化工李莹莹设备说明书

1题目：夹套反应釜的设计院（系）：资源与环境工程学院班级：化工10—2班姓名：崔小艳学号：21号指导教师：钟乃良设计成绩：设计日期：2012年12月17日至2012年12月21日2摘要《化工设备机械基础》是针对化学工程、制药工程类专业以及其他相近的非机械类专业，对化学设备的机械知识和设计能力的要求而编写的。通过此课程的学习，是通过学习使同学掌握基本的设计理论并且具有设计钢制典型的中、低、常压化工容器的设计和必要的机械基础知识。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的媒介，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。化工设备课程设计师培养学生设计能力的重要事件教学环节。在教师指导下，通过课程设计，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以下几个目的：(1)熟练掌握查阅文献资料、收集相关数据、正确选择公式的方式方法，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。(2)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，并提出保证该过程正常、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。(3)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。(4)用精炼的语言、简洁的文字、清晰地图标来表达自己的设计思想和计算结3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。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。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4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。5目录第一章夹套反应釜技术要求·························6第二章夹套反应釜的总体结构和设计的内容···········7第三章筒体和夹套的设计···························83.1.筒体几何尺寸计算····························83.2夹套尺寸计算·································83.3夹套反应釜的强度计算···························93.4反应釜的搅拌装置·······························133.5反应釜的传动装置·······························143.6反应釜的轴封装置······························163.7反应釜的其他附件······························16第四章设计小结····································18第五章参考文献····································186第一章夹套反应釜技术要求1.本设备按照GB150—1998《钢制压力容器》进行制造、实验和验收，并接受国家质量技术监督局颁发的《压力容器安全技术监督规程》的监督。2.焊接采用电弧焊。3.焊接接头型式及尺寸处图中注明外，按GB985—88规定；角焊缝的腰高按薄板的厚度；法兰焊接按相应的法兰的标准中的规定。4.筒体、封头及其相连接的对接焊接接头应进行X射线探伤检查，检测长度不得少于各条焊接接头长度的20%，且不小于250mm，Ⅲ级为合格。5.设备制造完毕后，设备内以------Mpa（表压）进行水压试验，合格后焊接夹套，夹套以------Mpa（表压）进行水压试验。6.设备上凸缘与安装底座的连接表面，应在组焊后加工。7.设备组装后，在搅拌轴上端轴封处测定轴的径向摆动量不得大于------mm，搅拌轴轴向窜动量不得大于------mm。8.设备组装后，低于临界转速时，先运转十五分钟后，以水代料，并使设备内达到工作压力；超过临界转速时，直接以水代料，严禁空远转，并使设备内达到工作压力，进行试运转，时间不少于三十分钟。在运转过程中，不得有不正常的噪音和振动灯不良现象。10.管口及支座方位按本图（或管口及支座方位见管口方位图）7第二章夹套反应釜的总体结构和设计的内容主要是由搅拌容器、搅拌装置、传动装置、轴封装置、支座、人孔、工艺接管和一些附件组成。搅拌装置分罐体和夹套两部分，主要由封头和筒体组成；搅拌装置主要由搅拌器和搅拌轴组成，其形式通常由工艺设计而定；传动装置是为带动搅拌装置设置的，只要由电机、减速器、联轴器和传动轴等组成；轴封装置为动密封，一般采用机械密封或填料密封；他们与支座、人孔、工艺接管等附加一起，构成完整的夹套的反应釜。反应釜的机械设计是在工艺设计之后进行的，设计依据是工艺提出的要求和条件。