化工设备反应釜课程设计课件ppt.ppt

立式带夹套的反应釜设计立式带夹套的反应釜设计 v绪绪 论论v一、化工设备课程设计的目的和要求一、化工设备课程设计的目的和要求v(1)课程设计的目的课程设计的目的v 化工设备课程设计是培养学生设计能力的重要实践教学环化工设备课程设计是培养学生设计能力的重要实践教学环v节。在教师指导下，通过课程设计，培养学生独立地运用所节。在教师指导下，通过课程设计，培养学生独立地运用所v学到的基本理论并结合生产实际的知识，综合地分析和解决学到的基本理论并结合生产实际的知识，综合地分析和解决v工程实际问题的能力。当学生完成课程设计后，应达到下列工程实际问题的能力。当学生完成课程设计后，应达到下列v目的：目的：v1)通过课程设计，能够将化工设备课程和有关先修课程所通过课程设计，能够将化工设备课程和有关先修课程所v学的知识，在设计中综合地加以运用，使学到的知识得到巩学的知识，在设计中综合地加以运用，使学到的知识得到巩v固、加深和提高。固、加深和提高。v2)初步培养学生独立进行工程设计的工作能力，树立正确初步培养学生独立进行工程设计的工作能力，树立正确v的设计思想，掌提化工容器及设备设计的基本方法和程的设计思想，掌提化工容器及设备设计的基本方法和程v序，为今后从事工程设计打下良好的基础。序，为今后从事工程设计打下良好的基础。v3)使学生能够熟悉和运用设计资料，如有关国家（部颁）使学生能够熟悉和运用设计资料，如有关国家（部颁）v标准，以完成作为工程技术人员在机械设计方面所必备的标准，以完成作为工程技术人员在机械设计方面所必备的v基本训练。基本训练。v(2)化工设备课程设计的要求化工设备课程设计的要求v通过课程设计应达到以下要求：通过课程设计应达到以下要求：v1)树立正确的设计思想树立正确的设计思想v能够结合生产实际综合地考虑先进、安全、经济、可靠和能够结合生产实际综合地考虑先进、安全、经济、可靠和v实用等方面的要求，严肃认真地进行设计。实用等方面的要求，严肃认真地进行设计。v2)具有积极主动的学习态度具有积极主动的学习态度v在课程设计中遇到的问题，要随时查阅有关教科书或文在课程设计中遇到的问题，要随时查阅有关教科书或文v献，通过积极思考，提出个人见解尽可能自己解决，不要献，通过积极思考，提出个人见解尽可能自己解决，不要v太多地依靠指导老师帮助解决问题。太多地依靠指导老师帮助解决问题。v3)正确处理好几个关系正确处理好几个关系 v 继承和发展的关系继承和发展的关系 强调独立思考，并不等于设计者凭强调独立思考，并不等于设计者凭v空假想，不依靠设计资料和继承前人经验，这样是得不出空假想，不依靠设计资料和继承前人经验，这样是得不出v高质量设计的。对于初学设计的人来说，学会收集、理解高质量设计的。对于初学设计的人来说，学会收集、理解v、熟悉和使用各种资料，正是培养设计能力的重要方面。、熟悉和使用各种资料，正是培养设计能力的重要方面。v因此正确处理好继承和发展条件下的抄、搬、套问题，正因此正确处理好继承和发展条件下的抄、搬、套问题，正v是设计能力强的重要表现。是设计能力强的重要表现。 v正确使用标准规范正确使用标准规范 化工设备设计非常强调标准规范。化工设备设计非常强调标准规范。v但是并不是限制设计的创造和发展但是并不是限制设计的创造和发展，因此遇到与设计要因此遇到与设计要 v求有矛盾时，经过必要的手续可以放弃标准而服从设计要求有矛盾时，经过必要的手续可以放弃标准而服从设计要v求。但非标准件中的参数，一般仍宜按标准选用。求。但非标准件中的参数，一般仍宜按标准选用。v 学会统筹兼顾、抓主要矛盾学会统筹兼顾、抓主要矛盾v) 计算结果要服从结构设计的要求：对初学设计者，最计算结果要服从结构设计的要求：对初学设计者，最v易把设计片面划解为就是理论上的易把设计片面划解为就是理论上的v强度、刚度、稳定性等计算，认为这些计算结果不可更强度、刚度、稳定性等计算，认为这些计算结果不可更v改，实际上，对一个合理的设计，这些计算结果只对零件改，实际上，对一个合理的设计，这些计算结果只对零件v尺寸提供某一个方面的依据。而部件实用尺寸一定要符合尺寸提供某一个方面的依据。而部件实用尺寸一定要符合v结构等方面的要求。结构等方面的要求。v) 按几何等式关系计算而得的尺寸，一般不能随意圆整按几何等式关系计算而得的尺寸，一般不能随意圆整v变动；按经验公式得来的尺寸一般应圆整使用。变动；按经验公式得来的尺寸一般应圆整使用。 