有搅拌装置的夹套反应釜设计任务书
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有搅拌装置的夹套反应釜设计任务书 1 设计方案的分析和拟定 根据任务书中的要求，一个夹套反应釜主要有搅拌容器、搅拌装置、传动装置、轴封装置、支座、人孔、工艺接管等一些附件构成。而搅拌容器又可以分为罐体和夹套两部分。搅拌装置分为搅拌器和搅拌轴，根据任务说明书的要求本次设计搅拌器为浆式搅拌器；考虑到机械轴封的实用性和应用的广泛性，所以轴封采用机械轴封。 在阅读了设计任务书后,按以下容和步骤进行夹套反应釜的机械设计。 （1）总体结构设计。根据工艺的要求，并考虑到制造安装和维护检修的方便来确定各部分结构形式。 （2）搅拌器的设计。 ①根据工艺参数确定各部几何尺寸； ②考虑压力、温度、腐蚀因素，选择釜体和夹套材料； ③对罐体、夹套进行强度和稳定性计算、校核； （3）传动系统设计，包括选择电机、确定传动类型、选择联轴器等。 （4）决定并选择轴封类型及有关零部件。 （5）绘图，包括总图、部件图。 （6）编制技术要求，提出制造、装配、检验和试车等方面的要求。 2. 反应釜釜体的设计 反应釜是有罐体和夹套两部分构成，罐体是反应的核心，为物料完成搅拌过程提供一个空间。夹套为反应的操作温度提供保障，是一个套在罐体外的密封空间容器。 2．1罐体和夹套的结构设计 罐体采用立式的圆筒形容器，有筒体和封头构成。通过支座安装在基础平台上。封头一般采用椭圆形封头。由于筒体径Di<1200mm，因此下封头与筒体的连接采用焊接连接。而为了拆卸清洗方便，上封头采用法兰与筒体连接。 夹套型式与罐体大致一致。 2.2 罐体几何尺寸计算 2.2.1确定筒体径 一般有工艺条件给定容积V、筒体径Di i4VDii估算：3 式中i为长径比即：HiDi ，有表4-2选取。根据题意取i=1.3， 已知V=1.0,则Di =993mm, 将Di 圆整到公称直径系列，则 Di =1000(mm). 2.2.2 确定封头尺寸 （1）椭圆封头选取标准件，它的径与筒体径相同，标准椭圆封头尺寸见附表4-2.即DN=Di =1000（mm） 曲边高度 hi =250mm 直边高度h2=25mm 容积V=0.1505m3 （2）封头厚度计算 spcDi20.5pct 由公式 其中Pc =0.2 t =170MP (由参考文献附表9查的) 封头焊接采取双面焊、全焊透，局部无损伤 ，则φ=0.8 计算S=0.2×1000/(2×170×0.8-0.5×0.2)=0.85 mm 由参考文献一 表4-9查得：负偏差 C1=0.25mm 由参考文献一表4-11查得：腐蚀裕量C2=2.0mm 计算名义厚度 Sn=S+C1+C2+Δ=0.85+0.25+2.0+4.9=8mm 故封头厚度取8mm （3）由于S<10mm 则封头的直边高度 h2 =25mm 有附表4-2 知封头表面积A=1.1625m2 容积V=0..1505m3 2.2.3 确定筒体的厚度Hi 反应釜容积V通常按下封头和筒体两部分容积之和计算。则筒体高度Hi按下式计算并进行圆整：Hi=(V－V封)/Vim 式中V封 ------------封头容积：0.1505 m3 Vim ------------1m高筒体容积（见附表4-1）：Vim =0.785 m3 /m 得 Hi= (2.5-0.3977)/1.539=1.3660m 圆整后的Hi=1.4m=1400mm 按筒高圆整后修正实际容积： V= Vim×Hi + V封 =1.4*1.539+0.3977=2.55 m3 >2.5 m3 2.3 夹套几何尺寸计算 夹套和筒体的连接常焊接成封闭结构，夹套的结构尺寸常根据安装和工艺两方面的要求而定。夹套的安装尺寸见图4-6，夹套径D2可根据筒体径D1按表4-3选取：D2 =D1+100=1500mm 夹套下封头型式同筒体封头，直径D2与夹套筒体相同。 夹套高H2有传热面积而决定，不能低于料液高， 装料系数 ： y=操作容积/全容积=2÷2.5=0.8 夹套高H2 计算：H2 = （ηV-V封）÷Vim 代入数值计算 得：H2 =1.04 m 夹套所包围的罐体的表面积，一定要大于工艺要求的传热面积F，即： F封＋F筒>=F 其中 F筒=H2 ×F1m 故 F封＋F筒 =2.2346＋4.40×1.04=7.07>=7㎡ 所以换热要求满足。 筒体和上封头的连接采用甲型平焊法兰连接，选取凹凸密封面法兰，其尺寸见附图4-2，主要尺寸有附表4-4查的，其中： D=1530mm D1=1490mm D2=1455mm D3=1441mm D4=1438mm S=46mm d=23mm 2.4 夹套反应釜的强度计算 夹套反应釜几何尺寸确定后，要根据已知的公称直径，设计压力和设计温度进行强度计算确定罐体及夹套的筒体和封头的厚度。 2．4.1 强度计算的原则及依据 强度计算中各参数的选取及计算，均应符合GB150-1998《钢制压力容器》的规定。 圆筒为正压外带夹套时：当圆筒的公称直径DN>=600㎜时，被夹套包围部分的圆筒分别按压圆筒和外压圆筒计算，取其中较大值，其余部分按压圆筒设计。 2.4.2 按压对圆筒和封头进行强度计算 （1）筒体强度计算 已知：Tc=110℃ Pc=0.7Mpa SPcDi2tt113Mpa φ= 0.85 5.1mm 负偏差 C2=1.5mm 腐蚀裕量 C2=1.5㎜ 名义厚度 Sn=S＋C1＋C2＋Δ=8㎜ (2)封头厚度计算 SPcDi20.5Pct5.1mm 同理 名义厚度 ： Sn=S＋C1＋C2＋Δ=8㎜ 2.4.3 按外压对筒体和封头进行强度校核 （1）筒体图算法 由于D0/Se>=20 ① 假设 Sn=14mm 令Se=Sn-2=12mm D0=Di+2Sn=1428mm ② 则 L/D0=1400÷1428=0.98 D0/Se=119 D0>20 ③ 查图5-5得 A=0.0012 ④ 查图5-7 由于Tc =<140℃ 则B=125Mpa 计算许应外压力[p] [p]=B/( D0/Se)=1.05Mpa 所以 [p]>=pc 故筒体厚度Sn2取14mm 由Sn1=8mm=< Sn2=14mm 封头厚度确定