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全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
1.8m3攪拌式反應(yīng)釜設(shè)計(jì)
DESIGN 1.8M3AGITATED REACTOR
學(xué)生姓名 ：
學(xué) 號(hào)：
年級(jí)專業(yè)及班級(jí)：
指導(dǎo)老師及職稱： 副教授
學(xué) 部：
提交日期：
全日制普通本科生
畢業(yè)設(shè)計(jì)誠(chéng)信聲明
本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)論文是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭(zhēng)議。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體在文中均作了明確的說明并表示了謝意。同時(shí)，本論文的著作權(quán)由本人與湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院、指導(dǎo)教師共同擁有。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。
畢業(yè)設(shè)計(jì)作者簽名：
年 月 日
目 錄
摘要……………………………………………………………………………1
關(guān)鍵詞…………………………………………………………………………1
1 前言……………………………………………………………………………1
1.1 反應(yīng)器的現(xiàn)狀及發(fā)展前景………………………………………………………1
1.2 攪拌式反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其工作原理示圖……………………………………2
2 設(shè)計(jì)條件及設(shè)計(jì)內(nèi)容分析………………………………………………………………3
2.1反應(yīng)釜設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要有…………………………………………………………3
3 反應(yīng)釜釜體的設(shè)計(jì)………………………………………………………………………3
3.1 釜體DN的確定……………………………………………………………3
3.1.1 釜體DN的確定…………………………………………………………3
3.2 釜體筒體壁厚的設(shè)計(jì)…………………………………………………3
3.2.1 設(shè)計(jì)參數(shù)的確定…………………………………………………3
3.2.2 筒體壁厚的設(shè)計(jì)………………………………………………………4
3.3 釜體封頭的設(shè)計(jì)…………………………………………………………4
3.3.1 封頭的選型………………………………………………………4
3.3.2 設(shè)計(jì)參數(shù)的確定………………………………………………………4
3.3.3 封頭的壁厚得設(shè)計(jì)……………………………………………………4
3.3.4 封頭的直邊尺寸、體積的確定…………………………………4
3.4 筒體長(zhǎng)度H的設(shè)計(jì)……………………………………………………………5
3.4.1 筒體長(zhǎng)度H的設(shè)計(jì)………………………………………………5
3.4.2 釜體長(zhǎng)徑比校核…………………………………………………5
3.5 外壓筒體壁厚的設(shè)計(jì)……………………………………………………5
3.5.1 設(shè)計(jì)外壓的確定………………………………………………5
3.5.2 試差法設(shè)計(jì)外壓筒體的壁厚……………………………………5
3.5.3 圖算法設(shè)計(jì)筒體的壁厚……………………………………………5
3.6 外壓封頭壁厚得設(shè)計(jì)……………………………………………………6
3.6.1 設(shè)計(jì)外壓得確定…………………………………………………6
3.6.2 封頭壁厚得計(jì)算…………………………………………………6
4 反應(yīng)釜夾套得設(shè)計(jì)………………………………………………………………6
4.1 夾套釜體DN，PN得確定…………………………………………………6
4.1.1 夾套釜體DN得確定………………………………………………6
4.1.2 夾套釜體PN得確定………………………………………………6
4.2 夾套筒體的設(shè)計(jì)…………………………………………………………7
4.2.1 設(shè)計(jì)參數(shù)的確定…………………………………………………7
4.2.2 夾套筒體壁厚的設(shè)計(jì)……………………………………………7
4.2.3 夾套筒體的高度確定…………………………………………7
4.3 夾套封頭的設(shè)計(jì)………………………………………………………7
4.3.1 封頭的選型………………………………………………………7
4.3.2 設(shè)計(jì)參數(shù)的確定…………………………………………………8
4.3.3 封頭的壁厚的設(shè)計(jì)………………………………………………8
4.3.4 封頭的直邊尺寸、體積與重量的確定…………………………8
4.3.5 封頭結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)………………………………………………………8
4.4 傳熱面積的校核……………………………………………………………8
5 反應(yīng)釜釜體及夾套的壓力試驗(yàn)…………………………………………………9
