8000L提取罐設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)(刪減版)

1、四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)8000L提取罐設(shè)計(jì) 學(xué) 生:學(xué) 號(hào): 專 業(yè):過(guò)程裝備和控制工程 班 級(jí):200指導(dǎo)教師: 曾 四川理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院二O一三年六月11四 川 理 工 學(xué) 院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)（論文）題目： 8000L提取罐設(shè)計(jì) 學(xué)院：機(jī)械工程 專業(yè)：過(guò)程裝備與控制工程 班級(jí)：2學(xué)號(hào)：0學(xué)生： 指導(dǎo)教師： 曾 接受任務(wù)時(shí)間 2013年3月1日 系主任 （簽名）院長(zhǎng) （簽名）1畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的主要內(nèi)容及基本要求給定：設(shè)備容積：8000L 加熱面積：15m2內(nèi)膽設(shè)計(jì)壓力：常壓 夾套設(shè)計(jì)壓力：0.35MPa設(shè)備主體材料：0Cr18Ni9 過(guò)濾面積：2.4m2完成：0#總裝配圖一張，

2、零部件圖0#圖總量1張，設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份。2指定查閱的主要參考文獻(xiàn)及說(shuō)明1）過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)，化學(xué)工業(yè)出版社 2）化工設(shè)備設(shè)計(jì)全書(shū)，化學(xué)工業(yè)出版社 3）中藥提取工藝與設(shè)備，化學(xué)工業(yè)出版社4）制藥化工過(guò)程及設(shè)備，中國(guó)醫(yī)藥科技出版社3進(jìn)度安排設(shè)計(jì)（論文）各階段名稱起 止 日 期1資料收集，閱讀文獻(xiàn)，完成開(kāi)題報(bào)告3月 5日至3月28日2完成所有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)計(jì)算工作3月29日至4月25日3完成所有圖紙繪制4月26日至5月20日4完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)5月21日至6月 1日5完成圖紙和說(shuō)明書(shū)的修改，答辯的準(zhǔn)備和畢業(yè)答辯6月 2日至6月20日摘 要提取罐是主要用于醫(yī)藥化工中常用的浸出提取設(shè)備特別適合于植物產(chǎn)物所含成分

3、的浸出提取。也可用于化工生產(chǎn)和食品加工行業(yè)。此設(shè)計(jì)中按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，在設(shè)計(jì)要求的條件下，處于安全和便捷的考慮，著重對(duì)提取罐的圓筒、錐殼、夾套、濾網(wǎng)等進(jìn)行幾何尺寸設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核，以保證生產(chǎn)的需要。同時(shí)對(duì)封頭、法蘭、支座、接管等進(jìn)行選型。關(guān)鍵詞：提取罐； 醫(yī)藥；國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；強(qiáng)度校核ABSTRACTExtractor is mainly used in popular medicine chemical leaching device ideal for plant products contain components extract. It can also be used for chemical

4、 production and food processing industry.This design in accordance with national standards, design requirements and conditions, is in a safe and convenient, focusing on extracting cans of cylinder, cone, jacket, filters, etc.,-geometry design and strength, to ensure that the needs of production. At

5、the same time on the head, flanges, supports, taking over for selection.Keywords: Extractor; medicine; national standards; strength check1299549404目 錄摘要.ABSTRACT.第1章 緒論.11.1中藥提取物發(fā)展現(xiàn)狀.11.3 中藥提取物的設(shè)備和方法.1 1.3.1 超臨界流體萃取技術(shù).1 1.3.6 破碎提取法.4 1.3.7 其它提取法.41.5中藥提取物的標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用.5第2章 罐體設(shè)計(jì).72.1 罐體的設(shè)計(jì).72.1.1 圓筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).72

6、.1.4 提取罐主體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖.92.4 夾套的幾何尺寸計(jì)算.212.4.1夾套的直徑和高度.212.5 過(guò)濾網(wǎng)的尺寸設(shè)計(jì).26第3章 封頭設(shè)計(jì)及耐壓試驗(yàn).283.1 上下封頭的選擇和設(shè)計(jì).283.1.1上封頭結(jié)構(gòu)形式的選擇.283.1.3下封頭的選擇壁厚及壁厚計(jì)算.293.2.2夾套液壓試驗(yàn).32第4章 提取罐標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)計(jì).344.1 法蘭設(shè)計(jì).344.1.1 法蘭型式的選擇.344.1.3乙型平焊法蘭尺寸354.2 容器的接管及開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算364.3.4 核算支座允許載荷.444.4 安全泄放裝置.44第5章 結(jié)論 .46參考文獻(xiàn) . 47致謝48第1章 緒論1.1中藥提取物發(fā)展現(xiàn)狀 中藥提取

