夹套反应釜设计计算.doc

1、 化工机械设备基础课程设计 1 化工机械设备基础课程设计 ： 夹套反应釜设计任务书 课 程： 化工机械设备基础 专 业： 化学工程与工艺 学 号： 2010115005 姓 名： 杨丽 化工机械设备基础课程设计 2 目 录 一设计内 容 3 二 设计参数和指术性指标 3 三设计要 求 4 1 确定筒体和封头的几何尺寸 4 表 1 几何尺寸 4 表 2 强度计算 5 表 3 稳定性校核 6 表 4 水压试验校核 7 2 选择支座形式并进行计算 8 3 手孔 、视镜选择 9 4 选择接管、管法兰、设备法兰： 9 化工机械设备基础课程设计 3 夹套反应釜设计任务书 一：设计内容 ： 设计一台夹套传热

2、式 配料罐 。 二：设计参数和指术性指标 ： 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 0.2 0.3 工作温度， 设计温度， 3 腐蚀情况 微弱 材料 Q235-B 接管表 符号 公称尺寸 DN 连接面形式 用 途 a 25 突面 蒸汽入 口 b 25 突面 加料口 c 80 凸凹面 视镜 d 70 突面 温度计 管口 e 25 突面 压缩空气入口 f 40 突面 放料口 g 25 突面 冷凝水 出口 化工机械设备基础课程设计 4 三：设计要求 ： 夹套反应釜设计计算说明书 一、 确定筒体和封头的几 何尺寸 表 1： 几何尺寸 步骤 项目及代号 参数及结果

3、 备注 1-1 1-2 1-3 1-4 1-5 1-6 1-7 1-8 1-9 1-10 1-11 1-12 1-13 1-14 1-15 1-16 1-17 全容积 V， m3 操作容积 V1， m3 传热面积 F, 釜体形式 封头形式 长径比 i=H1/D1 初算筒体内径 ， m 圆整筒体内径 D1 ， mm 一米高的容积 V1m ,m3 釜体封头容积 V1封 ， m3 釜体高度 H1=(V-V1封 )/V1m， m 圆整釜体高度 H1,m 实际容积 V=V1m H1+V1封 ， m3 夹套筒体内径 D2， mm 装料系数 =0.8 夹套筒体高度 H2 ( v-V1封 )/V1封 , m

4、圆整夹套筒体高度 H2, mm 0.8 0.64 3 圆筒形 椭圆形 1.020 0.9995 1000 0.785 0.1505 0.8724 0.9 0.875 1100 0.85 0.6745 700 由工艺条件给定 计算， V1=V 由工艺条件给定 常用结构 常用结构 按表 4-2 选取 （注） 按式 4-1计算 按附表 D-1选取 按附表 D-1选取 按附表 D-2选取 按式 4-2计算 选取 按 表 4-3计算 按 表 4-3选取 计算或 选取 按式 4-4计算 选取 化工机械设备基础课程设计 5 1-18 1-19 1-20 罐体封头表面积 F1 封 , 一米高筒体内表面积 F1

5、m, 实际总传热面积 F=F1m H2+F1封 , 1.1625 3.14 3.3605 按附表 4-2选取 按附表 D-1选取 按式 4-5校核 注：附表和计算式为设计资料 蔡纪宁，张秋翔编化工设备机械基础课程设计指导书化学工业出版社出 版 2000 年第 1版中数据及资料，下同 表 2： 强度计算（按内压计算厚度） 步骤 项目及代号 参数及结果 备注 2-1 2-2 2-3 2-4 2-5 2-6 2-7 2-8 2-9 2-10 2-11 2-12 2-13 2-14 2-15 设备材料 设计压力（罐体内） p1,MPa 设计压力（夹套内） p2,MPa 设计温度（罐体内） t1, 设计

6、温度（夹套内） t2, 液注静压力 p1H=10-6 gh,MPa 计算压力 p1c=p1+pH,MPa 液注静压力 p2H,Mpa 计算压力 p2c=p2 罐体及夹套焊接头系数 , 设计温度下村料许用 ,MPa 罐体筒体计算厚度cc PDP 2 11, mm 夹套筒体计算厚cc PDP 2 22, mm 罐体封头计算厚cc PDP 5.02 11 , mm 夹套封头计算厚cc PDP 5.02 22 , mm Q235-B 0.2 0.3 小于 100 小于 150 0.0088 0.2088 0 0.3 0.85 113 1.09 1.72 1.00 1.72 据工艺条件或腐蚀 情况确定

