夹套反应釜化工设计.docx

1、- 1 -一、釜体及夹套的设计计算（一）釜体的几何尺寸计算1.釜体(筒体) 内径 D1已知釜体全容积：V=1.0m 3,根据物料类型选取，见下表：几种搅拌釜的长径比 i(H1/D1)值 表 1取长径比 i= H1/D1=1.1因为 24DV所以 3311.05m i由参考文献 1 中表 8-18 确定釜体筒体的公称直径：将 D1圆整到公称直径： D 1=1100mm2.确定釜体(筒体) 的高度 H1因为 mV1封V:全容积，m 3 V 封 ：封头容积 V 1m:1 米高筒体容积由参考文献 1 中表 8-18 和表 8-21 得出V1m=0.950m3/m V 封 =0.198m3所以 圆整后得

2、 H1=850mm1.098H4.2m5按釜体筒高圆整后修正实际容积： 331m封V.0.198.60.9m所以 修正结果符合规定范围。- 2 -（二）夹套的几何尺寸计算1.确定夹套直径 D2因为 D 1=1100mm夹套直径 D2 (mm) 表 2D1 500600 7001800 20003000D2 D1+50 D1+100 D1+200所以 D 2=D1+100=1200mm2.确定夹套高度 H2因为 mV1封V 封 下封头容积， V1m 1 米高筒体的容积。 :装料系数物料反应平稳， 可取 0.80.85，此处取 =0.8V0=V V 0:操作容积 V:全容积所以 经圆整后 H2=6

3、50mm2.80.98H63.7m53.传热面积校核F 封 + F 筒 F式中： F 筒 筒体内表面积； F 筒 = H2F1m，m 2；F 封 封头内表面积F1m1 米高筒体内表面积F 给定传热面积。由参考文献 1 中表 8-18 和表 8-21 得：F1m=3.46m2/m F 封 =1.398m2 所以 2封 筒 .3980.65.43.67因为设计条件中的传热面积：大于 3m2 所以 换热要求满足。（三）强度计算（按内压计算厚度）1.按内压对筒体和封头进行强度计算(1)筒体强度计算因为 时，P L可忽略 已知 P L=0.0088MPa 所以 C120tL05MaPc2. Mat189

4、85.0- 3 -所以 c11tPD0.210.685m3895.2负偏差 C1=0.3 腐蚀裕量 C2=2mm 当筒体的计算厚度 C1 所以 1n= min+C2=3+2=5mm(2)封头厚度计算c1tcPD0.10.6853895.220.5同理： 取 min作为计算厚度，所以 m3in1因为 min- 1C1 所以 1n， = min+ C2 = 3+2 = 5mm2.按外压对筒体和封头进行强度校核（1）筒体图算法强度校核计算C20t MPac3.02Pat18985.011tcPD0.7m389.5.3 同理： 取 min作为计算厚度，所以 min1因为 min- 1C1 所以 1n=

5、 min+C2=3+2=5mm所以 筒体的名义厚度 1n=5mm 得 筒体的有效厚度 1e= 1n-C1-C2=2.7mm1i0LH2h8575083.m33m100nD08.9761417.201eD由参考文献 1 中图 9-7 得系数 A：A=0.00014由参考文献 1 中图 9-9 得系数 B： C0tE=1.9259 105 因为 52E1.920.147.93所以 1e0.7p.90.4MPa.3D- 4 -pC1 所以 2n= min+C2=3+2=5mm所以 筒体的名义厚度 2n=5mm 得 筒体的有效厚度 2e= 2n-C1-C2=2.7mm2i01LHh6530590m3m

6、1210nD09.7482487.02eD由参考文献 1 中图 9-7 得系数 A：A=0.00019由参考文献 1 中图 9-9 得系数 B： C150tE=1.9012105 因为 52E.920.1924.083所以 2e0.7p4.80.MPa.3D1pC1 所以 2n， = min+C2=3+2=5mm所以 封头的名义厚度 2n， =5mm 得 封头的有效厚度 2e， =2.7mm2i01LHh65302590m3m1210nD09.7482487.02eD由参考文献 1 中图 9-7 得系数 A：A=0.00019由参考文献 1 中图 9-9 得系数 B： C150tE=1.901

7、2105 因为 52E.920.1924.083所以 2e0.7p4.80.MPa.3D1pp2,则 2n， 过小，不满足稳定性计算，应加大 2n， 。假设 2n， =8mm 则 2e， =5.7mm L=900mm D0=1216mm0L9.741602e1623.5.7由参考文献 1 中图 9-7 得系数 A：A=0.00064由参考文献 1 中图 9-9 得系数 B： C10tE=1.9012 105 因为 52E.9210.6481.232e0.7pB81.0.8MPa.3D6pp 2且较接近，则假设的 2n， 符合要求。故夹套筒体厚度确定 2n， =8mm 。（五）罐体和夹套的水压试