v) 处理好计算与绘图的关系：设计中要求算、画、选、处理好计算与绘图的关系：设计中要求算、画、选、 v改同时进行，但零件的尺寸以最后图样确定的为准。对尺改同时进行，但零件的尺寸以最后图样确定的为准。对尺v寸作出修改后，有时并不一定要求再对零件强度等进行计寸作出修改后，有时并不一定要求再对零件强度等进行计v算，可以据修改幅度、计算准确程度等来判断是否有必要算，可以据修改幅度、计算准确程度等来判断是否有必要v再行计算。再行计算。v二、化工设备课程设计的内容和步骤二、化工设备课程设计的内容和步骤v(1) 课程设计的内容课程设计的内容v 根据设计任务书的要求和设计条件单的根据设计任务书的要求和设计条件单的v 内容，在二周的时间内，内容，在二周的时间内，v 完成一种典型钢制容器完成一种典型钢制容器v 或设备或设备(如贮罐、反应釜如贮罐、反应釜)v 的机械设计。的机械设计。 绘制设备绘制设备v 总装图一张、重要部件图总装图一张、重要部件图v一张；书写设计说明书一份。一张；书写设计说明书一份。v (2)课程设计的一般步骤课程设计的一般步骤v1)准备阶段准备阶段v 设计前应准备好有关的设计资料、手册、图册。设计前应准备好有关的设计资料、手册、图册。v 认真研究设计条件单，分析设计条件单中的技术特性认真研究设计条件单，分析设计条件单中的技术特性v参数、接管表中各接管的规格和用途、设备示意图，明确参数、接管表中各接管的规格和用途、设备示意图，明确v设计要求和设计内容。设计要求和设计内容。v 设计前应认真复习教科书的内容、熟悉有关的设计资设计前应认真复习教科书的内容、熟悉有关的设计资v料和设计步骤。料和设计步骤。v 结合实验室的现有实验设备（如列管式换热器、填料结合实验室的现有实验设备（如列管式换热器、填料v塔、精馏塔、反应釜等），熟悉典型设备的结构，为设计塔、精馏塔、反应釜等），熟悉典型设备的结构，为设计v做准备。做准备。v2)机械设计阶段机械设计阶段 v化工容器及设备的机械设计是在设备的工艺设计后进行化工容器及设备的机械设计是在设备的工艺设计后进行v的。的。其内容和任务是根据设备的工艺条件（如工作压力、其内容和任务是根据设备的工艺条件（如工作压力、v温度、介质腐蚀性、结构形式和尺寸、接管方位标高等）温度、介质腐蚀性、结构形式和尺寸、接管方位标高等）v，围绕着确定壳体壁厚这一尺寸进行的强度、刚度和稳定，围绕着确定壳体壁厚这一尺寸进行的强度、刚度和稳定v性的设计或校核计算；对设备内、外附件进行机械结构设性的设计或校核计算；对设备内、外附件进行机械结构设v计和选型。这一过程往往通过计和选型。这一过程往往通过“边算、边选、边画、边改边算、边选、边画、边改”v的作法来实现，没有一次成功完成整个设计的做法。的作法来实现，没有一次成功完成整个设计的做法。v 选材选材 v 当设计条件单中没有提供使用的材料牌号时，通常先按当设计条件单中没有提供使用的材料牌号时，通常先按v压力因素进行选材。当操作温度高于压力因素进行选材。当操作温度高于200或低于一或低于一40v时，温度就是选材的决定因素；在腐蚀强烈或对物料的污时，温度就是选材的决定因素；在腐蚀强烈或对物料的污v染有特定要求的，腐蚀因素是选材的主要依据。当设计条染有特定要求的，腐蚀因素是选材的主要依据。当设计条 v v件单中提供了使用的材料牌号时，按要求使用，不需要另件单中提供了使用的材料牌号时，按要求使用，不需要另v行选材。行选材。v 外载荷的计算外载荷的计算 v外载荷的计算包括内压、外压、设备自重，零部件的偏载外载荷的计算包括内压、外压、设备自重，零部件的偏载v、风载载、地震载荷等，常用列表法，分项统计的方法来、风载载、地震载荷等，常用列表法，分项统计的方法来v进行。进行。v 强度、刚度、稳定性设计或校核计算强度、刚度、稳定性设计或校核计算 v根据结构形式、受力条件和材料的力学性能、耐腐性能等根据结构形式、受力条件和材料的力学性能、耐腐性能等v进行强度、刚度和稳定性计算，最后确定出合理的结构尺进行强度、刚度和稳定性计算，最后确定出合理的结构尺v寸。寸。v 选用零部件选用零部件v设备的附件结构，一般由工艺设计确定，附件的结构形式设备的附件结构，一般由工艺设计确定，附件的结构形式 v在满足工艺要求的条件下，由受力条件、制造、安装等因在满足工艺要求的条件下，由受力条件、制造、安装等因v素决定。如法兰、支座、人孔、视镜、液面计等附件。素决定。如法兰、支座、人孔、视镜、液面计等附件。