夹套反应釜设计
第11章 夹套反应釜设计..
三、外压釜体壁厚的设计
(1)外压圆筒壁厚的计算------简化公式设计法 ①设计外压的确定
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 p 。 ②圆筒壁厚的计算 假设圆筒的壁厚为Sn ，由 Se = Sn – C、Do Di 2Sn 分别计算 Do 出 Se 、 Do Lcr 1.17 D o 由公式 计算出临界长度 Lcr 值
Se
2 1 L H h 计算出筒体的计算长度 L L H h i 由 或 i 3 3 将 L 与 Lcr 进行比较，若 L ＞ Lcr ，筒体为长圆筒；
若 L ＜ Lcr ，筒体为短圆筒
Se 3 长圆筒临界压力： pcr 2.2 E ( ) DO
t
立式带夹套的反应釜设计
带有搅拌装置的釜式反应器是化工、医药、染料、涂料等 电动机 行业生产中常用的典型设备 减速器 机 架 反应釜通常由釜体、传热、 搅拌、传动、密封等装置及 密封装置 有关附件组成。
釜 体 搅拌轴 温度计
夹套 搅拌桨
釜体是物料进行反应的空间，由筒体及上、下封头组成。 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 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。 搅拌装置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。 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传动装置。反应釜上除了 有设备法兰、管法兰等静密封结构外，还有保证转轴密封 的动密封装置。 附件
四、釜体的压力试验 压力试验的目的是检验釜体的宏观强度(是否有异常变形)和 致密性(有无泄漏)。是化工设备出厂时必须进行的工序。
夹套反应釜课程设计说明书
夹套反应釜课程设计说明书1. 引言夹套反应釜是一种常用于化学工业生产中的反应设备，它具有双层结构，内层为反应容器，外层为夹套。
夹套内可以通过流体循环来控制反应温度，从而实现对反应过程的控制和调节。
本课程设计旨在介绍夹套反应釜的原理、结构、操作方法以及相关实验技术。
2. 夹套反应釜原理夹套反应釜利用夹套内流体循环的方式来控制反应温度。
通过在夹套中加热或冷却流体，可以使得反应容器内的温度升高或降低。
这一原理使得夹套反应釜成为控制化学反应过程温度的重要设备。
3. 夹套反应釜结构夹套反应釜主要由以下几个部分组成： - 反应容器：位于夹套内部，用于装载化学物质进行反应。
- 外壳：包裹整个设备，起到保护作用。
- 夹套：位于外壳与反应容器之间，用于循环流体来控制反应温度。
- 加热装置：用于加热夹套中的流体，提高反应温度。
- 冷却装置：用于冷却夹套中的流体，降低反应温度。
4. 夹套反应釜操作方法4.1 准备工作在操作夹套反应釜之前，需要进行以下准备工作： - 检查设备是否完好，并确保所有连接部位紧固可靠。
- 清洁反应容器，并将待反应物质准确称量放入容器中。
- 准备好所需的流体，根据需要调节其温度。
4.2 加热操作1.打开加热装置，并设置所需的加热温度。
2.开启循环泵，使流体开始在夹套内循环。
3.监测反应容器内温度的变化，根据需要调节加热功率和循环泵的流速。
4.当达到设定的目标温度时，关闭加热装置和循环泵。
4.3 冷却操作1.打开冷却装置，并设置所需的冷却温度。
2.开启循环泵，使流体开始在夹套内循环。
3.监测反应容器内温度的变化，根据需要调节冷却功率和循环泵的流速。
4.当达到设定的目标温度时，关闭冷却装置和循环泵。
5. 实验技术夹套反应釜在化学实验中有着广泛的应用。
以下是几种常见的实验技术： - 温度控制实验：通过调节加热或冷却装置，控制夹套中流体的温度，从而研究不同温度下化学反应的动力学和产物生成情况。
化工设备机械基础之夹套反应釜的设计
化工设备机械基础之夹套反应釜的设计夹套反应釜是化工设备中常见的一种反应器，其设计是化学工程师们长期研究的重要课题。
下面将对夹套反应釜的设计进行详细介绍。
一、夹套反应釜的基本原理夹套反应釜由内胆和外壳组成，内胆称为反应釜，外壳称为夹套。
在操作过程中，在夹套内注入物料或水等流体。
反应釜中的物料被加热或冷却是通过夹套内流体的被加热或冷却来实现的。
夹套反应釜的基本原理就是通过夹套内的流体（一般为水或油）来实现加热或冷却反应釜内的物料，同时夹套内的流体也可以进行搅拌以保证均匀升温或降温。
二、夹套反应釜的设计要求1、安全性要求在设计夹套反应釜的过程中，安全性是最重要的一点。
要保障夹套反应釜的安全性，需要考虑一下几个问题：（1）反应釜的压力要求和夹套的压力要求要确定。
反应釜的压力由反应物的反应热、气体产生、化学腐蚀等多个因素决定。
一般情况下，反应釜的压力要求是夹套的2-3倍之间。
（2）应设置好反应釜的安全装置，如安全阀和爆破口等。
（3）在操作反应釜时，应按照标准操作程序进行，如避免超压、超温、超流速等情况。
2、机械性能要求夹套反应釜的机械性能应符合以下要求：（1）夹套材料应具备良好的耐腐蚀性和耐磨性。
（2）反应釜的结构应十分坚固，并且不能出现变形或滑移现象。
（3）反应釜和夹套之间的连接处应该很牢固。
3、热传递效率要求夹套反应釜的热传递效率对反应速度，反应物品质和产物品质都有很大的影响。
因此，在夹套反应釜设计中，应该完善夹套的密封性，以便内外介质的温度和热媒介的流速达到最大的接触面积。
4、过程监控要求为了实现反应釜的过程监控，可以根据反应釜的要求进行设计，设置相应的温度、压力、pH值，流量等传感器，以便随时监控反应的速度和进度。
三、夹套反应釜的设计流程夹套反应釜的设计流程可以分为以下几个步骤：1、确定反应釜的容积和使用温度范围。
2、确定反应釜的结构材料。
3、设计夹套的流路和流速，以及冷却方式。
4、确定夹套和反应釜之间的连接方式。
反应釜夹套设计
反应釜夹套的设计概述：夹套一般是立式圆筒形容器，有顶盖、筒体和罐底，通过支座安装在基础或平台上。
罐底通常为椭圆形封头，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制的横梁，用以支承搅拌器及其传动装置。