7、物，不同于植物提取物，來(lái)源于自然界（包括植物、動(dòng)物、和礦物質(zhì)，下用來(lái)預(yù)防，診斷和治療疾病的天然物，是對(duì)中藥材的深度加工，具有開(kāi)發(fā)投入較少、技術(shù)含量高、產(chǎn)品附加值大、國(guó)際市場(chǎng)廣泛等優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)。為提高中藥質(zhì)量，讓中藥步入國(guó)際市場(chǎng),一些現(xiàn)代高新工程技術(shù)正不斷地被借鑒到中藥生產(chǎn)中來(lái), 一方面使中藥生產(chǎn)更加符合傳統(tǒng)的中醫(yī)藥理論, 確保用藥的質(zhì)量要求,另一方面也提高了現(xiàn)有中草藥資源的利用率。因此將對(duì)以下幾種研究和應(yīng)用較多且有發(fā)展前景的中藥提取分離方法作一綜述1。1.3.3 微波輔助提取法 微波輔助提取(microwave extraction,ME 或microwave assistedextractio

8、n,MAE) 又稱微波萃取,是一種新的提取方法，由微波和傳統(tǒng)的溶劑萃取法相結(jié)合形成的。具有耗能低、操作時(shí)間短、溶劑耗量少、選擇性高、目標(biāo)組分提取率高等優(yōu)點(diǎn),已成為分析化學(xué)的一種快速制樣手段。它的原理是在微波場(chǎng)中，吸收微波能力的差異使得基體物質(zhì)的某些區(qū)域或萃取體系中的某些組分被選擇性加熱，從而使得被革取物質(zhì)從基體或體系中分探索之路2。1.3.5 半仿生提取法 半仿生提取法（簡(jiǎn)稱SBE法）是將整體藥物研究法與分子藥物研究法相結(jié)合，從生物藥劑學(xué)的角度，模擬口服給藥及藥物經(jīng)胃腸道轉(zhuǎn)運(yùn)的原理，為經(jīng)消化道給藥中藥制劑設(shè)計(jì)的一種新的提取工藝。即將藥料先用一定pH的酸水提取，繼以一定pH的堿水提取，提取液分別

9、濾過(guò)、濃縮，制成制劑。它將分析思維與系統(tǒng)思維統(tǒng)一起來(lái)，形成觀察問(wèn)題的新思路，即在中藥提取中堅(jiān)持了“有成分論，不唯成分論，重在機(jī)體的藥效學(xué)反應(yīng)?！边@種新提取法可以提取和保留更多的有效成分，能縮短生產(chǎn)周期，降低成本，多種復(fù)方制劑的研究提示，“SBE 法”有可能替代“WE法”（水提取法）。而且這種提取方法在中藥飲片顆粒化的研究中，也有著廣闊的應(yīng)用前景。“半仿生提取法”能體現(xiàn)中醫(yī)臨床用藥的綜合作用特點(diǎn)，符合回服給藥經(jīng)胃腸道轉(zhuǎn)運(yùn)吸收的原理。但目前這方法仍間也極短，但提取物的收率并不是最高，且也局限于實(shí)驗(yàn)研究，要應(yīng)用于大生產(chǎn)，還需進(jìn)一步研究2。1.3.7 其它提取法 大孔樹(shù)脂吸附技術(shù)，工業(yè)色譜技術(shù)，分子蒸

10、餾技術(shù)目前業(yè)已在中國(guó)提取物行業(yè)大量應(yīng)用，另外膜分離技術(shù)在茶葉的有效成分的提取方面發(fā)揮了重要的作用。罐內(nèi)達(dá)到需要溫度時(shí)減少供給熱源，使上升汽態(tài)酒精經(jīng)過(guò)冷凝器后成液態(tài)酒精回流即可，為了提高效率，可用泵強(qiáng)制循環(huán)，使藥液從罐下部通過(guò)泵吸出再缸上部進(jìn)口回至罐內(nèi)，解除局部溝流。 （三）提油：先把含有揮發(fā)油的中藥和水加入提取罐內(nèi),打開(kāi)油分離器的循環(huán)閥門,調(diào)整旁通回流閥門,開(kāi)供給熱源閥門達(dá)到揮發(fā)溫度時(shí)打開(kāi)冷卻水進(jìn)行冷卻,經(jīng)冷卻的藥液應(yīng)在分離器內(nèi)保持一定高度使之分離,再個(gè)油水分離器輪換使用。 （四）回收油精： 將酒精加入缸內(nèi)，給蒸氣打開(kāi)冷卻水，再打開(kāi)回收閥門即可。1.5中藥提取物的標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用 絕大多數(shù)的植物提取

