課程設(shè)計-- 設(shè)計一臺夾套傳熱式帶攪拌的配料罐

1、<p><b>　　過程裝備</b></p><p><b>　　課程設(shè)計說明書</b></p><p><b>　　班 級 </b></p><p><b>　　設(shè)計者 </b></p><p><b>　　學(xué) 號

2、 </b></p><p><b>　　指導(dǎo)老師 </b></p><p>　　日 期 2005/9/18</p><p>　　夾套反應(yīng)釜的設(shè)計過程</p><p><b>　　一 設(shè)計內(nèi)容</b></p><p>　　設(shè)計一臺夾套傳熱式帶攪

3、拌的配料罐。</p><p>　　二 設(shè)計參數(shù)和技術(shù)特性指標(biāo)</p><p><b>　　3.設(shè)計要求</b></p><p>　?。?）進行罐體和夾套設(shè)計計算；（2）選擇接管、管法蘭、設(shè)備法蘭；（3）進行攪拌傳動系統(tǒng)設(shè)計；（4）設(shè)計機架結(jié)構(gòu)；（5）設(shè)計凸緣及選擇軸封形式；（6）繪制配料反應(yīng)釜的總裝配圖；（7）從總裝圖中測繪一張零件圖或一張部件

4、圖。</p><p><b>　　1罐體和夾套的設(shè)計</b></p><p>　　1.1 確定筒體內(nèi)徑</p><p>　　表4-2 幾種攪拌釜的長徑比i值</p><p>　　當(dāng)反應(yīng)釜容積V小時，為使筒體內(nèi)徑不致太小，以便在頂蓋上布置接管和傳動裝置，通常i取小值，此次設(shè)計取i＝1.1。</p><

5、;p>　　一般由工藝條件給定容積V、筒體內(nèi)徑按式4-1估算：得D=1366mm.</p><p>　　式中 V－－工藝條件給定的容積，；</p><p>　　i――長徑比，（按照物料類型選取，見表4-2） </p><p>　　由附表4-1可以圓整＝1400，一米高的容積＝1.539 </p><p>　　1.2確定封頭尺寸 </

6、p><p>　　橢圓封頭選取標(biāo)準(zhǔn)件，其形式選取《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書》圖4-3，它的內(nèi)徑與筒體內(nèi)徑相同，釜體橢圓封頭的容積由附表4-2 ＝0.4362，（直邊高度取50mm）。</p><p><b>　　1.3確定筒體高度</b></p><p>　　反應(yīng)釜容積V按照下封頭和筒體兩部分之容積之和計算。筒體高度由計算</p>

7、<p>　　H1==（2.2-0.4362）/1.539=1.146m，圓整高度＝1100mm。按圓整后的修正實際容積由式</p><p>　　V=V1m×H1+V封=1.539×1.100+0.4362=2.129</p><p><b>　　式中 ；</b></p><p>　　――一米高的容積/m</

8、p><p>　　――圓整后的高度，m。</p><p>　　1.4夾套幾何尺寸計算</p><p>　　夾套的結(jié)構(gòu)尺寸要根據(jù)安裝和工藝兩方面的要求。夾套的內(nèi)徑可根據(jù)內(nèi)徑由</p><p>　　選工藝裝料系數(shù)=0.6~0.85選取，設(shè)計選取＝0.80。</p><p>　　1.4.1夾套高度的計算H2=（ηV-V封）/V1m

9、=0.755m</p><p>　　1.4.2.夾套筒體高度圓整為＝800mm。</p><p>　　1.4.3罐體的封頭的表面積由《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)》附表4-2查的F封=2.345。</p><p>　　1.4.4一米高的筒體內(nèi)表面由《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)》附表4-1查的。F1m=4.40</p><p>　　1.4.5實際的傳熱面積F==5.

