反应釜设计程序.doc

反应釜设计程序 (1)确定反应釜操作方式根据工艺流程的特点，确定反应釜是连续操作还是间歇操作。 (2)汇总设计基础数据工艺计算依据如生产能力、反应时间、温度、装料系数、物料膨胀比、投料比、转化率、投料变化情况以及物料和反应产物的物性数据、化学性质等。 (3)计算反应釜体积 (4)确定反应釜设计（选用）体积和台数。 如系非标准设备的反应釜，则还要决定长径比以后再校算，但可以初步确定为一个尺寸，即将直径确定为一个国家规定的容器系列尺寸。 (5)反应釜直径和筒体高度、封头确定。 (6)传热面积计算和校核。 (7)搅拌器设计。 (8)管口和开孔设计。 (9)画出反应器设计草图（条件图），或选型型号。 3.设计要求（1）进行罐体和夹套设计计算；（2）选择接管、管法兰、设备法兰；（3）进行搅拌传动系统设计；（4）设计机架结构；（5）设计凸缘及选择轴封形式；（6）绘制配料夹套反应釜的总装配图；（7）从总装图中测绘一张零件图或一张部件图。1罐体和夹套的设计1.1 确定筒体内径 表4-2 几种搅拌釜的长径比i值搅拌釜种类设备内物料类型长径比i值一般搅拌釜液-固相或液-液相物料 i＝1～1.3气-液相物料 i＝1～2发酵罐类 I＝1.7～2.5 当反应釜容积V小时，为使筒体内径不致太小，以便在顶盖上布置接管和传动装置，通常i取小值，此次设计取i＝1.1。一般由工艺条件给定容积V、筒体内径 按式4-1估算：得D=1366mm.式中 V－－工艺条件给定的容积， ； i——长径比， （按照物料类型选取，见表4-2） 由附表4-1可以圆整 ＝1400，一米高的容积 ＝1.539 1.2确定封头尺寸 椭圆封头选取标准件，其形式选取《化工设备机械基础课程设计指导书》图4-3，它的内径与筒体内径相同，釜体椭圆封头的容积由附表4-2 ＝0.4362 ，（直边高度取50mm）。1.3确定筒体高度反应釜容积V按照下封头和筒体两部分之容积之和计算。筒体高度由计算H1==（2.2-0.4362）/1.539=1.146m，圆整高度 ＝1100mm。按圆整后的 修正实际容积由式V=V1m×H1+V封=1.539×1.100+0.4362=2.129 式中 ； ——一米高的容积 /m ——圆整后的高度，m。1.4夹套几何尺寸计算 夹套的结构尺寸要根据安装和工艺两方面的要求。夹套的内径 可根据内径 由500~600700~18002000~3000 +50 +100 +200选工艺装料系数 =0.6~0.85选取，设计选取 ＝0.80。1.4.1夹套高度的计算H2=（ηV-V封）/V1m=0.755m1.4.2.夹套筒体高度圆整为 ＝800mm。1.4.3罐体的封头的表面积由《化工设备机械基础》附表4-2查的F封=2.345。1.4.4一米高的筒体内表面由《化工设备机械基础》附表4-1查的。F1m=4.401.4.5实际的传热面积F==5.6665>3，由《化工设备机械基础》式4-5校核5.6665〉3所以传热面积合适。2夹套反应釜的强度计算 强度计算的参数的选取及计算均符合GB150-1998《钢制压力容器》的规程。此次设计的工作状态已知时，圆筒为外压筒体并带有夹套，由筒体的公称直径 mm，被夹套包围的部分分别按照内压和外压圆筒计算，并取其中较大者。 ...[ 过程装备 夹套反应釜 化工机械 化工课程设计 ] 反应釜设计 摘  要 本次设计主要是化工容器——反应釜的完整设计。主要介绍了压力容器的发展背景和在化学工业中的作用，反应釜的设计过程以及关于化工压力容器的设计的了解。本设计是通过对筒体壁厚的设计及筒体的宽度设计，加深对压力容器的认识，达到研究的目的和期望的结果，加深对涉及国内外先进的制造技术和有关压力容器设计及工艺等方面的内容的学习和认识。通过查阅各种相关的文献，据此熟悉的研究内容、合理的安排课题进度和容器设计路线。 