四川理工学院毕业设计
2.2 罐体几何尺寸计算 2.2.1 罐体直径和高度的计算
根据设计题目要求，设计容器主体为圆形筒体。在知道提气罐操作时盛装物料的容积首先要选择适宜的长径比(H/Di)和装料量，确定筒体的直径和高度。由于本设计提气罐结构与反应釜类似，所以可参考釜体的长径比选择方法[4]。
（一）釜体的长径比
工艺设计给定的容积，对直立式搅拌容器通常是指筒体和封头两部分容积之和； 对卧式搅拌容器则指筒体和左右封头容积之和。根据使用经验，搅拌容器中筒体的高 径比可按表2-1选取。设计时，根据搅拌容器的容积、所选用的筒体高径比，就可确 定筒体直径和高度。[6]
根据实践经验，几种反应釜的长径比大致如表 2-1所示[3]:
表2-1 几种搅拌设备的H/Di值
种类 一般搅拌罐 气-液相物料 1～2 设备内物料类型 H/Di 液-固或液-液相物料 1～1.3 发酵罐类 1.7～2.5 3
根据2－1，其高径比取为：K=1.2,即：Ht/Di=1.2。已知设备容积V=6m, 根据公式：
? V?Di2Ht (2—1)
4式中： V———设备容积，m3； Di———筒体内径，m； Ht———筒体高度，m； 则
Di?4V (2—2) Ht?Di3
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第2章 罐体设计
以选定的Ht/Di值及V值代入上式，即初步算出筒体内径Di?1853mm 将Di的估算值圆整到公称直径系列[5]故取Di=1900mm。
封头内径采用筒体的内径值，封头型式采用椭圆型封头，由化工机械手册可以查出公称直径为1900mm时，直边高度h0初选h0=40mm。 （二）确定筒体的高度
H?4VπD2=2116mm (2—3)
取H1=2.2m,于是H1/Di=2200/1900=1.16。 因为
H1Di=1.16在1.0~1.3之间，满足题目条件。
2.2.2 锥壳部分尺寸计算
本设计中，为满足工艺需求，将筒体下部取V2体积制成平截正锥形筒体。令小端直径为1000mm，锥顶半角为30°。
则有： h=(D?d)?cos30?=780mm (2—4)
h: 锥壳的高度， D： 锥壳大端直径， d： 锥壳小端直径。
图2-3 轴对称锥壳
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根据上述数据可知道：罐体直圆筒部分高H1=2200mm 内径Di=1900mm 锥壳部分筒体高h=780mm 小端内径d=1000mm
筒体总高H总=H1+h=2980mm
锥壳内滤板尺寸计算：过滤面积为2㎡，滤板紧贴锥壳内表面，其a边按锥壳斜边长度计算，其长度L=780/sin30°=1560㎜，所以滤板b边长度L′=2000000/1560=1282mm。
2.3罐体的强度计算 2.3.1材料的选择
提取罐设计压力：夹套0.35MPa、容器0.1MPa；设计温度100℃；。根据工艺条件选用0Cr18Ni9不锈钢板作为罐体和封头的材料，选用Q235B为夹套的材料。
2.3.2 罐体壁厚的计算
2.3.2.1按承受0.1MPa内压容器设计
筒体的设计温度100℃，由GB150-2011表4-5查得其许用应力为???=137MPa，设
t计压力P1=0.1MPa，液柱静压力P1H为：
?1H??gh (2—5)
=1000×9.8×2.980=28000Pa=0.028MPa
式中 ρ——水溶液的密度，ρ=1000㎏／m3； h——筒体高度,h=2980mm； g——重力加速度，g=9.8m/s2；
因为液柱静压力大于设计压力的5%，故应计入计算压力中。 筒体的计算压力P1c为：
P1c?p1?p1H (2—6)
=0.1+0.028=0.128MPa
式中 P1——筒体内的设计压力，P1=0.1MPa； P1H——液柱静压力，P1H=0.028MPa；
直圆筒部分筒体的计算厚度按下式计算
?筒?P1cDi (2—7) t2[?]??P1c0.128?1900
2?137?0.85?0.1289
=
第2章 罐体设计
=1mm
式中 P1c——筒体的计算压力，P1c=0.128MPa； Di——筒体的公称直径，Di=1900mm；
[?]t——材料在100℃时的许用应力，[?]t=137MPa； φ——钢制压力容器的焊接接头系数，φ=0.85[6]；
设计厚度按下式计算
?d筒??筒?C2 (2—8)
=1+0=1 mm
式中 ?筒——筒体的计算厚度，?筒=1mm； C2——材料腐蚀裕量，C2=0mm[6]；
因为不锈钢容器不包括腐蚀裕量的最小厚度?名义厚度按下式计算
min=2mm?8?,所以?取为：?d筒=2mm。
?n筒??d筒?C1 (2—9)
=2+0.18=2.18mm
式中 ?d筒——筒体设计厚度，?d筒=2mm； C1——材料的厚度负偏差，C1=0.18mm[8]；
取?n筒?3mm?28，[?]t没有变化，满足条件，故名义厚度取为3mm。
有效厚度按下式计算:
? n筒（ ? e筒 ? ? C 1 +C 2） (2—10)
=3-0.18=2.82mm 强度校核，强度校核按下式进行：
?t?p1c(Di??e) (2—11)
2?e= 40.5MPa?[?]t?=116.5Mpa
式中 p1c——筒体的计算压力； 所以则有：?t< [?]t? 满足条件，故?n筒取3mm。
2.3.2.2按承受0.35MPa外压容器设计
圆筒部分的厚度计算，根据此圆筒体来进行承受外压时的强度计算。筒体的设计
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