v 传动装置的选型与计算传动装置的选型与计算 v对带有机械传动、液压传动的设备，这部分零部件大都标对带有机械传动、液压传动的设备，这部分零部件大都标v准化、可参考有关手册（如机械零件设计手册）进行计算准化、可参考有关手册（如机械零件设计手册）进行计算v、选型。、选型。v三、绘制设备装配图三、绘制设备装配图 v(1)选择主视图选择主视图 v根据设备设计条件单中的图示特点，采用全剖视的表达方根据设备设计条件单中的图示特点，采用全剖视的表达方v法，用以表达设备上各零部件之间的装配关系。法，用以表达设备上各零部件之间的装配关系。v(2)确定其它视图确定其它视图 v主视图确定后，选择俯视（或侧视）图，以表达设备上各主视图确定后，选择俯视（或侧视）图，以表达设备上各 v接管周向方位及支座的数量、外形及周向方位，补充了主接管周向方位及支座的数量、外形及周向方位，补充了主v视图对这些部分表达的不足。视图对这些部分表达的不足。 v(3)选择辅助图及各种表达方法选择辅助图及各种表达方法v根据设备的结构特点，采用局部放大图等表达方法来补充根据设备的结构特点，采用局部放大图等表达方法来补充v基本视图的不足，可用若干个局部放大图，分别表达设备基本视图的不足，可用若干个局部放大图，分别表达设备v与工艺接管、筒体与封头等连接情况和焊缝结构。与工艺接管、筒体与封头等连接情况和焊缝结构。v(4)提出技术要求提出技术要求v对设备制造、装配、检验和试车等工序提出合理的要求，对设备制造、装配、检验和试车等工序提出合理的要求，v以文字的形式标注在总装图上。以文字的形式标注在总装图上。v四、绘制零部件图四、绘制零部件图v对于标准零部件，有专门厂家生产的，可以不绘制零部件对于标准零部件，有专门厂家生产的，可以不绘制零部件v图；对于具有独立结构的零部件需要绘图，以便加工制图；对于具有独立结构的零部件需要绘图，以便加工制v造。造。 v五、设计计算说明书五、设计计算说明书v设计计算说明书是图纸设计的理论依据，是设计计算的整设计计算说明书是图纸设计的理论依据，是设计计算的整v理和总结，是审核设计的技术文件之一。其内容一般有以理和总结，是审核设计的技术文件之一。其内容一般有以v下部分：下部分：v(1)设计任务书；设计任务书； (2)前言；前言；(3)目录；目录； (4)设计条件单；设计条件单； (5)v设计方案的分析和拟定；设计方案的分析和拟定； (6)各部分结构尺寸的确定和设各部分结构尺寸的确定和设v计计算；计计算； (7)设备装配图；设备装配图； (8)设备部件图；设备部件图；(9)鸣谢；鸣谢； (10)v参参考文献考文献v设计计算说明书要求计算结果正确，论述清楚、文字精设计计算说明书要求计算结果正确，论述清楚、文字精v练，插图简明，体式符合学校的有关规定，装订成册练，插图简明，体式符合学校的有关规定，装订成册 。v立式带夹套的反应釜设计立式带夹套的反应釜设计 v带有搅拌装置的釜式反应器是化工、医药、染料、涂料等带有搅拌装置的釜式反应器是化工、医药、染料、涂料等v行业生产中常用的典型设备，行业生产中常用的典型设备，v它们的机械设计除涉及到化它们的机械设计除涉及到化v工设备机械基础教材中化工工设备机械基础教材中化工v容器设计的内容外，还有不容器设计的内容外，还有不v同的设计和计算要求。右图同的设计和计算要求。右图v为一台典型的带搅拌及夹套为一台典型的带搅拌及夹套v传热的反应釜。由图可知，传热的反应釜。由图可知，v反应釜通常由釜体、传热、反应釜通常由釜体、传热、v搅拌、传动、密封等装置及搅拌、传动、密封等装置及v有关附件组成。有关附件组成。 搅拌轴搅拌轴夹夹 套套釜釜 体体机机 架架减速器减速器电动机电动机密封装置密封装置搅拌桨搅拌桨温度温度计计v釜体是物料进行反应的空间，由筒体及上、下封头组成。釜体是物料进行反应的空间，由筒体及上、下封头组成。v传热装置是为了提供化学反应所需的热量或带走反应生成传热装置是为了提供化学反应所需的热量或带走反应生成v的热量。除了图中所用的夹套传热外，还有蛇管形式的传的热量。除了图中所用的夹套传热外，还有蛇管形式的传v热装置。搅拌装置由搅拌器和搅拌轴组成，其作用是迅速热装置。搅拌装置由搅拌器和搅拌轴组成，其作用是迅速v、均匀地混合物料，强化传质传热过程，从而加快反应速、均匀地混合物料，强化传质传热过程，从而加快反应速v率。为使搅拌器能够以一定的转速转动，需要设置与之配率。