顶盖与筒体的连接形式分为可拆和不可拆两种筒体内径D 1≤1200mm ，宜采用可拆连接。
当要求可拆时做成法兰连接。
工艺设计：1.1传热面积的校核（传热面积）DN =1200mm 釜体下封头的内表面积h F = 1.65522mDN =1200mm 筒体（1m 高）的内表面积1F = 4.77m 2夹套包围筒体的表面积S F =1F ×j H = 4.77×0.836=3.9878（m 2）h F +S F =1.6552 + 3.9878=5.6429 )(2m由于釜内进行的反应是放热反应，产生的热量不仅能够维持反应的不断进行，且会引起釜内温度升高。
为防止釜内温度过高，在釜体的上方设置了冷凝器进行换热，因此不需要进行传热面积的校核。
如果釜内进行的反应是吸热反应，则需进行传热面积的校核，即：将h F +S F = 5.6429 m 2与工艺需要的传热面积F 进行比较。
若h F +S F ≥F ，则不需要在釜内另设置蛇管；反之则需要蛇管。
机械设计：1.2 夹套的DN 、PN 的确定（刚度和强度的设计） 1.2.1夹套DN 的确定由夹套的筒体内径与釜体筒体内径之间的关系可知：100j i D D =+＝1200+100=1300（mm ）考虑到1300一般不在取值范围，故取DN =1400mm1.2.2 夹套PN 的确定由设备设计条件单知，夹套内介质的工作压力为常压，取PN ＝0.25MPa 1.3 夹套筒体的设计 1.3.1 夹套筒体壁厚的设计因为W p 为常压＜0.3MPa ，所以需要根据刚度条件设计筒体的最小壁厚。
∵ j D ＝1400mm ＜3800mm ，取S min ＝2i D /1000且不小于3 mm 另加2C ，∴S min ＝3+1=4（mm ），圆整n S =5mm 。
第11章 夹套反应釜设计
参见釜体的压力试验。注意：做夹套的压力试验时，先做 釜体的压力试验，待釜体合格后，才焊上夹套做压力试验。
六、传热装置的设计
(1)夹套进气（汽）管的结构 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壁的措施。采 用下图所示的防冲挡板或 侧向开孔的进气管。 用液体作传热介质时，为了 提高传热效果，在釜体外壁上 焊接螺旋形导流板有利于 提高液体流速、增大传热
三、外压釜体壁厚的设计
(1)外压圆筒壁厚的计算------简化公式设计法 ①设计外压的确定
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 p 。 ②圆筒壁厚的计算 假设圆筒的壁厚为Sn ，由 Se = Sn – C、Do Di 2Sn 分别计算 Do 出 Se 、 Do Lcr 1.17 D o 由公式 计算出临界长度 Lcr 值
Di +50
700—1800 2000—3000
Di +100 Di +200
采用导热油加热时。夹套内径常取 Di +300，以增大夹套和釜 体的间隙，减小流动阻力。 夹套高度 H j主要取决于传热面积的要求，但一般还应不低于 H j 可如下估算： 釜内的料液高度以保持传热均匀。因此， VT VF Hj 2
(2)密封面的形式 容器法兰的密封面形式有平面密封面、凹凸密封面、榫槽密 封面、环密封面。密封面的形式可根据操作介质、法兰的公 称压力PN 、工作温度由教材中的压力容器法兰垫片选用表 确定。
(3)垫片的设计 根据材质的不同，垫片分为非金属垫片、组合式垫片和金属 垫片三种，垫片的形式可根据操作介质、法兰的公称压力 PN 、工作温度、法兰 Do 的型式由压力容器法 Di 兰垫片选用表确定。 垫片的尺寸由法兰的 压力容器法兰非金属软垫片 公称压力、公称直径 根据垫片的标准确定。 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。 (4)螺栓、螺母的设计 螺栓、螺母的规格和数量由法兰的结构和尺寸确定
夹套式传热式配料反应釜设计
夹套式传热式配料反应釜设计
首先，夹套式传热式配料反应釜的设计应包括两个主要部分：内胆和
夹套。
内胆是用于存放反应物料的容器，而夹套则负责提供热量以维持反
应过程的温度。
内胆和夹套之间通常会留有一定的间隙，以便通入或排出
介质，以实现传热效果。
在设计夹套式传热式配料反应釜时，需要考虑以下几个因素：
1.设计压力和温度：根据反应过程的需要，确定夹套的设计压力和温度。
这决定了夹套和内胆的材质选择，以确保其能够承受反应过程中的温
度和压力。
2.夹套的传热面积：夹套的传热面积决定了传热效果的好坏。
一般来说，传热面积越大，传热效率越高。
因此，在设计时需要合理确定夹套的
尺寸。
3.夹套的传热介质：夹套可以通过循环传递高温或低温介质来控制反
应釜内的温度。
常见的传热介质包括蒸汽、热水、导热油等。
根据反应需
要选择合适的传热介质。
4.配料的均匀性和混合程度：为了确保反应过程的均匀性和混合程度，可以在内胆内设置搅拌装置。
搅拌装置的设计应该考虑到反应液体的性质
和流体力学参数，以确保在反应过程中配料的均匀分布和充分混合。
总之，夹套式传热式配料反应釜的设计需要综合考虑传热效果、均匀
性和混合程度等因素。
只有合理选择材质、确定夹套的尺寸和传热介质以
及设计合适的搅拌装置，才能使反应釜在生产中达到预期的效果。
夹套反应釜设计计算
夹套反应釜设计计算首先，夹套反应釜的热传导方程是非常重要的设计依据。
热传导方程可以用来推导出夹套和反应体系之间的热传导系数，从而确定夹套的尺寸和设计条件。
热传导方程的基本形式可以表示为：Q=k*A*ΔT/Δx其中，Q是热通量，k是热传导系数，A是传热面积，ΔT是温度差，Δx是传热距离。
夹套反应釜的设计计算中还需要确定传热系数k。
传热系数与夹套和反应体系之间的传热面积、流体的导热性质有关。
传热系数的计算可以采用经验公式或者利用流体力学和传热学的计算方法。
对于常见的工艺流体，可以使用流体传热系数的经验公式进行计算。
在进行夹套反应釜的设计计算时，需要考虑到反应体系的热容和传热特性。
热容是指单位质量物质在单位温度变化下所吸收或放出的热量。
传热特性包括传热速率、传热强度等参数。
