电加热不锈钢反应釜设计,代波修改意见

1、目录1前言. 11.1搅拌的目的11.2搅拌设备的基本结构11.3搅拌器2流型2搅拌器的分类2典型搅拌器的特征及应用3搅拌器的选用.42夹套反应釜设计.82.1已知参数.82.2总体方案的确定.8罐体和夹套的结构设计.8罐体和夹套的工艺计算8.1 罐体和夹套的几何尺寸计算.9.2 罐体和夹套的强度计算.12.3 夹套的稳定性校核.16.4 夹套反应釜水压试验校核.202.3 反应釜的搅拌装置.21选取搅拌器.222.3.2搅拌轴的设计.222.4反应釜的传动装置.23 2.5轴封安装和操作注意事项.24 2.6反应釜的其他附件.252.7设备的维护和保养.27结束语.28致谢.29参考文献.3

2、01前言搅拌设备使用历史悠久，大量应用于化工、石化、医药、食品、采矿、造纸、涂料、冶金、废水处理等行业，尤其是在化学工业中，很多化工生产或多或少地应用着搅拌操作，且相当一部分是用作化学反应器的。例如，在三大合成材料（合成橡胶、合成纤维、合成塑料）的生产中，采用搅拌设备作反应器的，约占反应器总数的85%以上。而在其他应用领域，搅拌设备更多的是用于物料的混合、溶解、传热、传质以及制备乳液、悬浮液等。在化工生产过程中，为化学反应提供反应空间和反应条件的装置称为反应釜或反应设备。为了使化学反应快速均匀进行，需对参加化学反应内物质进行充分混合，且对物料加热或冷却，采取搅拌操作才能得到良好的效果。实现搅拌

3、的方法有机械搅拌、气流搅拌、射流搅拌、静态（管道）搅拌和电磁搅拌等。其中机械搅拌应用最早，至今仍被广泛采用。机械搅拌反应釜简称搅拌反应釜。1.1搅拌的目的以液体为主体的搅拌操作，常常将被搅物料分为液-液、气-液、固-液、气-液-固等四种情况。搅拌既可以是一种独立的流体力学范畴的单元操作，以促进混合为主要目的，如进行液-液混合、固-液悬浮、气-液分散、液-液乳化等；又往往是完成其他单元操作的必要手段，以促进传热、传质、化学反应为主要目的，如进行流体的加热与冷却、萃取、吸收、溶解、结晶、聚合等操作。概括起来，搅拌设备的操作目的主要表现为以下四个方面：（1） 使不互溶液体混合均匀，制备均匀混合液、乳

4、化液，强化传质过程；（2） 使气体在液体中充分分散，强化传质或化学反应；（3） 制备均匀悬浮液，促使固体加速溶解、萃取或液-固化学反应；（4） 强化传热，防止局部过热或过冷。1.2搅拌设备的基本结构图1搅拌设备的基本结构机械搅拌设备由搅拌容器和搅拌机两大部分组成。搅拌容器包括釜体、传热元件、内构件以及各种用途的开孔接管等；搅拌机则包括搅拌器、搅拌轴、轴封、机架及传动装置等部件。其结构构成如图1所示。1.3搅拌器搅拌器又称搅拌桨或搅拌叶轮，是搅拌设备的关键部件。其功能是提供过程所需要的适宜的流动状态。搅拌器旋转时把机械能传递给流体，在搅拌器附近形成高湍动的充分混合区，推动液体在搅拌容器内的循环流

5、动。这种循环流动的途径称为流型。流型搅拌器的流型与搅拌效果、搅拌功率的关系十分密切。搅拌器的改进和新型搅拌器的开发往往从流行着手。搅拌容器内的流型取决于搅拌器的形式、搅拌容器和内构件的几何特征，以及流体性质、搅拌器转速等因素。对于搅拌机顶插式中心安装的立式圆筒，有三种基本流型：（1）径向流：流体的流动方向垂直于搅拌轴，沿径向流动，碰到容器壁面分成两股流体分别向上、向下流动，再回到叶端，不穿过叶片，形成上、下两个循环流动。（2）轴向流：流体的流动方向平行于搅拌轴，流体由桨叶推动，使流体向下流动，遇到容器底面再翻上，形成上下循环流。（3）切向流：无挡板的容器内，流体绕轴作旋转运动，流速高时液体表面

