化工机械设备课程设计—反应釜

化工设备机械基础

大型作业

题目：反应釜

教学院：化学与材料工程

专业：应用化工技术

学号：19 20 21 22

学生姓名：马耀溪亢新荣王中磊王高飞指导教师：夏贤友胡燕辉

2014年6 月15日

大型作业任务书5

2013～2014 学年第2学期

学生姓名：亢新荣专业班级：应用化工技术（专）2012（1）指导教师：夏贤友工作部门：化工教研室

一、大型作业题目：反应釜

二、大型作业内容（含技术指标）

1．反应介质：25m3的水乳胶涂料；2. 容器内压：常压；3. 反应温度：80±10℃；

4. 电机功率：10KW；

5. 搅拌转速：50rpm。

6. 作业成果：计算书1份，设备图1张（A2图纸手工绘制）。

三、进度安排

1．6月9日：分配任务；

2．6月9日-6月12日：查询资料、初步设计；

3．6月12日-6月20日：设计计算，完成报告。

四、基本要求

1．设计方案：根据给定的条件合理选择设备的结构以及合适的材料，立式容器或卧式容器的筒体和封头、钢板卷制焊接结构接头、钢板材料的型号及热处理条件等；

2．设计计算：依据材料的性能，对选用设备的壁厚进行计算、稳定性进行校核；

3．辅助设备的选型：包括典型辅助设备的主要尺寸计算及型号规格：人孔或手孔设计、法兰的型号规格、接管开孔结构、视镜或液面镜以及容器的支座选型等。

教研室主任签名：

2014年6月15日

目录

概述 (5)

0.1 设计说明书主要内容 (5)

0.2 水乳胶 (5)

1反应釜釜体设计 (6)

1.1釜体的DN、PN的确定 (6)

1.2 釜体筒体壁厚的设计 (7)

1.3 釜体封头的设计 (7)

1.4筒体长度的设计 (8)

1.5 外压筒体壁厚的设计 (8)

2反应釜夹套的设计 (9)

2.1 夹套的DN、PN的确定 (9)

2.2 夹套筒体的设计 (10)

2.3 夹套封头的设计 (10)

3反应釜釜体及夹套的压力试验 (12)

3.1釜体的水压试验 (12)

3.2夹套的液压试验 (12)

4反应釜附件的选型及尺寸设计 (13)

4.1釜体法兰联接结构的设计 (13)

4.2工艺接管的设计 (13)

5搅拌轴及浆的设计 (15)

5.1搅拌轴直径的初步计算 (15)

5.2直叶桨式搅拌器尺寸的设计 (15)

6传动装置的选型和尺寸计算 (16)

6.1电动机的选型 (16)

6.2减速机的选型 (16)

6.3反应釜的轴封装置设计 (16)

7焊缝结构的设计 (17)

7.1 釜体上主要焊缝结构的设机 (17)

7.2夹套上的焊缝结构的设计 (18)

8设计评论 (19)

9参考文献 (19)

概 述

0.1设计内容介绍及内容分析

由设计条件单可知，设计的反应釜体积为204.2985.0/25/m V V ===η （η=0.85），圆整V =30m 3；搅拌轴的转速为50r/min,电机功率10kW （η1=0.9），轴的功率为P=P 0×η1=0.5kW;搅拌桨的形式为推进式；装置上设有3个工艺接管、2个视镜、4个耳式支座、1个温度计管口，1个人孔。

0.2水乳胶

由于水性涂料不用有机溶剂，对人体无毒害，对环境无污染，固而近年来发展十分迅速。凡是用水作溶剂或者分散在水中的涂料部可称之为水性涂料。水性涂料包括水溶性涂料和水胶乳涂料两种，采用乳液聚合工艺制备成合成树脂水胶乳，胶粒径0.1-10μ。在合成树脂水胶乳中，加入颜料、体质 颜料、保护胶体、各种添加剂后，经过研磨或 分散处理，即成为水乳胶涂料。

目前，世界上使用较广的水胶乳涂料有聚醋酸乙烯水胶乳涂料、聚丙烯酸酯水胶乳涂料、醇酸树脂水胶乳涂料和偏氯乙烯共聚树脂水胶乳涂料。

水乳胶可用：丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、 而烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸2乙基 己酯 2一甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯酯，苯乙 烯、氯乙烯和丙烯腈。以上这些单律在使用时不少于一种 使用量最好为单体总量的4-45%。

在进行操作时可将水乳胶的密度近似于水的密度进行计算。

1 反应釜釜体设计

1.1釜体的DN 、PN 的确定

1.1.1釜体DN 的确定

将釜体视为筒体，取L/D =1.4,V=30m 3。

由 V =(π/4)L D 2 （1-1） 式中 V ——操作体积，m 3; D ——釜体的直径，m ； L ——釜体的长度，m 。 L =1.4D ，则 mm 2.54.14

30=⨯=

π

D ，圆整。mm 5000=D 得釜体的DN =5000mm 。 1.1.2釜体PN 的确定

由设计说明书知常压反应，所以釜体的设计压力＝0.2MPa 。

1.2 釜体筒体壁厚的设计

1.2.1设计参数的确定

设计压力P 1： P 1＝0.2MPa ；

液柱静压力P 1H ：P 1H =10^(-6)×1.8×1.4×10^3×10=0.0252MPa 计算压力P 1c ： P 1c = P 1+ P 1H =0.2+0.0252=0.2252MPa ； 设计温度t 1： t 1 <100℃ ； 焊缝系数Φ： Φ＝0.85

许用应力[]t σ： 根据材料Q235-B 、设计温度<100℃，由文献[1,6]知

[]t σ＝113MPa ；

钢板负偏差1C ： 1C ＝0.6mm （GB6654-96）； 腐蚀裕量2C ： 2C ＝2.0mm 。 1.2.2 筒体壁厚的设计

由公式： []C p D p c

t

i

c n +-Φ=

σδ2 （1-2）

式中：n δ——受力物体的厚度，mm;

P c ——计算的压力，kPa; D ——釜体的直径，m ；