这些参数对于夹套反应釜的设计和操作都有很大的影响。
在设计夹套反应釜时，还需要考虑到反应体系的冷却方式。
冷却方式可以分为直接冷却和间接冷却两种。
直接冷却是指利用夹套内部的冷却介质来降低反应体系的温度，而间接冷却则是通过外部介质进行冷却。
直接冷却通常可以实现较高的冷却速率，但也会带来传热效果的不均匀性。
间接冷却通常可以实现较好的传热效果，但需要更复杂的设备和操作。
在进行夹套反应釜的设计计算时，还需要考虑到夹套和反应体系之间的绝热性能。
绝热性能可以通过计算夹套和反应体系之间的热传导系数和传热面积来确定。
通过合理设计绝热层的材料和结构，可以减少热量的损失，提高反应体系的稳定性。
综上所述，夹套反应釜的设计计算是一个复杂的过程，需要考虑到反应体系的热传导、传热特性、冷却方式和绝热性能等多个方面的因素。
只有通过合理的设计和计算，才能确保夹套反应釜的安全和高效运行。
《夹套反应釜设计》课件
高温处理技术
夹套反应釜需要在高温下运行，因 此需要采用耐高温材料和高温处理 技术，确保设备在高温下稳定运行
。
A
B
C
D
密封技术
夹套反应釜需要采用可靠的密封技术，确 保设备在高温、高压、腐蚀等恶劣条件下 不泄漏。
搅拌技术
为了使反应物充分混合，需要采用先进的 搅拌技术，提高混合效果和反应效率。
制造过程中的质量控制
详细描述
该化工厂为了提高生产效率和产品质量，采用了夹套反应釜进行高分子聚合物的合成。通过精确控制温度和压力 ，实现了高效、稳定的反应过程，提高了产品的性能和产量。
应用案例二：某制药企业的夹套反应釜改造
总结词
某制药企业原有的夹套反应釜存在能耗高、效率低的问题，需要进行改造。
详细描述
该制药企业通过对原有夹套反应釜进行技术升级和改造，优化了传热效果和搅拌性能，显著降低了能 耗和提高了生产效率。改造后的夹套反应釜在保证产品质量的同时，实现了节能减排的目标。
《夹套反应釜设计》 PPT课件
目 录
• 夹套反应釜概述 • 夹套反应釜的设计原理 • 夹套反应釜的材料选择 • 夹套反应釜的制造工艺 • 夹套反应釜的性能测试与评估 • 夹套反应釜的应用案例分析
CHAPTER 01
夹套反应釜概述
定义与特点
定义
夹套反应釜是一种重要的化工设 备，主要用于进行各种化学反应 过程。
压力和温度方面，需要考虑到反应过程中可能出 现的压力波动、超压、真空等状况，以及温度变 化对反应过程的影响，从而合理设计夹套和加热 或冷却介质的选择和控制方式。
夹套反应釜的设计流程
夹套反应釜的设计流程通常包括以下几 个步骤
4. 根据设计要求进行图纸设计和审核， 并对夹套反应釜进行试制和测试，以确 保其性能和安全性符合要求。
夹套反应釜
化工机械课程设计学院：化学与化工学院专业：化学工程与工艺设计课题：夹套反应釜的设计（内压）组员：指导老师：设计时间：2012.11.26至2012.12.5目录一、夹套反应釜设计的内容和要求 ................................................... - 1 -1.1 设计内容： .............................................................................. - 1 -1.2 设计要求： .............................................................................. - 1 -二、夹套反应釜罐体和夹套的设计 ................................................... - 2 -2.1罐体和夹套的结构设计 ........................................................... - 2 -2.2 罐体几何尺寸计算 .................................................................. - 2 -2.2.1确定筒体内径 .................................................................. - 2 -2.2.2 封头的确定 ..................................................................... - 2 -2.2.3 确定筒体高度 ................................................................. - 3 -2.3 夹套的几何尺寸计算 .............................................................. - 3 -2.3.1 确定夹套的内径 ............................................................. - 3 -2.3.2 确定夹套的高度 ............................................................. - 4 -2.4 罐体及夹套的壁厚计算及强度校核 ...................................... - 4 -2.4.1 壁厚的计算 ..................................................................... - 4 -2.4.2 强度校核 ......................................................................... - 5 -2.4.3 水压校核 ......................................................................... - 5 -三、搅拌装置的选型 ........................................................................... - 7 -3.1搅拌器的选取 ........................................................................... - 7 -3.2 搅拌轴的选取 .......................................................................... - 7 -四、传动装置的选型 ........................................................................... - 8 -4.1传动装置的系统组成 ............................................................... - 8 -4.2 电机的选取 .............................................................................. - 8 -4.3 减速器的选取 .......................................................................... - 8 -4.4 选取凸缘法兰 .......................................................................... - 9 -4.5 选取安装底盖 .......................................................................... - 9 -4.6 选取机架 ................................................................................ - 10 -4.7 联轴器..................................................................................... - 10 -4.8反应釜的轴封装置 ................................................................. - 11 -4.9 传动轴..................................................................................... - 11 -五、其他附件.................................................................................... - 12 -5.1 法兰连接 ................................................................................ - 12 -5.2 支座......................................................................................... - 12 -5.3 人孔......................................................................................... - 13 -5.4 设备接口 ................................................................................ - 13 -一、夹套反应釜设计的内容和要求1.1 设计内容：设计一个夹套反应釜，确定该反应釜的规格尺寸、内筒、夹套、封头；画A2尺寸的该反应釜的装配图；对该反应釜的附件进行选型。
夹套反应釜的设计
夹套反应釜的设计首先，反应条件是设计夹套反应釜的重要考虑因素之一、反应的温度、压力和反应物的性质都会对夹套反应釜的设计产生影响。
对于高温、高压和有腐蚀性的反应介质，夹套反应釜的设计需要选择合适的耐压、耐热和耐腐蚀材料。
其次，反应介质的性质也需要考虑。
反应介质的黏度、密度、热导率等性质会对夹套反应釜的设计产生影响。
比如，高黏度的反应介质需要设计较大的搅拌器来提供足够的剪切力；高密度的反应介质需要更强的机械强度来保证夹套反应釜的正常运行；热导率较低的反应介质需要设计较大的加热面积来提供充足的加热效果。
加热和冷却能力也是夹套反应釜设计的重要考虑因素。
夹套反应釜可以通过夹套内外流体循环的方式来进行加热或冷却。
设计时需要考虑夹套流体的流速和温度控制的精度，并选择合适的加热或冷却设备来满足反应的需求。
操作和安全性是夹套反应釜设计的另外两个重要考虑因素。
夹套反应釜的操作包括充料、搅拌、加热、冷却、放料等多个步骤，设计时需要考虑操作的便捷性和操作员的安全。
夹套反应釜的安全性包括容器强度、泄漏防护、防爆措施等方面。
设计时需要考虑容器的结构强度，选择适当的泄漏防护装置，并遵循相关的安全规范和标准。
此外，夹套反应釜的设计还需要考虑材料的选择、搅拌器的设计、反应釜的尺寸等因素。
材料的选择需要考虑反应介质的性质、反应条件、操作和安全性等因素。
搅拌器的设计需要考虑搅拌的均匀性和剪切力的大小。
反应釜的尺寸需要根据反应物的体积和反应的需求来确定。
总之，夹套反应釜的设计需要综合考虑反应条件、反应介质、加热和冷却能力、操作和安全性等多个因素。
通过科学的设计和合理的选择，可以实现夹套反应釜的高效、安全和可靠运行，从而满足不同化学反应的需求。
夹套式反应釜设计说明书
