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1、大连民族学院生命科学学院化工设备课程设计题 目：搅拌反响釜课程设计 姓 名：_学 号：_ 系 部：化学工程系 专业班级：_指导教师：赵明举 时 间：2021.12.13至20219 搅拌釜式反响器课程设计任务书 一、设计内容安排1. 釜式反响器的结构设计包括：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、设计条件工作压力釜内夹套0.3 MPa工作温度釜内80 夹套140 工作介质釜内溶液夹套水、蒸汽腐蚀情况轻微搅拌型式平桨式转速85r/min功率设备容积V3
2、设计容积为3.25+学号后两位/2，2班除以4传热面积2 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设计条件；2设计依据；3设备结构形式概述。1选择材料的原那么；2确定各零、部件的材质；3确定焊接材料。1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
3、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。目录搅拌釜式反响器设计条件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
4、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/d710. 容器支座的选用计算811. 选用手孔、视镜、温度计和工艺接管912 参考资料1013 设计感想10搅拌釜式反响器设计条件 工艺条件图工艺条件 工作压力釜内夹套0.3 MPa工作温度釜内80夹套140工作介质釜内溶液夹套水、蒸汽腐蚀情况轻微搅拌型式平桨式转速85r/min功率设备容积Vm3传热面积m2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平安阀40g出料40h排凝液25i视镜80备注夹套加热蒸汽系统
5、装上平安阀，釜外保温，反响釜安装在楼板上。管 口1 确定筒体的直径和高度根据反响釜的设计要求，对于液液相类型H/Di参见教材172页，李多民版，选取H/Di=1.3 得，由Di= m；圆整间隔100mm到标准公称直径系列，选取筒体直径Di1400mm。查标准封头参数资料得也可在互联网上搜索关键词：标准封头参数，在线计算，例如：DN1400mm时，标准椭圆封头高度h1=375mm，直边高度h2=25mm，内外表积Fn=2，容积Vh=m3。计算得每米高圆筒的体积V11/42=m3 H=m筒体高度圆整为H1800m于是H/D=1800/1400= 核查结果符合原定范围内。2. 确定夹套的直径和高度夹
6、套的内径 Dj=Di+100=1500mm 符合压力容器公称直径系列要求 Hj=m 选取夹套Hj=1600mm那么H0=HHj=1800-1600=200mm 这样便于筒体法兰螺栓的装拆验算夹套传热面积FL1Hj+Fn=*Di*1.6+2.23= m2m2 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，可以知道板厚在4.516mm，设计温度在150时Q235A的许用应力tw 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=,单面腐蚀取腐蚀余量c2=。 夹套的壁厚计算如下:td =+C=+1.6=mm标准椭圆形夹套封头的壁
7、厚为:t=+C=mm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10mm。4. 确定内筒的材料和壁厚依题意可初选筒体厚度12mm,并取c1= c2=2mm 筒体有效壁厚 te=12-2.8=mm =1400+2*12=1424 LHj+h2+=1600+25+375/31750L/D0=1750/1424=9 由和L/D0可查表得A5.2，再查B65MPa p= MPa 0.33 MPa因为计算的p p且比拟接近所以选筒体厚度12mm假设选取筒体下封头壁厚12mm 并取c1= c2=2mm那么， te=mm标准椭圆形封头的外压计算当量球面半径:Ri=KDi1000=900m
8、mA=查得B92MPa许用外压力 p=MPapa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=MPa PT取二者最大值PT=MPa夹套水压试验压力PT+0.1MPa，PT 取夹套水压试验 PTj=MPa内筒水压试验时壁内应力：夹套水压试验时壁内应力由于Q235A在常温时235MPa,故水压试验平安。筒体许用压力MPa,夹套水压试验时故夹套在进行水压时筒体内需要充压才能保持筒体稳定。6. 选择釜体法兰根据DN=1400mm，p=MPa 由于pa，可以选用甲型平焊法兰。确定为RF型、甲型平
9、焊法兰。其尺寸为D=1530 D1=1490 D2=1455 D3=1441 D4=1438 垫片材料为石棉橡胶板，选用垫片为1440*1440*3 ，JB/T4704-20007. 选择搅拌器、搅拌轴和联轴器 根据工艺条件要求，查阅?桨式搅拌器?HG/T2501.41991选取搅拌器外径500mm，搅拌轴直径d50mm的平桨式搅拌器，标记为：搅拌器50050 HG/T2501.41991 选择搅拌轴材料为45钢，钢的许用扭应力为=3040MPa，计算系数A118107,那么搅拌轴的直径为 d=A(118107)()mm表311 几种常用轴材料的及A值轴的材料Q2,35,2035,1Cr18N
10、i9Ti4540Cr,35SiMn,40mNb,38SiMnMo,3Cr13/MPa1220203030404052A16013513511811810710798考虑到键槽可能对轴的强度的削弱和物料对轴的腐蚀，并可以取搅拌轴的d50mm。查阅标准?搅拌传动装置联轴器?，HG215701995中夹壳式联轴器形式、尺寸、技术要求、选用立式夹壳联轴器。公称直径50mm的联轴器的最大扭矩515 Nm。验算联轴器的扭矩，查表312，选取工作情况系数K1.5，联轴器的计算扭矩为：Nm 表312 工作情况系数K原动机工 作 机扭矩变化很小的机械扭矩变化很小的机械扭矩变化中等的机械扭矩变化和冲击载荷中等的机
11、械扭矩变化和冲击载荷很大的机械电动机夹壳联轴器的标记为：联轴器DN50 HG2157019958. 选择搅拌传动装置和密封装置根据设计条件，查阅标准?搅拌传动装置传动轴、减速器型号及技术参数?、HG215681995及其附录?单级立式摆线钟轮减速器?，按照搅拌功率和转速选择摆线针齿行星减速机BLD1.5229Q。查阅标准?Y系列三相异步电动机?、HBT103912002，选电机Y90L4,额定功率：1.5kw，转速14000.951.425kw，符合搅拌要求。参考标准?单支点机架?、HG215661995，根据所选减速机设计减速机机架。根据操作条件选用带衬套及冷却水套铸填料箱，查阅?搅拌传动装
12、置碳钢填料箱?、HG215371992公称轴径DN50的填料箱，标记为：19929. 校核L1/ B和L1/d桨式搅拌器安装一层，根据安装要求和考虑带衬套填料箱有支承作用，得L1 2100mm，参考?单支点机架?、HG21561995，机座JB50尺寸，可得B565mm。4 50 均符合要求。10. 容器支座的选用计算 反响釜因需外另保温，应选用B型悬挂式支座。反响釜的总质量包括物料或水压试验的水W1,釜体和夹套的质量W2,电动机、减速机、搅拌装置、法兰、保温层等附件W3。当釜内、夹套内充满水时的质量比物料重，由此 3402kg釜体和夹套的质量可以查手册或自行计算，由此W2418+278+2082+1381751kg电动机和减速机总质量约100kg,搅拌装置质量约40kg，筒体法兰 kg，保温层约100 kg,手孔及其它拉管附件质量约50kg，由此W3100+40+77.7+100+50 kg反响釜总质量WW1+W2+W33402+1751+367.75520kg即总重力约为55kN反响釜安装4个支座，但按3个支座承受计算
