ZY-化工设备说明书.doc

化工设备机械基础

课程设计说明书

题目：夹套反应釜的设计

院（系）：资源与环境工程学院

班级：

姓名：

学号： 20号

指导教师：钟乃良

设计成绩：

设计日期：2011年1月3日至2011年1月7日

摘要

《化工设备机械基础》是针对化学工程、制药工程类专业以及其他相近的非机械类专业，对化学设备的机械知识和设计能力的要求而编写的。通过此课程的学习，是通过学习使同学掌握基本的设计理论并且具有设计钢制典型的中、低、常压化工容器的设计和必要的机械基础知识。

化工设备机械基础课程设计是《化工设备机械基础》课程教学中综合性和实践性较强的教学环节，是理论联系实际的桥梁，是学生体察工程实际问题复杂性，学习初次尝试化工机械设计。化工设计不同于平时的作业，在设计中需要同学独立自主的解决所遇到的问题、自己做出决策，根据老师给定的设计要求自己选择方案、查取数据、进行过程和设备的设计计算，并要对自己的选择做出论证和核算，经过反复的比较分析，择优选定最理想的方案和合理的设计。

化工设备课程设计师培养学生设计能力的重要事件教学环节。在教师指导下，通过课程设计，培养学生独立地运用所学到的基本理论并结合生产实际的知识，综合地分析和解决生产实际问题的能力。因此，当学生首次完成该课程设计后应达到以下几个目的：

(1)熟练掌握查血文献资料、收集相关数据、正确选择公式，当缺乏必要的数据时，尚需要自己通过实验测定或到生产现场进行实际查定。

(2)在兼顾技术先进性、可行性、经济合理的前提下，综合分析设计任务要求，确定化工工艺流程，进行设备选型，并提出保证该过程正常、安全可行所需的检测和计量参数，同时还要考虑改善劳动条件和环境保护的有效措施。

(3)准确而迅速的进行过程计算及主要设备的工艺设计计算及选型。

(4)用精炼的语言、简洁的文字、清晰地图标来表达自己的设计思想和计算结果。化工设备机械基础课程设计是一项很繁琐的设计工作，而且在设计中除了要考虑经济因素外，环保也是一项不得不考虑的问题。除此之外，还要考虑诸多的政策、法规，因此在课程设计中要有耐心，注意多专业、多学科的综合和相互协调。

目录

第一章夹套反应釜技术要求 (3)

第二章夹套反应釜的总体结构和设计的内容 (3)

第三章筒体和夹套的设计 (4)

3.1. 筒体几何尺寸计算 (4)

3.2 夹套尺寸计算 (4)

3.3夹套反应釜的强度计算 (5)

3.4反应釜的搅拌装置 (8)

3.5反应釜的传动装置 (9)

3.6反应釜的轴封装置 (12)

3.7反应釜的其他附件 (12)

第四章设计小结 (13)

第五章参考文献 (14)

第一章夹套反应釜技术要求

1.本设备按照GB 150—1998《钢制压力容器》进行制造、实验和验收，并接受国家质量技术监督局颁发的《压力容器安全技术监督规程》的监督。

2.焊接采用电弧焊。

3.焊接接头型式及尺寸处图中注明外，按GB 985—88规定；角焊缝的腰高按薄板的厚度；法兰焊接按相应的法兰的标准中的规定。

4.筒体、封头及其相连接的对接焊接接头应进行X射线探伤检查，检测长度不得少于各条焊接接头长度的20%，且不小于250mm，Ⅲ级为合格。

5.设备制造完毕后，设备内以------Mpa（表压）进行水压试验，合格后焊接夹套，夹套以------Mpa（表压）进行水压试验。

6.设备上凸缘与安装底座的连接表面，应在组焊后加工。

7.设备组装后，在搅拌轴上端轴封处测定轴的径向摆动量不得大于------mm，搅拌轴轴向窜动量不得大于------mm。

8. 设备组装后，低于临界转速时，先运转十五分钟后，以水代料，并使设备内达到工作压力；超过临界转速时，直接以水代料，严禁空远转，并使设备内达到工作压力，进行试运转，时间不少于三十分钟。在运转过程中，不得有不正常的噪音和振动灯不良现象。

10.管口及支座方位按本图（或管口及支座方位见管口方位图）

第二章夹套反应釜的总体结构和设计的内容

主要是由搅拌容器、搅拌装置、传动装置、轴封装置、支座、人孔、工艺接管和一些附件组成。

搅拌装置分罐体和夹套两部分，主要由封头和筒体组成；搅拌装置主要由搅拌器和搅拌轴组成，其形式通常由工艺设计而定；传动装置是为带动搅拌装置设置的，只要由电机、减速器、联轴器和传动轴等组成；轴封装置为动密封，一般采用机械密封或填料密封；他们与支座、人孔、工艺接管等附加一起，构成完整的夹套的反应釜。

反应釜的机械设计是在工艺设计之后进行的，设计依据是工艺提出的要求和条件。工艺条件一般包括：全容积、最大工作压力、工作温度、介质腐蚀性、传热面积、搅拌形式、转速和功率、工艺接管尺寸方位等。

第三章 筒体和夹套的设计

3.1. 筒体几何尺寸计算

3.1.1 确定筒体的内径

一般工艺条件给定全容积V 、筒体内径D 1. 全容积V=1.2 m

3

因为在任务书中介质无机溶剂，属液—液相物料，i 选1~1.3 在设计中暂定取1i

=.3

初算筒体内径

圆整筒体内径D 1= 1000mm

3.1.2 确定筒体高度H 1

反应釜溶剂一般按下封头和筒体部分容积之和计算。 一米高的容积按附表4—1选取，得V 1m =0.785m

3

釜体封头容积按附表4—2选取，得V 1封=0.1505m 3

圆整高度为1400mm 。

当筒体高度确定以后，应按圆整后的筒体高度修正实际容积，则

V=V 1m * H 1+V 封

=0.785*1.4+0.1505 =1.2495 m

3

3.2 夹套尺寸计算

H 1 = (V-V 1封)/V 1m =

1.2-0.1505

= 1.337

D 1 ?

