反应釜设计资料

反应釜设计的有关内容一、设计条件及设计内容分析由设计条件单可知，设计的反应釜体积为1.03m；搅拌轴的转速为200/minr,轴的功率为4kw;搅拌桨的形式为推进式；装置上设有5个工艺接管、2个视镜、4个耳式支座、1个温度计管口。反应釜设计的内容主要有：（1）釜体的强度、刚度、稳定性计算和结构设计；（2）夹套的的强度、刚度计算和结构设计；（3）设计釜体的法兰联接结构、选择接管、管法兰；（4）人孔的选型及补强计算；（5）支座选型及验算；（6）视镜的选型；（7）焊缝的结构与尺寸设计；（8）电机、减速器的选型；（9）搅拌轴及框式搅拌桨的尺寸设计；（10）选择联轴器；（11）设计机架结构及尺寸；（12）设计底盖结构及尺寸；（13）选择轴封形式；（14）绘总装配图及搅拌轴零件图等。第一章反应釜釜体的设计1.1釜体DN、PN的确定1.1.1釜体DN的确定将釜体视为筒体，取L/D=1.1由V=(π/4)LDi2，L=1.1iD则Di31.140.1，mDi0.1，圆整mmDi1000由1314页表16-1查得釜体的mmDN10001.1.2釜体PN的确定由设计说明书知釜体的设计压力PN＝0.2MPa1.2釜体筒体壁厚的设计1.2.1设计参数的确定设计压力p1：p1＝0.2MPa；液柱静压力p1H=10^(-6)×1.0×10^3×10×1.1=0.011MPa计算压力p1c：p1c=p1+p1H=0.2+0.011=0.211MPa；设计温度t1：100℃；焊缝系数：＝0.85许用应力[]t：根据材料Q235-B、设计温度100℃，由参考文献知[]t＝113MPa；钢板负偏差1C：1C＝0.6mm（GB6654-96）；腐蚀裕量2C：2C＝3.0mm。1.2.2筒体壁厚的设计由公式CpDpcticn2得：211.085.011321000211.01n+0.6+3.0=4.7mm圆整mmn61刚度校核：碳素钢的mm3min考虑筒体的加工壁厚不小于5mm，故筒体的壁厚取mmn61.3釜体封头的设计1.3.1封头的选型釜体的下封头选标准椭球型，代号EHA、标准JB/T4746—2002。1.3.2设计参数的确定设计压力p1：p1＝0.2MPa；液柱静压力p1H=10^(-6)×1.0×10^3×10×1.1=0.011MPa计算压力p1c：p1c=p1+p1H=0.2+0.011=0.211MPa；设计温度t1：100℃；焊缝系数：＝0.85许用应力[]t：根据材料Q235-B、设计温度100℃，由参考文献知[]t＝113MPa；钢板负偏差1C：1C＝0.6mm（GB6654-96）；腐蚀裕量2C：2C＝3.0mm。1.3.3封头的壁厚的设计由公式CpDpcticn5.02得0.36.0211.05.085.011321000211.0'1n=4.7mm圆整得mmn6'11.3.4封头的直边尺寸、体积及重量的确定根据mmDN1000，由参考文献附表4-2知：直边高度h2：25mm容积V：0.15053m曲边高度h1：250mm内表面积A：1.16252m质量m:53.78kg1.4筒体长度H1的设计1.4.1筒体长度H的设计筒体高度H1=（V-V封)/V1m=(1-0.1505)/0.785=1.082m圆整H1至1100mm1.4.2釜体长径比/iLD的复核L/Di=H1/Di=1100/1000=1.1在1~1.3的范围内，故所求长径比满足要求。1.5外压筒体壁厚的设计1.5.1设计外压的确定由设计条任务书可知，夹套内介质的压力为0.3MPa，取设计外压p=0.3MPa。1.5.2图算法设计筒体的壁厚设筒体的壁厚n＝8mm，则：e=Cn=8-3.8=4.2mm，niODD2=1016mm，2090.2412.4/1016/0eD。