11、物主要以外銷為主，這可能與中國(guó)中醫(yī)藥界對(duì)中藥提取物的看法仍然有很多分歧有關(guān)，很多人認(rèn)為中藥提取物與中藥飲片有很大的分別甚至不能稱之現(xiàn)代藥理學(xué)研究、中藥新劑型研制、提高中藥產(chǎn)品生產(chǎn)效率均有重要意義。隨著現(xiàn)代中藥提取技術(shù)的應(yīng)用, 中藥生產(chǎn)必將向過(guò)程可控、產(chǎn)物明確、質(zhì)量嚴(yán)格的方向發(fā)展, 從根本上提高中藥產(chǎn)品的科技含量, 使得傳統(tǒng)中藥領(lǐng)域向現(xiàn)代化、科學(xué)化、產(chǎn)業(yè)化、精細(xì)化、標(biāo)準(zhǔn)化的方向邁進(jìn)總的來(lái)說(shuō)，目前中藥提取物的發(fā)展勢(shì)頭是好的，由逐漸替代中藥飲片的可能。但是由于歷史較短，發(fā)展過(guò)快，水平不一，利潤(rùn)逐步調(diào)低，取法國(guó)際統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，中藥提取物已經(jīng)發(fā)展到了一個(gè)瓶頸階段，必須要大力投入在中藥標(biāo)準(zhǔn)方面的研究，掌握了標(biāo)

12、準(zhǔn)的主動(dòng)權(quán)也就掌握了中藥銷售的主動(dòng)權(quán)。在不斷的經(jīng)營(yíng)過(guò)程中借鑒的國(guó)外天然藥物的發(fā)展模式和方法，即可強(qiáng)化中藥產(chǎn)業(yè)的持續(xù)創(chuàng)新能力，又能為中藥產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)跨躍式發(fā)展提供技術(shù)保障3。第2章 罐體設(shè)計(jì)2.1 罐體的設(shè)計(jì)提取罐在此設(shè)計(jì)中作為一個(gè)壓力容器的反應(yīng)容器，可以分為立式，臥式等，在本次試驗(yàn)中，結(jié)合設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目要求，查閱各種資料，采用立式提取罐設(shè)計(jì)。其罐體采用圓柱形，因?yàn)閳A柱形容器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，易于制造與檢修，廣泛用于反應(yīng)器，換熱器，分離器等。該提取罐作為中藥的反應(yīng)提取設(shè)備，初步確定提氣罐結(jié)構(gòu)形式，主要由圓筒，封頭，排放，可作為不同直徑圓筒的中間過(guò)渡段，因而在中、低壓容器中使用較為普遍。表如下幾種

13、形式：a型僅圓筒外部有夾套；b型僅圓筒和下封頭有夾套；c型為減小外壓容器計(jì)算長(zhǎng)度L，在圓筒部分的夾套采用了分段結(jié)構(gòu)或帶有加強(qiáng)圈；d型為圓筒、下封頭及上封頭的一部分有夾套。圖2-2 夾套的常用結(jié)構(gòu)夾套型式可按工藝設(shè)計(jì)要求及反應(yīng)釜具體結(jié)構(gòu)的不同而選擇，如上封頭與筒體必須采用法蘭連接時(shí)，就不能采用圖中的d型。一般b型應(yīng)用最為廣泛，這種夾套結(jié)構(gòu)的實(shí)用壓力為0.6MPa（350時(shí)）和1MPa（300）。在此設(shè)計(jì)中，需要溫度的控制，則需要在圓筒和錐殼的外側(cè)裝一換熱元件，常用的換熱元件有夾套和內(nèi)盤管，但是當(dāng)夾套的傳熱面積能夠滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選擇夾套，所以，首選夾套作為此時(shí)的換熱元件。夾套的結(jié)構(gòu)形式有：

