反应釜设计资料课件

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1、夹套反应釜的设计,组长：黄 克 组员：席大杰 李隆基 田得金 王晓华 杜永宝,课程设计说明书,设计目的：应用化工设备机械基础所学相关知识，利用化机课程设计这一有效途径，将化学工艺专业所学相关知识有机的结合起来，巩固并升华所学化工设备机械基础基本知识和基本理论。 设计要求：设计时要有比较详尽的设计过程及步骤，并将其编辑为一份内容比较规范详细的设计说明书。主要内容包括如下几项： 一、封面 二、前言 三、各部分的结构尺寸的确定和设计计算 四、设计小结 五、参考文献 与此同时，还应附有一份釜体CAD结构图纸一张，用A2纸打印。,第一章 反应釜釜体的设计,筒体DN的确定 对于直立反应釜来说，釜体设备的全

2、容积是指圆柱形筒体及下封头容积，即 V=Vg+ Vf 式中Vg 设备筒体部分容积，; Vf 封头容积， 根据V及选用的,将釜体视为圆柱形筒体，可初步估算筒体内径。根据实际经验几种搅拌器的长径比大致如附表所示。(参考文献【1】p287表9-3) 所以设备的长径比=1.2 设备条件反应温度小于200，物料在反应过程中要呈沸腾的状态，并且自反应过程中要进行搅拌，根据操作时允许的装满程度来确定装料系数。本反应釜内的反应物质为氯乙烯单体，其粘度远小于水，为提高设备的利用率，故选用=0.6。 将长径比和 代入公式 mm 圆整后 =1600 根据规定 DN=1600,反应釜筒体PN的确定 根据设计要求，反应

3、釜体内部压力为0.2MPa，因此PN=0.2MPa 1.2 反应釜筒体封头的设选型和计算 1.2.1 封头的选型 根据设计要求，该反应釜的封头选用标准为椭圆形封头，类型是EHA。(参考文献【1】 P104 图4-4),反应釜筒体长度H计算 椭圆形封头的容积 代入已知的数据,则 筒体每米高容积 带入相关数据，则 则筒高估算为 圆整后取得 H=1700 1.4 反应釜筒体壁厚设计 根据设计要求，筒体受内压取设计压力为P=0.2MPa ，设计温度为200摄氏度，而筒体又受外压作用，P=2.5MPa，所得壁厚大于内压设计的壁厚，则按外压稳定设计的壁厚，一定能满足内压设计要求，可以不再作内压设计核算。,

4、釜体法兰连接结构的设计,法兰的选型 法兰连接是由一对法兰、数个螺栓和一个垫片（圈）所组成。法兰在螺栓预紧力的作用下，把处于法兰密封表面上的凹凸不平处填满，这样就为阻止介质泄漏形成了初始密封条件。 压力容器法兰从整体看有三种形式：甲型平焊法兰；乙型平焊法兰；长颈对焊法兰。参阅文献【2】表10-1及文献【1】附表14-1，根据它们的公称直径（即与法兰配用的容器内径）和公称压力（可以理解为法兰的实际压力），选定法兰类型为甲型平焊法兰。其主要尺寸如下表。 甲型平焊法兰尺寸（JB/T470) DD1D2D3D4d 1730 16901655164116385023 所配螺柱 螺柱规格螺柱数量 M20 4

5、8,密封面选取,容器法兰密封面有三种形式：平面型密封面；凹凸型密封面；榫槽型密封面，因凹凸型、榫槽型密封面 适用于PN 1.016.0MPa的法兰，且 0.2MPa 0.25MPa ，温度小于200，参阅文献【1】附表157，可选取图面密封面，型号代号为RF。,垫片尺寸及材质,垫片是构成密封的重要元件，适当的垫片变形和回弹能是形成密封的必要条件。最常用的垫片可分为非金属垫片、金属垫片以及非金属混合制的垫片。考虑到操作介质的有毒性、易燃性、易爆性，操作压力0.2MPa，温度小于 200，参阅文献【1】表63，选择密封垫片为耐油橡胶石棉垫。其主要尺寸如下图： 垫片的主要尺寸 内径（d/mm）外径（

