中北大学2015届毕业设计说明书
由公式?d=
PcDi+C2，得搅拌反应釜的?d： t2?????0.5Pc?d=
4.84?3400?1.0=60.59mm，圆整得?n=61mm，根据规定取封头壁厚
2?137?1?0.5?4.84与筒体比后一致?n=61mm。 （2）封头的直边尺寸、体积及重量
根据釜体的公称直径DN=3400mm，由文献及EHA封头的参数关系式得到釜体封头尺寸标注如表5.1所示。
表5.1釜体封头的尺寸
曲面高度 H1mm 850
直边高度 H0/mm 40
内表面积 A/m2 12.9581
厚度
容积
深度 h2/mm 890
质量 m/kg 5229
Di=2
2(H?h)?/mm
56
Vh/m3
5.5080
5.1.6外压筒体壁厚的设计
由设计条件可知，搅拌反应釜的夹套内介质的压力不为常压，去设计外压 P=0.15MPa。
设筒体的壁厚61mm，则?e=?n-C=61-1.25=59.75mm 所以对应的封头外径D0=Di+2?e=3519.5mm
3519.5由Lcr=1.17D0D0得：Lcr=1.17?3519.5?=31603.73mm
59.75?e11筒体的长度计算L'=L+Hi?h0，L'=4710+(890-40)+40=5033.34mm
33因为Lcr=31603.73mm≥L'，所以搅拌反应釜为短圆筒。
22.59ESe由文献可知短圆筒的稳定性计算可得圆筒的临界压力为：?P??
D0mL'D0?e
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2.59?1.874?105?59.752搅拌反应釜圆筒的临界压力:?P?==4.25MPa
3519.53?5033.34?3519.559.75故P≤?P?，所以假设?n=61mm满足稳定性要求，故筒体的壁厚?n=61mm。 5.1.7外压封头壁厚的设计
搅拌反应釜的封头设计与筒体相同，及设计外压0.15MPa。
设封头的壁厚?n=61mm，则：?e=?n-C=61-1.25=59.75mm，对于标准椭圆封头K=0.9，Ri=KDi=0.9?3400=3060mm,
Ri3060=?51.22， ?e59.75计算系数：A=
0.1250.125==2.4405?10?3 Ri?e51.22由文献中查的，在水平坐标轴中找到A=2.4405?10?3点，再由该点做竖直线与对应的材料温度线相交，然后沿此点在做水平线与右方的纵坐标相交，得到系数B的值为：
B≈256MPa、E=1.874?105MPa，根据?P?=
256B得：?P?==4.998MPa
51.22Ri?e因为P=4.2MPa≤?P?=4.998MPa，所以假设?n=61mm成立。
由上述计算可知搅拌反应釜的厚度?n=61mm，封头的结构如图5.1所示，其尺寸如表5.2所示。
图5.1釜体封头的结构与尺寸
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表5.2釜体封头的尺寸
Di/mm
3400
Hi/mm
890
h0/mm
40
?n/mm
61
5.2 反应釜夹套的设计 5.2.1 夹套的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：
Dj=Di+200＝3400+200=3600mm
故取DN=3600 mm
由设备设计条件知，夹套内介质的工作压力不为常压，取PN＝1MPa 5.2.2 夹套筒体壁厚的设计
因为Pw＞0.3MPa，所以需要根据刚度条件设计筒体的最小壁厚。
又因为Dj＝2000 mm＜3600mm，取?min＝2Di /1000且不小于3 mm，另加C2，?min＝6.8+2=8.8 mm，取?n＝10mm。 5.2.3 夹套筒体长度Hj的初步设计
H=
?V?VF0.8?61?5.5080??=3.3409m=3340.9mm，圆整后 H=3800mm V112.95815.2.4 夹套封头的选型
夹套的下封头选标准椭球型，内径与筒体相同(Dj＝3600mm)。代号EHA，标准JB/T4746-2002。夹套的上封头选带折边锥形封头，且半锥角??45?。 5.2.5 椭圆形封头壁厚的设计