为使搅拌器能够以一定的转速转动，需要设置与之配v套的由电动机和减速机等组成的传动装置。反应釜上除了套的由电动机和减速机等组成的传动装置。反应釜上除了v有设备法兰、管法兰等静密封结构外，还有保证转轴密封有设备法兰、管法兰等静密封结构外，还有保证转轴密封v的动密封装置。可采用填料密封或机械密封。此外，根据的动密封装置。可采用填料密封或机械密封。此外，根据v工艺和维修要求，反应釜釜体上还设置了工艺接口管、人工艺和维修要求，反应釜釜体上还设置了工艺接口管、人v（手）孔、视镜、支座等许多附件。（手）孔、视镜、支座等许多附件。 v反应釜的机械设计就是根据工艺设计所确定的操作容积、反应釜的机械设计就是根据工艺设计所确定的操作容积、 v工作压力、工作温度、介质情况、传热面积、搅拌形式、工作压力、工作温度、介质情况、传热面积、搅拌形式、v转速和功率、以及管口尺寸和方位等工艺条件，选择各零转速和功率、以及管口尺寸和方位等工艺条件，选择各零v部件的材料，确定反应釜釜体、夹套的结构型式和尺寸。部件的材料，确定反应釜釜体、夹套的结构型式和尺寸。v通过强度、刚度和稳定性计算确定反应釜壳体、夹套壳体通过强度、刚度和稳定性计算确定反应釜壳体、夹套壳体v的壁厚和搅拌抽直径，并根据有关的标准对搅拌器、传动的壁厚和搅拌抽直径，并根据有关的标准对搅拌器、传动v装置、密封装置和各种附件进行选型，然后绘出所需的装装置、密封装置和各种附件进行选型，然后绘出所需的装v配图与必要的零部件图。配图与必要的零部件图。 v一、釜体的结构型式一、釜体的结构型式 v 反应釜的釜体由圆筒形壳体、上封头和下封头组成。封反应釜的釜体由圆筒形壳体、上封头和下封头组成。封v头型式多为椭球形，但对于含有固体颗粒或粘度较大物料头型式多为椭球形，但对于含有固体颗粒或粘度较大物料v的釜体，其下封头常采用便于出料的锥型封头；筒体与下的釜体，其下封头常采用便于出料的锥型封头；筒体与下 v筒体与下封头一般采用焊接。上封头与筒体的连接方式由筒体与下封头一般采用焊接。上封头与筒体的连接方式由v釜体的直径确定。当釜体直径釜体的直径确定。当釜体直径 800时，人在釜内的活时，人在釜内的活v动空间较小，故一般采用法兰联接。当釜体直径动空间较小，故一般采用法兰联接。当釜体直径 800v时，封头与筒体也可焊接。内时，封头与筒体也可焊接。内v件的装拆可通过封头上的人孔件的装拆可通过封头上的人孔v进入釜内来完成，有时为方便进入釜内来完成，有时为方便v装拆和检修，既用法兰来连接装拆和检修，既用法兰来连接v封头和筒体，又在封头上开设封头和筒体，又在封头上开设v人孔。人孔。v(1)筒体的直径和高度筒体的直径和高度v反应釜的外形尺寸如图所示，其中反应釜的外形尺寸如图所示，其中v筒体的内径筒体的内径 和长度和长度 可如下确定。可如下确定。 iDiDD iD jHH jiDH反应釜的外形反应釜的外形v筒体直径筒体直径 的确定的确定 v立式反应釜釜体的容积通常是指圆柱形筒体和下封头包含立式反应釜釜体的容积通常是指圆柱形筒体和下封头包含v的容积，即：的容积，即：v将釜体视为圆柱形筒体，初步估算釜体的内径将釜体视为圆柱形筒体，初步估算釜体的内径 ，取，取v将选定的将选定的 值代入上式，可初步估算出釜体的内径。值代入上式，可初步估算出釜体的内径。v考虑到釜体的内径应符合压力容器公称直径的标准。考虑到釜体的内径应符合压力容器公称直径的标准。v筒体的长度筒体的长度 的确定的确定v筒体的长度筒体的长度 可由下式确定可由下式确定iDTFVVViD24iVD H34iiVDHD/iH DHHTFVVVTFVVV24iFD HVV24FiVVHDv二、釜体壁厚的设计二、釜体壁厚的设计v(1)内压筒体壁厚的设计内压筒体壁厚的设计 v设计参数的确定设计参数的确定 v根据设备设计条件单中提供的根据设备设计条件单中提供的v有关技术特性参数和要求，确定设计参数。有关技术特性参数和要求，确定设计参数。v设计压力设计压力 ：无安全装置取：无安全装置取 1.1 ；装安全阀取；装安全阀取 (1.051.1) ；装爆破膜取；装爆破膜取 ；v计算压力计算压力 ： ， 5，可以忽略，可以忽略 ；v设计温度设计温度 ： 取操作介质的最高温度；取操作介质的最高温度；v焊缝系数焊缝系数 ： 根据筒体纵向焊缝的结构和无损探伤的要求根据筒体纵向焊缝的结构和无损探伤的要求v由由教材中的焊缝系数表确定（见教材中表教材中的焊缝系数表确定（见教材中表14-5） v壁厚附加量壁厚附加量 ： 0.25mm； 取值见有关文献取值见有关文献 pp(1.15 1.3)WpppWpWpcpcLppp/LppLptC1C2Cv筒体壁厚的设计筒体壁厚的设计v碳钢、低合金制筒体壁厚的设计采用试差法；碳钢、低合金制筒体壁厚的设计采用试差法；v高合金制筒体的壁厚由壁厚计算公式确定。