化工机械设备课程设计—反应釜

湖北理工学院课程设计（论文）化工设备机械基础大型作业题目反应釜教学院化学与材料工程专业应用化工技术学号201030820104学生姓名徐黎胤指导教师夏贤友2012年6月11日湖北理工学院课程设计（论文）I大型作业任务书20112012学年第2学期学生姓名徐黎胤专业班级应用化工技术（专）2010（1）指导教师夏贤友工作部门化工教研室一、大型作业题目反应釜二、大型作业内容（含技术指标）1反应介质5M3的水乳胶涂料；2容器内压常压；3反应温度8010；4电机功率5KW；5搅拌转速50RPM。6作业成果计算书1份，设备图1张（A2图纸手工绘制）。三、进度安排15月28日分配任务；25月28日6月03日查询资料、初步设计；36月04日6月08日设计计算，完成报告。四、基本要求1设计方案根据给定的条件合理选择设备的结构以及合适的材料，立式容器或卧式容器的筒体和封头、钢板卷制焊接结构接头、钢板材料的型号及热处理条件等；2设计计算依据材料的性能，对选用设备的壁厚进行计算、稳定性进行校核；3辅助设备的选型包括典型辅助设备的主要尺寸计算及型号规格人孔或手孔设计、法兰的型号规格、接管开孔结构、视镜或液面镜以及容器的支座选型等。教研室主任签名2012年5月25日湖北理工学院课程设计（论文）II目录概述101设计任务及条件102设计内容介绍及内容分析103设计说明书主要内容104水乳胶21反应釜釜体设计311釜体的DN、PN的确定3111釜体DN的确定3112釜体PN的确定312釜体筒体壁厚的设计3121设计参数的确定3122筒体壁厚的设计313釜体封头的设计4131封头的选型4132设计参数的确定4133封头的壁厚的设计4134封头的直边尺寸、体积及重量的确定414筒体长度的设计4141筒体长度H1的设计4142釜体长径比L/DI的复核5湖北理工学院课程设计（论文）III15外压筒体壁厚的设计5151设计外压的确定5152试差法设计筒体的壁厚5153图算法设计筒体的壁厚616外压封头壁厚的设计7161设计外压的确定7162封头壁厚的计算72反应釜夹套的设计921夹套的DN、PN的确定9211夹套DN的确定9212夹套PN的确定922夹套筒体的设计9221夹套筒体壁厚的设计9222夹套筒体长度H筒的初步设计923夹套封头的设计9231封头的选型9232椭球形封头壁厚的设计9233椭球形封头结构尺寸的确定10234带折边锥形封头壁厚的设计10235封头结构的设计10236带折边锥形封头壁厚的设计10湖北理工学院课程设计（论文）IV24传热面积的校核113反应釜釜体及夹套的压力试验1231釜体的水压试验12311水压试验压力的确定12312液压试验的强度校核12313压力表的量程、水温及水中CL浓度的要求12314水压试验的操作过程1332夹套的液压试验13321液压试验压力的确定13322液压试验的强度校核13323压力表的量程、水温的要求13324液压试验的操作过程134反应釜附件的选型及尺寸设计1441釜体法兰联接结构的设计14411密封面形式的选型14412螺栓、螺母和垫圈的尺寸规格及材料的选择1442工艺接管的设计1443管法兰尺寸的设计15432密封面形式及垫片尺寸1745视镜的选型1746支座的选型及设计18湖北理工学院课程设计（论文）V461支座的选型及尺寸的初步设计18462支座载荷的校核计算195搅拌轴及浆的设计2051搅拌轴直径的初步计算20511搅拌轴直径的设计20512搅拌抽临界转速校核计算2052联轴器的型式及尺寸的设计205直叶桨式搅拌器尺寸的设计216传动装置的选型和尺寸计算2261电动机的选型2262减速机的选型2263机架的设计2264反应釜的轴封装置设计22641反应釜的轴封装置的选型22642填料密封的结构及尺寸237焊缝结构的设计2471釜体上主要焊缝结构的设机2472夹套上的焊缝结构的设计258总结269参考文献27湖北理工学院课程设计（论文）1概述01设计任务及条件（1）反应介质5M3的水乳胶涂料；（2）容器内压常压；（3）反应温度8010；（4）电机功率5KW；（5）搅拌转速50RPM。（6）作业成果计算书1份，设备图1张（A2图纸手工绘制）。02设计内容介绍及内容分析由设计条件单可知，设计的反应釜体积为30885850/5/MVV（085），圆整V60M3；搅拌轴的转速为50R/MIN,电机功率5KW（109），轴的功率为PP01045KW搅拌桨的形式为推进式；装置上设有3个工艺接管、2个视镜、4个耳式支座、1个温度计管口，1个人孔。