反应釜设计说明书

1、. . . . 目 录1 绪论11.1 反应釜的概述11.2 搅拌反应设备的主要用途11.3 反应釜设计的基本要求21.3.1安全可靠要求21.3.2满足过程要求31.3.3综合经济性好31.3.4优良的环境性能31.4 反应釜的应用场合与工程背景32 设计方案的选择与设计参数的确定52.1 搅拌反应釜类型的选择52.2 设计参数的确定52.2.1 设计压力的确定52.2.2 设计温度的确定52.2.3 材料的选用63反应釜结构设计73.1 釜体的结构设计73.2 釜体的几何尺寸的确定73.2.1 筒体径计算73.2.2 筒体封头尺寸的确定83.2.3 筒体高度计算83.2.4 筒体与上封头连

2、接形式93.3夹套几何尺寸的确定93.3.1 夹套的直径103.3.2 夹套高度与传热面积校核103.4 筒体与夹套壁厚设计计算103.4.1 筒体与夹套受力分析103.4.2 筒体壁厚的计算113.4.3 筒体封头厚度计算113.4.4 夹套壁厚的计算113.4.5 夹套封头厚度计算123.5 水压试验与强度校核计算123.5.1 筒体水压试验校核123.5.2 夹套水压试验校核134 反应釜的搅拌装置154.1 搅拌轴的设计154.1.1 搅拌轴的选材154.1.2 搅拌轴的结构154.2.3 搅拌轴的强度计算154.2 搅拌器的安装方式与其与轴连接的结构设计164.2.1 搅拌器的形式1

3、64.2.2 搅拌轴的形位公差和表面粗糙度要求174.3 搅拌器轴的支承174.4 搅拌轴的临界转速校核计算175 反应釜的传动装置195.1 电动机的选用195.2 釜用减速机类型、标准与其选用195.3 凸缘法兰与安装底盖的选用205.4 机架205.5 联轴器216 反应釜的轴封装置237 反应釜的其他附件257.1 设备接口257.1.1 出料管257.1.2过夹套进料管257.1.3 夹套进液管267.2 视镜277.3 挡板277.4 人孔287.5 支座297.5.1 支座的选用297.5.2 支座的校核297.6 开孔补强设计计算317.6.1人孔补强设计计算317.6.2视镜

4、补强设计计算328 结论35参考文献37致3941 / 441 绪论1.1 反应釜的概述 在生产实践中，许多化工生产过程都需要反应设备，广泛应用于物料混合、溶解、传热、制备悬浮液、聚合反应和制备催化剂等生产过程。反应设备有反应器、分解塔、聚合釜、合成塔、高压塔、煤气发生炉等。反应釜就是反应器中的一种，其适用于各种物性（如黏度、密度）和各种操作条件（温度、压力）。 广义的反应釜，实际上就是一个罐式容器。在反应釜的中心垂直位置上常安装机械搅拌器，以加速物料充分混合和反应。而在反应釜容器外围以夹套的方式来传热的反应釜为夹套反应釜。 图1-1所示为夹套反应釜结构图，由图可以看出夹套反应釜的结构常主要由

5、搅拌容器、搅拌装置、传动装置、轴封装置、支座、人孔、工艺接管和一些其他附件等组成。 本次设计的植物油植物油反应釜就是夹套反应釜。 图1-1 反应釜结构图 1搅拌器；2釜体；3夹套；4搅拌轴；5压出管； 6 支座；7人孔；8轴封；9传动装置 搅拌容器分筒体与夹套两部分，主要由封头和筒体组成，多为低、中压压力容器；搅拌装置由搅拌器和搅拌轴组成，其形式通常由工艺设计而定；传动装置是为带动搅拌装置设计的，主要由电动机、减速器、联轴器和传动轴等组成；轴封装置为填料密封，一般采用机械密封或填料密封；它们与支座、人孔、工艺接管等附件一起，构成了完整的夹套反应釜。1.2 搅拌反应设备的主要用途 搅拌反应设备的

