反应釜设计_图

作者:12博官网发布日期:2021-01-06 12:16

  反应釜设计_材料科学_工程科技_专业资料。反应釜的设计 反应釜的基本结构: ? 反应釜是化工生产中常用的典型设备。 一台反应釜大致是由:釜体部分、传热、 搅拌、传动及密封等装置所组成。 ? 釜体部分有包含物料反应的空间,由筒 体及上、下封

  反应釜的设计 反应釜的基本结构: ? 反应釜是化工生产中常用的典型设备。 一台反应釜大致是由:釜体部分、传热、 搅拌、传动及密封等装置所组成。 ? 釜体部分有包含物料反应的空间,由筒 体及上、下封头所组成。 ? 反应釜上还根据工艺要求配有各种接口、 入口、手孔、视镜及支座等部件。 夹套反应釜 反应釜的设计依据: ? 反应釜机械设计是在工艺要求确 定后进行的。反应釜的工艺要求 通常包括反应釜的容积、最大工 作压力、工作温度、工作介质及 腐蚀情况、传热面积、搅拌形式、 转速及功率、装配哪些接管口等 几项内容。 ? 上述工艺要求一般以表格及示意 图的反映在工艺人提出的设备设 计要求单中。下表所示就是第四 组反应釜的设备设计要求单。 设计要求: 设计压力 设计温度 介 质 体内:0.2MP 体内:200 ?C 夹套:2.5MP 夹套:250 ?C 搅拌形式 转 速 功 率 操作容器 采用材料 单面腐蚀余量 焊缝系数 体内:氯乙烯单 夹套内:蒸汽 体 浆式 85 r/min 2.8kw 3.0 m3 16MnR C2 =1mm ? =1 C1=1mm 2.2设计过程: 2.2.1反应釜釜体设计 a.确定釜体和封头形式 从工艺条件要求可知本次设计的反应釜属 于带搅拌的低压反应釜类型。根据惯例选择圆 柱形筒体和椭圆形封头。 b.确定筒体和封头直径 经查表知:装料系数η =0.8 H/Di=1.4 估算装备容积: V0 = ? ??v V0——设备操作容积 V ——设备全容积 V 3.0 V ? ? ? 3.75 所以 ? 0.8 反应釜的直径估算: o 4V 3 4 ? 3.75 D1 ? ? ? 1.505m ? 1500m m ?i 3.14?1.4 3 经查表圆整直公称直径标准系列取Di=1500mm封头取 相同的直径。 c.确定筒体高度H 由封头内经查表8-24可知其曲面高 h1=375mm直边高度h2=25mm,内表面积 Fh=2.557m2,椭圆形封头容积Vh=0.486m3。 筒体每一米高的容积V1=1.1,767m3/m。 则 V ? Vh 3.75 ? 0.486 筒体高度为 H1 ? V ? 1.767 ? 1.847m ? 1847m m 1 取H=1900mm,于是H/Di=1.3复核结果基本 符合原定范围 d.确定夹套直径j D2 ? D1 ? 100 ? 1600mm 经查表可得: 符合压力容器公称直径系列。 e.确定夹套高度Hi H2 ? ?V ? Vh 0.8 ? 3.75 ? 0.486 ? ? 1.422m ? 1422mm V1 1.767 选取夹套高度 H 2 ? 1400 mm f.传热面积的计算 当1400mm时,查表知Fh=2.29m2 F1=4.4m2 则传热面积F = Fh + Hi * F1=8.45m2 g.内筒及夹套的受力分析 工艺提供条件为:釜内筒中工作压力0.2MPa, 夹套内工作压力2.5MPa则夹套筒体和夹套封头为 承受2.5MPa内压,其最恶劣的工作条件为:停止 工作时内筒无压而夹套内经有蒸气压,此时内筒 承受外压,故不需使用导流板 。 h.计算夹套筒体夹套封头厚度 夹套通体与内筒的环所有焊缝均取封头采用有钢板拼制 的标准椭圆形封头材料为16MnR,经查表 t 得? б ?=156夹套厚度计算如下: ?2 ? 2?? ? ? ? p2 t p2 D2 ? 2.5 ? 1600 ? 12.92m m 2 ? 156? 1 ? 2.5 夹套封头厚度计算如下: ?2 2.5 ? 1600 ? ? ? 12.85m m t 2 ?156?1 ? 2.5 ? 0.3 2?? ? ? ? 