因为Pw不为常压＞0.3MPa，所以需要根据刚度条件设计筒体的最小壁厚。夹套筒体与内筒的环焊缝，因检测困难，故取?=0.6，从安全计夹套上所有焊缝均取?=0.6，封头采用由钢板拼制的标准椭圆形封头，材料均为
Q235-B钢。夹套厚度计算如下：
由Dj＝2000 mm＜3600 mm，取?min＝2Di /1000且不小于3 mm，另加C2，得?min＝6.8+2=8.8 mm。对于碳钢制造的封头取最小厚度?n＝16mm。
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5.2.6 椭圆形封头结构尺寸的确定
由文献[20]318页表16-5。封头尺寸如表5.3所示。
表5.3封头尺寸
直边高度 h1/mm 40
深度 h2/mm 915
容积 VjF/m3 5.9972
质量 m/kg 1685.2
5.3 反应釜附件的选型及尺寸设计 5.3.1 工艺接管的设计
由文献附录六查无缝钢管 (1) 水蒸汽进口接管
采用?219mm×9.5mm无缝钢管，罐内的接管与夹套内表面磨平。配用突面板式平焊管法兰：HG20593 PL200-1.0 RF 20。
(2) 温度计接口
采用?45mm×2.5mm无缝钢管，伸入釜体内一定长度。配用突面板式平焊管法兰：HG20593 法兰：PL65-0.6 RF 0Cr18Ni10Ti。
(3) 工艺物料进口
采用?219mm×9.5mm无缝钢管，管的一端切成45?，伸入罐内一定长度。配用的突面板式平焊管法兰：HG20593 法兰 PL200-1.0 RF 0Cr18Ni10Ti。
(4) 放料口
采用?377mm×13.5mm无缝钢管，接管与封头内表面磨平。配用突面板式平焊管法兰：HG20593 法兰 PL350-1.0 RF 0Cr18Ni10Ti。与其配套的是动力驱动下展式铸不锈钢放料阀，标记：放料阀6-100 H9B61R-10P
(5) 水出口
采用?219mm×9.5mm无缝钢管，接管与封头内表面磨平。配用突面板式平焊管法兰：HG20593 PL200-1.0 RF 20。
(6) 安全阀接口
采用?89mm×4.5mm无缝钢管，接管与封头内表面磨平。配用突面板式平焊管法兰：
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HG20593 法兰 PL80-1.0 RF 0Cr18Ni10Ti。
(7) 固体物料
采用?630 mm×15 mm无缝钢管，罐内的接管与下封头内表面磨平磨平。配用突面板式平焊管法兰：HG20593 法兰 PL600-1.0 RF20。
(8) 视镜
采用?133mm×4mm无缝钢管，接管与封头内表面磨平。配用突面板式平焊管法兰：HG20593 法兰 PL125-1.0 RF 0Cr18Ni10Ti。 5.3.2 管法兰尺寸的设计
查阅相关文献[20]得到法兰选型并根据PN=5.6MP、1.5 MP和接管的DN，由板式平焊管法兰标准(HG20592)确定法兰的尺寸。管法兰的尺寸见表5.4。
表5.4 板式平焊管法兰的尺寸(HG20592)
连 接 尺 寸
接管
公称直
接管名称
径DN
A
D
水蒸汽进口及
200
水出口 氮气进口及工
200
艺物料进口 氢气进料口 温度计接口 放料口 安全阀接口 固体物料
200 50 350 80 500
219 57 377 89 530
320 140 490 190 645
280 110 445 150 600
18 14 22 18 22
8 4 12 4 20
219
320
280
18
8
219
340
295
22
12
直径K
L
n
C
外径
外径
中心圆
孔径
数量
格Th
度
f
B
266
2
222
法兰
螺栓孔
螺栓
螺栓
螺纹规
厚
d
度
径
法兰
厚
内
密封面
法兰
M20
26
M16
22 254 2 222
M16 M12 M20 M16 M20
22 16 26 18 32
254 88 413 124 568
2 2 2 2 2
222 59 280 91 534
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