化工设备机械基础夹套反应釜课程设计答辩
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化工设备机械基础夹套 反应釜课程设计答辩
2020年6月3日星期三
课程设计任务书
设计参数要求
工作压力 ，Mpa 设计压力 ，Mpa 工作温度 ，℃ 设计温度 ，℃ 介质 全容积 ，m³ 操作容积 ，m³ 传热面积 ，m³ 腐蚀情况 推荐材料 搅拌器型式 搅拌轴转速 ，r/min 轴功率 ，KW
容器内
Di的计算
•将 L/Di =1.2 ，η=0.6 代入公式得
Di
•圆整后 Di=1600 根据规定=1600㎜ • 反应釜筒体PN的确定 •根据设计要求，反应釜体内部压力为2.8MPa，因 此PN=2.8MPa
反应釜筒体封头的设计选型和计算
• 1.2.1 封头的选型
• 根据设计要求，该反应釜的封头选用标准为椭圆形封头，类型 是EHA。(参考文献【1】 P104 图4-4)
•Leabharlann Baidu筒体每米高容积
• 代入数据
2.2698007
• 则夹套筒体高度估算为
m
• 圆整后 =1000mm
2.3 夹套封头的设计
• 2.3.1 封头的选型
• 根据设计要求可选用椭圆形封头，类型是EHA
• 2.3.2 设计参数的确定
• Pc=2.0MPa Φ=1（双面焊接，100％无损探伤）
•
㎜
㎜
• 在250℃时 16MnR的
• 设计厚度
=13.23+1.0=14.23 ㎜
• 名义厚度
（圆整量） = 14.23+ 1 + ∆ =
15.23+∆
• 圆整后取 =16㎜
• 1.4.4封头深度计算
•
H=Di∕4
• 故封头深度为 H=400mm
1.3反应釜筒体长度H的设计
• 1.3.1 反应釜筒体长度H计算
• 椭圆形封头的容积
C1=1mm C2 =1mm 查表得到 16MnR的
• 2.2.2 夹套筒体壁厚的设计 • 内压薄壁圆通的厚度设计可由公式
• 代入数据
mm
• 设计厚度 • 名义厚度 • 圆整后名义厚度
mm =11.97+1=12.97 mm
mm
• 2.2.3 夹套筒体长度
• 椭圆形封头的容积
代入数据
=0.6431102
Di
500-600 700-1800 2000-3000
Dj
Di+50
Di+100 Di+200
•（参阅文献【3】表18—3）
•
㎜
•2.1.2 夹套釜体PN的确定
•由设计要求知夹套内部压力为2.0MPa，因此夹套 釜体PN=2.0MPa
2.2 夹套筒体的设计
• 2.2.1 设计参数的确定 • Pc=2.0MPa Φ=1（双面焊接，100％ 无损伤探伤）
• 1.2.2 设计参数的确定 • Pc=2.8MPa Φ=1 (双面焊接，100％无损探伤) C1=1㎜ C2=1
㎜
• 当操作温度为200℃ 时，查表得到16MnR材料=170MPa • 1.2.3 封头壁厚的计算
•
• 式子中 ，
是 一经验式。因所选的为标准椭圆形封头
• 所以 K=1
• 将确定的参数代入公式 =13.23mm
1.4反应釜筒体壁厚设计
• 内压容器的壁厚计算公式为
•
• 代入数据得
•
• 设计厚度
=13.29+1.0=14.29 ㎜
• 名义厚度 = 15.29+∆
（圆整量） = 14.29 + 1 + ∆
• 圆整后取 = 16㎜
• 筒体的壁厚和封头的相同所以选 = 16㎜
第二章 反应釜夹套的设计
•2.1 夹套釜体DN、PN的确定 •2.1.1 夹套釜体DN的确定 •夹套直径与筒体直径的关系
即 V = Vg + Vf 式中 Vg——设备筒体部分容积，m3;
Vf——封头容积，m3
•由于反应时基本处于气液共存状态，换热一定要及时， 所以主要目的要增大传热面积，根据实际经验几种搅拌 器的长径比大致如附表所示。(参考文献【1】P287表93) •所以设备的长径比=1.2
确定装料系数及全容积
•设备条件反应温度小于200℃，物料在反应过程中 要呈沸腾的状态，并且在反应过程中要进行搅拌， 根据操作时允许的装满程度来确定装料系数。本反 应釜内的反应物质为氯乙烯单体，其粘度远小于水 ，为提高设备的利用率，故选用η=0.6设备容积V与 操作容积的关系为Vg=ηV •故全容积为 V=Vg∕η =4.3