8、验校核- 7 -1.罐体的水压试验已知 =189MPa t=189MPa P1=0.2MPa s=345MPa =0.85则 MaPtT 25.0.251.11 MPaDe 2649.038.97.4)(.02)( s1T1 所以 水压试验时满足强度要求。2.夹套的水压试验已知 =189MPa t=189MPa P2=0.3MPa s=345MPa =0.85则 MaPtT 375.01.525.1 MPaDe 2649.06.48.2)(37.0)( s2T2 所以 水压试验时满足强度要求。二、传动装置（一）搅拌轴1.按强度计算搅拌轴的直径电机的功率 4 ，搅拌轴的转速 200 ，文献123

9、5 表 11-1 取用材PKWn/mir料为 Q345R ， 0.6 =0.6 189=113.4MPa，剪切弹性模量 8.010 4 ，GMPa许用单位扭转角 1/m。由 得： = （ ）69.5310mnm649.53102N利用截面法得： = （ ）axTMm由 得： =maxaxW69.5310Pn649.531023.搅拌轴为实心轴，则： =.2d64.2.20.347mm 取 30mmd- 8 -2.按扭转变形计算搅拌轴的直径由 以及 得：3maxax180TPMGI4pdI2=0.588（ ）63449.53102810/m因为最大单位扭转角 max0.58 1/m/所以圆轴的刚

10、度足够。考虑到搅拌轴与联轴器配合， 30 可能需要进一步调整。d搅拌轴的尺寸（HG/T212391） 表 4螺栓 螺钉 销jDd1数量 2d数量 3d数量 600 40 M12 2 M12 1 12B hcmfef重量 /Pn60 140 110 3 45 45.9 不大于 0.025（二）传动轴取传动的轴径等于搅拌轴轴径 d=30mm，相关尺寸可查参考文献 2 表 18-37（列出具体数值）。（三）联轴器大型反应釜搅拌轴较长，常分为二至三段，用联轴器使上下搅拌轴成牢固的刚性联接。常用的联轴器有凸缘联轴器、夹壳形联轴器以及块式弹性联轴器。小型的反应釜可采用法兰将搅拌轴连接，轴的连接应垂直，中心

11、线对正。本设计采用凸缘联轴器，根据d=30mm，查参考文献 2 表 18-38 得相关数据（列出具体数值）。联轴器的尺寸 表 5螺栓D1d23dL1l2l3l数量 规格118 48 35 76 162 20 71 5 6 M124l5l6l7l bfR质量/kg轴孔直径 N4080 4 55 85 16 12 0.6 0.4 7.60- 9 -（四）凸缘法兰查参考文献 2 表 18-33 得凸缘法兰的公称直径 300mm，再查参考文献 2 表 18-28 得凸缘法兰的相关尺寸（列出具体数值）。（五）安装底盖底座焊接在罐体的顶盖上，用以连接减速机和轴的密封装置。查参考文献 2 表 18-33 得

12、安装底盖的公称直径 300mm，再查参考文献 2 表 18-34 得安装底盖的相关尺寸（列出具体数值）。（六）机架对于中等载荷，且又可将减速机输出轴的轴承作为另一个支点、或在釜体内设有中间轴承且可作为一个支点时，可选用单支点支架。双支点机架适用于搅拌轴载荷较大，对搅拌密封装置有较高要求的场合。本设计选用单支点支架，查参考文献 2 表 18-33 得机架的公称直径 200mm，再查参考文献 2 表 18-34 得机架相关尺寸（列出具体数值）。三、搅拌装置搅拌装置由搅拌器、轴及其支撑组成。搅拌器的形式很多，根据任务说明书的要求，本次设计采用的是推进式搅拌器。其机械设计的主要内容是：确定搅拌器直径、

13、搅拌器与搅拌轴的连接结构、进行搅拌轴的强度设计和临界转速校核、选择轴的支撑结构。由表 4-4 查的螺旋叶的直径 Dj=0.33Di=0.33 1100=363mm则：搅拌器直径 D J=400mm厚度 s=Dj=400mm叶片数 Z=3液面高度： H 0=300mm- 10 -四、标准零部件的选取（一）支座支座类型：根据罐体的公称直径是 1100mm，可由参考文献 2 选择标准耳式支座，又因设备需要保温选择 B 型，相关数据可查看参考文献 1 表 13-6（列出具体数值）。数量：4 个（对称且承重）。Q=44KN。B 型耳式支座的尺寸 表 6底板 筋板 垫板 地脚螺栓 支座重量H1lb1S2l

14、b23lb3ed规格 kg200 160 105 10 50 205 125 8 250 200 8 30 30 24M8.3（二）视镜由 DN=100mm，PN=0.6MPa，可知选择不带颈的视镜，查参考文献 1 表 11-18 可得相关数据（列出具体数值）。视镜的尺寸 表 7双头螺柱DN视镜玻璃 SdnD1b2hHd1数量 直径长度125 225 190 40 28 80 133 105 8 M164（三）法兰设备共需选用 4 个，其中压力容器法兰 1 个，管法兰 3 个。1.根据 DN=1100mm，PN=0.6MPa，查参考文献 1 的表 10-1 可知选取甲型平焊法兰，相关数据如表 10-3 所示。2.图中 a，d，e，g 接管公称尺寸均为 25mm，采用板式平焊法兰。根据DN=25mm，PN=0.6MPa，查参考文献 1 的表 10-25 可得到相关数据（列出具体数值）。