第11章 夹套反应釜设计

1、 立式带夹套的反应釜设计立式带夹套的反应釜设计 v带有搅拌装置的釜式反应器是化工、医药、染料、涂料等带有搅拌装置的釜式反应器是化工、医药、染料、涂料等 行业生产中常用的典型设备行业生产中常用的典型设备v反应釜通常由反应釜通常由釜体、传热、釜体、传热、 搅拌、传动、密封等装置及搅拌、传动、密封等装置及 有关附件组成。有关附件组成。 搅拌轴搅拌轴夹夹 套套釜釜 体体机机 架架减速器减速器电动机电动机密封装置密封装置搅拌桨搅拌桨温度温度计计v釜体釜体是物料进行反应的空间，由筒体及上、下封头组成。是物料进行反应的空间，由筒体及上、下封头组成。v传热装置传热装置是为了提供化学反应所需的热量或带走反应生成

2、是为了提供化学反应所需的热量或带走反应生成 的热量。除了图中所用的夹套传热外，还有蛇管形式的传的热量。除了图中所用的夹套传热外，还有蛇管形式的传 热装置。热装置。v搅拌装置搅拌装置由搅拌器和搅拌轴组成，其作用是迅速均匀地混由搅拌器和搅拌轴组成，其作用是迅速均匀地混合物料，强化传质传热过程，从而加快反应速率。合物料，强化传质传热过程，从而加快反应速率。v为使搅拌器能够以一定的转速转动，需要设置与之配套的为使搅拌器能够以一定的转速转动，需要设置与之配套的由电动机和减速机等组成的由电动机和减速机等组成的传动装置传动装置。反应釜上除了。反应釜上除了v有设备法兰、管法兰等有设备法兰、管法兰等静密封静密封

3、结构外，还有保证转轴密封结构外，还有保证转轴密封 的的动密封动密封装置。装置。v附件附件 v根据工艺设计所确定的操作容积、根据工艺设计所确定的操作容积、 工作压力、工作温度、工作压力、工作温度、介质情况、传热面积、搅拌形式、转速和功率、以及管口介质情况、传热面积、搅拌形式、转速和功率、以及管口尺寸和方位等工艺条件，选择各零部件的尺寸和方位等工艺条件，选择各零部件的材料材料，确定反应，确定反应釜釜体、夹套的釜釜体、夹套的结构型式结构型式和和尺寸尺寸;v通过强度、刚度和稳定性计算确定反应釜壳体、夹套壳体通过强度、刚度和稳定性计算确定反应釜壳体、夹套壳体 的的壁厚壁厚和和搅拌抽直径搅拌抽直径，并根据

4、有关的标准对搅拌器、传动，并根据有关的标准对搅拌器、传动 装置、密封装置和各种附件进行选型装置、密封装置和各种附件进行选型;v绘出所需的绘出所需的装配图装配图与必要的与必要的零部件图零部件图。 立式带夹套的反应釜设计内容立式带夹套的反应釜设计内容 一、釜体的结构型式一、釜体的结构型式 v 反应釜的釜体由圆筒形壳体、上封头和下封头组成。封反应釜的釜体由圆筒形壳体、上封头和下封头组成。封 头型式多为头型式多为椭球形椭球形，但对于含有固体颗粒或粘度较大物，但对于含有固体颗粒或粘度较大物 料的釜体，其下封头常采用便于出料的料的釜体，其下封头常采用便于出料的锥型封头锥型封头。v筒体与下封头一般采用筒体与

5、下封头一般采用焊接焊接。上封头与筒体的连接方式由。上封头与筒体的连接方式由 釜体的直径确定。当釜体直径釜体的直径确定。当釜体直径 Di800时，人在釜内的活时，人在釜内的活动空间较小，故一般采用动空间较小，故一般采用法兰联接法兰联接。当釜体直径。当釜体直径 Di 800时，封头与筒体也可时，封头与筒体也可焊接焊接。v内件的装拆可通过封头上的内件的装拆可通过封头上的人孔人孔进入釜内来完成，有时为进入釜内来完成，有时为方便装拆和检修，既用法兰来连接封头和筒体，又在封头方便装拆和检修，既用法兰来连接封头和筒体，又在封头上开设人孔。上开设人孔。(1)筒体的直径和高度筒体的直径和高度 反应釜的外形尺寸如

6、图所示。反应釜的外形尺寸如图所示。 D iD jHH j反应釜的外形反应釜的外形筒体直径筒体直径 的确定的确定 v立式反应釜釜体的容积通常是指圆柱形筒体和下封头包含立式反应釜釜体的容积通常是指圆柱形筒体和下封头包含 的容积，即：的容积，即：v将釜体视为圆柱形筒体，初步估算釜体的内径将釜体视为圆柱形筒体，初步估算釜体的内径 ，取，取v将选定的将选定的 值代入上式，可初步估算出釜体的内径。值代入上式，可初步估算出釜体的内径。v考虑到釜体的内径应符合压力容器公称直径的标准。考虑到釜体的内径应符合压力容器公称直径的标准。筒体的长度筒体的长度 的确定的确定v筒体的长度筒体的长度 可由下式确定可由下式确定