5.1 釜體的水壓試驗(yàn)…………………………………………………………9
5.1.1 水壓試驗(yàn)壓力的確定……………………………………………9
5.1.2 液壓試驗(yàn)的強(qiáng)度校核………………………………………………9
5.1.3 壓力表得量程……………………………………………………9
5.1.4 水壓試驗(yàn)的操作過程……………………………………………9
5.2.1 氣壓試驗(yàn)壓力的確定……………………………………………9
5.2.2 氣壓試驗(yàn)的強(qiáng)度校核……………………………………………10
5.2.3 氣壓試驗(yàn)的操作過程……………………………………………10
5.3 夾套的液壓試驗(yàn)…………………………………………………………10
5.3.1 水壓試驗(yàn)壓力的確定……………………………………………10
5.3.2 液壓試驗(yàn)的強(qiáng)度校核……………………………………………10
5.3.3 壓力表的量程、水溫的要求……………………………………10
5.3.4 水壓試驗(yàn)的操作過程…………………………………………10
6 反應(yīng)釜附件的選型及尺寸設(shè)計(jì)…………………………………………………11
6.1 釜體法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)……………………………………………11
6.1.1 法蘭的設(shè)計(jì)……………………………………………………11
6.1.2 密封面形式的選型……………………………………………11
6.1.3 螺栓、螺母的尺寸規(guī)格…………………………………………12
6.1.4 法蘭、墊片、螺栓、螺母、墊圈的材料………………………12
6.2 選用手孔，視鏡等和工藝接管的設(shè)計(jì)…………………………………12
6.2.1 手孔………………………………………………………………12
6.2.2 視鏡………………………………………………………………12
6.2.3 進(jìn)料管口…………………………………………………………12
6.2.4 溫度計(jì)……………………………………………………………13
6.2.5 出料口……………………………………………………………13
6.2.6 安全閥接口………………………………………………………13
6.2.7 冷凝器接口i和壓力表接管e……………………………………13
6.2.8 加熱蒸汽進(jìn)口………………………………………………………13
6.3 管法蘭尺寸的設(shè)計(jì)……………………………………………………13
6.3.1 管法蘭的選型…………………………………………………13
6.3.2 管法蘭的尺寸…………………………………………………13
6.4 墊片尺寸及材質(zhì)………………………………………………………14
6.4.1 墊片的結(jié)構(gòu)……………………………………………………14
6.4.2 密封面形式及墊片尺寸………………………………………15
6.5 手孔的設(shè)計(jì)……………………………………………………………15
6.5.1 手孔的結(jié)構(gòu)……………………………………………………………15
6.5.2 手孔尺寸……………………………………………………………15
6.6 視鏡的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………16
6.6.1 視鏡的選型……………………………………………………17
6.6.2 視鏡的結(jié)構(gòu)…………………………………………………………17
6.6.3 視鏡的規(guī)定標(biāo)記、標(biāo)準(zhǔn)圖號(hào)、視鏡的尺寸及材料……………17
6.6.4 視鏡標(biāo)準(zhǔn)件的材料應(yīng)符合表9的規(guī)定………………………………17
6.7 支座的選型……………………………………………………………………18
6.7.1 支座的選型及尺寸的初步設(shè)計(jì)………………………………………17
6.7.2 支座載荷的校核計(jì)算…………………………………………………19
7 攪拌裝置的選型與尺寸設(shè)計(jì)…………………………………………………………19
7.1 攪拌軸直徑的初步計(jì)算………………………………………………………19
7.1.1 攪拌軸直徑的設(shè)計(jì)……………………………………………………19
7.1.2 攪拌軸剛度校核………………………………………………………19
7.2 攪拌軸臨界轉(zhuǎn)速校核計(jì)算……………………………………………………19
7.3 聯(lián)軸器的型式及尺寸的設(shè)計(jì)…………………………………………………19
7.3.1 聯(lián)軸器型式的確定……………………………………………………19
7.3.2 聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)及尺寸…………………………………………………20
7.3.3 聯(lián)軸節(jié)的零件及材料…………………………………………………20
7.4 攪拌槳尺寸的設(shè)計(jì)…………………………………………………………21
7.4.1 槳式攪拌槳的結(jié)構(gòu)……………………………………………………21
7.4.2 槳式攪拌槳的尺寸……………………………………………………21
7.4.3 槳式攪拌槳零件明細(xì)表………………………………………………21
7.5 攪拌軸的結(jié)構(gòu)及尺寸的設(shè)計(jì)…………………………………………………22
7.5.1 攪拌軸長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)……………………………………………………22
