过程装备课程设计-夹套传热式搅拌反应釜设计.doc

“过程装备课程设计”任务书

搅拌反应釜的设计过程

1.设计内容

设计一台夹套传热式带搅拌的配料罐。

设计参数和技术特性指标

简图

设计参数及要求

容器内

夹套内

工作压力，MPa

设计压力，MPa

0.25

0.3

工作温度，℃

设计温度，℃

＜100

＜150

介质

有机溶剂

蒸汽

全容积，m3

1.7

操作容积，m3

1.19

传热面积，m2

＞3

腐蚀情况

微弱

推荐材料

Q345R

搅拌器型式

推进式

搅拌轴转速

250r/min

轴功率

3kW

接管表

符号

公称尺

寸DN

连接面

形式

用途

A

25

PL/RF

蒸汽入口

B

65

PL/RF

加料口

C1,2

100

视镜

D

25

PL/RF

温度计管口

E

25

PL/RF

压缩空气入口

F

40

PL/RF

放料口

G

25

PL/RF

冷凝水出口

3.设计要求

（1）进行罐体和夹套设计计算；（2）选择接管、管法兰、设备法兰；（3）进行搅拌传动系统设计；（4）设计机架结构；（5）设计凸缘及选择轴封形式；（6）绘制配料反应釜的总装配图；（7）从总装图中测绘一张零件图或一张部件图

1罐体和夹套的设计

1.1确定筒体内径

表4-2几种搅拌釜的长径比i值

搅拌釜种类

设备内物料类型

长径比i值

一般搅拌釜

液-固相或液-液相物料

i＝1～1.3

气-液相物料

i＝1～2

发酵罐类

I＝1.7～2.5

当反应釜容积V小时，为使筒体内径不致太小，以便在顶盖上布置接管和传动装置，通常i取小值，此次设计取i＝1.1。

一般由工艺条件给定容积V、筒体内径按式4-1估算：

=1253

式中V－－工艺条件给定的容积，；

i――长径比，（按照物料类型选取，见表4-2）

由附表4-1可以圆整＝1300mm，一米高的容积V1m＝1.327

1.2确定封头尺寸

椭圆封头选取标准件，其形式选取《化工设备机械基础课程设计指导书》图4-3，它的内径与筒体内径相同，釜体椭圆封头的容积由附表D-2查得当＝1300mm＝0.3208，封头总深度H=350mm（直边高度取25mm）。

1.3确定筒体高度

反应釜容积V按照下封头和筒体两部分之容积之和计算。

筒体高度计算：

H1=（1.8-0.3208）/1.327=1.089m，圆整高度H1＝1100mm。

式中V封；

V1m――1m高筒体容积/m

当筒体高度确定后，按圆整后的H1修正实际容积

由式

V=1.327×1.1+0.328=1.7877

式中V封；

V1m――1m高筒体容积/m

H1――圆整后的高度，m。

1.4夹套几何尺寸计算

夹套的结构尺寸要根据安装和工艺两方面的要求。夹套的内径可根据内径由:

D1

500~600

700~1800

2000~3000

D2

D1+50

D1+100

D1+200

选工艺装料系数=0.6~0.85选取，设计选取＝0.70。

1.4.1夹套高度的计算

H2=(0.7×1.7877-0.3208)/1.327=6.989

式中V封；

V1m――1m高筒体容积/m

夹套筒体高度圆整为＝700mm。

夹套所包围罐体的表面积（筒体表面积F筒+封头表面积F封）一定要大于工艺要求的传热面积F

F筒+F封≥F

式中F筒--筒体表面积，F筒=H2F1m,m2

F封--封头表面积，由附表D-2查得F封=1.9340m2

F1m--1m高筒体内表面积，附表D-1查得F1m=4.09m2/m

校核得F筒+F封=4.615＞3所以传热面积合适。

2夹套反应釜的强度计算

强度计算的参数的选取及计算均符合GB150-1998《钢制压力容器》的规程。此次设计的工作状态已知时，圆筒为外压筒体并带有夹套，由筒体的公称直径mm，被夹套包围的部分分别按照内压和外压圆筒计算，并取其中较大者。

2.1设备选用Q-345R优质沸腾碳素钢。

2.2设计的设备有工艺参数给定的内压为＝0.25MPa。

2.3夹套内的设计压力由工艺参数给定为＝0.30MPa。

2.4罐体内的设计温度℃。

2.5夹套内的设计温度℃。

2.6在加压和工作状态下要考虑液柱的高度，液柱静压力P1H=10-6ρgh=0.0176MPa

2.7计算压力=0.2676MPa

2.8夹套的液柱静压力

2.9计算压力＝=0.3

2.10通过焊接的容器，其焊缝中可能存在一定的缺陷，而且在焊缝附近会由于受热而引起组织结构的变化，从而成为薄弱环节，因此在计算是要加入焊缝系数可按《过程设备设计》表4-5选取＝0.85做为其接头系数。

2.11设计温度下的材料许用应力由《化工设备机械基础》表9-5