7、iDTFVVViD24iVD H34iiVDHD/iH DHHTFVVVTFVVV24iFD HVV24FiVVHD二、釜体壁厚的设计二、釜体壁厚的设计(1)内压筒体壁厚的设计内压筒体壁厚的设计 设计参数的确定设计参数的确定 v根据设备设计条件单中提供的根据设备设计条件单中提供的v有关技术特性参数和要求，确定设计参数。有关技术特性参数和要求，确定设计参数。v设计压力设计压力 ：无安全装置取：无安全装置取 1.1 ；装安全阀取；装安全阀取 (1.051.1) ；装爆破膜取；装爆破膜取 ；v计算压力计算压力 ： ， 5，可以忽略，可以忽略 ；v设计温度设计温度 ： 取操作介质的最高温度；取操作介质

8、的最高温度；v焊缝系数焊缝系数 ： 根据筒体纵向焊缝的结构和无损探伤的要求根据筒体纵向焊缝的结构和无损探伤的要求v壁厚附加量壁厚附加量 ： 0.25mm； 取值见有关文献取值见有关文献 pp(1.15 1.3)WpppWpWpcpcLppp/LppLptC1C2C 筒体壁厚的设计筒体壁厚的设计v碳钢、低合金制筒体壁厚的设计采用试差法；碳钢、低合金制筒体壁厚的设计采用试差法；v高合金制筒体的壁厚由壁厚计算公式确定。高合金制筒体的壁厚由壁厚计算公式确定。 筒体的强度校核筒体的强度校核 (2)内压封头壁厚的设计内压封头壁厚的设计 封头的选型封头的选型 v釜体的上下封头一般采用椭球型或碟型，且尽可能选

9、用标准釜体的上下封头一般采用椭球型或碟型，且尽可能选用标准封头。当釜内有固体物料或物料粘度较大，下封头可选用锥封头。当釜内有固体物料或物料粘度较大，下封头可选用锥形封头，以便卸料。形封头，以便卸料。 设计参数的确定设计参数的确定v见见筒体筒体设计参数的确定。设计参数的确定。 封头壁厚的计算封头壁厚的计算v设计方法与内压筒体壁厚的设计方法相同。设计方法与内压筒体壁厚的设计方法相同。v当封头壁厚小于筒体壁厚时，将封头的壁厚调整至与筒体的当封头壁厚小于筒体壁厚时，将封头的壁厚调整至与筒体的 壁厚一致；当封头壁厚大于筒体壁厚时，将封头的直边部分壁厚一致；当封头壁厚大于筒体壁厚时，将封头的直边部分 进行

10、加工，以便等壁厚焊接和降低边缘应力。进行加工，以便等壁厚焊接和降低边缘应力。 三、外压釜体壁厚的设计三、外压釜体壁厚的设计 v当夹套内介质的工作压力高于釜内压力时，被夹套包覆的釜当夹套内介质的工作压力高于釜内压力时，被夹套包覆的釜 体为外压容器，为防止釜体发生失稳，需要对其进行稳定性体为外压容器，为防止釜体发生失稳，需要对其进行稳定性 计算。计算。(1)外压圆筒壁厚的计算外压圆筒壁厚的计算-简化公式设计法简化公式设计法 设计外压的确定设计外压的确定v根据设计条件单中釜体和夹套内介质的工作压力，确定设计根据设计条件单中釜体和夹套内介质的工作压力，确定设计 外压外压 。 圆筒壁厚的计算圆筒壁厚的计

11、算v假设圆筒的壁厚为假设圆筒的壁厚为 ，由，由 = C、 分别计算分别计算 出出 、v由公式由公式 计算出临界长度计算出临界长度 值值v由由 或或 计算出筒体的计算长度计算出筒体的计算长度v将将 与与 进行比较，若进行比较，若 ，筒体为长圆筒；，筒体为长圆筒； v若若 ，筒体为短圆筒，筒体为短圆筒pnSeSnS2oinDDSeSoD1.17ooeDLcrDSLcrL13iLHh 23iLHh LLLLcrLcrLcrv长圆筒临界压力：长圆筒临界压力：v短圆筒临界压力：短圆筒临界压力：v由由 计算出计算出 p ，对于圆筒，对于圆筒m=3。v将将p与与 p 进行比较，若进行比较，若p p ，则假设

12、，则假设 合理；反之不合合理；反之不合 理，重新设计，直至满足理，重新设计，直至满足p p为止。为止。v(2)图算法图算法 外压圆筒所需的壁厚可利用教材中外压容器设计一章中的图外压圆筒所需的壁厚可利用教材中外压容器设计一章中的图 10-1510-20进行计算，过程如下：进行计算，过程如下：v假设圆筒的壁厚为假设圆筒的壁厚为 ，由，由 、 ，分别计算，分别计算 出出 、 32.2()tecrOSpED22.6tecrOOeE SpDLDS crppmnSnSenSSC2oinDDS/oL D/oeDSLL 在图在图10-15的的 坐标中找到坐标中找到 的值，将此点沿水平方向的值，将此点沿水平方向

13、 右移与对应的右移与对应的 / 线相交，当线相交，当 50时取时取50； 0.05时取时取0.05。过此交点向下作垂直线与水平轴相交，找到。过此交点向下作垂直线与水平轴相交，找到 交点的系数交点的系数A值。值。 v根据圆筒的材料选用图根据圆筒的材料选用图10-16图图10-20，在图的下方找到系，在图的下方找到系数数A值，若值，若A在曲线的右侧，在此点作一垂直线与对应的材在曲线的右侧，在此点作一垂直线与对应的材料设计温度线相交，交点水平对应的值即为系数料设计温度线相交，交点水平对应的值即为系数B。圆筒的。圆筒的许用外压许用外压 按下式计算：按下式计算： v若若A在曲线的左侧，圆筒的许用外压在曲