7、由工艺条件给定 由工艺条件给定 由工艺条件给定 由工艺条件给定 计算 计算 忽略 计算 选取 选取 计算 计算 计算 计算 化工机械设备基础课程设计 6 2-16 2-17 2-18 2-19 2-20 2-21 2-22 2-23 2-24 2-25 2-26 钢板厚度负偏差 C1, mm 腐蚀裕量 C2, mm 厚度附加量 C=C1+C2, mm 罐体筒体设计厚度 CC 11 , mm 夹套筒体设计厚度 CC 22 , mm 罐体封头设计厚度 CC 11 , mm 夹套封头设计厚度 CC 22 , mm 罐体筒体名义厚度 n1 , mm 夹套筒体名 义厚度 n2 , mm 罐体封头名义厚度

8、 n1 , mm 夹套封头名义厚度 n2 , mm 0.6 2.0 2.6 3.09 3.72 3.09 3.72 6 6 6 6 选取 选取 计算 计算 计算 计算 计算 圆整选取 圆整选取 圆整选取 圆整选取 表 3: 稳定性校核（按外压校核厚度） 序号 项目及代号 参数及结果 备注 3-1 3-2 3-3 3-4 3-5 3-6 3-7 3-8 3-9 罐体筒体名义厚度 , mm 厚度附加量 C=C1+C2, mm 罐体筒体有效厚度 Cne 11 ,mm 罐体筒体外径 nO DD 111 2 ,mm 筒体计算长度 L=H2+1/3h1 +h2 ,mm 系数 L/D10 系数 D10/ e

9、 系数 A 系数 B 8 2.8 5.2 1016 808.3 0.796 195.4 0.0006 80 假设 选取 计算 计算 计算 计算 计算 查找 查找 化工机械设备基础课程设计 7 3-10 3-11 3-12 3-13 3-14 3-15 3-16 3-17 3-18 3-19 3-20 许用外压力eDBP /0， MPa 罐体筒体名义厚度 n1 , mm 罐体封头名义厚度 1n ， mm 厚度附加量 C=C1+C2, mm 罐体封头有效厚度 Cne 11 ,mm 罐体封头外径 nO DD 111 2 ,mm 标准椭圆封头当量球壳外半径OO DR 19.0 ， mm 系数)/( 1

10、25.0 eORA ,MPa 系数 B 许用外压力eORBP / 罐体封头名义厚度 n1 , mm 0.410.3 8 8 2.8 5.2 1016 914.4 0.0007 98 0.5570.3 8 计算失稳 确定 假设 选取 计算 计算 计算 查找 查找 计算稳定 确定 表 4： 水压试验校核 序号 项目及代号 参数及结果 备注 4-1 4-2 4-3 4-4 4-5 罐体试验压力 p1T =1.25p1 / t MPa 夹套水压试验压力 p2T =1.25p2 / t MPa 材料屈服点应力 s,MPa 1 0.9 s,MPa 罐体圆筒应力 1t=P1 (D1+ e)/2 e,MPa

11、0.25 0.375 235 179.8 17.0 179.8 计算 计算 计算 计算 计算 化工机械设备基础课程设计 8 4-6 夹套内压试验应力 2t=P1 (D1+ e)/2 e, MPa 28.1 179.8 计算 2、选择支座形式并进行计算 (1) 确定耳式支座实际承受载荷 Q Q=(m0g+Ge)/kn+4（ h Pe+Ge Se） /n 10-3 m0为设备总质量 (包括客体及其附件 ,内部介质及保温的质量 )Q1为釜体和夹套筒体总重载荷，查附表 4-1，有： Dg=1000mm, =8m 的 1 米高筒节的质量 q1=199kg, Dg=1100mm, =8m 的 1 米高筒节

12、的质量 q2=219kg, 故 Q1=H1q1+H2q2=0.9 199+0.7 219=332.4kg Q2 为釜体和夹套封头重载荷，查附表 4-3 Dg=1000mm, =8m 的封头的质量 72.05kg， Dg=1100mm, =8m 的封头的质量 86.49kg, Q2=72.05 2+86.49=230.59kg Q3 为料液重载荷， 由于水的密度大于有机溶剂的密度，故 按水压试验时充满水计算 ， r=1000kg/m,现以夹套尺寸估计。由附表 4-3，有： Dg=1100mm 的封头容积 V 封 =0.2122m3 1 米筒节的容积 V1=0.958 m。 故 Q3=9.8Vr=