10、6665>3，由《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)》式4-5校核5.6665〉3所以傳熱面積合適。</p><p>　　2夾套反應(yīng)釜的強度計算</p><p>　　強度計算的參數(shù)的選取及計算均符合GB150-1998《鋼制壓力容器》的規(guī)程。此次設(shè)計</p><p>　　的工作狀態(tài)已知時，圓筒為外壓筒體并帶有夾套，由筒體的公稱直徑mm，被夾套包圍的部分分別按照內(nèi)壓和外壓圓筒計算

11、，并取其中較大者。</p><p>　　2.1設(shè)備選用Q-235-A優(yōu)質(zhì)沸騰碳素鋼。</p><p>　　2.2設(shè)計的設(shè)備有工藝參數(shù)給定的內(nèi)壓為＝0.25MPa。</p><p>　　2.3夾套內(nèi)的設(shè)計壓力由工藝參數(shù)給定為＝0.30MPa。</p><p>　　2.4罐體內(nèi)的設(shè)計溫度℃。</p><p>　　2.5夾套

12、內(nèi)的設(shè)計溫度℃。</p><p>　　2.6在加壓和工作狀態(tài)下要考慮液柱的高度由《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書式P1h=0.01MPa</p><p><b>　　2.7計算壓力</b></p><p>　　2.8 夾套的液柱靜壓力P1c=P1+P1h=0.25+0.01=0.26MPa。</p><p><b&

13、gt;　　2.9 計算壓力＝</b></p><p>　　2.10通過焊接的容器，其焊縫中可能存在一定的缺陷，而且在焊縫附近會由于受熱而引起組織結(jié)構(gòu)的變化，從而成為薄弱環(huán)節(jié)，因此在計算是要加入焊縫系數(shù)可按《過程設(shè)備設(shè)計》表4-5選?。?.85做為其接頭系數(shù)。</p><p>　　2.11設(shè)計溫度下的材料許用應(yīng)力由《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)》表9-5查取＝113。</p>

14、<p>　　2.12罐體的筒體的計算厚度。δ1=P1cD1/（2[б]tΦ-P1c）</p><p>　　=0.26×1300/（2×113×0.85-0.26）</p><p><b>　　=1.897mm</b></p><p>　　2.13夾套的筒體的計算厚度 δ2=P2cD2/（2[б]tΦ-P2

15、c）</p><p>　　=0.3×1400/（2×113×0.85-0.3）</p><p><b>　　=2.346mm。</b></p><p>　　2.14罐體封頭的計算厚度δ1′=P1cD1/（2[б]tΦ-0.5P1c）</p><p>　　=0.26×1300/（2&

16、#215;113×0.85-0.5×0. 26）</p><p><b>　　=1.896mm</b></p><p>　　2.15夾套封頭的計算厚度δ2′=P2cD2/（2[б]tΦ-0.5P2c）</p><p>　　=0.3×1400/（2×113×0.85-0.3×0.5）&l

17、t;/p><p><b>　　=2.344mm</b></p><p>　　2.16鋼板的厚度負(fù)偏差由《過程設(shè)備設(shè)計》表4-2取。</p><p>　　2.17腐蝕裕量 C2=2.0mm</p><p>　　2.18由此的厚度附加量。C=C1+C2=2.6mm</p><p>　　2.19則罐體筒

18、體的設(shè)計厚度δ1c=δ1+C2=3.879mm</p><p>　　2.20則夾套筒體的設(shè)計厚度δ2c=δ2+C2=4.436mm</p><p>　　2.21罐體封頭的設(shè)計厚度δ1c′=δ1′+C2=3.389mm</p><p>　　2.23夾套封頭的設(shè)計厚度δ2c′=δ2′+C2=4.344mm</p><p>　　2.24對于碳素鋼或

19、是低合金鋼規(guī)定筒體的最小厚度不應(yīng)小于，若加上腐蝕裕量，則名義厚度至少應(yīng)取，由鋼板的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格名義厚度取為。</p><p>　　2.25罐體筒體的名義厚度取。</p><p>　　2.26夾套筒體的名義厚度取。</p><p>　　2.27罐體封頭的名義厚度取。</p><p>　　2.28夾套封頭的名義厚度取。</p><

20、p><b>　　3穩(wěn)定性計算</b></p><p>　　各國的設(shè)計規(guī)范均推薦采用圖算法，此次設(shè)計的也采用圖算法。由罐體圓筒＝168所以是薄壁圓筒，僅需進行穩(wěn)定性校核。</p><p>　　3.1假設(shè)罐體筒體的名義厚度為8mm。</p><p>　　3.2在內(nèi)壓計算時由《過程設(shè)備設(shè)計》表4-2可以查6mm的鋼板厚度負(fù)偏差C1=0.6mm，