6、作用一般有如下几点： 1、使物料混合均匀； 2、使气体在液体中很好地分散； 3、使固体颗粒（如催化剂）在液相中均匀地悬浮； 4、使不相溶的另一液相均匀悬浮或充分乳化； 5、加强相间传质（如吸收等）； 6、强化传热（维持反应或反应产生的热量）。 搅拌反应设备在工业生产中应用围很广，尤其是石油化工中，很多化工生产中都应用搅拌操作，石油化工工艺过程中的很多化学变化是以参加反应物的充分混合为前提的，对于加热、冷却、液体的萃取以与气体的吸收等物理变化过程，也往往要采用搅拌操作才能得到良好的效果，搅拌反应设备在许多场合是作为反应器来应用的。在化工生产中，制造乙烯、丙乙烯、高压聚乙烯、聚丙烯、合成橡胶、苯胺

7、染料等工艺过程，都采用各种型式的搅拌反应设备。其他如染料、医药、农药、油漆等行业，搅拌反应设备的应用也相当广泛。1.3 反应釜设计的基本要求 反应釜为压力容器，其设备设计必须满足以下基本要求1：1.3.1安全可靠要求 为了保证设备必须可靠运行安全运行，防止事故的发生，化工设备应具有足够的能力来承受使用寿命可能遇到的各种载荷。要求所使用的设备具有足够的强度、刚度、韧性和与介质的相容性，以与良好的密封性、耐腐蚀性和抗失稳能力。 强度是指载荷作用下材料抵抗永久变形和断裂的能力。化工设备是由不同的材料制造而成的，其安全性与材料本身的强度密切相关。在一样的设计条件下，提高材料强度无疑可以保证设备具有较高

8、的安全性。但满足强度要求并非是选用材料的强度等级越高越好，而是要选择合适的材料。无原则地选用高强度材料，结果只会导致材料和制造成本提高以与设备抗脆断性能力降低。由于选材、焊接和使用条件等各种原因，化工设备不可避免地会产生各种各样的缺陷，如果在选材时充分考虑材料的破坏前吸收变形能量的能力水平（即材料的韧性），并注意材料的强度和韧性的合理搭配，最大限度地降低化工设备对缺陷的敏感程度，对于保证设备的安全运行也是一个非常有效的措施。 另外，过程设备各零部件的强度并不一样，整体的强度往往取决于强度最弱的零部件的强度。如使各零部件的强度相等，可以充分利用材料的强度，节省材料，减轻重量，简化制造、安装和运输

9、，从而降低成本，提高综合经济性。 刚度指作用在弹性元件上的力或力矩的增量与相应的位移或角位移的增量之比，是设备在载荷作用下保持原有形状的能力。刚度不足是过程设备过度变形的原因之一，失稳是化工设备常见的失效形式之一，因此，化工过程保证刚度使设备具有足够的抗失稳能力。 韧性是指材料断裂前吸收变形能量的能力。材料韧性一般随着材料的强度的提高而降低。在选择材料时，应特别注意强度和韧性的合理匹配。在满足强度的要求下，尽可能选用高韧性材料。 密封性是指化工过程设备防止介质或空气泄漏的能力。泄漏分为泄漏和外泄漏。泄漏可能会引起产品污染，严重时还会引起爆炸事故。化工设备的介质往往具有危害性，外泄漏不仅仅有可能

10、引起中毒、燃烧和爆炸等事故，而且还会造成环境污染。因此，密封是化工设备安全操作的必要条件。 耐腐蚀性是保证化工设备安全运行的一个基本要求。特别是处理化工生产中的介质，由于它们具有不同程度的腐蚀性，一方面，可能使设备的厚度减薄，使用寿命缩短；另一方面，还会在应力集中与两种材料或构件焊接处等区域造成更为严重的腐蚀，结果引起泄漏或爆炸。因此，材料和介质必须相容。选择合理的材料或采用相应的防腐措施，将大大提高化工设备的使用寿命和安全可靠性。1.3.2满足过程要求 过程要求主要有功能要求和寿命要求。 功能要以满足生产的需要，如生产量、传热量。功能要求得不到满足，会影响整个过程的生产效率，造成经济损失。

11、寿命要求：反应设备工作年限不少于15年。1.3.3综合经济性好 在保证化工设备安全运行和满足工艺条件的前提下，要尽量做到经济合理。因为经济性是否合理是衡量化工设备优劣的一个重要指标。化工过程设备的综合经济性主要体现在以下几个方面：.生产效率高、消耗低；.结构合理、制造简便；.易于运输和安装。.易于操作、维护和控制 化工设备除了要满足安全可靠性、工艺条件和考虑经济性能外，还必须考虑操作简单、可维护性和可修理性好以与便于控制等几个方面。1.3.4优良的环境性能 随着社会的进步，人们的环保意识日益加强，产品的竞争趋向国际化，化工过程设备失效的外延也在不断扩大，它不仅仅是指爆炸、泄漏、生产效率降低等功

