设计一台夹套传热式带搅拌的反应釜Word文档下载推荐.docx
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1、进行罐体和夹套设计计算。
2、进行搅拌传动系统设计。
(1)进行传动系统方案设计(指定用V带传动);
(2)作带传动设计计算(指定选用库存电机Y132M2-6,转速960r/min,功率5.5KW);
(3)进行上轴的结构设计和强度校核;
(4)选择轴承、进行轴承寿命校核;
(5)选择联轴器;
(6)进行罐内搅拌轴的结构、搅拌器与搅拌轴的连接结构设计;
(7)选择轴封结构;
3、设计机架结构。
4、选择凸缘法兰及安装底盖结构。
5、选择支座形式并进行计算。
6、选择接管、管法兰、设备法兰、手孔、视镜等容器附件。
7、绘制总装配图(A0或A1图纸)。
2、设计方案的分析和拟定
一、夹套反应釜的总体结构
主要由:
搅拌容器:
罐体和夹套,主要由封头和筒体组成
搅拌装置:
搅拌器和搅拌轴
传动装置:
为带动搅拌装置设置的,由电动机、减速机、联轴器和传动轴等组合而成
轴封装置:
动密封,一般采用机械密封或填料密封
支座接管及一些附件
二、夹套反应釜机械设计步骤
先阅读任务书,然后设计
1.罐体和夹套的设计
⑴结构设计⑵罐体几何尺寸设计
⑶夹套几何尺寸设计⑷强度校核
2.反应釜的搅拌装置
确定搅拌的形式:
推进式,与轴的连接是通过轴套用平键或是深定螺钉固定
搅拌轴设计:
⑴搅拌轴的材料;
⑵结构;
⑶校核强度;
⑷支承;
⑸轴的临界转变校核计算。
3.反应釜的传动装置
电机、减速器的选型,选择联轴器,选用和设计机桨和底座。
主要是设计V带,根据选用的功率、转速。
4.反应釜的轴封装置
填封密封是由填料箱、压盖、压紧螺栓及油杯等组成。
一般用于常压、低压、低转速及允许定期维护的搅拌装置。
机械密封的搅拌装置:
主要用于腐蚀、易燃、易爆、剧毒及带有固体颗粒的介质中工作的有压和真空设备。
三、反应釜的其他附件
1.支座:
夹套反应釜多为立式安装,最常用的支座为耳式支座、标准耳式支座
支座分为A型和B型两种,当设备需要保温或直接支承在楼板上时选B型,否则选A型,每台反应釜常用4个支座。
2.设备接口:
⑴接管与管法兰;
⑵补强圈;
⑶液体出料口;
⑷过夹套的物料进出口;
⑸夹套进气管;
3.视镜:
一般成对使用,当视镜需要斜装或设备直径较小时,采用带颈视镜。
3、夹套反应釜设计计算
3.1几何尺寸:
步骤
项目及代号
参数及结果
备注
1-1
全容积V,m3
由工艺条件给定
1-2
操作面积V1,m3
1-3
传热面积F,㎡
1-4
釜体形式
常用结构
1-5
封头形式
1-6
长径比i=H1/D1
计算
1-7
初算筒体内径
按参考文献2式4-1选取
1-8
圆整筒体内径D1,㎜
按参考文献2附录表D-1选取
1-9
一米高的容积V1m,m3
1-10
釜体封头容积V1封,m3
按参考文献2附录表D-2选取
1-11
釜体高度H1=(V—V1封)/V1m,m
按参考文献2式4-2计算
1-12
圆整釜体高度H1,mm
选取
1-13
实际容积V=V1m×
H1+V1封,m3
按文献2式4-3计算
1-14
夹套筒体内径D2,mm
按参考文献2表4-3选取
1-15
装料系数η=V操/V或按η=0.6~0.85选取
1-16
夹套筒体高度H2≥(ηV-V1封)/V1m,m
1-17
圆整夹套筒体高度H2,mm
1-18
罐体封头表面积F1封,m2
1-19
一米高筒体内表面积F1m,m2
1-20
实际总传热面积F=F1m×
H2+F1封,m2
计算并按文献2式4-5校核
3.2强度计算(按内压计算厚度)
2-1
设备材料
2-2
设计压力(罐体内)p1,MPa
2-3
设计压力(夹套内)p2,MPa
2-4
设计温度(罐体内)t1,℃
2-5
设计温度(夹套内)t2,℃
2-6
液柱静压力p1H=10-6ρgh,MPa
2-7
计算压力p1c=p1+p1H,MPa
2-8
液柱静压力p2H,MPa
忽略
2-9
计算压力p2c=p2
2-10
罐体及夹套焊接接头系数φ
按参考文献1表10-9选取
2-11
设计温度下材料许用应力[σ]t,MPa
按参考文献1附表6选取
2-12
罐体筒体计算厚度
按参考文献1第十章P159页公式计算
2-13
夹套筒体计算厚
2-14
罐体封头计算厚度
按参考文献1式10-32(标准椭圆封头)计算
2-15
夹套封头计算厚
2-16
取最小厚度δmin作为计算厚度δ,mm
不满足刚度条件,按参考文献1第九章选取
2-17
腐蚀裕量C2,mm
