化工设备课程设计题目(20120621)

《化工设备机械基础》课程设计

《化工设备机械基础》课程设计(简称化机课程设计)，是针对高等院校化工工艺类、 高分子材料专业化工设备及机械设计而设置的；是为配合学生在学习了有关机械课程的基本理沦和基本知识后，对基本技能的训练；是培养学生设计能力和解决实际问题能力的重要教学环节。

通过课程设计，使工艺类学生掌握化工过程典型设备的结构设计和强度计算，以及机械设计对化工工艺参数的影响。 1．课程设计的目的

(1)培养学生把所学《化工设备机械基础》及其相关课程的理论知识，在课程设计中综 合地加以运用，把化工工艺条件与化工设备设计有机地结合起来，巩固和强化有关机械课程 的基本理论和基本知识。

(2)培养学生对化工工程设计的技能以及独立分析问题、解决问题的能力。树立正确的 设计思想，掌握化工单元设备设计的基本方法和步骤，为今后创造性地设计化工设备及机械 打下一定的基础。

(3)培养学大熟悉、查阅并综合运用各种有关的设计手册、规范、标准、图册等设计技 术资料；进一步培养学生识图、制图、运算、编写设计说明书等基本技能；完成作为工程技 术人员在机械设计方面所必备的设计能力的基本训练。 2．课程设计的要求

(1)树立正确的设计思想。在设计中要自始至终本着对工程设计负责的态度，从难从严 要求，综合考虑经济性、实用性、安全可靠性和先进性，严肃认真地进行设计，高质量地完 成设计任务。

(2)具有积极主动的学习态度和进取精神。在课程设计中遇到问题不敷衍，通过查阅资 料和复习有关教科书，积极思考，提出个人见解，主动解决问题，注重能力培养。 强调独立思考，有创造性的设计，并不等于凭空设想。学生在课程设计中学会收集、理 解、熟悉和使用各种资料，正是培养设计能力的重要方面，也是设计能力强的重要表现。 (3)学会正确使用标准和规范，使设计有法可依、有章可循。当设计与标准规范相矛盾 时，必须严格计算和验证，直到符合设计要求，否则应优先按标准选用。

(4)学会正确的设计方法，统筹兼顾，抓主要矛盾。对于初学设计者，往往把设计片面

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的理解为是理论上的强度、刚度等的计算，认为这些汁算结果不可更改。实际上，对于设备 的合理设计，其计算结果只是设计时某方面的依据，设计时还要考虑结构等方面的要求。 在设计中还应注意处理好尺寸的困整。若按几何等式关系计算而得的尺寸，一般不能随 意圆整变动；若按经验公式得来的尺寸，一般应圆整到标准规格尺寸。对于强度、刚度等计 算结果，从设备安全性出发，应向上圆整，同时，要兼顾到经济性，即圆整要适度。 在设计中还要处理好计算与结构设计的关系。设计中要求计算、制图、选型、修改同步进行，但零件的尺寸，以最后图样标注的为准。对尺寸作出修改后，可以根据修改幅度、原强度裕度及计算准确程度等来判断是否有必要再进行强度计算。 3．课程设计的内容

根据教学大纲要求，完成一种典型设备的机械设计，工作量应包括：设备总装图1张，零部件图1—2张，设计计算书1份。 4．课程设计的步骤 4．1准备阶段

(1)设计前应预先准备好设计资料、手册、图册、计算和绘图工具、图纸及报告纸等； (2)认真研究设计任务书，分析设计题目的原始数据和工艺条件，明确设计要求和设计内容；

(3)设计前应认真复习有关教科书、熟悉有关资料和设计步骤；

(4)有条件的应结合现场参观，熟悉典型设备的结构，比较其优缺点的结构为已所用。没有现场条件的，也要先读懂几张典型设备图。 4．2机械设计阶段

化工设备的机械设计是在设备的工艺设计后进行的。根据设备的工艺条件(包括工作压力、温度、介质特性、结构形式和尺寸、管口方位、标高等)，围绕着设备内、外附件的选型进行机械结构设计、围绕着确定厚度大小进行强度、刚度和稳定性的设计和校核计算。这一步往往通过“边算、边选、边画、边改”的做法来进行。一般步骤如下。