7.5.2 攪拌軸的結(jié)構(gòu)…………………………………………………………22
8 傳動(dòng)裝置的選型與尺寸設(shè)計(jì)…………………………………………………………22
8.1 電動(dòng)機(jī)的選型…………………………………………………………………22
8.2 減速器的選型…………………………………………………………………23
8.3 機(jī)架的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………23
8.4 底座的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………24
8.5 反應(yīng)釜的軸封裝置設(shè)計(jì)………………………………………………………24
8.5.1 反應(yīng)釜的軸封裝置的選型……………………………………………24
8.5.2 軸封裝置的結(jié)構(gòu)及尺寸………………………………………………25
9 焊縫結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)………………………………………………………………………25
9.1 釜體上主要焊縫結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)…………………………………………………25
9.2 夾套上的焊縫結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)………………………………………………28
10 固體物料進(jìn)口的開孔及補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算……………………………………………………29
10.1 封頭開固體物料進(jìn)口后被削弱的金屬面積A的計(jì)算………………………29
10.2 有效補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)起補(bǔ)強(qiáng)作用的金屬面積的計(jì)算……………………………30
10.2.1 封頭起補(bǔ)強(qiáng)作用金屬面積A1的計(jì)算…………………………………30
10.2.2 接管起補(bǔ)強(qiáng)作用金屬面積A2的計(jì)算…………………………………30
10.2.3 焊縫起補(bǔ)強(qiáng)作用金屬面積A3的計(jì)算…………………………………30
10.3 判斷是否需要補(bǔ)強(qiáng)的依據(jù)…………………………………………………30
11 結(jié)論……………………………………………………………………………………31
參考文獻(xiàn) …………………………………………………………………………………31
致謝………………………………………………………………………………………32
附錄…………………………………………………………………………………………33
33
1.8m3攪拌釜式反應(yīng)器設(shè)計(jì)
學(xué) 生：李建軍
指導(dǎo)老師：湯興初
(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院,長(zhǎng)沙410128)
摘 要：攪拌釜式反應(yīng)器由攪拌器和釜體組成。攪拌器包括傳動(dòng)裝置，攪拌軸（含軸封），攪拌槳;釜體包括筒體，夾套和內(nèi)件，盤管，導(dǎo)流筒等。工業(yè)上應(yīng)用的攪拌釜式反應(yīng)器有成百上千種，按反應(yīng)物料的相態(tài)可分成均相反應(yīng)器和非均相反應(yīng)器兩大類。非均相反應(yīng)器包括固-液反應(yīng)器，液-液反應(yīng)器，氣-液反應(yīng)器和氣-液-固三相反應(yīng)器。本次設(shè)計(jì)的釜式反應(yīng)器適用性廣操作彈性大，是工業(yè)生產(chǎn)中最廣泛使用的反應(yīng)器。
關(guān)鍵詞：反應(yīng)釜； 釜體； 攪拌器
Design 1.8m3 Stirred Tank Reactor
Author:Li Jianjun
Tutor:Tang Xingchu
(Oriental Science ＆Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128)
Abstract：Stirred tank reactor by the stirrer and the reactor body. The agitator gear stirring shaft ( with shaft seal), impeller, kettle body including a cylinder, jacket and coil, draft tube etc. Industrial application of stirred tank reactor, there are hundreds of homogeneous reaction and heterogeneous reactor can be divided into two major categories according to the phase of the reaction materials. The non - homogeneous reactor, including the solid - liquid reactor, liquid - liquid reactor, the gas - liquid reactor and gas - liquid - solid three-phase reaction device. The design of the tank reactor wide applicability of the operating flexibility,the most widely used in industrial production reactor.