设计者姓名：班级：过程装备与控制工程11-2班指导老师：日期：简图设计参数及要求容器内夹套内工作压力，MPa 0.25 0.35设计压力，MPa 0.3工作温度，℃设计温度，℃﹤100 ﹤100介质有机溶剂蒸汽全容积，m³ 1.9操作容积，m³ 1.52传热面积，㎡＞3腐蚀情况微弱推荐材料Q345R搅拌器型式推进式搅拌轴转速，r/min250r/min轴功率，kW 3接管表符号公称尺寸DN连接面形式用途A 25 PL/RF 蒸汽入口B 65 PL/RF 加料口C 100 凸凹面视镜D 25 PL/RF 温度计管口E 25 PL/RF 压缩空气入口F 40 PL/RF 放料口G 25 PL/RF 冷凝水出口过程装备课程设计姓名学院机械与汽车工程专业班级过程装备与控制工程11-2班指导老师目录摘要 (3)Abstract (4)绪论 (5)1.1夹套反应釜的总体结构 (5)1.2 反应釜基本特点 (5)1.3 反应釜的发展趋势 (6)2、夹套反应釜设计 (7)2.1、罐体几何尺寸计算 (7)2.1.1确定筒体内径 (7)2.1.2确定封头尺寸 (8)2.1.3确定筒体高度 (8)2.1.4夹套几何尺寸计算 (8)2.2、夹套反应釜的强度与稳定性计算 (9)2.2.2 稳定性校核(按外压校核厚度) (10)2.2.3水压测试校核 (11)2.3反应釜的搅拌器 (12)2.3.1搅拌器的选型： (12)2.3.2搅拌器的安装方式及其与轴连接的结构设计 (12)2.3.3 挡板的设计 (12)2.4反应釜的传动装置 (13)2.4.1常用电机及其连接尺寸 (13)2.4.2带传动减速机 (13)2.4.3凸缘法兰 (15)2.4.4安装底盖 (16)2.4.5机架 (16)2.4.6联轴器 (16)2.5搅拌轴的设计和校核 (17)2.5.1轴的和设计 (17)2.5.2轴的校核 (17)2.6键的校核 (18)2.7反应釜的轴封装置 (19)2.8 反应釜的其他附件 (20)2.8.1设备法兰 (20)2.8.2支座 (21)2.8.3设备接口 (21)结束语 (22)致谢 (23)参考文献 (24)摘要：夹套反应釜分罐体和夹套两部分，主要有封头和筒体组成，多为中、低压压力容器；搅拌装置有搅拌器和搅拌轴组成，其形式通常由工艺而定；传动装置是为带动搅拌装置设置的，主要有电动机、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，构成完整的夹套反应釜。
夹套式反应釜设计
一·反应釜的总体设计首先对工艺要求进行分析，以便能确定反应釜设计的总体方案。
1．确定筒体的直径和高度①选取反应釜装料系数η=0.8，由V=V 0/η 可得操作容积：V 0=η·V=0.8*4=3.2 m3 对于液-液相类型选取长径比H/D i =1.1D i =3)/(4D H V π=31.1*4*4π=1666.98 mm 将此结果圆整至公称标准系列，选取筒体直径D i =1600 mm②确定封头。
选取标准椭圆形封头（JB/T 4746-2002），查 教材 表8-27 DN=1600mm 时的标准椭圆形封头封头容积V F =0.586 m 3 ， 曲面高度h1=300 mm ，直边高度h2=25 mm ，表面积Fh=2.901 m 2计算1米高的筒体容积V 1=42Di π=46.1*14.32=2.0096 m 3 ③确定筒体高度H=1V V V F -=0096.2586.04-=1.698 m 筒体高度圆整为H=1.7m=1700mm于是H/D=1700/1600=1.0625,复合结果基本符合原定范围。
2． 确定夹套的直径和高度①确定夹套的直径夹套内径Dj 与釜体的内径Di 有关，如下关系：Di/mm 500-600 700-1800 2000-3000Dj/mm Di+50 Di+100 Di+200因此，Dj=1600+100=1700 mm ，符合压力容器公称直径系列。
②确定夹套的高度 Hj=1V V V F-η=0096.2586.04*8.0-=1.30076 m 圆整夹套高度Hj=1300 mm验算夹套的总传热面积 F=10.21 m 2. 〉8 m 2夹套传热面积符合设计要求。
3． 选择釜体法兰根据筒体操作压力0.2MPa ，温度110℃和筒体直径1600mm ，查 教材—表10-1初选甲型平焊法兰，再查标准JB 4701-2000 甲型平焊法兰《过程设备机械设计》标11 和 教材—表10-10，在110℃工作范围内Q235-B 的最大允许工作压力为0.4MPa ，大于筒体设计压力，所选甲型平焊法兰合适。
化工设备机械基础之夹套反应釜的设计
化工设备机械基础之夹套反应釜的设计摘要夹套反应釜是化工行业常见的一种反应设备，广泛应用于化学制药、有机合成、石油化工等领域。
本文将介绍夹套反应釜的设计过程，包括夹套结构设计、热交换设计等内容。
1. 引言夹套反应釜是一种常用的反应设备，其主要由内胆、夹套和外壳组成。
夹套内部通有冷却水或加热介质，通过夹套与内胆之间的热交换，实现对反应物料的加热或冷却。
本文将详细描述夹套反应釜的设计过程，以便于读者理解和应用。
2. 夹套结构设计2.1 内胆设计夹套反应釜的内胆应具备较好的耐腐蚀性和密封性能。
根据反应物料的性质和工艺要求，可以选择不同材质的内胆，如不锈钢、玻璃钢等。
同时，内胆的结构设计也需考虑搅拌器的安装和运行。
2.2 夹套设计夹套的设计在夹套反应釜中起到重要的热交换作用。
夹套的结构可以分为内管夹套和外管夹套两种形式，根据具体要求进行选择。
同时，夹套的尺寸和形状也会影响热交换效果，需要进行合理设计。
2.3 外壳设计夹套反应釜的外壳设计主要考虑设备的安全性和耐压能力。
根据工艺要求和设备使用条件，选择合适的材料和结构参数，确保外壳的强度和密封性。
3. 热交换设计3.1 冷却介质选择在夹套反应釜的设计中，冷却介质的选择对于反应过程的控制和效果至关重要。
常见的冷却介质包括冷水、冷却剂等，根据实际工艺需求进行选择。
3.2 热交换面积计算热交换面积是夹套反应釜设计中的重要参数，其大小直接影响到反应过程的速度和效果。
根据反应物料的热传导特性和换热系数的估算，可以进行热交换面积的合理计算。
3.3 热传导计算热传导计算是热交换设计过程中的重要部分，用于确定热量在夹套和内胆之间的传导方式和传导速率。
根据热传导方程和温度梯度，进行热传导计算，从而得到合理的热交换设计方案。
4. 安全考虑在夹套反应釜的设计过程中，安全性是至关重要的考虑因素。
根据相关的安全标准和规范，设计人员需要确保设备在使用过程中能够安全可靠地运行。
包括适当的压力释放装置、泄漏检测装置等。
第章夹套反应釜设计