6、D/mm）宽（b/mm）厚度（mm） 1600 1640 20 3,第二章 反应釜夹套的设计,2.1.1夹套釜体DN的确定 2.1.2 夹套釜体PN的确定 由设计要求知夹套内部压力为2.5MPa，因此夹套釜体PN=2.5MPa 2.1.2 夹套釜体PN的确定 由设计要求知夹套内部压力为2.5MPa，因此夹套釜体PN=2.5MPa,2.2 夹套筒体的设计,2.2.2 夹套筒体壁厚的设计 内压薄壁圆通的厚度设计可由公式 代入数据 设计厚度 名义厚度 =14.73+1=15.73 圆整后名义厚度 2.2.3 夹套筒体长度 椭圆形封头的容积 代入数据 筒体每米高容积 代入数据V1=2.0106 m3则

7、夹套筒体高度估算为H=0.9269m，圆整后 =1000,2.3 夹套封头的设计 2.3.1 封头的选型 根据设计要求可选用椭圆形封头 类型是EHA 2.3.2 设计参数的确定 Pc=2.5MPa =1（双面焊接，100无损探伤）C1 =1 ，C2=1 在250时 16MnR的 2.3.3 夹套封头壁厚的设计 将已知参数代入公式 mm，圆整后 之后，分别对筒体和封头的强度进行核算，核算过程在设计说明书上有详细的论述。,第三章 搅拌装置的选型与尺寸设计,2.2搅拌器的设计 搅拌器又称搅拌桨或叶轮。它的功能是提供工艺过程所需的能量和适宜的流动状态，以达到搅拌的目的。 搅拌器的型式主要有：桨式、推进

8、式、框式、涡轮式、螺杆式和螺带式。 根据任务说明书要求，并参阅【3】表18-5，选取搅拌器，其参数如下表 搅拌器主要参数 型式 直径Dj（mm） 叶宽（mm） 转速（r/min) 直叶 700 140 85,2.3搅拌轴直径的初步计算,2.3.1轴的强度计算应根据轴的承载情况，采用相应的计算方法。对于只传递扭矩的圆截面，其强度条件为其中，式中 轴的扭剪应力，MPa； T 扭距，Nmm； 抗扭截面模量，；对圆截面轴，=/160.2； P轴所传递的功率，KW； n轴的转速，r/min； d轴的直径，mm； 轴的材料的许用应力，MPa。 对于既传递扭矩又承受弯矩的轴，也可采用上式初步估算轴的直径；但

9、应将轴的许用剪应力适当降低，以弥补弯矩对轴的影响。,将降低后的许用应力代入上式，可得如下设计公式 A是由轴的材料和承载情况确定的系数。 查阅参考文献3第十一章235页，得A=118，所以d=118=37.8mm。 根据安装轴上零件及其他结构上的要求，轴径还需要适当增加5%15%，通常得增加24mm的腐蚀裕量。 所以d=37.81.15+4=47.47mm，圆整得50mm。 轴的材料：45钢 之后的搅拌轴刚度核算过程在设计说明书上有详细的论述，在此不再赘述。,2.4 搅拌轴长度设计,根据所选联轴器，传动轴伸入釜体长度L1=350mm，可知L=H-L1-L2，其中H为釜体高度，L2为桨叶距釜底距离

10、。 H=400+1700+400=2500mm. 桨叶距釜底距离L2的确定： 搅拌桨的搅拌效果和搅拌效率与其在釜体的位置和液柱的高度有关。搅拌桨浸入液体内的最佳深度为下封头与圆筒交界处，由所选封头可知，其高度为400 mm，即L2=400. 所以，L=2500-350-400=1750,第四章 反应釜传动装置,4.1.电动机的选型 电机的功率按下式计算： 已知： ，选用 ，设计采用机械轴封。功率消耗小，Pm=0.8Kw，则 Pd=3.58Kw 式中 Pd-电机功率，kw P-搅拌功率，kw Pn-轴封系统的摩擦损失，kw -转动系统的机械效率。 由于反应釜里的无聊具有易燃性和易爆性，故选用隔爆

11、型三相异步电机。估计电动机的功率Pd=3.58kw 转速 n=1500，查阅文献可选用机型号为Y112M-2,4.2 减速器的选型 反应釜的减速机动大部分与电动机配套使用，只在搅拌转速很高时，才见到电动机不经减速机而直接驱动搅拌轴。因此电动机的选用一般应与减速机的选用互相配合考虑。 搅拌传动装置单支点机架(HG2156695)标准的附录中列有常用的“釜用传动装置、减速机型号以及技术参数”，可以根据机架公称直径和搅拌轴速来选择减速机的型号。 参考文献【3】表186，机架公称直径DN=250mm，减速机选用LC100摆线针轮减速机。,4.3 安装底座的设计 安装底座的作用是安装机架和密封箱体。安装

