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1、 化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計 題目：染料蒸發(fā)攪拌罐 班級:12 化工 學(xué)號:2012115168 姓名： 指導(dǎo)老師： 日期:2014年6月21日 湖北文理學(xué)院化學(xué)工程與食品科學(xué)學(xué)院10 / 17 目錄 緒論 . 2 課程設(shè)計的目的 . 2 課程設(shè)計的要求 . 2 課程設(shè)計的內(nèi)容 . 2 課程設(shè)計的步驟 . 2 第 1 章設(shè)計方案 . 3 1.1 設(shè)計依據(jù) . 3 1.2 設(shè)計參數(shù)要求 . 3 1.3 設(shè)計參數(shù)的確定 . 3 第 2 章工藝計算 . 5 2.1 筒體與封頭的設(shè)計 . 5 2.1.1 筒體材料的選擇 . 5 2.1.2 筒體厚度的計算 . 5 2.1.3 封頭的設(shè)計 . 5 2.1.
2、4 筒體與封頭水壓強(qiáng)度的校核 . 6 2.1.5 夾套的設(shè)計 . 6 2.1.6 封頭法蘭的設(shè)計 . 7 2.2 人孔的設(shè)計及補(bǔ)強(qiáng)的確定 . 7 2.2.1 人孔的選擇 . 7 2.2.2 視鏡的選擇 . 7 2.2.3 補(bǔ)強(qiáng)的確定 . 8 2.3 接口管的設(shè)計 . 9 2.3.1 蒸汽入口管的設(shè)計 . 9 2.3.2 冷卻水出口管的設(shè)計 . 10 2.3.3 進(jìn)料管的設(shè)計 . 10 2.3.4 出料管的設(shè)計 . 10 2.3.5 溫度計入口的設(shè)計 . 10 2.3.6 放空管接管口的設(shè)計 . 10 2.4 支座的設(shè)計 . 10 2.4.1 計算設(shè)備總質(zhì)量 . 10 2.4.2 支座的選用 .
3、 11 1）設(shè)定支座型號，數(shù)目并計算支座實際載荷 Q . 12 2）校核支座反力 Q 對器壁作用的外力矩 M . .13 2.5 校核攪拌軸強(qiáng)度及剛度 . 13 2.5.1 攪拌軸強(qiáng)度校核 . 13 2.5.2 攪拌軸剛度校核 . 13 設(shè)計總匯 . 13 設(shè)計圖 . 14 參考文獻(xiàn) . 16 緒論 課程設(shè)計的目的 培養(yǎng)學(xué)生把所學(xué) 化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ) 及相關(guān)課程的理論知識 ,在課程設(shè)計中 綜合的加運用 ,把化工工藝條件與化工設(shè)備設(shè)計有機(jī)地結(jié)合起來 ,鞏固和強(qiáng)化有關(guān) 機(jī)械課程的基本理論和基本知識 ? 培養(yǎng)學(xué)生對化工工程設(shè)計的基本技能以及獨立分析問題 ?解決問題的能力 ? 樹立正確設(shè)計思想 ,掌握是
4、化工單元設(shè)備設(shè)計的基本方法和步驟 ,為今后設(shè)計化工 及機(jī)械打下一定的基礎(chǔ) ? 培養(yǎng)學(xué)生熟悉 ?查閱并綜合運用各種有關(guān)的設(shè)計手冊 ?規(guī)范?標(biāo)準(zhǔn) ?圖冊等設(shè) 計技術(shù)資料 ? 課程設(shè)計的要求 1）樹立正確的設(shè)計思想 ? 2）具有積極主動的學(xué)習(xí)態(tài)度和進(jìn)取精神 ? 3）學(xué)會正確的使用和規(guī)范 ,是設(shè)計有法可依 ?有章可循 ? 4）學(xué)會正確的設(shè)計方法 ,統(tǒng)籌兼顧,抓住主要矛盾 ? 課程設(shè)計的內(nèi)容 根據(jù)教學(xué)大綱要求 ,完成一種典型設(shè)備的機(jī)械設(shè)計 ? 課程設(shè)計的步驟 1）對設(shè)計中要用的各種設(shè)計參數(shù)進(jìn)行計算和選取 , 以及根據(jù)制造容器的特殊 要求選擇材料 ? 2）利用計算公式對容器筒體和封頭壁厚的設(shè)計 , 以及封
5、頭類型的選擇 ? 3）根據(jù)鞍座承受的載荷而選用對稱布置的雙鞍座 , 再對容器進(jìn)行各種應(yīng)力分 析和校核 ? 4）從連接的密閉性 ?強(qiáng)度等出發(fā) ,標(biāo)準(zhǔn)選用各種法蘭 ?10 / 17 第 1 章設(shè)計方案 1.1設(shè)計依據(jù) 本液氨貯罐屬于中壓容器，設(shè)計以“鋼制壓力容器”國家標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù) ，嚴(yán)格 按照政府部門對壓力安全監(jiān)督的法規(guī)“壓力容器安全技術(shù)監(jiān)督教程”的規(guī)定進(jìn) 度進(jìn)行設(shè)計？以安全為前提，綜合考慮質(zhì)量保證的各個環(huán)節(jié)，盡可能做到經(jīng)濟(jì)合理 可靠的密封性，足夠的安全壽命？工藝設(shè)計的要求如下： 1作罐體,封頭和夾套的壁厚強(qiáng)度設(shè)計 2. 選配封頭和筒體的聯(lián)接法蘭 3. 選擇標(biāo)準(zhǔn)人孔，視鏡,各類接管和法蘭 4. 選擇