第章夹套反应釜设计夹套反应釜是一种广泛应用于化工工业中的反应设备，它由内胆、夹层和外壳组成。
夹层是位于内胆和外壳之间的空气间隙，其作用是在反应中提供保温和加热或冷却的功能。
夹套反应釜设计的主要目的是为了确保反应过程中的温度控制和反应物料的搅拌均匀。
夹套反应釜的设计需要考虑以下几个方面：1.内胆的选择：内胆一般由耐腐蚀的材料制成，如316L不锈钢或合金钢。
根据反应物料的特性，可以选择不同材质的内胆。
2.夹层的设计：夹层的设计主要包括夹层的尺寸、夹层的厚度和夹层的流动形式。
夹层尺寸的选择取决于所需的加热或冷却速率，夹层的厚度应保证夹层内的流体可以很好地流动，夹层的流动形式可以选择单通道或多通道。
3.外壳的设计：外壳主要起到保护内胆和夹层的作用，一般由碳钢或不锈钢制成。
4.加热和冷却介质的选择：加热和冷却介质可以是蒸汽、热水、导热油或冷却水，选择合适的介质取决于反应物料的特性和操作要求。
5.搅拌系统的设计：搅拌系统的设计需要考虑反应物料的粘度、密度和搅拌的强度。
搅拌系统可以选择机械搅拌或磁力搅拌，根据不同的需求进行选择。
6.温度控制系统的设计：温度控制系统应能够实现对夹套反应釜内温度的精确控制，可以选择PID控制或PLC控制。
除了以上的设计考虑因素，夹套反应釜的设计还需要考虑反应物料的安全性、操作的便利性和设备的可靠性。
在夹套反应釜设计过程中，还需要进行一系列的分析和计算，例如热力学分析、传热计算、应力分析等，以确保夹套反应釜在使用过程中的安全性和稳定性。
总之，夹套反应釜设计涉及多个方面的考虑因素，对于不同的反应物料和工艺要求，设计人员需要根据实际情况进行合理的选择和调整，以确保夹套反应釜的正常运行和反应的顺利进行。
夹套反应釜课程设计说明书
夹套反应釜课程设计说明书一、设计概述夹套反应釜是化工生产过程中常用的反应设备之一，主要用于完成化学反应过程。
本课程设计旨在通过对夹套反应釜的工艺流程、设备选型、操作方式等方面的研究，掌握化工设备的设计方法和基本技能，培养我们的工程设计能力和创新能力。
二、设计任务1. 确定夹套反应釜的工艺流程；2. 设备选型及结构设计；3. 夹套反应釜的热量平衡计算；4. 制定操作步骤和安全规程。
三、工艺流程设计1. 反应物料的混合与加热；2. 化学反应过程；3. 产物的分离与提纯；4. 废料的排放和处理。
四、设备选型及结构设计1. 反应釜主体的设计，根据工艺要求选择合适的材质和结构形式；2. 夹套的设计，根据工艺要求的加热方式和热量平衡计算，确定夹套的结构形式和尺寸；3. 搅拌装置的设计，根据工艺要求选择合适的搅拌桨和搅拌速度；4. 管道、阀门等附件的设计，根据工艺要求选择合适的材质和规格。
五、热量平衡计算1. 根据反应过程的热力学数据，计算出反应过程的热量需求；2. 根据夹套的传热系数和传热面积，计算出夹套所需的加热功率；3. 根据热量平衡计算结果，选择合适的加热方式（如蒸汽加热或电加热）和加热设备。
六、操作步骤和安全规程1. 操作步骤：a) 检查设备及管道是否处于正常状态；b) 将反应物料加入反应釜中，开启搅拌装置；c) 加热系统开始工作，根据温度控制要求调节加热功率；d) 反应过程中，密切关注温度、压力等参数的变化，及时调整操作条件；e) 当反应结束时，关闭加热系统和搅拌装置；f) 进行产品的分离和提纯操作。
2. 安全规程：a) 操作人员需经过专业培训，熟悉设备的操作和维护；b) 设备运行过程中，禁止触摸高温设备和管道；c) 对于危险品或腐蚀性物料，需特别注意安全防护措施；d) 在操作过程中如遇紧急情况，应立即停止加热和搅拌，关闭所有阀门，进行紧急处理。
七、课程设计总结通过本次课程设计，我们掌握了夹套反应釜的工艺流程、设备选型、热量平衡计算等方面的知识和技能。
夹套反应釜__化工设计0.9 (2)
化工设备机械基础（2010级）题目夹套反应釜设计学院化工学院专业化学工程与工艺班级2010级学号学生姓名蔡维庆指导教师郝惠娣完成日期 2012年6月10日目录一、罐体几何尺寸计算-----------------------------------------------31.确定筒体内径------------------------------------------------------------32.确定筒体高度------------------------------------------------------------33.罐体及夹套参------------------------------------------------------------3二、夹套反应釜的强度计算---------------------------------------------------41.压力计算-----------------------------------------------------------------42.罐体及夹套厚度计算-------------------------------------------------------4三、稳定性校核（按外压校核罐体厚度）--------------------------------------5四、水压试验校核-----------------------------------------------------6五、选择接管、管法兰、设备法兰及其他构件------------------------------6六、选择安装底盖结构-----------------------------------------------7七、选择支座形式并进行计算----------------------------------------71.支座的选型及尺寸的初步设计--------------------------------------72.支座载荷的校核计算---------------------------------------------8八、焊缝结构的设计-----------------------------------------------9九、手孔选择与补强校核--------------------------------------------100.9 m 3夹套反应釜设计一、罐体几何尺寸计算1.