化工设备机械基础课程设计--6.4m3材料为06Cr19Ni10Ti的夹套反应釜的设计.docx
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1、新疆工程学院化工设备机械基础课程设计题目名称:6.4m3材料为06Cr19Ni10Ti的夹套反应釜的设计 系 部: 化学与环境工程系 专业班级: 化学工程与工艺13-1班 学生姓名: 宋璐鹏 指导教师: 薛风 完成日期: 2017年1月9日 格式及要求1、摘 要 1)摘要正文 (小四,宋体) 摘要内容200300字为易,要包括目的、方法、结果和结论。2)关键词 XXXX;XXXX;XXXX (3个主题词) (小四,黑体) 2、目录格式 目 录(三号,黑体,居中) 1 XXXXX(小四,黑体) 1.l XXXXX(小四,宋体) 1.1.1 XXXXX(同上) 3、说明书正文格式: 1. XXXX
2、X (三号,黑体)11 XXXXX(四号,黑体)1.1.1 XXXXX(小四,黑体) 正文:XXXXX(小四,宋体)(页码居中)4、 参考文献格式:列出的参考文献限于作者直接阅读过的、最主要的且一般要求发表在正式出版物上的文献。参考文献的著录,按文稿中引用顺序排列。参考文献内容(五号,宋体)示例如下: 期刊序号作者1,作者2,作者n题(篇)名,刊名(版本),出版年,卷次(期次)。图书序号作者1,作者2,作者n书名,版本,出版地,出版者,出版年。5、.纸型、页码及版心要求: 纸 型: A4,双面打印 页 码: 居中,小五版心距离:高:240mm(含页眉及页码),宽:160mm相当于A4纸每页40
3、行,每行38个字。6、量和单位的使用: 必须符合国家标准规定,不得使用已废弃的单位。量和单位不用中文名称,新 疆 工 程 学 院课程设计任务书 2016-2017学年 第二学期 2016年1月9日专业化工工艺班级化工工艺13-1班课程名称化工设备机械基础设计题目6.4m3材料为06Cr19Ni10Ti的夹套反应釜的设计 指导教师薛风起止时间2016.12.25-2017.1.9周数2周设计地点校内设计目的: 1.通过设计反应釜,可以由已知的给定条件计算出反应釜体的厚度。 2.解决工厂里面的实际问题。 设计任务或主要技术指标:釜体的强度、刚度、稳定性计算和结构设计;夹套的的强度、刚度计算和结构设
4、计以及设计釜体的法兰联接结构、选择接管、管法兰;人孔的选型及补强计算。设计进度与要求: 12.25-12.27 设计反应釜 12.2 -12.30 查得各项参数及其合理性 1.2 - 1.5 进行计算和校验,最终确定筛板精馏塔的规格1.5 - 1.9 完善设计主要参考书及参考资料 1汤善甫、朱思明编,化工设备基础(第二版)上海:华东理工大学出版社 2004.2张展主编,机械设计通用手册北京:机械工业出版社 2008.53朱有庭、曲文海、于浦义主编,化工设备设计手册(上、下卷)北京:化学工业出版社 2004.8 4机械设计手册编委会,机械设计手册(单行本)管道与管道附件摘要本文简要的介绍了夹套反
5、应釜的设计方法,理论依据和设计思路,在计算方面介绍了反应釜体厚度,反应釜体封头的计算以及外压,内压的计算和夹套的计算,最后还有强度的计算,在强度给定的计算方面包括给定工艺参数进行筒体和夹套的力学计算,反应釜液压实验校验,还有其他方面的计算。关键词: 釜体厚度 反应釜 压力容器目录1 反应釜釜体的设计11.1 釜体 、的确定11.2 釜体筒体壁厚的设计21.2.1设计参数的确定21.3 釜体封头的设计21.3.1 封头的选型21.3.2 设计参数的确定21.4筒体长度的设计31.4.1筒体长度H的设计31.4.2釜体长径比的复核31.5 外压筒体壁厚的设计31.5.1设计外压的确定41.5.2试
6、差法设计筒体的壁厚41.5.3 图算法设计筒体的壁厚41.6 外压封头壁厚的设计51.6.1 设计外压的确定51.6.2 封头壁厚的计算52反应釜夹套的设计62.1 夹套的、的确定62.1.1夹套的确定62.1.2 夹套的确定72.2 夹套筒体的设计72.2.1 夹套筒体壁厚的设计72.2.2 夹套筒体长度的初步设计72.3 夹套封头的设计72.3.1 封头的选型72.3.2椭球形封头结构尺寸的确定82.3.3带折边锥形封头壁厚的设计83 反应釜釜体及夹套的压力试验83.1釜体的水压试验83.1.2液压试验的强度校核83.1.3压力表的量程、水温及水中浓度的要求93.1.4水压试验的操作过程9
7、3.2釜体的气压试验93.2.1气压试验压力的确定93.2.2气压试验的强度校核103.3夹套的液压试验103.3.1液压试验压力的确定103.3.2液压试验的强度校核103.3.3压力表的量程、水温的要求103.3.4液压试验的操作过程114 反应釜附件的选型及尺寸设计114.1釜体法兰联接结构的设计114.1.1法兰的设计114.1.1支座的选型及尺寸的初步设计:114.1.2支座载荷的校核计算125固体物料进口的开孔及补强计算125. 1封头开人孔后被削弱的金属面积的计算126工 业 设 计 图147参 考 资 料15化工设备机械基础课程设计反应釜设计的有关内容一、设计条件及设计内容分析
8、 化工厂反应釜,内径为1600mm,工作温度为5105,工作压力为1.6MPa,釜体材料选用06Cr19Ni10Ti,采用双面焊对接接头,局部无损检测凸形封头上装有安全阀,设计釜体厚度。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;
9、(14)绘总装配图及搅拌轴零件图等。1 反应釜釜体的设计1.1 釜体 、的确定1.1.1 釜体的确定将釜体视为筒体,取L/D=1.1由V=(/4),L=1.1则 1600mm由表查得釜体的=1600mm1.1.2釜体PN的确定因操作压力=1.6,故:1.61.2 釜体筒体壁厚的设计1.2.1设计参数的确定Di = 1600mm; tw =5105; Pw = 1.6MPa; pc = 1.1MPa = 1.76MPa(装有安全阀) = 0.85(双面焊对接接头, 局部探伤) C2 = 0(对不锈钢,当介质腐蚀性轻微时) 材质:0Cr19Ni9Ti t =112.9MPa(按教材附录9表16-2
10、,内插法取值) =137MPa 1.3 釜体封头的设计1.3.1 封头的选型 由文献316页表16-3选釜体的封头选标准椭球型,代号EHA、标准JB/T47462002。1.3.2 设计参数的确定 = 1.1; = 0.85(双面焊对接接头, 局部探伤);0.25; 0。1.3.3 封头的壁厚的设计 由公式 得: 考虑(按教材表4-9取值,GB4237-92)C=+=0.8mm, 名义壁厚:Sn=S+C+圆整S+C=14.8+0.8=15.6mm根据规定,取封头壁厚与筒体壁厚一致1.3.4封头的直边尺寸、体积及重量的确定根据,由文献1318页表16- 5知:直边高度: 25 体积: 0.254
11、5深度: 325 内表面积A: 1.6552 质 量m: 63.5kg1.4筒体长度的设计1.4.1筒体长度H的设计 , =4(1.6-0.2545)3.141.62=0.84, 圆整得: H=840mm 1.4.2釜体长径比的复核 =840+23251600=1.2;在1.01.3之间,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 由设计条件单可知,夹套内介质的压力为常压,取设计外压=0.1。1.5.2试差法设计筒体的壁厚设筒体的壁厚5,则:=5-1.25 = 3.75,=1210, 由得:=1.171210= 25430.11筒体的计算长度 =+=840+(325-25)/
12、3+25 = 965() =96525430.11 ,该筒体为短圆筒。圆筒的临界压力为:= 0.33()由、=3得:0.33/3 =0.11()因为0. 1 = 0.11, 所以假设5满足稳定性要求。故筒体的壁厚5。1.5.3 图算法设计筒体的壁厚设筒体的壁厚5,则:=5-1.25 = 3.75,=1210,。筒体的计算长度: = +=840+300/3+25 = 965()=0.7975在文献2中图5- 5的坐标上找到0.7975的值,由该点做水平线与对应的线相交,沿此点再做竖直线与横坐标相交,交点的对应值为:0.00013。由文献2中选取图5-12,在水平坐标中找到=1.310-4点,由该
13、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,得到系数的值为:37、=1.93105。根据=得: =0.12()因为0.1 0.12,所以假设5合理,取封头的壁厚5。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=0.1。1.6.2 封头壁厚的计算设封头的壁厚=5,则: = 5-1.25 = 3.75(),对于标准椭球形封头=0.9,0.91200=1080(), =1080/3.75 = 288计算系数:= 4.34010-4由文献1中图15- 7中选取,在水平坐标中找到=4.34010-4点,由该点做竖直线与对应的材料温度
14、线相交,沿此点再做水平线与右方的纵坐标相交,得到系数的值为值为:53、=1.900105根据=得: =0.198()因为0.1 0.198,所以假设5偏大,考虑到与筒体的焊接,取封头的壁厚与筒体一致,故取5。由在文献1318中表16-5 釜体封头的结构如下图, 1600mm2反应釜夹套的设计2.1 夹套的、的确定2.1.1夹套的确定 由夹套的筒体内径与釜体筒体内径之间的关系可知:1200+100=1300() 考虑到1300一般不在取值范围,故取=1400mm2.1.2 夹套的确定由设备设计条件单知,夹套内介质的工作压力为常压,取0.252.2 夹套筒体的设计 2.2.1 夹套筒体壁厚的设计因
15、为为常压0.3,所以需要根据刚度条件设计筒体的最小壁厚。 14003800,取min2 /1000且不小于3 另加, min3+1=4(),圆整=5。对于碳钢制造的筒体壁厚取6。 2.2.2 夹套筒体长度的初步设计 =0.45841m=458.41mm 圆整后 =460mm2.3 夹套封头的设计 2.3.1 封头的选型夹套的下封头选标准椭球型,内径与筒体相同(1400)。代号EHA,标准JB/T47462002。夹套的上封头选带折边锥形封头,且半锥角因为为常压0.3,所以需要根据刚度条件设计封头的最小壁厚。 14003800,取min2/1000且不小于3 另加, min3+1=4()对于碳钢
16、制造的封头壁厚取6。2.3.2椭球形封头结构尺寸的确定由文献1318页表165。见表2-1表2-1 封头尺寸直边高度深度容积质 量253750.3977102.9封头的下部结构如图2-1。由设备设计条件单知:下料口的80,封头下部结构的主要结构尺寸100。2.3.3带折边锥形封头壁厚的设计考虑到封头的大端与夹套筒体对焊,小端与釜体筒体角焊,因此取封头的壁厚与夹套筒体的壁厚一致,即6。结构及尺寸如图2-2。 3 反应釜釜体及夹套的压力试验3.1釜体的水压试验3.1.1水压试验压力的确定 水压试验的压力:且不小于(+0.1) ,查.0 ,(+0.1)= 0.65 , 取=0.6883.1.2液压试
17、验的强度校核 由 得: 0.9 =0.92031.0=182.7()由110.4 0.9 =182.7 故液压强度足够3.1.3压力表的量程、水温及水中浓度的要求 压力表的最大量程: =2=20.688=1.38 或1.5PT 4PT 即1.03MPa 2.75 水温15 水中浓度253.1.4水压试验的操作过程操作过程:在保持釜体表面干燥的条件下,首先用水将釜体内的空气排空,再将水的压力缓慢升至0.688,保压不低于30,然后将压力缓慢降至0.55,保压足够长时间,检查所有焊缝和连接部位有无泄露和明显的残留变形。若质量合格,缓慢降压将釜体内的水排净,用压缩空气吹干釜体。若质量不合格,修补后重
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