mmhhHL3.1008252503190031212'99.01016/3.1008/'0DL在参考文献图4-5中的/oLD坐标上找到1.012的值，由该点做水平线与对应的67.322/0eSD线相交，沿此点再做竖直线与横坐标相交，交点的对应值为：A≈0.OOO4。再由参考文献图4-6中选取，在水平坐标中找到A=2.8×10-4点，由该点做竖直线与对应的材料温度线相交，沿此点再做水平线与右方的纵坐标相交，得到系数B的值为：B≈155MPa、E=2.00×105MPa。根据[]p=eDB/0得：[]p=2.4/1016155=0.64（MPa）．因为p＝0.3MPa[]p＝0.64MPa，所以假设n＝8mm合理，取筒体的壁厚n＝8mm。1.6外压封头壁厚的设计1.6.1设计外压的确定封头的设计外压与筒体相同，即设计外压p=0.1MPa。1.6.2封头壁厚的计算设封头的壁厚n=8mm，则:e=Cn=8-3.8=4.2mm，对于标准椭球形封头K=0.9，iiRKD＝0.9×1000=900（mm），eiR/=900/4.2=241.29计算系数：A=29.241125.0/125.0eiR=5.18×10-4在参考文献图4-5中选取，在水平坐标中找到A=5.18×10-4点，由该点做竖直线与对应的材料温度线相交，沿此点再做水平线与右方的纵坐标相交，得到系数B的值为值为：B≈78MPa、E=2.00×105MPa根据[]p=eDB/0得：[]p=90.24178=0.322（MPa）．因为p＝0.3MPa[]p＝0.322MPa，所以假设n＝8mm合理，考虑到与筒体的焊接，符合封头的壁厚与筒体一致，故取n＝8mm。由JB/T4737——95知釜体封头的结构如下图，封头质量：72.05（kg）下表为釜体封头的尺寸：mmDi/mmH/mmho/mm/1000250258第二章反应釜夹套的设计2.1夹套的DN、PN的确定2.1.1夹套DN的确定由夹套的筒体内径与釜体筒体内径之间的关系可知：100jiDD＝1000+100=1100（mm）故取DN=1100mm2.1.2夹套PN的确定由设备设计条件单知，夹套内介质的工作压力为0.3MPa，取PN＝0.3MPa2.2夹套筒体的设计2.2.1夹套筒体壁厚的设计由公式CpDpcticn2得：211.085.011321100211.01n+0.6+3.0=4.8mm圆整mmn61刚度校核：碳素钢的mm3min考虑夹套筒体与釜体筒体壁厚一致，故筒体的壁厚取mmn82.2.2夹套筒体长度jH的初步设计H筒=785.01505.018.01VVVh=0.827m=827mm圆整后H筒=900mm2.3夹套封头的设计2.3.1封头的选型夹套的下封头选标准椭球型，内径与筒体相同（jD＝1400mm）。代号EHA，标准JB/T4746—2002。夹套的上封头选带折边锥形封头，且半锥角45。2.3.2椭球形封头壁厚的设计因为Wp为常压＜0.3MPa，所以需要根据刚度条件设计封头的最小壁厚。∵jD＝1100mm＜3800mm，取min＝2iD/1000且不小于3mm另加2C，∴Smin＝3+3=6（mm），圆整n=8mm。对于碳钢制造的封头壁厚取n=8mm。2.3.3椭球形封头结构尺寸的确定夹套封头的尺寸见下表：直边高度1h深度2h容积jFV质量25mm275mm0.19803m86.49kg封头的下部结构如下图：由设备设计条件单知：下料口的DN＝40mm，封头下部结构的主要结构尺寸minD＝116mm。2.3.4带折边锥形封头壁厚的设计考虑到封头的大端与夹套筒体对焊，小端与釜体筒体角焊，因此取封头的壁厚与夹套筒体的壁厚一致，即n＝8mm。