Key words：Reactor; Electric; Agitator;
1 前言
1.1 反應(yīng)器的現(xiàn)狀及發(fā)展前景
反應(yīng)釜的廣義理解即有物理或化學(xué)反應(yīng)的不銹鋼容器，通過對(duì)容器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與參數(shù)配置，實(shí)現(xiàn)工藝要求的加熱、蒸發(fā)、冷卻及低高速的混合功能。隨之，反應(yīng)過程中的壓力要求對(duì)容器的設(shè)計(jì)要求也不盡相同。生產(chǎn)必須嚴(yán)格按照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)加工、檢測(cè)并試運(yùn)行。不銹鋼反應(yīng)釜根據(jù)不同的生產(chǎn)工藝、操作條件等不盡相同，反應(yīng)釜的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及參數(shù)不同，即反應(yīng)釜的結(jié)構(gòu)樣式不同，屬于廢標(biāo)的容器設(shè)備。
不銹鋼反應(yīng)釜廣泛應(yīng)用于石油、化工、橡膠、農(nóng)藥、染料、醫(yī)藥、食品等生產(chǎn)型用戶和各種科研實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的研究，用來(lái)完成水解、中和、結(jié)晶、蒸餾、儲(chǔ)存、氫化、烴化、聚合、縮合、加熱混配、恒溫反應(yīng)等工業(yè)過程的容器。
反應(yīng)釜是綜合反應(yīng)容器，根據(jù)反應(yīng)條件對(duì)反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)功能及配置附件的設(shè)計(jì)。從開始的進(jìn)料-反應(yīng)-出料均能夠以較高的自動(dòng)化程度完成預(yù)先設(shè)定好的反應(yīng)步驟，對(duì)反應(yīng)過程中的溫度、壓力、力學(xué)控制（攪拌、鼓風(fēng)等）、反應(yīng)物/產(chǎn)物濃度等重要參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格的調(diào)控。
攪拌釜式反應(yīng)器，這種反應(yīng)器是工業(yè)生產(chǎn)中最廣泛采用的反應(yīng)器形式，適用于各種相態(tài)物料的反應(yīng)。反應(yīng)釜中設(shè)有各種不同型式的攪拌、傳熱裝置，可適應(yīng)不同性質(zhì)的物料和不同熱效應(yīng)的反應(yīng)，以保持反應(yīng)物料在釜內(nèi)合理地流動(dòng)、混合和料號(hào)的傳熱。攪拌釜式反應(yīng)器既可間隙操作也可連續(xù)操作或半連續(xù)操作，既可單釜操作，又可多釜串聯(lián)操作。攪拌釜式反應(yīng)器的使用性廣，操作彈性大，濃度容易控制。它通常由釜體、換熱裝置。攪拌器和傳動(dòng)裝置等構(gòu)件組成。[1]
1.2 攪拌式反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其工作原理示意圖
圖1 反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)及原理圖
Fig.1 the reactor structure and schematic diagram
2 設(shè)計(jì)條件及設(shè)計(jì)內(nèi)容分析
