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41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72选择支座形式并进行计算 83手孔、视镜选择94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
2、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 备注1-11-21-31-41-51-61-71-81-91-101-111-121-131-141-15全容积 V，m 3操作容积 V1，m 3传热
3、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 ，m 3釜体高度 H1=(V-V1封 )/V1m，m圆整釜体高度 H1,m实际容积 V=V1mH1+V1封 ，m 3夹套筒体内径 D2，mm装料系数 =0.80.80.643圆筒形椭圆形1.0200.999510000.7850.15050.87240.90.87511000.85由工艺条件给定计算，V 1=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、 4-3计算按表 4-3选取计算或选取化工机械设备基础课程设计51-161-171-181-191-20夹套筒体高度 H2(v-V 1封 )/V1封 , m圆整夹套筒体高度 H2, mm罐体封头表面积 F1封 , 一米高筒体内表面积 F1m, 实际总传热面积 F=F1mH2+F1封 ,0.67457001.16253.143.3605按式 4-4计算选取按附表 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
5、果 备注2-12-22-32-42-52-62-72-82-92-102-112-122-132-14设备材料设计压力（罐体内）p 1,MPa设计压力（夹套内）p 2,MPa设计温度（罐体内）t 1, 设计温度（夹套内）t 2, 液注静压力 p 1H=10-6gh,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 , mmcPD211夹套筒体计算厚 , mmQ235-B0.20.3小于 100小于 1500.00880.208800.30.851131.091.721.00据工艺条件或
6、腐蚀情况确定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化工机械设备基础课程设计62-152-162-172-182-192-202-212-222-232-242-252-26罐体封头计算厚 , mmccPD5.0211夹套封头计算厚 , mm2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 , mmC1夹套筒体设计厚度 , mm2罐体封头设计厚度 , mmC1夹套封头设计厚度 , mm2罐体筒体名义厚度 , mmn1夹套筒体名义厚度 , mm2罐体封头名义厚度 , mmn1夹套封头名义厚度
7、 , mm21.720.62.02.63.093.723.093.726666计算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3-13-23-33-43-53-63-73-8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 ,mmCne1罐体筒体外径 ,mmOD12筒体计算长度 L=H2+1/3h1 +h2 ,mm系数 L/D10系数 D10/e系数 A82.85.21016808.30.796195.40.0006假设选取计算计算计算计算计算查找化工机械设备基础课程设计73-9
8、3-103-113-123-133-143-153-163-173-183-193-20系数 B许用外压力 ，MPaeDP/0罐体筒体名义厚度 , mmn1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 ,mmCne1罐体封头外径 ,mmOD12标准椭圆封头当量球壳外半径，mmOR19.0系数 ,MPa)/(25eA系数 B许用外压力 eORP/罐体封头名义厚度 , mmn1800.410.3882.85.21016914.40.0007980.5570.38查找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
9、结果 备注4-14-24-34-4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 0.9s,MPa0.250.375235179.8计算计算计算计算化工机械设备基础课程设计84-54-6罐体圆筒应力 1t=P1(D 1+e)/2e,MPa夹套内压试验应力 2t=P1(D 1+e)/2e, MPa 17.0179.828.1179.8计算计算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 QQ=(m0g+Ge)/kn+4（hPe+GeSe）/n 10 -3m0为设备总质量(包括客体及其附件,内部介质
10、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米高筒节的质量 q2=219kg, 故 Q1=H1q1+H2q2=0.9199+0.7219=332.4kgQ2为釜体和夹套封头重载荷，查附表 4-3Dg=1000mm, =8m 的封头的质量 72.05kg，Dg=1100mm, =8m 的封头的质量 86.49kg,Q2=72.052+86.49=230.59kgQ3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
11、估计。由附表 4-3，有：Dg=1100mm的封头容积 V 封=0.2122m 3 1米筒节的容积 V1=0.958 m。故 Q3=9.8Vr=9.8（2V 封+1.0V1 米）=9.8（20.2122+1.00.958）1000=13547.52N 化工机械设备基础课程设计9则：Q3=13547.52/9.8=1382.4kg。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。
12、=(D1+2n+3)-(b2-22) +2(l2-s1)=(1000+28+28)-(125-28)+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 =0.50.452047.439.8=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 =（2047.439.8）/（0.834）+（44515180）/（41233） 10 -3=6.70KNM=Q(l2-s1)/10=6.70(205-50)/ 1000=1.0
13、39KNm 当 e=8-2.8=5.2mm,DN=1000mm,筒体内压 P=0.2Mpa,材料 Q235-B用 B3型耳式支座时，M=1.7KNm1.039 KNm,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：化工机械设备基础课程设计10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=145m
14、m,D1=120mm,b1=25mm,b2=14mm 标准号为 JB593-64-24、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，凹面法兰质量： 78.46kg（2） 、图中 a,b
15、,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。