13、9.8（ 2V 封 +1.0V1米 ） =9.8（ 2 0.2122+1.0 0.958） 1000 =13547.52N 则： Q3=13547.52/9.8=1382.4kg。 化工机械设备基础课程设计 9 Q4=为保温层加附件重载荷，手孔重载荷 忽略 ，其它附件 1000N。 m=332.4+230.59+1382.4+1000/9.8=2047.43kg （ 2）初定支座的型号及数量并算出安装尺寸 容器总重量约 2047.43kg，选 B3 型支座本体允许载荷 Q=30KN 四 个。 =(D1+2 n+ 3)-(b2-2 2) +2(l2-s1) =(1000+2 8+2 8)-(12

14、5-2 8)+2(205-50)=1233mm 确定水平力 P，因为容器置于室内，不考虑风载，所以只计算水 平地震力 Pe， 根据抗震 8 度取 e=0.45，于是 Pe =0.5 0.45 2047.43 9.8=4.515KN 确定 偏心载荷 及偏心距。偏心载荷 Ge 几乎没有，可忽略 ， 于是偏心距 Se 也 为 零 。 (h 取 180mm)， 则： Q =（ 2047.43 9.8） /（ 0.83 4） +（ 4 4515 180） /（ 4 1233） 10-3=6.70KN M=Q(l2-s1)/10=6.70 (205-50)/ 1000=1.039KN m 当 e=8-2.

15、8=5.2mm,DN=1000mm,筒体内压 P=0.2Mpa,材料 Q235-B 用 B3 型 耳式支座时， M=1.7KN m1.039 KN m,所以容器选用 B3 型耳式支座是没问 题 的。 3、 手孔 、视镜选择： （ 1）手孔： 查参考文献 2 的附表 4-10，根据 DN=150mm， PN=1.0Mpa,选择带颈平焊法兰手孔，其有关资料如下： 标准号 HG21530-95 凹凸面 MFM H1=160mm, H2=90mm, m=24.2kg。 （ 2）视镜： 由 DN=80mm,PN=1.0MPa,可知选择不带颈的视镜，查参考文献可得资料如下 : D=145mm,D1=120

16、mm,b1=25mm,b2=14mm 标准号为 JB593-64-2 化工机械设备基础课程设计 10 4、 选择接管、管法兰、 设备法兰 ： 1、 法兰 ： 设备共需选用 4 个，其中压力容器法兰 1 个，管法兰 3 个。 （ 1）、 根据 DN=1000mm,PN=0.6MPa,查参考文献 2 的附表 4-4 和 4-5 可知选取 甲型平焊法兰 ：名称为 法兰 -T 1000-0.6 ；具体资料如下： D=1130mm, D1=1090mm, D2=1055mm, D3=1045mm, D4=1042mm, d=23mm; 螺柱 M20, 数量 36；凸面法兰质量： 80.85kg，凹面法兰

17、质量： 78.46kg （ 2）、 图中 a,b,e,g 接管公称尺寸均为 25mm。根据 DN=25mm,PN=1.0MPa,查参考文献 2 的附表 4-12 可得有关资料如下： 管子外径 A=32mm，法兰外径 D=100mm，法兰理论质量为 0.65kg。 （ 3）、 图中 d 接管公称尺寸为 65mm。根据 DN=65mm,PN=1.0MPa，查参考文献 2 的附表 4-12 可得有关资料如下： 管子外径 A=76mm，法兰外径 D=160mm，法兰理论质量为 1.61kg。 （ 4）、 图中 f接管公称尺寸为 40mm。根据 DN=40mm,PN=1.0MPa，查参考文献 2 的附表 4-12 可得有关资料如下： 管子外径 A=45mm，法兰外径 D=130mm，法兰理论质量为 1.20kg。 2、接管： 查参考文献 2 的附表 4-12，根据各种零件的 DN 不同， PN=1.0Mpa，选取保温设备接管，由资料可知接管的伸出长度一般为从法兰密封面到壳体外径为 150 mm，则接管 a.b.d.e.f.g 长均为 1500mm。