夹套反应釜设计计算.doc

《化工机械设备基础》课程设计1《化工机械设备基础》课程设计：夹套反应釜设计任务书课程：化工机械设备基础专业：化学工程与工艺学号：2010115005姓名：杨丽《化工机械设备基础》课程设计2目录一．设计内容…………………………………………………………………………3二．设计参数和指术性指标………………………………………………………3三．设计要求…………………………………………………………………………41．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…………………………………………………………72．选择支座形式并进行计算……………………………………………………83．手孔、视镜选择…………………………………………………………………94．选择接管、管法兰、设备法兰：………………………………………………9《化工机械设备基础》课程设计3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，MPa0.20.3工作温度，℃设计温度，℃100150介质染料及有机溶剂冷却水或蒸汽全容积,m30.8操作容积，m30.64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a25突面蒸汽入口b25突面加料口c80凸凹面视镜d70突面温度计管口e25突面压缩空气入口f40突面放料口g25突面冷凝水出口《化工机械设备基础》课程设计4三：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1-11-21-31-41-51-61-71-81-91-101-111-121-131-141-151-161-17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，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，m圆整釜体高度H1,m实际容积V=V1m×H1+V1封，m3夹套筒体内径D2，mm装料系数η=0.8夹套筒体高度H2≥(Ηv-V1封)/V1封,m圆整夹套筒体高度H2,mm0.80.643圆筒形椭圆形1.0200.999510000.7850.15050.87240.90.87511000.850.6745700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《化工机械设备基础》课程设计51-181-191-20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,㎡1.16253.143.3605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2-12-22-32-42-52-62-72-82-92-102-112-122-132-142-15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ccPDP][211,mm夹套筒体计算厚ccPDP][222,mm罐体封头计算厚ccPDP5.0][21'1,mm夹套封头计算厚ccPDP5.0][22'2,mmQ235-B0.20.3小于100小于1500.00880.208800.30.851131.091.721.001.72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《化工机械设备基础》课程设计62-162-172-182-192-202-212-222-232-242-252-26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CC11,mm夹套筒体设计厚度CC22,mm罐体封头设计厚度CC11'',mm夹套封头设计厚度CC22'',mm罐体筒体名义厚度n1,mm夹套筒体名义厚度n2,mm罐体封头名义厚度n1',mm夹套封头名义厚度n2',mm0.62.02.63.093.723.093.726666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3-13-23-33-43-53-63-73-83-9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Cne11,mm罐体筒体外径nODD1112,mm筒体计算长度L=H2+1/3h1+h2,mm系数L/D10系数D10/δe系数A系数B82.85.21016808.30.796195.40.000680假设选取计算计算计算计算计算查找查找《化工机械设备基础》课程设计73-103-113-123-133-143-153-163-173-183-193-20许用外压力eDBP/][0，MPa罐体筒体名义厚度n1,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Cne11'',mm罐体封头外径nODD111'2'',mm标准椭圆封头当量球壳外半径OODR1'9.0'，mm系数)'/'(125.0eORA,MPa系数B许用外压力eORBP'/'][罐体封头名义厚度n1',mm0.410.3882.85.21016914.40.0007980.5570.38计算失稳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4-14-24-34-44-5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,MPaσ1ｔ≤0.9φσs,MPa罐体圆筒应力σ1t=P1τ(D1+δe)/2δe,MPa0.250.375235179.817.0＜179.8计算计算计算计算计算《化工机械设备基础》课程设计84-6夹套内压试验应力σ2t=P1τ(D1+δe)/2δe,MPa28.1＜179.8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QQ=[(m0g+Ge)/kn+4（h·Pe+Ge·Se）/nφ]ⅹ10-3m0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=332.4kgQ2为釜体和夹套封头重载荷，查附表4-3Dg=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=230.59kgQ3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。《化工机械设备基础》课程设计9Q4=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=6.70KNM=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·m1.039KN·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《化工机械设备基础》课程设计104、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。