21、腐蝕裕量主要是防止容器在受壓的條件下由于均勻腐蝕，機械磨損而導(dǎo)致的厚度消弱減薄，筒體和封頭都要考慮，對于碳素鋼和底合金鋼不小于1.0。此處取，C=C1+C2=2.6mm。</p><p>　　3.3罐體筒體的有效厚度δ1e=δ1n-C=8-2.6=5.4mm。</p><p>　　3.4罐體筒體的外徑 D1o=1416mm</p><p>　　3.5由《化工設(shè)備機

22、械基礎(chǔ)》查橢圓封頭的曲邊高度h1=350mm，直邊高度h2=50mm，筒體的計算L=H2+1/3h1+h2=966.7mm。</p><p>　　3.6計算系數(shù)L/D10=0.683。</p><p>　　3.7計算系數(shù)D10/δ1e=262.2</p><p>　　3.8以和的值由《過程設(shè)備設(shè)計》圖4-7做為計算圖查得A值A(chǔ)＝0.00045。</p>

23、<p>　　3.9由所選的材料為碳素鋼由《過程設(shè)備設(shè)計》查4-6做為計算圖查B的值B＝88。</p><p>　　3.10由《過程設(shè)備設(shè)計》的式4-26計算許用壓力[p]，</p><p>　　[P]=B/ D1o/δ1e=88/197.2=0.33>0.3MPa</p><p>　　3.11假設(shè)罐體封頭的名義厚度為8mm。</p>

24、<p>　　3.12在內(nèi)壓計算時由《過程設(shè)備設(shè)計》表4-2可以查8mm的鋼板厚度負(fù)偏差，腐蝕裕量主要是防止容器在受壓的條件下由于均勻腐蝕，機械磨損而導(dǎo)致的厚度消弱減薄，筒體和封頭都要考慮，對于碳素鋼和底合金鋼不小于1.0。此處取，。</p><p>　　3.13罐體封頭的有效厚度δ1e=δ1n-C=8-2.8=5.2mm。</p><p>　　3.14罐體筒體的外徑D1o=141

25、6mm。</p><p>　　3.15筒體的計算L=H2+1/3h1+h2=966.7mm。</p><p>　　3.16可以由《過程設(shè)備設(shè)計》式4-89得 A=0.0007。</p><p>　　3.17由《過程設(shè)備設(shè)計》圖4-7可以查的相應(yīng)的。</p><p>　　3.18許用外壓力[P]=B/ D1o/δ1e=98/197.2=0.36

26、>0.3MPa</p><p>　　罐體封頭的名義厚度取為為8mm。</p><p><b>　　4．水壓試驗校核</b></p><p>　　出材料本身的缺陷外，壓力容器在制造過程中由于焊縫的存在可能會有缺陷存在，為了考察缺陷對壓力容器的影響，壓力容器完成后要進行壓力試驗。對于內(nèi)壓容器耐壓試驗的目的是為了在超壓的情況下缺陷是不是會迅速擴

27、展開了，釀成事故，同時檢測密封結(jié)構(gòu)的密封性能。</p><p>　　4.1內(nèi)壓容器圓筒試驗壓力按《過程設(shè)備設(shè)計》式4-87 P1T=0.3125MPa。</p><p>　　4.2夾套的水壓試驗壓力按《過程設(shè)備設(shè)計》式4-87 P2T=0.375MPa。</p><p>　　4.3材料在屈服點的應(yīng)力бs=235MPa。</p><p>　　4

28、.4 бT=179.8MPa。</p><p>　　4.5罐體圓筒的應(yīng)力б1T=P1T（D1+δ1e）/2δ1e</p><p>　　=40.7MPa＜179.8MPa。</p><p>　　4.6夾套圓筒的應(yīng)力 б2T=P2T（D2+δ2 e）/2δ2 e </p><p>　　=

29、88.4MPa＜179.8MPa</p><p><b>　　。</b></p><p>　　所以壓力試驗合格，所選的厚度合適。</p><p><b>　　5 攪拌軸的設(shè)計</b></p><p>　　攪拌軸的設(shè)計與一般的機械軸的設(shè)計方法與一般的傳動軸相同。此處選軸的材料為45鋼。</p&g