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；（14）绘总装配图及搅拌轴零件图等。03设计说明书主要内容编制一份设计说明书，主要内容包括湖北理工学院课程设计（论文）21、前言2、流程的确定和说明3、生产条件的确定和说明4、反应釜的设计计算5、设计结果列表6、设计结果的讨论和说明7、主要参考资料8、结束语04水乳胶由于水性涂料不用有机溶剂，对人体无毒害，对环境无污染，固而近年来发展十分迅速。凡是用水作溶剂或者分散在水中的涂料部可称之为水性涂料。水性涂料包括水溶性涂料和水胶乳涂料两种，采用乳液聚合工艺制备成合成树脂水胶乳，胶粒径0110。在合成树脂水胶乳中，加入颜料、体质颜料、保护胶体、各种添加剂后，经过研磨或分散处理，即成为水乳胶涂料。目前，世界上使用较广的水胶乳涂料有聚醋酸乙烯水胶乳涂料、聚丙烯酸酯水胶乳涂料、醇酸树脂水胶乳涂料和偏氯乙烯共聚树脂水胶乳涂料。水乳胶可用丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、而烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸2乙基己酯2一甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯酯，苯乙烯、氯乙烯和丙烯腈。以上这些单律在使用时不少于一种使用量最好为单体总量的445。在进行操作时可将水乳胶的密度近似于水的密度进行计算。湖北理工学院课程设计（论文）31反应釜釜体设计11釜体的DN、PN的确定111釜体DN的确定将釜体视为筒体，取L/D14,V6M3。由V/4LDI2（11）式中V操作体积，M3DI釜体的直径，M；L釜体的长度，M。L14ID，则MM80814146DI，圆整。MM1800DI得釜体的DN1800MM。。112釜体PN的确定由设计说明书知常压反应，所以釜体的设计压力PN02MPA。12釜体筒体壁厚的设计121设计参数的确定设计压力P1P102MPA；液柱静压力P1HP1H10618141031000252MPA计算压力P1CP1CP1P1H020025202252MPA；设计温度T1T1L；该筒体为短圆筒。圆筒的临界压力为EECRDDMLEP0026216式中PCR临界压力，KPA；L筒体的计算长度，MM；D0筒体外径，MM；E设计温度下的弹性模量，MPAE有效厚度，MM；M稳定系数。E20105MPA，PCRMPA55540281824182422252810026225M对于圆筒M3,P05554/30185MPA故P101F1157M2，满足要求。湖北理工学院课程设计（论文）123反应釜釜体及夹套的压力试验31釜体的水压试验311水压试验压力的确定水压试验的压力125TTPP31式中PT水中压力，MPA；P设计压力，MPA；水中应力，MPA；T许用应力，MPA。查1T0，MPA2500120251TP。312液压试验的强度校核由EEITDP2MAX（32）式中DI釜体直径，M；E有效厚度，MM；PT水中压力，MPAMAX最大应力，MPA。得MAX5627）8310（283121800250MPA09S092350851798MPA由MAX2756MPA200R/MIN时，都应做临界转速校核。由于反应釜的搅拌轴转速N50/MINR，故不作临界转速校核计算。52联轴器的型式及尺寸的设计联轴器的型式选用刚性凸缘联轴器（C型1,3）由文献6确定联轴器的结构和尺寸。湖北理工学院课程设计（论文）21表51C型凸缘联轴器的刚性及尺寸表标定符号轴径MNMAXNM主要尺寸,MM质量KGDL1L2LH1H2L1MD4L2BC60976170859820381683M84201820053直叶桨式搅拌器尺寸的设计由于搅拌轴转速N50/MINR，选择直叶桨式搅拌器。查工具书1,6可知直叶桨式搅拌器的结构参数如下DJ025075DN,B01025DJ,H021DJ,Z2直叶桨的直径DJ05DN900MM桨底距槽底H08DJ720MM桨叶厚度B015DJ135MM湖北理工学院课程设计（论文）226传动装置的选型和尺寸计算61电动机的选型由于反应釜里的物料腐蚀情况微弱且没有防爆要求，所以可选择最常用的Y系列全封闭自扇冷式三相异步电动机。电机功率必须满足搅拌器运转功率与传动系统、轴封系统功率损失的要求，还要考虑到有时在搅拌操作中会出现不利条件造成功率过大。62减速机的选型反应釜用的立式减速机，主要类型有谐波减速机、摆线针轮行星减速机、二级齿轮减速机和V带传动减速机。