高合金制筒体的壁厚由壁厚计算公式确定。v筒体的刚度校核筒体的刚度校核v碳钢和低合金钢制容器碳钢和低合金钢制容器v 3800 mm， 2 /1000且不小于且不小于3mm另加并圆整另加并圆整v至至 。 3800mm ， = /1000+4 mm v (2)内压封头壁厚的设计内压封头壁厚的设计v封头的选型封头的选型 v釜体的上下封头一般采用釜体的上下封头一般采用v椭球型或碟型，且尽可能椭球型或碟型，且尽可能v选用标准封头。当釜内有选用标准封头。当釜内有v固体物料或物料粘度较大，固体物料或物料粘度较大，v下封头可选用锥形封头，下封头可选用锥形封头，v以便卸料。以便卸料。 iDiDminSminSiDiDnSv设计参数的确定设计参数的确定v见见筒体筒体设计参数的确定。但焊缝系数的取法与筒体略有不设计参数的确定。但焊缝系数的取法与筒体略有不v同，即当封头的内径同，即当封头的内径1200mm时，采用整板冲压成型，焊时，采用整板冲压成型，焊v缝系数取缝系数取1。v封头壁厚的计算封头壁厚的计算v设计方法与内压筒体壁厚的设计方法相同。设计方法与内压筒体壁厚的设计方法相同。v当封头壁厚小于筒体壁厚时，将封头的壁厚调整至与筒体的当封头壁厚小于筒体壁厚时，将封头的壁厚调整至与筒体的v壁厚一致；当封头壁厚大于筒体壁厚时，将封头的直边部分壁厚一致；当封头壁厚大于筒体壁厚时，将封头的直边部分v进行加工，以便等壁厚焊接和降低边缘应力。进行加工，以便等壁厚焊接和降低边缘应力。 v三、外压釜体壁厚的设计三、外压釜体壁厚的设计 v当夹套内介质的工作压力高于釜内压力时，被夹套包覆的釜当夹套内介质的工作压力高于釜内压力时，被夹套包覆的釜v体为外压容器，为防止釜体发生失稳，需要对其进行稳定性体为外压容器，为防止釜体发生失稳，需要对其进行稳定性v计算。计算。v(1)外压圆筒壁厚的计算外压圆筒壁厚的计算-简化公式设计法简化公式设计法v 设计外压的确定设计外压的确定v根据设计条件单中釜体和夹套内介质的工作压力，确定设计根据设计条件单中釜体和夹套内介质的工作压力，确定设计v外压外压 。v圆筒壁厚的计算圆筒壁厚的计算v假设圆筒的壁厚为假设圆筒的壁厚为 ，由，由 = C、 分别计算分别计算v出出 、v由公式由公式 计算出临界长度计算出临界长度 值值v由由 或或 计算出筒体的计算长度计算出筒体的计算长度v将将 与与 进行比较，若进行比较，若 ，筒体为长圆筒；，筒体为长圆筒； v若若 ，筒体为短圆筒，筒体为短圆筒pnSeSnS2oinDDSeSoD1.17ooeDLcrDSLcrL13iLHh 23iLHh LLLLcrLcrLcrv长圆筒临界压力：长圆筒临界压力：v短圆筒临界压力：短圆筒临界压力：v由由 计算出计算出 p ，对于圆筒，对于圆筒m=3。v将将p与与 p 进行比较，若进行比较，若p p ，则假设，则假设 合理；反之不合合理；反之不合v理，重新设计，直至满足理，重新设计，直至满足p p为止。为止。v(2)图算法图算法 v外压圆筒所需的壁厚可利用教材中外压容器设计一章中的图外压圆筒所需的壁厚可利用教材中外压容器设计一章中的图v15-415-7进行计算，过程如下：进行计算，过程如下：v假设圆筒的壁厚为假设圆筒的壁厚为 ，由，由 、 ，分别计算，分别计算v出出 、 32.2()tecrOSpED22.6tecrOOeE SpDLDS crppmnSnSenSSC2oinDDS/oL D/oeDSLLv在图在图15-4的的 坐标中找到坐标中找到 的值，将此点沿水平方向的值，将此点沿水平方向v右移与对应的右移与对应的 / 线相交，当线相交，当 50时取时取50； v0.05时取时取0.05。过此交点向下作垂直线与水平轴相交，找到。过此交点向下作垂直线与水平轴相交，找到v交点的系数交点的系数A值。值。 v根据圆筒的材料选用图根据圆筒的材料选用图15-5图图15-7，在图的下方找到系数，在图的下方找到系数vA值，若值，若A在曲线的右侧，在此点作一垂直线与对应的材料在曲线的右侧，在此点作一垂直线与对应的材料v设计温度线相交，交点水平对应的值即为系数设计温度线相交，交点水平对应的值即为系数B。