设计一台夹套传热式带有搅拌装置的反应釜

公称直径 DN/mm 曲边高度 h1/mm
1100
275
1200
300
1300
325
直边高度 h2/mm
25 40 500 25 40 50 25 40 50
内表面积 A/mm² 容积 V/m³
1.3980 1.4499 1.4844 1.6652 1.7117 1.7494 1.9340 1.9953 2.0361
换热器要求满足 5.筒体和上封头的连接采用甲型平焊法兰连接选取凹凸密封面法兰
1.131
H1=1.101m， 于是
i= Hi =1.101/1.200=0.9175≈1 Di
圆整后的 H1=1200mm，圆整后的实际容积 V=V1m×H1＋V 封=1.6117m³
4.夹套几何尺寸的计算：
夹套内径:D2=D1+100=1300mm
选择操作容积为 1m³
装料系数：
η= 操作容积= 1 =0.67 【8】 全容积 1.5
夹套高 H2 计算：
H2= V V封 = 0.67 1.5 0.2545 =0.6635m 【9】
V 1m
1.131
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
F 封+F 筒≥F 【10】
其中 F 筒=H2×F1m ，已知：F1m=3.77 ㎡
F 封+F 筒=1.6652+0.6635×3.77=4.1665＞3
筒体的连接常焊接成封闭结构，夹套内径 D2 可根据筒体内径 D1，
夹套下封头型式同罐体封头，其直径 D2 与夹套筒体相同。
表 2 夹套直径 D2【4】
D1
500～600
700～1800
2000～3000
D2
Di+50
Di+100
Di+200
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，即： DN=1200mm
（二）设计目的：
把所学的《化工设备机械基础》及相关知识在课程设计中综合运用，把化 学工艺条件与化学设备设计有机的结合起来，巩固和强化有关机械课程的基本 理论和基础知识。
（三）设计内容：
设计一台夹套传热式带有搅拌装置的反应釜
（四）设计方案的分析与拟定：
根据任务书的要求，一个搅拌器反应釜主要由搅拌容器、搅拌装置、传动 装置、轴封装置以及支座、人孔、工艺接管等附件组成。而搅拌容器又分为罐 体和夹套两部分，主要由筒体和封头组成，多为中低压压力容器，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 置而设置的，主要由电动机、减速器、联轴器和传动轴等组成，轴封装置为动 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，构成完整的夹套传热式搅拌反应釜。
蒸汽入口 进料口 视镜 温度计管口 压缩空气入口 放料口 冷凝水出口
设备安装场合
室内
简图
3
二、设计方案简介
（一）反应釜概述：
反应釜的广义理解即有物理或化学反应的容器，通过对容器的结构设计与 参数配置，实现工艺要求的加热、蒸发、冷却及低高速的混配功能。广泛应用 于石油、化工、橡胶、农药、染料、医药、食品，用来完成硫化、硝化、氢化、 烃化、聚合、缩合等工艺过程的压力容器，例如反应器、反应锅、分解锅、聚 合釜等；材质一般有碳锰钢、不锈钢、锆、镍基（哈氏、蒙乃尔、因康镍）合 金及其它复合材料。 是综合反应容器，根据反应条件对反应釜结构功能及配置 附件的设计。从开始的进料-反应-出料均能够以较高的自动化程度完成预先设 定好的反应步骤，对反应过程中的温度、压力、力学控制（搅拌、鼓风等）、反 应物/产物浓度等重要参数进行严格的调控。
5
表 3 筒体的容积、面积和质量【5】
封头内径值采用椭圆型封头，曲边高度 h1=300mm
直边高度 h2=25mm 容积 V 封=0.2545m³，封头内表面积 A=1.6652mm²，
3.确定筒体高度 H1 ：
当 D1=1200mm, h2=25mm 时，
表 4 以内径为公称直径的椭圆封头的形式和尺寸【6】
2
一、 设计任务书
设计题目：夹套反应釜的设计
设计条件：设计参数及要求
工作压力/MPa
设计压力/MPa 工作温度/℃ 设计温度/℃
介质 全容积/m3 操作容积/ m3 传热面积/ m2 腐蚀情况 推荐材料 搅拌器型式
设计参数及要求 容器内 0.15
夹套内 0.25
0.2
0.3
100
130
<120 染料及有机溶剂
为了使筒体内径 D1 不致太小，通常 i 取最小值
所以 i=1， 已知 V=1.5m³，
i= Hi 【2】 Di
4v
4 1.5
【3】
D1= 3 πi
=3
=1.2409m
3.141.0
将 D1 的估算值圆整到公称直径系列，故取 D1=1200mm. (3)容器夹套的结构尺寸常根据安装和工艺两方面的要求而定，夹套和
*****大学**学院
课程设计说明书
专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师：
制药工程 ××班
××× ×××× ×××
设计时间：2013 年 9 月 3 日—— 9 月 13 日
要求与说明
一、学生采用本报告完成课程设计总结。 二、要求文字（一律用计算机）填写，工整、清晰。所附设备安
装用计算机绘图画出。 三、本报告填写完成后，交指导老师批阅，并由学院统一存档。
1
目录
一．设计任务书 ................................................................................................................ 3 二．设计方案简介............................................................................................................. 4 三．工艺计算及主要的设计计算..................................................................................... 5 （一）罐体和夹套的设计计算 ....................................................................................... 5 （二）反应釜的搅拌装置 ............................................................................................. 13 （三）搅拌器的安装方式及其与轴连接的结构设计 ................................................. 14 （四）搅拌轴设计 ......................................................................................................... 15 （五）反应釜的传动装置 ............................................................................................. 17 （六）釜用减速机类型、标准以及选用 ..................................................................... 18 （七）凸缘法兰 ............................................................................................................. 20 （八）安装底架 ............................................................................................................. 20 （九）挡板 ..................................................................................................................... 20 （十）机架 ..................................................................................................................... 21 （十一）联轴器 ............................................................................................................. 21 （十二）反应釜的轴封装置 ......................................................................................... 21 （十三）反应釜的其他附件 ......................................................................................... 21 （十四）设备总质量 ..................................................................................................... 26 四．设计结果汇总........................................................................................................... 27 五．参考资料 .................................................................................................................. 34 六．后记 .......................................................................................................................... 38 七．设计说明书评定....................................................................................................... 40 八．答辩过程评定........................................................................................................... 40
0.1980 0.2122 0.2217 0.2545 0.2714 0.2827 0.3208 0.3407 0.3540
6
椭圆形封头的容积 V=0.2545 m，
筒体 1m 高的容积 V1 米=1.131 m³/m，
Hale Waihona Puke H1= V -V封 = 1.5 0.2545 =1.101m 【7】
V 1m
4
三、工艺计算及主要设备计算
（一）罐体和夹套的设计计算 1.确定筒体和封头的几何尺寸： （1)筒体和封头的形式 选择圆柱筒体及椭圆形封头。 （2)确定筒体和封头的直径
表 1 几种搅拌釜的长径比 i 值【1】
种类 一般反应釜
发酵罐类
设备内物料类型 液-固相或液-液相
气-液相物料
i 1～1.3 1～2 1.7～2.5
<150 水蒸气
1.5
1
>3 微弱
Q345R 或 Q245R 或 Q345R 桨式
搅拌轴转速
200
/(r/min)
轴功率/kW
4
工艺接管表
符号
A B C1，2 D E F G
公称尺 寸 25 65 100 25 25 40 25
连接面形式
PL/RF PL/RF
PL/RF PL/RF PL/RF PL/RF