确定筒体内径工艺条件给定容积V=0.9 m 3、筒体内径估算1D ：1D ≅34Vπi==0.985 m=985mm式中 V ——工艺条件给定容积，m 3； i ——长径比，11H i=D 取值1.2； 将D 1估算值圆整到公称直径1000 mm 2.确定筒体高度由1D =1000 mm 查表参考文献【2】D-1得1m 高的容积V 1m =0.785 m 3；查表D-2得罐体封头容积1V 封=0.1505 m 3；估算罐体筒体高度；11m 1H =V-V /V 封（）=（0.9-0.1980）/0.950=0.955 m=955 mm将1H 估算值圆整到公称直径1000 mm 3.罐体及夹套参数罐体实际容积V=V 1m *1H +1V 封=0.785*1+0.1505=0.936 m 3；由1D =1000 mm 查参考文献【2】表4-3夹套筒体内径2D =1100 mm ； 选取η=0.8；2H 1m 1ηV V /V ≥-封（）=（0.8*0.936-0.1505）/0.785=0.762 m=762mm ； 将2H 估算值圆整到公称直径800 mm=0.8 m查参考文献【2】表D-2罐体封头表面积1F 封=1.1625 2m ； 1m 高筒体内表面积1m F =3.14 2m ； 实际总传热面积:F=1m F *2H +1F 封=3.14*0.8+1.1625=3.675 2m >3 2m ；故满足要求。
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夹套反应釜设计计算说明书一、罐体和夹套设计计算罐体几何尺寸计算选择筒体和封头的形式 选择圆柱筒体及椭圆形封头。
确定筒体内径已知设备容积要求，按式（4-1）初选筒体内径：式中，V=，根据【2】38页表4-2，常反应物料为液-液类型， i =H 1/D 1=1～，取 i =，代入上式，计算得1D ≅将D 1的估算值圆整到公称直径系列，取D 1=1100mm ， 确定封头尺寸标准椭圆形封头尺寸查附表4-2，DN=1100mm ，选取直边高度h 2=25mm 。
确定筒体高度当D 1=1100mm, h 2=25mm 时，由【2】附表D-2查得椭圆形封头的容积V 封= m 3，由附表D-1查得筒体1m 高的容积V 1m = m 3，按式（4-2）:H 1=(V-V 封)/V 1m =（）/=考虑到安装的方便，取H 1=，则实际容积为V= V 1m ×H 1+ V 封=×+= m 3夹套几何尺寸计算314iV D π≅罐体结构示意图选择夹套结构选择【2】39页图4-4 (b)所示结构。
确定夹套直径查【2】表4-3, D 2= D 1+100=1100+100=1200mm 。
套封头也采用椭圆形并与夹套筒体取相同直径。
确定夹套高度装料系数η=操作容积/全容积== 按式4-4计算夹套高度： H 2≥(ηV- V 封)/ V 1m =× m取H 2=750mm 。
选取直边高度h 2=25mm 。
校核传热面积查【2】附表D-2，由D 1=1100mm ，得罐体封头表面积F 1封= m 2 查【2】附表D-1，一米高筒体内表面积F 1m = m 2 校核传热面积：实际总传热面积F=F 筒+ F 1封=F 1m ×H 2 +F 1封=×+= m 2> m 2，可用。
罐体及夹套的强度计算 确定计算压力按工艺条件，罐体内设计压力P 1=；夹套内设计压力P 2= 液体静压力P 1H =ρgH 2×10-6=1000×××10-6=，取P 1H = 计算压力P 1c =P 1+P 1H =+=夹套无液体静压，忽略P 2H ，故P 2c =P 2。
选择设备材料分析工艺要求和腐蚀因素，决定选用Q235-A 热轧钢板，其中100℃-150℃下的许用应力为：[ó]t =113Mpa 。
罐体筒体及封头壁厚计算 罐体筒体壁厚的设计厚度为[]22c i d tcp D C p δσϕ=+-采用双面焊缝，进行局部无损探伤检查，按教材表10-9，取焊缝系数φ=，C 2=2mm ，则[]1c 1d1210.191100=2 1.092 3.0921130.850.192tcp D C p δσϕ⨯+=+=+=⨯⨯--查教材表10-10，取钢板负偏差C 1=，则δd1+C 1=，考虑到最小厚度mim δ为3mm ，取名义厚度δn=5mm罐体封头壁厚的设计厚度为[]11d110.191100=2 1.092 3.0921130.850.50.1920.5c tcP D P δσϕ⨯=+=+=⨯⨯-⨯-‘查教材表10-10，取钢板负偏差C 1=，则δd1’+C 1=，考虑到最小厚度mim δ为3mm ，取名义厚度δn’=5mm夹套筒体及封头壁厚计算 夹套筒体壁厚的设计厚度为采用双面焊缝，进行局部无损探伤检查，按【1】161页表10-9，取焊缝系数φ=（夹套封头用钢板拼焊），C 2=2mm ，则[]2c 22220.251200=2 1.562 3.5621130.850.252d tcp D C mmp δσϕ⨯+=+=+=⨯⨯--查【1】161页表10-10，取钢板负偏差C 1=，则δd1+C 1=，考虑到最小厚度mim δ为3mm ，取名义厚度δn =5mm夹套封头壁厚的设计厚度为[]22d220.251200=2 1.562 3.5621130.850.50.2520.5c tcP D P δσϕ⨯=+=+=⨯⨯-⨯-‘查【1】161页表10-10，取钢板负偏差C 1=，则δd1+C 1=，考虑到最小厚度mim δ为3mm ，取名义厚度δn=5mm为照顾到筒体和封头焊接和取材的方便取δ封夹=δ夹=6mm 。
