化工课程设计--夹套反应釜课程设计 (2)

化工设备机械基础课程设计题目：1m3夹套反应釜设计
学院: 化学与材料工程学院专业: 化学工程
班级: 10化工
姓名:
学号: ***********
指导老师:
完成日期: 2012年6月1日
夹套反应釜设计任务书
设计者：班级：10化工学号：10111003101
指导老师：日期：
一、设计内容
设计一台夹套传热式带搅拌的配料罐。

二、设计参数和技术特性指标
见下表
三、设计要求
1.进行罐体和夹套设计计算；
2.选择支座形式并进行计算；
3.手孔校核计算；
4.选择接管、管法兰、设备法兰；
5.进行搅拌传动系统设计；
（1）进行传动系统方案设计（指定用V带传动）；
（2）作带传动设计计算：定出带型，带轮相关尺寸（指定选用库存电机Y1322-6，转速960r/min,功率5.5kW）；
（3）选择轴承；
（4）选择联轴器；
（5）进行罐内搅拌轴的结构设计、搅拌器与搅拌轴的连接结构设计；
6.设计机架结构；
7.设计凸缘及安装底盖结构；
8.选择轴封形式；
9.绘制装配图；
10. 绘传动系统部件图。

表1 夹套反应釜设计任务书
简图设计参数及要求
容器内夹套内
工作压力，
Mpa
设计压力，
MPa
0.2 0.3
工作温度，
℃
设计温度，
℃
<100 <150
介质染料及有机溶剂冷却水或蒸汽
全容积，m3 1.0
操作容积，
m3
0.8全容积
传热面积，
m2
>3.5
腐蚀情况微弱
推荐材料Q235-A
搅拌器型式推进式
搅拌轴转
速，r/min
200
轴功率，kW 4
接管表
符号公称尺寸
DN
连接面形式用途
a 25 蒸汽入口
b 25 加料口
c 80 视镜
d 65 温度计管
口
e 25 压缩空气入口
f 40 放料口
g 25 冷凝水出
口
h 100 手孔
目录
1. 夹套反应釜的结构 (5)
1.1 夹套反应釜的功能和用途 (5)
1.2 夹套反应釜的反应条件 (5)
2. 设计标准 (6)
3. 设计方案的分析和拟定 (6)
4. 各部分结构尺寸的确定和设计计算 (7)
4.1 罐体和夹套的结构设计 (7)
4.1.1 罐体几何尺寸计算 (8)
4.1.2 夹套几何尺寸计算 (10)
4.2 夹套反应釜的强度计算 (12)
4.2.1 强度计算(按内压计算强度) (12)
4.2.2 稳定性校核(按外压校核厚度) (15)
4.2.3水压试验校核 (21)
4.3 反应釜的搅拌器 (23)
4.3.1 搅拌装置的搅拌器 (23)
4.3.2 搅拌器的安装方式及其与轴连接的结构设计 (23)
4.3.3 搅拌装置的搅拌轴设计 (24)
4．4 反应釜的传动装置设计 (26)
4.4.1 常用电机及其连接尺寸 (26)
4.4.2釜用减速机类型、标准及其选用 (26)
4.4.3 V带减速机 (27)
4.4.4凸缘法兰 (30)
4.4.5安装底盖 (31)
4.4.6机架 (31)
4.4.7联轴器 (32)
4.5 反应釜的轴封装置设计 (33)
4.5.1 填料密封 (33)
4.5.2 机械密封 (33)
4.6反应釜的其他附件设计 (34)
4.6.1 支座 (34)
4.6.2 手孔和人孔 (35)
4.6.3 设备接口 (35)
5. 设计小结 (38)
6. 参考文献 (39)
设计说明书
1. 夹套反应釜的结构
夹套反应釜主要由搅拌容器、搅拌装置、传动装置、轴封装置、支座、人孔、工艺接管和一些附件组成。

搅拌容器分罐体和夹套两部分，主要由封头和筒体组成，多为中、低压压力容器；搅拌装置由搅拌器和搅拌轴组成，其形成通常由工艺设计而定；传动装置是为带动搅拌装置设置的，主要由电机、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、工艺管等附件一起，构成完整的夹套反应釜。