6、会形成漩涡，这种流型称为切向流，此时流体从桨叶周围周向卷吸至桨叶区的流量很小，混合效果很差。上述三种流型通常同时存在，其中周向流与径向流对混合起主要作用，而切向流应加以抑制。采用挡板可削弱切向流，增强周向流和径向流。除中心安装的搅拌机外，还有偏心式、底插式、侧插式、斜插式、卧式等安装方式。显然，不同安装方式的搅拌机产生的流型也各不相同。搅拌器的分类搅拌器的分类方法很多，主要有以下几种：（1）按搅拌器的桨叶结构分类：分为平叶、斜（折）叶、弯叶、螺旋面叶式搅拌器。桨式、涡轮式搅拌器都有平叶和斜叶结构；推进式、螺杆式和螺带式的桨叶为螺旋面叶结构（详见表1）。根据安装要求又可分为整体式和剖分式两种结构

7、，对于大型搅拌器，往往做成剖分式，便于把搅拌器直接固定在搅拌轴上而不用拆除联轴器等其他部分。表1搅拌桨叶结构分类叶型平叶斜（折）叶弯叶螺旋面叶搅拌器平桨、直叶开式涡轮、直叶圆盘涡轮、锚式、框式斜叶桨式、斜叶开式涡轮、斜叶圆盘涡轮弯叶开式涡轮、弯叶圆盘涡轮、三叶后掠式推进式、螺杆式、螺带式（2）按搅拌器的用途分类：分为低黏度流体用搅拌器、高黏度流体用搅拌器。用于低黏度流体的搅拌器有：推进式、桨式、开启涡轮式、圆盘涡轮式、布鲁马金式、板框桨式、三叶后弯式等。用于高黏度流体的搅拌器有：锚式、框式、锯齿圆盘式、螺旋桨式、螺带式等（详见表2）。表2搅拌器的用途分类黏度低黏度流体高黏度流体搅拌器推进式、桨

8、式、长薄叶螺旋桨式、开启涡轮式（平叶、斜叶、弯叶）、圆盘涡轮式（平叶、斜叶、弯叶）、布鲁马金式、板框桨式、三叶后弯式、MIG和改进MIG等锚式、框式、锯齿圆盘式、螺旋桨式、螺带式（单螺带、双螺带）、螺杆式-螺带式（3）按流体流动形态分类：分为轴向流搅拌器和径向流搅拌器。有些搅拌器在运转时，流体既产生轴向流又产生径向流的称为混合流型搅拌器。推进式搅拌器是轴流型的代表，平直叶圆盘涡轮搅拌器是径向流的代表，而斜叶涡轮搅拌器是混合流型的代表。典型搅拌器的特征及应用桨式、推进式和涡轮式搅拌器在搅拌设备中应用最为广泛，据统计约占搅拌器总数的75%80%。（1）桨式搅拌器：所有搅拌器中结构最简单的一种，通常

9、仅两个叶片。它采用扁钢制成，叶片焊接或用螺栓固定在轮毂上，叶片型式可分为平直叶式和斜（折）叶两种。主要应用场合为液-液体系中用于混合、温度均一；固-液体系中多用于防止固体沉降。但桨式搅拌器不能用于以保持气体和以细微化为目的的气-液分散操作中。桨式搅拌器主要用于流体的循环，由于在同样的排量下，斜叶式比平直叶的功耗少，操作费用低，因而斜叶式搅拌器使用较多。桨式也可用于高捻度流体的搅拌，以促进流体的上下交换，代替价格高昂的螺带式叶轮，尚能获得良好的效果。桨式叶轮的桨叶直径对容器内直径之比一般为0.350.5对于高黏度液体为0.650.9;转速一般在20100r/min之间，介质黏度最高可达20Pa&

10、#183;s。（2）推进式搅拌器（又称船用推进器）：常用于低黏度流体中。标准推进式几哦呆板器为3瓣叶片，其螺距与桨直径相等。搅拌时，流体由桨叶上方吸入，下方以圆筒状螺旋形排出，流体至容器底再沿壁面返至桨叶上方，形成轴向流动。推进式搅拌器搅拌时流体的湍流程度不高，但循环量大。容器内装档板、搅拌轴偏心安装或搅拌器倾斜时，可防止漩涡形成。推进式肩膀那曲的直径较小，桨叶直径对容器内直径之比一般为0.10.3；叶端线速度为710m/s。最高可达15m/s。推进式搅拌器结果简单，制造方便，适用于黏度低、流量大的场合，利用较小的搅拌功率通过高速转动的桨叶能获得较好的搅拌效果。主要用于液-液体系混合、温度均一

11、，在低浓度固-液体系中防止淤泥沉降等。推进式搅拌器的循环性能好，剪切作用不大，属于循环型搅拌器。（3）涡轮式搅拌器（又称透平式叶轮）：是应用较广的一种桨叶，能有效地完成几乎所有的搅拌操作，并能处理黏度范围很广的流体。涡轮式搅拌器可分为开式和盘式二类。开式有平直叶、斜叶、弯叶等，盘式有圆盘斜叶、圆盘平直叶、圆盘弯叶等。开式涡轮其叶片数常用的有2叶和4叶，盘式涡轮以6叶最常见。为改善流动状况，盘式涡轮有时把叶片制成凹形和箭形，则称为弧叶盘式涡轮和箭叶盘式涡轮。涡轮式搅拌器有较大的剪切力，可使流体微团分散得很细，适用于低黏度到中等黏度流体的混合、气-液分散、固-液悬浮，以及促进良好的传热、传质和化学