设计过程主要包括校核方案的最优化选取，导向方案中材料参数的设定，校核方法的选择，采用此设计方案的原因及形状的选择；筒体的计算；工件的加工精度分析等。 1 前言 1.1课题介绍 在化工容器制造过程中，一台压力容器从设计到投入运行，要经过设计、制造、检验、安装、运行监督和维修等多个环节，设计是其中一个十分重要的环节。设计的正确、合理与否，不仅涉及到制造、检验等环节的难易程度，影响到压力容器的制造成本和运转费用，而且直接关系到产品运行的可靠性。 1.2 课题研究背景及发展趋势 压力容器从产生到现在，大约可以分为三个阶段： 第一阶段，主要表现在20世纪初，随着石油化学工业的发展，所以一些应用于化工生产的中、低压容器的设计与试验应用，主要是薄壁容器的碳钢容器及部分不锈钢容器的应用。 第二阶段，20世纪50年代以后，随着世界经济的飞速发展，压力容器有广泛的应用于工业、农业、军工及民用等许多部门，这时的压力容器不能单独地构成一台设备，它内部必须装入为完成某一化工单元操作所需的内件。诸如合成塔、分离器、热交换器及特殊工业的高压容器。 第三阶段，21世纪的中国等发展中国家，制造业的发展是社会发展、经济提高的基础。但随着世界性的能源危机，许多国家正在大力的开发能源，一方面加紧开发煤气和天然气，另一方面积极发展核能发电，这些能源装置需要大量的高压容器和超高压力容器。预计在不久的将来，高压容器的设计理论与制造技术将会成为我们所要掌握的关键部分。 1.3 压力容器的组成简介 1. 筒体——起定位或总装置作用的主要元件或部件 2. 封头——起封端部作用的重要部件 3. 法兰——用于开孔连接的元件或部件 4. 支腿——用于支撑筒体及整个部件的元件 5. 密封件——用于部件连接的密封以防止泄露的部件 6. 吊耳——用于在制作过程中吊转容器的部件 7. 牌铭——用于介绍每件容器的简单介绍书 但是并非所有压力容器都包括上述各类部件，然而其中小部件则是每一压力容器都不可缺少的组成部分。 1.4课题设计内容、设计参数及意义 1.4.1  设计内容 图27.1-1为反应釜的工序图，工件的基本材料为：釜体及其上管道：0Cr18Ni9；夹套16MnR；其余：Q235A    1.4.2 设计参数  详见后面设计计算部分  1.4.3 意义          通过对此反应釜的设计，就设计中所涉及到的一些力学问题，加深对 一些有关应力分析和强度设计的基本理论的了解。 2 反应釜结构及特点 (1) 结构基本相同 (2)操作压力较高 (3)操作温度较高 (4)其中通常进行化学反应  (5)多属间歇操作         2.1  反应釜的用途及作用      反应釜设备主要用于医药，化工，食品，轻工等行业中的水解，中扣，结晶，蒸馏，蒸发，储存等生产环节。       反应釜设备主要用于医药，化工，食品，轻工等行业中的水解，中扣，结晶，蒸馏，蒸发，储存等生产环节。 3 反应釜设计    3.1 尺寸和容积确定方案 计算过程中用到的符号 V－设备容积， ， －操作容积，    －高度直径比， －曲面高度，mm  －曲面高度，mm， －直边高度，mm H－夹套高度，mm，D－夹套直径，mm [σ] —设计温度下封头材料的许用应力，Mpa  —焊接接头系数，p—设计压力，Mpa L－筒体的计算长度，mm  －筒体的有效厚度，mm  －筒体的名义厚度，mm     夹套直径与筒体直径的关系 筒体直径D <600   600~1800    1800~3000 夹套直径   D+50   D+100    D+200 夹套高度:筒体高度的75% 1.夹套的结构 夹套传热结构简单，基本上不需要进行检修。但有衬里的反应釜和釜壁采用导热性不良的材料制造时，因传热效果差，不宜采用夹套传热。采用夹套传热时，因夹套向外有热量损失，故需要在夹套外包以保温材料。 