12、底座常用形式为RS(上装式无衬里图面)和LRS(上装式带衬里图面)。由于安装底座的公称直径与凸缘法兰相同，故在形式选取是应该注意与凸缘法兰的密封面相匹配。参阅文献【2】表1830，安装底座的主要尺寸如下表,4.4机架的设计 反应釜立式传动装置是通过机架安装在反应釜封头的底座或安装底盖上的，机架上端要求减速机装配，下端则与底座或底盖装配。 由于反应釜传来的轴向力不大，减速机输出轴使用了带短节的夹克联轴节，且反应釜使用不带内置轴承的机械密封，参阅文献【3】表187，故选用A型单支点机架（HG21566695）由搅拌轴的直径d=50mm 可知，机架的公称直径DN=250mm，尺寸如下图：,由于选用摆

13、线针轮减速机，所以联轴器的型式选用立式夹壳联轴节（D型）。标记为：DN 50 HG5-21365，结构如图。,由文献分别确定联轴节的尺寸和零件及材料，尺寸如表，零件及材料如表。,第五章 反应釜的轴封装置,解决化工设备的跑、冒、滴、漏问题，特别是防止有毒、易燃介质的泄露，是一个很重要的问题。因此在反应釜设计过程中选择合理的密封装置是很重要的。 在反应釜中使用的轴封装置主要是填料箱密封和机械密封两种。 机械密封是一种功能耗小、泄露率低、密封性能可靠、使用寿命长的转轴密封。主要用于腐蚀、易燃、易爆、剧毒及带有固体颗粒的介质中工作的有压和真空设备轴封转轴的选取。 在本设计中，釜内介质为氯化烯，考虑到乙

14、烯有毒且易燃、易爆，一旦泄露出将对人身安全及生产安全构成威胁，为避免生产事故的发生，合理的选取轴封装置至关重要。比较填料箱密封和机械密封的特点，权衡各影响因素，最终选定轴封装置为机械密封。,第六章 反应釜的其它附件,6.1 支座的选型及设计 （1）筒体质量：DN=1600mm，Sn=35mm，每米质量1410Kg， Q1=Kg 筒体封头质量:DN=1600mm,Sn=35mm的椭圆形封头质量 Q2=1820Kg 介质质量：介质密度以水计，容积，则质量为 Q3=Kg 夹套筒体质量：DN=1700mm，Sn=16mm，则 Q4=Kg 夹套封头质量：DN=1700mm，Sn=16mm的椭圆封头质量为

15、 Q5=430Kg 视镜6.4Kg，电机46Kg，釜体法兰127.5Kg 则总重量Q=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+6.4+46+127.5=7819Kg 选取4个支座，Q/4=1454.75Kg 支座最大载荷Q/4*9.81Kg/N=14.5KN 根据参考文献【2】表13-6选取B型支座,6.2 人孔的设计,6.2.1 人孔的选取 人孔的设置是为了安装，拆卸，清洗和检修设备内部的装置，当设备的直径大于900mm时，应开设人孔。人孔的形状有圆形和椭圆形两种。圆形孔制造方便，应用较广泛。人孔的大小及位置应以人进出设备方便为原则，对于反应釜，还要考虑搅拌器的尺寸，以便搅拌轴及搅拌器能通过人孔放入筒

16、体内，其主要尺寸如下表：,人孔补强计算过程在设计说明书上有比较详细的说明，在此便不再论述。,6.3 视镜的选取 6.3.1 视镜的结构 由于釜内介质压力较低（Pw=0.2MPa)且考虑DN=1600mm，本设计选用两个DN=80mm的带颈视镜。,6.3.2 视镜的规定标记、标准图号、视镜的尺寸和材料 规定标记：视镜 Pg10 DN80 标准图号：HGJ502-86-14,6.4.1 工艺管选取的规格,反应釜上工艺管口，包括温度计口、压力计口、进料口、出料口及其他仪表管口等，其结构和容器上的管口基本相同。管口的管径及分布部位置由工艺要求决定。 A：进料管口 有固定式和可拆式两种 接管伸进设备内，可避免物料沿釜体内壁流动，以减少物料对釜壁的局部磨损与腐蚀。管 一般制成45斜口，以避免喷洒现象。对于易磨损、易堵塞的物料，宜采用可拆式