過程設(shè)備基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)--反應(yīng)釜設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　一、設(shè)計(jì)目的 …………………………………………3</p><p>　　二、設(shè)計(jì)內(nèi)容 …………………………………………4</p><p>　　1.確定筒體的直徑和高度

2、 …………………………………4</p><p>　　2.確定夾套的直徑和高度 …………………………………4</p><p>　　3.確定夾套的材料和壁厚 ………………………………… 5</p><p>　　4.確定內(nèi)筒的材料和壁厚 …………………………………6</p><p>　　5.水壓試驗(yàn)及其強(qiáng)度校核

3、…………………………………8</p><p>　　6.選擇釜體法蘭 ……………………………………………9</p><p>　　7.選擇攪拌器、攪拌軸和聯(lián)軸器 …………………………10</p><p>　　8.選擇攪拌傳動(dòng)裝置和密封裝置 …………………………10</p><p>　　9.校核L1/B和L1/d

4、………………………………………11</p><p>　　10.容器支座的選用計(jì)算 …………………………………12</p><p>　　11.選用手孔、視鏡、溫度計(jì)和工藝接管 ………………13</p><p>　　三、總結(jié) ……………………………………………………14</p><p>　　四、致謝 …………………………

5、…………………………15</p><p>　　五、參考文獻(xiàn) ………………………………………………16</p><p><b>　　一 設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　1 機(jī)械是一門與工程實(shí)踐緊密相關(guān)的課程，僅通過書本知識(shí)的學(xué)習(xí)很難做到真正體會(huì)知識(shí)的內(nèi)涵。因此，進(jìn)行此次課程設(shè)計(jì)訓(xùn)練對(duì)領(lǐng)會(huì)所學(xué)知識(shí)具有重要意義。</p>&l

6、t;p>　　2 通過設(shè)計(jì)能提高綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力，加強(qiáng)對(duì)課本知識(shí)內(nèi)容的理解，了解和熟悉相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范，加深對(duì)過程設(shè)備的理解。</p><p>　　3通過全面考慮設(shè)計(jì)內(nèi)容及過程的參與，初步掌握過程設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì)的一般方法和步驟，掌握識(shí)圖、制圖、設(shè)計(jì)計(jì)算、編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書等設(shè)計(jì)基本技能，培養(yǎng)一定的工程設(shè)計(jì)能力，樹立正確的設(shè)計(jì)理念，為今后的工作實(shí)踐打下基礎(chǔ)。</p><p>　　4課程設(shè)計(jì)

7、中很多問題需要同學(xué)們之間的相互探討和交流，在設(shè)計(jì)過程中不僅能夠做到取長(zhǎng)補(bǔ)短，相互學(xué)習(xí)，而且有助于增強(qiáng)同學(xué)之間溝通交流的能力。</p><p>　　4.設(shè)計(jì)中需要查閱許多資料，可以學(xué)到有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、手冊(cè)、圖冊(cè)、規(guī)范及相關(guān)資料的查閱方法，并且在課程設(shè)計(jì)中需要正確選用設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，培養(yǎng)利用設(shè)計(jì)資料的能力。</p><p>　　5通過設(shè)計(jì)培養(yǎng)積極思考、深入鉆研、獨(dú)立工作的能力，踏實(shí)細(xì)致、積極主動(dòng)的學(xué)習(xí)精神

8、，及高質(zhì)量高要求按時(shí)完成任務(wù)的工作習(xí)慣。</p><p><b>　　二 設(shè)計(jì)內(nèi)容</b></p><p>　　現(xiàn)在以設(shè)計(jì)任務(wù)書所示的設(shè)備設(shè)計(jì)條件C為例來(lái)進(jìn)行攪拌釜反應(yīng)器的設(shè)計(jì)。</p><p>　　確定筒體的直徑和高度</p><p>　　由表中V=2.4，對(duì)于液-液相類型選取=1.1，由式估算筒體的內(nèi)徑為</p

