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1、长春工业大学 化工设备械基础 夹套反应釜设计说明书 院 系： 化学工程学院班 级：100604专 业： 高分子材料与工程姓 名： 王奎学 号：20102319指导教师： 王宇明日 期：2013年1月7日目录一 设计内容概述 设计要求 设计参数和技术特性指标 设计条件二 强度设计计算 几何尺寸 强度计算（按内压计算厚度） 稳定性校核（按外压校核厚度） 水压实验校核 三 标准零部件的选取 支座 手孔 视镜 法兰 接管四 参考文献 五 意见和建议一、夹套反应釜设计任务书简图设计参数及要求容器内夹套内工作压力，MPa设计压力，MPa0.20.3工作温度，设计温度，1207腐蚀情况微弱推荐材料Q345R
2、接 管 表符号公称尺寸 DN连接面形式用途a25蒸汽入口b25加料口c80视镜d65温度计管口e25压缩空气入口f40放料口g25冷凝水出口h100手孔 一、夹套反应釜设计任务书设计者姓名：王奎 班级：高分子材料与工程 学号：20102319指导老师姓名：王宇明 日期：2013年1月7日（一） 设计内容：设计一台夹套传热式配料罐（二） 设计参数和技术性能指标（三） 设计要求：进行罐体和夹套设计计算；选择支座形式并计算；手孔校核计算；选择接管，管法兰，设备法兰；绘制装备图（1#图纸）；（四）设计要求，压力容器的基本要求是安全性和经济性的统一。安全是前提，经济是目标，在充分保证安全的前提下，尽可能
3、做到经济。经济性包括材料的节约，经济的制造过程，经济的安装维修。设计檔，压力容器的设计檔，包括设计图样，技术条件，强度计算书，必要时还要包括设计或安装、使用说明书。若按分析设计标准设计，还应提供应力分析报告。强度计算书的内容至少应包括：设计条件，所用规范和标准、材料、腐蚀裕度、计算厚度、名义厚度、计算应力等。设计图样包括总图和零部件图。设计条件，应根据设计任务提供的原始数据和工艺要求进行设计，即首先满足工艺设计条件。设计条件常用设计条件图表示，主要包括简图，设计要求，接管表等内容。简图示意性地画出了容器的主体，主要内件的形状，部分结构尺寸，接管位置，支座形式及其它需要表达的内容。 二、设计计算
4、 （夹套反应釜设计计算）（一）几何尺寸1-1 全容积 V=2.51-2 操作容积 V1=2.01-3 传热面积 F=71-4 釜体形式：圆筒形1-5 封头形式：椭圆形1-6 半径比 i=/=1.11-7 初算筒体内径 带入计算得：1.42 m1-8 圆整筒体内径 =1400 mm1-9 一米高的容积 按附表4-1选取 =1.1311-10 釜体封头容积 按附表4-2选取 =0.255 1-11 釜体高度=(V-)/=1.4m1-12 圆整釜体高度=1400 mm1-13 实际容积V=*+=1.131*1.4+0.255=?1-14 夹套筒体内径 按表4-3选取得： =+100=1500 mm1
5、-15 装料系数=/V=0.81-16 操作容积=2.01-17 夹套筒体高度(V-)/=?m1-18 圆整夹套筒体高度=1100 mm1-19 罐体封头表面积 按附表4-2选取 =？1-20 一米高筒体内表面积 按附表4-1选取 =?1-21 实际总传热面 按式4-5校核F=*+=？*?+1.6625=!3（二）强度计算（按内压计算厚度）2-1 设备材料 Q345-R2-2 设计压力（罐体内）=0.2 MPa2-3 设计压力（夹套内）=0.3 MPa2-4 设计温度（罐体内）1202-5 设计温度（夹套内）2-6 液柱静压力 = MPa2-7 计算压力 =0.2MPa2-8 液柱静压力 =0
6、MPa2-9 计算压力 =0.3MPa2-10 罐体及夹套焊接系数 采用双面焊，局部无损探伤 2-11 设计温度下材料许用应力 =170Mpa2-12 罐体筒体计算厚度 =0.83mm2-13 夹套筒体计算厚度 =1.35mm2-14 罐体封头计算厚度 =0.83mm2-15 夹套封头计算厚度 =1.35mm2-16 假设钢板厚度为3.84.0 mm2-17 取钢板厚度负偏差 =0.30 mm2-18 腐蚀裕量 =2.0 mm2-19 厚度附加量 =2. 3mm2-20 罐体筒体设计厚度 1c=1+C2=0.83+2.3=3.13mm2-21 夹套筒体设计厚度 2C=2+C2=1.35+2.3