12、能失效，还应包括环境失效。1.4 反应釜的应用场合与工程背景 反应釜常用于石油化工、橡胶、农药、染料、医药等行业，用以完成磺化、硝化、氢化、烃化、聚合、缩合等工艺过程，以与有机染料和中间体的许多其它工艺过程的反应设备。 反应釜的操作性能直接关系到产品的质量、能耗和生产成本，工程界和学术界对搅拌混合都非常重视，进行了大量的研究工作，取得了不少的研究成果。 同时反应釜是化学工程和生物工程中最常见也是最重要的单元设备之一。目前，反应釜的选型和构件的设计在很大程度上依赖试验和经验，对放大规模还缺乏深入的认识，对于能耗和生产成本只能在一定规模的生产装置上对比后才能得出结论，由于对产品的回收率和质量要求越

13、来越高，对反应釜的研究日趋深入，已从早期对搅拌功率和混合时间的研究，20世纪80年代对反应釜的流体速度场分布的研究，进入20世纪90年代以来的搅拌釜三维流场的数值模拟研究。流场数值模拟必须在深入进行流体力学研究的基础上，综合考虑流体流动的三维性、随机性、非线性和边界条件不确定性。通过数值模拟不但可以解决反应器的放大机理，而且可以优化设计开发新型高效搅拌器，使机械搅拌器的设计理论更加完善。 反应釜在生活中越来越得到人们的普遍认可，它的发展态势是势不可挡的，根据业人士的有关分析，认为反应釜行业未来的发展态势将主要体现在以下几个方面： 1、反应釜将会向“大容积化”进军。这是增加产量、降低产品成本、减

14、少批量生产之间的质量误差的有效途径和发展趋势。反应釜的釜体方式将发生变革。 2、反应釜的搅拌器已经摒弃了单一搅拌器发展到用双搅拌器或外加泵强制循环。从国外来看，他们除了装有搅拌器外，其零件中的釜体还沿水平线旋转来提高反应速度。它代表了一种发展趋势，预言在未来国反应釜的釜体也会沿袭这一种趋势。 3、热管技术的应用将会成为一种潮流。合理地利用热能，选择最佳的工艺操作条件，加强保温措施，提高传热效率，将会最大限度的降低热损失。热管技术的应用，将是今后发展的方向。 4、生产自动化和连续化将取代笨重的间隙手工操作。采用程序控制，既可以消除对环境的污染，又可以保证稳定生产，提高产品质量，减轻体力劳动，从而

15、增加收益。 2 设计方案的选择与设计参数的确定2.1 搅拌反应釜类型的选择 搅拌反应釜是化工生产中常用的典型设备，一台搅拌反应设备主要由搅拌容器（釜体）、换热元件、搅拌装置、传动装置以与密封装置等组成。搅拌容器的作用是为物料反应提供合适的空间。搅拌筒体基本上是圆筒形，封头常采用椭圆形封头、锥形封头和平盖，其中以椭圆形封头应用最为广泛。根据工艺要求容器上装有各种接管，以满足进料、出料等要求。为了加热或取走反应热量，常设置外夹套或盘管，上封头上焊有凸缘法兰，用于搅拌容器与机架的连接，为了在操作中对物料进行控制，还必须在容器上设有温度、压力等传感器。 搅拌反应设备可以从不同的角度进行分类，其中按搅拌

16、装置的安装型式可分为以下几类：立式容器中心搅拌、偏心式搅拌、倾斜式搅拌、底搅拌、卧式容器搅拌、旁入式搅拌等。现将立式容器中心搅拌型式具体一些特点列出： 立式容器中心搅拌设备，是将搅拌装置安装在立式设备筒体的中心线上，驱动方式一般为皮带传动或齿轮传动，用普通电机直联或减速器直联，功率为0.1kw，在实际应用中0.222kw比较常见。由于设备的大型化，超过400kw的大型设备也出现了，一般认为功率3.7kw以下为小型，5.522kw为中型，转速低于100r/min为低速，100400r/min为中速，大于400r/min为高速。中、小型立式容器搅拌反应设备，转速为300360r/min，电机功率大