9、><p>　　將計(jì)算結(jié)果圓整至公稱直徑標(biāo)準(zhǔn)系列，選取筒體直徑=1400mm，查附錄，DN=1400mm時(shí)標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭曲面高度h1=350mm，直邊高度h2=25mm，容積=0.3977，表面積=2.2346。由計(jì)算得每一米高的筒體容積為=1.5386，表面積=4.396。</p><p>　　筒體高度圓整為H=1400mm。</p><p>　　于是，復(fù)核結(jié)果基本符合原

10、定范圍。</p><p>　　2.確定夾套的直徑和高度</p><p>　　對(duì)于筒體內(nèi)徑，，夾套的內(nèi)徑，因此，符合壓力容器公稱直徑系列。</p><p>　　選取夾套高度，則，這樣是便于筒體法蘭螺栓裝拆的。</p><p><b>　　驗(yàn)算夾套傳熱面積為</b></p><p>　　夾套傳熱面積符

11、合設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　3．確定夾套的材料和壁厚</p><p>　　由于夾套內(nèi)的介質(zhì)為水或蒸汽，介質(zhì)對(duì)材料的腐蝕輕微，故選用Q235-A為夾套材料，查手冊(cè)，知道板厚為4.5~16mm，設(shè)計(jì)溫度為165℃時(shí)，Q235-A的許用應(yīng)力（選用溫度為200°C時(shí)的許用應(yīng)力），夾套加熱蒸汽系統(tǒng)裝有安全閥，選取夾套設(shè)計(jì)壓力，即，夾套筒體與內(nèi)筒的環(huán)焊縫因無(wú)法雙面焊和作相應(yīng)的探傷檢查，

12、從安全考慮，夾套上所有焊縫均取焊縫系數(shù)，取壁厚附加量中的鋼板厚度負(fù)偏差，單面腐蝕取腐蝕余量。</p><p>　　夾套的壁厚計(jì)算如下：</p><p>　　凸形封頭的壁厚附加量也只考慮和，加工成型的減薄量由制造廠根據(jù)加工條件來(lái)確定，以保證壁厚符合圖紙要求，設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)可以不作考慮。取，，標(biāo)準(zhǔn)橢圓形夾套封頭的壁厚為</p><p>　　圓整至鋼板規(guī)格厚度并查閱封頭標(biāo)準(zhǔn)，

13、選取夾套的筒體和封頭壁厚均為。</p><p>　　4．確定內(nèi)筒的材料和壁厚</p><p>　　筒體材料也選用Q235-R，筒體受內(nèi)壓取設(shè)計(jì)壓力為，設(shè)計(jì)溫度為120℃參考前面的計(jì)算</p><p><b>　　內(nèi)筒的壁厚</b></p><p>　　圓整至鋼板規(guī)格厚度并查閱封頭標(biāo)準(zhǔn)，選取內(nèi)筒的筒體和封頭壁厚均為。<

14、;/p><p>　　由于筒體受外壓作用，按設(shè)計(jì)外壓，溫度165℃，所得壁厚大于內(nèi)壓設(shè)計(jì)的壁厚，則按外壓設(shè)計(jì)的壁厚，一定能滿足內(nèi)壓設(shè)計(jì)的要求，可以不再作內(nèi)壓設(shè)計(jì)校核。</p><p>　　以下進(jìn)行筒體外壓校核：</p><p>　　筒體受單面腐蝕，初選筒體壁厚。選取，，筒體有效壁厚，。</p><p>　　內(nèi)筒受外壓作用的計(jì)算長(zhǎng)度L為被夾套包圍的筒

15、體部分加凸形封頭高的1/3。</p><p>　　查教材《過程設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》（華東理工大學(xué)出版社，2006）圖8-21，由和，查得系數(shù)；再查該書圖8-22，由系數(shù)A查得系數(shù)。</p><p><b>　　筒體的需用外壓為</b></p><p>　　選筒體壁厚,選取，，筒體有效壁厚，。</p><p>　　內(nèi)筒受外壓作用

