反应釜说明书

第一章 设计方案的分析和拟订························2 第二章各部分的结构尺寸的确定和设计计算·············2 2.1总体结构设计··································2 2.2罐体和夹套的设计······························2 2.3 反应釜的搅拌装置·····························7 2.4反应釜的传动装置······························8 2.5 反应釜的轴封装置·····························9 2.6 反应釜的其他附件·····························9 第三章 设计小结····································10 第四章 参考文献····································10

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第一章 设计方案的分析和拟订

步骤

项目及代号

参数及结果

备注

一台带搅拌的夹套反应釜主要由搅拌器、搅拌装置、传动装置、轴封装置、人孔、支座、工艺接管和一些附件组成。

第二章各部分的结构尺寸的确定和设计计算

2．1总体结构设计

根据工艺要求考虑各部分结构形式、安装和维修检修的方便，确定各部分结构形式，如封头形式、传热面、传动类型、轴封和各种附件的结构形式。

2．2罐体和夹套的设计

夹套反应釜是由罐体和夹套两大部分组成。罐体在规定的操作温度和操作压力下，为物料完成搅拌过程提供了一定的空间。

2．2．1罐体和夹套的结构设计

罐体一般是立式圆桶形容器，有顶盖、筒体和罐底，通过支左安装在基础或平台上宜采用可拆连接，当要求可拆时，做成法兰连接。

2．2．2罐体几何尺寸计算

确定筒体内径，确定封头尺寸，通体高度见表格。

2．2．3夹套几何尺寸计算

夹套的结构尺寸根据安装和工艺两方面的要求而定。尺寸见表格。

2．2．4夹套反应釜的强度计算

当夹套反应釜几何尺寸确定后，要根据已知的公称直径、设计温度进行强度计算，确定罐体及夹套的筒体和封头的厚度。过程见表格。

其中还做水压实验校核计算，详情见表格。

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2-1 2-2 2-3 2-4 2-5 2-6 2-7 2-8 2-9 2-10 2-11 设备材料 设计压力(罐体内)1,MPa 设计压力(夹套内)2,MPa 设计温度(罐体内)t1,℃ 设计温度(夹套内) t2,℃ 液柱静压力p1H106gh,MPa 计算压力p1cp1p1H,MPa 液柱静压力p2cp2 计算压力1c2 罐体及夹套焊接接头系数 设计温度下材料许用应力[]t,MPa 罐体筒体计算厚度1Q235-B 0.45 0.5 <130 <2370 0.0078 0.4578 0 0.5 0.85 113 3.344 3.914 3.3404 据工艺条件腐蚀情况确定 由工艺条件给定 由工艺条件给定 由工艺条件给定 由工艺条件给定 按参考文献1第八章计算 计算 忽略 计算 按参考文献1表9-6选取 按参考文献1表9-4或表9-5选取 按参考文献1第九章计算 按参考文献1第九章计算 按参考文献1第十间计算 p1cD1,mm 2-12 t2[]p1cp2cD2夹套筒体计算厚度,mm 2-13 2t2[]p2cp1cD1罐体封皮计算厚度,mm 2-14 12[]t0.5p1c夹套筒体计算厚度2-15 2p2cD2,mm 2[]t0.5p2c3.9093 按参考文献1第十间计算 按参考文献1表9-10~9-11选取 按参考文献1第九章计算 按参考文献1第九章计算 按参考文献1第九章计算 按参考文献1第九章计算 按参考文献1第十章计算 按参考文献1第十章计算 圆整选取 圆整选取 圆整选取 圆整选取 2-16 2-17 2-18 2-19 2-20 2-21 2-22 2-23 2-24 2-25 2-26

稳定性校核

钢板厚度负偏差C1,mm 腐蚀裕量C2,mm 厚度附加量C=C1+C2 罐体筒体设计厚度1c1C2,mm 夹套筒体设计厚度2c2C2,mm 罐体封头设计厚度1c1C2,mm 0.6 2.0 2.6 5.944 6.514 5.9404 6.5093 6 8 6 8 c2C2,mm 夹套筒体设计厚度2罐体筒体名义厚度1n,mm 夹套筒体名义厚度2n,mm 罐体封头名义厚度1n,mm n 夹套封头名义厚度23 / 9