14、整體夾套，型鋼夾套，半圓管夾套等，其適用的溫度和壓力范圖2-3提取罐主體結(jié)構(gòu)2.2 圓筒幾何尺寸計(jì)算由第2.1章可知道，本設(shè)計(jì)中的采用圓柱形圓筒與錐型筒體組合的內(nèi)筒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，由題目要求中給出的容器體積為：V= 8000L，所以可計(jì)算出圓筒的直徑。2.2.1 釜體的長(zhǎng)徑比在知道反應(yīng)釜操作時(shí)盛裝物料的容積以后，首先要選擇適宜的長(zhǎng)徑比（H/Di）和裝填量，確定筒體的直徑和高度。選擇釜體的長(zhǎng)徑比應(yīng)考慮因素有三個(gè)方面，即長(zhǎng)徑比對(duì)攪拌功率的影響、對(duì)傳熱的影響、以及物料攪拌反應(yīng)特性對(duì)物料長(zhǎng)徑比的要求。1物料特性對(duì)釜體長(zhǎng)徑比的要求 某些物料的攪拌反應(yīng)過(guò)程對(duì)釜體長(zhǎng)徑比有著特殊要求，例如發(fā)酵罐之類，為了使通入罐內(nèi)

15、的空氣與發(fā)酵液有充分的接觸時(shí)間需要有足夠的液位高度，就希望長(zhǎng)徑比取得大一些。 2. 釜體長(zhǎng)徑比對(duì)傳熱的影響 釜體長(zhǎng)徑比對(duì)夾套傳熱有顯著影響。容積一定時(shí)長(zhǎng)徑比較大則釜體盛料部分表面積越大，夾套的傳熱面積也就越大。同時(shí)長(zhǎng)徑比越大，則傳熱表面距離釜體中心越近，物料的溫度梯度就越小，有利于提高傳熱效果。因此單從夾套傳熱角度考慮。一般希望長(zhǎng)徑比取得大一些。 3. 釜體長(zhǎng)徑比對(duì)攪拌功率的影響 一定結(jié)構(gòu)型式攪拌器的槳葉直徑同與其裝配的反應(yīng)釜釜體內(nèi)徑通常有一定的比例范圍。隨著釜體長(zhǎng)徑比的減小。即高度減小而直徑放大，攪拌器槳葉直徑也相應(yīng)放大。在固定的攪拌軸轉(zhuǎn)數(shù)下，攪拌器功率與攪拌器槳葉直徑的5次方成正比。所以，

16、隨著釜體直徑的放大，攪拌器功率增加很多，這對(duì)于需要較大攪拌作業(yè)功率的攪拌過(guò)程是適宜的，否則減小長(zhǎng)徑比只能無(wú)謂的損耗一些攪拌器功率，長(zhǎng)徑比則可以考慮選得大一些。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，幾種反應(yīng)釜的長(zhǎng)徑比大致如表2-3所示。表2-3 幾種反應(yīng)釜的長(zhǎng)徑比H/值種類罐內(nèi)物料類型長(zhǎng)徑比通常的取值范圍為：0.60.7。故根據(jù)以上的敘述和表格，結(jié)合設(shè)計(jì)題目的要求，取值為： = 0.7H/=1.2（二）初步確定筒體的高度和直徑。因?yàn)轭}目給出的V=8000L是不包括了上下封頭的體積的，即設(shè)備容積的體積就為8000L。根據(jù)及選定H/值，可以初步估算筒體內(nèi)徑，?。?（2-2）式中： 設(shè)備容積，； 筒體內(nèi)徑，；Di=2200m

17、m（四）確定圓筒的高度 由公式 得： （2-5） 即估算出的圓筒的高度為3000mm。 （5） 核算高度與直徑：=2200mm H=3000mm 所以有： 則圓筒部分體積： （2-8） = =5.81 則圓筒部分高度： （2-9）=1530 mm 將計(jì)算結(jié)果綜合如下表2-5，已備以后查用方便。表2-5 筒體部分幾何尺寸匯總直圓筒內(nèi)徑=2200mm垂直高=1530mm錐殼小端內(nèi)徑=1000mm垂直高=1039mm筒體總高H=+=1530+1039 =2569mm 2.3 罐體的壁厚計(jì)算及材料的選擇 g重力加速度，g=9.8m/s2；計(jì)算壓力，是指在相應(yīng)的設(shè)計(jì)溫度下，用以確定元件最危險(xiǎn)截面厚度的壓