由設(shè)計(jì)條件單可知，設(shè)計(jì)的反應(yīng)釜可操作容積為1.8m3、攪拌裝置配置的電動(dòng)機(jī)功率為1.8KW、攪拌軸的轉(zhuǎn)速為60r/min、攪拌槳的形式為框式；加熱的方式為用夾套內(nèi)的導(dǎo)熱油進(jìn)行電加熱：裝置上設(shè)有8個(gè)工藝接管、1個(gè)視鏡、4個(gè)耳式支座、1個(gè)人孔（或固體物料進(jìn)口）。
2.1 反應(yīng)釜設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要有：
釜體的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
夾套的強(qiáng)度、剛度計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；
設(shè)計(jì)釜體的法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)、選擇接管、管法蘭；
人孔的選型及補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算；
支座選型及驗(yàn)算；
視鏡的選型；
焊縫的結(jié)果與尺寸設(shè)計(jì)；
電機(jī)、減速機(jī)的選型；
攪拌軸及框式攪拌槳的尺寸設(shè)計(jì)；
選擇聯(lián)軸器；
設(shè)計(jì)機(jī)架結(jié)構(gòu)及尺寸；
設(shè)計(jì)底蓋結(jié)構(gòu)及尺寸；
選擇軸封形式；
繪總裝配圖及攪拌軸零件圖等。
3 反應(yīng)釜釜體的設(shè)計(jì)
3.1 釜體DN的確定
3.1.1 釜體DN的確定
選取反應(yīng)釜裝料系數(shù)η=0.8，由V=V0/η,可得設(shè)備體積
V===2.25m3 （1）對(duì)于液—液相類型選取H/Di=1.2.由此，估算筒體的內(nèi)徑為
Di===1.337m （2）
將計(jì)算結(jié)果圓整至公稱直徑標(biāo)準(zhǔn)系列，選取筒體直徑Di=1400mm。
3.2 釜體筒體壁厚的設(shè)計(jì)
3.2.1 設(shè)計(jì)參數(shù)的確定
取P=1.1PW （3）
P=1.1PW=1.10.33=0.33MPa
液體靜力壓力：
由于PL=0.1=0.0143<5%P=0.051.10.33=0.01815
因此可以忽略PL 取PC=P=1.10.33MPa
用導(dǎo)熱油加熱取介質(zhì)最高溫度130oC,查表得取t=150 o
3.2.2 筒體壁厚的設(shè)計(jì)
假設(shè)Sn=6mm 在t=150℃下查得Q235-A材料[]t=113MPa
由S===5.971mm （4）
圓整 S=6mm=Sn 假設(shè)合理
3.3 釜體封頭的設(shè)計(jì)
3.3.1 封頭的選型
球冠形封頭，平板封頭都存在較大的邊緣應(yīng)力，且采用平板封頭厚度較大，故不宜采用。理論上應(yīng)對(duì)各種凸形封頭進(jìn)行比較計(jì)算，再確定封頭形式。但由于定性分析半封形封頭受力最好壁厚最薄，質(zhì)量輕，但深度大，制造較難，中低壓小設(shè)備不宜采用；蝶形封頭的深度通讀過度半徑r加以調(diào)節(jié)，但由于母線曲率不連續(xù)，存在局部應(yīng)力，故受力不如橢圓形封頭；標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭制造比較容易，受力狀況比蝶形封，頭好。
因此題目該反應(yīng)釜的封頭采用標(biāo)準(zhǔn)橢球封頭，類型是EHA
3.3.2 設(shè)計(jì)參數(shù)的確定
P=1.1PW=1.10.4MPa，壓力同釜體PC=P=0.33MPa
=0.6（從安全考慮，檢討上所有焊縫系數(shù)都為0.6）
t=150 oC C1=0.6mm C2=1mm
3.3.3 封頭的壁厚得設(shè)計(jì)