2.3.5封头结构的设计公称直径DN/mm总深度H/mm内表面积A/m2容积V/m311004002.55680.8602.3.6带折边锥形封头壁厚的设计由于封头过渡部分与锥体部分受力情况不同，分两部分计算过渡部分：o30K=0.68f=0.554IDR15.01，选型为CHA。mmCPDKPcticn67.433.05.06.0113211003.068.05.02锥体部分：mmCPDfPcticn35.433.05.06.0113211003.0554.05.02考虑到与夹套筒体的焊接，故圆整mmn82.4传热面积的校核DN=1000mm釜体下封头的内表面积hF=1.16252mDN=1000mm筒体（1m高）的内表面积1F=3.14m2夹套包围筒体的表面积SF=1F×jH=3.14×0.9=2.826（m2）hF+SF=1.1625+2.826=3.9885)(2m釜内进行的反应是吸热反应，则需进行传热面积的校核，即：将hF+SF=5.6429m2与工艺需要的传热面积F进行比较。hF+SF=3.9885≥3，满足要求。第三章反应釜釜体及夹套的压力试验3.1釜体的水压试验3.1.1水压试验压力的确定水压试验的压力：[]1.25[]Ttpp，查1t.0MPaPT25.00.12.025.1。3.1.2液压试验的强度校核由eeiTDp2)(max得：max＝MPa88.292.42)8.381000(25.00.9s=0.9×235×0.85=179.8（MPa）由max＝29.88MPa0.9s=179.8MPa故液压强度足够3.1.3压力表的量程、水温及水中Cl浓度的要求压力表的最大量程：P表=2Tp=2×0.25=0.5MPa或1.5PTP表4PT即0.375MPaP表1MPa水温≥15℃水中Cl浓度≤25/mgL3.1.4水压试验的操作过程操作过程：在保持釜体表面干燥的条件下，首先用水将釜体内的空气排空，再将水的压力缓慢升至0.25MPa，保压不低于30min，然后将压力缓慢降至0.2MPa，保压足够长时间，检查所有焊缝和连接部位有无泄露和明显的残留变形。若质量合格，缓慢降压将釜体内的水排净，用压缩空气吹干釜体。若质量不合格，修补后重新试压直至合格为止。水压试验合格后再做气压试验。3.2夹套的液压试验3.2.1液压试验压力的确定液压试验的压力：[]1.25[]Ttpp，查[][]t=1.0Tp=1.25×0.3×1.0=0.375MPa，取Tp=0.375MPa3.2.2液压试验的强度校核由eeiTDp2)(max得：max＝2.422.41100375.0=49.3（MPa）∵max＝49.3MPa＜0.9s=0.9×235×10.85=179.8（MPa）∴液压强度足够3.2.3压力表的量程、水温的要求压力表的量程：P表=2Tp=2×0.375=0.75MPa或1.5PTP表4PT即0.5625MPaP表1.5MPa水温≥5℃。3.2.4液压试验的操作过程在保持夹套表面干燥的条件下，首先用水将夹套内的空气排空，再将水的压力缓慢升至0.375MPa，保压不低于30min，然后将压力缓慢降至0.3MPa，保压足够长时间，检查所有焊缝和连接部位有无泄露和明显的残留变形。若质量合格，缓慢降压将夹套内的水排净，用压缩空气吹干。若质量不合格，修补后重新试压直至合格为止。第四章反应釜附件的选型及尺寸设计4.1釜体法兰联接结构的设计设计内容包括：法兰的设计、密封面形式的选型、垫片设计、螺栓和螺母的设计。4.1.1法兰的设计(1)根据DN＝1000mm、PN＝0.6MPa，由参考文献附表4-4，确定法兰的类型为甲型平焊法兰。标记：法兰RF1000-0.6JB/T4701-2000材料：20锻(2)法兰的结构如下图：具体的结构尺寸见下表：公称直径DN/mm法兰/mm螺栓D1D2D3D4Dd规格数量