12、反应。平直叶剪切作用较大，属剪切型搅拌器。弯叶是指叶片朝着流动方向弯曲，可降低功率消耗，适用于含有易碎固体颗粒的流体搅拌。表3列出桨式、推进式、涡轮式搅拌器最适宜的圆周速度。表3桨式、推进式、涡轮式搅拌器最适宜的圆周速度搅拌器型式被搅拌介质的黏度/（m Pa·s）适宜的搅拌器圆周速度/（m/s）转速/（r/min）桨式或各种框式14000400080008000150003.02.02.51.51.51.0<800推进式120004.816<1750涡轮式15000500015000150002500074.24.23.43.42.3<600搅拌器的选用搅拌操作涉及

13、流体的流动、传质和传热，所进行的物理和化学过程对搅拌效果的要求也不同，至尽对搅拌器的选用仍带有很大的经验性。搅拌器选型一般从三个方面考虑：搅拌目的、物料黏度和搅拌容器的容积大小。选用时除满足工艺要求外，还应考虑功耗低、操作费用省，以及制造、维护和检修方便等因素。以下简单介绍几种搅拌器的选型方法。（1） 按搅拌目的选型：考虑搅拌目的时，搅拌器的选型参见表4。表4搅拌目的与推荐的搅拌器形式搅拌目的档板条件推荐形式流动状态互溶液体的混合及在其中进行化学反应无档板三叶折叶涡轮、六叶折叶开启涡轮、桨式、圆盘涡轮湍流（低黏度流体）有导流筒三叶折叶涡轮、六叶折叶开启涡轮、推进式有或无导流筒桨式、螺杆式、框式

14、、螺带式、锚式层流（高黏度流体固-液相分散及在其中溶解和进行化学反应有或无档板桨式、六叶折叶开启涡轮湍流（低黏度流体）有导流筒三叶折叶涡轮、六叶折叶开启涡轮、推进式有或无导流筒螺带式、螺杆式、锚式层流（高黏度流体液-液相分散（互溶的液体）及在其中强化传质和进行化学反应有档板三叶折叶涡轮、六叶折叶开启涡轮、圆盘涡轮、推进式湍流（低黏度流体）液-液相分散（不互溶的液体）及在其中强化传质和进行化学反应有档板圆盘涡轮、六叶折叶开启涡轮湍流（低黏度流体）有反射物三叶折叶涡轮有导流筒三叶折叶涡轮、六叶折叶开启涡轮、推进式有或无导流筒螺带式、螺杆式、锚式气-液相分散及在其中强化传质和进行化学反应有档板圆盘涡

15、轮、闭式涡轮湍流（低黏度流体）有反射物三叶折叶涡轮有导流筒三叶折叶涡轮、六叶折叶开启涡轮、推进式有导流筒螺杆式层流（高黏度流体无导流筒螺带式、锚式（2）按介质的黏度选型：对于低黏度介质，用小直径高转速的搅拌器就能带动周围的流体循环，并至远处；而高黏度介质的流体则不然，需直接用搅拌器来推动。表5给出各种搅拌器适用的黏度范围。由表可见，对于低黏度液体，用传统的推进式、桨式、涡轮式等搅拌器基本能解决问题。表中，锚式和框式搅拌器覆盖了很宽的黏度范围，但在较高黏度时锚式叶轮的混合效果比螺带式差得多，而在低黏度域，它的剪应力不够，轴向循环也很差，且由于其桨径对釜径的比值较大，致使回转部分体积也大，因此只有

16、在搅拌消费要求不高的场合才使用。然而，对于传热的搅拌主要目的的场合，锚式搅拌器还是很适用的。（3）按搅拌器型式和适用条件选型：表6列出以操作目的和搅拌器流动状态选用搅拌器的选用表。由表可见，对低黏度流体的混合，推进式搅拌器由于循环能力强，动力消耗小，可应用到很大容积的釜中；涡轮式搅拌器应用的范围最广，各种搅拌操作都适用，但流体黏度不超过50Pa·s；桨式搅拌器结构简单，在小容积的流体混合中应用较广，对大容积的流体混合，则循环能力不足；对于高年度流体的混合则以锚式、螺杆式、螺带式更为合适。表5各种搅拌器适用的黏度范围表6搅拌器型式和适用条件搅拌器型式流动状态搅拌目的釜容积范围/转速范围