17、约为0.415kw的围，用皮带或齿轮一级减速。桨叶的形状，根据用途可以考虑各种各样的组合方式，以三叶推进式、涡轮式为主体。 本次设计为夹套反应釜，鉴于以上立式容器中心搅拌的一些特点，与考虑到设备的安全性、合理性和经济性，并遵循搅拌设备设计要求，故本次设计就选用立式搅拌设备。2.2 设计参数的确定2.2.1 设计压力的确定 设计压力是指设定的容器顶部的最高压力，与相应的设计温度一起作为设计载荷条件，其值不得低于工作压力。 本次设计为8m3夹套反应釜，釜的工作压力为0.6MPa，则釜的设计压力为1.10.6=0.66MPa，夹套的设计压力为0.3MPa。2.2.2 设计温度的确定 设计温度是指容器

18、在正常工作情况下，在相应设计压力下，设定的受压元件金属温度（沿元件金属截面的温度平均值）。设计温度与设计压力一起作为设计载荷条件。对于0C以上的金属温度，设计温度不得低于元件金属在工作状态可能达到的最高温度；对于0C以下的金属温度，设计温度不得高于元件金属可能达到的最低温度。 设计温度与设计压力存在对应关系。当压力容器具有不同的操作工况时，应按最苛刻的压力和温度组合设定容器的设计条件，而不能按其在不同工况各自的最苛刻条件确定设计温度和设计压力。 本次设计严格遵循GB150-1998规定，并且考虑到设计压力，工作温度釜不高于90C，夹套不高于100C，即釜设计温度为90C，夹套设计温度为100C

19、。2.2.3 材料的选用 因釜介质为植物油，夹套为水，两者的腐蚀性较弱。因而从经济性角度考虑，碳钢比较便宜。而且碳钢力学强度高，质韧，焊接性能好，可选择碳钢并查GB150-1998表4-1，碳钢在不高于100C，其许用应力t=113MPa，故其t取113MPa。 工业也一般选取Q235-B作为筒体和夹套材料。故选取Q235-B作为筒体和夹套材料。对于Q235-B在GB150-1998中对它有如下规定： 容器设计压力P1.6MPa； 钢板使用温度为0350C； 用于壳体时，钢板厚度不大于20mm； 不得用于毒性程度为高度或极度危害介质的压力容器。 本设计的设计压力P=0.66MPa，钢板设计温度

20、为100C，钢板厚度估算不会超过20mm，介质为植物油，无毒无害。因此选取Q235-B作为筒体和夹套材料适合。3反应釜结构设计 夹套式反应釜主要由带传热装置的釜体和搅拌传动装置两大部分组成。釜体主要是由罐体和夹套两大部分组成。罐体是在规定的操作温度和操作压力下，为物料完成其搅拌过程提供了一定空间的容器。夹套是一种应用最普遍的外部传热方式，它是套在筒体外面能形成密封空间的容器。3.1 釜体的结构设计 釜体一般为立式圆筒形容器，由顶盖、筒体和罐底组成，通过支座安装在基础或平台上。其结构示意图如左图3-1所示2: 顶盖在受压状态下操作常选用标准椭圆形封头，对于常压或操作压力不大而直径较大的设备，顶盖

21、可采用薄钢板制造的平盖，并在薄钢板上加设型钢（槽钢和工字钢）横梁，用以支撑搅拌器与其传动装置。罐底通常为椭圆形封头。顶盖与罐底分别与筒体相连。罐底与筒体的连接常采用焊接连接。顶盖与筒体的型式分为可拆和不可拆两种，筒体径Di1200mm,宜采用可拆连接。当要求可拆时，做成法兰连接。图3-1反应釜罐体结构 本设计顶盖在受压状态下操作，应选用标准椭圆形封头；罐底也选用椭圆形封头。连接形式采用可拆形式。 3.2 釜体的几何尺寸的确定3.2.1 筒体径计算 筒体的基本尺寸是指其径Di和筒体高度H筒,如右图3-2所示3： 筒体基本尺寸首先决定于化学工艺的要求。对于带搅拌器的反应釜来说，设备容积V为主要参数