= 1.055

夹套筒体内径

D 2

根据表4—3选取，

2700mm 1800mm D << ，

装料系数

0.8η=夹套筒体高度

21m

()/H V V V η≥-封

圆整夹套筒体高度H 2=1100mm

罐体封头表面积按附表4—2查得， F 1封=1.1625m

2

一米高筒体内表面积按附表4—1查得， F 1m =3.14 m 2

则，实际总传热面积：

F= F 1封+F 筒 = F 1封+H 2* F 1m =1.1625+1.100*3.14 =4.4>3.1

所以校核正确.

= D 1 D 2 +100 =1100

(0.8×1.2-V 1封

)/0.785=1.031m

3.3夹套反应釜的强度计算

3.3.2 稳定性校核

3.4 反应釜的搅拌装置

搅拌装置由搅拌器、轴及其支撑组成。搅拌器主要有：桨式、推进式、框式、涡轮式、螺杆式和螺带式。它的选型通常是工艺设计的任务。

3.4.1搅拌器的选型

推进式搅拌器。

3.4.2搅拌轴设计

搅拌轴的机械设计内容同一般传动轴主要是结构设计和强度校核，对于转速大于200转每分钟的要进行临界转速的校核。

3.5反应釜的传动装置

反应釜的搅拌器是由传动装置来带动。传动装置通常设置在釜顶封头上部。反应釜传动装置设计内容一般包括：电机、减速机的选型；选择连轴器；选用和设计底座等。

3.5.1电机的选型

本次设计中给定了电机形式，Y123M2-6，转速为900转每分钟。

3.5.2减速机的选型

3.5.3凸缘法兰

凸缘法兰一般是焊接与搅拌容器封头上，用于连接搅拌传动装置，亦可兼作安装、维修、检查用孔。

3.5.4 安装底盖

安装底盖采用安装底盖根据凸缘法兰的选型进行标准件的选取，尺寸见设备图。

3.5.5机架的选取

机架是安放减速器用的，它与减速机底座尺寸应匹配。V带减速机自带机架，

选用其他类型标准釜用减速机按标准选配机架。

本次设计中选择单支点机架。

3.5.6连轴器的选择

电机或减速机输出轴与传动轴之间及传动轴与搅拌轴之间的连接，都是通过连轴器连接的。我选择的是TK-65弹性块式连轴器。尺寸可通过查表得到，或见设备图。

3、6反应釜的轴封装置

基于设计中的各种原因，我选择的是机械密封。机械密封是一种功耗小，泄漏率低，密封性能可靠，使用寿命长的转轴密封。

3.7反应釜的其他附件

3.7.1支座

夹套反应釜多为立式安装，最常用的支座为耳式支座。标准耳式支座（JB/T4725—92）分为A型和B型两种。当设备需要保温或直接支撑在留班上时选B型。我选择的就是B型耳式支座。尺寸见设备图。

3.7.2手孔和人孔

手孔和人孔的设置是为了安装、拆卸、清洗和检修设备内部的装置。

本次设计只设置了一个手孔，直径为120mm，开于封头上。

3.7.3设备接口

化工容器及设备，往往由于工艺操作等原因，在封头和筒体上需要开一些各种用途的孔。在本次设计中开有蒸汽入孔，加料孔，温度计接口，压缩空气入口，防料口，冷凝水出口。尺寸在任务书中有标注。

3.7.4视镜

视镜主要用来观察设备内部反应情况，也可以作为料面指示镜，一般成对出现，当视镜需要斜装或设备直径较小是，采用带颈视镜。具体见图纸。

第四章结语

在为期一周的设计里（1月3号开始到1月7号结束），在此设计过程当中首先要感谢老师，在这次课程设计中给予我们的指导，由于是初次做化工设备机械设备课程设计，所以，在设计整个过程中难免遇到这样那样的难题不知该如何处理，幸好有老师耐心教诲，给予我们及时必要的指导，在此向老师表达最诚挚的感谢！

课程设计不同于书本理论知识学习，有些问题是实际实践过程中无法用理论推导的，因此不免过程中有很多困难，但通过与同学的交流和探讨，查阅文献资料，查阅互联网以及在钟老师的指导帮助下，问题得到很好的解决。这让我深深意识到自己知识体系的漏洞，但同时也深刻体会到同学间的团结互助的精神。

本次设计主要分为四个阶段：准备阶段；设计阶段，化工设备的机械设计是在设备的工艺设计后进行的。根据设备的工艺条件，围绕着设备内，外附件的选型进行机械结构设计，围绕着确定的厚度大小进行强度，刚度和稳定性的设计和校核计算。然后绘制装配图，边算、边选、边画、边改，来完成；设计计算说明书阶段，就是图纸的理论依据，是设计计算的整体和总结，是审核设计的技术文件之一；课程设计答辩阶段是最后的步骤，课程设计的图样及说明书全完成后，须经指导老师审阅，得到认可后，方能参加答辩。

参考文献

1 赵军张有忱段成红编.化工设备机械基础.北京：化学工业出版社

2 詹长福.化工设备机械基础课程设计指导书.北京.机械工业出版社

3 刁玉伟王立业.化工设备机械基础.第二版.大连:大连理工大学出版社