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1、第 1 页 共 14 页 8/29/20171大连民族学院生命科学学院化 工 设 备 课 程 设 计题 目： 搅拌釜式反应器课程设计 姓 名： 学 号： 系 部： 化学工程系 专业班级：化学工程与工艺 112 班 指导教师： 时 间：2014.12.13 至 2014.12.19 第 2 页 共 14 页 8/29/20172搅拌釜式反应器课程设计任务书一、设计内容安排1. 釜式反应器的结构设计包括：设备结构、人孔数量及位置，仪表接管选择、工艺接管管径计算等。2. 设备壁厚计算及其强度、稳定性校核3. 筒体和裙座水压试验应力校核4. 编写设计计算书一份5. 绘制装配图一张（电子版）二、设计条件
2、釜内 0.1MPa工作压力夹套 0.3 MPa釜内 80 工作温度夹套 140 釜内 溶液夹套 水、蒸汽工作介质腐蚀情况 轻微型式 平桨式转速 85r/min搅拌功率 1.4Kw设备容积 V 10.00m3传热面积 7.1m2 推荐材料 Q235B三、设计要求1.学生要按照任务书要求，独立完成塔设备的机械设计；2.根据设计计算书、图纸及平时表现综合评分。四、设计说明书的内容1.符号说明2.前言（1）设计条件；（2）设计依据；（3）设备结构形式概述。3.材料选择（1）选择材料的原则；（2）确定各零、部件的材质；第 3 页 共 14 页 8/29/20173（3）确定焊接材料。4.绘制结构草图（1
3、）按照工艺要求，绘制工艺结构草图；（2）确定裙座、接管、人孔、控制点接口及附件、内部主要零部件的轴向及环向位置，以单线图表示；（3）标注形位尺寸。5.标准化零、部件选择及补强计算：（1）接管及法兰选择：根据结构草图统一编制表格。内容包括：代号，PN,DN,法兰密封面形式，法兰标记，用途） 。补强计算。（2）人孔选择：PN,DN,标记或代号。补强计算。（3）其它标准件选择。6.结束语：对自己所做的设计进行小结与评价，经验与收获。7.主要参考资料。【设计要求】： 1.计算单位一律采用国际单位；2.计算过程及说明应清楚；3.所有标准件均要写明标记或代号；4.设计计算书目录要有序号、内容、页码；5.设
4、计计算书中与装配图中的数据一致。如果装配图中有修改，在说明书中要注明变更；6.设计计算书要有封面和封底，均采用 A4 纸，正文用小四号宋体，行间距 1.25 倍，横向装订成册。第 4 页 共 14 页 8/29/20174目录搅拌釜式反应器设计条件 .11 确定筒体的直径和高度 .22. 确定夹套的直径和高度 .23. 确定夹套的材料和壁厚 .34. 确定内筒的材料和壁厚 .35. 水压试验及其强度校核 .46. 选择釜体法兰 .57. 选择搅拌器、搅拌轴和联轴器 .68. 选择搅拌传动装置和密封装置 .79. 校核 L1/ B 和 L1/d.710. 容器支座的选用计算 .811. 选用手孔
5、、视镜、温度计和工艺接管 .912 参考资料 .1013 设计感想 .10第 1 页 共 14 页 8/29/20171搅拌釜式反应器设计条件工艺条件 F egi hbc2 c1degfhi釜内 0.1MPa工作压力夹套 0.3 MPa釜内 80工作温度夹套 140釜内 溶液夹套 水、蒸汽工作介质腐蚀情况 轻微型式 平桨式转速 85r/min搅拌功率 1.4Kw设备容积 V 10.00m3传热面积 7.1m2推荐材料 Q235B编号 名称 DNa 进蒸汽 25b 压力表 25c 手孔 250d 温度计 40e 进物料 25f 安全阀 40g 出料 40h 排凝液 25i 视镜 80备注夹套加热
6、蒸汽系统装上安全阀，釜外保温，反应釜安装在楼板上。管 口工艺条件图第 2 页 共 14 页 8/29/201721 确定筒体的直径和高度根据反应釜的设计要求，对于液液相类型 H/Di=11.3选取 H/Di=1.3 得，由 Di 2.14m；34101.3圆整（间隔 100mm）到标准公称直径系列，选取筒体直径Di 2200mm。查标准封头参数资料得DN2200mm 时，标准椭圆封头高度 h1=550mm，直边高度 h2=50mm，内表面积 Fn=5.57m2，容积 Vh=1.58m3。计算得每米高圆筒的体积 V11/4*2.2 2=3.801m3 H= = =2.215m1h10-1.583
7、.801筒体高度圆整为 H2400m于是 H/D=2400/2200=1.091 核查结果符合原定范围内。2. 确定夹套的直径和高度夹套的内径 D j=Di+100=2300mm （符合压力容器公称直径系列要求）Hj= 1.820m100.851.582.22.24 =选取夹套 Hj=1900mm则 H0=HH j=2400-1900=500mm 这样便于筒体法兰螺栓的装拆验算夹套传热面积FL 1Hj+Fn=*Di*1.6+2.23=16.62 m 2 7.1m2第 3 页 共 14 页 8/29/20173即夹套传热面积符合设计要求3. 确定夹套的材料和壁厚夹套选取 Q235A 的材质，可以
8、知道板厚在 4.516mm，设计温度在 140时 Q235A 的许用应力 t=113MPa，因为有夹套有安全阀，所以 P1.1P w 那么 P0.33MPa，因为内部夹套无法探伤，故取0.60 根据夹套的钢板厚度负偏差 c1=0.6mm,单面腐蚀取腐蚀余量c2=1.0mm。夹套的壁厚计算如下:td = +C= +1.6=7.211mmPDjt20.33220021130.60.33标准椭圆形夹套封头的壁厚为:t= +C= =6.958mmjt5.020.33220021130.60.50.33+1.6圆整至钢板规定尺寸，并查阅封头标准,选取夹套的筒体和封头壁厚均为8mm。4. 确定内筒的材料和
9、壁厚依题意可初选筒体厚度 12mm,并取 c1=0.8mm c2=2mm 筒体有效壁厚 te=12-2.8=9.2mm =2200+2*12=2224 =2224/9.2=241.740D0LH j+h2+ =2200+50+550/3243331h第 4 页 共 14 页 8/29/20174L/D0=2433/2224=1.094 由 和 L/D0etD0可查表得 A6.2 ，再查 B81MPa41p= B/(DO/te)=81/241.74 =0.34 MPa 0.33 MPa因为计算的p p 且比较接近所以选筒体厚度 12mm若选取筒体下封头壁厚 12mm 并取 c1=1.0mm c2=2.2mm 则， te=12-3.28.8mm标准椭圆形封头的外压计算当量球面半径:Ri=KDi=0.9 2200=1980mmA=0.125/(1260/8.8) =0.00087查得 B92MPa许用外压力 p= 92/(1260/8.8)=0.64 MPap=0.315 MPa取筒体下封头壁厚 12mm, 符合设计要求为了制造方便，所以上封头和下封头的厚度也设计为 12mm。5. 水压试验及其强度校核内筒水压试验压力 PT=0.1*1.1+0.1=0.21MPa PT=1.25P=0.13MPa取二者最大值 PT=0.21MPa夹套水压试验压力 PT0.3*1.1+0.1