16、的計(jì)算長(zhǎng)度L為被夾套包圍的筒體部分加凸形封頭高的1/3。</p><p>　　查教材《過程設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》（華東理工大學(xué)出版社，2006）圖8-21，由和，查得系數(shù)；再查該書圖8-22，由系數(shù)A查得系數(shù)。</p><p><b>　　筒體的需用外壓為</b></p><p><b>　　滿足要求。</b></p>

17、<p>　　以下進(jìn)行筒體內(nèi)壓設(shè)計(jì)校核：</p><p><b>　　<</b></p><p><b>　　滿足要求。</b></p><p>　　以下進(jìn)行封頭壓力校核：</p><p>　　初選筒體下封頭壁厚。選取，，筒體有效壁厚；，計(jì)算系數(shù)</p><p&

18、gt;　　查教材《過程設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》（華東理工大學(xué)出版社，2006）圖8-22，由系數(shù)A查得系數(shù)B=101MPa，許用壓力為</p><p><b>　　滿足要求。</b></p><p><b>　　滿足要求。</b></p><p>　　筒體的上封頭只受內(nèi)壓作用，并不受外壓作用，為了便于制造上封頭壁厚與筒體下封頭相同。

19、</p><p>　　5.水壓試驗(yàn)及其強(qiáng)度校核</p><p>　　內(nèi)筒體水壓試驗(yàn)壓力由和中大者，取。</p><p>　　夾套水壓試驗(yàn)壓力由和中大者，取。</p><p>　　內(nèi)筒水壓試驗(yàn)時(shí)，壁內(nèi)應(yīng)力</p><p>　　夾套水試驗(yàn)時(shí)，壁內(nèi)應(yīng)力</p><p>　　由于Q235-A在常溫時(shí)的屈

20、服強(qiáng)度為，計(jì)算</p><p>　　可見水壓試驗(yàn)時(shí)內(nèi)筒、夾套壁內(nèi)應(yīng)力都小于，水壓試驗(yàn)安全，滿足要求。</p><p><b>　　6．選擇釜體法蘭</b></p><p>　　根據(jù)筒體內(nèi)操作壓力、溫度和筒體直徑，查表初選乙型平焊法蘭和《壓力容器法蘭類型與技術(shù)條件》，法蘭材料為Q235-A,。 再查標(biāo)準(zhǔn)JB4702—2000《乙型平焊法蘭》，公稱

21、壓力PN1.0的Q235-A乙型平焊法蘭在操作溫度下120℃時(shí)的許用工作壓力為0.66MPa。大于筒體設(shè)計(jì)壓力0.605 MPa，所選用的乙型平焊法蘭合適。</p><p>　　查標(biāo)準(zhǔn)《非金屬軟墊片》（JB/T4704—2000）以及《壓力容器法蘭類型與技術(shù)條件》，選擇石棉橡膠墊片和光滑面密封。</p><p>　　查標(biāo)準(zhǔn)《乙型平焊法蘭》（JB/T4702—2000），選用乙型平焊法蘭光滑

22、密封面，公稱壓力為PN1.0。公稱直徑為DN1400。標(biāo)記為：法蘭—T 1400—1.0 JB/T4702—2000，記下法蘭尺寸供繪圖時(shí)使用，查標(biāo)準(zhǔn)《非金屬軟墊片》 （JB/T4704—2000），選用墊片1455x1405x3 JB/T4704—2000。</p><p>　　7.選擇攪拌器、攪拌軸和聯(lián)軸器</p><p>　　根據(jù)工藝條件要求，查閱《槳式攪拌器》（HG/T2123

23、—1991），選攪拌器外徑800mm,攪拌軸直徑的平槳式攪拌器，標(biāo)記為：</p><p>　　攪拌器800-50 HG/T2123—1991</p><p>　　選擇攪拌軸材料為45鋼，查表得鋼的許用扭應(yīng)力為，計(jì)算系數(shù)，則攪拌軸的直徑為</p><p>　　考慮鍵槽對(duì)軸的強(qiáng)度的削弱和物料對(duì)軸的腐蝕，并根據(jù)表3-8可以取攪拌軸的直徑。</p><