22、。已知V=8m3。 在确定筒体直径和高度时，还应该根据反应釜操作时允许的装满程度装料系数等综合考虑。通常装料系数可取0.60.85。反应时会起泡沫或沸腾，应取低值，约为0.60.7；如反应状态平稳，可取0.80.85（物料黏度较大时，可取最大值）。根据介质实际情况本设计取=0.80，即V0=V=80.8=6.4（m3）。 图3-2筒体基本尺寸 对于直立反应釜来说，设备容积通常按筒体与下封头所包含的容积计算。根据容积与选定的H筒/Di值，可初步估算筒体径，取 （31） 式中：V0与前面一样为操作容积，即V0=V；装料系数，在此取=0.80； V设备容积，m3； Di筒体径，m； H筒筒体高度，m

23、。则， （32）根据实践，几种反应釜的H筒/Di值大致如下表3-1所示： 表3-1 几种搅拌釜的长径比H筒/Di值表 种类 釜物料类型 H筒/Di 一般反应釜 液-固相或液-液相物料 11.3 气-液相物料 12 发酵釜类 1.72.5 由于釜介质为植物油，为液体，且属一般反应釜，因此H筒/Di值在11.3围选取，根据物料实际取H筒/Di=1.2。 所以， 将Di圆整至标准公称直径，即Di=2000mm。3.2.2 筒体封头尺寸的确定 筒体封头根据筒体直径Di与所选的型式按标准选取，现选取最常用的标准椭圆形封头。其型式如左图3-3所示： 查/T 4737-95，公称直径2000mm，估算封头壁

24、厚1018mm，故直边高度取40mm，曲面高度500mm， 表面积4.57m2，容积1.18m3。 图3-3 标准椭圆封头 3.2.3 筒体高度计算 反应釜容积V通常按下封头和筒体两部分容积之和计算。即筒体高度H筒按下式计算： （33） 式中：V封下封头容积，m3； V1m1米高筒体容积，m3/m； 对于公称直径为2000mm的筒体，查/T1153-73，可知V1m=3.142m3/m，且1米高筒体面积F1m=6.28m2/m。故有， 则， 圆整后筒体高度 H筒=2.2m。 此时 H筒/Di=2200/2000=1.1，在1.11.3之间，符合要求。 校核： V=V1mH筒+2V封=3.142

25、2.2+1.182=9.27248m3 即筒体高度适合。 故，最终取 Di=2000mm， H筒=2200mm。3.2.4 筒体与上封头连接形式 顶盖与筒体的型式分为可拆与不可拆连接两种型式。本设计筒体径1200mm, 当要求可拆时，做成法兰连接。本设计采用可拆形式。 当筒体与上封头用法兰连接时，常采用平焊法兰连接，根据筒体尺寸选择。其具体确定如下：（1）材料与公称压力 法兰材料选用45钢，法兰公称压力PN定为0.6MPa。 （2）确定类型 根据筒体DN=2000mm，P=0.6MPa，选取乙型平焊法兰4，其密封方式为平面密封，其结构图大致如右所示（图3-4）： （3）确定法兰结构尺寸 根据确

26、定的DN=2000mm，PN=0.6MPa，参见/T 4702-2000可确定用45钢制造时法兰的尺寸：DN=2000mm，D=2160mm，=87mm，d=27mm，螺柱规格M24，数量64，质量493.6Kg，衬环质量8.4Kg。 图3-4 乙型平焊法兰（平面密封）3.3夹套几何尺寸的确定 常用的传热元件有夹套、蛇管。当夹套换热面积能满足传热要求时，应优先选用夹套，便于清洗，不占用容器有效容积；当夹套的换热面积不满足时，可在容器设置盘管，盘管长浸在物料中，热量损失小，传热效果好。本设计要求用夹套换传热，故采用夹套。 容器夹套的常用结构如下图3-5所示： 图3-5反应釜夹套的常见型式 图3-