18、力，其中包括液柱靜壓力，通常情況下，計(jì)算壓力等于設(shè)計(jì)壓力加上液柱靜壓力，當(dāng)元件所承受的液柱靜壓力小于5設(shè)計(jì)壓力時(shí)，可忽略不計(jì)。否則應(yīng)計(jì)入。由；因?yàn)橐褐o壓力（0.021）大于設(shè)計(jì)壓力（0.1）的5%，所以應(yīng)該計(jì)入計(jì)算壓力中。筒體的計(jì)算壓力P1c為： （2-11）=0.1+0.021=0.121MPa式中 P1筒體內(nèi)的設(shè)計(jì)壓力，P1=0.1；C= +式中 鋼板或鋼管的厚度負(fù)偏差，mm，可按表3-4選取，當(dāng)鋼材的厚度負(fù)偏差不大于0.25mm，且不超過(guò)名義厚度的6時(shí)，可取=0； 腐蝕裕量，mm。根據(jù)介質(zhì)的腐蝕性和容器的使用壽命決定，對(duì)于碳素鋼和低合金鋼，去不小于1mm，對(duì)于不銹鋼，當(dāng)介質(zhì)的腐蝕性極微

19、時(shí)，取=0表2-6 鋼板厚度負(fù)偏差值鋼板厚度2.02.22.52.8-3.03.2-3.53.8-4.04.5-5.5負(fù)偏差0.180.190.20.220.250.30.5鋼板厚度6-78-2526-30 32-3436-4042-5052-60有效厚度按下式計(jì)算 （2-15） =3-0.18=2.82mm強(qiáng)度校核，強(qiáng)度校核按下式進(jìn)行： （2-16） = = 47.259 式中 筒體的計(jì)算壓力； 又：=137，所以有： 故取 =3mm。 （2-18） =1.32+0=1.32mm式中 錐殼的計(jì)算厚度，=1.32mm； 由殼體穩(wěn)定性分析可知，為計(jì)算筒體的許用外壓力，首先必須假設(shè)圓筒的名義厚度，

20、計(jì)算有效厚度等，然后計(jì)算出許用外壓，比較設(shè)計(jì)壓力和的大小，若小于等于且較為接近，則假定的名義厚度符合要求，否則應(yīng)重新假定名義厚度，直到滿足要求為止。圓筒部分的厚度計(jì)算，根據(jù)此圓筒體來(lái)進(jìn)行承受外壓時(shí)的強(qiáng)度計(jì)算。筒體的設(shè)計(jì)溫度為100，設(shè)計(jì)壓力為P2=0.35MPa。用圖算法計(jì)算圓筒的厚度，臨界壓力與圓筒的 = 0.025 式中E材料彈性模量，E=；比較計(jì)算外壓力與許用外壓力：0.35>>故假設(shè)名義厚度不合理。應(yīng)再假設(shè)名義厚度。1、 假設(shè)8mm,此時(shí)的鋼板的厚度負(fù)偏差= 0.8mm則： 故 L /D0=1530/2216=0.70 D0/=2224/7.2=308 筒體有效壁厚；由圖2

21、-6查得 A=0.0007；由圖2-6所示由內(nèi)插法計(jì)算得 B=70 此時(shí)按下式計(jì)算許用外壓力= =0.29比較計(jì)算外壓力與許用外壓力比較計(jì)算外壓力與許用外壓力0.35<，并且相當(dāng)接近。故假設(shè)名義厚度合理，滿足題意。圖2-5 外壓或軸向圓筒和管幾何參數(shù)計(jì)算圖 圖2-6 外壓圓筒、管子和球殼厚度計(jì)算（三）錐殼部分的厚度計(jì)算由公式（2-19）知錐殼部分名義厚度為3mm，而圓筒部分名義厚度為12mm，其設(shè)計(jì)溫度為100，外壓為0.35MPa，內(nèi)壓為0.1MPa，因?yàn)閮刹糠忠附釉谝黄鹱鳛橥搀w的外殼，必須要求厚度相同。故取錐殼部分厚度為12mm，并且經(jīng)校核也符合要求。所以整個(gè)筒體的名義厚度?。?=

22、 +200=2400mm 夾套高度由傳熱面積決定，在此設(shè)計(jì)中，先假定錐殼上全安置夾套，直筒體上安置一米高的夾套，故有：由前面的內(nèi)容可知，本設(shè)計(jì)采用整體夾套，整體夾套與筒體連接是有兩種連接方式：可拆卸整體夾套和不可拆卸整體夾套?？刹鹦妒街饕糜趭A套內(nèi)載熱介質(zhì)易結(jié)構(gòu)，需經(jīng)常清洗的場(chǎng)合。工程上使用較多的是不可拆卸式夾套。在本設(shè)計(jì)中，夾套中通的是水蒸汽，不易結(jié)構(gòu)，不需經(jīng)常清洗，所以安裝不可拆卸夾套。并且當(dāng)夾套中用蒸汽作為載熱體時(shí)，一般從上端進(jìn)入夾套，冷凝液從夾套底部排出；如用液體作為冷卻液時(shí)則相反，采取下端進(jìn)上端出，以使夾套中經(jīng)常充滿水，充分利用傳熱面，加強(qiáng)傳熱效果。夾套與筒體的鏈接有封口錐和封口環(huán)兩