0.5 p2 p2 D2 圆整至钢板规格厚度并查阅封头标准夹套筒体与封头均取 ? ? 14mm i.计算内筒筒体厚度 利用稳定性校核经一系列估算得筒体厚度: 用同样的方法得筒体封头厚度 d1n ? 32 d 2n ? 30mm 利用许用外压力经计算内筒及其封头厚度均满足要 求。 计算内筒筒体厚度 经查图5-5:A=0.0038 由A查图:5-9:B=140 许用外力: [ p] ? B D1o le 140 ? ? 2..69MPa ? 2.5MPa 52 因此名义厚度筒体能满足外压的要求。 由于筒体既可以承受内压,又可以承受外 压。因此筒体反应厚度选取二者中之最大 值,即确定筒体厚度为32mm 计算内筒筒体封头厚度 ? 同理得A=0.0025,同理由表得B=130, ? 其许用外压力 B 130 [ p] ? ? ? 2..59MPa ? 2.5MPa R2o 1404 30 d 2n ? d 2n ? 30mm 所以假设满足工艺要求 2.2.2水压试验及其强度校核 筒体材料为 16MnR ,该材料有 ?? s ? =345 ,取 =0.8,则 ? t ? 0.9? s ? 0.9 ? 345 ? 310.5MPa 罐体筒体水压试验压力 ? ?? 345 p1T ? 1.25 p1 ? 1.25 ? 0.2 ? ? 0.25MPa t 345 ?? ? 夹套筒体水压试验压力 p 2T ? ?? ? 1.25 p 2 ?? ?t 345 ? 1.25 ? 2.5 ? ? 3.125MPa 345 罐体内筒水压试验时壁内应力: s1T p1T ?D1 ? d1e ? 0.25? ?1500? 30? ? ? ? 6.375MPa ? 310.5MPa 2d1e 2 ? 30 p1T ?D2 ? d 2e ? 3.125? ?1600? 12? ? ? ? 209.9MPa ? 310.5MPa 2d 2e 2 ? 12 ? 夹套内压试验应力 s1T ? 可见水压试验时筒体,夹套内应力都小于,水压 试验安全 pT 内筒气压试验压力的确定: 夹套气压试验压力的确定:p 气压强度校核: 内筒气压强度: 2.2.3气压试验压力校核 ? 1.15p1 ? 1.15? 0.2 ? 0.23MPa ? 1.15p2 ? 1.15? 2.5 ? 2.875MPa T2 ? T 1 max pT ?Di ? ? e ? 0.23? ?1500? 32? ? ? ? 5.5Mpa ? 0.8?? s ? 276MPa 2? e 2 ? 32 夹套气压强度: pT ?D2 ? ? 2e ? ? T 2 max ? 2? 2e ? 2.875? ?1600? 30? ? 78.10 ? 0.8?? s ? 276MPa 2 ? 30 因此气压强度足够 2.2.5选择搅拌器、搅拌轴和联轴器 根据相关数据查表选则Dj/Di=0.5得到搅拌器 外径D=700mm,45钢的许用轴应力计算系数 A=118—107,则搅轴的直径为: p 3 3 2.8 d?A ? (118 ~ 117) ? (37.8 ~ 34.3) n 85 根据轴上安装零件及其它结构上的要求算计 所得的轴径还需要增大5%—15%,通常还得增加 2—4mm的腐蚀裕度。都按最大要求计算: 37.8*1.15+4=47.47mm 最后把确定的直径圆整到搅拌轴的标准系列 查表取d=50mm。 联轴器的设计: 查阅标准《搅拌装置—联轴器》选用立 式夹壳式联轴器,公称直径为50mm,最大扭 矩 ? Mn? ? 530N.m ,验算联轴器的扭矩,查 表选用工况系数K=1.5,联轴器的计算扭矩 为: Mnj ? KMn ? 471 ? 530 符合要求 搅拌轴强度校核 ? 选用轴功率P=2.8kw,轴转速n=85r/min, ? 轴扭转的强度条件是: 对45刚 [τ]k=35Mpa ? 对实心轴 Wp=πd3/16=24531.25mm Pk 2.8 M T ? 9550 ? 9550? ? 312.94N ? m ? 312940 N ? mm n 85 ? 则 ? ? MT max 312940 ? ? 