17、/（r/min）最高黏度/（Pa·s）对流循环湍流扩散剪切流低黏度混合高年度液混合传热反应分散溶解固体悬浮气体吸收结晶传热液相反应涡轮式11001030050桨式12001030050推进式11000103002折叶开启涡轮式1100010050050布鲁马金式11001030050锚式框式11001100100螺杆式1500.550100螺带式1500.550100注：有者为可用，空白者不详或不可用。前言修改2 夹套反应釜设计基本参数： =3.14 1弧度=57.29577951度要求：全容积1立方，机械搅拌，容器内0.2MPa（表压），夹套内0.3 MPa（表压），重量、外形、价

18、格、材质2.1已知参数本课题要求学生查阅文献，比较反应釜设备，完成夹套反应釜的结构设计与强度校核、以及夹套反应釜装配图和主要零件图的绘制；在设计过程中需要满足的工艺条件见表7所示：表2.1设计参数及要求设计参数及要求容器内夹套内设计压力0.15MPa0.3MPa工作温度设计温度<100<150 介质染料有机溶剂冷却水或蒸汽全容积4操作容积腐蚀情况微弱推荐材料不锈钢搅拌器转速>160r/min轴功率7.5kw传热面积>42.2总体方案的确定夹套式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，为物料完成其搅拌过程提供了一定的空间。夹套传热是一种应用最普

19、通的外部传热方式。它是一个套在罐体表面能形成密封空间的容器，既简单又方便。罐体和夹套的结构设计罐体一般是立式圆筒容器，有顶盖、筒体和罐底，通过支座安装在基础或平台上。罐体通常为椭圆形封头。顶盖在受压状态下操作常选用椭圆形封头。罐底和筒体的连接常采用焊接连接。顶盖与筒体的连接型式分为可拆和不可拆两种。当要求可拆时，做成法兰连接。罐体和夹套的工艺计算.1罐体和夹套的几何尺寸计算按所给参数，列出夹套反应釜设计计算步骤，其几何尺寸计算结果见表8。确定筒体内径：由工艺给定容积V、筒体内径按式估算：式中 V工艺条件给定容积，（任务书中给书为1）长径比，(按物料类型选取，见表8) 表8 几种搅拌釜的长径比值

20、种类设备内物料类型一般搅拌釜液-固相或液相物料11.3气-液相物料12发酵罐类1.72.5搅拌釜内物料类型液-液相长径比为为11.3，取=1.2，估算筒体的内径为:将计算结果圆整至公称直径标准系列，选取筒体内径=1600mm确定封头尺寸：椭圆封头选标准件，它的内径与筒体相同，标准椭圆封头尺寸见参考文献3附表4-2，其质量见附表4-3。查文献2附表4-2，由椭圆形封头的公称=1600mm得曲面高度=400mm直边高度=40mm表面积=2.9761容积=0.6166确定筒体高度：反应釜容积V通常按下封头和筒体两部分之和计算。则筒体高度按下式计算，并进行园整。式中封头容积（见参考文献2附表4-2），

21、1米高筒体容积（见参考文献2附表4-1），由文献2附表4-2查得每一米高的筒体容积=2.017圆整后得筒体高度=1700mm，按圆整后的筒体高度修正实际容积，则实际容积为：夹套几何尺寸计算夹套内径：容器的夹套的常用结构如图所示。夹套和筒体的连接常焊接成封闭结构。夹套的结构尺寸常根据安装和工艺方面的要求而定。夹套的安装尺寸见图。夹套内径可根据筒体内径，按表9选取。表9 夹套直径 mm500600700180020003000+50+100+200可知=1700夹套下封头型式同罐体封头，其直径与夹套筒体相同。夹套高度：夹套高度由传热面积决定，不能低于料液高。考虑提高设备利用率及反应过程中物料的状态

22、，取=0.8。夹套高按下式估算：m圆整为1300mm。夹套所包围的表面积（筒体表面积+封头表面积）一定要大于工艺要求的传热面积，即式中筒体表面积，；封头表面积（见参考文献2附表4-2），；1m高内表面积（见参考文献2附表4-1），；由附表中可知=5.03；=2.9761可得实际的传热面积为可知实际的传热面积大于给定值，所以所选的夹套型式符合传热要求。表10 罐体几何尺寸计算结果汇总表步骤项目及代号参数及结果备注1-1全容积V,4由工艺条件给定1-2操作容积，由工艺条件给定1-3传热面积F,4由工艺条件给定1-4釜体形式圆筒形常用结构1-5封头形式椭圆形常用结构1-6长径比i=/12按参考文献3