27、6 夹套的封闭结构型式 本设计选用图（b）所示夹套结构型式。 夹套和筒体的连接常焊接成封闭结构，常用的夹套封闭结构亦大致如上图3-6所示，本设计选用图（b）所示夹套的封闭结构。 3.3.1 夹套的直径 夹套径Dj可根据筒体径Di按下表3-2所示关系选取。 表3-2 夹套径Dj （mm） Di 500600 7001800 20003000 Dj Di+50 Di+100 Di+200 故取夹套径 Dj= Di+200=2200 mm 同理，夹套封头可根据夹套径Dj与所选封头形式按标准来选取，即椭圆形封头，公称直径2200mm，曲面高度550mm，直边高度40mm，表面积5.5m2，容积1.54

28、m3。3.3.2 夹套高度与传热面积校核 夹套的高度H夹主要取决于传热面积的要求。夹套的高度一般应不低于料液的高度，以保证充分传热。即 （34） 故圆整后取H夹为1700mm。 校核：夹套所包围的表面积（筒体表面积F筒+封头表面积F封）一定要大于工艺要求的传热面积F，即料液静止时的高度。本设计中F=15.17m2。 故公式表达为： F筒+F封F （35） 式中：F筒筒体表面积，F筒=H夹F1m，m2；（其中1米高筒体面积F1m=6.28m2/m在前面计算筒体高度部分已给出） F封封头表面积，m2。 即F筒+F封=H夹F1m+F封=1.76.28+4.5715.25m2F=15.17m2，此时夹

29、套的高度满足。 因此，夹套高度取H夹=1700mm3.4 筒体与夹套壁厚设计计算3.4.1 筒体与夹套受力分析 釜体工作压力0.6MPa，夹套设计压力0.3MPa，即釜体受力5如右下图3-7所示： 分析如下：夹套筒体和夹套封头承受0.3MPa的压，反应釜被夹套包围部分筒筒体和封头既受到0.6MPa的压，又受到0.3MPa的外压，危险点处压力P=Pc-P=0.61.1-0.3=0.36MPa 外压；未带夹套 部分反应釜筒体和封头设计压力P1=0.61.1=0.66MPa。因此，筒体应按压薄壁容器设计，夹套也按压薄壁容器设计。 0.3MPa 0.6MPa 图3-7 釜体受力分析 故设计压力（筒）P

30、1=0.66MPa，温度90C； （夹套）P2=0.3MPa，温度100C 。 对于筒，盛装物料时筒受到的液柱静压力： P1H=gh10-6=0.911039.81.310-6MPa0.012MPa5%P1=0.033MPa 可不计 故对于筒： 设计压力（按压）：P1C=P1=0.66MPa 。 对于夹套： 设计压力（按压）：P2C=P2=0.3MPa 。3.4.2 筒体壁厚的计算由前面受力分析可知筒体承受压大于外压，为压容器，壁厚按下式计算： （36） 其中，P设计压力，即对于筒体P=P1C=P1=0.66MPa； t许用应力，对于材料为Q235-B，温度小于90 0C下，查GB150-19

31、98可知其 t=113MPa； C 壁厚附加量，C=C1+C2，C1为钢板负偏差，对于碳钢取C1=0.25mm,C2钢板腐蚀裕度,考虑设计年限取C2=2mm。故此C=2.25mm； 焊接接头系数，筒体采取对接双面焊缝，焊缝进行局部无损探伤检查，即=0.85； 所以，圆整后取10mm。3.4.3 筒体封头厚度计算 同筒体一样按压薄壁容器设计，此时釜体封头壁厚可按下列公式来计算： （37） 其中，P、t、C与公式（37）含义一样。 故有 ，圆整后取10mm 强度校核： 故，筒体与筒体封头强度符合要求。 因此，筒体与筒体封头壁厚名义厚度n=10mm 3.4.4 夹套壁厚的计算 因夹套只有压，按压薄壁

32、容器计算,可按下列公式计算： （38） 其中，P设计压力，即对于筒体P=P2C=P2=0.3MPa； t许用应力，对于材料为Q235-B，温度小于90 0C下，查GB150-1998可知其 t=113MPa； C 壁厚附加量，C=C1+C2,C1为钢板负偏差，对于碳钢取C1=0.25mm,C2钢板腐蚀裕度,取C2=1mm。故此C=1.25mm。 焊接接头系数，夹套筒体采取对接双面焊缝，焊缝进行局部无损探伤检查，即=0.85。 所以， 圆整后=6mm，即夹套壁厚n=6mm 。3.4.5 夹套封头厚度计算 夹套封头厚度计算可按下列公式计算： （39） 其中，P、t、C与公式（37）含义一样。 故，