夹套有以下几种：1型仅圆筒部分有夹套；2型仅圆筒和下封头部分有夹套；3型为减小外压容器计算长度L，在圆筒部分的夹套采用分段结构或带有加强圈；4型圆筒，下封头及上封头的一部分有夹套。 根据工艺要求，此次反应釜夹套选择2型夹套。2型夹套中用蒸汽作为载热体时，一般以上端进入夹套，凝液从夹套底部排出，如用液体作为冷却时则相反。采取下端进，上端出，以使夹套中经常充满液体，充分利用传热面积，加强传热效果。 夹套的高度选取筒体高度的0.75倍夹套的直径与与筒体直径的关系如下表 此外，夹套高度的确定，还应考虑两个因素：当反应釜筒体与上封头用设备法兰联结时，夹套顶边至少应在法兰下方150—200mm处，而当反应釜具有悬挂支座时，须考虑避免因夹套顶部位置，而影响支座的焊接位置。 2 厚度的确定 中低压反应釜釜体部分和夹套厚度，基本上按容器的设计方法来确定。反应釜在压力状态下操作，如不带夹套，则筒体及上，下封头均按内压容器设计，以操作时釜内最大压力为工作压力；如带夹套，则反应釜筒体及机下封头应按承受内压和外压分别进行计算，并取最大值。按内压计算时，最大压力差为釜内工作压力；按外压时，最大压力差为夹套内工作压力（当釜内为常压或尚未升压时）或夹套内工作加0.1Mpa（当釜内为真空时）。上封头如不包在夹套内，则不承受外压作用，只按内压容器计算，但常取与下封头相同的厚度。夹套筒体及夹套封头则以夹套内的最大工作压力按内压容器设计，真空时按受外压进行设计。 通常封头 与筒体取相同厚度，必要时还得考虑内外筒体膨胀差的影响。当夹套上有支撑件时，还应考虑容器和所装物料的重量。 1. 筒体的直径和高度： 高度直径比取  装料系数： =0.8,设备容积V与操作容积 :  根据V与选定的H/ ，取：    设备容积V=  m     ，   内直径  根据公称直径标准系列 取2 =1400mm 封头取相同的内径，其曲面高度表查16-6得 ，直边高度 根据查表初步取为40mm,当 =1400mm， =40mm,从表16-6中查得椭圆形封头的容积  H=  2.夹套的直径和高度   3.筒体的高度   内压情况：假定钢板的厚度在6—16mm范围内，查表[σ] =130Mpa,                的名义厚度为10mm 水压实验：                               0.9                      满足水压条件   外压情况：假设 ,                             L=1700+(2 40)+(2                                       由图A=0.00043   查得B=51Mpa                            假设 ,                             L=2013mm                                           由图A=0.00092   查得B=83Mpa                   4．夹套的厚度                        夹套的名义厚度为4mm 3.4 总图上尺寸及技术要求的标注   详见装配图、零件图…… 4．制造加工与检验 4.1  简单的焊接，加工，装配工艺的完成        略…… 4.2 无损检测和机械实验工序 2003年3月国务院第373号令颁布的我国《特种设备安全监察条例》规定，特种设备是指涉及生命安全危险性较大的锅炉、压力容器(含气瓶)、压力管道、电梯、起重机械、客运索道和大型游乐设施等设备。确保特种设备安全是保护和发展社会生产力、促进社会和经济健康发展的基本条件。工业发达国家都颁布有关法规规范对特种设备的设计、制造、安装和使用等过程进行严格控制，以确保其安全运行。我国原劳动部、原国家质量技术监督局和国家质