夹套反应釜设计计算.docx
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夹套反应釜设计计算.docx
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夹套反应釜设计计算
《化工机械设备基础》课程设计:
夹套反应釜设计任务书
课程:
化工机械设备基础
院系:
化工学院
专业:
化学工程与工艺
学号:
姓名:
一.设计内容…………………………………………………………………………3
二.设计参数和指术性指标………………………………………………………3
三.设计要求…………………………………………………………………………4
1.确定筒体和封头的几何尺寸……………………………………………………4
表1几何尺寸………………………………………………………………4
表2强度计算………………………………………………………………5
表3稳定性校核……………………………………………………………6
表4水压试验校核…………………………………………………………7
2.选择支座形式并进行计算……………………………………………………8
3.手孔、视镜选择…………………………………………………………………9
4.选择接管、管法兰、设备法兰:
………………………………………………9
夹套反应釜设计任务书
一:
设计内容:
设计一台夹套传热式配料罐。
二:
设计参数和指术性指标:
简图
设计参数及要求
容器内
夹套内
工作压力,MPa
设计压力,MPa
0.2
0.3
工作温度,℃
设计温度,℃
<100
<150
介质
染料及有机溶剂
冷却水或蒸汽
全容积,m3
0.8
操作容积,m3
0.64
传热面积,㎡
>3
腐蚀情况
微弱
材料
Q235-B
接管表
符号
公称尺寸DN
连接面形式
用途
a
25
突面
蒸汽入口
b
25
突面
加料口
c
80
凸凹面
视镜
d
70
突面
温度计管口
e
25
突面
压缩空气入口
f
40
突面
放料口
g
25
突面
冷凝水出口
三:
设计要求:
夹套反应釜设计计算说明书
一、确定筒体和封头的几何尺寸
表1:
几何尺寸
步骤
项目及代号
参数及结果
备注
1-1
1-2
1-3
1-4
1-5
1-6
1-7
1-8
1-9
1-10
1-11
1-12
1-13
1-14
1-15
1-16
1-17
1-18
1-19
1-20
全容积V,m3
操作容积V1,m3
传热面积F,㎡
釜体形式
封头形式
长径比i=H1/D1
初算筒体内径D1≌
,m
圆整筒体内径D1,mm
一米高的容积V1m,m3
釜体封头容积V1封,m3
釜体高度H1=(V-V1封)/V1m,mm
圆整釜体高度H1,mm
实际容积V=V1m×H1+V1封,m3
夹套筒体内径D2,mm
装料系数η=V操/V=0.80
夹套筒体高度H2≥(ηV-V1封)/V1m,mm
圆整夹套筒体高度H2,mm
罐体封头表面积F1封,㎡
一米高筒体内表面积F1m,㎡
实际总传热面积F=F1m×H2+F1封,㎡
0.8
0.64
3
圆筒形
椭圆形
1.020
0.9995
1000
0.785
0.1505
827
900
0.857
1100
0.80
624
700
1.1625
3.14
3.3605
由工艺条件给定
计算,V1=Vη
由工艺条件给定
常用结构
常用结构
按表4-2选取(注)
按式4-1计算
按附表D-1选取
按附表D-1选取
按附表D-2选取
按式4-2计算
选取
按表4-3计算
按表4-3选取
计算或选取
按式4-4计算
选取
按附表4-2选取
按附表D-1选取
按式4-5校核
注:
附表和计算式为设计资料蔡纪宁,张秋翔编《化工设备机械基础课程设计指导书》化学工业出版社出版2000年第1版中数据及资料,下同
表2:
强度计算(按内压计算厚度)
步骤
项目及代号
参数及结果
备注
2-1
2-2
2-3
2-4
2-5
2-6
2-7
2-8
2-9
2-10
2-11