33、 圆整取 S=6mm，即夹套封头厚度n为6mm。强度校核：故，夹套与夹套封头强度符合要求。 因此夹套与夹套封头壁厚名义厚度n=6mm 3.5 水压试验与强度校核计算3.5.1 筒体水压试验校核 筒体实验压力： （310） 式中，P1压力容器的设计压力，MPa；耐压试验压力系数，此设计中=1.25，具体可见下表3-4； 试验温度下材料的许用应力，MPa； t设计温度下材料的许用应力，MPa。 表3-3 耐压试验的压力系数 压力容器形式与材料 耐压试验压力系数 液（水）压 气压固定式钢和有色金属与糖玻璃压力容器 1.25 1.15铸铁压力容器 2.00移动式压力容器（中、低压） 1.50 1.15

34、由此，釜体筒体试验压力为：釜体筒体应力为： （311）故 校核：T=122.63MPa0.9s=0.90.85235MPa=179.775MPa，故釜体筒体强度满足水压试验要求。3.5.2 夹套水压试验校核同理，夹套水压试验压力不应小于下式计算值：夹套压试验应力：=校核：2T=87.02MPa50mm,加圆柱销固定。4.2.2 搅拌轴的形位公差和表面粗糙度要求 一般搅拌轴要求运转平稳，为防止轴的弯曲对轴封处的不利影响，因此轴安装和加工要控制轴的直度。当转速n100r/min时，直线度允差91000：0.15。 轴的配合面的配合公差和表面粗糙度可按所配零件的标准要求选取。4.3 搅拌器轴的支承

35、一般搅拌轴可依靠减速器的一对轴承支承。当搅拌轴较长时，轴的刚度条件变坏。为保证搅拌轴悬臂稳定性，轴的悬臂长L1、轴径d和两轴承间距B（其示意图参见图4-3）应满足下列关系： L1/B45 ； L1/d4050 若轴封处能起支承作用，上式中的B应算至轴封处。 本设计中L1=2000mm,B=1060mm,d=70mm，即L1/B、L1/d都满足条件。搅拌轴的支承形式见右图4-4，常采用滚动轴承。轴承型号选择根据转速、载荷与轴径选取，本设计选择型号6414，相关参数如下：d=70mm，D=180mm，B=42mm 图4-3 搅拌轴相关尺寸 图4-4 搅拌轴支承形式 4.4 搅拌轴的临界转速校核计算

36、对于转速大于200r/min的搅拌需进行临界转速的校核，本设计搅拌轴转速为45r/min，故在此不需进行校核了。5 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反应釜顶封头的上部，其设计容一般包括：电机、减速机的选型；选择联轴器；选用和设计机架和底座等。5.1 电动机的选用 搅拌设备选用电动机的问题，主要是确定系列、功率、转速以与安装形式和防爆要求等几项容。最常用的为Y系列全封闭自扇冷式三相异步电动机。 电动机功率必须满足搅拌器运转功率和传动系统、轴封系统功率损失的要求，还应考虑到有时在搅拌过程中会出现不利条件造成功率过大。电动机功率可按下式确定： （51） 式中，P

37、d电动机功率，kW； P 搅拌器功率，kW； Pm 轴封系统的摩擦损失，kW；传动系统的机械效率 已知：P=5.5kW，取0.950.96，本设计采用轴封为填料密封，其功率损耗一般约为搅拌器功率的10%左右。搅拌器功率现为P=5.5kW，故其约有0.55kW的功率损失。 故 Pd=（5.5+0.55）/0.956.368kW 并查Y系列三相异步电动机主要技术数据表，选取电动机型号为：Y132M-6，额定功率为7.5kW，满载转速为1440r/min。5.2 釜用减速机类型、标准与其选用 反应釜用的立式减速机，主要类型有谐波减速机、摆线针轮行星减速机、二级齿轮减速机和V带减速机。此外还有蜗杆传动

