过程设备基础课程设计

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夹套的壁厚计算如下:
凸形封头的壁厚附加量也只考虑 和 ,加工成型的减薄量由制造厂根据加工条件来确定,以保证壁厚符合图纸要求,设计计算时可以不作考虑。取 , ,标准椭圆形夹套封头的壁厚为
圆整至钢板规格厚度并查阅封头标准,选取夹套的筒体和封头壁厚均为 。
4.确定内筒的材料和壁厚
筒体材料也选用Q235-R,筒体受内压取设计压力为 ,设计温度为120℃参考前面的计算
查阅标准《搅拌传动装置——联轴器》(HG21570—1995)中夹壳式联轴器型式、尺寸、技术要求,选用C型凸缘联轴器。公称直径50mm的联轴器的最大扭矩为 。验算联轴器的扭矩,查表3-12,选取工作情况系数K=1.5,联轴器的计算扭矩 为
C型凸缘联轴器的标记为:
联轴器DN50 HG21570—1995
W3=100+100+40+320+50=610kg
反应釜总质量
W=W1+W2+W3=3312+2125+610=6047kg
即总重力约为60.47KN。
反应釜安装四个支座,但按三个支座承载计算,查阅标准《耳式支座》(JB/T4725-1992)。可以选用承载能力为30KN的支座B3 JB/T4725-1992。
11.选用手孔、视镜、温度计和工艺接管………………13
三、总结……………………………………………………14
四、致谢……………………………………………………15
五、参考文献………………………………………………16
一 设计目的
1 机械是一门与工程实践紧密相关的课程,仅通过书本知识的学习很难做到真正体会知识的内涵。因此,进行此次课程设计训练对领会所学知识具有重要意义。
第二,通过查阅一系列的手册、图表,提高了获得数据和处理数据的能力,其中很多诸如强度和稳定性计算和校核方面的知识巩固了上半学期过程设备机械基础课所学的基本知识,了解和熟悉相关的设计规范,加深对过程设备的理解。
第三,作为工科学生,以前只注重理论知识的学习,从没有相关课程设计经验,而通过本次课程设计,提高了我们解决工程实际问题的能力,并积累了一定的实践经验,为将来学习和工作打下了坚实的基础。
内筒的壁厚
圆整至钢板规格厚度并查阅封头标准,选取内筒的筒体和封头壁厚均为 。
由于筒体受外压作用,按设计外压 ,温度165℃,所得壁厚大于内压设计的壁厚,则按外压设计的壁厚,一定能满足内压设计的要求,可以不再作内压设计校核。
以下进行筒体外压校核:
筒体受单面腐蚀,初选筒体壁厚 。选取 , ,筒体有效壁厚 , 。
2 通过设计能提高综合运用所学知识的能力,加强对课本知识内容的理解,了解和熟悉相关的设计规范,加深对过程设备的理解。
3通过全面考虑设计内容及过程的参与,初步掌握过程设备机械设计的一般方法和步骤,掌握识图、制图、设计计算、编写设计说明书等设计基本技能,培养一定的工程设计能力,树立正确的设计理念,为今后的工作实践打下基础。
7.选择搅拌器、搅拌轴和联轴器
根据工艺条件要求,查阅《桨式搅拌器》(HG/T2123—1991),选搅拌器外径800mm,搅拌轴直径 的平桨式搅拌器,标记为:
搅拌器800-50 HG/T2123—1991
选择搅拌轴材料为45钢,查表得钢的许用扭应力为 ,计算系数 ,则搅拌轴的直径为
考虑键槽对轴的强度的削弱和物料对轴的腐蚀,并根据表3-8可以取搅拌轴的直径 。
加强套管温度计的选用可以参考生产厂家的产品目录,这里取公称长度1430mm,配凸面板式平焊管法兰PN0.6MPa,DN65,HG20593--1997(《板式平焊钢制管法兰》)。
进料管口c1-2采用φ32*3.5无缝钢管,配法兰PN0.6,DN25,HG20592--1997(《钢制管法兰型式、参数(欧洲体系)》)。
参考标准《单支点机架》(HG21来自百度文库66-1995),根据所选减速机设计减速机机架。
根据操作条件选用带衬套及冷却水套铸铁填料箱,查《减搅拌传动装置——碳钢填料箱》(HG2153.7-1992),公称直径DN50的填料箱,标记为:
填料箱PN0.6 DN40 HG/T21537.7-1992。
9. 校核L1/B和L1/d
