1、 毕业设计（论文） （ 2016 届 ） 3m3搅拌式反应釜设计 1 目 录 3m3 搅拌釜式反应器设计 .3 摘 要 .3 1 前言 .4 1.1 反应器的现状及发展前景 .4 1.2 搅拌式反应釜结构设计及其工作原理示意图 .5 2 设计条件及设计内容分析 .5 2.1 反应釜设计的内容主要有： . 3 反应釜釜体的设计 .6 3.1 釜体 DN 的确定 .6 3.1.1 釜体 DN 的确定 .6 3.2 釜体筒体壁厚的设计 . 3.2.1 设计参数的确定 . 3.3 釜体封头的设计 . 3.3.1 封头的选型 . 3.3.2 设计参数的确定 . 3.4 筒体长度 H 的设计 . 3.4.
2、1 筒体长度 H 的设计 . 3.4.2 釜体长径比校核 . 3.5 外压筒体壁厚的设计 . 3.5.1 设计外压的确定 . 3.5.2 试差法设计外压筒体的壁厚 . 3.5.3 图算法设计筒体的壁厚 . 3.6 外压封头壁厚得设计 . 3.6.1 设计外压得确定 . 3.6.2 封头壁厚得计算 . 4 反应釜夹套得设计 .9 4.1 夹套釜体 DN， PN 得确定 .9 4.1.1 夹套釜体 DN 得确定 .9 4.1.2 夹套釜体 PN 得确定 . 4.2 夹套筒体的设计 . 4.2.1 设计参数的确定 . 4.2.2 夹套筒体壁厚的设计 . 4.2.3 夹套筒体的高度确定 . 4.3 夹
3、套封头的设计 . 4.3.1 封头的选型 . 4.3.2 设计参数的确定 . 4.3.3 封头的壁厚的设计 . 4.3.4 封头的直边尺寸、体积与重量的确定 . 4.3.5 封头结构的设计 . 10 4.4 传热面积的校核 . 10 5 反应釜釜体及夹套的压力试验 . 11 5.1 釜体的水压试验 . 11 5.1.1 水压试验压力的确定 . 11 5.1.2 液压试验的强度校核 . 2 5.1.3 压力表得量程 . 5.1.4 水压试验的操作过程 . 5.2 釜体的气压试验 . 5.2.1 气压试验压力的确定 . 5.2.2 气压试验的强度校核 . 5.2.3 气压试验的操作过程 . 5.3
4、 夹套的液压试验 . 5.3.1 水压试验压力的确定 . 5.3.2 液压试验的强度校核 . 5.3.3 压力表的量程、水温的要求 . 5.3.4 水压试验的操作过程 . 6 反应釜附件的选型及尺寸设计 . 13 6.1 釜体法兰联接结构的设计 . 13 6.1.1 法兰的设计 . 13 6.1.2 密封面形式的选型 . 14 6.1.3 螺栓、螺母的尺寸规格 . 6.2 选用手孔，视镜等和工艺接管的设计 . 15 6.3 管法兰尺寸的设计 . 6.3.1 管法兰的选型 . 6.3.2 管法兰的尺寸 . 16 6.4 垫片尺寸及材质 . 17 6.5 手孔的设计 . 18 6.6 视镜的设计
5、. 20 6.7 支座的选型 . 21 7 搅拌装置的选型与尺寸设计 . 7.1 搅拌轴直径的初步计算 . 22 7.2 搅拌轴临界转速校核计算 . 23 7.4 搅拌桨尺寸 的设计 . 24 7.5 搅拌轴的结构及尺寸的设计 . 25 8 传动装置的选型与尺寸设计 . 26 8.1 电动机的选型 . 26 8.2 减速器的选型 . 8.3 机架的设计 . 27 8.4 底座的设计 . 28 8.5 反应釜的轴封装置设计 . 29 8.5.2 轴封装置的结构及尺寸 . 29 9 焊缝结构 的设计 . 30 9.1 釜体上主要焊缝结构的设计 . 30 10 固体物料进口的开孔及补强计算 . 35
6、 10.1 封头开固体物料进口后被削弱的金属面积 A 的计算 . 35 10.2 有效补强区内起补强作用的金属面积的计算 . 35 10.3 判断是否需要补强的依据 . 36 11 结束语 . 36 参考文献 . 37 致 谢 . 38 附录 . 39 3 3m3 搅拌式反应釜设计 摘 要 搅拌釜反应器是由一个混频器和一个釜体。搅拌器包括传动装置，搅拌轴，轴密封，叶轮 ;该反应釜主体包括圆筒，护套和线圈的内侧部分，引流管等。有几十万在工业应用中使用搅拌槽反应器，并将反应物料的相位状态可以分为两类：均相反应器和多相反应器中。多相反应器是由固 - 液反应器，液 - 液反应器，气液反应器及气 - 液