14、线的左侧，圆筒的许用外压 p按下式计算：按下式计算： /oL D/oL DoDeS p eoSpBD2 ()3teoSpE AD/oL D/oL Dv将将p与与 p进行比较，若进行比较，若p p ，则假设，则假设 合理；反之不合合理；反之不合 理，需要重新设计理，需要重新设计 ，直至满足，直至满足p p为止。为止。v (3)外压封头壁厚的设计外压封头壁厚的设计 设计外压的确定设计外压的确定v封头的设计外压与筒体相同。封头的设计外压与筒体相同。 封头壁厚的计算封头壁厚的计算v设封头的壁厚为设封头的壁厚为 ，令，令 = C ，根据封头的形式确定当，根据封头的形式确定当 量半径量半径 ，计算出，计算

15、出 / 。用。用A=0.125 计算出系数计算出系数A值。值。v根据圆筒的材料选用图根据圆筒的材料选用图10-51图图10-20，在图的下方找到系，在图的下方找到系数数A值，若值，若A在曲线的右侧，在此点作一垂直线与对应的材在曲线的右侧，在此点作一垂直线与对应的材料设计温度线相交，交点水平对应的值即为料设计温度线相交，交点水平对应的值即为B系数。圆筒的系数。圆筒的许用外压许用外压p按下式计算：按下式计算：nSnSnSeSeSnSoRoR()eoSR eoSpBRv若若A在曲线的左侧，圆筒的许用外压在曲线的左侧，圆筒的许用外压p按下式计算：按下式计算： v将将p与与 p进行比较，若进行比较，若p

16、 p ，则假设，则假设 合理；反之不合合理；反之不合 理，需要重新设计理，需要重新设计 ，直至满足，直至满足p p为止。为止。v当按内压容器设计出的釜体壁厚与按外压容器的设计的釜体当按内压容器设计出的釜体壁厚与按外压容器的设计的釜体 壁厚不同时，取两者中的较大者。如上封头不包在夹套中壁厚不同时，取两者中的较大者。如上封头不包在夹套中,则不受外压作用，只按内压计算，但常取与下封头相同的壁则不受外压作用，只按内压计算，但常取与下封头相同的壁 厚。厚。 四、四、釜体的压力试验釜体的压力试验 v压力试验的目的是检验釜体的宏观强度压力试验的目的是检验釜体的宏观强度(是否有异常变形是否有异常变形)和和致密

17、性致密性(有无泄漏有无泄漏)。是化工设备出厂时必须进行的工序。是化工设备出厂时必须进行的工序。 2 0.0833()teoSpEDnSnS五、反应釜夹套的设计五、反应釜夹套的设计v (1)夹套的结构型式夹套的结构型式 HHHH夹套的结构型式夹套的结构型式HR30R30v采用夹套传热时，为防止热量散失，需要在夹套外设置保温采用夹套传热时，为防止热量散失，需要在夹套外设置保温 层。夹套的型式根据工艺设计要求和反应釜的具体结构进行层。夹套的型式根据工艺设计要求和反应釜的具体结构进行 选择，如要求上封头与筒体采用可拆性联结，则不能选用图选择，如要求上封头与筒体采用可拆性联结，则不能选用图 中的中的型。

18、图中的型。图中的型应用最为广泛。其结构型式如下图。型应用最为广泛。其结构型式如下图。 型夹套的结构型夹套的结构 D iD j150-200D jD iSh45不锈钢不锈钢碳碳 钢钢碳碳 钢钢D jD iS45不锈钢不锈钢 (2)夹套的尺寸夹套的尺寸v夹套壁与釜体壁间构成一个供传热介质流动的空间，夹套的夹套壁与釜体壁间构成一个供传热介质流动的空间，夹套的 内径内径 一般可按下表确定。一般可按下表确定。 夹套的内径夹套的内径 与筒体内径与筒体内径 之间的关系之间的关系v采用导热油加热时。夹套内径常取采用导热油加热时。夹套内径常取 +300，以增大夹套和釜，以增大夹套和釜 体的间隙，减小流动阻力。体

19、的间隙，减小流动阻力。 v夹套高度夹套高度 主要取决于传热面积的要求，但一般还应不低于主要取决于传热面积的要求，但一般还应不低于 釜内的料液高度以保持传热均匀。因此，釜内的料液高度以保持传热均匀。因此， 可如下估算：可如下估算： jDiDjD /mm500600 7001800 20003000 /mm +50 +100 +200iDjDiDiDiDiDjHjH24TFjiVVHDv将估算出的将估算出的 稍加固整后再校核传热面积稍加固整后再校核传热面积 ，即是否满足：，即是否满足： v其中其中 为釜体下封头的内表面积，为釜体下封头的内表面积， 为夹套包覆部分筒体的为夹套包覆部分筒体的 内表面积

20、，内表面积， 为工艺所需的传热面积。为工艺所需的传热面积。v在确定夹套高度时，还要考虑两个因素在确定夹套高度时，还要考虑两个因素(1)当当反应釜筒体与反应釜筒体与 上封头用法兰连接时，夹套上边缘与法兰下表面的间距应不上封头用法兰连接时，夹套上边缘与法兰下表面的间距应不 小于小于150200mm ，以便装拆联接法兰的螺栓和螺母。以便装拆联接法兰的螺栓和螺母。(2)当当 反应釜采用悬挂式支座时，要避免因夹套顶部的位置而影响反应釜采用悬挂式支座时，要避免因夹套顶部的位置而影响 支座的焊接地位。夹套的顶部和底部开有供传热介质进出的支座的焊接地位。夹套的顶部和底部开有供传热介质进出的 管口。加热蒸汽要从

