搅拌反应釜计算设计说明书

课程设计

设计题目搅拌式反应釜设

学生姓名

学号

专业班级过程装备与控制工程

指导教师

“过程装备课程设计”任务书

设计者姓名：班级：学号：

指导老师：日期：

1.设计内容

设计一台夹套传热式带搅拌的反应釜

2.设计参数和技术特性指标

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

工作温

度，℃

设计温

＜100＜150

度，℃

蒸汽

介质有机溶

剂

全容积，m3

操作容积，

m3

传热面积，

＞3

m2

腐蚀情况微弱

推荐材料Q345R

搅拌器型

推进式

式

250 r/min

搅拌轴转

速

轴功率 3 kW

接管表

3.设计要求

（1）进行罐体和夹套设计计算；（2）选择接管、管法兰、设备法兰；（3）进行搅拌传动系统设计；（4）设计机架结构；（5）设计凸缘及选择轴封形式；（6）绘制配料反应釜的总装配图；（7）绘制皮带轮和传动轴的零件图

1罐体和夹套的设计

1.1 确定筒体内径

当反应釜容积V 小时，为使筒体内径不致太小，以便在顶盖上布置接管和传动装置，通常i 取小值，此次设计取i ＝1.1。

一般由工艺条件给定容积V 、筒体内径1D 按式4-1估算：得D=1084mm. 式中 V －－工艺条件给定的容积，3m ；

i ――长径比，1

1

H i D =

（按照物料类型选取，见表4-2） 由附表4-1可以圆整1D ＝1100，一米高的容积1V 米＝0.953m

1.2确定封头尺寸

椭圆封头选取标准件，其形式选取《化工设备机械基础课程设计指导书》图4-3，它的内径与筒体内径相同，釜体椭圆封头的容积由附表4-2 V 封＝0.1983m ，（直边高度取50mm ）。

1.3确定筒体高度

反应釜容积V 按照下封头和筒体两部分之容积之和计算。筒体高度由计算

H1==（2.2-0.198）/0.95=0.949m ，圆整高度1H ＝1000mm 。按圆整后的1H 修正实际容积由式

V=V1m ×H1+V 封=0.95×1.000+0.198=1.1483m 式中 V 封m --3封头容积，； 1V 米――一米高的容积3m /m 1H ――圆整后的高度，m 。 1.4夹套几何尺寸计算

夹套的结构尺寸要根据安装和工艺两方面的要求。夹套的内径2D 可根据内径1D 由

选工艺装料系数η=0.6~0.85选取，设计选取η＝0.80。 1.4.1夹套高度的计算H2=（ηV-V 封）/V1m=0.758m 1.4.2.夹套筒体高度圆整为2H ＝800mm 。

1.4.3罐体的封头的表面积由《化工设备机械基础》附表4-2查的F 封=1.398。

1.4.4一米高的筒体内表面由《化工设备机械基础》附表4-1查的。F1m=3.46

1.4.5实际的传热面积F=4.166>3，由《化工设备机械基础》式4-5校核4.166〉3所以传热面积合适。

2夹套反应釜的强度计算

强度计算的参数的选取及计算均符合GB150-1998《钢制压力容器》的规程。此次设的工作状态已知时，圆筒为外压筒体并带有夹套，由筒体的公称直径 600N D ≥mm ，被夹套包围的部分分别按照内压和外压圆筒计算，并取其中较大者。

2.1设备选用Q-235-A 优质沸腾碳素钢。

2.2设计的设备有工艺参数给定的内压为1p ＝0.25MPa 。 2.3夹套内的设计压力由工艺参数给定为2p ＝0.33MPa 。 2.4罐体内的设计温度1100t <℃。 2.5夹套内的设计温度2150t <℃。

2.6在加压和工作状态下要考虑液柱的高度由《化工设备机械基础课程设计指导书式P1h=0.01MPa

2.7计算压力

2.8 夹套的液柱静压力20H p MP =P1c=P1+P1h=0.25+0.01=0.26MPa 。 2.9 计算压力2c p ＝2p

2.10通过焊接的容器，其焊缝中可能存在一定的缺陷，而且在焊缝附近会由于受热而引起组织结构的变化，从而成为薄弱环节，因此在计算是要加入焊缝系数可按《过程设备设计》表4-5选取φ＝0.85做为其接头系数。

2.11设计温度下的材料许用应力[]t σ由《化工设备机械基础》表9-5查取[]t σ＝113。

2.12罐体的筒体的计算厚度。δ1=P1cD1/（2[б]t Φ-P1c ） =0.26×1300/（2×113×0.85-0.26） =0.891mm

2.13夹套的筒体的计算厚度 δ2=P2cD2/（2[б]t Φ-P2c ） =0.3×1400/（2×113×0.85-0.3）

=1.234mm 。

2.14罐体封头的计算厚度δ1′=P1cD1/（2[б]t Φ-0.5P1c ）

=0.26×1300/（2×113×0.85-0.5×0. 26）

=0.89mm

2.15夹套封头的计算厚度δ2′=P2cD2/（2[б]t Φ-0.5P2c ）

=0.3×1400/（2×113×0.85-0.3×0.5） =1.233mm

2.16钢板的厚度负偏差1C 由《过程设备设计》表4-2取10.6C mm =。 2.17腐蚀裕量 C2=2.0mm

2.18由此的厚度附加量。C=C1+C2=2.6mm

2.19则罐体筒体的设计厚度δ1d=δ1+C2=2.891mm 2.20则夹套筒体的设计厚度δ2d=δ2+C2=

3.234mm 2.21罐体封头的设计厚度δ1d ′=δ1′+C2=2.89mm 2.23夹套封头的设计厚度δ2d ′=δ2′+C2=3.233mm

2.24对于碳素钢或是低合金钢规定筒体的最小厚度不应小于3mm ，若加上腐蚀裕量2mm ，则名义厚度至少应取5mm ，由钢板的标准规格名义厚度取为6mm 。

2.25罐体筒体的名义厚度1n δ取5mm 。 2.26夹套筒体的名义厚度2n δ取5mm 。 2.27罐体封头的名义厚度'1n δ取5mm 。 2.28夹套封头的名义厚度'2n δ取5mm 。

3稳定性计算

各国的设计规范均推荐采用图算法，此次设计的也采用图算法。由罐体圆筒

11o n D ＝168所以是薄壁圆筒，仅需进行稳定性校核。

3.1假设罐体筒体的名义厚度1n δ为8mm 。

3.2在内压计算时由《过程设备设计》表4-2可以查6mm 的钢板厚度负偏差C1=0.6mm ，腐蚀裕量主要是防止容器在受压的条件下由于均匀腐蚀，机械磨损而导致的厚度消弱减薄，筒体和封头都要考虑，对于碳素钢和底合金钢2C 不小于1.0mm 。此处取22C mm =，C=C1+C2=2.6mm 。

3.3罐体筒体的有效厚度δ1e=δ1n-C=8-2.6=5.4mm 。

3.4罐体筒体的外径 D1o=1120mm

3.5由《化工设备机械基础》查椭圆封头的曲边高度h1=350mm ，直边高