1.1 夹套反应釜的功能和用途
反应釜具有耐高温、耐腐蚀、生产能力强等优点，广泛用于合成塑料、合成橡胶、合成纤维、农药、颜料、树脂、化肥等行业。

还用于医药，化工，食品，轻工等行业中的水解，中和，结晶，蒸馏，蒸发，储存等生产环节。

釜体上的夹套主要是用于加热和冷却的模块。

其中带搅拌的夹套反应釜是精细化工、涂料、热熔胶、医药及食品等工业中常用的反应设备之一。

它是一种在一定压力和温度下，借助搅拌器将一定容积的两种（或多种）液体以及液体与固体或气体物料混匀，促进其反应的设备。

1.2 夹套反应釜的反应条件
夹套反应釜的设计要注重反应的条件，一般考虑夹套和搅拌器的材料、上下进出口的设计，主要分为温度、压强、进料口和出料口、材料这几个因素。

温度----这个一般都应当有严格的控制，所以在设计的时候要注意温度计选择。

要是反应温度高可能要使用油浸泡温度计，所以要留可以装油的管槽，要是温度低还要注意冰封现象发生。

要是温度在100度到0度之间，要求不高的情况下，可以用塞子直接套温度计（注意压强）。

压强----压强的高低要选择合适的反应釜，一般只要能承受两倍的大气压就可以了。

进料口和出料口----一般进料口做一定大就一个可以了，要注意一些比如回流口、真空口什么的，还有就是出料口的大小，有些物质反应后不容易放出，所
以要设计合适。

材料----一般反应釜都是玻璃的，要是工业生产最好用搪瓷的，搅拌的金属要注意保护不要被腐蚀，放料活塞要可以防腐。

还有就是夹套的进出水的控制，防止部分比如盐水的滞留。

2. 设计标准
（1）HG/T 20569-94《机械搅拌设备》
（2）GB 150-1998 《钢制压力容器》
（3）HG 21563~21572-95 HG 21537.7~8-92 《搅拌传动装置》
（4）TCED S8-90 《压力容器强度计算书统一格式》
（5）CD 130A20-86 《化工设备设计文件编制规定》
3. 设计方案的分析和拟定
由夹套反应釜设计任务书可知，本次设计内容是设计一台夹套传热式带搅拌的配料罐。

任务书中已经给定此夹套反应釜一些设计参数及要求，我先对已有数据进行进一步分析并确定此次设计的总体设计方向。

此次我要设计的是全容积为13m，操作容积为0.83m的夹套反应釜。

1、设计压力：容器内的设计压力为0.2MPa，夹套内的设计压力为0.3MPa，由此可知本反应釜是在常压下工作。

2、设计温度：容器内的设计温度<100℃，夹套内的设计温度<150℃，设计温度均不高，不需要对反应釜作保温措施。

3、介质选择：容器内的介质为染料及有机溶剂,夹套内的介质为冷却水或蒸汽。

4、搅拌器：选用推进式搅拌器，搅拌轴转速为200 r/min，轴功率为4kW。

5、材料选择：任务书上的推荐材料为最常用的Q235-A碳素钢材，由此釜中的其他接管法兰等钢材也选用Q235-A碳素钢材。

封头为标准的椭圆封头，材质也选用Q235-A碳素钢。

6、传动系统：任务书指定选用库存电机Y1322-6，转速960r/min,功率5.5kW，
给定搅拌传动系统用V带传动。

7、接管设计：已知反应釜的用途为传热带搅拌，因此反应釜需要蒸汽入口、加料口、视镜、温度计管口、压缩空气入口、放料口、冷凝水出口、手孔。

任务书中已经分别给出相应的公称尺寸：蒸汽入口公称尺寸DN=25、加料口公称尺寸DN=25、视镜公称尺寸DN=80、温度计管口公称尺寸DN=65、压缩空气入口公称尺寸DN=25、放料口公称尺寸DN=40、冷凝水出口公称尺寸DN=25、手孔公称尺寸DN=100。