圆筒的许。圆筒的许v用外压用外压 按下式计算：按下式计算： v若若A在曲线的左侧，圆筒的许用外压在曲线的左侧，圆筒的许用外压 p按下式计算：按下式计算：v v /oL D/oL DoDeS p eoSpBD2 ()3teoSpE AD/oL D/oL Dv将将p与与 p进行比较，若进行比较，若p p ，则假设，则假设 合理；反之不合合理；反之不合v理，需要重新设计理，需要重新设计 ，直至满足，直至满足p p为止。为止。v (3)外压封头壁厚的设计外压封头壁厚的设计v设计外压的确定设计外压的确定v封头的设计外压与筒体相同。封头的设计外压与筒体相同。v封头壁厚的计算封头壁厚的计算v设封头的壁厚为设封头的壁厚为 ，令，令 = C ，根据封头的形式确定当，根据封头的形式确定当v量半径量半径 ，计算出，计算出 / 。用。用A=0.125 计算出系数计算出系数A值。值。v根据圆筒的材料选用图根据圆筒的材料选用图15-5图图15-7，在图的下方找到系数，在图的下方找到系数vA值，若值，若A在曲线的右侧，在此点作一垂直线与对应的材料在曲线的右侧，在此点作一垂直线与对应的材料v设计温度线相交，交点水平对应的值即为设计温度线相交，交点水平对应的值即为B系数。圆筒的许系数。圆筒的许v用外压用外压p按下式计算：按下式计算：nSnSnSeSeSnSoRoR()eoSR eoSpBRv若若A在曲线的左侧，圆筒的许用外压在曲线的左侧，圆筒的许用外压p按下式计算：按下式计算：v v将将p与与 p进行比较，若进行比较，若p p ，则假设，则假设 合理；反之不合合理；反之不合v理，需要重新设计理，需要重新设计 ，直至满足，直至满足p p为止。为止。v当按内压容器设计出的釜体壁厚与按外压容器的设计的釜体当按内压容器设计出的釜体壁厚与按外压容器的设计的釜体v壁厚不同时，取两者中的较大者。如上封头不包在夹套中，壁厚不同时，取两者中的较大者。如上封头不包在夹套中，v则不受外压作用，只按内压计算，但常取与下封头相同的壁则不受外压作用，只按内压计算，但常取与下封头相同的壁v厚。厚。 v四、四、釜体的压力试验釜体的压力试验 v压力试验的目的是检验釜体的宏观强度压力试验的目的是检验釜体的宏观强度(是否有异常变形是否有异常变形)和和v致密性致密性(有无泄漏有无泄漏)。是化工设备出厂时必须进行的工序。是化工设备出厂时必须进行的工序。 2 0.0833()teoSpEDnSnSv见教材有关章节见教材有关章节。v五、反应釜夹套的设计五、反应釜夹套的设计v (1)夹套的结构型式夹套的结构型式 HHHH夹套的结构型式夹套的结构型式HR30R30v采用夹套传热时，为防止热量散失，需要在夹套外设置保温采用夹套传热时，为防止热量散失，需要在夹套外设置保温v层。夹套的型式根据工艺设计要求和反应釜的具体结构进行层。夹套的型式根据工艺设计要求和反应釜的具体结构进行v选择，如要求上封头与筒体采用可拆性联结，则不能选用图选择，如要求上封头与筒体采用可拆性联结，则不能选用图v中的中的型。图中的型。图中的型应用最为广泛。其结构型式如下图。型应用最为广泛。其结构型式如下图。 型夹套的结构型夹套的结构 D iD j150-200D jD iSh45不锈钢不锈钢碳碳 钢钢碳碳 钢钢D jD iS45不锈钢不锈钢v (2)夹套的尺寸夹套的尺寸v夹套壁与釜体壁间构成一个供传热介质流动的空间，夹套的夹套壁与釜体壁间构成一个供传热介质流动的空间，夹套的v内径内径 一般可按下表确定。一般可按下表确定。v 夹套的内径夹套的内径 与筒体内径与筒体内径 之间的关系之间的关系v采用导热油加热时。夹套内径常取采用导热油加热时。夹套内径常取 +300，以增大夹套和釜，以增大夹套和釜v体的间隙，减小流动阻力。体的间隙，减小流动阻力。 v夹套高度夹套高度 主要取决于传热面积的要求，但一般还应不低于主要取决于传热面积的要求，但一般还应不低于v釜内的料液高度以保持传热釜内的料液高度以保持传热v均匀。因此，均匀。因此， 可如下估算：可如下估算： jDiDjD /mm500600 7001800 20003000 /mm +50 +100 +200iDjDiDiDiDiDjHjH24TFjiVVHDv将估算出的将估算出的 稍加固整后再校核传热面积稍加固整后再校核传热面积 ，即是否满足：，即是否满足： v其中其中 为釜体下封头的内表面积，为釜体下封头的内表面积， 为夹套包覆部分筒体的为夹套包覆部分筒体的v内表面积，内表面积， 为工艺所需的传热面积。