• 2.4.1夹套（内压容器的试压）： • 液压：Pt=1.25 p =1.25×2.0 ×=2.72
• 气压：Pt=1.15 p • =14－2=12㎜ • =345MPa
=1.15×2.0×=2.51
• 液压： =
=
=194.03MPa
• 0.9Φ =0.9×1×345=310.5MPa
• 2.3.3 夹套封头壁厚的设计
• 将已知参数代入公式
•
•
•
mm
• 圆整后
㎜
2.4对筒体和封头进行强度校核
• 根据参考文献【1】附表9-1得到：常温下 [σ]=170MPa 在操作温度下（250℃）=156MPa 在 操作时夹套的内压P=2.0MPa 筒体的内压 Pc=2.8MPa Φ=1因为： P <Pc 所以在进行校核时筒 体应该按照筒体的内压P=2.8MPa进行校核，夹套按 照夹套的内压p=2.0MPa进行校核。
2.8
<200 氯乙烯单体
4.3 2.6
微弱 16MnR
浆式 85 2.8
夹套内
2.0
<250 蒸汽
•1 第一章 反应釜釜体的设计
目录
•2 第二章 反应釜夹套的设计
•3 第三章 反应釜传动装置
•4 第四章 搅拌装置的选型与尺寸设计
•5 第五章 反应釜的轴封装置
•6 第六章 反应釜的其它附件
• 计算部分
•第一章 反应釜釜体的设计
• 选型部分
•第三章 反应釜传动装置
•第二章 反应釜夹套的设计
• 课程 设计说 明书
•第五章 反应釜的轴封装置
•第四章 搅拌装置的选型与尺寸设 计
•第六章 反应釜的其它附件
计算部分
第一章 反应釜釜体的设计
1.1反应釜筒体的设计和计算
1.1.1筒体DN的确定 对于直立反应釜来说，釜体设备的全容积是指圆柱形筒 体及下封头容积，
带入已知的数据，则
• • 筒体每米高容积
• 带入相关数据，则 • 则筒体高度估算为 H=
• 圆整后取得 H=1800㎜
• 1.3.2 反应釜体长径比L/Di复核 • 反应釜体长度 L=H+h+ 其中：H为筒体 • h为标准椭圆封头直变长 • 为椭圆深度 • L=1800+25+×400= 1958mm • 圆整后 L= 2000 mm • 长径比复核 与所选用的长径比基本相符。
2020年6月3日星期三
课程设计任务书
设计参数要求
工作压力 ，Mpa 设计压力 ，Mpa 工作温度 ，℃ 设计温度 ，℃ 介质 全容积 ，m³ 操作容积 ，m³ 传热面积 ，m³ 腐蚀情况 推荐材料 搅拌器型式 搅拌轴转速 ，r/min 轴功率 ，KW
容器内
Di的计算
•将 L/Di =1.2 ，η=0.6 代入公式得
Di
•圆整后 Di=1600 根据规定=1600㎜ • 反应釜筒体PN的确定 •根据设计要求，反应釜体内部压力为2.8MPa，因 此PN=2.8MPa
反应釜筒体封头的设计选型和计算
• 1.2.1 封头的选型
• 根据设计要求，该反应釜的封头选用标准为椭圆形封头，类型 是EHA。(参考文献【1】 P104 图4-4)
•Leabharlann Baidu筒体每米高容积
• 代入数据
2.2698007
• 则夹套筒体高度估算为
m
• 圆整后 =1000mm
2.3 夹套封头的设计
• 2.3.1 封头的选型
• 根据设计要求可选用椭圆形封头，类型是EHA
• 2.3.2 设计参数的确定
• Pc=2.0MPa Φ=1（双面焊接，100％无损探伤）
•
㎜
㎜
• 在250℃时 16MnR的
• 设计厚度
=13.23+1.0=14.23 ㎜
• 名义厚度
（圆整量） = 14.23+ 1 + ∆ =
15.23+∆
• 圆整后取 =16㎜
• 1.4.4封头深度计算
•
H=Di∕4
• 故封头深度为 H=400mm
1.3反应釜筒体长度H的设计
• 1.3.1 反应釜筒体长度H计算
• 椭圆形封头的容积
C1=1mm C2 =1mm 查表得到 16MnR的
• 2.2.2 夹套筒体壁厚的设计 • 内压薄壁圆通的厚度设计可由公式
• 代入数据
mm
• 设计厚度 • 名义厚度 • 圆整后名义厚度
mm =11.97+1=12.97 mm
mm
• 2.2.3 夹套筒体长度
• 椭圆形封头的容积
代入数据
=0.6431102
Di