23、表4-2选取1-7初算筒体内径,m1619按参考文献3式4-1计算1-8圆整筒体内径,mm1600按参考文献3附表4-1选取1-9一米高的容积,2.017按参考文献3附表4-1选取1-10釜体封头容积,06199按参考文献3附表4-2选取1-11釜体高度,m1677按参考文献3式4-2计算1-12圆整釜体高度,mm1700圆整选取1-13实际容积,4.0455按参考文献3式4-3计算1-14夹套筒体内径,mm1700按参考文献3表4-3选取1-15装料系数或按0.60.85选取08选取1-16夹套筒体高度,m1.281计算1-17圆整夹套筒体高度,mm1300选取1-18罐体封头表面积,2.9

24、761按参考文献3附表4-2选取1-19一米高筒体内表面积,5.03按参考文献3附表4-1选取1-20实际总传热面积,9.420>4按参考文献3式4-5校核.2罐体和夹套的强度计算按所给参数，列出夹套反应釜强度计算步骤，其计算结果见表11。当夹套反应釜几何尺寸确定后，要根据地已知的公称直径、设计压力和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。强度计算的原则及依据：强度计算中各参数的选取及计算，均应符合GB 1501998钢制压力容器的规定。强度计算应考虑以下几种情况：当圆筒内为常压外带夹套时：（1）圆筒的公称直径DN600mm时，被夹套包围部分的筒体按外压（指夹套压力）圆筒

25、设计，其余部分按常压设计；当圆筒的公称直径DN<600时，全部筒体按外压（指夹套压力）圆筒设计。（2）圆筒内为真空外带夹套时：当圆筒体的公称直径DN600mm时，被夹套包围部分的筒体按外压（指夹套压力+0.1MPa）圆筒设计，其余部分按真空设计；当圆筒的公称直径DN<600mm时，全部筒体按外压（指夹套压力+0.1MPa）圆筒设计；（3）当圆筒体的公称直径DN600mm时，被夹套包围部分的筒体分只别按内压圆筒和外压圆筒设计，取其中较大值；其余部分按内压圆筒设计。当圆筒的公称直径DN<600mm时，全部筒体分别按按内压圆筒和外压圆筒设计，取其中较大值。按内压对筒体和封头进行强度

26、计算：据工艺条件给出罐体和夹套材料选用0Cr18Ni10Ti，设计温度下材料许用应力，由题目知罐体内设计压力=0.15MPa，夹套内设计压力=0.3MPa。取焊接接头系数罐体筒体计算厚度夹套筒体计算厚度罐体封头计算厚度夹套封头计算厚度取钢板厚度负偏差，腐蚀裕量（由参考文献9第126页表4-2选取），则厚度附加量为罐体筒体设计厚度夹套筒体设计厚度罐体封头设计厚度夹套封头设计厚度圆整后的值为：罐体筒体名义厚度夹套筒体名义厚度罐体封头名义厚度夹套封头名义厚度表11 夹套反应釜强度计算结果汇总表步骤项目及代号参数及结果备注2-1设备材料0Cr18Ni10Ti据工艺条件或腐蚀情况确定2-2设计压力（罐体

27、内），MPa015由工艺条件给定2-3设计压力（夹套内），MPa03由工艺条件给定2-4设计温度（罐体内）,<100由工艺条件给定2-5设计温度（夹套内）,<150由工艺条件给定2-6罐体及夹套焊接接头系数085按参考文献1表9-6选取2-7设计温度下材料许用应力, MPa137按参考文献1表9-4或9-5选取2-8罐体筒体计算厚度,mm1148按参考文献1第九章计算2-9夹套筒体计算厚度,mm2.19按参考文献1第九章计算2-10罐体封头计算厚度,mm1.15按参考文献1第十章计算2-11夹套封头计算厚度,mm2.19按参考文献1第十章计算2-12钢板厚度负偏差，mm025按参考

28、文献1表9-109-11选取2-13腐蚀裕量,mm1按参考文献1第九章计算2-14厚度附加量C=+,mm1.25按参考文献1第九章计算2-15罐体筒体设计厚度,mm2.398按参考文献1第九章计算2-16夹套筒体设计厚度,mm3.44按参考文献1第九章计算2-17罐体封头设计厚度,mm2.40按参考文献1第十章计算2-18夹套封头设计厚度,mm3.44按参考文献1第十章计算2-19罐体筒体名义厚度,mm5圆整选取2-20夹套筒体名义厚度,mm5圆整选取2-21罐体封头名义厚度,mm5圆整选取2-22夹套封头名义厚度,mm5圆整选取.3夹套的稳定性校核（按外压校核厚度）按所给参数，列出夹套的稳定