設(shè)封頭壁厚Sn=6mm （封頭厚度取與筒體厚度一致）
查表得[]t=113MPa
S==+1.6=4.767mm （5）
圓整Sn=6mm= S
假設(shè)合理
3.3.4 封頭的直邊尺寸、體積的確定
查表知EHA的總高度 HF =325mm
對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭直邊高度h2===25mm （6）
h1=350-25=325mm
體積VF=0.3208m3
3.4 筒體長(zhǎng)度H的設(shè)計(jì)
3.4.1 筒體長(zhǎng)度H的設(shè)計(jì)
由上計(jì)算的每一米高的筒體積V1=1.327m3
H===1.454m （7）
筒體高度圓整為H=1400mm。
H/D=1400÷1300=1.08，
復(fù)核結(jié)果基本符合原定范圍。
3.4.2 釜體長(zhǎng)徑比校核
H/D=1400÷1300=1.08，
復(fù)核結(jié)果基本符合原定范圍。
3.5 外壓筒體壁厚的設(shè)計(jì)
3.5.1 設(shè)計(jì)外壓的確定
PC=0.1MPa
3.5.2 試差法設(shè)計(jì)外壓筒體的壁厚
設(shè)筒體的壁厚為Sn=6mm Se=Sn-C=6-1.25=4.75mm
D0=Di+2Sn=1200+26=1212mm
由Lcr=1.17 D0（D0/ Se）1/2得Lcr=1.171212(1212/4.75)1/2=22651.3mm
L/=H+(h1-h)/3+h=1140+(325-25)/3+25=1265mmLcr=22651.3mm
該筒體為短圓筒，圓筒的臨界壓力Pcr=2.59E/[L/D0(D0/Se)1/2]
查表15-7得E=1.91105代入
得Pcr=2.591.911053.752/[9451212(1212/4.75)1/2]=0.34522MPa =3.4522Kgf/cm2 （8）
[P]=Pcr/m對(duì)于圓筒 m=3 得 [P]=3.4522 /3=1.1507Kgf/cm2
圓筒設(shè)計(jì)外壓P=1.0Kgf/cm2 （9）
可知[P]>P 則Sn=6mm設(shè)計(jì)合理。
3.5.3 圖算法設(shè)計(jì)筒體的壁厚
設(shè)筒體的壁厚＝6mm，則：==6-1.25 = 4.75，
=1212，。
在文獻(xiàn)[2]305頁(yè)中圖15- 4中的坐標(biāo)上找到1.102的值，由該點(diǎn)做水平線與對(duì)應(yīng)的線相交，沿此點(diǎn)再做豎直線與橫坐標(biāo)相交，交點(diǎn)的對(duì)應(yīng)為：≈0.00029。
由文獻(xiàn)[2]307頁(yè)中圖15- 7中選取，在水平坐標(biāo)中找到=2.9×10-4點(diǎn)，由該點(diǎn)做豎線與對(duì)應(yīng)的材料溫度線相交，沿此點(diǎn)再做水平線與右方的縱坐標(biāo)相交，得到系數(shù)的值為：≈37MPa、=1.900×105。
根據(jù)=得： ==0.145（）． （10）
因?yàn)椋?.1 < ＝0.145，所以假設(shè)＝6合理，取封頭的壁厚＝6。
由文獻(xiàn)[2]316頁(yè)表16-3知，、＝6的筒體高筒節(jié)鋼板的質(zhì)量約178，則筒體質(zhì)量為：178×1.360=242.08（）又知1m高的內(nèi)表面積
故筒體的內(nèi)表面積：= （11）
3.6 外壓封頭壁厚得設(shè)計(jì)
3.6.1 設(shè)計(jì)外壓得確定
PC=0.1MPa
3.6.2 封頭壁厚得計(jì)算
設(shè)封頭的壁厚為Sn=6mm Se=Sn-C=4.75mm
對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)橢球形封頭 K=0.9，Ri=KDi=0.91200=1080mm （12）
