2罐体几何尺寸计算
2.2.1确定筒体内径
一般有工艺条件给定容积V、筒体内径Di估算：
式中i为长径比即：，根据表4-2取i=1.1，
已知V=2.5,则=1425,将Di圆整到公称直径系列，则
=1400(mm)，此时每米高的筒体容积=1.539，每米高的表面积=4.40m2
2.2.2确定封头尺寸
椭圆封头选取标准件，它的内径与筒体内径相同，标准椭圆封头尺寸见附表4-2.即DN==1400（mm）
曲边高度h1=350mm直边高度h2=25mm容积=0.3977
表面积=2.2346
2.2.3确定筒体的厚度Hi
反应釜容积V通常按下封头和筒体两部分容积之和计算。则筒体高度按下式计算并进行圆整：=(V－)/
式中------------封头容积：0.3977m3
------------1m高筒体容积：=1.539m3/m
得=(2.5-0.3977)/1.539=1.366m
圆整后的=1.3m=1400mm
按筒高圆整后修正实际容积：
V=×+=1.539*1.4+0.3977=2.55>2.5m
复核结果符合规定范围
2.3夹套几何尺寸计算
夹套内径D2可根据筒体内径D1按表4-3选取：D2=D1+100=1500mm
符合压力容器公称直径系列，装料系数=0.8
夹套高H2计算：H2=（V-V封）/=(0.8*2.5-0.3977)=1.07m
圆整后，H2=1100mm
夹套所包围的罐体的表面积，一定要大于工艺要求的传热面积F，即：
F封＋F筒>=F其中F筒=H2×F1m
故F封＋F筒=2.2346＋4.40×1.1=7.07>7㎡
罐内不需要设置其他传热装置。
2.4夹套反应釜的强度计算
夹套反应釜几何尺寸确定后，要根据已知的公称直径，设计压力和设计温度进行强度计算确定罐体及夹套的筒体和封头的厚度。
2．4.1强度计算的原则及依据
强度计算中各参数的选取及计算，均应符合GB150-1998《钢制压力容器》的规定。
圆筒为正压外带夹套时：当圆筒的公称直径DN>=600㎜时，被夹套包围部分的圆筒分别按内压圆筒和外压圆筒计算，取其中较大值，其余部分按内压圆筒设计。
2.4.2强度计算（按内压计算）
罐体和夹套材料选用20R，设计温度t1<=60℃（罐体内），t2=100℃（夹套内），设计压力=0.2（罐体内），=0.3（夹套内）。
液柱静压力
P1H=10-6ρgh=10-6*1.0*9.8*1400=0.014Mpa
罐体计算压力
P1C=P1+P1H=0.2+0.014=0.214Mpa
夹套内介质为水蒸气，故其液柱静压力可以忽略不计，则夹套的计算压力为

焊接接头系数为
查表可知设计温度下，20R的许用应力为,按内压计算
筒体的计算厚度：
夹套的计算厚度：
筒体封头计算厚度：
夹套封头计算厚度：
取钢板厚度负偏差C1=0.6mm，由于双面腐蚀且微腐蚀，故腐蚀余量