6、設(shè)備支座 5已知攪拌軸直徑為 50mm,扭轉(zhuǎn)角為 1o/m, T =40M,Pa 校核攪拌軸強(qiáng)度及剛度 1.2設(shè)計參數(shù)要求 設(shè)計壓力 罐內(nèi):0.3Mpa 夾套:0.3Mpa 工作溫度 罐內(nèi)： 120 C 夾套:9.81 X0- =0.00981MpaA/1=2X）.151+1 .785=1.087m 由于釜內(nèi)溶液密度和水的密度相當(dāng)，故質(zhì)量按水考慮？ 即 p =1000k/m3? 所以 Wa= V p =1.087 X 1000=1087kg 4） 夾套的質(zhì)量 根據(jù)化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)查表得,DN=1300mm,壁厚 23m 條件下筒節(jié)鋼 板質(zhì)量 q2=96m/kg,故 W4=q2L1 于是 W4=
7、q1L0=96 X0.85=81.6kg 5） 附加的質(zhì)量 人孔約重 200kg,其他管的總和安 300kg 計算, 10 / 17 故 W=200+300=500kg 6） 設(shè)備總質(zhì)量為： W= W 什 W2+W3+W4+W5 =249+27.54+1087+81.6+500=1945.14kg 2.4.2支座的選用10 / 17 1）設(shè)定支座型號，數(shù)目并計算支座實際載荷 Q 此為立式容器,故選耳式支座,由以上計算可知容器總重約 19.45KN,查化 工機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)（董大勤編）可得,可選 A 型支座,由表 13-5 可知可選 A2 或 A3, 考慮到總重,為穩(wěn)妥起見故選 A2 支座 3 個,
8、材料 Q235A? 當(dāng)采用3個耳式支座來承受這臺容器時，每個支座實際承受的載荷應(yīng)按下式 計算？ 式中 mo 設(shè)備總質(zhì)量 2 g - 重力加速度，取 g=9.81m/s Ge 偏心載荷 k - 不均勻系數(shù),當(dāng) n=3 時,k=1;當(dāng) n3 時，k=0.85 n支座數(shù)目 h水平力作用點至支座地板之間的距離，mm Se - 偏心距,mm 螺栓分布直徑？可用公式 e=J（ Di +26 +263 f -（b2-262 ）2 +2 （I2-S ）=1310 P水平力，取水平地震力 Pe 和水平風(fēng)載荷 Pw 二者中的大值 a0 - 地震系數(shù) 查化工機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)（董大勤編）表 13-5,可知支座號 2 的
9、S1 =40mm2 =100mm; 3 =6 mm,R 二 90mm. 則 = 1000 2 5 2 6 2 - 902 2 100 - 40 =1138.02mm 由于容器置于室內(nèi)，不考慮風(fēng)載，所以只計算水平地震力，設(shè)地震烈度為 8 級,查 表 13-8,得最大地震加速度為 0.24g,取二0.24 P=0.24 1945.14 9.81 =4579.63N ： 4.579kN 計算得: 2）校核支座反力Q對器壁作用的外力矩 Mmg+Ge 4 P h Ge | k n n 生 10-3kN Q = 194514 9.81 - 3 4 4579.63 100 3 1138.02 10-3 -6
10、.897 kN Q 32 13 / 17 由上查得的參數(shù)有 Q(l2- )_ 6.897 x (100 40) 103 = 103 二 0.413kN mM=1.36 kN-m 故采用 3 個支座能夠達(dá)到要求？ 耳式支座標(biāo)記為 JB/T 4712.3-2007 耳式支座 A2- I 2.5校核攪拌軸強(qiáng)度及剛度 已知攪拌為槳式 P=1.2Kw n=150r/min 攪拌軸直徑 50mm 扭轉(zhuǎn)角 17m, =40MPa 2.5.1攪拌軸強(qiáng)度校核 mN 1=9550 旦 n max =Mlmax =3.056MPa 1 /m 10 / 17 設(shè)計總匯10 / 17 符號 代表參數(shù) 符號 代表參數(shù) D
11、N 筒體直徑 Hs 鞍座設(shè)計高度 Lo 筒體長度（不含封 頭） cs 屈服極限 T 溫度 V 體積 P 設(shè)計壓力 Pt 試驗壓力 Pc 計算壓力 ct 管件應(yīng)力 2 許用應(yīng)力 m 質(zhì)量 入 腐蝕速率 L 兩封頭切線間距 離 n 設(shè)計年限 h 封頭直邊高 C2 腐蝕裕量 F 支座反力 Pi 液柱靜壓力 H 鞍座高度 焊接接頭系數(shù) A 鞍座中心線與封 頭切線間的距離 p 密度 Rm 橢圓封頭外徑 計算厚度 hi 封頭曲面深度 衍 設(shè)計厚度 M 彎矩 名義厚度 c 軸向應(yīng)力 隹 有效厚度 R 封頭內(nèi)徑 K 有效厚度封頭形 狀系數(shù) T 剪應(yīng)力 Ci 厚度負(fù)偏差 b2 筒體有效寬度 設(shè)計圖10 / 17 i M I * _ y Ill 10 / 17 參考文獻(xiàn) 1 董大勤化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)北京.化工工業(yè)出版社，2002.12 2 賀匡國.化工容器及設(shè)備簡明設(shè)計手冊.北京：化工工業(yè)出版社,2002 3 余國琮化工機(jī)械工程手冊（上卷）.第一版.北京.化學(xué)工業(yè)出版社,2003 10 / 17 4 丁伯民,黃正林.化工容器.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2002
染料蒸發(fā)攪拌罐