Ri/Se=1080/4.75=227.4
計(jì)算系數(shù)A=0.125/(Ri/Se)= 5.50010-4 由A=5.50010-4可確定B
查表15-7得B=63MPa，E=1.91=1.91105MPa
由[P]=B/(Ri/Se)得[P]=63 /(1080/4.75)=0.2770Mpa=2.770Kgf/cm2
P=1.0Kgf/cm2<[P]=2.770Kgf/cm2假設(shè)Sn=6mm合理。
4 反應(yīng)釜夾套得設(shè)計(jì)
4.1 夾套釜體DN，PN得確定
4.1.1 夾套釜體DN得確定
Di=Di+100=1300+100=1400mm
所以DN=1400mm
4.1.2 夾套釜體PN得確定
Pw=0.4MPa P=1.1Pw=0.44MPa
4.2 夾套筒體的設(shè)計(jì)
4.2.1 設(shè)計(jì)參數(shù)的確定
因?yàn)楦w內(nèi)反應(yīng)物濃度與水相近，故按水計(jì)算反應(yīng)物靜壓，即：
P液==1.01039.81.26510-6=0.0124MPa （13）
（14）
P液不能忽略
PC=P+P液=0.11.1+0.0124=0.1224MPa，
由于夾套內(nèi)的溫度為125℃～150℃
故取t=150℃，查Q235-A的[]t=113MPa
4.2.2 夾套筒體壁厚的設(shè)計(jì)
按強(qiáng)度條件設(shè)計(jì)
由公式Sd=PCDi/{2[]t-PC}+C （15）
得Sd=(0.12241400)/(21130.6-0.1224)+1.0+0.6=2.8642mm
圓整Sd=3mm Sn=Sd
因此假設(shè)合理
由PC=0.1MPa<0.3MPa 按強(qiáng)度設(shè)計(jì)的壁厚不能滿足剛度要求，需按剛度條件重新計(jì)算
Di=1500<3800mm Smin=2Di/1000+C2 =4mm
所以Sn=4mm
對(duì)于碳鋼制造的筒體壁厚取Sn＝6mm
4.2.3 夾套筒體的高度確定
Hj====1.115m （16）
選取夾套高度Hj=1200mm，則H0=H-Hj=200mm,這樣是便于筒體法蘭螺栓拆裝的。
4.3 夾套封頭的設(shè)計(jì)
4.3.1 封頭的選型
由所給題目可得封頭采用橢球封頭，類型是EHA
4.3.2 設(shè)計(jì)參數(shù)的確定
因?yàn)楦w內(nèi)反應(yīng)物濃度與水相近，故按水計(jì)算反應(yīng)物靜壓，即：
P液==1.01039.81.26510-6=0.0124MPa
P液不能忽略
PC=P+P液=0.11.1+0.0124=0.1224MPa
4.3.3 封頭的壁厚的設(shè)計(jì)
設(shè)夾套封頭的壁厚Sn=3mm []t=113MPa C1=0.6mm C2=1mm
由公式Sd=PCDi/{2[]t-0.5PC}+C
得Sd=(0.12241400)/(21130.6-0.50.1224)+1.6=2.864mm
圓整Sd=3mm Sn=Sd
因此假設(shè)合理
與筒體取一致，故Sn=4mm
因?yàn)镾n=4mm EHA為了便于生產(chǎn)，所以?shī)A套筒體厚度和封頭厚度為6mm。
4.3.4 封頭的直邊尺寸、體積與重量的確定
表1 封頭的尺寸
Table 1 the size of head
公稱直DN/mm
總深度H/mm
內(nèi)表面積A/m2
容積V/m3
1400
375
2.2346
0.3977
4.3.5 封頭結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
封頭的下部結(jié)構(gòu)如圖2-1。由設(shè)備設(shè)計(jì)條件單知：出料口的＝65，封頭下部結(jié)構(gòu)的主要結(jié)構(gòu)尺寸＝180。