24、p>　　查閱標(biāo)準(zhǔn)《攪拌傳動(dòng)裝置——聯(lián)軸器》（HG21570—1995）中夾殼式聯(lián)軸器型式、尺寸、技術(shù)要求，選用C型凸緣聯(lián)軸器。公稱直徑50mm的聯(lián)軸器的最大扭矩為。驗(yàn)算聯(lián)軸器的扭矩，查表3-12，選取工作情況系數(shù)K=1.5，聯(lián)軸器的計(jì)算扭矩為</p><p>　　C型凸緣聯(lián)軸器的標(biāo)記為：</p><p>　　聯(lián)軸器DN50 HG21570—1995</p><

25、;p>　　8. 選擇攪拌傳動(dòng)裝置和密封裝置</p><p>　　查標(biāo)準(zhǔn)《攪拌傳動(dòng)裝置和密封-傳動(dòng)軸、減速器型號(hào)及技術(shù)參數(shù)》（HG21568-1995）及其附錄《單級(jí)立式擺線針輪減速器》，按照攪拌功率和轉(zhuǎn)速選擇擺線針齒行星減速機(jī)BLD1.5-2-29Q(Q表示夾殼式軸頭)。查閱標(biāo)準(zhǔn)《Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)》（JB/T10391-2002），選電機(jī)Y100L-2，額定功率：3KW，轉(zhuǎn)速1500r/min，根據(jù)表3

26、-13查的擺線針齒行星減速機(jī)傳動(dòng)效率為0.95，減速機(jī)功率為30.9=2.7KW，符合攪拌標(biāo)準(zhǔn)要求。</p><p>　　參考標(biāo)準(zhǔn)《單支點(diǎn)機(jī)架》（HG21566-1995），根據(jù)所選減速機(jī)設(shè)計(jì)減速機(jī)機(jī)架。</p><p>　　根據(jù)操作條件選用帶襯套及冷卻水套鑄鐵填料箱，查《減攪拌傳動(dòng)裝置——碳鋼填料箱》（HG2153.7-1992），公稱直徑DN50的填料箱，標(biāo)記為：</p>

27、<p>　　填料箱PN0.6 DN40 HG/T21537.7-1992。</p><p>　　9. 校核L1/B和L1/d</p><p>　　槳式攪拌器安裝一層，根據(jù)安裝要求和考慮帶襯套填料箱有支承作用，得L1≈1700mm，參考《單支點(diǎn)機(jī)架》（HG21566-1995），機(jī)座J-A-40尺寸，可得B≈460mm。</p><p>　　L1/B

28、=1700/460≈3.7＜4; L1/d=1700/40=34＜40 均符合要求。</p><p>　　10.容器支座的選用計(jì)算</p><p>　　反應(yīng)釜因需外加保溫，故選用B型懸掛式支座。</p><p>　　反應(yīng)釜的總質(zhì)量包括物料（或水壓試驗(yàn)的水）質(zhì)量W1，釜體和夾套的質(zhì)量W2，電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)、攪拌裝置、法蘭、保溫層等附件質(zhì)量W3。</p>

29、<p>　　當(dāng)釜內(nèi)，夾套內(nèi)部充滿水時(shí)的質(zhì)量比物料重，由此</p><p>　　釜體和夾套的質(zhì)量可以查手冊(cè)或自行計(jì)算，由此，</p><p><b>　　W2＝kg</b></p><p>　　電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)總質(zhì)量約100kg，攪拌裝置質(zhì)量約40kg，筒體法蘭質(zhì)量約320kg，保溫層質(zhì)量約100kg，人孔及其他接管附件質(zhì)量約50kg