29、性校核（按外压校核厚度）计算步骤，其计算结果见表12。按外压对筒体和封头进行强度校核：（1）罐体筒体名义厚度取厚度附加量，假设罐体筒体名义厚度为8mm，则罐体筒体有效厚度罐体筒体外径罐体筒体计算长度系数系数查文献1图11-5，得系数A=0.00041查文献1图11-8，得系数B=50许用外压力按参考文献1第十章计算失稳，重设名义厚度。故不可取取厚度附加量，假设罐体筒体名义厚度，则罐体筒体有效厚度；罐体筒体外径；罐体筒体计算长度系数系数查文献1图11-5，得系数A=0.00058查文献1图11-8，得系数B=58许用外压力（按参考文献第十一章计算稳定）故取罐体筒体名义厚度（2）确定罐体封头厚度取

30、厚度附加量，假设罐体封头名义厚度，则罐体封头有效厚度罐体封头外径标准椭圆形封头当量球壳外半径系数查文献1图11-8，得系数B=62许用外压力（按参考文献第十一章计算稳定）故取罐体封头名义厚度表12 夹套的稳定性校核计算结果汇总表步骤项目及代号参数及结果备注3-1罐体筒体名义厚度,mm8按参考文献1表9-109-11选取3-2厚度附加量C=+1.25按参考文献1第十一章计算3-3罐体筒体有效厚度,mm6.75按参考文献1第十一章计算3-4罐体筒体外径,mm1616按参考文献1第十一章计算3-5筒体计算长度,mm1473按参考文献1第十一章计算3-6系数0.912按参考文献1第十一章计算3-7系数

31、239.41按参考文献1第十一章计算3-8系数A0.00041按参考文献1图11-53-9系数B50按参考文献1图11-83-10许用外压力,MPa0.208 < 0.3按参考文献1第十一章计算失稳，重高名义厚度3-11罐体筒体名义厚度,mm10按参考文献1表9-109-11选取3-12厚度附加量C=+,mm1.25按参考文献1第十一章计算3-13罐体筒体有效厚度,mm8.75按参考文献1第十一章计算3-14罐体筒体外径,mm1620按参考文献1第十一章计算3-15筒体计算长度,mm1473按参考文献1第十一章计算3-16系数0.909.按参考文献1第十一章计算3-17系数185.1按参

32、考文献1第十一章计算3-18系数A0.00058按参考文献1图11-53-19系数B58按参考文献1图11-83-20许用外压力,MPa0.313>0.3按参考文献1第十一章计算稳定3-21罐体筒体名义厚度,mm10确定3-22罐体封头名义百度,mm10假设3-23厚度附加量C=+1.25按参考文献1表9-109-11选取3-24罐体封头有效厚度8.75按参考文献1第十一章计算3-25罐体封头外径,mm1620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,mm1458按参考文献1第十一章计算3-27系数A=0.00075按参考文献1图11-53-28系数B62按参考文献1图

33、11-83-29许用外压力,MPa0.372>0.3按参考文献1第十一章计算稳定3-30罐体封头名义厚度,mm10确定.4夹套反应釜水压试验校核按所给参数，列出夹套反应釜水压试验校核计算步骤，其计算结果见表13。对于材料Q235-A，有=235，取=0.85，则罐体筒体水压试验压力夹套筒体水压试验压力罐体内筒水压试验时壁内应力：夹套内压试验应力：故安全。表13 夹套反应釜水压试验校核计算结果汇总表步骤项目及代号参数及结果备注4-1罐体试验压力,MPa01875按参考文献1第九章计算4-2夹套水压试验压力,MPa0375按参考文献1第九章计算4-3材料屈服点应力,MPa235按参考文献1第

34、九章计算4-4,MPa1798按参考文献1第九章计算4-5罐体筒体应力,MPa17.24<179.8按参考文献1第九章计算4-6夹套内压试验应力,MPa36.62<179.8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、轴承其支承组成。搅拌器的型式主要有：桨式、推进式、涡轮式、框式等。他们都有各自的适用条件，可依据前言里节表6选取：选取推进式搅拌器。选取搅拌器选取推进式搅拌器。搅拌轴的设计（1） 搅拌轴的材料：选用45钢。搅拌轴选用的材料是45#钢，正火处理，s=355MPa，b=600MPa, ，（2）搅拌轴的结构：当搅拌轴径d<50mm时，除用螺栓对夹外，

35、再用紧定螺钉固定；当搅拌轴径d>50mm时，除用螺栓对夹外，再用穿轴螺栓或圆柱销固定在轴上。（3）搅拌轴强度、刚度计算：搅拌轴强度计算由上述计算，轴功率P=7.5kW；转速n=160r/min，轴材料选取为45号钢，材料的许用扭转剪应力=50Mpa，可知：轴所传递的扭矩（按参考文献1第17章计算）为：按参考文献1第17章表17-3系数=112，按参考文献1第17章式17-2计算轴端直径考虑开键槽和物料对轴的腐蚀，轴径扩大7%，即圆整轴端直径d=50mm，满足强度要求。搅拌轴刚度计算轴扭转的刚度条件：其中，轴扭转变形的扭转角，； G搅拌轴材料的剪切弹性模数，（45钢为）；轴截面的极惯性矩，