8、焊接选择：焊接采用电弧焊，焊条牌号：采用J 507焊条。

9、法兰焊接：法兰焊接按相应法兰标准的规定，角焊缝及搭接焊缝的焊叫尺寸按两焊件中较薄板的厚度。

10、检验事项：（1）、容器上的A类和B类焊缝应进行X射线探伤检查，探伤长度为20%，X射线探伤应符合JB4730-94《压力容器安全技术监察规程》规定，Ⅲ级为合格.（2）、设备制造完毕后设备内0.25MPa进行水压试验，合格后焊上夹套，夹套内以0.38MPa进行水压试压。

（3）、设备上凸缘与安装底座的连接表面，应在组焊后加工，安装时轴线应处于垂直状态，搅拌轴轴封处轴的径向摆动量不得大于0.5mm,搅拌轴轴向窜动量不得大于0.3mm。

（4）、设备制造完毕后以水代料试运转1小时，应使设备达到工作压力，试运转过程中不得有不正常的噪音和震动。

此外，设计中还需选择接管、管法兰、设备法兰、轴承、联轴器、轴封形式，最后完成设计时，需将设计的反应釜绘制成装配图及绘出传动系统部件图。

4. 各部分结构尺寸的确定和设计计算
4.1 罐体和夹套的结构设计
罐体一般是立式圆筒形式容器，有顶盖、筒体、罐底，通过支座安装在基础平台上。

罐底通常为椭圆形封头。

顶盖在受压状态下常选用椭圆形封头，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）制的横梁，用以支承搅拌器及其传动装 置。

顶盖和钢底分别与筒体相连。

罐底与筒体的连接常采用焊接连接。

顶盖与筒体的连接型式分为开拆和不可拆两种，筒体直径1D ≤1200㎜，宜采用可拆连接。

当要求可拆时，做成法兰连接。

夹套型式与罐体相同。

4.1.1 罐体几何尺寸计算
1、釜体形式为常用结构圆筒形，封头形式为常用结构椭圆形。

原始尺寸如下表4-1：
表4-1 原始尺寸
2、几种搅拌釜的长径比i 值如下表4-2,此次设计任务的内物料为液-液相物料，所以i 的取值范围为1～1.3。

又因为设计容器不大，为使直径不致太小，在顶盖上容易布置接管和传动装置，故选取i =H 1/D 1=1.2。

表4-2 i 取值
初算筒体内径1D 按式
3
14i
V
D π≅
计算,得 0621.12
.11
44331=⨯⨯==ππi V D m
按下表4-3筒体的容积、面积和质量,选取圆整筒体内径1D =1000mm ，一米高的容积 m 1V =0.7853m ，内表面积m 1F =3.142m 。

表4-3筒体的容积、面积和质量
按附表4-4 以内径为公称直径的椭圆封头的型式和尺寸,选取釜体封头容积
封1V =0.1505 3m
表4-4 以内径为公称直径的椭圆封头的型式和尺寸
釜体高度1H 按式
()m V V V H 111/封-= 计算,得
()m V V V H 111/封-==（1-0.1505）/0.785=1.0822m
选取圆整釜体高度 1H =1000 mm
实际容积V 按式
封111V H V V m +⨯= 计算,得
封111V H V V m +⨯==0.785*1.000+0.1505=0.93553m
4.1.2 夹套几何尺寸计算
按表4-5夹套直径2D 选取夹套筒体内径 2D =1D +100=1100 mm ,
表4-5 夹套直径2D
装料系数η按式
V V /操=η 计算，得
V V /操=η=0.8/1.0=0.8
夹套筒体高度H 2按式
V
V V H
m
112
)
(封-≥
η
计算，得
()m V V V H 112/封-≥η=（0.8*1.0-0.1505）/0.785=0.8274m
选取圆整夹套筒体高度 H 2=950mm 。

按表4-4 以内径为公称直径的椭圆封头的型式和尺寸,选取罐体封头表面积
m 1F =1.1625 2m 。

按表4-3 筒体的容积、面积和质量,选取一米高筒体表面积 m 1F =3.142m 。

实际总传热面积F 按式
封
121F H F F m +⨯=`
校核,得
封121F H F F m +⨯==3.14*0.95+1.1625=4.14552m >3.5 2m
综上所述，筒体和夹套尺寸为下表4-6所示：
表4-6 筒体和夹套尺寸
4.2 夹套反应釜的强度计算
4.2.1 强度计算(按内压计算强度)
据工艺条件或腐蚀情况确定，设备材料选用Q235-A。