21、上端进入夹套，冷凝水从下端排出。如管口。加热蒸汽要从上端进入夹套，冷凝水从下端排出。如 用液体进行加热或冷却侧必须下进上出，以保证传热液体充用液体进行加热或冷却侧必须下进上出，以保证传热液体充 满夹套。满夹套。jHksFFFkFSFFv为了尽量排去夹套中的空气或其它不凝性气体，还常在夹套为了尽量排去夹套中的空气或其它不凝性气体，还常在夹套 顶部另设排气管口，其直径不小于顶部另设排气管口，其直径不小于DN 10。v夹套封头的型式与釜体下封头相同。夹套封头的型式与釜体下封头相同。(3)夹套圆筒壁厚的计算夹套圆筒壁厚的计算v夹套圆筒壁厚的计算参见釜体内压筒体壁厚的设计。夹套圆筒壁厚的计算参见釜体内压

22、筒体壁厚的设计。(4)夹套封头壁厚的设计夹套封头壁厚的设计v 夹套封头壁厚的设计参见釜体内压封头壁厚的设计。夹套封头壁厚的设计参见釜体内压封头壁厚的设计。(5)夹套的压力试验夹套的压力试验 v 参见釜体参见釜体的压力试验的压力试验。注意：做注意：做夹套的压力试验时，先夹套的压力试验时，先做做 釜体釜体的压力试验，待的压力试验，待釜体合格后，才焊上釜体合格后，才焊上夹套夹套做做压力试验。压力试验。 (1)夹套进气（汽）管的结构夹套进气（汽）管的结构 v采用气（汽）体作传热介质时，若夹套进气（汽）管内的气采用气（汽）体作传热介质时，若夹套进气（汽）管内的气 速较高，需考虑采取防止气体直接冲刷釜体外

23、壁的措施。采速较高，需考虑采取防止气体直接冲刷釜体外壁的措施。采 用下图所示的防冲挡板或用下图所示的防冲挡板或 侧向开孔的进气管。侧向开孔的进气管。v用液体作传热介质时，为了用液体作传热介质时，为了 提高传热效果，在釜体外壁上提高传热效果，在釜体外壁上 焊接螺旋形导流板有利于焊接螺旋形导流板有利于 提高液体流速、增大传热提高液体流速、增大传热夹套进气（汽）管的结构夹套进气（汽）管的结构 六、传热装置的设计六、传热装置的设计 v流板系用扁钢沿筒体圆周方向螺旋绕制而成、且导流板与夹流板系用扁钢沿筒体圆周方向螺旋绕制而成、且导流板与夹 套内壁的间隙越小越好。套内壁的间隙越小越好。夹套内螺旋形导流板的

24、结构夹套内螺旋形导流板的结构 D iD jhh0-3D jD ih0-3h(2)釜内蛇管的结构釜内蛇管的结构v当工艺所需的传热面积较大，夹套的传热面积不能满足要当工艺所需的传热面积较大，夹套的传热面积不能满足要 求，或釜内衬里为导热性差的材料时，可采用蛇管传热。蛇求，或釜内衬里为导热性差的材料时，可采用蛇管传热。蛇 管一般用管子盘旋成圆柱弹簧状，故亦称盘管，其结构如图管一般用管子盘旋成圆柱弹簧状，故亦称盘管，其结构如图 所示。所示。v蛇管的进出口最好尽量设置在同一端，这样可只与一个端盖蛇管的进出口最好尽量设置在同一端，这样可只与一个端盖相连接而装拆方便。但蒸汽加热时要上进下出，以利冷却水相连接

25、而装拆方便。但蒸汽加热时要上进下出，以利冷却水的排出、减少振动。有时出于工的排出、减少振动。有时出于工艺或结构需要。也可将进出艺或结构需要。也可将进出口安排在筒体上。口安排在筒体上。 蛇管结构蛇管结构 D1v常见的蛇管进出口结构见下图。常见的蛇管进出口结构见下图。（a） （b） （c） （d） （e） 蛇管进出口结构蛇管进出口结构 v七、七、釜体容器法兰的联接结构釜体容器法兰的联接结构v法兰联接结构由一对法兰、一个垫片、若干个螺栓和螺母构法兰联接结构由一对法兰、一个垫片、若干个螺栓和螺母构 成。成。v其设计内容包括：法兰的设计、密封面形式的选型、垫片设其设计内容包括：法兰的设计、密封面形式的选

26、型、垫片设计、螺栓和螺母的设计等。计、螺栓和螺母的设计等。(1)法兰的设计法兰的设计v容器法兰有甲型平焊法兰（容器法兰有甲型平焊法兰（JB/T47012000）、乙型平焊法）、乙型平焊法 兰（兰（JB/T 47022000）、长颈法兰（）、长颈法兰（JB/T 47032000）三）三 种，设计时首先由法兰的公称压力种，设计时首先由法兰的公称压力PN、公称直径、公称直径DN由教材由教材 中的压力容器法兰分类及参数表确定确定其型式，然后根据中的压力容器法兰分类及参数表确定确定其型式，然后根据v法兰型式及其法兰型式及其PN 、 DN ，由对应的容器法兰标准设计出法由对应的容器法兰标准设计出法 兰的结