(1)全面考虑按压力大小、温度高低和腐蚀性大小等因素来选材。通常先按压力因素来 选材；当温度高于200度或低于-40度时，温度就是选材的主要因素；在腐蚀强烈或对反应 物及物料污染有特定要求的，腐蚀因素又成了选材的依据。在综合考虑以上几方面同时，还 要考虑材料的加工性能、焊接性能及材料的来源和经济性。

(2)选用零部件。设备内部附件结构类型，如塔板、搅拌器型式，常由工艺设计面定；外部附件结构形式，如法兰、加强圈、开孔附件等，在满足工艺要求条件下，由受力条件、

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制造、安装等因素决定。

(3)计算外载荷，包括内压、外压、设备自重，零部件的偏载、风载、地震载荷等，常用列表法、分项统计的方法来进行。

(4)强度、刚度、稳定性设计和校核计算。根据结构形式、受力条件和材料的力学性能、 耐腐蚀性能等进行强度、刚度和稳定性计算，最后确定出合理的结构尺寸。因大多数工况下 强度是主要矛盾，所以有的设备设计常不作后两项计算。

(5)传动设备的选型、计算。对带有机械传动、液压传动的设备，这部分零部件也大都标准化，可参考有关手册进行选型、计算。

(6)绘制设备总装图。对初学者，常采用“边算、边选、边画、边改”的作法，初步计算后，确定大体结构尺寸，分配图纸幅面，轻轻给出视图底稿，待尺寸最后确定后再加生成 正式图纸。

(7)绘制零部件图。根据总装图绘制零部件图常称拆图。对于标准零部件，有专门厂家生产的，可以不必拆图，对于具有独立结构的零部件要进行拆图．以便加工制造。 (8)提出技术要求。对设备制造、装配、检验和试车等工序提出合理的要求，以文字形式标注在总图上。

4．3 设计计算说明书

设计计算说明书是图纸设计的理论依据，是设计计算的整理和总结，是审核设计的技术文件之一。其内容大致包括： ①目录； ②设计任务书；

⑧设计方案的分析和拟定；

④各部分结构尺寸的确定和设计计算； ⑤设计小结， ⑥参考资料。

设计计算说明书要求计算正确 4．4课程设计答辩

课程设计的图样及说明书全部完成后，须经指导老师审阅，得到认可后，方能参加答辩。 课程设计的成绩要根据图样、说明书和答辩所反映的设计质量和能力，以及设计过程中的学习态度综合加以评定。

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题目一

1. 染料蒸发搅拌器设计，设计技术参数如下：

技术特性指标 操作条件 操作压力 操作温度 罐内 夹套内 罐内 夹套内 罐内 介质 夹套内 腐蚀性 0.2Mp 0.2Mp ≤120℃ ≤120℃ 染料及有机溶剂 水蒸气 微弱 简图 工艺几何参数见简图 工艺结管表 结管代号 a B C D E F G H 名称 蒸气入口 冷却水出口 人孔或手孔 温度计接口 进料口 出料口 视镜 放空管 设备安装场所 备注 内径≥mm φ18 φ18 φ68 φ50 φ100 φ18 室内 浆式搅拌器，搅拌功率P=1.5kw；转速n=150r/min 2．设计要求

1) 设计带传动装置，选择电动机、减速器及其安装方式； 2) 作罐体、封头的壁厚强度设计(忽略重量，假设壁厚均匀且不受附件安装的影响)；

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3) 选配封头和筒体的联接法兰；选择标准人孔和手孔，视镜、各类接管和法兰；

4）试根据电机功率设计搅拌器轴的直径；

5）绘制装配总图（2#坐标纸）和1张零件图（3#图纸画耳式支座）。

参考书目：

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《化工装备图册》

题目二

2. 染料蒸发搅拌器设计，设计技术参数如下：

技术特性指标 操作条件 操作压力 操作温度 罐内 夹套内 罐内 夹套内 罐内 介质 夹套内 腐蚀性 0.5Mp 0.4Mp ≤200℃ ≤200℃ 染料及有机溶剂 水蒸气 微弱 简图 工艺几何参数见简图 工艺结管表 结管代号 a B C D E F G H 名称 蒸气入口 冷却水出口 人孔或手孔 温度计接口 进料口 出料口 视镜 放空管 设备安装场所 备注 内径≥mm φ25 φ25 φ50 φ50 φ50 φ25 室内 浆式搅拌器，搅拌功率P=1.5kw；转速n=300r/min 2．设计要求