筒体高度圆整为H=1400mm。
于是 ,复核结果基本符合原定范围。
2.确定夹套的直径和高度
对于筒体内径, ,夹套的内径 ,因此 ,符合压力容器公称直径系列。
选取夹套高度 ,则 ,这样是便于筒体法兰螺栓装拆的。
验算夹套传热面积为
夹套传热面积符合设计要求。
3.确定夹套的材料和壁厚
由于夹套内的介质为水或蒸汽,介质对材料的腐蚀轻微,故选用Q235-A为夹套材料,查手册,知道板厚为4.5~16mm,设计温度为165℃时,Q235-A的许用应力 (选用温度为200°C时的许用应力),夹套加热蒸汽系统装有安全阀,选取夹套设计压力 ,即 ,夹套筒体与内筒的环焊缝因无法双面焊和作相应的探伤检查,从安全考虑,夹套上所有焊缝均取焊缝系数 ,取壁厚附加量中的钢板厚度负偏差 ,单面腐蚀取腐蚀余量 。
满足要求。
满足要求。
筒体的上封头只受内压作用,并不受外压作用,为了便于制造上封头壁厚与筒体下封头相同。
5.水压试验及其强度校核
内筒体水压试验压力由 和 中大者,取 。
夹套水压试验压力由 和 中大者,取 。
内筒水压试验时,壁内应力
夹套水试验时,壁内应力
由于Q235-A在常温时的屈服强度为 ,计算
可见水压试验时内筒、夹套壁内应力都小于 ,水压试验安全,满足要求。
查标准《非金属软垫片》(JB/T4704—2000)以及《压力容器法兰类型与技术条件》,选择石棉橡胶垫片和光滑面密封。
查标准《乙型平焊法兰》(JB/T4702—2000),选用乙型平焊法兰光滑密封面,公称压力为PN1.0。公称直径为DN1400。标记为:法兰—T 1400—1.0 JB/T4702—2000,记下法兰尺寸供绘图时使用,查标准《非金属软垫片》(JB/T4704—2000),选用垫片1455x1405x3 JB/T4704—2000。
11.选用手孔、视镜、温度计和工艺接管
由《垂直吊盖带颈平焊法兰人孔》(HG21520--1995),选用榫槽密封面的平盖人孔II(A·G)450-0.6 HG21519-1995。
由标准《压力容器视镜》(HG/T21619 - 21620--1986)或《组合式视镜》(HG21505--1992),选用碳钢带颈视镜(HGJ501-86-4)IPN1,DN80(HG/T21619--21620--1986)。
设计任务书
一、设计目的…………………………………………3
二、设计内容…………………………………………4
1.确定筒体的直径和高度…………………………………4
2.确定夹套的直径和高度…………………………………4
3.确定夹套的材料和壁厚…………………………………5
4.确定内筒的材料和壁厚…………………………………6
反应釜的总质量包括物料(或水压试验的水)质量W1,釜体和夹套的质量W2,电动机、减速机、搅拌装置、法兰、保温层等附件质量W3。
当釜内,夹套内部充满水时的质量比物料重,由此
釜体和夹套的质量可以查手册或自行计算,由此,
W2= kg
电动机和减速机总质量约100kg,搅拌装置质量约40kg,筒体法兰质量约320kg,保温层质量约100kg,人孔及其他接管附件质量约50kg,由此
内筒受外压作用的计算长度L为被夹套包围的筒体部分加凸形封头高的1/3。
查教材《过程设备机械基础》(华东理工大学出版社,2006)图8-21,由 和 ,查得系数 ;再查该书图8-22,由系数A查得系数 。
筒体的需用外压为
选筒体壁厚 ,选取 , ,筒体有效壁厚 , 。
内筒受外压作用的计算长度L为被夹套包围的筒体部分加凸形封头高的1/3。
出料管口h采用φ57*3.5无缝钢管,配法兰PN0.6,DN25,HG20592--1997(《钢制管法兰型式、参数(欧洲体系)》)。
加热蒸汽进口管g采用φ32*3.5无缝钢管,配法兰PN0.6,DN25,HG20592--1997(《钢制管法兰型式、参数(欧洲体系)》)。
冷凝器出口管i和压力表接管e都选用φ45*2.5无缝钢管,配法兰PN0.6,DN25,HG20592--1997(《钢制管法兰型式、参数(欧洲体系)》)。
桨式搅拌器安装一层,根据安装要求和考虑带衬套填料箱有支承作用,得L1≈1700mm,参考《单支点机架》(HG21566-1995),机座J-A-40尺寸,可得B≈460mm。