27、构和尺寸。兰的结构和尺寸。 (2)密封面的形式密封面的形式v容器法兰的密封面形式有容器法兰的密封面形式有平面密封面平面密封面、凹凸密封面凹凸密封面、榫槽密榫槽密 封面封面、环密封面环密封面。密封面的形式可根据操作介质、法兰的公。密封面的形式可根据操作介质、法兰的公 称压力称压力PN 、工作温度由教材中的压力容器法兰垫片选用表、工作温度由教材中的压力容器法兰垫片选用表 确定。确定。 (3)垫片的设计垫片的设计v根据材质的不同，垫片分为根据材质的不同，垫片分为非金属垫片非金属垫片、组合式垫片组合式垫片和和金属金属 垫片垫片三种，垫片的形式可根据操作介质、法兰的公称压力三种，垫片的形式可根据操作介质

28、、法兰的公称压力 PN 、工作温度、法兰、工作温度、法兰 的型式由压力容器法的型式由压力容器法 兰垫片选用表确定。兰垫片选用表确定。v垫片的尺寸由法兰的垫片的尺寸由法兰的 公称压力、公称直径公称压力、公称直径 根据垫片的标准确定。根据垫片的标准确定。v压力容器法兰非金属软垫片的结构见图、尺寸查压力容器法压力容器法兰非金属软垫片的结构见图、尺寸查压力容器法兰非金属软垫片的标准。兰非金属软垫片的标准。 (4)螺栓、螺母的设计螺栓、螺母的设计 v螺栓、螺母的规格和数量由法兰的结构和尺寸确定螺栓、螺母的规格和数量由法兰的结构和尺寸确定压力容器法兰非金属软垫片压力容器法兰非金属软垫片 DoD i八、管法

29、兰的联接结构八、管法兰的联接结构 (1) 钢制管法兰的设计钢制管法兰的设计 v管法兰是压力容器及设备与管道联接的标准件、通用件。管法兰是压力容器及设备与管道联接的标准件、通用件。 将操作介质的工作压力将操作介质的工作压力 圆整至符圆整至符 合规定的公称压力合规定的公称压力PN ，即管法兰的，即管法兰的 公称压力，根据接管的公称压力，根据接管的DN 和管法兰和管法兰 的公称压力的公称压力PN ，由管法兰，由管法兰 标准确定法兰的类型。标准确定法兰的类型。Wp(2)管法兰的密封面形式管法兰的密封面形式 v管法兰的密封面形式有管法兰的密封面形式有突面密封面突面密封面、凹凸密封面凹凸密封面、榫槽密封榫

30、槽密封 面面等。密封面的形式可根据法兰的公称压力和公称直径，由等。密封面的形式可根据法兰的公称压力和公称直径，由 表进行确定。表进行确定。(3)垫片的设计垫片的设计v 非金属垫片非金属垫片 缠绕式垫片缠绕式垫片 v垫片类型的确定与容器法兰垫片相同，类型确定后由公称垫片类型的确定与容器法兰垫片相同，类型确定后由公称 压力压力PN、接管公称直径、接管公称直径DN查管法兰垫片的标准设计出尺查管法兰垫片的标准设计出尺 寸。管法兰非金属软垫片的结构与容器法兰非金属软垫片相寸。管法兰非金属软垫片的结构与容器法兰非金属软垫片相 似似、尺寸查尺寸查管法兰管法兰非金属软垫片的标准。非金属软垫片的标准。 金属包垫

31、片金属包垫片 金属垫片金属垫片九、九、管口结构管口结构 (1)进料管口进料管口 v进料管一般都从釜顶引入，液相进料管须伸进釜内，防止液进料管一般都从釜顶引入，液相进料管须伸进釜内，防止液 料沿封头内壁流入法兰密封面，对密封面和釜壁产生局部腐料沿封头内壁流入法兰密封面，对密封面和釜壁产生局部腐 蚀。蚀。v液相进料管下端管口成液相进料管下端管口成45切口，可使小流量时液流集中。切口，可使小流量时液流集中。 进料管结构进料管结构 (2)出料管口出料管口v反应釜的出料有反应釜的出料有上出料上出料和和下出料下出料两种方式。当需要将釜内液两种方式。当需要将釜内液 料输送到较高位置的料输送到较高位置的 设备

32、中去或釜内液料设备中去或釜内液料 有强腐蚀性或毒性而有强腐蚀性或毒性而 又无匹配的泵时，可又无匹配的泵时，可 利用压缩空气或氮气利用压缩空气或氮气 将液料经压料管从上将液料经压料管从上 部压出，这就是上出部压出，这就是上出 料，压料管的结构见料，压料管的结构见 图。为减小因搅拌而图。为减小因搅拌而 引起的压料管晃动，可用管卡或挡板将其固定。引起的压料管晃动，可用管卡或挡板将其固定。上出料管的结构上出料管的结构 v下出料即在釜底中央开设一个卸料管口，适用于需将釜内物下出料即在釜底中央开设一个卸料管口，适用于需将釜内物料放入另一个较低位置的设备。管口与夹套处的结构如图料放入另一个较低位置的设备。管