2-12
2-13
2-14
2-15
2-16
2-17
2-18
2-19
2-20
2-21
2-22
2-23
2-24
2-25
2-26
设备材料
设计压力(罐体内)p1,MPa
设计压力(夹套内)p2,MPa
设计温度(罐体内)t1,℃
设计温度(夹套内)t2,℃
液注静压力p1H=10-6ρgh,MPa
计算压力p1c=p1+pH,MPa
液注静压力p2H,Mpa
计算压力p2c=p2
罐体及夹套焊接头系数Φ,
设计温度下村料许用[
],MPa
罐体筒体计算厚度
mm
夹套筒体计算厚
mm
罐体封头计算厚
mm
夹套封头计算厚
mm
钢板厚度负偏差C1,mm
腐蚀裕量C2,mm
厚度附加量C=C1+C2,mm
罐体筒体设计厚度
mm
夹套筒体设计厚度
mm
罐体封头设计厚度
mm
夹套封头设计厚度
mm
罐体筒体名义厚度
mm
夹套筒体名义厚度
mm
罐体封头名义厚度
mm
夹套封头名义厚度
mm
Q235-B
0.2
0.3
小于100
小于150
0.0088
0.2088
0
0.3
0.85
113
1.09
1.72
1.00
1.72
0.6
2.0
2.6
3.69
4.32
3.60
4.32
6
6
6
6
据工艺条件或腐蚀情况确定
由工艺条件给定
由工艺条件给定
由工艺条件给定
由工艺条件给定
计算
计算
忽略
计算
选取
选取
计算
计算
计算
计算
选取
选取
计算
计算
计算
计算
计算
圆整选取
圆整选取
圆整选取
圆整选取
表3:
稳定性校核(按外压校核厚度)
序号
项目及代号
参数及结果
备注
3-1
3-2
3-3
3-4
3-5
3-6
3-7
3-8
3-9
3-10
3-11
3-12
3-13
3-14
3-15
3-16
3-17
3-18
3-19
3-20
罐体筒体名义厚度
mm
厚度附加量C=C1+C2,mm
罐体筒体有效厚度
mm
罐体筒体外径
mm
筒体计算长度L=H2+1/3h1+h2,mm
系数L/D10
系数D10/δ1e
系数A
系数B
许用外压力
,MPa
罐体筒体名义厚度
mm
罐体封头名义厚度δ1n,mm
厚度附加量C=C1+C2,mm
罐体封头有效厚度
mm
罐体封头外径
mm
标准椭圆封头当量球壳外半径
,mm
系数
MPa
系数B
许用外压力
罐体封头名义厚度
mm
8
2.6
5.4
1016
808.3
0.7956
188.15
0.0006
90
0.0.478>0.3
8
8
2.6
5.4
1016
914.4
0.0007
98
0.557>0.3
8
假设
选取
计算
计算
计算
计算
计算
查找
查找
计算稳定
确定
假设
选取
计算
计算
计算
查找
查找
计算稳定
确定
表4:
水压试验校核
序号
项目及代号
参数及结果
备注
4-1
4-2
4-3
4-4
4-5
4-6
罐体试验压力
p1T=1.25p1[σ]/[σ]tMPa
夹套水压试验压力
p2T=1.25p2[σ]/[σ]tMPa
材料屈服点应力δs,MPa
σ1t≤0.9φσs,MPa
罐体圆筒应力
σ1t=P1τ(D1+δe)/2δe,MPa
夹套内压试验应力
σ2t=P1τ(D1+δe)/2δe,MPa
0.25
0.375
235
179.8
17.0<179.8
28.1<179.8
计算
计算
计算
计算
计算
计算
2、选择支座形式并进行计算
(1) 确定耳式支座实际承受载荷Q
Q=[(m0g+Ge)/kn+4(h·Pe+Ge·Se)/nφ]ⅹ10-3
m0为设备总质量(包括客体及其附件,内部介质及保温的质量)Q1为釜体和夹套筒体总重载荷,查附表4-1,有:
Dg=1000mm,δ=8m的1米高筒节的质量q1=199kg,
Dg=1100mm,δ=8m的1米高筒节的质量q2=219kg,故
Q1=H1q1+H2q2=0.9×199+0.7×219=332.4kg
Q2为釜体和夹套封头重载荷,查附表4-3
Dg=1000mm,δ=8m的封头的质量72.05kg,
Dg=1100mm,δ=8m的封头的质量86.49kg,
