安徽理工大学 制药工程化工设备立式反应釜课程设计内容-朱文权(2)

1.6外压封头壁厚的设计 1.6.1设计外压的确定

封头的设计外压与筒体相同，即设计外压p=0.1MPa。

1.6.2封头壁厚的计算

设封头的壁厚Sn=5mm，则：Se=Sn–C= 5-1.25=3.75（mm），对于标准椭球形封头

K=0.9，Ri?KDi＝0.9×1100=990mm，Ri/Se=990/3.75

0.1250.125?查文献【1】式（15-6）可得，计算系数：A== 4.735×10-4

Ri/Se990/3.75由文献【1】图15- 7的水平坐标上找到A=4.735×10-4点，由该点作竖直线与对应的材料温度线相交，沿此点再作水平线与右方的纵坐标相交，得到系数B的值为值为：

B≈55MPa、E=1.87×105MPa

55B根据[p]=得：[p]==0.208MPa．

990/3.75Ri/Se因为p＝0.1MPa<[p]＝0.208MPa，所以假设Sn＝5mm偏大，考虑到与筒体的焊接，取封头的壁厚与筒体一致，故取Sn＝5mm。

1.6.3封头的结构与尺寸

由在文献【1】表16-5 釜体封头的结构如图1-1，封头质量：63.5（kg）

图1-1 釜体封头的结构与尺寸

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第二章 反应釜夹套的设计

2.1夹套的DN、PN的确定 2.1.1夹套DN的确定

由夹套的筒体内径与釜体筒体内径之间的关系可知按国家标准取：

Dj=Di+300＝1100+300=1400mm

故DN=1400mm

2.1.2夹套PN的确定

由设备设计条件单知，夹套内介质的工作压力为常压，故取PN＝0.25MPa

2.2夹套筒体的设计 2.2.1设计参数的确定

设计压力：Pw=0.1MP，P=1.1Pw =1.1×0.3MP，Pc=P+Pi C1=0.25 C2=1.0 Ф=1.0（整板冲压成型）

2.2.2夹套筒体壁厚的设计

因为pW为常压＜0.3MPa，所以需要根据刚度条件设计筒体的最小壁厚。 因Dj＝1400mm＜3800mm，取Smin＝2

Di/1000且不小于3mm另加C2，故

S圆整Sn=4mm

min＝

2?14001000+1=3.8（mm）

对于碳钢制造的筒体壁厚取Sn＝6mm。

2.2.3夹套筒体长度Hj的初步设计

根据DN=1100mm，由文献【1】表16-3可知，单位高的容积错误！未找到引用源。=0.950m/m，则筒体高度的估算值为

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?V?VF错误！未找到引用源。

V1?0.8?1.2?0.198=0.8021m

0.950圆整后Hj?802mm

由文献【1】表16-3得，错误！未找到引用源。=1400mm，错误！未找到引用源。=6mm的筒体1米高筒节钢板质量为208错误！未找到引用源。

则夹套筒体质量估算为208错误！未找到引用源。0.802=166.816kg

2.3夹套封头的设计

2.3.1封头的选型

查文献【1】表16-4可知，夹套的下封头选标准椭球型，内径与筒体相同（Dj＝1400mm）。代号EHA，标准JB/T4746—2002。夹套的上封头选无折边锥形封头，且半锥

?角??45、大端直径，小端直径DM?1112mm

2.3.2设计参数的确定

pW =0.1MP C2=1.0

Dj=1400

Smin=2Di/1000≧3

2.3.3椭球形封头壁厚的设计

因为pW为常压＜0.3MPa，所以需要根据刚度条件设计封头的最小壁厚。 因Dj＝1400mm＜3800mm，取S故Smin＝2

min＝2

Di/1000且不小于3mm另加C2，

错误！未找到引用源。1400/1000+1=3.8（mm），圆整Sn=4mm。

对于碳钢制造的封头壁厚取Sn＝6mm。

2.3.4椭球形封头直边尺寸、体积及重量的确定

根据DN?1400mm，由文献【1】表16- 5知：

直边高度h1： 25mm 容 积 VF： 0.3977m 深 度 h2： 350mm 内表面积 A： 2.2346m 质 量 m： 102.9kg

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2.3.5椭球形封头结构的设计

封头的下部结构如图2-1。由设备设计条件单知：下料口的DN＝100mm，查文献【1】表18-4可知，封头下部结构的主要结构尺寸Dmin＝210mm。

2.3.6带折边锥形封头壁厚的设计

考虑到封头的大端与夹套筒体对焊，小端与釜体筒体角焊，因此取封头的壁厚与夹套筒体的壁厚一致，即Sn＝6mm。结构及尺寸如图2-2所示。

图 2-1 下封头的结构图 2-2 上封头的结构

2.4传热面积的校核

DN=1100mm釜体下封头的内表面积A=1.3980m2 DN=1100mm筒体（1m高）的内表面积F1=3.46m2

夹套包围筒体的表面积FS=F1×Hj=3.46×0.802=2.7750（m2）

A+FS=1.398 + 2.775=4.1730(m)

由于釜内进行的反应是放热反应，产生的热量不仅能够维持反应的不断进行，且会引起釜内温度升高。为防止釜内温度过高，在釜体的上方设置了冷凝器进行换热，因此不需要进行传热面积的校核。如果釜内进行的反应是吸热反应，则需进行传热面积的校核，即：将A+FS=4.1730m2与工艺需要的传热面积F进行比较。若A+FS≥F，则不需要在釜内另设置蛇管；反之则需要蛇管。

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第三章 反应釜釜体及夹套的压力试验

3.1釜体的水压试验 3.1.1水压试验压力的确定

由反应釜设计条件单可知，反应釜材料为0Cr18Ni10Ti,在文献【1】表14-4中对应

0Cr18Ni10Ti,65°C内查得对应内许用应力[?]?[?]t?137MPa

水压试验的压力：pT?1.25p[?]?σ?>1.8时取1.8

且不小于(+0.1)，当p[?]t?σ?tpT?1.25?0.33?1?0.413MPa，p+0.1= 0.43MPa， 取pT=0.43MPa 3.1.2液压试验的强度校核

由?max?pT(Di?Sn?C) 得：

2(Sn?C)?max?0.43?（1100?5-1-0.25）?63.3MPa

2?（5-1-0.25）因?max＝63.3MPa<0.9?s?=0.9?200?0.85?153MPa，故液压强度足够

3.1.3压力表的量程、水温及水中Cl?浓度的要求

压力表的最大量程：P表=2pT=2×0.43=0.86MPa或0.645～1.72MPa 水温≥15℃ ，水中Cl浓度≤25mg/L。

?3.1.4水压试验的操作过程

操作过程：在保持釜体表面干燥的条件下，首先用水将釜体内的空气排空，再将水的压力缓慢升至0.43MPa，保压不低于30min，然后将压力缓慢降至0.33MPa，保压足

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