反应釜设计

反应釜设计

一、设计条件及设计内容分析

由设计条件单可知，设计的反应釜体积为1.03

m ；搅拌轴的转速为200/min r ,轴的功率为4kw;搅拌桨的形式为推进式；装置上设有5个工艺接管、2个视镜、4个耳式支座、1个温度计管口。反应釜设计的内容主要有：

（1） 釜体的强度、刚度、稳定性计算和结构设计； （2） 夹套的的强度、刚度计算和结构设计； （3） 设计釜体的法兰联接结构、选择接管、管法兰； （4） 人孔的选型及补强计算； （5） 支座选型及验算； （6） 视镜的选型；

（7） 焊缝的结构与尺寸设计； （8） 电机、减速器的选型；

（9） 搅拌轴及框式搅拌桨的尺寸设计； （10）选择联轴器； （11）设计机架结构及尺寸； （12）设计底盖结构及尺寸； （13）选择轴封形式；

（14）绘总装配图及搅拌轴零件图等。

第一章 反应釜釜体的设计

1.1 釜体DN 、PN 的确定 1.1.1 釜体DN 的确定

将釜体视为筒体，取L/D=1.1 由V=(π/4)L D i 2

，L=1.1i D 则

=Di 3

1.14

0.1π

⨯⨯，m Di 0.1=，圆整mm Di 1000= 由[]1314页表16-1查得釜体的mm DN 1000= 1.1.2釜体PN 的确定

由设计说明书知釜体的设计压力PN ＝0.2MPa 1.2 釜体筒体壁厚的设计 1.2.1设计参数的确定

设计压力p1：p1＝0.2MPa ；

液柱静压力 p1H=10^(-6)×1.0×10^3×10×1.1=0.011MPa 计算压力p1c ： p1c=p1+p1H=0.2+0.011=0.211MPa ； 设计温度t1： <100℃ ； 焊缝系数Φ： Φ＝0.85

许用应力[]t σ：根据材料Q235-B 、设计温度<100℃，由参考文献知[]t σ＝113MPa ；

钢板负偏差1C ：1C ＝0.6mm （GB6654-96）； 腐蚀裕量2C ：2C ＝3.0mm 。 1.2.2 筒体壁厚的设计

由公式[]C p D p c

t

i

c n +-Φ=

σδ2 得：

211

.085.011321000

211.01-⨯⨯⨯=

n δ+0.6+3.0=4.7mm

圆整 mm n 61=δ

刚度校核：碳素钢的mm 3min ≥δ

考虑筒体的加工壁厚不小于5mm ，故筒体的壁厚取mm n 6=δ

1.3 釜体封头的设计 1.3.1 封头的选型

釜体的下封头选标准椭球型，代号EHA 、标准JB/T4746—2002。 1.3.2 设计参数的确定

设计压力p1：p1＝0.2MPa ；

液柱静压力 p1H=10^(-6)×1.0×10^3×10×1.1=0.011MPa 计算压力p1c ： p1c=p1+p1H=0.2+0.011=0.211MPa ； 设计温度t1： <100℃ ； 焊缝系数Φ： Φ＝0.85

许用应力[]t σ：根据材料Q235-B 、设计温度<100℃，由参考文献知[]t σ＝113MPa ；

钢板负偏差1C ：1C ＝0.6mm （GB6654-96）； 腐蚀裕量2C ：2C ＝3.0mm 。 1.3.3 封头的壁厚的设计

由公式[]C p D p c

t

i

c n +-Φ=

5.02σδ得

0.36.0211

.05.085.011321000

211.0'1++⨯-⨯⨯⨯=

n δ = 4.7mm

圆整得mm n 6'

1=δ

1.3.4封头的直边尺寸、体积及重量的确定 根据mm DN 1000=，由参考文献附表4-2知： 直边高度h2： 25mm 容 积V ： 0.15053m 曲边高度h1： 250mm

内表面积A ： 1.16252m 质 量m: 53.78kg 1.4 筒体长度H 1的设计 1.4.1筒体长度H 的设计

筒体高度H1=（V-V 封)/V1m=(1-0.1505)/0.785=1.082m 圆整H1至1100mm 1.4.2釜体长径比/i L D 的复核

L /Di=H1/Di

=1100 / 1000 = 1.1

在1~1.3的范围内，故所求长径比满足要求。 1.5 外压筒体壁厚的设计 1.5.1设计外压的确定

由设计条任务书可知，夹套内介质的压力为0.3MPa ，取设计外压

p =0.3MPa 。

1.5.2 图算法设计筒体的壁厚

设筒体的壁厚n δ＝8mm ，则：e δ =C n -δ=8-3.8 = 4.2mm ，

n i O D D δ2+=

=1016mm ，2090.2412.4/1016/0〉==e D δ。

mm h h H L 3.1008252503

1

90031212'=+⨯+=++=

99.01016/3.1008/'0==D L

在参考文献图4-5中的/o L D 坐标上找到1.012的值，由该点做水平线与对应的67.322/0=e S D 线相交，沿此点再做竖直线与横坐标相交，交点的对应值为：A ≈0.OOO4。

再由参考文献图4-6中选取，在水平坐标中找到A =2.8×10-4点，由该点做竖直线与对应的材料温度线相交，沿此点再做水平线与右方的纵坐标相交，得到系数B 的值为：B ≈155MPa 、E =2.00×105MPa 。

根据[]p =

e D B δ/0得： []p =2

.4/1016155

=0.64（MPa ）．

因为p ＝0.3MPa < []p ＝0.64MPa ，所以假设n δ＝8mm 合理，取筒体的壁厚

n δ＝8mm 。

1.6 外压封头壁厚的设计 1.6.1 设计外压的确定

封头的设计外压与筒体相同，即设计外压p =0.1MPa 。 1.6.2 封头壁厚的计算

设封头的壁厚n δ=8mm ，则: e δ =C n -δ=8-3.8 = 4.2mm ，对于标准

椭球形封头K =0.9，i i R KD =＝0.9×1000=900（mm ），e i R δ/ =900/4.2= 241.29

计算系数：A =

29

.241125

.0/125.0=

e i R δ = 5.18×10-4

在参考文献图4-5中选取，在水平坐标中找到A =5.18×10-4点，由该点做竖直线与对应的材料温度线相交，沿此点再做水平线与右方的纵坐标相交，得到系数B 的值为值为：B ≈78MPa 、E =2.00×105MPa

根据[]p =

e D B δ/0得： []p =90

.24178

=0.322（MPa ）．

因为p ＝0.3MPa < []p ＝0.322MPa ，所以假设n δ＝8mm 合理，考虑到与筒体的焊接，符合封头的壁厚与筒体一致，故取n δ＝8mm 。

由JB/T 4737——95知釜体封头的结构如下图，封头质量：72.05（kg ） 下表为釜体封头的尺寸：