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1、设计条件及设计内容分析由设备条件单可知，设计的反应釜容积为1.8m3、操作容积为1.54m3；搅拌装置配置的电机功率为3.0KW、搅拌轴转速为85r/min、搅拌桨形式为框式；加热方式为用夹套内导热油进行电加热；装置上有8个工艺接管、2个视镜、4个耳式支座、10个电加热套管、1个固体物料进口、1个测控接管。反应釜设计的主要内容有：（1）、釜体的强度、刚度、稳定性计算和结构设计；（2）、夹套的强度、刚度计算和结构设计；（3）、设计釜体的法兰连接结构、选择接管、管法兰；（4）、人孔的选型及补强计算；（5）、支座的选型及验算；（6）、视镜的选型；（7）、焊缝的结构及尺寸设计；（8）、电机、减速机的选
2、型；（9）、搅拌轴及框式搅拌桨的尺寸设计；（10）、选择联轴器；（11）、设计机架结构及尺寸；（12）、设计底盖结构及尺寸；（13）、选择轴封形式；（14）、绘制总装配图及搅拌轴零部件等。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的确定对于直立的反应釜来说，釜体的设备容积通常是指圆柱形筒体及下封头所包含的容积，即 V=VT+VF式中 VT 设备筒体部分容积，m3;VF 封头容积，m3。根据V及选定的L/Di值，将釜体视为圆柱形筒体，可以初步估算筒体内径，且根据设备条件单知L/Di=1.1。 由题可知L/Di=1.2 且=1.8 则,圆整后Di=1300mm，根据规
3、定DN取1200mm。1.1.2 釜体PN得确定因操作压力为PW=0.58MPa，查标准得PN=0.6MPa1.2 釜体筒体壁厚的设计1.2.1 设计参数的确定 因釜体上装有安全阀，取P=1.1PW P=1.1PW=1.10.58=0.638MPa ，因带有夹套，双面腐蚀C2=1,查表得0Cr18Ni10Ti材料1.2.2 筒体壁厚的设计由公式Sn=得由Sn=mm 考虑不锈钢常用厚度为5mm,则取Sn=5mm1.3 釜体封头的设计1.3.1 封头的选型 由题目可得该反应釜的封头采用标准椭圆形封头，类型是EHA。1.3.2 设计参数的确定P=1.1PW=1.10.58=0.638MPa，PL=0
4、.0132MPa（可忽略，道理同上）压力同釜体PC=P=0.638MPa=1（双面焊，100%无损探伤）C1=0.25mm C2=1mm(双面腐蚀), 查表得0Cr18Ni10Ti材料1.3.3 封头的壁厚的设计由公式得Sn=4.38mm 取封头Sn与筒体一致，则Sn=5mm1.4 筒体长度H的设计1.4.1 筒体长度H的设计 由DN=1200mm查EHA标准可知VF=0.2545m3 筒体每米高容积V1=1.131m3/m，则： 筒高估算为圆整取 H=1370mm1.4.2 釜体长径比L/Di的复核釜体长度为圆整后L=1500mm长径比复核为1.5 外压筒体壁厚的设计1.5.1 设计外压的确
5、定 PC=0.1MPa1.5.2 试差法设计外压筒体的壁厚设筒体的壁厚为Sn=5mm Se=Sn-C=5-1.25=3.75mmD0=Di+2Sn=1200+25=1210mm由Lcr=1.17 D0（D0/ Se）1/2得Lcr=1.171210(1210/3.75)1/2=25430.1mmL=1500mmLcr=25430.1mm该筒体为短圆筒，圆筒的临界压力Pcr=2.6E/LD0(D0/Se)1/2查文献1中图15-7得E=1.86105代入得Pcr=2.61.861053.752/15001210(1210/3.75)1/2=0.208MPa P=Pcr/m对于圆筒 m=3 得 P