30、t;<p>　　5.1軸的功率p為4kw。</p><p><b>　　5.2軸的轉(zhuǎn)速為。</b></p><p>　　5.3軸的材料為45。</p><p>　　5.4軸所傳遞的扭矩。</p><p>　　5.5所選的45鋼的許用剪切應(yīng)力為35MP。</p><p>　　5.6系數(shù)

31、A。取為112。</p><p><b>　　5.7軸端直徑</b></p><p>　　5.8開1 個鍵槽軸徑擴大5《過程設(shè)備設(shè)計》：28.22×（1＋0.05）＝29.63mm</p><p>　　5.9圓整軸徑，即直徑d＝40mm</p><p><b>　　5.10連軸器選用</b>

32、;</p><p><b>　　`</b></p><p>　　6 V帶輪的設(shè)計計算內(nèi)容和步驟</p><p>　　6.1傳動的額定功率P為5.5KW</p><p>　　6.2查附表5－4則取Y132M1-6型電機</p><p>　　6.3小帶輪轉(zhuǎn)速n1=960r/min<

33、/p><p><b>　　6.4大帶輪轉(zhuǎn)速</b></p><p>　　6.5工況系數(shù)KA＝1.2</p><p>　　6.6設(shè)計功率Pd=1.2×5.5=6.6KW</p><p>　　6.7選V帶型號B型帶</p><p>　　6.8傳動比i=960/250=3.84</p>

34、<p>　　6.9小皮帶計算直徑選160mm</p><p>　　6.10驗證代速v=πD1n1/60×1000=8.04m/s>5m/s</p><p>　　6.11所選定速度應(yīng)在最大25～30和最小5之間，正好符合要求。所以選小帶輪的直徑為160mm。</p><p>　　6.12 滑動率取0.02。</p><

35、p>　　6.13大帶輪的計算直徑D2=（n1/n2）D1（1-ε）</p><p>　　=960/250×160×（1-0.01）</p><p><b>　　=602.1mm</b></p><p>　　所以取大帶輪的直徑為630mm。</p><p>　　6.14 初定中心距由所以?。?

36、000。</p><p>　　6.15 可以計算帶的基準(zhǔn)長度為可以有式計算得到并且要在最大最小距離之間，</p><p>　　=2a+π/2（D1+D2）+（D2-D1）（D2-D1）/4a</p><p>　　=2×1000+3.14/2（160+630）+（630-160）（630-160）/4×1000</p><p&g

37、t;　　=3295.5.1mm</p><p>　　在最大最小距離之間。選取基準(zhǔn)長度Ld=3550mm</p><p>　　6.16確定中心距a確定帶按裝時的最大最小距離之間，</p><p>　　a=ao+（Ld-Ldo）/2</p><p>　　=1000+（3550-3295.5）/2</p><p><b

38、>　　=1127mm</b></p><p>　　6.17小帶輪包角，α=180°-（D2-D1）/a×57.3°</p><p>　　=180°-（630-160）/1000×57.3°</p><p>　　=156°＞120，</p><p><

39、b>　　大于120度。</b></p><p>　　6.18單根V帶的額定功率Po=1.66kw。ΔPο=0.17KW</p><p>　　6.19包角修正系數(shù)</p><p>　　6.21帶長修正系數(shù)</p><p>　　6.22V帶根數(shù)z=Pc/（Po+ΔPο）Ka KL</p><p>　　=6

40、.6/（1.66+0.17）×0.98×1.11</p><p><b>　　=3.35，</b></p><p><b>　　圓整取4根帶。</b></p><p><b>　　7 參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　鄭津洋主編，《過程設(shè)備設(shè)計》。北京：

41、化學(xué)工業(yè)出版社2001</p><p>　　周開勤主編，《機械零件設(shè)計手冊》第五版。北京：高等教育出版社2001。</p><p>　　哈工大龔桂義主編，《機械設(shè)計課程設(shè)計圖冊》。北京：高等教育出版社1989。</p><p>　　蔡紀(jì)寧主編，《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書》?；瘜W(xué)工業(yè)出版社2001。</p><p>　　朱家誠主編，《機械