序号 3-1 3-2 3-3 3-4 3-5 3-6 3-7 3-8 3-9 3-10 项目及代号 罐体筒体名义厚度1n,mm 厚度附加量CC1C2 罐体筒体有效厚度1e1nC,mm 罐体筒体有外径D1OD121n,mm 筒体计算长度LH21/3h1h2,mm 系数L/D1O 系数D1O/1e 系数A 系数B 参数及结果 8 2.8 5.2 1416 942 0.634 271.53 0.00045 85 0.313<0.45 备注 假设 按参考文献1表9-10~9-11选取 按参考文献1第十一章计算 按参考文献1第十一章计算 按参考文献1第十一章计算 按参考文献1第十一章计算 按参考文献1第十一章计算 查参考文献1图11-5 查参考文献1图11-8 按参考文献1第十一章计算失稳，重设名义厚度n 假设 按参考文献1表9-10~9-11选取 按参考文献1第十一章计算 按参考文献1第十一章计算 按参考文献1第十一章计算 按参考文献1第十一章计算 按参考文献1第十一章计算 查参考文献1图11-5 查参考文献1图11-8 按参考文献1第十一章计算稳定 B许用外压力[p],MPa D1O/1e罐体筒体名义厚度1n,mm 厚度附加量CC1C2 罐体筒体有效厚度1e1nC,mm 罐体筒体有外径D1OD121n,mm 筒体计算长度LH21/3h1h2,mm 系数L/D1O 系数D1O/1e 系数A 系数B 许用外压力[p]3-11 3-12 3-13 3-14 3-15 3-16 3-17 3-18 3-19 3-20 10 2.8 7.2 1420 942 0.6634 187.22 0.0008 100 0.507>0.45 B,MPa D1O/1e3-21 罐体筒体名义厚度1n,mm 10 确定 4 / 9

3-22 3-23 3-24 3-25 3-26 罐体封头名义厚度1n,mm 厚度附加量CC1C2 罐体封头有效厚度1e1nC,mm 10 2.8 7.2 1420 1278 假设 按参考文献1表9-10~9-11选取 按参考文献1第十一章计算 按参考文献1第十一章计算 按参考文献1第十一章计算 OD121n,mm 罐体封头外径D1O0.9D1O,mm 标准椭圆封头当量球壳外半径R1系数A3-27 3-28 3-29 0.125 (R1O/1e)0.00085 125 0.704＞0.45 查参考文献1图11-5 查参考文献1图11-8 按参考文献1第十一章计算稳定 系数B 许用外压力[p]B,MPa R1O/1e3-30 罐头封头名义厚度1n,mm

水压实验校核

10 确定 序号 4-1 项目及代号 罐体试验压力p1T1.25p1参数及结果 备注 按参考文献1第九章计算 [],MPa []t[],MPa []t0.5625 4-2 夹套水压试验压力p2T1.25p10.625 按参考文献1第九章计算 4-3 4-4 材料屈服点应力s,MPa 235 179.8 按参考文献1第九章计算 按参考文献1第九章计算 T0.9s,MPa 罐体圆筒应力1T4-5 p1T(D11e),MPa 21ep2T(D22e),MPa 22e54.96 按参考文献1第九章计算 4-6 夹套内压试验应力1T90.456 按参考文献1第九章计算

2．3 反应釜的搅拌装置

搅拌装置由搅拌器、轴及其支撑组成。搅拌器主要有：桨式、推进式、框

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式、涡轮式、螺杆式和螺带式。它的选型通常是工艺设计的任务。

2．3．1搅拌器的选型

推进式搅拌器。

2．3．2搅拌轴设计

搅拌轴的机械设计内容同一般传动轴主要是结构设计和强度校核，对于转速大于200转每分钟的要进行临界转速的校核。

详情见表格。 步骤 1 2 项目及代数 轴功率P,kW 轴转数n,r/min 参数及结果 4 200 备注 由工艺条件确定 由工艺条件确定 3 轴材料 轴所传递的扭矩PT=9.55106,N,mm n材料许用扭转剪应,MPa 系数A0 45 常用 4 5 6 191000 35 112 按参考文献1第17章计算 按参考文献1第17 章表17-3 按参考文献1第17章17-3 按参考文献1第17章计算 按参考文献1第17章计算 圆整选取 7 轴端直径dA03p,mm n30.4 8 9 开一个键槽,轴径扩大5%,mm 圆整轴端直径d,mm 31.9 40 由于我的转速是200转每分钟，所以不必进行临界转速的校核。