L1/B=1700/460≈3.7<4;L1/d=1700/40=34<40 均符合要求。
10.容器支座的选用计算
反应釜因需外加保温,故选用B型悬挂式支座。
6.选择釜体法兰
根据筒体内操作压力、温度和筒体直径,查表初选乙型平焊法兰和《压力容器法兰类型与技术条件》,法兰材料为Q235-A,。再查标准JB4702—2000《乙型平焊法兰》,公称压力PN1.0的Q235-A乙型平焊法兰在操作温度下120℃时的许用工作压力为0.66MPa。大于筒体设计压力0.605 MPa,所选用的乙型平焊法兰合适。
4课程设计中很多问题需要同学们之间的相互探讨和交流,在设计过程中不仅能够做到取长补短,相互学习,而且有助于增强同学之间沟通交流的能力。
4.设计中需要查阅许多资料,可以学到有关标准、手册、图册、规范及相关资料的查阅方法,并且在课程设计中需要正确选用设计标准,培养利用设计资料的能力。
5通过设计培养积极思考、深入钻研、独立工作的能力,踏实细致、积极主动的学习精神,及高质量高要求按时完成任务的工作习惯。
5.水压试验及其强度校核…………………………………8
6.选择釜体法兰……………………………………………9
7.选择搅拌器、搅拌轴和联轴器…………………………10
8.选择搅拌传动装置和密封装置…………………………10
9.校核L1/B和L1/d ………………………………………11
10.容器支座的选用计算…………………………………12
设计结果见插页附录的反应釜装配图。
三 总结
这次搅拌釜的课程设计,是我们亲自将理论知识运用于解决实际问题的一个范例,我们从中汲取了很多营养——
第一,通过这次设计,提高了我们的计算能力,有利于培养我们踏实细致、积极主动的学习精神。在设计中,由于数据前后联系紧密,数据的取舍又要尽量符合工程标准,因此我们进行了大量的精细的计算和校核,并付出了很多努力对过程和设备参数做出合理的选择和优化。
查教材《过程设备机械基础》(华东理工大学出版社,2006)图8-21,由 和 ,查得系数 ;再查该书图8-22,由系数A查得系数 。
筒体的需用外压为
满足要求。
以下进行筒体内压设计校核:
<
满足要求。
以下进行封头压力校核:
初选筒体下封头壁厚 。选取 , ,筒体有效壁厚 ; ,计算系数
查教材《过程设备机械基础》(华东理工大学出版社,2006)图8-22,由系数A查得系数B=101MPa,许用压力为
安全法接管a采用φ32*3.5无缝钢管,配法兰PN0.6,DN25,HG20592--1997(《钢制管法兰型式、参数(欧洲体系)》)。由《弹簧式安全阀结构长度》(JB/T2203--1999),选用弹簧式带扳手安全阀,PN0.6,DN25,型号为A47H-16)。
反应釜上封头上的各个工艺接管都布置在φ1000的中心圆周上,因上封头壁厚裕量很大,故对人孔等均不做好、开孔补强验算。
二 设计内容
现在以设计任务书所示的设备设计条件C为例来进行搅拌釜反应器的设计。
1.确定筒体的直径和高度
由表中V=2.4 ,对于液-液相类型选取 =1.1,由式估算筒体的内径为
将计算结果圆整至公称直径标准系列,选取筒体直径 =1400mm,查附录,DN=1400mm时标准椭圆封头曲面高度h1=350mm,直边高度h2=25mm,容积 =0.3977 ,表面积 =2.2346 。由计算得每一米高的筒体容积为 =1.5386 ,表面积 =4.396 。
8. 选择搅拌传动装置和密封装置
查标准《搅拌传动装置和密封-传动轴、减速器型号及技术参数》(HG21568-1995)及其附录《单级立式摆线针轮减速器》,按照搅拌功率和转速选择摆线针齿行星减速机BLD1.5-2-29Q(Q表示夹壳式轴头)。查阅标准《Y系列三相异步电动机》(JB/T10391-2002),选电机Y100L-2,额定功率:3KW,转速1500r/min,根据表3-13查的摆线针齿行星减速机传动效率为0.95,减速机功率为3 0.9=2.7KW,符合搅拌标准要求。
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