12.76 ? ?? k ? W p 24531 .25 ? 所以d=50强度足够。 反应釜的传动装置 ? 反应釜的搅拌器是由传动装置带动,传动 装置通常设置在釜顶封头的上部。反应釜 的传动装置包括电机、减速器、联轴器、 机架、底座和凸缘法兰。 ? 按设计任务书要求,选用电机YA132S-4,其 轴功率为5.5Kw,轴转速为n=1440r/min ,电 流为11.4A,最大扭矩为2.3,效率为85.5%, 功率因数cosφ=0.83,质量为67Kg 减速器的选择 ? 反应釜的立式减速机的选用根据:机轴转 速 n=1440r/min 电机功率为5.5Kw, 搅拌轴 转速为n1=85r/min, 传动比 i=n/n1=1440/85=17,减速机选用BLD摆线针 齿行星减速机。 其标定符号为BLD4-3-17 根据设计任务书要求,选选用电机Y32M26,选用轴功率P=5.5kw,轴转速n=900r/min 凸缘法兰 ? 凸缘法兰一般焊接于罐体封头上,用于连 接搅拌传动装置,亦可兼坐安装、维修、 检查用孔。凸缘法兰分整天和衬里两种结 构形式,密封面分凸面(R)和凹面(M) 两种。查表12-8,凸缘法兰的最大允许工 作压力取决于所用材料及工作温度,查表 12-9,选取R型凸缘法兰DN=25mm。 底盖安装 ? 安装底盖采用螺柱等紧固件,上与机架连接,下 与凸缘法兰连接,是整个搅拌传动装置与容器连 接的主要连接件。 ? 安装底盖的常用形式为RS和LRS型,其他结构 (整体或衬里)、密封面形式(突面或凹面)以 及传动轴的安装形式(上装或下装),按 HG21565-95选取。 ? 安装底盖的公称直径与凸缘法兰相同。形式选取 时应注意与凸缘法兰的密封面配合(突面配突面, 凹面配凹面)。 ? 选用RS型。查资料可得,选取安装底盖 DN=250mm。 机架和联轴器的选用 ? 机架是用来支撑加速机和传动轴的。轴承 轴也归属于机架,机架机型有4种,本设计 选用A型单支点机架。 ? 电机或减速器输出轴与传动轴之间及传动 轴与搅拌轴之间的连接,都是通过联轴器 连接的。常用的联轴器有弹性块式联轴器、 夹壳联轴器和紧箍夹壳联轴器。 ? 查文献,传动轴与搅拌轴间的联轴器选用 刚性凸缘联轴器GT45-HT200 2.2.8容器支座的选用计算 反应釜的总质量包括罐体和夹套质量m1, 传动装置总质量m2 ,物料重量计量m3. 由釜内夹套内部充满水时的质量比物料重 可得: m ? m1 ? m2 ? m3 ? 4323 .5 ? 473.43 ? 4140? 8939 .93kg 根据表13-6,设计中选取B型耳式支座B5, 支座数为9个 2.2.9选用人孔、工艺接管 、 视镜 根据表11-2,选用光滑密封面的人孔PN 0.6,DN 400。规格M20,16个螺柱或螺栓。 ? 根据表11-9选用公称直径DN80,工程压力10的 碳素钢HGJ 501-86-4化工容器及设备,往往由 于工艺操作等原因,在筒体和封头上需要开一 些各种用途的孔。 ? 接管和法兰是用来与管道和其他设备连接的。 标准管法兰的主要参数是公称直径和公称压力。 管子的公称直径和钢管的外径的关系如任务书 附图: 视镜 ? 视镜是用来观察设备内部情况的。视镜的公称直 径最多有五种公称直径,取决于视镜的公称压力。 视镜的使用温度为0~200度,温度上限是由玻璃 材质决定。 ? 根据表11-9选用的视镜:公称直径DN80,工程压 力10的碳素钢HGJ 501-86-4 ? 进料口采用Ф57×3.5无缝钢管。 ? 出料口采用Ф76×4无缝钢管。 ? 加热蒸汽进口管采用Ф38×3.5无缝钢管。 ? 冷凝液出口管和压力表接管都选用Ф32×3.5无缝 钢管 设备接口 ? 化工容器及设备,往往由于工艺操作等原 因,在筒体和封头上需要开一些各种用途 的孔。 ? 接管和法兰是用来与管道和其他设备连接 的。标准管法兰的主要参数是公称直径和 公称压力。


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