38、减速机，因它的传动效率低，只能单向传动等缺点，逐渐被摆线针轮行星减速机代替。四种减速机的功率、转速、围、类型代号、特性参数可见下表5-1，并可以此为参照选型。 表5-1 标准减速机的功率、转速围、类型代号与特性参数 因反应釜搅拌轴转速n=45r/min，电动机功率为7.5kW。由此，选用摆线针轮行星减速机适合，其尺寸从HG5-745-78标准中选取。5.3 凸缘法兰与安装底盖的选用 凸缘法兰焊接于搅拌器封头上，用于连接搅拌传动装置，也可兼作安装、维修、检查用孔。本设计采用R型突面凸缘法兰。 现将选择的R型突面凸缘法兰主要尺寸列出如下DN=500mm,d1=430mm,d2=670,k=620m

39、m,d3=500mm,d4=560mm,螺栓：数量20-M16，质量：102kg。 安装底座盖采用螺柱等紧固件，下与凸缘法兰连接，上与机架连接，是整个搅拌传动装置与容器连接的主要连接件。其结构示意图5-1如右： 图5-1 安装底盖的连接 安装底座盖常用形式为RS和LRS型。本设计选取RS型安装底盖，现选取的主要尺寸如下：DN=500mm,d2=670mm,k=620mm,d5=2026mm,d6=415mm,S=65mm,传动轴直径d=70mm，D1=176mm，K2=210mm,d10=8-M16。5.4 机架 机架是安放减速机用的，它的尺寸与减速机底座尺寸应相匹配。其选用类型主要有三种，即

40、无支点机架、单支点机架、双支点机架。无支点机架一般仅适用于传递小功率和小的轴向载荷的条件，减速器输出轴联轴器形式为夹壳式联轴器或刚性凸缘联轴器。考虑本设计传递功率为小功率与轴向载荷也不会太大，故选用无支点机架即可。现选用WJ55型无支点机架，其主要尺寸H1=38mm,H2=25mm,H3=6mm,H4=8mm,D1=345mm,D2=390mm,D3=430mm,D4=380mm,D5=455mm,D6=495mm,H=640mm,质量130kg。5.5 联轴器联轴器是连接轴与轴并传递运动和扭矩的零件，在此主要是用于电动机和减速机输出轴与传动轴之间和传动轴与搅拌轴之间的连接。其常用的类型很多，

41、在搅拌传动装置系统中主要采用的：有弹性块式联轴器、刚性凸缘联轴器、夹壳联轴器等。考虑前面选用无支点机架，故在此选用刚性凸缘式联轴器，其结构如下图5-2所示： 图5-2 刚性凸缘联轴器 本设计选用GT-88型凸缘联轴器。其相关具体尺寸如下： dg=80mm,D=220mm,D1=180mm,D0=130mm,r=85.4mm,H=324mm,H1=162mm,H2=30mm,H3=30mm,质量：50kg, d0:M12,n=8,dm:M1, 6 反应釜的轴封装置 轴封是搅拌设备的一个重要组成部分。其任务是保证搅拌设备处于一定的正压和真空状态以与防止反应物料的溢出和杂质的渗入。反应搅拌轴处的密封

42、属于动密封，常用的有填料密封和机械密封两种形式。本设计选用填料密封形式。 填料密封是搅拌设备最早采用的一种轴封结构，它的基本结构是由填料箱、压盖、压紧螺栓与油杯等组成。因其结构简单、易于制造，在搅拌设备上而得到广泛的应用。一般用于常压、低压、低转速与允许定期维护的搅拌设备。填料密封的基本结构可参考下图6-1： 图6-1填料密封箱结构 1压盖；2压紧螺栓；3油环；4填料；5填料箱 填料箱的种类很多，按箱体材料有铸铁、碳钢和不锈钢，按结构分为带衬套的、带油环的、带冷却水套的。应优先选择标准填料箱，HG21537.7-92为碳钢填料箱，HG21537.8-92为不锈钢填料箱。根据搅拌传动装置-碳钢填料箱上说明，其标用于设计压力PN为0.03MPa1.6MPa,设计温度-20C300C，用于传动轴密封的填料箱。本设计采用碳钢填料箱。 标准碳钢填料箱分PN分别为0.6MPa、1.6MPa两档规格。PN=0.6MPa为5个填料， PN0.6MPa为7个填料。 对于碳钢填料箱其结构形式大致同图6-1，具体可见HG21537.7-92上图3-1。其主要外形尺寸如HG21537.7-92上表3-2，亦同下表6-1（对应HG21537.7-92图