夹套反应釜设计说明书

总体结构设计，罐体和夹套的设计，反应釜的搅拌装置，反应釜的传动装置，反应釜的轴封装置，反应釜的其他附件

设计方案的分析和拟订

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。

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。

步骤	项目及代号	参数及结果	备注
2-1	设备材料	Q235-B	据工艺条件腐蚀情况确定
2-2	设计压力(罐体内)	0.45	由工艺条件给定
2-3	设计压力(夹套内)	0.5	由工艺条件给定
2-4	设计温度(罐体内)t₁,℃	<130	由工艺条件给定
2-5	设计温度(夹套内) t₂,℃	<2370	由工艺条件给定
2-6	液柱静压力	0.0078	按参考文献1第八章计算
2-7	计算压力	0.4578	计算
2-8	液柱静压力	0	忽略
2-9	计算压力	0.5	计算
2-10	罐体及夹套焊接接头系数	0.85	按参考文献1表9-6选取
2-11	设计温度下材料许用应力	113	按参考文献1表9-4或表9-5选取
2-12	罐体筒体计算厚度	3.344	按参考文献1第九章计算
2-13	夹套筒体计算厚度	3.914	按参考文献1第九章计算
2-14	罐体封皮计算厚度	3.3404	按参考文献1第十间计算
2-15	夹套筒体计算厚度	3.9093	按参考文献1第十间计算
2-16	钢板厚度负偏差	0.6	按参考文献1表9-10~9-11选取
2-17	腐蚀裕量	2.0	按参考文献1第九章计算
2-18	厚度附加量	2.6	按参考文献1第九章计算
2-19	罐体筒体设计厚度	5.944	按参考文献1第九章计算
2-20	夹套筒体设计厚度	6.514	按参考文献1第九章计算
2-21	罐体封头设计厚度	5.9404	按参考文献1第十章计算
2-22	夹套筒体设计厚度	6.5093	按参考文献1第十章计算
2-23	罐体筒体名义厚度	6	圆整选取
2-24	夹套筒体名义厚度	8	圆整选取
2-25	罐体封头名义厚度	6	圆整选取
2-26	夹套封头名义厚度	8	圆整选取

稳定性校核

序号	项目及代号	参数及结果	备注
3-1	罐体筒体名义厚度	8	假设
3-2	厚度附加量	2.8	按参考文献1表9-10~9-11选取
3-3	罐体筒体有效厚度	5.2	按参考文献1第十一章计算
3-4	罐体筒体有外径	1416	按参考文献1第十一章计算
3-5	筒体计算长度	942	按参考文献1第十一章计算
3-6	系数	0.634	按参考文献1第十一章计算
3-7	系数	271.53	按参考文献1第十一章计算
3-8	系数A	0.00045	查参考文献1图11-5
3-9	系数B	85	查参考文献1图11-8
3-10	许用外压力	0.313<0.45	按参考文献1第十一章计算失稳，重设名义厚度
3-11	罐体筒体名义厚度	10	假设
3-12	厚度附加量	2.8	按参考文献1表9-10~9-11选取
3-13	罐体筒体有效厚度	7.2	按参考文献1第十一章计算
3-14	罐体筒体有外径	1420	按参考文献1第十一章计算
3-15	筒体计算长度	942	按参考文献1第十一章计算
3-16	系数	0.6634	按参考文献1第十一章计算
3-17	系数	187.22	按参考文献1第十一章计算
3-18	系数A	0.0008	查参考文献1图11-5
3-19	系数B	100	查参考文献1图11-8
3-20	许用外压力	0.507>0.45	按参考文献1第十一章计算稳定
3-21	罐体筒体名义厚度	10	确定
3-22	罐体封头名义厚度	10	假设
3-23	厚度附加量	2.8	按参考文献1表9-10~9-11选取
3-24	罐体封头有效厚度	7.2	按参考文献1第十一章计算
3-25	罐体封头外径	1420	按参考文献1第十一章计算
3-26	标准椭圆封头当量球壳外半径	1278	按参考文献1第十一章计算
3-27	系数	0.00085	查参考文献1图11-5
3-28	系数	125	查参考文献1图11-8
3-29	许用外压力	0.704＞0.45	按参考文献1第十一章计算稳定
3-30	罐头封头名义厚度	10	确定

水压实验校核

序号	项目及代号	参数及结果	备注
4-1	罐体试验压力	0.5625	按参考文献1第九章计算
4-2	夹套水压试验压力	0.625	按参考文献1第九章计算
4-3	材料屈服点应力	235	按参考文献1第九章计算
4-4	179.8	按参考文献1第九章计算
4-5	罐体圆筒应力	54.96	按参考文献1第九章计算
4-6	夹套内压试验应力	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	项目及代数	参数及结果	备注
1	轴功率P,kW	4	由工艺条件确定
2	轴转数n,r/min	200	由工艺条件确定
3	轴材料	45	常用
4	轴所传递的扭矩	191000	按参考文献1第17章计算
5	材料许用扭转剪应	35	按参考文献1第17 章表17-3
6	系数	112	按参考文献1第17章17-3
7	轴端直径	30.4	按参考文献1第17章计算
8	开一个键槽,轴径扩大5%,mm	31.9	按参考文献1第17章计算
9	圆整轴端直径d,mm	40	圆整选取

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。

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	单位	公式及数据	备注
1	传动的额定功率P	kW	5.5(8极电机Y132S-8)	已知电机功率
2	小皮带轮转速	r/min	900	已知电机转速
3	大皮带轮转速	r/min	200	已知搅拌机转速
4	工况系数K_A		1.3	由参考文献1表13-3选取
5	设计功率P_d	kW	计算
6	选V带型号		根据和选取B型带	根据参考文献1图13-11选取
7	速比		4.5	计算
8	小皮带轮计算直径	mm	75	按参考文献1表13-2初选
9	验算带速	m/s	3.53
10	小皮带轮计算直径	mm	140	按参考文献1表13-4选取
11	验算带速	m/s	6.59
12	滑动率		0.02	选取
13	大皮带轮计算直径	mm	＝630	计算后按参考文献1表13-4圆整
14	初定中心距	mm	＝1000	可根据结构要求定
15	带的基准长度	mm	≈3268 ＝3150	计算后按参考文献1表13-1圆整
16	确定中心距确定安装V带时所需最小中心距和最大中心距	mm	＝941
17	小皮带轮包角	(°)	＝150
18	单根V带额定功率P₁	kW	1.58	由参考文献1表13-7选取
19	时,单根V带额定功率增量	kW	0.293	由参考文献1表13-8选取
20	包角修正系数K_a		0.92	由参考文献1表13-5选取
21	带长修正系数K_L		1.07	由参考文献1表13-6选取
22	V带根数			计算后圆整

2．4．3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。

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，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。

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**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。

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 刁玉伟王立业.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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