500-600 700-1800 2000-3000
Dj
Di+50
Di+100 Di+200
•（参阅文献【3】表18—3）
•
㎜
•2.1.2 夹套釜体PN的确定
•由设计要求知夹套内部压力为2.0MPa，因此夹套 釜体PN=2.0MPa
2.2 夹套筒体的设计
• 2.2.1 设计参数的确定 • Pc=2.0MPa Φ=1（双面焊接，100％ 无损伤探伤）
• 1.2.2 设计参数的确定 • Pc=2.8MPa Φ=1 (双面焊接，100％无损探伤) C1=1㎜ C2=1
㎜
• 当操作温度为200℃ 时，查表得到16MnR材料=170MPa • 1.2.3 封头壁厚的计算
•
• 式子中 ，
是 一经验式。因所选的为标准椭圆形封头
• 所以 K=1
• 将确定的参数代入公式 =13.23mm
1.4反应釜筒体壁厚设计
• 内压容器的壁厚计算公式为
•
• 代入数据得
•
• 设计厚度
=13.29+1.0=14.29 ㎜
• 名义厚度 = 15.29+∆
（圆整量） = 14.29 + 1 + ∆
• 圆整后取 = 16㎜
• 筒体的壁厚和封头的相同所以选 = 16㎜
第二章 反应釜夹套的设计
•2.1 夹套釜体DN、PN的确定 •2.1.1 夹套釜体DN的确定 •夹套直径与筒体直径的关系
即 V = Vg + Vf 式中 Vg——设备筒体部分容积，m3;
Vf——封头容积，m3
•由于反应时基本处于气液共存状态，换热一定要及时， 所以主要目的要增大传热面积，根据实际经验几种搅拌 器的长径比大致如附表所示。(参考文献【1】P287表93) •所以设备的长径比=1.2
确定装料系数及全容积
•设备条件反应温度小于200℃，物料在反应过程中 要呈沸腾的状态，并且在反应过程中要进行搅拌， 根据操作时允许的装满程度来确定装料系数。本反 应釜内的反应物质为氯乙烯单体，其粘度远小于水 ，为提高设备的利用率，故选用η=0.6设备容积V与 操作容积的关系为Vg=ηV •故全容积为 V=Vg∕η =4.3
• 2.4.1夹套（内压容器的试压）： • 液压：Pt=1.25 p =1.25×2.0 ×=2.72
• 气压：Pt=1.15 p • =14－2=12㎜ • =345MPa
=1.15×2.0×=2.51
• 液压： =
=
=194.03MPa
• 0.9Φ =0.9×1×345=310.5MPa
• 2.3.3 夹套封头壁厚的设计
• 将已知参数代入公式
•
•
•
mm
• 圆整后
㎜
2.4对筒体和封头进行强度校核
• 根据参考文献【1】附表9-1得到：常温下 [σ]=170MPa 在操作温度下（250℃）=156MPa 在 操作时夹套的内压P=2.0MPa 筒体的内压 Pc=2.8MPa Φ=1因为： P <Pc 所以在进行校核时筒 体应该按照筒体的内压P=2.8MPa进行校核，夹套按 照夹套的内压p=2.0MPa进行校核。
2.8
<200 氯乙烯单体
4.3 2.6
微弱 16MnR
浆式 85 2.8
夹套内
2.0
<250 蒸汽
•1 第一章 反应釜釜体的设计
目录
•2 第二章 反应釜夹套的设计
•3 第三章 反应釜传动装置
•4 第四章 搅拌装置的选型与尺寸设计
•5 第五章 反应釜的轴封装置
•6 第六章 反应釜的其它附件
• 计算部分
•第一章 反应釜釜体的设计
• 选型部分
•第三章 反应釜传动装置
•第二章 反应釜夹套的设计
• 课程 设计说 明书
•第五章 反应釜的轴封装置
•第四章 搅拌装置的选型与尺寸设 计
•第六章 反应釜的其它附件
计算部分
第一章 反应釜釜体的设计
1.1反应釜筒体的设计和计算
1.1.1筒体DN的确定 对于直立反应釜来说，釜体设备的全容积是指圆柱形筒 体及下封头容积，
带入已知的数据，则
• • 筒体每米高容积
• 带入相关数据，则 • 则筒体高度估算为 H=
• 圆整后取得 H=1800㎜
• 1.3.2 反应釜体长径比L/Di复核 • 反应釜体长度 L=H+h+ 其中：H为筒体 • h为标准椭圆封头直变长 • 为椭圆深度 • L=1800+25+×400= 1958mm • 圆整后 L= 2000 mm • 长径比复核 与所选用的长径比基本相符。