由工艺条件给定, 设计压力（罐体内）
p=0.2MPa，
1
设计压力（夹套内）
p=0.3MPa，
2
设计温度（罐体内）
t<100℃，
1
设计温度（夹套内）
t<150℃。

2
按表4-7所示焊接接头系数φ,选取罐体及夹套焊接接头系数φ=0.85。

表4-7焊接接头系数φ
按表4-8 压力容器用碳素钢钢板的许用应力,选取设计温度下材料许用应力
[σ]t =113 Mpa 。

表4-8 压力容器用碳素钢钢板的许用应力
罐体筒体计算厚度1δ按式
[]11112p D p t
-=
φσδ
计算，得
[]mm p D p t
04.12
.085.011321000
2.021111=-⨯⨯⨯=-⨯=
φσδ 夹套筒体计算厚度2δ按式
[]22222p D p t
-=
φσδ
计算，得
[]mm p D p t
72.13
.085.011321100
3.022222=-⨯⨯⨯=-=
φσδ 罐体封头计算厚度'1δ按式
[]111'15.02p D p t
-=
φσδ
计算，得
[]mm p D p t
04.12.05.085.011321000
2.05.021
11'1=⨯-⨯⨯⨯=-⨯=
φσδ
夹套封头计算厚度'2δ按式
[]22
2'25.02p D p t
-=
φσδ
计算，得
[]mm p D p t
72.13
.05.085.011321100
3.05.02222'2=⨯-⨯⨯⨯=-=
φσδ
壁厚附加量321C C C C ++=，其中C 1为钢板负偏差，初步取1C =0.6mm, 腐蚀裕量2C =2mm,热加工减薄量3C =2（封头热加工3C =0.5mm ），因此：
C =0.6+2+0=2.6mm
罐体筒体设计厚度c 1δ按式
211C c +=δδ
计算，得
211C c +=δδ=1.04+2.0=3.04mm
夹套筒体设计厚度c 2δ按式 222C c +=δδ
计算，得
222C c +=δδ=1.72+2.0=3.72mm
罐体封头设计厚度'1c δ按式
2'1'1C c
+=δδ 计算，得
C c +='1'1δδ=1.04+2.0=3.04mm 夹套封头设计厚度'2c δ按式
2'2'2C c
+=δδ 计算，得
2'2'2C c +=δδ=1.72+2.0=3.72mm
圆整选取罐体筒体名义厚度 n 1δ=5mm 圆整选取夹套筒体名义厚度 n 2δ=5mm 圆整选取罐体封头名义厚度 '1n δ=5mm 圆整选取夹套封头名义厚度 '2n δ=5mm
4.2.2 稳定性校核(按外压校核厚度)
1、假设罐体筒体名义厚度 n 1δ=8 mm
按表4-9 钢板厚度负偏差,选取钢板厚度负偏差 1C =0.6mm
表4-9 钢板厚度负偏差
据经验规律，腐蚀裕量 2C =2.0mm
厚度附加量C 按式
21C C C +=
计算，得
21C C C +==0.6+2.0=2.6mm
罐体筒体有效厚度e 1δ按式 C n e -=11δδ
计算，得
C n e -=11δδ=8-2.6=5.4 mm
罐体筒体外径O D 1按式
n O D D 1112δ+=
计算，得
n O D D 1112δ+==1000+2*8=1016mm
筒体计算长度L 按式
121h H L += 计算，得
1231h H L +==950+250/3=1033.3mm