圖2 封頭下部結(jié)構(gòu)
Fig.2 Head lower part structure
4.4 傳熱面積的校核
DN=1300釜體下封頭的內(nèi)表面積Fh = 1.9340m2
=1300筒體（1m高）的內(nèi)表面積F1=4.09m2
夾套包圍筒體的表面積FS=F1×Hj = 4.09×1.2=4.908（m2） （17）
Fh+FS= 1.9340+ 4.908 = 6.842 （m2）
由于釜內(nèi)進(jìn)行的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，產(chǎn)生的熱量不僅能夠維持反應(yīng)的不斷進(jìn)行，且會(huì)引起釜內(nèi)溫度升高。為防止釜內(nèi)溫度過高，在釜體的上方設(shè)置了冷凝器進(jìn)行換熱，因此不需要進(jìn)行傳熱面積的校核。如果釜內(nèi)進(jìn)行的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，則需進(jìn)行傳熱面積的校核，即：將Fh+FS = 6.842 m2與工藝需要的傳熱面積F=6.8m2進(jìn)行比較。+≥，所以不需要在釜內(nèi)另設(shè)置蛇管。
5 反應(yīng)釜釜體及夾套的壓力試驗(yàn)
5.1 釜體的水壓試驗(yàn)
5.1.1 水壓試驗(yàn)壓力的確定
水壓試驗(yàn)的壓力：且不小于(+0.1) ， （18）
當(dāng)＞1.8時(shí)取1.8。
PT=1.251.10.581=0.80MPa
PT=0.80MPa>P+0.1=0.68MPa
PT=0.80MPa
5.1.2 液壓試驗(yàn)的強(qiáng)度校核
由 （19）
得==101.5MPa
查表14-4 =203MPa
得=101.5MPa<0.9=0.92031.0=182.7MPa
因此液壓強(qiáng)度足夠
5.1.3 壓力表得量程
壓力表的最大量程：P表=2PT=20.80=1.60MPa
水溫：t15℃，水中濃度≤25。
5.1.4 水壓試驗(yàn)的操作過程
在保持釜體表面干燥的條件下，首先用水將釜體內(nèi)的空氣排空，再將水的壓力緩慢升至0.80，保壓不低于30，然后將壓力緩慢降至0.64 ，并保壓足夠長(zhǎng)時(shí)間，檢查所有焊縫和連接部位有無(wú)泄露和明顯的殘留變形。若質(zhì)量合格，緩慢降壓，將釜體內(nèi)的水排凈，用壓縮空氣吹干釜體。若質(zhì)量不合格，修補(bǔ)后重新試壓直至合格為止。
5.2 釜體的氣壓試驗(yàn)
5.2.1 氣壓試驗(yàn)壓力的確定
由公式PT=1.15P得PT=1.151.10.581=0.7337MPa （20）
5.2.2 氣壓試驗(yàn)的強(qiáng)度校核
由公式 （21）
得==93.045MPa
=93.045<0.9=0.92031.0=182.7MPa
因此氣壓強(qiáng)度足夠
5.2.3 氣壓試驗(yàn)的操作過程
做氣壓試驗(yàn)時(shí)，將壓縮空氣的壓力緩慢升至0.05MPa時(shí)，保持5min進(jìn)行初檢合格后繼續(xù)升至0.367 MPa，其后按每級(jí)0.07337MPa為級(jí)差升至0.7337MPa，保持10min，然后降至0.6383 MPa并保持足夠長(zhǎng)時(shí)間同時(shí)進(jìn)行檢查，如有泄露，修補(bǔ)后重新進(jìn)行試驗(yàn)，至合格為止。
5.3 夾套的液壓試驗(yàn)
5.3.1 水壓試驗(yàn)壓力的確定
且不小于(+0.1) ，當(dāng)＞1.8時(shí)取1.8。
PT=1.251.10.11=0.1375MPa
因?yàn)镻T
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