为工艺所需的传热面积。v在确定夹套高度时，还要考虑两个因素在确定夹套高度时，还要考虑两个因素(1)当当反应釜筒体与反应釜筒体与v上封头用法兰连接时，夹套上边缘与法兰下表面的间距应不上封头用法兰连接时，夹套上边缘与法兰下表面的间距应不v小于小于150200mm ，以便装拆联接法兰的螺栓和螺母。以便装拆联接法兰的螺栓和螺母。(2)当当v反应釜采用悬挂式支座时，要避免因夹套顶部的位置而影响反应釜采用悬挂式支座时，要避免因夹套顶部的位置而影响v支座的焊接地位。夹套的顶部和底部开有供传热介质进出的支座的焊接地位。夹套的顶部和底部开有供传热介质进出的v管口。加热蒸汽要从上端进入夹套，冷凝水从下端排出。如管口。加热蒸汽要从上端进入夹套，冷凝水从下端排出。如v用液体进行加热或冷却侧必须下进上出，以保证传热液体充用液体进行加热或冷却侧必须下进上出，以保证传热液体充v满夹套。满夹套。jHksFFFkFSFFv为了尽量排去夹套中的空气或其它不凝性气体，还常在夹套为了尽量排去夹套中的空气或其它不凝性气体，还常在夹套v顶部另设排气管口，其直径不小于顶部另设排气管口，其直径不小于DN 10。v夹套封头的型式与釜体下封头相同。夹套封头的型式与釜体下封头相同。v(3)夹套圆筒壁厚的计算夹套圆筒壁厚的计算v 夹套圆筒壁厚的计算参见釜体内压筒体壁厚的设计。夹套圆筒壁厚的计算参见釜体内压筒体壁厚的设计。v(4)夹套封头壁厚的设计夹套封头壁厚的设计v 夹套封头壁厚的设计参见釜体内压封头壁厚的设计。夹套封头壁厚的设计参见釜体内压封头壁厚的设计。v(5)夹套的压力试验夹套的压力试验 v 参见釜体参见釜体的压力试验的压力试验。注意：做注意：做夹套的压力试验时，先夹套的压力试验时，先做做v釜体釜体的压力试验，待的压力试验，待釜体合格后，才焊上釜体合格后，才焊上夹套夹套做做压力试验。压力试验。v六、传热装置的设计六、传热装置的设计 v(1)夹套进气（汽）管的结构夹套进气（汽）管的结构 v采用气（汽）体作传热介质时，若夹套进气（汽）管内的气采用气（汽）体作传热介质时，若夹套进气（汽）管内的气v速较高，需考虑采取防止气体直接冲刷釜体外壁的措施。采速较高，需考虑采取防止气体直接冲刷釜体外壁的措施。采v用下图所示的防冲挡板或用下图所示的防冲挡板或v侧向开孔的进气管，在结侧向开孔的进气管，在结v构尺寸上要求气体进入夹构尺寸上要求气体进入夹v套处的通气截面积大于进套处的通气截面积大于进v气管的横截面积。用液体气管的横截面积。用液体v作传热介质时，为了提高作传热介质时，为了提高v传热效果，在釜体外壁上传热效果，在釜体外壁上v焊接螺旋形导流板有利于焊接螺旋形导流板有利于v提高液体流速、增大传热提高液体流速、增大传热夹套进气（汽）管的结构夹套进气（汽）管的结构 v流板系用扁钢沿筒体圆周方向螺旋绕制而成、且导流板与夹流板系用扁钢沿筒体圆周方向螺旋绕制而成、且导流板与夹v套内壁的间隙越小越好。套内壁的间隙越小越好。v(2)釜内蛇管的结构釜内蛇管的结构v当工艺所需的传热面积较大，夹套的传热面积不能满足要当工艺所需的传热面积较大，夹套的传热面积不能满足要夹套内螺旋形导流板的结构夹套内螺旋形导流板的结构 D iD jhh0-3D jD ih0-3hv求，或釜内衬里为导热性差的材料时，可采用蛇管传热。蛇求，或釜内衬里为导热性差的材料时，可采用蛇管传热。蛇v管一般用管子盘旋成圆柱弹簧状，故亦称盘管，其结构如图管一般用管子盘旋成圆柱弹簧状，故亦称盘管，其结构如图v所示。由于蛇管浸没在物料中，因此热损失小、传热效果所示。由于蛇管浸没在物料中，因此热损失小、传热效果v好，还可起到搅拌导流筒的作用，好，还可起到搅拌导流筒的作用，v提高了搅拌效率，但检修较麻烦。提高了搅拌效率，但检修较麻烦。v蛇管的传热面积与其管径、管长蛇管的传热面积与其管径、管长v有关。为了保证蛇管内介质的流有关。为了保证蛇管内介质的流v速和制造方便，蛇管管径一般为速和制造方便，蛇管管径一般为vDN 25-65。 v蛇管的进出口最好尽量设置在同蛇管的进出口最好尽量设置在同v一端，这样可只与一个端盖相连接而装拆方便。但蒸汽加热一端，这样可只与一个端盖相连接而装拆方便。但蒸汽加热v时要上进下出，以利冷却水的排出、减少振动。有时出于工时要上进下出，以利冷却水的排出、减少振动。有时出于工 蛇管结构蛇管结构 D1v艺或结构需要。也可将进出口安排在筒体上。常见的蛇管进艺或结构需要。