1) 作罐体、封头的壁厚强度设计(忽略重量，假设壁厚均匀且不受附件安装的影响)；

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2) 选配封头和筒体的联接法兰；

3) 选择标准人孔和手孔，视镜、各类接管和法兰； 4）试根据电机功率设计搅拌器轴的直径；

5）绘制装配总图（2#坐标纸）和1张零件图（3#图纸画耳式支座）。

参考书目：

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《化工装备图册》

题目三

1．设计一连续搅拌罐，设计技术参数如下：

技术特性指标 操作条件 操作压力 操作温度 罐内 夹套内 罐内 夹套内 罐内 介质 夹套内 腐蚀性 0.1Mp 0.3Mp ≤60℃ ≤60℃ 无机盐水溶液 水蒸气 有腐蚀 简图 工艺几何参数见简图 工艺结管表 结管代号 a B C D E F G H 名称 蒸气入口 冷凝水入口 人孔或手孔 温度计接口 进料口 出料口 视镜 放空管 设备安装场所 备注 内径≥mm φ20 φ20 φ60 φ60 φ120 φ20 室内 推进式搅拌器，搅拌功率P=3.68kw；转速n=320r/min 2．设计要求是：

1) 作罐体、封头的壁厚强度设计(忽略重量，假设壁厚均匀且不受附

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件安装的影响)；

2) 选配封头和筒体的联接法兰；

3) 选择标准人孔和手孔，视镜、各类接管和法兰； 4）试根据电机功率设计搅拌器轴的直径；

5）绘制装配总图（2#坐标纸）和1张零件图（3#图纸画耳式支座）。

参考书目： 《化工装备图册》

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题目四

1．设计一连续搅拌罐，设计技术参数如下：

技术特性指标 操作条件 操作压力 操作温度 罐内 夹套内 罐内 夹套内 罐内 介质 夹套内 腐蚀性 0.2Mp 0.1Mp ≤60℃ ≤60℃ 无机盐水溶液 水蒸气 有腐蚀 简图 工艺几何参数见简图 工艺结管表 结管代号 a B C D E F G H 名称 蒸气入口 冷凝水入口 人孔或手孔 温度计接口 进料口 出料口 视镜 放空管 设备安装场所 备注 内径≥mm φ20 φ20 φ60 φ60 φ120 φ20 室内 推进式搅拌器，搅拌功率P=3.68kw；转速n=320r/min 2．设计要求是：

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1) 作罐体、封头的壁厚强度设计(忽略重量，假设壁厚均匀且不受附件安装的影响)；

2) 选配封头和筒体的联接法兰；

3) 选择标准人孔和手孔，视镜、各类接管和法兰； 4）试根据电机功率设计搅拌器轴的直径；

5）绘制装配总图（2#坐标纸）和1张零件图（3#图纸画耳式支座）。

参考书目： 《化工装备图册》

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题目五

1．设计一连续搅拌罐，设计技术参数如下：

技术特性指标 操作条件 操作压力 操作温度 罐内 夹套内 罐内 夹套内 罐内 介质 夹套内 腐蚀性 0.5Mp 0.1Mp ≤60℃ ≤60℃ 无机盐水溶液 水蒸气 有腐蚀 简图 工艺几何参数见简图 工艺结管表 结管代号 a B C D E F G H 名称 蒸气入口 冷凝水入口 人孔或手孔 温度计接口 进料口 出料口 视镜 放空管 设备安装场所 备注 内径≥mm φ20 φ20 φ60 φ60 φ120 φ20 室内 推进式搅拌器，搅拌功率P=5kw；转速n=400r/min 2．设计要求是：

