化工設備機械基礎課程設計-- 夾套反應釜的設計

1、<p><b>　　化工設備機械基礎</b></p><p><b>　　課程設計說明書</b></p><p>　　題 目： 夾套反應釜的設計 </p><p>　　院 （系）： 資源與環(huán)境工程學院 </p><p>

2、　　班 級： 化 工 09-1 </p><p>　　姓 名： </p><p>　　學 號： </p><p>　　指導教師： </p><p>　　設計

3、成績： </p><p>　　設計日期：2010年12月16日至2011年12月21日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　《化工設備機械基礎》是針對化學工程、制藥工程類專業(yè)以及其他相近的非機械類專業(yè)，對化學設備的機械知識和設計能力的要求而編寫

4、的。通過此課程的學習，是通過學習使同學掌握基本的設計理論并且具有設計鋼制典型的中、低、常壓化工容器的設計和必要的機械基礎知識。</p><p>　　化工設備機械基礎課程設計是《化工設備機械基礎》課程教學中綜合性和實踐性較強的教學環(huán)節(jié)，是理論聯(lián)系實際的橋梁，是學生體察工程實際問題復雜性，學習初次嘗試化工機械設計?；ぴO計不同于平時的作業(yè)，在設計中需要同學獨立自主的解決所遇到的問題、自己做出決策，根據(jù)老師給定的設計要

5、求自己選擇方案、查取數(shù)據(jù)、進行過程和設備的設計計算，并要對自己的選擇做出論證和核算，經(jīng)過反復的比較分析，擇優(yōu)選定最理想的方案和合理的設計。</p><p>　　化工設備課程設計師培養(yǎng)學生設計能力的重要事件教學環(huán)節(jié)。在教師指導下，通過課程設計，培養(yǎng)學生獨立地運用所學到的基本理論并結(jié)合生產(chǎn)實際的知識，綜合地分析和解決生產(chǎn)實際問題的能力。因此，當學生首次完成該課程設計后應達到以下幾個目的：</p><

6、;p>　　(1)熟練掌握查血文獻資料、收集相關數(shù)據(jù)、正確選擇公式，當缺乏必要的數(shù)據(jù)時，尚需要自己通過實驗測定或到生產(chǎn)現(xiàn)場進行實際查定。</p><p>　　(2)在兼顧技術先進性、可行性、經(jīng)濟合理的前提下，綜合分析設計任務要求，確定化工工藝流程，進行設備選型，并提出保證該過程正常、安全可行所需的檢測和計量參數(shù)，同時還要考慮改善勞動條件和環(huán)境保護的有效措施。</p><p>　　(3)

7、準確而迅速的進行過程計算及主要設備的工藝設計計算及選型。</p><p>　　(4)用精煉的語言、簡潔的文字、清晰地圖標來表達自己的設計思想和計算結(jié)果。</p><p>　　化工設備機械基礎課程設計是一項很繁瑣的設計工作，而且在設計中除了要考慮經(jīng)濟因素外，環(huán)保也是一項不得不考慮的問題。除此之外，還要考慮諸多的政策、法規(guī)，因此在課程設計中要有耐心，注意多專業(yè)、多學科的綜合和相互協(xié)調(diào)。<

8、/p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 夾套反應釜技術要求······················

9、3;··4</p><p>　　第二章 夾套反應釜的總體結(jié)構和設計的內(nèi)容···········4</p><p>　　第三章 筒體和夾套的設計·········

10、3;·················5</p><p>　　3.1. 筒體和夾套幾何尺寸計算············

11、3;········· 5</p><p>　　3.2夾套反應釜的強度計算·····················

12、······6</p><p>　　3.3 穩(wěn)定性校核 ·························

13、··········8</p><p>　　3.4 水壓試驗校核·····················

14、·············10</p><p>　　3.5反應釜的攪拌裝置·················

15、3;·············10</p><p>　　3.6反應釜的傳動裝置·················&#

16、183;·············11</p><p>　　3.7反應釜的軸封裝置·················

17、·············13</p><p>　　3.6反應釜的其他附件·················

18、3;············13</p><p>　　第四章 設計小結(jié)···················

19、;·················14</p><p>　　第五章 參考文獻··············

20、······················15</p><p><b>　　夾套反應釜技術要求</b></p><p>　　1.本設備按照GB 15

21、0—1998《鋼制壓力容器》進行制造、實驗和驗收，并接受國家質(zhì)量技術監(jiān)督局頒發(fā)的《壓力容器安全技術監(jiān)督規(guī)程》的監(jiān)督。</p><p>　　2.焊接采用電弧焊。</p><p>　　3.焊接接頭型式及尺寸處圖中注明外，按GB 985—88規(guī)定；角焊縫的腰高按薄板的厚度；法蘭焊接按相應的法蘭的標準中的規(guī)定。</p><p>　　4.筒體、封頭及其相連接的對接焊接接頭應進