33、口与夹套处的结构如图 。（a） （b） （c）下出料管的结构下出料管的结构 (3)工艺接管口与仪表接管口工艺接管口与仪表接管口v反应釜上的接管用于介质的输送和测量、控制仪表的安装，反应釜上的接管用于介质的输送和测量、控制仪表的安装， 是通过设备上的管口与凸缘来实现的。管口与凸缘的结构如是通过设备上的管口与凸缘来实现的。管口与凸缘的结构如v图。图。管口与凸缘的结构管口与凸缘的结构 十、十、人孔人孔(或固体物料进口或固体物料进口)的设计的设计 v人孔已有标准系列，常用的人孔标准有碳素钢、低合金钢人孔已有标准系列，常用的人孔标准有碳素钢、低合金钢 人孔（人孔（HG2151421535-95）和不锈钢

34、制人孔等。）和不锈钢制人孔等。v设计人孔时，根据设备的公称直径设计人孔时，根据设备的公称直径DN、公称压力、公称压力PN、设计、设计温度、材质、介质及使用用要求等条件，由人孔标准确定人温度、材质、介质及使用用要求等条件，由人孔标准确定人孔的结构、各零件名称、材质及尺寸。孔的结构、各零件名称、材质及尺寸。人孔人孔(或固体物料进口或固体物料进口)管法兰管法兰接管接管筒体筒体(或封头或封头)垫片垫片封头封头手柄手柄DN十一、十一、视视 镜镜 v视镜主要用来观察设备内物料及其反应情况，也可以作为液视镜主要用来观察设备内物料及其反应情况，也可以作为液 面指示镜。面指示镜。v常用的视镜有视镜、带颈视镜和压

35、力容器视镜常用的视镜有视镜、带颈视镜和压力容器视镜(分别有带颈分别有带颈与不带颈两种与不带颈两种)几种几种.v选择视镜时，应优先选用不带颈视镜，因为选择视镜时，应优先选用不带颈视镜，因为该视镜结构简单，该视镜结构简单，不易结料，窥视范围大；当视镜需要斜装或设备直径较小时，不易结料，窥视范围大；当视镜需要斜装或设备直径较小时，采用带颈视镜；压力容器视镜用于公称压力较大的场合采用带颈视镜；压力容器视镜用于公称压力较大的场合(大大于于0.6 MPa)。 视视 镜镜十二、十二、反应釜的搅拌装置反应釜的搅拌装置 (1)搅拌器的型式搅拌器的型式v搅拌器的作用是推动静止的液料运动，维持搅拌过程所需的搅拌器的

36、作用是推动静止的液料运动，维持搅拌过程所需的流体流动状态，以达到搅拌的目的。流体流动状态，以达到搅拌的目的。v搅拌器的主要部件是桨叶，因此桨叶的几何形状、尺寸、数搅拌器的主要部件是桨叶，因此桨叶的几何形状、尺寸、数量及转速对搅拌器的功能和搅拌效果有重要影响。常见的搅量及转速对搅拌器的功能和搅拌效果有重要影响。常见的搅拌器型式如图所示。拌器型式如图所示。v搅拌器的尺寸按标准搅拌器的尺寸按标准HG/T212391中规范的主要参数确定。中规范的主要参数确定。搅拌器的型式的选择可参考搅拌器选用表。搅拌器的型式的选择可参考搅拌器选用表。v 布鲁马金式布鲁马金式 齿片式齿片式 平直叶圆盘涡轮平直叶圆盘涡轮

37、 锚锚 式式 框框 式式 螺带式螺带式 螺杆式螺杆式 折叶开启涡轮折叶开启涡轮 推进式推进式 弯叶圆盘涡轮弯叶圆盘涡轮 桨桨 式式 弯叶开启涡轮弯叶开启涡轮 (2)搅拌轴直径的设计搅拌轴直径的设计搅拌轴的强度计算搅拌轴的强度计算v反应釜的搅拌轴承受扭转和弯曲（或拉伸）的联合作用，其反应釜的搅拌轴承受扭转和弯曲（或拉伸）的联合作用，其 中以扭转作用为主。在设计圆轴直径时，假定轴发生纯扭转中以扭转作用为主。在设计圆轴直径时，假定轴发生纯扭转 变形，用强度条件进行初步计算。然后用增加安全系数，降变形，用强度条件进行初步计算。然后用增加安全系数，降 低材料的许用应力以弥补由于忽略弯曲等作用所引起的误差

38、。低材料的许用应力以弥补由于忽略弯曲等作用所引起的误差。v若圆轴传递的功率为若圆轴传递的功率为 、转速为、转速为v则圆轴受到的外力偶矩为：则圆轴受到的外力偶矩为： (N mm)v搅拌轴产生的最大扭矩搅拌轴产生的最大扭矩v由强度条件由强度条件 得：得： ()P KW( /min)n r69.553 10PmnmaxTM69.553 10Pmnmax TMW69.553 10 PWnv在静载荷作用下，钢材的在静载荷作用下，钢材的 与其与其 有如下关系有如下关系: v考虑到搅拌轴除受扭转作用外，还受到弯曲等的作用，因此考虑到搅拌轴除受扭转作用外，还受到弯曲等的作用，因此 值常取的更低一些。几种常用轴

39、材料的值常取的更低一些。几种常用轴材料的 按下表选用。按下表选用。639.553 100.2 Pdn (0.5 0.6) 搅拌轴的刚度校核搅拌轴的刚度校核 v搅拌轴在运转过程中不能产生过大的扭转变形，否则会引起搅拌轴在运转过程中不能产生过大的扭转变形，否则会引起 振动，造成轴封失效。因此要将轴的扭转变形限制在一定的振动，造成轴封失效。因此要将轴的扭转变形限制在一定的 许可范围内，为此，需要对搅拌轴进行刚度校核。过程如许可范围内，为此，需要对搅拌轴进行刚度校核。过程如 下：下： 1)由由 计算出最大单位长度的扭转角计算出最大单位长度的扭转角v 2)将将 与许用单位长度的扭转角与许用单位长度的扭转