Q2=72.05×2+86.49=230.59kg
Q3为料液重载荷,由于水的密度大于有机溶剂的密度,故按水压试验时充满水计算,r=1000kg/m,现以夹套尺寸估计。
由附表4-3,有:
Dg=1100mm的封头容积V封=0.2122m31米筒节的容积V1=0.958m。
故
Q3=9.8Vr=9.8(2V封+1.0V1米)
=9.8(2ⅹ0.2122+1.0ⅹ0.958)ⅹ1000
=13547.52N
则:
Q3=13547.52/9.8=1382.4kg。
Q4=为保温层加附件重载荷,手孔重载荷忽略,其它附件1000N。
m=332.4+230.59+1382.4+1000/9.8=2047.43kg
(2)初定支座的型号及数量并算出安装尺寸Φ
容器总重量约2047.43kg,选B3型支座本体允许载荷Q=30KN四个。
Φ=(D1+2δn+δ3)-(b2-2δ2)+2(l2-s1)
=(1000+2×8+2×8)-(125-2×8)+2(205-50)=1233mm
确定水平力P,因为容器置于室内,不考虑风载,所以只计算水平地震力Pe,
根据抗震8度取аe=0.45,于是
Pe=0.5×0.45×2047.43×9.8=4.515KN
确定偏心载荷及偏心距。
偏心载荷Ge几乎没有,可忽略,于是偏心距Se也为
零。
(h取180mm),则:
Q=[(2047.43×9.8)/(0.83×4)+(4×4515×180)/(4×1233)]×10-3=6.70KN
M=Q(l2-s1)/10=6.70×(205-50)/1000=1.039KN·m当δe=8-2.8=5.2mm,DN=1000mm,筒体内压P=0.2Mpa,材料Q235-B用B3型
耳式支座时,[M]=1.7KN·m>1.039KN·m,所以容器选用B3型耳式支座是没问题
的。
3、手孔、视镜选择:
(1)手孔:
查参考文献2的附表4-10,根据DN=150mm,PN=1.0Mpa,选择带颈平焊法兰手孔,其有关资料如下:
标准号HG21530-95凹凸面MFMH1=160mm,H2=90mm,m=24.2kg。
(2)视镜:
由DN=80mm,PN=1.0MPa,可知选择不带颈的视镜,查参考文献可得资料如下:
D=145mm,D1=120mm,b1=25mm,b2=14mm标准号为JB593-64-2
4、选择接管、管法兰、设备法兰:
1、法兰:
设备共需选用4个,其中压力容器法兰1个,管法兰3个。
(1)、根据DN=1000mm,PN=0.6MPa,查参考文献2的附表4-4和4-5可知选取甲型平焊法兰:
名称为法兰-T1000-0.6;具体资料如下:
D=1130mm,D1=1090mm,D2=1055mm,D3=1045mm,D4=1042mm,d=23mm;
螺柱M20,数量36;凸面法兰质量:
80.85kg,凹面法兰质量:
78.46kg
(2)、图中a,b,e,g接管公称尺寸均为25mm。
根据DN=25mm,PN=1.0MPa,查参考文献2的附表4-12可得有关资料如下:
管子外径A=32mm,法兰外径D=100mm,法兰理论质量为0.65kg。
(3)、图中d接管公称尺寸为65mm。
根据DN=65mm,PN=1.0MPa,查参考文献2的附表4-12可得有关资料如下:
管子外径A=76mm,法兰外径D=160mm,法兰理论质量为1.61kg。
(4)、图中f接管公称尺寸为40mm。
根据DN=40mm,PN=1.0MPa,查参考文献2的附表4-12可得有关资料如下:
管子外径A=45mm,法兰外径D=130mm,法兰理论质量为1.20kg。
2、接管:
查参考文献2的附表4-12,根据各种零件的DN不同,PN=1.0Mpa,选取保温设备接管,由资料可知接管的伸出长度一般为从法兰密封面到壳体外径为150mm,则接管a.b.d.e.f.g长均为1500mm。
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- 反应 设计 计算