7、 - 固三相 - 相反应器中。反应器的设计是广泛使用在宽范围的操作灵活性，是在工业生产反应器中的最广泛使用的。 关键词： 反应釜 釜体 搅拌器 Abstract： The stirred tank reactor is composed of a mixer and a kettle body. Agitator includes transmission device, stirring shaft with shaft seal, impeller; the kettle body including cylinder, the jacket and the inner parts of
8、the coil, draft tube and so on. There are hundreds of thousands of stirred tank reactors used in industrial applications, and the phase state of the reaction materials can be divided into two categories: homogeneous reactor and heterogeneous reactor. Heterogeneous reactor is 4 composed of solid - li
9、quid reactor, liquid - liquid reactor, gas-liquid reactor and gas - liquid - solid three - phase reactor. The design of the reactor is widely used in a wide range of operational flexibility, is the most widely used in industrial production reactor. Key words： Reactor Electric Agitator; 1 前言 1.1 反应器的
10、现在状况及发展前途 反应容器的一般理解的是，有不锈钢容器的物理或化学反应，通过容器和参数配置的结构设计，实现加热，蒸发，冷却和低速混合功能的处理要求。其结果，反应过程中的压力是不一样的容器的设计要求。生产必须严格按照相应的标准加工，测试和试运行。根据不同的生产工艺和操作条件的不锈钢反应器是不一样的，在反应器的设计结构和不同的参数中，反应器的结构形式是不同的，属于的容器设备的废止。 不锈钢反应器被广泛用于石油，化工，橡胶，农药，染料，医药，食品和其它用户和各种科研项目的研究和容器 完全水解，中和，结晶，蒸馏，储存，烷基化，氢化，聚合，冷凝，加热混合，恒温反应和其它工业过程。 反应容器是一个集成的
11、反应器中，根据反应条件，其结构和反应器的功能和构造的配件的设计进行了设计。从开始进料反应 - 放电可以是事先良好反应的步骤的自动化程度高成套的，反应温度，压力，机械控制（混合，鼓风等），反应物 /产物浓度和严格的重要参数规。 搅拌罐反应器，它是在工业生产中最广泛使用的反应器，是适用于各种相材料的反应。该反应器配有不同类型的混合和传热装置的，它可适应的材料和反应的不同的5 热效应的不同特性，为了保持在 反应器中合理流动的反应物，混合和材料数的热传递。的搅拌釜反应器可以连续地或以半连续操作，其可以由单个釜进行操作，并且可以在一系列操作进行操作。搅拌反应釜具有广泛的使用，操作灵活，易于控制的浓度。它
12、通常是由一釜体和热交换器的。搅拌器和发送装置等组成。 1.2 搅拌式反应釜结构设计及其工作原理示意图 图 1 反应釜结构及原理图 2 设计条件及设计内容分解 单设计条件包括表明，在反应器的设计可以被操作为 3 立方米体积，搅拌该马达功率的设备配置 1.8 千瓦，搅拌轴的转速为 60R / min 时，在帧类型的形式搅拌 桨 ;加热夹紧热量电加热导热油的袖子：设备有 8 进程接手，一面镜子，四耳式轴承， 1人孔（或固体物质进口）。 2.1 反应堆设计的内容主要有： 釜体的强度，刚度，稳定计算和结构设计 外套的强度，刚度计算和结构设计 ; 设计釜体，选择性喷嘴，管道法兰的法兰连接结构 ; 选择和沙
13、井的配筋计算 ; 轴承的选择和检查 ; 键入镜的选择 ; 焊缝和尺寸设计的结果 ; 型电机和减速器的选择 ; 搅拌轴和框式搅拌桨的尺寸设计 ; 6 选择性耦合 ; 设计机架式结构和尺寸 ; 设计的结构和底盖的大小 ; 选择的封装形式 ; 图和搅拌轴零件图等。 3 反应 釜釜体的确定设计 3.1 釜体 DN确定 3.1.1 釜体 DN 确定 V 选择反应堆装载系数 = V0 / = 0.8， ETA，现有设备 V =4.5 立方米 （ 1） H / DI = 1.2。被选择为液体的液相类型，和气缸的内径估计结果。 迪 =2.674 米 （ 2）计算出的结果被四舍五入到标称直径标准系列，和圆柱的直
