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1、反应釜设计的有关内容一、设计条件及设计内容分析 由设计条件单可知，设计的反应釜体积为 1.0 m 3；搅拌轴的转速为 200 r / min ,轴的功率为4kw;搅拌桨的形式为推进式；装置上设有5个工艺接管、2个视镜、4 个耳式支座、 1 个温度计管口。反应釜设计的内容主要有：（1）釜体的强度、刚度、稳定性计算和结构设计；（2）夹套的的强度、刚度计算和结构设计；（3）设计釜体的法兰联接结构、选择接管、管法兰；（4）人孔的选型及补强计算；（5）支座选型及验算；（6）视镜的选型；（7）焊缝的结构与尺寸设计；（8）电机、减速器的选型；（9）搅拌轴及框式搅拌桨的尺寸设计；（10）选择联轴器；（11）设
2、计机架结构及尺寸；（12）设计底盖结构及尺寸；（13）选择轴封形式；（14）绘总装配图及搅拌轴零件图等。第一章 反应釜釜体的设计1.1釜体DN、PN的确定1.1.1釜体DN的确定将釜体视为筒体，取L/D=1.1由 V=( n/4) D 2L , L=1.1 Dii则：1 0 x 4 Di = 3, Di 二 1.0m，圆整 Di 二 1000mm1.1 xn由L314页表16-1查得釜体的DN = 1000mm1.1.2釜体PN的确定由设计说明书知釜体的设计压力PN =0.2 MPa1.2 釜体筒体壁厚的设计1.2.1设计参数的确定设计压力 p1： p1 = 0.2MPa；液柱静压力 p1H=
3、10(-6) X1.0X103X10X1.1=0.011MPa计算压力 p1c： p1c二p1+p1H=0.2+0.011=0.211MPa；设计温度t1：100C ；焊缝系数：=0.85许用应力b t :根据材料Q235-B、设计温度 3mmmin考虑筒体的加工壁厚不小于5mm,故筒体的壁厚取5 = 6mmn1.3 釜体封头的设计1.3.1封头的选型釜体的下封头选标准椭球型，代号EHA、标准JB/T47462002。1.3.2设计参数的确定设计压力 pl： pl = 0.2MPa；液柱静压力 p1H=10(-6) X1.0X103X10X1.1=0.011MPa计算压力 plc： plc二p
4、1+p1H=0.2+0.011=0.211MPa；设计温度tl：100C ；焊缝系数：=0.85许用应力b t :根据材料Q235-B、设计温度100C，由参考文献知R t =ll3MPa ；钢板负偏差C : C =0.6mm (GB6654-96)；11腐蚀裕量 C ： C =3.0 mm 。221.3.3封头的壁厚的设计由公式 5n51n0.211 x 10002 x 113 x 0.85 0.5 x 0.211+ 0.6 + 3.0= 4.7 mm圆整得5 = 6mm1n1.3.4封头的直边尺寸、体积及重量的确定根据DN = 1000 mm，由参考文献附表4-2 知: 直边高度h2：25
5、 mm容积 V：0.1505m 3曲边高度h1：250 mm内表面积A：1.1625 m 2质 量 m: 53.78kg1.4筒体长度H 1的设计1.4.1筒体长度H的设计筒体高度 H1= (V-V 封)/V1m=(1-0.1505)/0.785=1.082m圆整 H1 至 1100mm1.4.2釜体长径比L/D的复核iL /Di=H1/Di=1100 / 1000 = 1.1在11. 3的范围内，故所求长径比满足要求。1.5 外压筒体壁厚的设计1.5.1 设计外压的确定由设计条任务书可知，夹套内介质的压力为0.3MPa，取设计外压p =0.3 MPa 。1.5.2 图算法设计筒体的壁厚设筒体
6、的壁厚5二8 mm，贝V ： 5 = 5 - C =83.8 = 4.2 mm , n e nD 二 D + 25O i n=1016mm , D /5 二 1016/4.2 二 241.9020。0eL = H +1 h + h = 900 +1 x 250 + 25 = 1008.3mm2 3 1 2 3L/D 二 1008.3/1016 二 0.990在参考文献图4-5中的L/D坐标上找到1.012的值，由该点做水平线与o对应的D /S二322.67线相交，沿此点再做竖直线与横坐标相交，交点的对 0e应值为：A 0.0004。再由参考文献图4-6中选取，在水平坐标中找到A =2.8X10
7、-4点，由该点做竖直线与对应的材料温度线相交，沿此点再做水平线与右方的纵坐标相交，得到系数B 的值为：B 155MPa、E =2.00X 105MPa 。根据P=船得0e1551016/4.2=0.64( MPa )因为p 0.3MPa p =0.64MPa，所以假设5 =8mm合理，取筒体的壁厚 n5 = 8 mm 。n1.6 外压封头壁厚的设计1.6.1 设计外压的确定封头的设计外压与筒体相同，即设计外压p =0.1 MPa 。1.6.2 封头壁厚的计算设封头的壁厚5 =8 mm，则：5= 5 - C =8-3.8 = 4.2 mm，对于标准n e n椭球形封头 K =0.9, R 二 K
8、D 0.9X 1000=900( mm ), R / 5=900/4.2二 241.29i i i e计算系数：A =凹竺=竺5R / 5241.29ie= 5.18X10-4在参考文献图4-5中选取，在水平坐标中找到A =5.18X10-4点，由该点做竖直线与对应的材料温度线相交，沿此点再做水平线与右方的纵坐标相交，得到系数B 的值为值为：B 78MPa、E =2 . 00X 105MPa根据P=晋得:0e78241.90=0.322( MPa)因为p 0.3MPa 3mmmin考虑夹套筒体与釜体筒体壁厚一致，故筒体的壁厚取5 = 8mmn2.2.2夹套筒体长度h的初步设计jH 筒二n V
9、- Vh = 0.8 x 1 0.1505 =0.827m=827mm V0.7851圆整后H筒=900mm2.3 夹套封头的设计2.3.1 封头的选型夹套的下封头选标准椭球型，内径与筒体相同(D =1400mm )。代号EHA， j标准JB/T47462002。夹套的上封头选带折边锥形封头，且半锥角a = 45 。2.3.2 椭球形封头壁厚的设计因为p为常压V 0.3 MPa，所以需要根据刚度条件设计封头的最小壁W厚。*.* D =1100mm V3800mm，取5=2D /1000 且不小于 3 mm 另j min i加 C ，2S =3+3=6 ( mm ),圆整5 =8mm。 min
10、n对于碳钢制造的封头壁厚取5 =8mm。n2.3.3 椭球形封头结构尺寸的确定夹套封头的尺寸见下表：直边高度h1深度h2容积VjF质量25 mm275 mm0.1980 m 386.49 kg封头的下部结构如下图：由设备设计条件单知：下料口的DN =40mm ,封头下部结构的主要结构 尺寸 D = 116 mm 。min2.3.4带折边锥形封头壁厚的设计 考虑到封头的大端与夹套筒体对焊，小端与釜体筒体角焊，因此取封头的壁 厚与夹套筒体的壁厚一致，即 5 = 8 mm 。n2.3.5 封头结构的设计公称直径DN/mm总深度H/mm内表面积A/m2容积V/m311004002.55680.8602
11、.3.6 带折边锥形封头壁厚的设计由于封头过渡部分与锥体部分受力情况不同，分两部分计算过渡部分： = 30o K=0.68 f=0.554 R = 0.15D，选型为 CHA。 1IKPD2口 丄 0.5Pc0.68 x 0.3 x 1100+ 3 二 4.67mm锥体部分：fPD_2口 p 0.5Pc0.554 x 0.3 x 11002 x 113 x 0.6 0.5 x 0.3+ 3 二 4.35mm2 x 113 x 0.6 0.5 x 0.3考虑到与夹套筒体的焊接，故圆整8二8mm n2.4 传热面积的校核DN=1000mm釜体下封头的内表面积F = 1.1625m2hDN=1000
12、mm筒体(1 m高)的内表面积F = 3.14m21夹套包围筒体的表面积F = F X h = 3.14X0.9=2.826 ( m 2)S 1 jF + F =1.1625 + 2.826=3.9885 (m2)hS 釜内进行的反应是吸热反应，则需进行传热面积的校核，即：将 F + F = hS5.6429 m2与工艺需要的传热面积F进行比较。F + F =3.988523,满足要求。 hS第三章 反应釜釜体及夹套的压力试验3.1 釜体的水压试验3.1.1 水压试验压力的确定1.0水压试验的压力：PT 二 125 x 2 x 1. 二 25MPa。3.1.2 液压试验的强度校核由C二P (D严e)得：max20eQ =max2 x 4.20.25 x (1土-38 = 29.88MPa0.9 =0.9X235X0.85=179.8 (MPa )s由c =29.88M