系数 O D L 1=1033.3/1016=1.017
系数 e O D 11δ=1016/5.4=188.15
查附图4-1: ⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛=O e
O D
L D f A ,δ曲线（用于所有材料），得系数A =0.0006
图4-1 ⎪⎪⎭⎫
⎝⎛=O e
O
D L D f A ,δ曲线
查附图4-2 ()A f B =曲线，得系数 B =85MPa
4-2 ()A f B =曲线
许用外压力[]p 按式
[]e O D B p 11δ=
计算，得
[]e O D B p 11δ=
=85/188.15=0.45MPa>0.3MPa
确定罐体筒体名义厚度 n 1δ=8 mm
2、假设罐体封头名义厚度 '1n δ=8 mm
按表4-9 钢板厚度负偏差，选取钢板厚度负偏差 1C =0.6mm 据经验规律，腐蚀裕量 2C =2.0mm 厚度附加量C 按式
21C C C += 计算，得
21C C C +==0.8+2.0=2.6mm
罐体封头有效厚度'1e δ按式
C n e -='1'1δδ
计算，得
C n e -='1'1δδ=8-2.6=5.4 mm 罐体封头外径'1O
D 按式
'1'1'12n O D D δ+= 计算，得
'1'1'12n O D D δ+==1000+2*8=1016mm
标准椭圆封头当量球壳外半径'1O R 按式
'1'19.0O O D R = 计算，得
'1'19.0O O D R ==0.9*1016=914 mm 系数A 按式
A =
(
)
'1'1125
.0e O R δ
计算，得
(
)
0007385.04.5914125
.0125.0'
11'===
e
O R A δ
查图4-2 ()A f B =曲线，得系数 B =100MPa
许用外压力[]p 按式
[]e O R B
p 1'1'/δ=
计算，得
[]Mpa R B p e O 5908.04
.5914100
/1'
1'===
δ>0.3 MPa
确定罐体封头名义厚度 '1n δ=8mm
4.2.3水压试验校核
罐体试验压力T p 1按式
[][]t T p p σσ1
125.1=
计算，得
[][]Mpa p p t
T 25.01131132.025.125.11
1=⨯⨯==σσ
夹套水压试验压力T p 2按式
[]
[]t T p p σσ2225.1=
计算，得
[][]Mpa p p t
T 375.0113
113
3.025.125.12
2=⨯
⨯==σσ
查表4-8 碳素钢、普通低合金钢钢板许用应力,得材料屈服点应力
pa 235s M =σ
计算，得
Mpa s T 8.17923585.09.09.0=⨯⨯=≤φσσ
罐体圆筒应力T 1σ按式
()e
e T T D p 111112δδσ+=
计算，得
()()Mpa D p e e T T 27.234.524.5100025.0211111=⨯+⨯=+=
δδσ
< 179.8 Mpa
夹套内压试验应力T 2σ
()()Mpa D p e e T T 38.384
.524.51100375.0211222=⨯+⨯=+=
δδσ<179.8 Mpa
所以夹套水压试验强度足够。

