夹套反应釜设计

夹套反应釜设计计算说明书

一、罐体和夹套设计计算

罐体几何尺寸计算

选择筒体和封头的形式 选择圆柱筒体及椭圆形封头。 确定筒体内径

已知设备容积要求，按式（4-1）初选筒体内径：

式中，V=，根据【2】38页表4-2，常反应物料为液-液类型， i =H 1/D 1=1～，取 i =，代入上式，计算得

1D ≅

将D 1的估算值圆整到公称直径系列，取D 1=1100mm ， 确定封头尺寸

标准椭圆形封头尺寸查附表4-2，DN=1100mm ，选取直边高度h 2=25mm 。 确定筒体高度

当D 1=1100mm, h 2=25mm 时，由【2】附表D-2查得椭圆形封头的容积V 封= m 3，由附表D-1查得筒体1m 高的容积V 1m = m 3，按式（4-2）:

H 1=(V-V 封)/V 1m =（）/=

考虑到安装的方便，取H 1=，则实际容积为

V= V 1m ×H 1+ V 封=×+= m 3

夹套几何尺寸计算

3

14i

V D π

≅罐体结构示意图

选择夹套结构

选择【2】39页图4-4 (b)所示结构。 确定夹套直径

查【2】表4-3, D 2= D 1+100=1100+100=1200mm 。套封头也采用椭圆形并与夹套筒体取相同直径。

确定夹套高度

装料系数η=操作容积/全容积== 按式4-4计算夹套高度： H 2≥(ηV- V 封)/ V 1m =× m

取H 2=750mm 。选取直边高度h 2=25mm 。 校核传热面积

查【2】附表D-2，由D 1=1100mm ，得罐体封头表面积F 1封= m 2 查【2】附表D-1，一米高筒体内表面积F 1m = m 2 校核传热面积：

实际总传热面积F=F 筒+ F 1封=F 1m ×H 2 +F 1封=×+= m 2> m 2，可用。

罐体及夹套的强度计算 确定计算压力

按工艺条件，罐体内设计压力P 1=；夹套内设计压力P 2= 液体静压力P 1H =ρgH 2×10-6=1000×××10-6=，取P 1H = 计算压力P 1c =P 1+P 1H =+=

夹套无液体静压，忽略P 2H ，故P 2c =P 2。 选择设备材料

分析工艺要求和腐蚀因素，决定选用Q235-A 热轧钢板，其中100℃-150℃下的许用应力为：[ó]t =113Mpa 。

罐体筒体及封头壁厚计算 罐体筒体壁厚的设计厚度为

[]2

2c i d t

c

p D C p δσϕ=

+-

采用双面焊缝，进行局部无损探伤检查，按教材表10-9，取焊缝系数φ=，C 2=2mm ，则

[]1c 1d1210.191100

=

2 1.092 3.09

21130.850.19

2t

c

p D C p δσϕ⨯+=

+=+=⨯⨯--

查教材表10-10，取钢板负偏差C 1=，则δd1+C 1=，考虑到最小厚度

mim δ为3mm ，取名义厚度δn

=5mm

罐体封头壁厚的设计厚度为

[]11

d110.191100

=

2 1.092 3.09

21130.850.50.19

20.5c t

c

P D P δσϕ⨯=

+=+=⨯⨯-⨯-‘

查教材表10-10，取钢板负偏差C 1=，则δd1’+C 1=，考虑到最小厚度

mim δ为3mm ，取名义厚度δn

’=5mm

夹套筒体及封头壁厚计算 夹套筒体壁厚的设计厚度为

采用双面焊缝，进行局部无损探伤检查，按【1】161页表10-9，取焊缝系数φ=（夹套封头用钢板拼焊），C 2=2mm ，则

[]2c 22220.251200

=

2 1.562 3.5621130.850.25

2d t

c

p D C mm

p δσϕ⨯+=

+=+=⨯⨯--

查【1】161页表10-10，取钢板负偏差C 1=，则δd1+C 1=，考虑到最小厚度mim δ为3mm ，取名义厚度

δn =5mm

夹套封头壁厚的设计厚度为

[]22

d220.251200

=

2 1.562 3.56

21130.850.50.25

20.5c t

c

P D P δσϕ⨯=

+=+=⨯⨯-⨯-‘

查【1】161页表10-10，取钢板负偏差C 1=，则δd1+C 1=，考虑到最小厚度mim δ为3mm ，

取名义厚度δn

=5mm

为照顾到筒体和封头焊接和取材的方便取δ封夹=δ夹=6mm 。

釜体的筒体壁厚δ筒 按承受的内压设计

[]12t

PD C

P

δσϕ≥

+-筒

式中，设计压力P=；筒体内径D1=1100mm ；许用应力[ó]=113Mpa(同夹套材料)；焊缝同夹套，故φ=，壁厚附加量C=C1+C2+C3=+2+0=；上述各值代入上式：

[]2

2c i d t

c

p D C p δσϕ=

+-

[]1 3.59

2t

PD C P

δσϕ≥

+=-筒

按承受的外压设计

设罐体筒体的名义厚度δ1n=5mm 厚度附加量C=C1+C2+C3=+2+0= 罐体筒体有效厚度δ1e=δ1n-C==

罐体筒体外径D10=D1+2δ1n=1100+2ⅹ5=1110mm 筒体计算长度L=H2+1/3h1=750+1/3(300-25)=842mm 系数L/D0=842/1110= 系数D0/δe=1110/=444

由【1】168页图10-15，查得 ：系数 A=；由【1】170页图10-17，查得：系数 B=27 则许用外压[P]=B δe/D=（27ⅹ）/1110=<3Mpa 因此壁厚5mm 不能满足外压稳定要求，需增大壁厚重新计算。现重新假设δ1n=8mm

厚度附加量C=C1+C2+C3=+2+0= 罐体筒体有效厚度δ1e=δ1n-C==

罐体筒体外径D10=D1+2δ1n=1100+2ⅹ8=1116mm 筒体计算长度L=H2+1/3h1=750+1/3(300-25)=842mm 系数L/D0=842/1116= 系数D0/δe=1116/=215

由参考资料图9-7，查得 ：系数 A=，系数 B=81 则许用外压[P]=B δe/D=81ⅹ1116=>故δe=满足外压稳定性要求,其圆整到标准钢板厚度规格取δe=8mm. 釜体的封头壁厚计算 按内压计算δ封:

[]1

t

20.5PD C

P

δσϕ≥

+-封

式中,P=,D1=1100mm, φ=, [ó]=113Mpa, C=C1+C2+C3=+2+0=,代入上式:

[]1

t

3.59

20.5PD C P

δσϕ≥

+=-封

考虑到封头与筒体的焊接方便取封头与筒体等壁厚δ封=8mm. 按外压校核δ封,采用图算法: