反应釜课程设计说明书

反应釜设计的有关内容一、设计条件及设计内容分析由设计条件单可知，设计的反应釜体积为1.03m ；搅拌轴的转速为200/min r ,轴的功率为4kw;搅拌桨的形式为推进式；装置上设有5个工艺接管、2个视镜、4个耳式支座、1个温度计管口。

反应釜设计的内容主要有：（1） 釜体的强度、刚度、稳定性计算和结构设计； （2） 夹套的的强度、刚度计算和结构设计； （3） 设计釜体的法兰联接结构、选择接管、管法兰； （4） 人孔的选型及补强计算； （5） 支座选型及验算； （6） 视镜的选型；（7） 焊缝的结构与尺寸设计； （8） 电机、减速器的选型；（9） 搅拌轴及框式搅拌桨的尺寸设计； （10）选择联轴器； （11）设计机架结构及尺寸； （12）设计底盖结构及尺寸； （13）选择轴封形式；（14）绘总装配图及搅拌轴零件图等。

第一章 反应釜釜体的设计1.1 釜体DN 、PN 的确定 1.1.1 釜体DN 的确定将釜体视为筒体，取L/D=1.1 由V=(π/4)L D i 2，L=1.1i D 则=Di 31.140.1π⨯⨯，m Di 0.1=，圆整mm Di 1000= 由[]1314页表16-1查得釜体的mm DN 1000= 1.1.2釜体PN 的确定由设计说明书知釜体的设计压力PN ＝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p1：p1＝0.2MPa ；液柱静压力 p1H=10^(-6)×1.0×10^3×10×1.1=0.011MPa 计算压力p1c ： p1c=p1+p1H=0.2+0.011=0.211MPa ； 设计温度t1： <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℃，由参考文献知[]t σ＝113MPa ；钢板负偏差1C ：1C ＝0.6mm （GB6654-96）； 腐蚀裕量2C ：2C ＝3.0mm 。

1.2.2 筒体壁厚的设计由公式[]C p D p ctic n +-Φ=σδ2 得：211.085.011321000211.01-⨯⨯⨯=n δ+0.6+3.0=4.7mm圆整 mm n 61=δ刚度校核：碳素钢的mm 3min ≥δ考虑筒体的加工壁厚不小于5mm ，故筒体的壁厚取mm n 6=δ1.3 釜体封头的设计 1.3.1 封头的选型釜体的下封头选标准椭球型，代号EHA 、标准JB/T4746—2002。

1.3.2 设计参数的确定设计压力p1：p1＝0.2MPa ；液柱静压力 p1H=10^(-6)×1.0×10^3×10×1.1=0.011MPa 计算压力p1c ： p1c=p1+p1H=0.2+0.011=0.211MPa ； 设计温度t1： <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℃，由参考文献知[]t σ＝113MPa ；钢板负偏差1C ：1C ＝0.6mm （GB6654-96）； 腐蚀裕量2C ：2C ＝3.0mm 。

1.3.3 封头的壁厚的设计由公式[]C p D p ctic n +-Φ=5.02σδ得0.36.0211.05.085.011321000211.0'1++⨯-⨯⨯⨯=n δ = 4.7mm圆整得mm n 6'1=δ1.3.4封头的直边尺寸、体积及重量的确定 根据mm DN 1000=，由参考文献附表4-2知： 直边高度h2： 25mm 容 积V ： 0.15053m 曲边高度h1： 250mm 内表面积A ： 1.16252m质 量m: 53.78kg 1.4 筒体长度H 1的设计 1.4.1筒体长度H 的设计筒体高度H1=（V-V 封)/V1m=(1-0.1505)/0.785=1.082m 圆整H1至1100mm 1.4.2釜体长径比/i L D 的复核L /Di=H1/Di=1100 / 1000 = 1.1在1~1.3的范围内，故所求长径比满足要求。

1.5 外压筒体壁厚的设计 1.5.1设计外压的确定由设计条任务书可知，夹套内介质的压力为0.3MPa ，取设计外压p =0.3MPa 。

1.5.2 图算法设计筒体的壁厚设筒体的壁厚n δ＝8mm ，则：e δ =C n -δ=8-3.8 = 4.2mm ，n i O D D δ2+==1016mm ，2090.2412.4/1016/0〉==e D δ。

mm h h H L 3.1008252503190031212'=+⨯+=++=99.01016/3.1008/'0==D L在参考文献图4-5中的/o L D 坐标上找到1.012的值，由该点做水平线与对应的67.322/0=e S D 线相交，沿此点再做竖直线与横坐标相交，交点的对应值为：A ≈0.OOO4。

再由参考文献图4-6中选取，在水平坐标中找到A =2.8×10-4点，由该点做竖直线与对应的材料温度线相交，沿此点再做水平线与右方的纵坐标相交，得到系数B 的值为：B ≈155MPa 、E =2.00×105MPa 。

根据[]p =e D B δ/0得： []p =2.4/1016155=0.64（MPa ）．因为p ＝0.3MPa < []p ＝0.64MPa ，所以假设n δ＝8mm 合理，取筒体的壁厚n δ＝8mm 。

1.6 外压封头壁厚的设计 1.6.1 设计外压的确定封头的设计外压与筒体相同，即设计外压p =0.1MPa 。

1.6.2 封头壁厚的计算设封头的壁厚n δ=8mm ，则: e δ =C n -δ=8-3.8 = 4.2mm ，对于标准椭球形封头K =0.9，i i R KD =＝0.9×1000=900（mm ），e i R δ/ =900/4.2= 241.29计算系数：A =29.241125.0/125.0=e i R δ = 5.18×10-4在参考文献图4-5中选取，在水平坐标中找到A =5.18×10-4点，由该点做竖直线与对应的材料温度线相交，沿此点再做水平线与右方的纵坐标相交，得到系数B 的值为值为：B ≈78MPa 、E =2.00×105MPa根据[]p =e D B δ/0得： []p =90.24178=0.322（MPa ）．因为p ＝0.3MPa < []p ＝0.322MPa ，所以假设n δ＝8mm 合理，考虑到与筒体的焊接，符合封头的壁厚与筒体一致，故取n δ＝8mm 。

由JB/T 4737——95知釜体封头的结构如下图，封头质量：72.05（kg ）下表为釜体封头的尺寸：第二章 反应釜夹套的设计2.1 夹套的DN 、PN 的确定 2.1.1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 =+＝1000+100=1100（mm ）故取DN =1100mm 2.1.2 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0.3MPa ，取PN ＝0.3MPa 2.2 夹套筒体的设计 2.2.1 夹套筒体壁厚的设计由公式[]C p D p ctic n +-Φ=σδ2 得：211.085.011321100211.01-⨯⨯⨯=n δ+0.6+3.0=4.8mm圆整 mm n 61=δ刚度校核：碳素钢的mm 3min ≥δ考虑夹套筒体与釜体筒体壁厚一致，故筒体的壁厚取mm n 8=δ2.2.2 夹套筒体长度j H 的初步设计 H 筒=785.01505.018.01-⨯=-V V V hη=0.827m=827mm圆整后 H 筒=900mm 2.3 夹套封头的设计 2.3.1 封头的选型夹套的下封头选标准椭球型，内径与筒体相同（j D ＝1400mm ）。

代号EHA ，标准JB/T4746—2002。

夹套的上封头选带折边锥形封头，且半锥角45α=。

2.3.2 椭球形封头壁厚的设计因为W p 为常压＜0.3MPa ，所以需要根据刚度条件设计封头的最小壁厚。

∵ j D ＝1100mm ＜3800mm ，取min δ＝2i D /1000且不小于3 mm 另加2C ，∴S min ＝3+3=6（mm ），圆整n δ=8mm 。

对于碳钢制造的封头壁厚取n δ=8mm 。

2.3.3椭球形封头结构尺寸的确定 夹套封头的尺寸见下表：封头的下部结构如下图：由设备设计条件单知：下料口的DN ＝40mm ，封头下部结构的主要结构尺寸min D ＝116mm 。

2.3.4带折边锥形封头壁厚的设计考虑到封头的大端与夹套筒体对焊，小端与釜体筒体角焊，因此取封头的壁厚与夹套筒体的壁厚一致，即n δ＝8mm 。

2.3.5 封头结构的设计2.3.6 带折边锥形封头壁厚的设计由于封头过渡部分与锥体部分受力情况不同，分两部分计算 过渡部分：o 30=α K=0.68 f=0.554 I D R 15.01=，选型为CHA 。

[]mm C P D KP ctic n 67.433.05.06.0113211003.068.05.02=+⨯-⨯⨯⨯⨯=+-=ϕσδ锥体部分：[]mm C P D fP ctic n 35.433.05.06.0113211003.0554.05.02=+⨯-⨯⨯⨯⨯=+-=ϕσδ考虑到与夹套筒体的焊接，故圆整mm n 8=δ 2.4 传热面积的校核DN =1000mm 釜体下封头的内表面积h F = 1.16252mDN =1000mm 筒体（1m 高）的内表面积1F = 3.14m 2夹套包围筒体的表面积S F =1F ×j H = 3.14×0.9=2.826（m 2）h F +S F =1.1625 + 2.826=3.9885 )(2m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。

h F +S F =3.9885≥3，满足要求。

第三章 反应釜釜体及夹套的压力试验3.1釜体的水压试验 3.1.1水压试验压力的确定 水压试验的压力：[]1.25[]T t p pσσ=，查[][]1=tσσ.0MPa P T 25.00.12.025.1=⨯⨯=。

3.1.2液压试验的强度校核 由ee i T D p δδσ2)(max +=得：max σ＝MPa 88.292.42)8.381000(25.0=⨯-+⨯0.9 s σΦ =0.9×235×0.85=179.8（MPa ） 由max σ＝29.88MPa < 0.9 s σΦ=179.8MPa 故液压强度足够3.1.3压力表的量程、水温及水中Cl -浓度的要求 压力表的最大量程：P 表=2T p =2×0.25=0.5MPa 或1.5P T ≤ P 表≤4P T 即0.375MPa ≤ P 表≤1MPa 水温≥15℃水中Cl -浓度≤25/mg L3.1.4水压试验的操作过程操作过程：在保持釜体表面干燥的条件下，首先用水将釜体内的空气排空，再将水的压力缓慢升至0.25MPa ，保压不低于30min ，然后将压力缓慢降至0.2MPa ，保压足够长时间，检查所有焊缝和连接部位有无泄露和明显的残留变形。