年产1000吨环氧树脂工艺设计(4)

2019-03-11 11:34

Dj=800+100=900mm

符合压力容器的公称直径系列。 夹套筒体的高度的计算式:

H??V?VhVi?0.7?0.493?0.060?0.74m

0.385选取夹套高度Hj=700mm,则,这样是便于筒体法兰螺栓装拆,验算夹套传热面积为F=FiHj+Fh=0.385?0.7+0.6191=0.8886m2此步是为了验证是否符合条件中的所给的传热面积。

2.4.3 确定夹套的材料和壁厚

由于夹套内的介质为水或蒸汽,介质材料的腐蚀轻微,故选用Q235-B为夹套材料,查手册知板厚为4.5~16mm设计温度为90℃,Q235-B的许用应力为????113MPa,夹套加热蒸汽系统装有安全阀,选取夹套内压力p?1.1pw,即p=0.44MPa(假设夹套工作压力≤0.40MPa),夹套筒体与内筒采用环焊法,因无法双面焊和进行相应的探伤检查,从安全考虑,夹套上所有的焊缝均取焊缝系数??0.60,取壁厚附加量中的钢板厚度负偏差C1=0.6mm,单面腐蚀取腐蚀余量C2=1mm。

tt?PDj2?????Pt?C1?C2?0.44?900?1.6?4.53mm

2?0.6?113?0.44凸形封头的壁厚附加量也只考虑C1和C2,加工成型的减薄量由制造厂根据的加工条件所确定,以保证壁厚符合图纸要求,设计计算时可以不做考虑,取C1=0.6m,C2=1mm,校准椭圆形夹套封头的壁厚为:

t?2?????0.5PtPDi?C1?C2?0.44?900?1.6?4.52mm

2?0.6?113?0.5?0.44圆整到钢板规格厚度并查阅封头标准,选取夹套的筒体与封头厚度均取为tn=6mm。

2.4.4 确定内筒筒体材料和壁厚

筒体材料也可选Q235-B,筒体受内压取设计压力为P=0.35MPa,设计温度90℃,参考前面计算夹套壁厚结果,可知按强度计算内筒的壁厚约为5.5mm,而筒体又受外压作用,按设计外压P=0.44MPa,所得壁厚大于内压设计的壁厚,则按外压稳定设计的壁厚,一定能满足内压设计要求,可以不再做内压设计校核。

考虑到内筒筒体按外压设计,且受双面腐蚀作用,可以粗选筒体壁厚tn=15mm,并取C1=0.8mm,C2=2mm,筒体有效壁厚te=tn-C=12.2mm,D0/te=800/12.2=65.57。

内筒受外压作用的计算长度L为被夹套包围的筒体部分加凸形封头高的1/3,

11L?Hj?h2?h1?700?40??175?798mm

33L/D0=800/700=1.14

查教材《过程设备机械基础》(华东理工大学出版社,2006)图8-21,由D0/te=65.57和L/D0=1.14,可以查得系数A=3×10-2,再查该书图8-22,由系数A查得系数B=118Mpa。 筒体的许用压力

?P??B118??1.06MPa>p=0.44MPa D0/tg800/7.2因为[P]>P,且比较接近,所以取筒体tn=15mm,此外外压稳定和内压强度均能满足要求。

若选tn=10mm,te=tn-C=10-2.8=7.2mm,D0/te=800/7.2=111.1,查系数A=9.1×10-3,B=102Mpa,此时筒体的许用外压[P]

选用筒体下封头壁厚tn=15mm,壁厚附加量中C1=0.8mm,C2=2mm,所以筒体下封头的有效壁厚te=tn-C=12.2mm;标准椭圆封头的外压计算当量球面半径Ri=KDi=0.9×800=720,计算系数A为,

A?0.1250.125??2.12?10?3 Ri/te72012.2查教材《过程设备机械基础》(华东理工大学出版社,2006)图8-22,由系数A

查得系数B=29MPa,许用外压为

?P??B125??0.49MPa>p=0.44MPa Ri/te720/12.2取筒体下封头壁厚tn=15mm符合外压稳压和内压强度要求。

筒体的上封头只受内压作用,并不受外压作用,为了便于制造,故选取上封头壁厚与筒体下封头壁厚相同。

标准椭圆封头如右图所示:

2.4.5 水压试验及其强度校核

内筒体水压试验压力由

PT=P+0.1=0.33+0.1=0.43MPa PT=1.25×0.43=0.4125MPa

故取两者中最大值,为方便压力表读数,取PT=0.45MPa。 夹套水压试验压力由

PTj=P+0.1=0.44+0.1=0.54MPa PTj=1.25p=1.25×0.54=0.55Mpa

取夹套水压试验PTj=0.355MPa 内筒水压试验时壁内应力:

?T?pT?D??tn?c??0.45??800??15?2.8????17.62MPa2?tn?c??2??15?2.8??0.85?Tf?P0.45??0.9?700?0.5??15?2.8??TKD?0.5tn?c??29.42MPa2?tn?c??2??15?2.8??0.6

????夹套水压试验对壁内应力

?Tj?PTjDj?tn?c2?tn?c???????0.55??800??6?1.6???167.1MPa2??6?1.6??0.85

?Tjf?PTjKDj?0.5tn?c2?tn?c???????0.55??0.9?800?0.5??6?1.6???100.2MPa2??6?1.6??0.6

由于Q235-B在常温时的屈服强度σs=235Mpa 计算:

0.9σs=211.5Mpa

见水压试验对内筒,夹套壁内应力都小于0.9σs,水压试验安全。

当夹套做水压试验时,釜体将受外压作用,因夹套试验压力为PTj=0.55Mpa,而筒体的许用外压为[P]=0.49Mpa,故在夹套水压试验时,筒体内可不充压。

2.4.6 选择釜体、法兰

根据筒体内操作压力,温度和筒体直径,查表《过程设备机械设计》(华东理工大学出版)可初选乙型平焊法兰和《压力容器法兰类型与技术条件》法兰材料为Q235B,再查标准JB/T4702-2000《乙型平焊法兰》,公称压力PN=0.6Mpa的Q235B乙型平焊法兰在操作温度90℃的许用工作压力为0.48Mpa,大于筒体设计压力,所选用的乙型平焊法兰合适。

查标准《非金属软垫片》(JB/T 4704-2000),《缠绕垫片》(JB/T 4705-2000)和《金属包垫片》(JB/T 4706-2000)以及《压力容器法兰类型与技术条件》(JB/T 4700)选择石棉胶垫片和光滑面密封。

查标准《乙型平焊法兰》(JB/T 4702-2000),选用乙型平焊法兰光滑密封面,公称压力PN=0.6公称直径DN=2200,标记为法兰GⅡ6Ⅰ-2200 JB/T 4702-2000,记下法兰尺寸供绘图时使用,查标准《非金属软垫片》(JB/T 4704-2000),选用型号2240×2200×3 JB/T 4704-2000。

2.4.7 选择搅拌器,搅拌轴和联转器

根据工艺要求,查阅《化工容器及设备简明设计手册》第二版,选取圆盘涡轮式

直叶搅拌器。

搅拌器桨径:Dj=(0.2~0.5)DN=(0.2~0.5) ×800=240mm 搅拌器桨宽: b=0.125Dj=0.125×240=30mm 搅拌器桨长: l=0.25Dj=0.25×240=60mm 搅拌器圆盘直径:r=(3/4)Dj=180mm 距离下封头高度:h=Dj=240mm 叶片个数:z=6

选择搅拌器材料为45钢,查表得钢的许用应力[τ]=30~40Mpa许用系数A=118~107则搅拌轴的直径为:

d?A3P1.4?(118~107)3?(35.8~32.5)mm n50考虑到键槽对轴强度的削弱和物料对轴的腐蚀,根据《搅拌轴标准直径系列》,可取搅拌轴的直径为d=50mm。

查阅标准《搅拌传动装置-联轴器》(HG 21570-1995)中加壳式联轴器型式尺寸,技术要求,选用立式加壳式联轴器。公称直径50mm的联轴器的最大扭矩为[Mn] ≈530N·m,验算联轴器的扭矩,查表《工作情况系数》,选取工作情况系数k=1.5,联轴器的计算扭矩[Mnj]为

Mnj=kMn=1.5×9550×1.4/50=401N·m<[530]= [Mn]

夹套联轴器选用标准: 联轴器DN50 HG 21570-1995。 2.4.8 选用手孔、视镜,温度计工艺接管

由《板式平焊法兰手孔》(HG 21529-1995)选用光滑密封面的平盖手孔APN1,DN250JB/T589-1979。

由标准《组合式视镜》(HG21505-1992)选用碳钢帯颈视镜ⅡPN1.0,DN150B(HG 21505-1992)。

测温管口b采用Ф76×4,配凸面板手焊管法兰PN1.0 DN56 HG20593-1997(板式平焊钢管法兰)。

进料管口d采用Ф57×3.5无缝钢管,配法兰PN1.0 DN100 HG20593-1997《钢制


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