工艺条件一般包括：全容积、最大工作压力、工作温度、介质腐蚀性、传热面积、搅拌形式、转速和功率、工艺接管尺寸方位等。8第三章筒体和夹套的设计3.1.筒体几何尺寸计算3.1.1确定同体的内径一般工艺条件给定全容积V、筒体内径D1.全容积V=1.4m3因为在任务书中介质无机溶剂，属液—液相物料，i选1~1.3在设计中暂定取1i.2初算筒体内径圆整筒体内径D1=1000mm3.1.2确定筒体高度H1反应釜溶剂一般按下封头和筒体部分容积之和计算。一米高的容积按附表4—1选取，得V1m=0.785m3釜体封头容积按附表4—2选取，得V封=0.1505m3H1＝（V-V1封）/V1m=（1.4-0.255）/1.131=1.464m圆整高度为H1=1400mm。当筒体高度确定以后，应按圆整后的筒体高度修正实际容积，则V=V1m×H1＋V封=1.131×1.1＋0.255=1.3m33.2夹套尺寸计算夹套筒体内径D2根据表4—3选取，2700mm1800mmD，D2=D1＋100=1100mm1Di4V4×1.4＝333＝5.61083m3.14×1.29装料系数0.8夹套筒体高度21m()/HVVV封＝（0.8×1.4-0.255）/1.131＝0.836m圆整夹套筒体高度H2=1000mm罐体封头表面积按附表4—2查得，F1封=1.1625m2一米高筒体内表面积按附表4—1查得，F1m=3.14m2则，实际总传热面积：F=F1封＋H2×F1m=1.6652＋0.9×3.77=4.30253.3所以校核正确.3.3夹套反应釜的强度计算3.3.1强度计算1-1设备材料16MnR据工艺条件腐蚀情况确定1-2设计压力(罐体内)1,aMP0.4由工艺条件给定1-3设计压力(夹套内)2,aMP0.5由工艺条件给定1-4设计温度(罐体内)t1,℃130由工艺条件给定1-5设计温度(夹套内)t2,℃190由工艺条件给定1-6液柱静压力MPaghpH,10610.014按参考文献1第八章计算1-7计算压力111,cHpppMPa0.214计算1-8液柱静压力22cpp0忽略101-9计算压力12c0.5计算1-10罐体及夹套焊接接头系数0.85按参考文献1表9-6选取1-11设计温度下材料许用应力[],tMPa170按参考文献1表9-4或表9-5选取1-12罐体筒体计算厚度1111,2[]ctcpDmmp1.21按参考文献1第九章计算1-13夹套筒体计算厚度2222,2[]ctcpDmmp1.62按参考文献1第九章计算1-14罐体封头计算厚度1111,2[]0.5ctcpDmmp1.43按参考文献1第十间计算1-15夹套筒体计算厚度2222,2[]0.5ctcpDmmp1.90按参考文献1第十间计算1-16钢板厚度负偏差1,Cmm0.6按参考文献1表9-10~9-11选取1-17腐蚀裕量2,Cmm2.0按参考文献1第九章计算1-18厚度附加量12C=C+C2.6按参考文献1第九章计算1-19罐体筒体设计厚度112,cCmm6按参考文献1第九章计算1-20夹套筒体设计厚度222,cCmm6按参考文献1第九章计算1-21罐体封头设计厚度112,cCmm6按参考文献1第十章计算1-22夹套筒体设计厚度222,cCmm6按参考文献1第十章计算1-23罐体筒体名义厚度1,nmm6圆整选取1-24夹套筒体名义厚度2,nmm6圆整选取1-25罐体封头名义厚度1,nmm6圆整选取1-26夹套封头名义厚度2n6圆整选取112-1罐体筒体名义厚度1,nmm10假设2-2厚度附加量12CCC2.6按参考文献1表9-10~9-11选取2-3罐体筒体有效厚度11,enCmm3.4按参考文献1第十一章计算2-4罐体筒体有外径1112,OnDDmm1012按参考文献1第十一章计算2-5筒体计算长度2121/3,LHhhmm1083按参考文献1第十一章计算2-6系数1/OLD1.07按参考文献1第十一章计算2-7系数11/OeD297按参考文献1第十一章计算2-8系数A0.00022查参考文献1图11-52-9系数B40查参考文献1图11-82-10许用外压力11[],/aOeBpMPD0.5按参考文献1第十一章计算失稳，重设名义厚度n2-11罐体筒体名义厚度1,nmm10假设2-12厚度附加量12CCC2.8按参考文献1表9-10~9-11选取2-13罐体筒体有效厚度11,enCmm7.2按参考文献1第十一章计算2-14罐体筒体有外径1112,OnDDmm1020按参考文献1第十一章计算2-15筒体计算长度2121/3,LHhhmm1108.33按参考文献1第十一章计算122-16系数1/OLD1.08按参考文献1第十一章计算2-17系数11/OeD141.6按参考文献1第十一章计算2-18系数A0.0007查参考文献1图11-52-19系数B90查参考文献1图11-82-20许用外压力11[],/aOeBpMPD0.630.5按参考文献1第十一章计算稳定2-21罐体筒体名义厚度1,nmm10确定2-22罐体封头名义厚度1,nmm10假设2-23厚度附加量C=C1+C22.7按参考文献1表9-10~9-11选2-24罐体封头有效厚度δ1e′=δ1n′-C,mm7.3按参考文献1第十一章计算2-25罐体封头外径D10＇=D1＇+2δ1n′1020按参考文献1第十一章计算2-26标准椭圆封头