综上所述，筒体和夹套具体加工尺寸如下表4-10：
表4-10 筒体和夹套局加工尺寸
4.3 反应釜的搅拌器
4.3.1 搅拌装置的搅拌器
搅拌器的型式主要有：桨式、推进式、框式、涡轮式、螺杆式和螺带式等。

当用来调和（低黏度均相液体混合）时，适用的搅拌器型式有推进式和涡轮式，主要受到容积循环速率的影响。

当用来分散（非均匀相液体混合），适用的搅拌器型式有涡轮式，主要受到液滴大小（分散度）、容积循环速率的影响。

当用于固体悬浮时，按固体粒度、含量及密度，决定用桨式、推进式或涡轮式，主要受到容积循环速率、湍流强度的影响。

当用于气体吸收时，适用的搅拌器型式有涡轮式，主要受到剪切作用、容积循环速率、高速度的影响。

当用于传热时，适用的搅拌器型式有桨式、推进式、涡轮式，主要受到容积循环速率、流经传热面的湍流速度的影响。

当用于高黏度操作时，适用的搅拌器型式有框式、涡轮式、螺杆式、螺带式、带横挡板的桨式，主要受到容积循环速率、低速度的影响。

当用于结晶时，按控制因素用涡轮式、桨式和桨式变种，主要受到容积循环速率、剪切作用低速度的影响。

本反应釜搅拌装置的搅拌器采用推进式，主要用于调和染料及其有机溶剂。

4.3.2 搅拌器的安装方式及其与轴连接的结构设计
此次任务选用的是推进式搅拌器，搅拌器推进式搅拌器是类似风扇扇叶结构。

它与轴的连接是通过轴套用平键或紧定螺钉固定，轴端加固定螺母。

为防螺纹腐蚀加轴头保护帽。

本反应釜的推进式搅拌器直径
mm D D J 330100033.033.01=⨯==
圆整推进式搅拌器直径J D =400mm
按表4-11 推进式搅拌器的主要尺寸,当mm D J 400=时,D =50mm ,mm d 901=,
160M D =,键槽B =16mm,t =55.1mm, H =95mm,质量m =4.59Kg ,n
N
不大于
0.025。

表4-11 推进器搅拌器的主要尺寸
4.3.3 搅拌装置的搅拌轴设计
搅拌轴的机械设计内容主要是材料选定、结构设计（包括轴的支承结构）和强度校核, 对于n>200r/min 的，还要进行临界转速的校核。

因本反应釜的转速=n 200r/min ，因此不需要进行临界转速的校核。

1、 搅拌轴的材料：选用45号钢。

2、 搅拌轴的结构：常用实心或空心直轴，其结构型式根据轴上安装的搅拌器类型、支承的结构和数量、以及与联轴器的连接要求而定，还要考虑腐蚀等因素的影响。

本反应釜搅拌轴的结构型式选用实心直轴。

连接推进式搅拌器的轴头车削台肩，开键槽，轴端车螺纹。

3、搅拌轴强度校核：
由夹套反应釜设计任务书给定，轴功率P =4kW
搅拌轴转数 n =200r/min 常用轴材料为45号钢。

轴所传递的扭矩
mm N n P T ⋅=÷⨯⨯=⨯=1911020041055.91055.9366
查表得轴常用材料的[]T T 及0A 值，材料许用扭转剪应力][τ=35Mpa ，系数
0A =112。

轴端直径
mm n P A d 4.30200
4
11233
0=⨯=≥
开一个键槽，轴径扩大5%，为 d =30.4*1.05％=31.9mm
圆整轴端直径d =40mm 。

因此搅拌轴的直径40mm 。

4、搅拌轴的形位公差和表面粗糙度要求：搅拌轴转速n =200r/min ，直线度允许差1000：0.1。

5、搅拌轴的支承：一般搅拌轴可依靠减速器内的一对轴承支承。

搅拌轴的支撑采用滚动轴承。

反应釜搅拌轴的滚动轴承，通常根据转速、载荷的大小及轴径d 选择，高转速、轻载荷可选用角接触球轴承；低速、重载荷可选用圆锥滚子轴承。

根据轴端直径d=40mm ，选用角接触球轴承，由表4-12角接触球轴承，选用型号为7208AC ，d=40mm 。

表4-12角接触球轴承
安装轴承处轴的公差带采用k6，外壳孔的公差带采用H7。

安装轴承处轴的配合表面粗糙度R a 取1.0，外壳孔与轴承配合表面粗糙度R a 取1.6。

采用背对背安装成对轴承。

4．4 反应釜的传动装置设计
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釜顶封头的上部。

反应釜传动装置的设计内容一般包括：电机、减速机的选型；选择联轴器；选用和设计机架和底座等。

4.4.1 常用电机及其连接尺寸
Y系列全封闭自扇冷式三相异步电动机为最常用的；当有防爆要求时，可选用YB系列。

由任务书给定，本反应釜用库存电机Y132M2-6，转速960r/min,电机功率P=5.5kW。

4.4.2釜用减速机类型、标准及其选用
反应釜用的立式减速机，主要的类型有谐波减速机、摆线针轮行星减速机、二级齿轮减速机和V带传动减速机。

由任务书给定，反应釜采用V带传动减速机。

查表4-13标准减速机的功率、转速范围、类型代号及特性参数，V带传动减速机标准号G5-747-78，转速范围320-500r/min,电机功率范围0.6-5.5kW，类型代号P，特性参数为三角皮带型号及根数。