22、行X射線探傷檢查，檢測長度不得少于各條焊接接頭長度的20%，且不小于250mm，Ⅲ級為合格。</p><p>　　5.設備制造完畢后，設備內(nèi)以0.55Mpa（表壓）進行水壓試驗，合格后焊接夾套，夾套以0.65Mpa（表壓）進行水壓試驗。</p><p>　　6.設備上凸緣與安裝底座的連接表面，應在組焊后加工。</p><p>　　7.設備組裝后，在攪拌軸上端軸封處測

23、定軸的徑向擺動量不得大于0.5mm，攪拌軸軸向竄動量不得大3 mm。</p><p>　　8. 設備組裝后，低于臨界轉(zhuǎn)速時，先運轉(zhuǎn)十五分鐘后，以水代料，并使設備內(nèi)達到工作壓力；超過臨界轉(zhuǎn)速時，直接以水代料，嚴禁空遠轉(zhuǎn)，并使設備內(nèi)達到工作壓力，進行試運轉(zhuǎn)，時間不少一小時。在運轉(zhuǎn)過程中，不得有不正常的噪音和振動燈不良現(xiàn)象。</p><p>　　10.管口及支座方位按本圖（或管口及支座方位見管口

24、方位圖）</p><p>　　夾套反應釜的總體結(jié)構和設計的內(nèi)容</p><p>　　主要是由攪拌容器、攪拌裝置、傳動裝置、軸封裝置、支座、人孔、工藝接管和一些附件組成。</p><p>　　攪拌裝置分罐體和夾套兩部分，主要由封頭和筒體組成；攪拌裝置主要由攪拌器和攪拌軸組成，其形式通常由工藝設計而定；傳動裝置是為帶動攪拌裝置設置的，只要由電機、減速器、聯(lián)軸器和傳動軸等

25、組成；軸封裝置為動密封，一般采用機械密封或填料密封；他們與支座、人孔、工藝接管等附加一起，構成完整的夾套的反應釜。</p><p>　　反應釜的機械設計是在工藝設計之后進行的，設計依據(jù)是工藝提出的要求和條件。工藝條件一般包括：全容積、最大工作壓力、工作溫度、介質(zhì)腐蝕性、傳熱面積、攪拌形式、轉(zhuǎn)速和功率、工藝接管尺寸方位等。</p><p><b>　　筒體和夾套的設計</b&

26、gt;</p><p>　　3.1筒體和夾套的尺寸計算</p><p>　　3.2夾套反應釜的強度</p><p>　　3.3. 穩(wěn)定性校核</p><p>　　3.4 水壓試驗校核</p><p>　　3.5 反應釜的攪拌裝置</p><p>　　攪拌裝置由攪拌器、軸及其支撐組成。攪拌器主

27、要有：槳式、推進式、框式、渦輪式、螺桿式和螺帶式。它的選型通常是工藝設計的任務。</p><p>　　3.5.1攪拌器的選型</p><p>　　根據(jù)任務書的要求，結(jié)合表4-4選取推進式攪拌器。</p><p>　　3.5.2攪拌軸設計</p><p>　　攪拌軸的機械設計內(nèi)容同一般傳動軸主要是結(jié)構設計和強度校核，對于轉(zhuǎn)速大于200轉(zhuǎn)每分鐘的

28、要進行臨界轉(zhuǎn)速的校核。由于本設計轉(zhuǎn)速是200轉(zhuǎn)每分鐘，所以不必進行臨界轉(zhuǎn)速的校核。</p><p>　　攪拌軸的支撐常采用滾動軸承，參考文獻1地十八章計算、選擇。本設計選用圓錐滾動軸承。</p><p>　　根據(jù)任務書，軸的強度與尺寸計算步驟具體如下：</p><p>　　3.6反應釜的傳動裝置</p><p>　　反應釜的攪拌器是由傳動裝置

29、來帶動。傳動裝置通常設置在釜頂封頭上部。反應釜傳動裝置設計內(nèi)容一般包括：電機、減速機的選型；選擇連軸器；選用和設計底座等。</p><p>　　電機功率Pd=(P+Pm)/效率=（4+0.1*4）/0.95=4.63KW</p><p>　　3.6.1電機的選型</p><p>　　本次設計中給定了電機形式，Y123M2-6，轉(zhuǎn)速為900轉(zhuǎn)每分鐘。</p>

30、;<p>　　3.6.2減速機的選型</p><p>　　V帶輪的設計計算內(nèi)容和步驟</p><p><b>　　3.6.3凸緣法蘭</b></p><p>　　凸緣法蘭一般是焊接與攪拌容器封頭上，用于連接攪拌傳動裝置，亦可兼作安裝、維修、檢查用孔。</p><p>　　設計中要選用的法蘭有多個，分別結(jié)合設