也可将进出口安排在筒体上。常见的蛇管进v出口结构见下图。出口结构见下图。（a） （b） （c） （d） （e） 蛇管进出口结构蛇管进出口结构 v(a)型用于蛇管与封头可一起拆下的情况，型用于蛇管与封头可一起拆下的情况，(b)型用于蛇管需型用于蛇管需v经常拆卸，而釜内又有足够空间可装拆法兰的场合；经常拆卸，而釜内又有足够空间可装拆法兰的场合；(c)型结型结v构简单、使用可靠，要拆卸接头时可在设备外短节的焊缝处构简单、使用可靠，要拆卸接头时可在设备外短节的焊缝处v割断，装时再焊上；割断，装时再焊上；(d) 型为有衬里的结构；型为有衬里的结构；(e)型进出口管型进出口管v采用填料密封与封头连接，管端用螺纹法兰，适用于需要经采用填料密封与封头连接，管端用螺纹法兰，适用于需要经v常装拆蛇管的场合。常装拆蛇管的场合。v七、七、釜体容器法兰的联接结构釜体容器法兰的联接结构v法兰联接结构由一对法兰、一个垫片、若干个螺栓和螺母构法兰联接结构由一对法兰、一个垫片、若干个螺栓和螺母构v成，其设计内容包括：成，其设计内容包括：v法兰的设计、密封面形法兰的设计、密封面形v式的选型、垫片设计、式的选型、垫片设计、v螺栓和螺母的设计等。螺栓和螺母的设计等。 v(1)法兰的设计法兰的设计v容器法兰有甲型平焊法兰（容器法兰有甲型平焊法兰（JB/T47012000）、乙型平焊法）、乙型平焊法v兰（兰（JB/T 47022000）、长颈法兰（）、长颈法兰（JB/T 47032000）三）三v种，设计时首先由法兰的公称压力种，设计时首先由法兰的公称压力PN、公称直径、公称直径DN由教材由教材v中的压力容器法兰分类及参数表确定确定其型式，然后根据中的压力容器法兰分类及参数表确定确定其型式，然后根据v法兰型式及其法兰型式及其PN 、 DN ，由对应的容器法兰标准设计出法由对应的容器法兰标准设计出法v兰的结构和尺寸。兰的结构和尺寸。 v(2)密封面的形式密封面的形式v容器法兰的密封面形式有容器法兰的密封面形式有平面密封面平面密封面、凹凸密封面凹凸密封面、榫槽密榫槽密v封面封面、环密封面环密封面。密封面的形式可根据操作介质、法兰的公。密封面的形式可根据操作介质、法兰的公v称压力称压力PN 、工作温度由教材中的压力容器法兰垫片选用表、工作温度由教材中的压力容器法兰垫片选用表v确定。确定。 v(3)垫片的设计垫片的设计v根据材质的不同，垫片分为根据材质的不同，垫片分为非金属垫片非金属垫片、组合式垫片组合式垫片和和金属金属v垫片垫片三种，垫片的形式可根据操作介质、法兰的公称压力三种，垫片的形式可根据操作介质、法兰的公称压力vPN 、工作温度、法兰、工作温度、法兰v的型式由压力容器法的型式由压力容器法v兰垫片选用表确定。兰垫片选用表确定。v垫片的尺寸由法兰的垫片的尺寸由法兰的v公称压力、公称直径公称压力、公称直径v根据垫片的标准确定。压力容器法兰非金属软垫片的结构见根据垫片的标准确定。压力容器法兰非金属软垫片的结构见v图、尺寸查压力容器法兰非金属软垫片的标准。图、尺寸查压力容器法兰非金属软垫片的标准。 v(4)螺栓、螺母的设计螺栓、螺母的设计 v螺栓、螺母的规格和数量由法兰的结构和尺寸确定，螺栓的螺栓、螺母的规格和数量由法兰的结构和尺寸确定，螺栓的 压力容器法兰非金属软垫片压力容器法兰非金属软垫片 DoD iv长度由法兰的厚度（长度由法兰的厚度（ ）、垫片的厚度（）、垫片的厚度（ ）、螺母的厚度）、螺母的厚度v（ ）、垫圈厚度（）、垫圈厚度（ ）、螺栓伸出长度）、螺栓伸出长度 确定。确定。v(5) 垫片、螺栓、螺母的材料垫片、螺栓、螺母的材料 v 根据法兰的型式、工作温度由法兰、垫片、螺栓、螺母的根据法兰的型式、工作温度由法兰、垫片、螺栓、螺母的v材料匹配表进行选材。材料匹配表进行选材。v八、管法兰的联接结构八、管法兰的联接结构v (1) 钢制管法兰的设计钢制管法兰的设计 v 管法兰是压力容器及设备与管道联接的标准件、通用件。管法兰是压力容器及设备与管道联接的标准件、通用件。v将操作介质的工作压力将操作介质的工作压力 圆整至符圆整至符v合规定的公称压力合规定的公称压力PN ，即管法兰的，即管法兰的v公称压力，根据接管的公称压力，根据接管的DN 和管法兰和管法兰v的公称压力的公称压力PN ，由管法兰标准确定，由管法兰标准确定v法兰的类型。法兰的类型。SHh(0.30.5)d22(0.30.5)LSHhdWpv(2)管法兰的密封面形式管