夹套反应釜课程设计

1、 课程设计 姓名： 学号: 班级： 指导教师： 课程设计任务书设计参数要求容器内夹套内工作压力 ，Mpa设计压力 ，Mpa0.70.9工作温度 ，设计温度 ，<110<140介质染料及有机溶剂冷却水或蒸汽全容积 ，m³2.5操作容积 ，m³2传热面积 ，m³7腐蚀情况微弱推荐材料Q235-A搅拌器型式浆式搅拌轴转速 ，r/min50轴功率 ，KW1.41 设计方案的分析和拟定 根据任务书中的要求，一个夹套反应釜主要有搅拌容器、搅拌装置、传动装置、轴封装置、支座、人孔、工艺接管等一些附件构成。而搅拌容器又可以分为罐体和夹套两部分。搅拌装置分为搅拌器和搅拌

2、轴，根据任务说明书的要求本次设计搅拌器为浆式搅拌器；考虑到机械轴封的实用性和应用的广泛性，所以轴封采用机械轴封。在阅读了设计任务书后,按以下内容和步骤进行夹套反应釜的机械设计。（1）总体结构设计。根据工艺的要求，并考虑到制造安装和维护检修的方便来确定各部分结构形式。（2）搅拌器的设计。 根据工艺参数确定各部几何尺寸； 考虑压力、温度、腐蚀因素，选择釜体和夹套材料； 对罐体、夹套进行强度和稳定性计算、校核；（3）传动系统设计，包括选择电机、确定传动类型、选择联轴器等。（4）决定并选择轴封类型及有关零部件。（5）绘图，包括总图、部件图。（6）编制技术要求，提出制造、装配、检验和试车等方面的要求。2

3、. 反应釜釜体的设计反应釜是有罐体和夹套两部分构成，罐体是反应的核心，为物料完成搅拌过程提供一个空间。夹套为反应的操作温度提供保障，是一个套在罐体外的密封空间容器。21罐体和夹套的结构设计罐体采用立式的圆筒形容器，有筒体和封头构成。通过支座安装在基础平台上。封头采用椭圆形封头。下封头与筒体的连接采用焊接连接。而为了拆卸清洗方便，上封头采用法兰与筒体连接。夹套型式与罐体大致一致。2.2 罐体几何尺寸计算2.2.1确定筒体内径 一般有工艺条件给定容积V、筒体内径Di 估算： 式中i为长径比即： ，根据表4-2取i=1.1，已知V=2.5,则 =1425, 将Di 圆整到公称直径系列，则 =1400

4、(mm)，此时每米高的筒体容积=1.539，每米高的表面积=4.40m22.2.2 确定封头尺寸 椭圆封头选取标准件，它的内径与筒体内径相同，标准椭圆封头尺寸见附表4-2.即DN= =1400（mm） 曲边高度 h1 =350mm 直边高度h2=25mm 容积=0.3977 表面积=2.2346 2.2.3 确定筒体的厚度Hi 反应釜容积V通常按下封头和筒体两部分容积之和计算。则筒体高度按下式计算并进行圆整：=( V)/ 式中 -封头容积：0.3977m3 -1m高筒体容积： =1.539 m3 /m 得 = (2.5-0.3977)/1.539=1.366m圆整后的=1.3m=1400mm按

5、筒高圆整后修正实际容积： V= × + =1.539*1.4+0.3977=2.55>2.5 m 复核结果符合规定范围 2.3 夹套几何尺寸计算 夹套内径D2可根据筒体内径D1按表4-3选取：D2 =D1+100=1500mm 符合压力容器公称直径系列，装料系数=0.8夹套高H2 计算：H2 = （V-V封）/ =(0.8*2.5-0.3977)=1.07m 圆整后，H2 = 1100mm夹套所包围的罐体的表面积，一定要大于工艺要求的传热面积F，即： F封F筒>=F 其中 F筒=H2 ×F1m 故 F封F筒 =2.23464.40×1.1=7.07&g

6、t;7罐内不需要设置其他传热装置。2.4 夹套反应釜的强度计算 夹套反应釜几何尺寸确定后，要根据已知的公称直径，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。24.1 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GB150-1998钢制压力容器的规定。圆筒为正压外带夹套时：当圆筒的公称直径DN>=600时，被夹套包围部分的圆筒分别按内压圆筒和外压圆筒计算，取其中较大值，其余部分按内压圆筒设计。2.4.2 强度计算（按内压计算）罐体和夹套材料选用20R，设计温度t1<=60（罐体内），t2=100（夹套内），设计压力 = 0.2（罐体内）， = 0.3

7、（夹套内）。液柱静压力P1H=10-6gh=10-6*1.0*9.8*1400=0.014Mpa罐体计算压力P1C=P1+P1H=0.2+0.014=0.214 Mpa夹套内介质为水蒸气，故其液柱静压力可以忽略不计，则夹套的计算压力为焊接接头系数为查表可知设计温度下，20R的许用应力为,按内压计算筒体的计算厚度 ：夹套的计算厚度 ：筒体封头计算厚度：夹套封头计算厚度： 取钢板厚度负偏差C1=0.6mm，由于双面腐蚀且微腐蚀，故腐蚀余量，取最小厚度作为计算厚度 罐体筒体的设计厚度，罐体封头的设计厚度夹套筒体的设计厚度，夹套封头的设计厚度则罐体筒体的名义厚度 夹套筒体的名义厚度 罐体封头的名义厚度

8、 夹套封头的名义厚度 2.4.3 按外压对筒体和封头进行稳定性校核1.由强度计算可得罐体名义厚度 查表得4.5-5.5是钢板的厚度负偏差则罐体筒体外径 筒体计算长度 系数计算 当时，查的A=0.000093许用外压所以5mm的钢板不能用。2.假设名义厚度为，由表可知 ，则则罐体的有效厚度 罐体筒体外径 此时筒体的计算长度 系数计算 由表可知 时对应的A=0.0006MPa， B=83MPa故许用外压 故容器稳定性满足要求3.假设罐体封头的名义厚度，则罐体封头的有效厚度 罐体封头外径 标准椭圆封头当量球壳半径 系数计算 当时由表得B=98MPa许用外压 故椭圆形封头满足稳定性要求罐体封头的最小厚

9、度满足要求2.4.4 水压试验校核计算夹套反应釜应对罐体和夹套分别进行水压试验，并校核圆筒应力T筒体材料为Q235-A，该材料有=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：水压试验安全3 反应釜的搅拌装置3.1 选择搅拌器推进式搅拌器，搅拌器之径与罐体内径之比，取查表，有 键槽b=12 t=43.6 H=65质量 3.62 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搅拌轴的材料：选用 45钢 选用电机Y132-6，5.5kw轴转速=250，查表C=115，则考虑到开键槽轴扩大7%，则d=34.45mm<40mm故d=40满足要求 4 V带轮设计计算传动的额定功率p=5.5kw小皮带轮转速为电机转速大皮带轮转速为已知搅拌轴转速工况系数查表有=1.2设计功率根据和，选取B型带速比i=3.84初选小皮带轮直径=125验算带速带速在5m/s25m/s范围内，带速合适选取滑动率=0.02，则大皮带轮直径=i（1-）=470.7，由表取直径系列=