23、種。其結(jié)構(gòu)形式如下圖2-8所示： 封口錐結(jié)構(gòu) 封口環(huán)結(jié)構(gòu) 圖 2- 8 夾套間與筒體的鏈接 = 0.35+0.025= 0.375式中夾套內(nèi)的設(shè)計(jì)壓力 P2H液柱靜壓力圓筒體部分夾套的計(jì)算厚度按下式計(jì)算 （2-25）= = 4.9 mm式中 P2c夾套的計(jì)算壓力此時(shí)材料的厚度負(fù)偏差 則名義厚度按下式計(jì)算 （2-27） = 6.8+0.8= 7.6mm向上圓整至標(biāo)準(zhǔn)值取 = 8mm。有效厚度按下式計(jì)算 （2-30） =×= 5.7mm式中 P2c夾套的計(jì)算壓力，P2c=0.375；式中 夾套的計(jì)算厚度，=5.7mm； 材料腐蝕裕量，=1.4mm7；名義厚度按下式計(jì)算 = 7.1+0.6

24、=7.7mm又： = 所以有：< 故錐殼部分夾頭厚度取 = 8mm。所以，到此可以確定，整個(gè)夾套部分的厚度是： = 8mm = =7.04所以，過(guò)濾面積為： （2-34） = =因?yàn)樵O(shè)計(jì)題目給定的過(guò)濾的面積是2.4只要設(shè)計(jì)的面積S > 2.4，故符合設(shè)計(jì)要求。所以，綜合計(jì)算結(jié)果：垂直高度 900 mm過(guò)濾面積 S3.74 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)29四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)第3章 封頭的選擇及耐壓設(shè)計(jì)3.1 上封頭的選擇和設(shè)計(jì)3.1.1上封頭結(jié)構(gòu)形式的選擇壓力容器的封頭分為很多種形式，如凸形封頭、平蓋、緊縮口等，其中凸形封頭包括半球形封頭、橢圓形封頭、蝶形封頭和球罐形封頭。在所有封頭中，橢

25、圓形封頭應(yīng)用的最為廣泛，所以本設(shè)計(jì)在符合要求的情況下也采用橢圓形封頭。其結(jié)構(gòu)形式如圖3-1所示式中 Pc封頭的計(jì)算壓力，Pc=0.1MPa； Di封頭的公稱直徑，Di=2200mm； 材料在100時(shí)的許用應(yīng)力，=137MPa； 鋼制壓力容器的焊接接頭系數(shù)，=0.857；像圓筒的設(shè)計(jì)一樣，為了避免因壓力小而計(jì)算出的結(jié)果太小，不能滿足生產(chǎn)運(yùn)輸中剛度的要求，所以目前，工程上一般都采用限制橢圓形封頭最小厚度的方法，GB150規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的有效厚度應(yīng)不小于封頭內(nèi)直徑的0.15。故有： = 0.152200 = 3.3mm由于材料為不銹鋼，所以可知： mm 設(shè)計(jì)厚度為 =+=3.3mm名義厚度按下式

26、計(jì)算= 3.3+0.25220055040125.52291.54595263.1.3下封頭的選擇和壁厚的計(jì)算因?yàn)橥搀w下端為錐殼，且是排渣的通道，所以下端也采用橢圓形封頭。由公式3-2可得 = 查化工機(jī)械手冊(cè)上以內(nèi)徑為公稱直徑的橢圓形封頭的尺寸，得下封頭橢圓形封頭的尺寸和相關(guān)數(shù)據(jù)。如表3-2所示。表3-2 下封頭相關(guān)數(shù)據(jù)公稱直徑mm曲面高度h1mm 直邊高度hgmm厚度Smm內(nèi)表面積F m2容積V m3質(zhì)量G kg100027520121.16250.1505117綜合以上計(jì)算結(jié)果，罐體及夾套的厚度計(jì)算數(shù)據(jù)如表3-3所示。表3-3計(jì)算結(jié)果罐體夾套3.2 耐壓試驗(yàn)3.2.1 筒體液壓試驗(yàn) 由 （