7、=3.65mm2-22 罐体封头设计厚度 1C=1+C2=0.83+2.3=3.13mm2-23 夹套封头设计厚度 2C=2+C2=1.35+2.3=3.65mm2-24 罐体筒体名义厚度 =4 mm2-25 夹套筒体名义厚度 =4 mm2-26 罐体封头名义厚度 =4 mm2-27 夹套封头名义厚度 =4 mm2 稳定性校核（按外压校核厚度）3-1 罐体筒体名义厚度 =10mm(假设)3-2 厚度附加量 C=+=0.8+2.0=2.8mm3-3 罐体筒体有效厚度=-C=10-2.8=7.2mm3-4 罐体筒体外径=+2=1200+2*8=1216 mm3-5 筒体计算长度L=+1/3+=80
8、0+*300/3+25=925 mm3-6 系数L/=925/1216=0.7613-7 系数/=1216/7.2=233.8463-8 系数 查参考文献1 图11-5 得： A=0.000833-9 系数 查参考文献1 图 11-8 得： B=113 3-10 =0.6690.3Mp，所以稳定。 3-11筒体罐体名义厚度1n =10mm(确定) 3-12筒体封头名义厚度1n =10mm(假设) 3-13厚度附加量C=C1+C2=0.8+2.0=2.8mm 3-14罐体封头有效厚度1e= 1n-C=10-2.8=7.2mm 3-15罐体封头外径D1O= D1+2*1n=1200+2*10=12
9、20mm 3-16标准椭圆封头当量球壳外半径 R1O=0.9 *D1O=0.9*1220=1098mm 3-17系数A= =0.00082 3-18系数 查参考文献1 图 11-8 得：B=114 3-19许用外压力=0.748MPa0.3MPa 3-20罐体封头名义厚度1n=10mm(确定)3 水压试验校核4-1 罐体试验压力=1.25=1.25*0.2=0.25MPa4-2 夹套水压试验压力=1.25=1.25*0.3=0.375Mpa4-3 材料屈服点应力=345MPa4-4 0.9=0.9*0.85*345=263.925 MPa4-5 罐体圆筒应力=20.958263.925MPa4
10、-6 夹套内压试验应力=34.04 263.925MPa三、标准零部件的选取 支座 1、支座类型：根据罐体的公称直径是1000mm,可由参考文献2的附表4-9选择标准耳式支座，又因设备需要保温故选择B型，由 JB/T 472592可知选择 耳座B3。2、数量：4个（对称且承重）。3、Q=30KN。 手孔查参考文献2的附表4-10，根据DN=150mm，PN=1.0Mpa,选择带颈平焊法兰手孔，其有关资料如下：标准号 HG21530-95 凹凸面 MFMH1=160mm, H2=85.5mm, m=23.3kg 视镜由DN=80mm,PN=1.0MPa,可知选择不带颈的视镜，查参考文献可得资料如
11、下:D=145mm,D1=120mm,b1=25mm,b2=14mm 标准号为 JB593-64-2 法兰设备共需选用4个，其中压力容器法兰1个，管法兰3个。1、根据DN=1000mm,PN=0.6MPa,查参考文献2的附表4-4和4-5可知选取 甲型平焊法兰 ：名称为 法兰-T 1000-0.6 ；具体资料如下： D=1130mm,D1=1090mm,D2=1055mm,D3=1045mm,D4=1042mm, d=23mm; 螺柱M20, 数量 36；凸面法兰质量：80.85kg，凹面法兰质量：78.46kg2、图中a,b,e,g接管公称尺寸均为25mm。根据DN=25mm,PN=1.0M
12、Pa,查参考文献2的附表4-12可得有关资料如下：管子外径A=32mm，法兰外径D=100mm，法兰理论质量为0.65kg。3、图中d接管公称尺寸为65mm。根据DN=65mm,PN=1.0MPa，查参考文献2的附表4-12可得有关资料如下：管子外径A=76mm，法兰外径D=160mm，法兰理论质量为1.61kg。4、 图中f接管公称尺寸为40mm。根据DN=40mm,PN=1.0MPa，查参考文献2的附表4-12可得有关资料如下：管子外径A=45mm，法兰外径D=130mm，法兰理论质量为1.20kg。 接管查参考文献2的附表4-12，根据各种零件的DN不同， PN=1.0Mpa，选取保温设
13、备接管，由资料可知接管的伸出长度一般为从法兰密封面到壳体外径为150 mm，则接管a.b.d.e.f.g长均为1500mm四、参考文献1赵军，张有忱，段成红编. 化工设备机械基础（第二版）北京：化学工业出版社 2蔡纪宁，张秋翔编. 化工设备机械基础 课程设计指导书北京：化学工业出版社3化工机械手册编辑委员会编 化工机械手册天津：天津大学出版社五、意见与建议以前每次学习化工机械设备的时候我常常想，那些精妙的机械设备是怎么样被设计出来的。而通过这次自己亲自动手参与到设计的时候，才对这些有了更加深刻的认识。这是实践而不是之前的纸上谈兵。化工机械设备是很深奥很精彩的一门学科，我们现在还知之甚少。有更多的知识还等我们在未来的学习中发掘吸收。 2012.6.3
