2 框式盐析釜总体结构的设计
2.1 原始数据及工艺条件的确定
原始数据:工作压力(kg/cm2):设备内为2,夹套内为2,管内为6;工作温度(℃):设备内为90,夹套内为130,管内为150;传热面积为2.3 ;搅拌转数为75转/分;电机功率为3kw。
工艺条件的确定:根据参考《化工设备设计手册》[1]P463,确定设计压力和设计温度:
根据5.2.5.3:容器内设计压力为 ,夹套内设计压力为 ,管内设计压力为 。
根据5.2.6:当介质工作温度T>15℃时,设计温度为介质最低工作温度;容器内介质用蒸汽直接加热时,设计温度为介质最低工作温度。釜体内的设计温度T釜体=90℃;夹套内的设计温度T夹套=130℃。管内的设计温度 ℃。
根据参考《化工设备机械基础(第二版)》[2]P214,选取焊接接头系数为 。 。
2.2 釜体几何尺寸计算
2.2.1釜体材料的选取
釜体的可选用的碳钢、低合金钢材料一般有20、Q345R、Q235R等。以下挑选其中的Q235R和Q345R作比较。Q345R钢是屈服强度为340MPa级的压力容器专用板,它具有良好的综合力学性能和工艺性能,其强度、韧性、耐腐蚀性、低温和高温性能均优于相同含碳量的碳素钢。它是目前我国用途最广、用量最大的压力容器专用钢板。而Q235R是低碳钢中的一种钢材,常用于结构件的焊接。由于所设计的反应釜是常规的压力容器,并且在工厂中多采用低碳低合金钢制造,故由综合成本、使用条件等考虑选择Q345R为筒体的材料。
2.2.2 筒体内径Di的确定
根据给定容积 和表2.1,由于框式盐析釜设备内物料类型为液-固相物料,所以取长径比i=1.2。
筒体内径 按式2.1估算: (2.1)
式中, V— 工艺条件给定容积,
i— 长径比,i=
因此, m 圆整后
表2.1 几种反应釜的长径比i值
种类 设备内物料类型 i
一般搅拌釜 液-固或液-液相物料 1-1.3
气-液相物料 1-2
发酵罐类 1.7-2.5
2.2.3 确定筒体高度
根据参考《化工设备机械基础(第二版)》[2]P38得:反应釜容积V按下封头和筒体两部分容积之和计算。
圆整得
其中, — 高筒体容积, — 封头部分容积,
按圆整后的筒体高度修正实际容积,
2.2.4 封头的选型
常见的封头型式有锥形、蝶形、半圆形、椭圆形等。锥形封头有利于排料,但是容易使流体形成停滞区,会产生死区;碟形封头较好,但是成型困难,很少使用;半球形封头在其内壁产生的应力最小,壁厚最薄,节省材料,但封头深度较大,制造困难;而椭圆形封头与圆筒对接时受力最好,应力分布较好;综上选择标准椭圆形封头。
反应釜筒体与夹套最常用的封头型式是标准椭圆封头,以内径为基准的椭圆形封头类型代号为EHA1400 32-Q345R 25198,其内径与筒体内径相同
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