2．4反应釜的传动装置

反应釜的搅拌器是由传动装置来带动。传动装置通常设置在釜顶封头上部。反应釜传动装置设计内容一般包括：电机、减速机的选型；选择连轴器；选用和设计底座等。

2．4．1 电机的选型

本次设计中给定了电机形式，Y123M2-6，转速为900转每分钟。

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2．4．2 减速机的选型

V带轮的设计计算内容和步骤 步骤 设 计 项 目 1 2 3 4 5 6 7 8 传动的额定功率P 单位 kW 公 式 及 数 据 5.5(8极电机Y132S-8) 900 200 1.3 备注 已知电机功率 已知电机转速 已知搅拌机转速 由参考文献1表13-3选取 计算 根据参考文献1图13-11选取 计算 按参考文献1表13-2初选 小皮带轮转速n1 r/min 大皮带轮转速n2 r/min 工况系数KA 设计功率Pd 选V带型号 速比i 小皮带轮计算直径d1 验算带速 小皮带轮计算直mm kW pdKAP1.35.57.15 根据pd和n1选取B型带 4.5 75 9 m/s 3.53 max25~30m/s min5m/s按参考文献1表13-4选取 10 径d1 验算带速 滑动率 大皮带轮计算直径d2 初定中心距a0 带的基准长度mm 140 11 12 13 m/s mm 6.59 0.02 max25~30m/s min5m/s选取 计算后按参考文献1表13-4圆整 可根据结构要求定 d2＝630 a0＝1000 Ld0≈3268 14 mm 15 Ld0 确定中心距a 确定安装V带时所需最小中心距mm Ld0＝3150 计算后按参考文献1表13-1圆整 16 mm a＝941 amina0.015Ld956amin和最大中心amaxa0.03Ld1103 7 / 9

距amax 17 18 小皮带轮包角a1 单根V带额定功率P1 (°) kW a1＝150 1.58 a1120 由参考文献1表13-7选取 i1时,单根V19 带额定功率增量kW 0.293 由参考文献1表13-8选取 P1 20 包角修正系数Ka 0.92 1.07 由参考文献1表13-5选取 由参考文献1表13-6选取 21 带长修正系数KL z22 V带根数z Pd (P1P1)KaKL计算后圆整 5.5z3.88 (1.260.09)0.931.07取z42．4．3凸缘法兰

凸缘法兰一般是焊接与搅拌容器封头上，用于连接搅拌传动装置，亦可兼作

安装、维修、检查用孔。

2．4．4 安装底盖

安装底盖采用安装底盖根据凸缘法兰的选型进行标准件的选取，尺寸见设备图。

2．4．5 机架的选取

机架是安放减速器用的，它与减速机底座尺寸应匹配。V带减速机自带机架，选用其他类型标准釜用减速机按标准选配机架。

本次设计中选择单支点机架。

2．4．6 连轴器的选择

电机或减速机输出轴与传动轴之间及传动轴与搅拌轴之间的连接，都是通过连轴器连接的。我选择的是TK-65弹性块式连轴器。尺寸可通过查表得到，或见设备图。

2．5 反应釜的轴封装置

基于设计中的各种原因，我选择的是机械密封。机械密封是一种功耗小，泄漏率低，密封性能可靠，使用寿命长的转轴密封。

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2．6 反应釜的其他附件

2．6．1 支座

夹套反应釜多为立式安装，最常用的支座为耳式支座。标准耳式支座（JB/T4725—92）分为A型和B型两种。当设备需要保温或直接支撑在留班上时选B型。我选择的就是B型耳式支座。尺寸见设备图。

2．6．2 手孔和人孔

手孔和人孔的设置是为了安装、拆卸、清洗和检修设备内部的装置。 本次设计只设置了一个手孔，直径为120mm，开于封头上。

2．6．3 设备接口

化工容器及设备，往往由于工艺操作等原因，在封头和筒体上需要开一些各种用途的孔。在本次设计中开有蒸汽入孔，加料孔，温度计接口，压缩空气入口，防料口，冷凝水出口。尺寸在任务书中有标注。

2．6．3视镜

视镜主要用来观察设备内部反应情况，也可以作为料面指示镜，一般成对出现，当视镜需要斜装或设备直径较小是，采用带颈视镜。具体见图纸。

第三章 设计小结

本次设计主要分为四个阶段：准备阶段；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，围绕着设备内，外附件的选型进行机械结构设计，围绕着确定的厚度大小进行强度，刚度和稳定性的设计和校核计算。然后绘制装配图，边算、边选、边画、边改，来完成；设计计算说明书阶段，就是图纸的理论依据，是设计计算的整体和总结，是审核设计的技术文件之一；课程设计答辩阶段是最后的步骤，课程设计的图样及说明书全完成后，须经指导老师审阅，得到认可后，方能参加答辩。

第四章 参考文献

1 赵军 张有忱 段成红编.化工设备机械基础.北京：化学工业出版社 2 詹长福.化工设备机械基础课程设计指导书.北京.机械工业出版社 3 玉伟 王立业.化工设备机械基础.第二版.大连:大连理工大学出版社

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