40、角 进行比较，若进行比较，若 ， 则刚度足够；反之，则刚度不够，搅拌轴直径需要重新设则刚度足够；反之，则刚度不够，搅拌轴直径需要重新设 计，直至满足刚度条件为止。计，直至满足刚度条件为止。3maxmax18010TMGJmaxmaxmax v(3)搅拌轴长度的设计搅拌轴长度的设计 v搅拌轴的长度搅拌轴的长度 近似由釜外长度近似由釜外长度 、釜内未浸入液体的长度、釜内未浸入液体的长度 L1L 、浸入液体的长度、浸入液体的长度 三部分构成。即：三部分构成。即： v其中其中 （ 机架高；机架高； M减速机输出轴长度）减速机输出轴长度）v （ 釜体筒体的长度；釜体筒体的长度； 封头深度；封头深度； H

41、i 液体的装填高度）液体的装填高度）v液体装填高度液体装填高度Hi 的确定：的确定：v釜体筒体的装填高度釜体筒体的装填高度: : 式中式中 操作容积操作容积 v液体的总装填高度液体的总装填高度: :v搅拌桨的搅拌效果和搅拌效率与其在釜体的位置和液柱高度搅拌桨的搅拌效果和搅拌效率与其在釜体的位置和液柱高度v有关。搅拌桨浸入液体内的最佳深度为：有关。搅拌桨浸入液体内的最佳深度为： v浸入液体搅拌轴长度的确定：浸入液体搅拌轴长度的确定：2L3L123LLLL1LHMH2TFiLHHHTHFH124cFiVVHDcV112iHHhh2233iiSHDv当当 时为最佳装填高度；当时为最佳装填高度；当 时

42、，需要设置两层时，需要设置两层 搅拌桨。搅拌桨。 v v v十三、十三、反应釜的传动装置反应釜的传动装置v带搅拌器的反应釜，需要电动机和传动装置来驱动搅拌器转带搅拌器的反应釜，需要电动机和传动装置来驱动搅拌器转iiDHiDiHHi2Hi/3iiDHiDiHiDiD2Hi/3Hiv传动装置一般安放在釜体的顶部。通常采用立式布置。如图传动装置一般安放在釜体的顶部。通常采用立式布置。如图 所示。电动机的转速较高，通过减速机可将转速降至工艺要所示。电动机的转速较高，通过减速机可将转速降至工艺要 求的搅拌转速，再通过联轴器带动搅拌轴转动。求的搅拌转速，再通过联轴器带动搅拌轴转动。 (1)电动机的选用电动

43、机的选用v反应釜传动装置上的电动机选用问题，反应釜传动装置上的电动机选用问题， 主要是确定电动机的系列、功率、转主要是确定电动机的系列、功率、转 速、安装方式及防爆要求等几项内容。速、安装方式及防爆要求等几项内容。 电动机的系列电动机的系列v反应釜常用的电动机系列有：反应釜常用的电动机系列有： Y（异步电动机）、（异步电动机）、YB（隔爆型异步（隔爆型异步 电动机）、电动机）、YX（改进型异步电动机）（改进型异步电动机） 等几种，其特点和使用范围可查阅有等几种，其特点和使用范围可查阅有 关手册。一般异步电动机的同步转速关手册。一般异步电动机的同步转速反应釜的传动装置反应釜的传动装置 电动机电动

44、机减速机减速机联轴器联轴器机机 架架搅拌轴搅拌轴v按电动机的极数分成几档，如按电动机的极数分成几档，如3000、1500、1000、700 及及600 等，其中等，其中1500 的电动机价格较低，供应较的电动机价格较低，供应较 普遍，应用最广泛。普遍，应用最广泛。电动机的功率电动机的功率v电动机的功率必须满足搅拌器的运转功率、传动装置及轴封电动机的功率必须满足搅拌器的运转功率、传动装置及轴封 装置因摩擦而损耗的功率等要求，还要考虑在操作过程中可装置因摩擦而损耗的功率等要求，还要考虑在操作过程中可 能出现不利条件造成功率过大的因素。能出现不利条件造成功率过大的因素。v电动机的功率可按下式确定：电

45、动机的功率可按下式确定： 电动机功率；电动机功率； 搅拌器功率；搅拌器功率； 轴封装置的摩擦轴封装置的摩擦 损失；损失； 传动装置的机械效率传动装置的机械效率 /minr/minr/minrmaNNNaNNmNv轴封装置因摩擦而造成的功率损失与其结构有关，填料密封轴封装置因摩擦而造成的功率损失与其结构有关，填料密封 的功率损失约为搅拌器功率的的功率损失约为搅拌器功率的10%，机械密封的功率损失一，机械密封的功率损失一 般为填料密封的般为填料密封的1015%。传动装置的机械效率也与其结构。传动装置的机械效率也与其结构 有关，一般为有关，一般为0.70.98。 (2)电动机的安装型式电动机的安装型