4-13准减速机的功率、转速范围、类型代号及特性参数
4.4.3 V 带减速机
V 带减速机的特点是：结构简单，制造方便，价格低廉，能防止过载，噪声小。

但不适用于防爆场合。

查表 Y 系列三相异步电动机主要技术数据，传动的额定功率 P=5.5 kW 小皮带轮转速
m in /9601r n =
大皮带轮转速
m in /2002r n =
按表4-14 工作情况系数A K ，选取工况系数A K =1.3
表4-14 工作情况系数A K
设计功率d P 按公式
P
K P A d ⋅=
计算，得设计功率
kW P K P A d 15.75.53.1=⨯=⋅=
查普通V 带选型图，根据d P 和1n 选取V 带型号为A 型号
速比i 按公式
21n n i =
计算，得速比 8.420096021===n n i
查得普通V 带轮的最小基准直径min D ，
初选小皮带轮计算直径 mm d 751=
s m V /3025max -=
s m V /5min =
验算带速V : min 11/77.3100060960
75100060V s m n d V <=⨯⨯⨯=⨯⋅⋅=
ππ 查表得普通V 带轮的基准直径系数，选取小皮带轮计算直径 1d =140mm 验算带速V ： s m n d V /03.71000
60960
1401000
601
1=⨯⨯⨯=
⨯⋅⋅=
ππ
max min V V V ≤≤
选取滑动率 02.0=ε 大皮带轮计算直径2d 按公式
()ε-=112id d 大皮带轮计算直径
()()mm id d 6.65802.011408.4112=-⨯=-=ε
查表得普通V 带轮的基准直径系数，选取大皮带轮计算直径 2d =710mm 中心距0a 符合
()()
2102127.0d d a d d +<<+
即
17005950<<a
初定中心距 mm a 8000= 带的基准长度L do 按公式
()()o
o do a d d d d a L 42
22
1221-+
++
≈π
带的基准长度：
()()()()mm
a d d d d a L o
o do 03.3036800
41407107101402
800242
22
2
1221=⨯-+
++
⨯=-+
++
≈π
π
查表得V 带型号、截面尺寸和基准长度圆整取 mm L d 3150=
中心距
mm L L a a do d 8572
03
.3036315080020=-+=-+
= 安装V 带时所需最小中心距
mm L a a d 8103150015.0857015.0min =⨯-=-=
安装V 带时所需最大中心距 mm L a a d 952315003.085703.0max =⨯+=+=
小皮带轮包角
︒=︒⨯--︒=︒⨯--
︒=1423.57857
1407101803.57180121a d d α 符合︒≥1201α的条件。

查表得单根普通V 带的基本额定功率kW P /0，选取单根V 带额定功率
kW P 10.21=
查表得单根普通V 带额定功率的增量kW P /0∆，选取i ≠1时，单根普通V 带额定功率的增量 kW P 109.01=∆
查表得包角系数αK ，选取包角修正系数 894.0=αK
查表得长度系数L K ，选取带长修正系数 13.1=L K
V 带根数z 按公式
()L d
K K P P P z ⋅∆+=
α11
计算，得V 带根数
()()20
.313
.1894.0109.010.215
.711=⨯⨯+=⋅∆+=
L d K K P P P z α
圆整取 z =4
4.4.4凸缘法兰
凸缘法兰一般焊接于搅拌容器封头上，用于连接搅拌传动装置，亦可兼
作安装，维修，检查用孔。