按参考文献1第十章P161选取(按双面腐蚀)
2-18
钢板厚度负偏差C1,mm
按参考文献1表10-10选取(钢板厚度按6mm选取)
2-19
罐体筒体设计厚度δ1c=δ1+C2,mm
按参考文献1式10-12计算
2-20
夹套筒体设计厚度δ2c=δ2+C2,mm
2-21
罐体封头设计厚度δ/1c=δ/1+C2,mm
2-22
夹套封头设计厚度δ/2c=δ/2+C2,mm
2-23
罐体筒体名义厚度δ1n=δ1c,mm
圆整取数,δmin-δ1>
C1
2-24
夹套筒体名义厚度δ2n,mm
圆整取数,δmin-δ2>
2-25
罐体封头名义厚度δ/1n,mm
圆整取数,δmin-δ1/>
2-26
夹套封头名义厚度δ/2n,mm
圆整取数,δmin-δ2/>
3.3稳定性校核(按外压校核厚度)
3-2
罐体筒体名义厚度δn,mm
根据计算结果假设
厚度附加量C=C1+C2
按参考文献1第十章P161选取,并计算
3-3
罐体筒体有效厚度δe=δn-C,mm
按参考文献1第十章计算
3-4
罐体筒体外径DO=D1+2δn,mm
3-5
筒体计算长度L=H2+1/3h1,mm
3-6
系数L/DO
3-7
系数DO/δe
3-8
系数A
查参考文献1图10-15
3-9
系数B
查参考文献1图10-17
3-10
许用外压[p]=B/(DO/δe)
按参考文献1式10-25计算
3-11
假设
按参考文献1表10-10选取
3-12
3-13
罐体筒体有效厚度δe=δn-C,mm
3-14
3-15
按参考文献1第十章计算,h1按参考文献2附表D-2选取
3-16
3-17
3-18
3-19
3-20
3-21
罐体封头名义厚度δn,mm
3-22
罐体封头钢板厚度负偏差C1,mm
3-23
3-24
罐体封头有效厚度δ/e=δ/n-C,mm
3-25
罐体封头外径D/O=D/1+2δ/n,mm
3-26
标准椭圆封头当量球壳外半径R/O=0.9D/O,mm
按参考文献1第十章P176计算
3-27
系数A=0.125/(R/O/δ/e)
按参考文献1式10-35计算
3-28
查参考文献1图10-16
3-29
许用外压力
按参考文献1式10-34计算,稳定性满足要求
3-30
罐体封头最小厚度δmin=0.15%,D1,mm
满足
3.4水压试验校核
4-1
罐体实验压力
按参考文献1式10-17计算
4-2
夹套水压实验压力
4-3
材料屈服点应力σS,MPa
按参考文献1附录6选取
4-4
σT≤0.9ΦσS,MPa
按参考文献1式10-19计算
4-5
罐体圆筒应力
4-6
夹套内压实验应力
3.5V带减速机
3.5.1电动机
电动机型号
额定功率Kw
减载转速r/min
堵转转矩
最大转矩
额定转矩
3.5.2V带减速机
(1)特点:
结构简单,制造方便,价格低廉,能防止过载,噪声小。
(2)减速机的基本形式和主要尺寸。
(3)减速机的设计重点是V带轮的设计计算。
V带轮的设计计算和步骤如下:
(见参考文献2表4-22)
设计项目
单位
公式及数据
6-1
传动的额定功率P
KW
已知电机功率
6-2
小皮带轮转速n1
r/min
已知电机转速
6-3
大皮带轮转速n2
已知搅拌机转速
6-4
工况系数Ka
由参考文献1表14-4选取
6-5
设计功率Pd
kW
6-6
选V带型号
根据参考文献1图14-5选取
6-7
传动速比i
6-8
小皮带轮计算直径d1
mm
按参考文献1表14-5初选
6-9
验算带速v
m/s
vmax=25-30m/s
vmin=5m/s
6-10
滑动率ε
6-11
大皮带轮计算直径dz
计算后按参考文献1表14-5圆整
6-12
初定中心距a0
可根据结构要求定
6-13
带的基准长度Ld0
计算后按参考文献1表14-2圆整
6-14
确定中心距a(确定安装V带时所需最小中心距amin和最大中心距amax)
amin=a-0.015Ld
amax=a+0.03Ld
按参考文献1式14-12计算
6-15
小皮带轮包角α1
(º
)
按参考文献1式14-13计算
6-16
单根V带额定功率P1
由参考文献1表14-6选取
6-17
i≠1时,单根V带额定功率增量△P1
6-18
包角修正系数Kα
由参考文献1表14-7选取
6-19
带长修正系数KL
由参考文献1表14-8选取
6-20
V带根数z
计算后圆整
3.6轴承、联轴器的选择
(1)有工艺条件可知,轴承选用脚接触球轴承
角接触球轴承的主要尺寸如下:
(按参考文献2附录表E-1选取)
基本尺寸/mm