36、（实心轴）；许用扭转角，（搅拌轴一般为，现取）；则有取d=50>44.8，故搅拌轴轴端最小直径为50时，满足刚度要求。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线度，取直线度允差1000：0.1。安装轴承处轴的公差带采用k6，外壳孔的公差带采用H7，安装轴承的配合表面粗糙度Ra取0.8，外壳孔与轴承配合表面粗糙度Ra取1.6。2.4 反应釜的传动装置总体结构传动装置的系统组成带动搅拌轴的传动装置由如图所示的零、部件组合而成。安置在釜盖上的凸缘法兰、安装底盖支承着机架和密封箱（内装填料），传动轴则吊在机架上的轴承

37、箱内、穿越密封箱体伸入釜内，在利用釜内联轴器与搅拌轴相连。在机架的顶部连接板上安装着电动机与减速器，减速机的输出（低速）轴通过带短节的联轴器那传动轴上端的轴颈相连。这些零部件都有各自的标准，选取中要相互参照。现依据参考文献17P465页选择合适的配置。如图2所示。图2传动装置的系统组成凸缘法兰、安装底盖、机架的公称直径与传动轴径的搭配尺寸见表14。表14 凸缘法兰、安装底盖、机架的公称直径与传动轴径的搭配容器公称直径凸缘法兰安装和安装底座的公称直径传动轴轴径30405060708090100机架公称直径5006002002002007008009001000250250250250120014

38、00250-300200200250300300300160018004002002002503004004002.4.2凸缘法兰（HG2156495）如上表12知选择的凸缘法兰的公称直径为DN400mm，R型、材料为20钢，其标记为HG2156495 法兰R40020。安装底盖（HG2156595）查文献17表18-33和文献3附图4-7，附表4-7和附表44-8，选取安装底盖（DN=400mm），并确定其尺寸。凸缘法兰查文献16表18-33和文献2附图4-4和附表4-6，选用R型突面凸缘法兰（DN=400mm），并确定其尺寸。2.4.5机架查文献3附图5-2和附表5-7，选用单支点机架DJ

39、90。联轴器根据参考文献17附录9 联轴器表2 选用凸缘联轴器，上轴为YL7联轴器下轴为YL9联轴器釜体法兰根据罐体内径，查文献18附表10，选用甲型平焊法兰（JB11158-82）选用法兰垫片：JB/4704-92 垫片1600-0.6 材料为石棉橡胶板。减速器根据轴功率P=7.5W，和齿轮传动效率可选用功率为1.5W的电动机，根据机械设计手册第四卷选用电动机型号为Y型，选用电动机根据搅拌轴转速，查文献3表4-9，选用两级齿轮减速机LC100-5 HG5-745-782.5 轴封安装和操作注意事项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内处于一定的正压和真空状态以及防止反应物料

40、逸出和杂质的渗入。鉴于搅拌设备以立式容器中心顶插式搅拌为主，很少满釜操作，轴封的对象主要为气体；而且搅拌色设备由于反应工况复杂，轴的偏摆振动大，运转稳定性差等特点，故不是所有形式的轴封都能用于搅拌设备上。反应釜搅拌轴处的密封，属于动密封，常用的有填料密封和机械密封两种形式。填料密封结构简单、易于制造，在搅拌设备上广泛应用，一般用于常压、低压、低转速及允许定期维护的搅拌设备；机械密封是一种功耗小、泄露率低，密封性能可靠，使用寿命长的转轴密封，主要用于腐蚀、易燃、易爆、剧毒及带有固体颗粒的介质中工作的高压和真空设备。（1）机械密封的安装质量及操作对密封装置的运行寿命有着极为重要的影图3轴封装置示意

41、图响多弹簧式机械密封安装时，要防止弹簧翘曲，以保证机械密封有合适的压缩量，一般单端面的机械密封压缩量为46mm。压缩量过大，不但会增加密封端面PV值，而且会导致弹簧应力上升，从而加速了弹簧的疲劳破坏。因此在调整弹簧的压缩量时，应严格按工艺要求进行。（2）要防止摩擦副间产生干摩擦，保证油盘内油位，摩擦副间的润滑膜一旦遭破坏，就会产生干摩擦，导致密封面损坏。（3）反应釜轴封的磨损是其密封失效的重要原因。摩擦面端面的不平或产生热变形、介质中有杂质造成摩擦副间有研磨颗粒等，都会使密封面早期磨损。因此选择合理的动、静环材料及选择合适的洁净润滑介质，防止杂质进入密封面，防止密封产生热变形等，均可有效提高密