46、式v电动机的安装一般有如图所示的几种型式，选用时可根据所电动机的安装一般有如图所示的几种型式，选用时可根据所 选的减速机和机架对电动机安装位置的安排确定。选的减速机和机架对电动机安装位置的安排确定。 电动机的安装型式电动机的安装型式 （a）B3型型 （b）B5型型 （c）B35型型 （d）V1型型 （e）V15型型 (2)减速机的选用减速机的选用v反应釜用的立式减速机主要有：反应釜用的立式减速机主要有：三角皮带减速机、两级齿轮三角皮带减速机、两级齿轮 减速机、摆线针齿行星减速机、蜗杆减速机、谐波减速机减速机、摆线针齿行星减速机、蜗杆减速机、谐波减速机等等 几种。几种。 摆线针齿行星减速机摆线针

47、齿行星减速机三角皮带减速机三角皮带减速机蜗杆减速机蜗杆减速机两级齿轮减速机两级齿轮减速机v搅拌轴转速较高的一般选用三角皮带减速机或两级齿轮减速搅拌轴转速较高的一般选用三角皮带减速机或两级齿轮减速 机，转速较低的选用摆线针轮减速机。由于搅拌转速大多在机，转速较低的选用摆线针轮减速机。由于搅拌转速大多在 100 以下，同时摆线针轮减速机具有结构紧凑、体积以下，同时摆线针轮减速机具有结构紧凑、体积 小、重量轻、效率高、减速比大、寿命长、故障少、过载能小、重量轻、效率高、减速比大、寿命长、故障少、过载能 力强、耐冲击等优点，所以摆线针轮减速机获到广泛应用。力强、耐冲击等优点，所以摆线针轮减速机获到广泛

48、应用。(3)联轴器的选择联轴器的选择v联轴器类型：刚性凸缘联轴器联轴器类型：刚性凸缘联轴器 、刚性夹壳联轴器刚性夹壳联轴器 、弹性圆弹性圆 柱销联轴器柱销联轴器 /minr刚性凸缘联轴器刚性凸缘联轴器 刚性夹壳联轴器刚性夹壳联轴器 弹性圆柱销联轴器弹性圆柱销联轴器 联轴器类型联轴器类型许用扭矩范围许用扭矩范围(N mm)轴径范围轴径范围(mm)最大转速范围最大转速范围(r/min)刚性凸缘联轴器刚性凸缘联轴器102000010180140013000弹性圆柱销联轴器弹性圆柱销联轴器6.3160009.01708008800刚性夹壳联轴器刚性夹壳联轴器8.590003011038900 几种联轴

49、器的性能几种联轴器的性能(4)传动装置的机架传动装置的机架反应釜立式传动装置是通过机架安装在釜体封头上的。反应釜立式传动装置是通过机架安装在釜体封头上的。机架是一个带有上、下法兰的壳体，上法兰与减速机底机架是一个带有上、下法兰的壳体，上法兰与减速机底板相联；下法兰与封头上的底座相联。联轴器、轴封装板相联；下法兰与封头上的底座相联。联轴器、轴封装置等零部件安装在壳体的空腔内。一般釜用传动装置的置等零部件安装在壳体的空腔内。一般釜用传动装置的机架，按机架，按搅拌传动装置系统组合搅拌传动装置系统组合 HG2156395标标准系列中列出的有无支点机架、单支点机架和双支点机架两准系列中列出的有无支点机架

50、、单支点机架和双支点机架两种，可供选用。种，可供选用。无支点机架无支点机架 单支点机架单支点机架 双支点机架双支点机架 v(5)底底 座座 v底座焊接在釜体的上封头上，也可用以连接减速机和轴的密底座焊接在釜体的上封头上，也可用以连接减速机和轴的密v封装置。根据结构的不同，底座可分为整体式和分装式。结封装置。根据结构的不同，底座可分为整体式和分装式。结v构见教材。构见教材。v十四、十四、反应釜的轴封装置反应釜的轴封装置v反应釜的密封有两种：一种是反应釜的密封有两种：一种是静密封静密封，如法兰联接的密封；，如法兰联接的密封；v另一种是动密封，轴封属于另一种是动密封，轴封属于动密封动密封。反应釜中应

51、用的轴封结。反应釜中应用的轴封结v构主要有两大类，填料箱密封和机械密封。构主要有两大类，填料箱密封和机械密封。v(1)填料箱密封填料箱密封 v填料密封的结构填料箱密封的结构大体如图所示，它是由衬填料密封的结构填料箱密封的结构大体如图所示，它是由衬v套、填料箱体、填料环、压盖、压紧螺栓等组成。套、填料箱体、填料环、压盖、压紧螺栓等组成。v其密封的原理是：被装填在搅拌轴和填料函之间环形间隙中其密封的原理是：被装填在搅拌轴和填料函之间环形间隙中的填料，在压盖压力的作用下，沿搅拌轴表面会产生径向压的填料，在压盖压力的作用下，沿搅拌轴表面会产生径向压紧力。紧力。 填料中的润滑剂在径向压紧力的作用下被挤出，在填料中的润滑剂在径向压紧力的作用下被挤出，在搅拌轴的表面形成一层极薄的液膜。这层搅拌轴的表面形成一层极薄的液膜。这层 液膜一方面使搅拌轴得到润滑，液膜一方面使搅拌轴得到润滑， 另一方面起到阻止设备内流体另一方面起到阻止设备内流体 漏出或外部流体渗入的作用，漏出或外部流体渗入的作用， 而达到轴向密封的目的。而达到轴向密封的目的。v搅拌轴用填料密封箱的品种搅拌轴用填料密封箱的品种 如表。填料箱公称直径系列如表。填料箱公称直径系列 为为30，40，50，60，70，80， 90，100，110，120，130， 140，