31、計尺寸與附表4-4,4-6,4-12，選取相應的法蘭，具體型號與尺寸在圖紙上顯示。</p><p>　　3.6.4 安裝底蓋</p><p>　　安裝底蓋根據(jù)機架與凸緣法蘭的尺寸，結(jié)合附表4-7,4-8進行選取，具體尺寸與型號見設備圖。</p><p>　　3.6.5機架的選取</p><p>　　機架是安放減速器用的，它與減速機底座尺寸應匹

32、配。V帶減速機自帶機架，選用其他類型標準釜用減速機按標準選配機架。</p><p>　　本次設計中選擇單支點機架，根據(jù)附表5-7，其型號為DJ30</p><p>　　3.6.6連軸器的選擇</p><p>　　電機或減速機輸出軸與傳動軸之間及傳動軸與攪拌軸之間的連接，都是通過連軸器連接的。本設計選擇的是TK-65彈性塊式連軸器。尺寸可通過查表得到，或見設備圖。&l

33、t;/p><p>　　3、7反應釜的軸封裝置</p><p>　　基于設計中的各種原因，我選擇的是填料密封。填料密封是一種功耗小，泄漏率低，密封性能可靠，使用壽命長的轉(zhuǎn)軸密封。</p><p>　　3.8反應釜的其他附件</p><p><b>　　3.8.1支座</b></p><p>　　夾套反應

34、釜多為立式安裝，最常用的支座為耳式支座。標準耳式支座（JB/T4725—92）分為A型和B型兩種。當設備需要保溫或直接支撐在留班上時選B型。</p><p>　　根據(jù)本設計的數(shù)據(jù)，結(jié)合附表4-9本設計中選擇的是B型耳式支座，尺寸見設備圖。</p><p>　　3.8.2手孔和人孔</p><p>　　手孔和人孔的設置是為了安裝、拆卸、清洗和檢修設備內(nèi)部的裝置。<

35、;/p><p>　　只設計了一個手孔，直徑為150mm，開于封頭上，尺寸見于圖紙。</p><p><b>　　3.8.3設備接口</b></p><p>　　化工容器及設備，往往由于工藝操作等原因，在封頭和筒體上需要開一些各種用途的孔。在本次設計中開有蒸汽入孔，加料孔，溫度計接口，壓縮空氣入口，防料口，冷凝水出口。尺寸在任務書中有標注。</

36、p><p>　　本設計中接口較多，其主要型號與尺寸見于圖紙關口表。</p><p><b>　　3.8.4視鏡</b></p><p>　　視鏡主要用來觀察設備內(nèi)部反應情況，也可以作為料面指示鏡，一般成對出現(xiàn)，當視鏡需要斜裝或設備直徑較小時，采用帶頸視鏡。結(jié)合附圖4-4，附表4-13選擇，具體尺寸型號見圖紙。</p><p>

37、;<b>　　第四章 結(jié)語</b></p><p>　　在為期兩周的設計里（12月16號開始到12月21號結(jié)束），在此設計過程當中首先要感謝老師，在這次課程設計中給予我們的指導，由于是初次做化工設備機械設備課程設計，所以，在設計整個過程中難免遇到這樣那樣的難題不知該如何處理，幸好有老師耐心教誨，給予我們及時必要的指導，在此向老師表達最誠摯的感謝！</p><p>　　

38、課程設計不同于書本理論知識學習，有些問題是實際實踐過程中無法用理論推導的，因此不免過程中有很多困難，但通過與同學的交流和探討，查閱文獻資料，查閱互聯(lián)網(wǎng)以及在鐘老師的指導幫助下，問題得到很好的解決。這讓我深深意識到自己知識體系的漏洞，但同時也深刻體會到同學間的團結(jié)互助的精神。</p><p>　　本次設計主要分為四個階段：準備階段；設計階段，化工設備的機械設計是在設備的工藝設計后進行的。根據(jù)設備的工藝條件，圍繞著設

39、備內(nèi)，外附件的選型進行機械結(jié)構設計，圍繞著確定的厚度大小進行強度，剛度和穩(wěn)定性的設計和校核計算。然后繪制裝配圖，邊算、邊選、邊畫、邊改，來完成；設計計算說明書階段，就是圖紙的理論依據(jù)，是設計計算的整體和總結(jié)，是審核設計的技術文件之一；課程設計答辯階段是最后的步驟，課程設計的圖樣及說明書全完成后，須經(jīng)指導老師審閱，得到認可后，方能參加答辯。</p><p><b>　　參考文獻</b><

40、/p><p>　　1 趙軍 張有忱 段成紅編.化工設備機械基礎.北京：化學工業(yè)出版社</p><p>　　2 蔡紀寧 張秋翔編 化工設備機械基礎課程設計指導書 化學工業(yè)出版社</p><p>　　3 詹長福.化工設備機械基礎課程設計指導書.北京.機械工業(yè)出版社</p><p>　　4 刁玉偉 王立業(yè).化工設備機械基礎.第二版.大連:大連理工大學出