42、封的使用寿命。2.6 反应釜的其他附件人孔查文献3附图4-11和附表4-11，先用旋转快开人孔DN=400。选用RF型，PN=1.0，DN=500 ，重153。支座查文献3附图4-9和附表4-9，选用B型耳式支座（JB/T4725-12）。估算设备总重量：式中为罐体和夹套总重；为传动装置总重；为物料重；为冷却水重。（1）查文献9附表5，DN=1600mm，=10mm的筒节，每米质量为397；DN=1700mm，=10mm的筒节，每米质量为421。查文献9附表4，DN=1600mm，=10mm的封头，质量为229.63；DN=1700mm，=10mm的封头，质量为310.41。查文献3附表4-5

43、得DN=1600mm，PN=0.25甲型平焊法兰凸面质量132.0。凹面质量为129.2kg查文献2附表4-11得DN=400mm（RF型）的人孔重153。其他接管按300计，那么（2）查文献3附表5-7得机架重265；查文献2表16-136得减速机重54;查文献3附表4-6得DN=400mm的凸缘法兰重46；密封装置及其他附属件约为50；查得联轴器重16。那么 kg （3）取操作容积为3.2，则（4）冷却水充满夹套的体积约为0.3，则故kg每个支座（按两个支座计算）承受载荷查文献12表3-28，当设备外面有保温层或将设备直接放在楼板上时，宜采用B型耳式支座，按支座允许负荷大于实际负荷的原则选

44、用支座JB/T4725-92耳座B3，材料为Q235-A。设备接口设备各个接管的选取如表15。表15 反应釜各接管规格序号公称规格接管外径和壁厚标准号用途或名称1PN0.25DN25HG20592冷却水出口2PN0.25DN25HG20592物料进口3PN0.25DN40HG20592温度计管口4PN0.25DN25HG20592压缩空气管6PN0.25DN40HG20592出料口7PN0.25DN25HG20592冷却水进口2.7 设备的维护和保养u 操作人员应随时注意机器各部件的运行情况。重点检查支承部分工作情况，齿轮传动是否平稳，有异常及时停车处理。u 对连接部位，要经常检查密封填料的磨

45、损程度，如已严重漏汽漏水，应及时更换。u 对机体上的集尘及时清理，特别应注意清理黏附在齿圈上的细小硬物，以免划伤传动件表面。u 检查各部件的润滑情况是否良好。u 检查各仪表的可靠性，运行中发现问题应及时处理。u 长时间停车，应彻底除去积料和冷凝水，做好传动机构的防锈工作，并定期开动电机，改变其停车位置。u 要定期检查加热列管是否完好，有没有裂缝或封板处脱焊现象。小结毕业设计是我们走向工作岗位前的一次练兵,是对大学四年所学知识的一次完整的总结，通过毕业设计，我们应从了解机械设计和创新的一般程序，并且通过现场观摩和学习，不但使自己在专业上提高一个档次，并且在这个学习的过程中增长知识，所以毕业设计具

46、有非常重要的意义。为此，我们在导师的安排下，通过互联网、专业期刊，以及实物资料、实地考察等的查询、收集，分析了解初步掌握了关于进行此次设计的资料题材。作为机械系的学生，理所当然做的是机械制造方面的设计。为了达到学习、演练、测试的目的，依据学校的指导精神和指导教师对我们毕业设计的要求，我们选择了反应釜结构设计。该课题属于中等偏难的题目，当然，我们还不具备凭空想象来设计出一个全新的机器的能力，我们的主要任务是对该设备做改进式的设计，丰富产品系列，对设备存在的不足之处进行改进、完善。首先在做之前我们进行了资料的搜集和整理工作，学习了解反应釜的工作原理和结构特点；我们还进行了实地的调研工作，对所设计的

47、题目有了理性和感性的双重认识，以确保我们的设计更合理、更实用。在设计的具体工作阶段，我们完成了全部数据的理论计算，包括设备的总体设计、方案确定、传动设计等，进行了设计结果的圆整以及强度、使用寿命等内容校核，绘制了设备所有的装配和大部分零件图。这一过程是整个毕业设计的主体过程，也是关键过程，它不仅体现了我们的学习和理解能力，也是对我们动手能力和综合应用知识能力的检验。自己做的东西致谢经过我们两个月的辛勤努力，我们的毕业设计，也是我们大学四年来的第一次真正的设计终于圆满的完成了。我们的毕业课题设计不仅仅是对我们大学四年里所学知识的回顾和巩固，也是对我们进入社会、走上工作岗位的一次切身体验。在设计的过程中，我们学会了如何去发现问题、分析问题，而不是仅仅停留在看表面现