27、3-3）壓力容器的設(shè)計(jì)壓力或者壓力容器銘牌上規(guī)定的最大允許工 g重力加速度，g=9.8m/s2； 圓筒液壓內(nèi)壓試驗(yàn)： = MPa圓筒氣壓內(nèi)壓試驗(yàn)： = MPa內(nèi)壓試驗(yàn)時(shí)容器強(qiáng)度校核：耐壓試驗(yàn)壓力；當(dāng)設(shè)計(jì)考慮液體靜壓力時(shí)，應(yīng)當(dāng)加上液體靜壓力，MPa；耐壓試驗(yàn)壓力系數(shù)；對(duì)于鋼和有色金屬，液壓試驗(yàn)時(shí)=1.25，氣壓和氣液組合壓力試驗(yàn)時(shí)=1.10；試驗(yàn)時(shí)器壁金屬溫度下材料的許用應(yīng)力，=108MPa；設(shè)計(jì)溫度下材料的許用應(yīng)力，=116MPa；由 = MPa式中 試驗(yàn)壓力下夾套的應(yīng)力，MPa； 夾套的有效厚度，mm；液壓試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)滿足 MPa；氣液組合壓力試驗(yàn)時(shí)=1.10；由 = MPa 式中 試驗(yàn)壓力下

28、圓筒的應(yīng)力，MPa； 圓筒的有效厚度，mm【7】；液壓外壓試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)滿足 MPa；鋼制壓力容器的焊接接頭系數(shù)，=0.852；材料的屈服強(qiáng)度為310 MPa；因?yàn)椋虼藦?qiáng)度滿足要求。綜上所述，圓筒和夾套在進(jìn)行液壓和氣壓試驗(yàn)時(shí)，強(qiáng)度均滿足要求。在對(duì)夾套進(jìn)行液壓或氣壓試驗(yàn)時(shí)，無(wú)需在內(nèi)筒保持一定的壓力，都能確保夾套試驗(yàn)時(shí)內(nèi)筒的穩(wěn)定性。21四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)第4章 提取罐標(biāo)準(zhǔn)件選擇4.1 法蘭設(shè)計(jì)4.1.1 法蘭型式的選擇法蘭的結(jié)構(gòu)型式主要有甲型平焊法蘭，乙型平焊法蘭和長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭等。由于筒體的工作壓力為0.35MPa，故取其法蘭材料的公稱壓力為0.6MPa，由下表由化工機(jī)械手冊(cè)可

29、查出乙型平焊法蘭在設(shè)計(jì)溫度下（<200）的允許工作壓力，如下表4-2表4-2 甲型法蘭允許工作壓力公稱壓力MPa法蘭材料工作溫度200允許工作壓力MPa0.60.60因?yàn)榇嗽O(shè)計(jì)中的工作壓力為0.35MPa<允許工作壓力。所以，此法蘭選型符合設(shè)計(jì)要求4.1.2法蘭、墊片、螺柱、螺母材料的選擇根據(jù)設(shè)計(jì)要求，由化工機(jī)械手冊(cè)中的法蘭、墊片、螺柱、螺母材料的匹配表可得出這些部件的材料，如下表4-3所示表4-3 法蘭、墊片、螺母、螺柱材料匹配表表4-4 甲型平焊法蘭尺寸公稱直徑法蘭螺柱Dd=di+2C （4-1）=500+0.8+0.8=501.6mm式中di開(kāi)孔的公稱直徑； C封頭厚度附加量

30、； C接管厚度附加量，0.8mm；本接管開(kāi)孔直徑d=501.6<=1200mm，滿足等面積法開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算適用條件，故可用等面積法進(jìn)行開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算。2、開(kāi)孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積a封頭計(jì)算厚度 由于在橢圓形封頭區(qū)域內(nèi)開(kāi)孔，所以封頭的計(jì)算厚度按下式確定 （4-2） = 0.85mm式中 K1橢圓形長(zhǎng)短軸比值決定的系數(shù)6，K1=0.9； Pc封頭的計(jì)算壓力，Pc=0.1MPa； Di筒體的內(nèi)徑，Di=2200mm； 材料的許用應(yīng)力，=137MPa； 焊接接頭系數(shù)，=0.857；b開(kāi)孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積先計(jì)算強(qiáng)度削弱系數(shù)fr： （4-6）B=d+2=501.6+2×12+2×10=545.6

31、mm取大值，故 B=1003.2mm。b有效高度 外側(cè)有效高度h1按下式確定 （4-7）=100mm （實(shí)際外伸高度 ） 取小值，故h1=71.5mm。內(nèi)側(cè)有效高度h2按下式確定 （4-8） （實(shí)際內(nèi)伸高度）取小值，故h2=0mm。4、有效補(bǔ)強(qiáng)面積a封頭多于金屬面積封頭有效厚度 =12-0.8=11.2mm封頭多于金屬面積A1按下式計(jì)算 （4-9）=（1003.2-501.6）×（11.2-0.85）-2×9.8×（9.2-0.85）×（1-1）= 5191.6冷凝水出口管采用60×5無(wú)縫鋼管，法蘭采用凸面板式平焊鋼制管法蘭按GB9119.6-