30、，由此</p><p>　　W3＝100+100+40+320+50=610kg</p><p><b>　　反應(yīng)釜總質(zhì)量</b></p><p>　　W＝W1+W2+W3＝3312+2125+610=6047kg</p><p>　　即總重力約為60.47KN。</p><p>　　反應(yīng)釜安裝四

31、個(gè)支座，但按三個(gè)支座承載計(jì)算，查閱標(biāo)準(zhǔn)《耳式支座》（JB/T4725-1992）。可以選用承載能力為30KN的支座B3 JB/T4725-1992。</p><p>　　11.選用手孔、視鏡、溫度計(jì)和工藝接管</p><p>　　由《垂直吊蓋帶頸平焊法蘭人孔》（HG21520--1995)，選用榫槽密封面的平蓋人孔II（A·G）450-0.6 HG21519-1995。<

32、;/p><p>　　由標(biāo)準(zhǔn)《壓力容器視鏡》（HG/T21619 - 21620--1986)或《組合式視鏡》（HG21505--1992)，選用碳鋼帶頸視鏡（HGJ501-86-4）IPN1，DN80（HG/T21619--21620--1986）。</p><p>　　加強(qiáng)套管溫度計(jì)的選用可以參考生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品目錄，這里取公稱長(zhǎng)度1430mm，配凸面板式平焊管法蘭PN0.6MPa，DN65，

33、HG20593--1997（《板式平焊鋼制管法蘭》）。</p><p>　　進(jìn)料管口c1-2采用φ32*3.5無(wú)縫鋼管，配法蘭PN0.6，DN25，HG20592--1997（《鋼制管法蘭型式、參數(shù)（歐洲體系）》）。</p><p>　　出料管口h采用φ57*3.5無(wú)縫鋼管，配法蘭PN0.6，DN25，HG20592--1997（《鋼制管法蘭型式、參數(shù)（歐洲體系）》）。</p>

34、<p>　　加熱蒸汽進(jìn)口管g采用φ32*3.5無(wú)縫鋼管，配法蘭PN0.6，DN25,HG20592--1997（《鋼制管法蘭型式、參數(shù)（歐洲體系）》）。</p><p>　　冷凝器出口管i和壓力表接管e都選用φ45*2.5無(wú)縫鋼管，配法蘭PN0.6，DN25，HG20592--1997（《鋼制管法蘭型式、參數(shù)（歐洲體系）》）。</p><p>　　安全法接管a采用φ32*3.

35、5無(wú)縫鋼管，配法蘭PN0.6，DN25，HG20592--1997（《鋼制管法蘭型式、參數(shù)（歐洲體系）》）。由《彈簧式安全閥結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度》（JB/T2203--1999），選用彈簧式帶扳手安全閥，PN0.6，DN25，型號(hào)為A47H-16）。</p><p>　　反應(yīng)釜上封頭上的各個(gè)工藝接管都布置在φ1000的中心圓周上，因上封頭壁厚裕量很大，故對(duì)人孔等均不做好、開孔補(bǔ)強(qiáng)驗(yàn)算。</p><p>

36、;　　設(shè)計(jì)結(jié)果見插頁(yè)附錄的反應(yīng)釜裝配圖。</p><p><b>　　三 總結(jié)</b></p><p>　　這次攪拌釜的課程設(shè)計(jì)，是我們親自將理論知識(shí)運(yùn)用于解決實(shí)際問題的一個(gè)范例，我們從中汲取了很多營(yíng)養(yǎng)——</p><p>　　第一，通過這次設(shè)計(jì)，提高了我們的計(jì)算能力，有利于培養(yǎng)我們踏實(shí)細(xì)致、積極主動(dòng)的學(xué)習(xí)精神。在設(shè)計(jì)中，由于數(shù)據(jù)前后聯(lián)系緊密，