14、径为 DI =1400 毫米。 厚度筒壁的设计 3.2 水壶 的 3.2.1 设计参数的测定 以 P = 1.1PW P = 1.1PW = 33 年 1 月 10 日 = 0.33MPa 静水压力： 如 PL = 0.0143 点设计是合理的。 8 圆筒的壁厚由 3.5.3 算法设计的。 圆筒的壁厚为 12mm， = 12-1.25 = 10.75， = 510.32。 于图的坐标找到 1.102 的值。 15 页的文献 2 305 4。通过这一点做水平线和相应的线相交，沿着这一点，使垂直线和水平坐标相交，对应的是交集：是 0.00029。 从图 15 页的文献 2 307 选择找到 = 2
15、.9 * 10 -4 点的水平坐标，由该点 做垂直线和相应的材料温线相交，沿着这一点上做水平线和右手纵坐标相交，得到系数的值：为 37mpa， = 1.900105 。 据 =得到： = 0.29（）。 因为 = 0.29 = 0.2，故假设 = 12 合理时，密封头 = 12 的壁的厚度。 由文献 2 316 页表 16-3 知识， =约 178 12 管高管型钢的质量，该管体量： 178点 x1.360 = 242.08（）也称为高 1m 内表面区域 F1 = 9.54 平方 缸体的内表面面积 = 13.6 3.6 外压头的壁厚设计 外界的压力，以确定 3.6.1 设计 PC = 0.1M
16、Pa 的 3.6.2 头壁厚计算 头部的壁厚是 Se =锡 -C =10.75 毫米锡 =12 毫米 对于标准的椭圆封头， K = 0.9，日 / SE = 1080 / 4.75 = 227.4 日 = = KDI = 0.912001080 毫米 计算系数 A = 0.125 /（日 / SE） = A = 5.50010-4 可以用 B 5.50010-4确定 查表 B = 63MPa 是 15-7， E = 1.91 = 1.91105MPa 由 P = B /（ RI /硒）为 P = 63 /（ 1080 / 4.75） = 0.2770Mpa = 2.770Kgf /平方厘米 P
17、 = 1.0Kgf / cm 2 的 P = 2.770Kgf / cm2 的假设 SN =12 毫米合理。 9 4 反应釜夹套的设计与确定 4.1 夹套釜体 DN， PN 得确定 4.1.1 夹套釜体 DN得确定 DI= DI + 100 = 1300 + 100 =1400 毫米 所以 DN =1400 毫米 4.1.2 夹 套 釜体 PN 确定 P = 1.1Pw = 0.44MPa PW = 0.4MPa 时 4.2 夹紧套筒设计 的 4.2.1 设计参数的测定 因为该反应器是类似于 在体内的反应物的浓度，它是按照水的计算： P 液体 = 1.01039.81.26510-6 = 0.
18、0124MPa P 液体不能忽视 PC = P + P 液体 = 0.11.1 + 0.0124 = 0.1224MPa， 因为夹紧套筒的温度为 125 摄氏度至 150 因此，采取 T = 150 ，检查 T = 113MPa Q235-A 4.2.2 夹套管的设计壁厚 按强度条件设计 此 式标准差 = PCDI / 2 T-PC + C 有差 =（ 0.12241400） /（ 21130.6-0.1224） + 1.0 + 0.6 =2.8642 毫米 回合 SN = Sd 中 Sd 中为 3 毫米 因此，假设是合理 根据壁厚的强度设计不能满足 PC 的要求 = 0.1MPa 的 0.3
19、MPa 的，需要被重新按刚度条件下计算 SMIN = 2DI / 1000 + C2 =8 毫米 Di= 1500 3800 毫米 所以 SN =8 毫米 气缸壁碳钢厚度的 Sn =12 毫米 4.2.3 夹套管高确定 HJ =1.115 米 选择 夹紧 套高度 H0 = H-HJ = 200mm 时，则 HJ =1200 毫米，这是为了方便汽缸法兰螺栓拆卸。 4.3 夹 套 头的设 计 4.3.1 头套 型 主题可以用来获得椭圆封头的头，类型为 EHA 的 4.3.2 设计参数的测定 因为该反应器是类似于在体内的反应物的浓度，它是按照水的计算： P 液体 = 1.01039.81.26510-6 = 0.0124MPa P 液体不能忽视 PC = P + P 液体 = 0.11.1 + 0.0124 = 0.1224MPa 4.3.3 头的壁厚设计