32、88選取PN0.6MPa、DN50，連接面形式RF。排渣口采用200×8無(wú)縫鋼管，與氣動(dòng)裝置連接。以上的所有開(kāi)孔直徑均小于投料口的開(kāi)孔直徑，由于投料口經(jīng)過(guò)計(jì)算知道不需要另行補(bǔ)強(qiáng)，所以其他開(kāi)孔都不需要另行不補(bǔ)強(qiáng)。選擇相應(yīng)公稱直徑的接管管長(zhǎng)，如表（4-5）表4-5 相應(yīng)公稱直徑的接管管長(zhǎng)公稱直徑mm不保溫管長(zhǎng)mm保溫設(shè)備管長(zhǎng)mm適用公稱壓力MPa158013040205010015016703501502001670500150200104.3 視鏡的選擇與補(bǔ)強(qiáng)校核壓力容器視鏡是工業(yè)設(shè)備的窺視裝置，其型式為視鏡（即不帶頸視鏡）和帶頸視鏡。此設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)溫度為150，即在0200之間，公稱壓

33、力為0.6MPa，故由此查化工機(jī)械手冊(cè)，可選A型帶燈視鏡，其結(jié)構(gòu)型式如圖4-1所示。4-1 視鏡結(jié)構(gòu)示意圖 根據(jù)設(shè)計(jì)壓力和設(shè)計(jì)溫度，選用不帶頸視鏡，其尺寸及標(biāo)準(zhǔn)圖號(hào)見(jiàn)表（4-6）視鏡材料見(jiàn)表（4-6）。表（4-6）視鏡尺寸及標(biāo)準(zhǔn)圖號(hào)公稱直徑公稱壓力DDb螺柱質(zhì)量Kg總重Kg數(shù)量直徑1000.6180150281488M126.27.2表（4-7）視鏡材料件號(hào)名稱數(shù)量材料1視鏡玻璃2鋼化硼硅玻璃（HGJ501-80-0）2襯墊2石棉硅膠板（GB3985-83）3接緣Cr18Ni9i4壓緊環(huán)Q235圖4-2 B型耳式支座4.3.2 罐體總重計(jì)算 通過(guò)化工機(jī)械手冊(cè)，可查出此筒體材料一米高筒節(jié)的質(zhì)量如

34、表4-8所示表4-8 1m高筒節(jié)的質(zhì)量公稱直徑 mm1m高筒節(jié)的質(zhì)量 kg壁厚 12mm2200655 結(jié)合此表和前面算出的直筒體和錐殼的高度，可分別算出其質(zhì)量為:直筒體 Kg錐殼 Kg罐體質(zhì)量 （4-13） =1002+786+526+117 =2431Kg 式中 圓筒體上封頭質(zhì)量； 圓筒體下封頭質(zhì)量 = 27.36 Kg 式中 投料口接管質(zhì)量， =6.23Kg，參照標(biāo)準(zhǔn)GB2270-80； 藥液蒸汽出口管及法蘭質(zhì)量， =7.08 Kg，參照標(biāo)準(zhǔn)GB2270-80；4.3.3 確定支座尺寸 考慮到支座重量和氣動(dòng)裝置重量，可以取提氣罐總質(zhì)量M=3200Kg=3.2t。選取B型支座數(shù)量為4個(gè)。根

35、據(jù)JB/T4712.32007，選取支座尺寸及相關(guān)參數(shù)如下。表4-9 支座參數(shù)和尺寸mm材料：4.3.4 核算支座允許載荷已知?dú)んw內(nèi)徑=2200mm，總高度H=3000mm，支座底板離地面高度為2000mm，h=1500mm，因罐體在屋內(nèi)，則風(fēng)壓為0；地震烈度為8度（取a=0.24）；設(shè)計(jì)壓力=0.35Mpa，設(shè)計(jì)溫度t=150，材料為Q235B，MPa；圓筒名義厚度為12mm，厚度附加量：C=2.0 mm,設(shè)備總質(zhì)量，偏心載荷,偏心距mm，選用4個(gè)B型支座，mm，支座材料為Q235-A,支座允許載荷: =13.6因?yàn)?<=100 因此滿足支座本體允許載荷要求。4.4 安全泄放裝置提取罐，是生產(chǎn)中藥的核心