根据电机的功率P5KW、搅拌轴的转速N50R/MIN，查文献可选用BLD行星减速机，其型号尺寸从HG574578标准中查得BLD5029。63机架的设计由于反应釜传来的轴向力不大，减速机输出轴使用了刚性凸缘联轴器，且反应釜使用不带内置轴承的机械密封，故选用WJ型单支点机架（HG2156695）。DJ单支点机架的主要尺寸见表61表61DJ单支点机架主要尺寸机架公称直径传递轴径A型B型MMD/MMH1/MMH2/MMH1/MMH2/MM30060795279104039964反应釜的轴封装置设计641反应釜的轴封装置的选型轴封是搅拌设备的一个重要组成部分，其任务是保证搅拌设备内处于一定的正压和真空状态及防止反应物料逸出和杂质的渗入。鉴于搅拌设备以立式容器中心顶插式搅拌为主，很少满釜操作，轴封的对象主要为气体；而且搅拌设备由于工况复杂，轴的偏摆振动大，运转稳定性差等特点，故不是所有形式的轴封都能用于搅拌设备上。反应釜搅拌处的轴封，属于动密封，常用的轴封结构主要有两大类，填料箱密封和机械密封。填料密封式搅拌设备最早采用的一种轴封结构，它的基本结构是由填料、填料箱、压盖、压紧螺栓及油杯等组成。特点是结构简单、易于制造，在搅拌设备上曾湖北理工学院课程设计（论文）23得到广泛应用。一般用于常压、低压、低转速及允许定期维护的搅拌设备。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。主要用于腐蚀、易燃、易爆、剧毒及带有固体颗粒的介质中工作的有压和真空设备。由设计任务书知，釜内介质的腐蚀性微弱，釜内压力较低，所以可以选择应用广泛的填料密封。642填料密封的结构及尺寸根据轴径60，选择公称压力PN06的填料密封。表62填料密封结构及尺寸轴径DD1D2D3HPN06法兰螺栓孔填料规格质量KGN60240210176156818125125154湖北理工学院课程设计（论文）247焊缝结构的设计71釜体上主要焊缝结构的设机图71筒体的纵向焊缝图72筒体与下封头的环向焊缝图73固体物料进口与封头的焊缝图74进料管与封头的焊缝图75温度计接管与封头的焊缝图76出料口接管与封头的焊缝湖北理工学院课程设计（论文）2572夹套上的焊缝结构的设计图77夹套的纵向焊缝图78夹套与封头的横向焊缝图79进水口接管与筒体的焊缝图710出水口接管与筒体的焊缝图711釜体与夹套的焊缝湖北理工学院课程设计（论文）268总结通过本次课程设计，培养了我们多方位、综合地分析考察工程问题并独立解决工程实际问题的能力，要科学、合理、有创新地完成一项工程设计，往往需要各种数据和相关资料。因此，资料、文献和数据的查找、收集是工程设计必不可少的基础工作。工程的设计计算能力和综合评价的能力。为了使设计合理要进行大量的工艺计算和设备设计计算。本设计包括塔板结构和附属设备的结构计算。工程设计表达能力。工程设计完成后，往往要交付他人实施或与他人交流。在工程设计和完成过程中，都必须将设计理念、理想、设计过程和结果用文字、图纸和表格的形式表达出来。通个本次课程设计，让我们深刻的明白了学无止境。在做课程设计的过程中，我们遇到了种种超自己所学的知识能够解决的问题，但是我们通过不断的查找细料，翻阅相关的工具书，最终将困难一一击破。同样团队的协作也是很重要的，我们的团队合理分工，各司其职，同时又相互帮助，最终完成了本次课程设计历时将近两个礼拜的时间终于将这篇课程设计写完，在课程设计的写作过程中遇到了无数的困难和障碍，都在同学和老师的帮助下度过了。尤其要强烈感谢我的课程设计指导老师夏贤友老师，在我对课程设计一筹莫展的时候是他不厌其烦的督促和教导，我才能顺利的结束课程设计的写作，在开题报告和课程设计正式定稿之前他在百忙之中抽出时间耐心的修改和批阅让我感动。此外，感谢这篇课程设计所涉及到的各位学者。本文引用了数位学者的研究文献，如果没有各位学者的研究成果的帮助和启发，我将很难完成本篇课程设计的写作。感谢我的父母、朋友和同学，没有你们在我背后默默的支持我是无法顺利的完成我的课程设计写作的。在我写课程设计的过程中给予我了很多你问素材，还在课程设计的撰写和排版灯过程中提供热情的帮助。由于我的学术水平有限，所写论文难免有不足之处，恳请各位老师和学友批评和指正湖北理工学院课程设计（论文）279参考文献1贺匡国化工容器及设备简明设计手册M第2版北京化学工业出版社,2002042靳士兰化工制图M北京国防工业出版社,200893俞建良化工设备机械基础M大连大连理工大学出版社,200974曹岩化工标准法兰手册与三维图库M北京化学工业出版社,201055丁伯民，黄正林化工容器M北京化学工业出版社,2002126董大勤化工设备机械基础M北京化学工业出版社,200212