凸缘法兰分整体和衬里两种结构形式，密封面分突面（R ）和凹面（M ）两种。

本反应釜凸缘法兰焊接于搅拌容器封头上，采用整体结构形式，密封面采用突面（R ）。

根据搅拌轴的直径和附图，由表4-15凸缘法兰主要尺寸，选择公称直径DN=500mm ，螺纹为M24，螺栓数量为20个，质量为102kg 的R 型凸缘法兰。

表4-15凸缘法兰主要尺寸
4.4.5安装底盖
安装底盖采用螺柱等紧固件，上与机架连接，下与凸缘法兰连接，是整个搅拌传动装置与容器连接的主要连接件。

安装底盖的常用形式为RS和LRS型，其他结构（整体或衬里）、密封面形式（突面或凹面）以及传动轴的安装形式（上装或下装），按HG21565-95选取。

安装底盖的公称直径与凸缘法兰相同。

形式选取时应注意与凸缘法兰的密封面配合（突面配突面，凹面配凹面）。

本反应釜安装底盖采用螺柱等紧固件，上与机架连接，下与凸缘法兰连接。

采用RS型形式，整体结构、密封面形式（突面）以及传动轴的安装形式（上装），按HG21565-95选取。

安装底盖的公称直径与凸缘法兰相同，均为DN=500mm。

4.4.6机架
机架是安放减速机用的，它与减速机底座尺寸应匹配。

V带减速机自带机架，选用其他类型标准釜用减速机按标准选配机架。

标准机架有三种：
1、无支点机架
无支点机架的选用条件：
①电动机或减速机具备两个支点，并经核算确认轴承能够承受由搅拌轴传递而带来的径向和轴向载荷者；
②电动机或减速机有一个支点，但釜内设有底轴承，中间轴承或轴封本体设有可以作为支点的轴承，上下组成一对轴支撑者。

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。

减速器输出的轴联轴器形式为夹壳式联轴器或刚性凸缘联轴器。

2、单支点机架
单支点机架的选用条件：
①电动机或减速机有一个支点，经核算可承受搅拌轴的载荷；
②搅拌容器内设置底轴承，作为一个支点；
③轴封本体设有可以作为支点的轴承；
④在搅拌容器内，轴中部设有导向轴承，可以作为一个支点者。

当按上述条件选用单支点机架时，减速器输出轴与搅拌器之间采用弹性联轴器连接；当不具备上述条件而选用单支点机架时，减速器输出轴与搅拌器之间采用刚性联轴器连接。

3、双支点机架
在不宜采用单支点机架或无支点机架，可选用双支点机架，但减速器输出轴与搅拌器之间必须采用弹性联轴器连接。

选用双支点机架时必须考虑由于机架内有两个支承点的关系,机架高度相应增大。

由任务书给定，反应釜采用V带传动减速机。

由于V带减速机自带机架，所以不用选配机架。

4.4.7联轴器
电机或减速机输出轴与传动轴之间及传动轴与搅拌轴之间的连接，都是通过联轴器连接的。

常用的联轴器有弹性块式联轴器，刚性凸缘联轴器，夹壳联轴器和紧箍夹壳联轴器等。

根据所选V带减速机的规格, 本反应釜采用刚性凸缘联轴器。

查GT型凸缘联轴器主要参数及尺寸，选用联轴器的符号为GT-45，孔径为45，质量为16kg。

4.5 反应釜的轴封装置设计
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力的真空状态以及防止反应物料逸出和杂质的渗入。

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，它们都有标准，设计时可根据要求直接选用。

4.5.1 填料密封
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，填料箱，压盖，紧压螺栓及油杯等组成。

因其结构简单，易于制造，在搅拌设备上曾得到广泛应用。

一般用于常压，低压，低转速及允许定期维护的搅拌设备。

当采用填料密封时，应优先选用标准填料箱。

标准填料箱中，HG21537.7-92为碳钢填料箱，HG21537.8-92为不锈钢填料箱。

填料箱密封的选用还注意以下几方面：
①当填料箱的的结构和填料的材料选择合理，并有良好润滑和冷却条件时，可用于较高的工作压力，温度和转速条件下；
②当填料无冷却，润滑时，转轴线速度不应超过1m/s;
③当搅拌容器内介质温度大于200℃时，应对填料密封进行有效冷却；
④当从填料箱油杯中压注密封润滑液时，润滑液流入容器内对工艺性能有影响时，应在填料箱下端轴上设置储油杯；
⑤填料箱一般可不设支承套，应将搅拌轴的支承设置在机架上。

4.5.2 机械密封
机械密封是一种功耗小，泄漏率低，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有压和真空设备。

由于反应釜多采用立式结构，转速低，但搅拌轴直径大，尺寸长，摆动和振动较大，故机械密封常采用外装式（静环装于釜口法兰外恻），小弹簧（补偿机构中含有多个沿周向分布的弹簧），旋转式（弹性元件随轴旋转）的结构，当介质压力、温度低且腐蚀性大时，可采用单端面（由一对密封端面组成），非平衡。