6、=0.208/3=0.069MPa 由于PPC，则假设不合理。再取Sn=6mm，Se=Sn-C=6-1.25=4.75mm，D0=Di+2Sn=1200+26=1212mm则：PC，假设Sn=6mm合理。1.5.3 图解法设计筒体的壁厚设Sn=6mm，Se=Sn-C=6-1.25=4.75mm，D0=Di+2Sn=1200+26=1212mmL/DO=1.25，DO/ Se=255.16查文献1中图15-4得A=0.00026，再查图15-7得B=32MPa则于是PPC，设计合理。1.6 外压封头壁厚的设计1.6.1 设计外压的确定 PC=0.1MPa1.6.2 封头壁厚的计算设封头的壁厚为S
7、n=6mm Se=Sn-C=4.75mm参考文献1中公式15-5PC，设计合理。综上所述，取内压和外压两者中最大壁厚，即筒体与封头Sn=6mm。第二章 反应釜夹套的设计2.1 夹套釜体DN，PN得确定2.1.1 夹套釜体DN得确定 Dj=Di+300=1200+300=1500mm 根据规定，DN=1500mm2.2.2 夹套釜体PN得确定因操作压力为常压 查得PN=0.25MPa2.2 夹套筒体的设计2.2.1 设计参数的确定P=1.1PW=1.10.1=0.11MPa 因为釜体内反应物浓度与水相近，故按水计算反应物静压，即： P液=1.0103101.610-6=0.016MPa P液不能
8、忽略 PC=P+P液=0.11+0.016=0.126MPa，t=130，=0.85（由于检测不便，作局部检测），C1=0.25，C2=1mm（夹套外有保温层，为单面腐蚀），查Q235-B的t=113MPa2.2.2 夹套筒体壁厚的设计设夹套筒体壁厚Sn=4mm 由公式Sn=得圆整Sd=4mm Sn=Sd 因此假设合理按刚度条件重新校核由于Di=1400P+0.1=0.738MPa PT=0.7975MPa3.1.2 液压试验的强度校核由得=101.15MPa对于不锈钢，=203MPa得=85.936MPa0.9=0.92031.0=182.7MPa因此液压强度足够.3.1.3 压力表得量程、
9、水温及水中浓度的要求压力表的最大量程：P表=2PT=20.309=0.618MPa或1.5PT P表4PT 即 0.464MPa P表1.24MPa水温：t15水中浓度：b25mg/L,以防止氯离子腐蚀3.1.4 水压试验的操作过程 在保持釜体表面干燥的条件下，首先用水将釜体内的空气排空，再将水的压力缓慢升至0.309，保压不低于30，然后将压力缓慢降至0.2472，并保压足够长时间，检查所有焊缝和连接部位有无泄露和明显的残留变形。若质量合格，缓慢降压，将釜体内的水排净，用压缩空气吹干釜体。若质量不合格，修补后重新试压直至合格为止。3.2 釜体的气压试验3.2.1 气压试验压力的确定 由公式P
10、T=1.15P得PT=1.150.3091=0.355MPa3.2.2 气压试验的强度校核气压试验是塔壁内产生的最大应力为得=93.04MPa=93.040.8=0.82031.0=162.4MPa因此气压强度足够.3.2.3 气压试验的操作过程做气压试验时，将压缩空气的压力缓慢升至0.05MPa时，保持5min进行初检合格后继续升至0.36685MPa，其后按每级0.07337MPa为级差升至0.7337MPa，保持10min，然后降至0.638MPa并保持足够长时间同时进行检查，如有泄露，修补后重新进行试验，至合格为止。3.3 夹套的液压试验3.3.1 水压试验压力的确定且不小于(+0.1) ，当1.8时取1.8。PT=1.250.126=0.1576MPa 因为PTP+0.1=0.226MPa得PT=0.226MPa3.3.2 液压试验的强度校核由得=35.80MPa=35.80MPa0.9=0.92350.85=179.78MPa因此强度足够。3.3.3 压力表的量程、水温的要求压力表得量程：P表=2PT=20.226=0.452MPa或1.5PT P表4PT 即 0.339MPa P表0.904MPa水温 t53.3.4 水压试验的操作过程 在保持夹套表面干燥的条件下，首先用水将夹套内的空气排空，再将水的压力缓慢升至0.226，保压不低于30min
