夹套反应釜课程设计Word格式.docx
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化工设备机械基础课程设计是《化工设备机械基础》课程教学中综合性和实践性较强的教学环节,是理论联系实际的桥梁,是学生体察工程实际问题复杂性,学习初次尝试化工机械设计。
化工设计不同于平时的作业,在设计中需要同学独立自主的解决所遇到的问题、自己做出决策,根据老师给定的设计要求自己选择方案、查取数据、进行过程和设备的设计计算,并要对自己的选择做出论证和核算,经过反复的比较分析,择优选定最理想的方案和合理的设计。
化工设备课程设计是培养学生设计能力的重要实践教学环节。
在教师指导下,通过裸程设计,培养学生独立地运用所学到的基本理论并结合生产实际的知识,综合地分析和解决生产实际问题的能力。
因此,当学生首次完成该课程设计后,应达到一下几个目的:
⑴熟练掌握查阅文献资料、收集相关数据、正确选择公式,当缺乏必要的数据时,尚需要自己通过实验测定或到生产现场进行实际查定。
⑵在兼顾技术先进性、可行性、经济合理的前提下,综合分析设计任务要求,确定化工工艺流程,进行设备选型,并提出保证过程正常、安全可行所需的检测和计量参数,同时还要考虑改善劳动条件和环境保护的有效措施。
⑶准确而迅速的进行过程计算及主要设备的工艺设计计算及选型。
⑷用精炼的语言、简洁的文字、清晰地图表来表达自己的设计思想和计算结果。
化工设备机械基础课程设计是一项很繁琐的设计工作,而且在设计中除了要考虑经济因素外,环保也是一项不得不考虑的问题。
除此之外,还要考虑诸多的政策、法规,因此在课程设计中要有耐心,注意多专业、多学科的综合和相互协调。
目录
1设计方案的分析和拟定………………………………………………………(6)
2.反应釜釜体的设计………………………………………………………(6)
2.1罐体和夹套的结构设计……………………………………………………(6)
2.2罐体几何尺寸计算…………………………………………………………(7)
2.2.1确定筒体内径……………………………………………………………(7)
2.2.2确定封头尺寸……………………………………………………………(7)
2.2.3确定筒体的厚度Hi………………………………………………………(8)
2.3夹套几何尺寸计算…………………………………………………………(8)
2.4夹套反应釜的强度计算…………………………………………………(9)
2.4.1强度计算的原则及依据……………………………………………(9)
2.4.2按内压对圆筒和封头进行强度计算……………………………………(9)
2.4.3按外压对筒体和封头进行强度校核……………………………………(10)
2.4.4夹套厚度计算……………………………………………………………(11)
2.4.5水压试验校核计算………………………………………………………(11)
3反应釜的搅拌装置……………………………………………………………(12)
3.1搅拌器的安装方式及其与轴连接的结构设计……………………………(12)
3.2搅拌轴设计…………………………………………………………………(13)
4反应釜的传动装置……………………………………………………………(14)
4.1常用电机及其连接…………………………………………………………(14)
4.2釜用减速机类型,标准及其选用……………………………………………(14)
4.3凸缘法兰……………………………………………………………………(15)
4.4安装底盖……………………………………………………………………(15)
4.5机架………………………………………………………………………(15)
4.6联轴器………………………………………………………………………(16)
5反应釜的轴封装置…………………………………………………………(16)
6反应釜的其他附件……………………………………………………………(16)
6.1支座…………………………………………………………………………(16)
6.2人孔…………………………………………………………………………(17)
6.3设备接口……………………………………………………………………(17)
7设备总质量………………………………………………………………… (17) 8反应釜的装配图……………………………………………………………(18)
9参考文献…………………………………………………………………… (19)
设计任务书
设计目的:
把所学《化工设备机械基础》及相关知识,在课程设计中综合运用,把化工工艺条件与化工设备设计有机地结合起来,巩固和强化有关机械课程的基本理论和基本知识。
设计要求:
(1)进行罐体和夹套设计计算
(2)进行搅拌传动系统设计a.进行传动系统方案设计(指定用V带传动);
b.做带传动设计计算(指定用电机Y132M2-6,转速960r/min,功率5.5kw);
c.进行上轴的结构设计和强度校核;
d.选择轴承并进行轴承寿命校核;
e.选择联轴器;
f.进行罐内搅拌轴的结构设计及搅拌器与搅拌轴的连接结构设计;
g.选择轴封的型式
(3)设计机架结构
(4)选择凸缘法兰及安装底盖结构
(5)选择接管\管法兰\设备法兰\手孔\试镜等容器附件
(7)绘总装配图(A2纸)
(8)绘传动系统部件图
设计内容:
设计一台夹套传热式带有搅拌装置的反应釜。
设计参数要求
容器内
夹套内
工作压力,Mpa
0.20
0.25
设计压力,Mpa
0.22
0.3
工作温度,℃
100
130
设计温度,℃
120
150
介质
有机溶剂
蒸汽
全容积V,m³
0.8
操作容积V1,m³
0.64
传热面积,m³
>
3
腐蚀情况
微弱
推荐材料
Q345-A
搅拌器型式
推进式
搅拌轴转速,r/min
200
轴功率,KW
4
接管表
符号
公称尺寸
连接面形式
用途
A
25
PL/RF
蒸汽入口
B
65
加料口
C12
视镜
D
温度计管口
E
压缩空气入口
F
40
放料口
G
冷凝水出口
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推进式搅拌器;
考虑到填料轴封的实用性和应用的广泛性,所以轴封采用填料轴封。
在阅读了设计任务书后,按以下内容和步骤进行夹套反应釜的机械设计。
(1)总体结构设计,包括进行罐体和夹套设计计算。
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)搅拌器传动系统的设计。
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。
由于筒体内径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确定筒体内径
一般有工艺条件给定容积V、筒体内径Di估算:
式中i为长径比即:
,由表4-2选取。
根据题意取i=1.0,
已知V=0.8m3,则Di=1006mm,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,它的内径与筒体内径相同,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封=0.1505m3
(2)封头厚度计算
由公式
其中Pc=0.228
=189MP(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=0.85
计算S=0.228×
1000/(2×
189×
0.85-0.5×
0.228)=0.710mm
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=2mm
计算名义厚度Sn=S+C1+C2=0.710+0.25+2=2.960mm
故封头厚度取2.960mm
(3)由于S<
10mm则封头的直边高度h2=25mm
有附表4-2知封头内表面积F封=1.1625m2容积V封=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:
0.1505m3
Vim------------1m高筒体容积(见附表4-1):
Vim=0.785m3/m
得Hi=(0.8-0.1505)/0.785=0.8274m
圆整后的Hi=0.9m=900mm
按筒高圆整后修正实际容积:
V=Vim×
Hi+V封=0.9*0.785+0.1505=0.857m3>
0.64m3
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,夹套内径D2可根据筒体内径D1按表4-3选取:
D2=D1+100=1100mm
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:
η=操作容积/全容积=0.64÷
0.8=0.8
夹套高H2计算:
H2=(ηV-V封)÷
Vim代入数值计算
得:
H2=0.6816m
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=1.1625+3.14×
0.6816=3.30m2>
3m2
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
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