1) 作罐体、封头的壁厚强度设计(忽略重量，假设壁厚均匀且不受附件安装的影响)；

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2) 选配封头和筒体的联接法兰；

3) 选择标准人孔和手孔，视镜、各类接管和法兰； 4）试根据电机功率设计搅拌器轴的直径；

5）绘制装配总图（2#坐标纸）和1张零件图（3#图纸画耳式支座）。

参考书目：

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《化工装备图册》

题目六

1. 设计一台1000L（操作容积）聚醚聚合反应釜，设计技术参数如下：

技术特性指标 操作条件 操作压力 操作温度 罐内 夹套内 罐内 夹套内 罐内 介质 夹套内 腐蚀性 0.1Mp 0.1Mp ≤140℃ ≤150℃ PO聚醚，KOH 水蒸气 有腐蚀 简图 工艺几何参数见简图 工艺接管表 接管代号 a B C D E F G H i J K 备注 名称 蒸气入口 冷却水出口 助剂入口 冷凝液出口 进料口 手动泄压管 冷却水进口 测温管口 测压口 真空口 排尽口 内径mm φ57×3.5 φ57×3.5 φ32×3.5 φ46×3.5 φ32×3.5 φ57×3.5 φ32×3.5 φ32×3.5 φ32×3.5 φ57×3.5 φ57×3.5 锚式搅拌器，搅拌功率P=5kw；转速n=60r/min 14

2．设计要求：

1) 作罐体、封头的壁厚强度设计(忽略重量，假设壁厚均匀且不受附件安装的影响)；

2) 选配封头和筒体的联接法兰；

3) 选择标准人孔和手孔，视镜、各类接管和法兰； 4）试根据电机功率设计搅拌器轴的直径；

5）绘制装配总图（2#坐标纸）和1张零件图（3#图纸画耳式支座）。

参考书目： 《化工装备图册》

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题目七

1. 设计一台1000L（操作容积）聚醚聚合反应釜，设计技术参数如下：

技术特性指标 操作条件 操作压力 操作温度 罐内 夹套内 罐内 夹套内 罐内 介质 夹套内 腐蚀性 0.3Mp 0.1Mp ≤140℃ ≤150℃ PO聚醚，KOH 水蒸气 有腐蚀 简图 工艺几何参数见简图 工艺接管表 接管代号 a B C D E F G H i J K 备注 名称 蒸气入口 冷却水出口 助剂入口 冷凝液出口 进料口 手动泄压管 冷却水进口 测温管口 测压口 真空口 排尽口 内径mm φ57×3.5 φ57×3.5 φ32×3.5 φ46×3.5 φ32×3.5 φ57×3.5 φ32×3.5 φ32×3.5 φ32×3.5 φ57×3.5 φ57×3.5 锚式搅拌器，搅拌功率P=3kw；转速n=100r/min 16

2．设计要求：

1) 作罐体、封头的壁厚强度设计(忽略重量，假设壁厚均匀且不受附件安装的影响)；

2) 选配封头和筒体的联接法兰；

3) 选择标准人孔和手孔，视镜、各类接管和法兰； 4）试根据电机功率设计搅拌器轴的直径；

5）绘制装配总图（2#坐标纸）和1张零件图（3#图纸画耳式支座）。

参考书目： 《化工装备图册》

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题目八

1. 设计一台1000L（操作容积）聚醚聚合反应釜，设计技术参数如下：

技术特性指标 操作条件 操作压力 操作温度 罐内 夹套内 罐内 夹套内 罐内 介质 夹套内 腐蚀性 0.2Mp 0.3Mp ≤140℃ ≤150℃ PO聚醚，KOH 水蒸气 有腐蚀 简图 工艺几何参数见简图 工艺接管表 接管代号 a B C D E F G H i J K 备注 名称 蒸气入口 冷却水出口 助剂入口 冷凝液出口 进料口 手动泄压管 冷却水进口 测温管口 测压口 真空口 排尽口 内径mm φ57×3.5 φ57×3.5 φ32×3.5 φ46×3.5 φ32×3.5 φ57×3.5 φ32×3.5 φ32×3.5 φ32×3.5 φ57×3.5 φ57×3.5 锚式搅拌器，搅拌功率P=2kw；转速n=200r/min 18