釜体的筒体壁厚δ筒 按承受的内压设计[]12tPD CPδσϕ≥+-筒式中，设计压力P=；筒体内径D1=1100mm ；许用应力[ó]=113Mpa(同夹套材料)；焊缝同夹套，故φ=，壁厚附加量C=C1+C2+C3=+2+0=；上述各值代入上式：[]22c i d tcp D C p δσϕ=+-[]1 3.592tPD C Pδσϕ≥+=-筒按承受的外压设计设罐体筒体的名义厚度δ1n=5mm 厚度附加量C=C1+C2+C3=+2+0= 罐体筒体有效厚度δ1e=δ1n-C==罐体筒体外径D10=D1+2δ1n=1100+2ⅹ5=1110mm 筒体计算长度L=H2+1/3h1=750+1/3(300-25)=842mm 系数L/D0=842/1110= 系数D0/δe=1110/=444由【1】168页图10-15，查得 ：系数 A=；由【1】170页图10-17，查得：系数 B=27 则许用外压[P]=B δe/D=（27ⅹ）/1110=<3Mpa 因此壁厚5mm 不能满足外压稳定要求，需增大壁厚重新计算。
现重新假设δ1n=8mm厚度附加量C=C1+C2+C3=+2+0= 罐体筒体有效厚度δ1e=δ1n-C==罐体筒体外径D10=D1+2δ1n=1100+2ⅹ8=1116mm 筒体计算长度L=H2+1/3h1=750+1/3(300-25)=842mm 系数L/D0=842/1116= 系数D0/δe=1116/=215由参考资料图9-7，查得 ：系数 A=，系数 B=81 则许用外压[P]=B δe/D=81ⅹ1116=>故δe=满足外压稳定性要求,其圆整到标准钢板厚度规格取δe=8mm. 釜体的封头壁厚计算 按内压计算δ封:[]1t20.5PD CPδσϕ≥+-封式中,P=,D1=1100mm, φ=, [ó]=113Mpa, C=C1+C2+C3=+2+0=,代入上式:[]1t3.5920.5PD C Pδσϕ≥+=-封考虑到封头与筒体的焊接方便取封头与筒体等壁厚δ封=8mm. 按外压校核δ封,采用图算法:封头有效壁厚δ0=δ- C==椭圆封头的计算当量半径Rv=K1D0,由设计规定或查资料知K1=,故Rv=ⅹ1116=1005mm; 系数A=ⅹδ0/Rv=ⅹ1005=,由【1】170页图10-17，查得B=84,则许用外压[P]: [P]=B(δ0/Rv)=84ⅹ1116)=大于水压实验时的压力,故用δ封=8mm,外压稳定安全. 水压实验校核确定实验水压Pr,根据设计规定知: 釜体水压取[][]11t1131.25=1.250.18=0.23113T P P σσ=⨯⨯夹套水压取[][]22t1131.25=1.250.25=0.32113T P P σσ=⨯⨯内压实验时:釜体筒壁内压应力()11e 1e 0.231100 5.2()24.4a22 5.2T T P D MP δσδ⨯++===⨯夹套筒壁内压应力()21e 2e 0.321200 3.4()56.6a 22 3.4T TP D MP δσδ⨯++===⨯釜体封头壁内应力()()111n e 1e p 220.230.91100280.5 5.2==22.2a22 5.2T T K D PM δδσδ++⨯+⨯+⨯⎡⎤⎡⎤⎣⎦⎣⎦⨯封=夹套封头壁内应力()()212n e 2e K D 20.50.320.91200260.5 3.451.4a 22 3.4T T P MP δδσδ++⨯+⨯+⨯⎡⎤⎡⎤⎣⎦⎣⎦===⨯封因Q235-A 常温σ=235Mpa,看出σr,σr 夹,σr 夹,σr 封夹都小于φσs=,故水压实验安全.外压水压实验 釜体筒体外压校核:δ0=δ- C==,L/D0=842/1110= D0/δe=1110/=215由【1】168页图10-15查得A=,由【1】170页10-17查得B=81, 故许用外压[P]=BS0/D0=81ⅹ1116=>水压压力Pr=,故在外压水压实验时应可以不在釜体内充压,以防釜体筒体失稳.釜体底封头外压校核因其允许外压[P]=>外压Pr=,故安全.表1-1 釜体夹套厚度计算结果二、进行搅拌传动系统设计.进行传动系统方案设计和作带传动设计计算此搅拌釜采用V带推进搅拌器，选用库存电机Y160M2-8，转速n1=720r/min,功率,搅拌轴转速n2=200r/min,轴功率，设计V带。
表2-1 V型带的型号选择与计算搅拌轴的设计由于搅拌轴的长度较大，考虑加工的方便，将搅拌轴设计成两部分进行上轴的结构设计及强度校核上轴材料选用常用材料45钢，结构如图4-17.由于上轴只要受转矩，故按转矩初估最小轴径，轴上开有一个键槽，轴径扩大并圆整后，取最小轴径为40mm 。
表2-2 上轴的计算搅拌轴直径的设计取用材料为45钢 ， [τ]＝40MPa ，剪切弹性模量G ＝×104MPa ，许用单位扭转角[θ]＝1°/m 。
P 4.7M=9550=9550=224.4N mn 200⨯⋅利用截面法得：=max T M M由max []T M W ρττ=≤ 得：69.55310[]P W n ρτ≥⨯=40850.310553.96⨯⨯⨯⨯搅拌轴为实心轴，则：[]333P 4.7W 0.2d =955010=955010n 20040ρτ≥⨯⨯⨯⨯=d ≥ 取d ＝40mm 搅拌轴刚度的校核由3max max 18010T M GJ ρθπ=⨯⨯得： ()3344224.410180=10=0.620/m 8.1100.140θπ⨯⨯⨯︒⨯⨯⨯因为最大单位扭转角θmax ＝/m o＜[θ] ＝1/m o 。
所以圆轴的刚度足够。
搅拌轴长度的设计搅拌轴的长度L 近似由釜外长度1L 、釜内未浸入液体的长度2L 、浸入液体的长度3L 三部分构成。
即：L =1L +3L +2L其中1L =H+M+F-A （H-凸缘法兰的高度；M-安装底盖的高度；F-机架高度；A-机架H1）1L =40+50+550-372=268（mm ）2L =T H +F H i H -（T H —釜体筒体的长度；F H —封头深度；i H -液体的装填高度）液体装填高度i H 的确定： 釜体筒体的装填高度124c FiV V H Dπ-=式中c V —操作容积（3m ）；F V —釜体封头容积（3m ）；i D —筒体的内径（m ）()20.91050.1980H1=0.75m 1.14π-=⨯液体的总装填高度i H =112H h h ++=750+25+275=1050（mm ）2L =900+2x （25+275）+2x40-1050 =530（mm ） （40-甲型平焊法兰高度）浸入液体搅拌轴的长度3L 的确定：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有关。