37、數(shù)據(jù)的取舍又要盡量符合工程標(biāo)準(zhǔn)，因此我們進(jìn)行了大量的精細(xì)的計(jì)算和校核，并付出了很多努力對(duì)過程和設(shè)備參數(shù)做出合理的選擇和優(yōu)化。</p><p>　　第二，通過查閱一系列的手冊(cè)、圖表，提高了獲得數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)的能力，其中很多諸如強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算和校核方面的知識(shí)鞏固了上半學(xué)期過程設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課所學(xué)的基本知識(shí)，了解和熟悉相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范，加深對(duì)過程設(shè)備的理解。</p><p>　　第三，作為工科學(xué)生

38、，以前只注重理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，從沒有相關(guān)課程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，而通過本次課程設(shè)計(jì)，提高了我們解決工程實(shí)際問題的能力，并積累了一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為將來(lái)學(xué)習(xí)和工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。</p><p>　　第四，在設(shè)計(jì)中不可避免地遇到了很多問題，這就需要我們同學(xué)之間積極探討，集思廣益。同學(xué)們一起積極分析問題，各抒己見，不斷完善自己思維，并最終圓滿地解決了問題，因此增強(qiáng)了我們同學(xué)之間溝通交流！</p><p>

39、　　第五，通過全面考慮設(shè)計(jì)內(nèi)容及過程的參與，提高了我們綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力，培養(yǎng)了我們積極思考、深入鉆研、獨(dú)立工作的能力。</p><p>　　第六，應(yīng)用AutoCAD繪制攪拌釜式反應(yīng)器工程圖也是一個(gè)復(fù)雜的過程，在這一過程中，通過查閱書籍和向其他同學(xué)請(qǐng)教，我對(duì)AutoCAD使用能力有了很大提升。</p><p>　　誠(chéng)然這份設(shè)計(jì)還沒有達(dá)到完美，在設(shè)計(jì)中顯得有些力不從心，這就要求我們以后付

40、出很大努力來(lái)提高設(shè)計(jì)能力，加強(qiáng)自己綜合運(yùn)用知識(shí)的能力！</p><p><b>　　四 致謝</b></p><p>　　很高心最終完成了設(shè)計(jì),但其中老師和同學(xué)們給我很多幫助，在此對(duì)他們致謝——</p><p>　　首先，感謝xx老師這一學(xué)期的悉心指導(dǎo)。x老師不僅指導(dǎo)我們完成了上半學(xué)期過程設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)，而且還帶領(lǐng)我們完成之后的課程設(shè)計(jì)

41、。無(wú)論是我們學(xué)習(xí)還是在設(shè)計(jì)中遇到的很多問題，x老師都很熱心地給了我們有益的指導(dǎo)！</p><p>　　其次，感謝周圍同學(xué)們熱情的幫助。剛一開始覺得毫無(wú)頭緒，但是在與周圍同學(xué)（xx等）的討論中，我慢慢找到解決問題的方向。在設(shè)計(jì)中，也遇到了很多疑惑和困難，但是在他們的幫助下，我一一解決了問題！在AutoCAD制圖中，xx等同學(xué)也給了我很熱心的幫助。最終，我完成了本次課程設(shè)計(jì)！</p><p>

42、<b>　　五 參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　23潘紅良，郝俊文主編.過程設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì).上海 華東理工大學(xué)出版社2006</p><p>　　24潘紅良主編. 過程設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ). 上海 華東理工大學(xué)出版社 2005</p><p>　　25. 李國(guó)成,蔣文春 編著. 過程設(shè)備設(shè)計(jì)力學(xué)基礎(chǔ).北京 中國(guó)石化出版社2010</p>

43、<p>　　26 .陳志平，章序文，林興華等編著.攪拌與混合設(shè)備設(shè)計(jì)選用手冊(cè).化學(xué)工業(yè)出版社 2004</p><p>　　27 鄭曉梅主編.化工制圖.北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2002</p><p>　　28 鄭津洋,董其伍,桑芝富主編.過程設(shè)備設(shè)計(jì). 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2005</p><p>　　29 馮偉編著. AutoCAD 2004應(yīng)用技