2．设计要求：

1) 作罐体、封头的壁厚强度设计(忽略重量，假设壁厚均匀且不受附件安装的影响)；

2) 选配封头和筒体的联接法兰；

3) 选择标准人孔和手孔，视镜、各类接管和法兰； 4）试根据电机功率设计搅拌器轴的直径；

5）绘制装配总图（2#坐标纸）和1张零件图（3#图纸画耳式支座）。

参考书目： 《化工装备图册》

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题目九

1. 设计一台1100L（操作容积）聚合反应釜，设计技术参数如下：

技术特性指标 操作条件 操作压力 操作温度 罐内 夹套内 罐内 夹套内 罐内 介质 夹套内 腐蚀性 0.3Mp 0.5Mp ≤160℃ ≤180℃ PO聚醚，KOH 水蒸气 有腐蚀 简图 工艺几何参数见简图 工艺接管表 接管代号 a B C D E F G H i J K 备注 名称 蒸气入口 冷却水出口 助剂入口 冷凝液出口 进料口 手动泄压管 冷却水进口 测温管口 测压口 真空口 排尽口 内径mm φ32×3.5 φ32×3.5 φ18×3.5 φ25×3.5 φ18×3.5 φ32×3.5 φ18×3.5 φ18×3.5 φ18×3.5 φ32×3.5 φ32×3.5 锚式搅拌器，搅拌功率P=4kw；转速n=100r/min 2．设计要求：

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题目十七

1. 设计一台1000L（操作容积）聚醚聚合反应釜，设计技术参数如下：

技术特性指标 操作条件 操作压力 操作温度 罐内 夹套内 罐内 夹套内 罐内 介质 夹套内 腐蚀性 0.25Mp 0.35Mp ≤100℃ ≤90℃ PO聚醚，KOH 水蒸气 有腐蚀 简图 工艺几何参数见简图 工艺接管表 接管代号 a B C D E F G H i J K 名称 蒸气入口 冷却水出口 助剂入口 冷凝液出口 进料口 手动泄压管 冷却水进口 测温管口 测压口 真空口 排尽口 内径mm φ35×3.5 φ35×3.5 φ32×3.5 φ46×3.5 φ32×3.5 φ57×3.5 φ32×3.5 φ32×3.5 φ32×3.5 φ57×3.5 φ57×3.5 36

备注 锚式搅拌器，搅拌功率P=2kw；转速n=100r/min 2．设计要求：

1) 作罐体、封头的壁厚强度设计(忽略重量，假设壁厚均匀且不受附件安装的影响)；

2) 选配封头和筒体的联接法兰；

3) 选择标准人孔和手孔，视镜、各类接管和法兰； 4）试根据电机功率设计搅拌器轴的直径；

5）绘制装配总图（2#坐标纸）和1张零件图（3#图纸画耳式支座）。

参考书目： 《化工装备图册》

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题目十八

1. 设计一台1010L（操作容积）聚醚聚合反应釜，设计技术参数如下：

技术特性指标 操作条件 操作压力 操作温度 罐内 夹套内 罐内 夹套内 罐内 介质 夹套内 腐蚀性 0.5Mp 0.55Mp ≤140℃ ≤150℃ PO聚醚，KOH 水蒸气 有腐蚀 简图 工艺几何参数见简图 工艺接管表 接管代号 a B C D E F G H i

名称 蒸气入口 冷却水出口 助剂入口 冷凝液出口 进料口 手动泄压管 冷却水进口 测温管口 测压口 内径mm φ57×3.5 φ57×3.5 φ32×3.5 φ46×3.5 φ32×3.5 φ57×3.5 φ32×3.5 φ32×3.5 φ32×3.5 38

J K 备注 真空口 排尽口 φ57×3.5 φ57×3.5 锚式搅拌器，搅拌功率P=7kw；转速n=100r/min 2．设计要求：

1) 作罐体、封头的壁厚强度设计(忽略重量，假设壁厚均匀且不受附件安装的影响)；

2) 选配封头和筒体的联接法兰；

3) 选择标准人孔和手孔，视镜、各类接管和法兰； 4）试根据电机功率设计搅拌器轴的直径；

5）绘制装配总图（2#坐标纸）和1张零件图（3#图纸画耳式支座）。

参考书目： 《化工装备图册》

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