基本额定载荷/kN
极限转速
质量/kg
轴承代号
其他尺寸/mm
安装尺寸/mm
d
D
B
Cr
Cor
脂
油
W
d2
D2
a
r
min
r1
da
Da
ra
(2)联轴器选用GY型凸缘联轴器
型号
公称转矩Tn
/N.m
许用转矩[n]
轴孔直径d1、d2
轴孔长度L
(Y型)
D1
b
b1
S
转动惯量I
/kg.m2
质量m
/kg
3.7搅拌传动系统设计
3.7.1搅拌器选择
搅拌装置:
由工艺条件可知搅拌器采用推进式搅拌器,其直径DJ常取罐体内经D1的0.2-0.5,以DJ=0.33*D1最为常见,常用与n=100~500r/min的场合。
推进式搅拌器的主要尺寸见参考文献2表4-6/mm
DJ
d1
D0
键槽
H
质量Kg
N/n
t
不大于
3.7.2搅拌轴设计
搅拌器的机械设计酮一般转动轴。
搅拌轴材料选用45号钢,搅拌轴转速200r/min。
(1)搅拌轴轴的强度校核,步骤如下:
(见参考文献2表4-11)
5-1
轴功率P,kW
由工艺条件确定
5-2
轴转数n,r/min
5-3
轴材料
常用
5-4
轴所传动的扭矩
按参考文献1第五章式5-2计算
5-5
材料许用扭转剪应力[τ],MPa
45号钢取30~40
5-6
系数A0
按参考文献1第十七章17-1选取
5-7
轴端直径
按参考文献1第十七章式17-3计算
5-8
开一个键槽,轴径扩大5%,mm
按参考文献1第17章计算
5-9
圆整轴端直径d,mm
圆整选取
(2)搅拌轴的结构:
实心直轴,与联轴器配合使用,搅拌器与轴的连接是通过轴套用平键或紧钉固定,轴端加固定螺母。
(3)搅拌轴的形位公差和表面粗糙度的要求:
一般搅拌轴要求运转平稳,设计转速为200r/min,则直线允差1000:
0.1
3.8轴封形式的选择
由工艺条件给定,选用填料密封(参考文献1附录表E-13)/mm
轴径d
D3(h6)
(PN=0.6)
法兰螺栓孔
填料规格
n
3.9凸缘法兰及安装底盖
3.9.1凸缘法兰:
DN≈D1/4
选用R型凸缘法兰,标准号HG-21564-1995,参考文献2附录表D-6,尺寸如下:
/mm
公称直径DN
k
d3
d4
h1
h2
h4
螺栓
d5
R1
R2
质量kg
R型
数
量
螺纹
d6
h3
3.9.2安装底盖,参考文献2附录表D-7/mm
安装底盖公称直径DN
机架公称直径
d6(h7)
k1
d7
3.10支座形式的选择
由于立式反应釜为夹套传热带搅拌的配料罐,属于保温型所以选择标准耳式B型,标准号为JB/T4725-92,材料为Q235-A,由容器公称直径DN=1200mm
查参考文献2附录D-9得如下主要尺寸:
支座号
允许载荷
Q,kN
适用容器公称直径
DN
高度H
底板
垫板
B型筋板
l1
δ1
s1
l3
b3
δ3
e
l2
b2
δ2
地脚螺栓
B型盖板
支座质量
kg
b4
δ4
3.11接管、管法兰及设备法兰的选择
3.11.1管口表/mm
符号
公称直径
连接尺寸标准
连接面形式
用途或名称
A
25
PL25-1.0RFHG20592-09
PL/RF
蒸汽入口
65
加料口
C1,C2
视镜
PL65-1.0RFHG20592-09
温度计接口
E
压缩空气入口
F
40
PL40-1.0RFHG20592-09
放料口
G
冷凝水出口
3.11.2管法兰参考文献2附录D-12/mm
钢管外径B
法兰内径B
连接尺寸
六角头螺栓
密封尺寸
法兰
厚度
C
坡口
近似质量
Kg
螺柱
法兰外径
螺栓孔中心圆直径K
螺栓孔直径L
螺栓孔数量
Th
螺栓长度
LSR
螺柱质量
突台直径
突台高度
f1
螺柱长度
LZR
3.11.3设备法兰的选择
查参考文献2附表D-4可知甲型平焊法兰可满足工艺条件,法兰材料取Q235-A,由参考文献2附表D-5可采取凹凸面密封面,垫片材料选用耐油石油橡胶板,螺栓材料GB700Q235-A,螺母材料为Q235-A查阅相关文献可得乙型平焊法兰尺寸如下:
PN=0.6MPa/mm
法兰质量,Kg
D3
D4
δ
规格
数量
平面
凸面
凹面
4.参考文献
文献1:
《化工机械基础》第二版;
陈国恒主编;
化工工业出版社。
文献2:
《化工设备机械基础课程设计指导书》第二版;
蔡纪宁,张莉彦主编;
化学工业出版社。
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- 设计 一台夹套 传热 搅拌 反应
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