中衡夹套反应釜的【设计明细】

夹套反应釜的设计

搅拌容器常称作搅拌釜，当做反应器用时，称为搅拌釜式反应器简称反应釜。 搅拌容器分为罐体和夹套两部分，主要由筒体和封头组成；搅拌装置由搅拌器和搅拌轴组成；传动装置是为带动搅拌装置而设置的，主要由电动机、减速器、联轴器和传动轴组成；轴封装置为动密封，一般采用机械密封或填料密封；其他组成包括支座、人孔、工艺接管等附件。

工艺条件一般包括，釜体容积，最大工作压力，工作温度，介质及腐蚀性，传热面积，搅拌形式，转速，功率，工艺接管的尺寸等。

设计的一般步骤：

1) 总体结构设计，确定各部分的结构形式，如封头形式，传热面积，搅拌类型，

传动形式，轴封等。

2) 容器的设计，主要内容包括：

① 根据工艺参数确定各部分的几何尺寸

② 考虑压力，温度，腐蚀因素，选择釜体和夹套材料

③ 对罐体，夹套进行强度和稳定性计算，校核。

3) 搅拌器设计，根据搅拌类型确定相关位置和尺寸

4) 传动系统设计，包括选择电动机，确定传动类型，选择减速机，联轴器，机

座及底座设计

5) 选择轴封，选择并确定轴封及相关零部件。

6) 绘图写说明书。

（一）罐体和夹套的设计

罐体为物料完成搅拌提供了空间，夹套即外部传热，它是一个套在罐体外面能形成密封空间的容器。

罐体和夹套的设计主要包括结构设计，各部分尺寸的确定和强度计算与校核。

1) 罐体和夹套的结构设计

罐体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。顶盖在受压状态下操作常选用椭圆形封头，对于常压或操作压力不大而直径较大的设备，顶盖可采用平盖，并在平盖上加设横梁，用以支撑搅拌器及其传动装置。

罐底与筒体的连接常采用焊接，顶盖与筒体连接可为可拆和不可拆两种。筒体内径小于1200mm ，宜采用可拆连接，当要求可拆时，做成法兰连接。

2) 罐体几何尺寸计算

a. 确定筒体内径：

一般由工艺条件给定V ，筒体内径按公式计算

341i

V D π= V 是给定的容积，i 长径比（按物料类型查表）

I 要考虑其对搅拌功率，对传热的影响及物料反应和结构等对长径比的要求。 通常，一定结构形式的搅拌器桨叶直径与附体内经有一定的比例关系。随着釜体长径比的减小，搅拌器桨叶必然要相应放大，在固定的搅拌轴转速下，搅拌功率与搅拌器桨叶直径的五次方成正比，因此，搅拌功率会增大很多。

釜体长径比对夹套传热也有显著影响，当容积一定时，长径比越大，釜体盛料部分表面积越大，夹套的传热面积也越大。

b. 确定封头尺寸：

反应釜筒体与夹套最常用为椭圆封头。其内径与筒体内径相同，

c. 确定筒体高度H1：

反应釜容积V 通常按下封头和筒体两部分容积之和计算。则筒体高度H1按以下计算并圆整。m 11V /)(封V V H -= m

V 封 封头容积，可查表m3； V1m ，1m 高筒体容积，可查表

当筒体高度确定后，应按圆整后的筒体高度修正实际容积，则

V=V 1m H 1+V 封 （H1是圆整后的筒体高度）、

3) 夹套几何尺寸计算

夹套和筒体的连接常焊接成封闭结构，夹套内径D2可根据筒体内径D1，查表选取。夹套下封头形式同罐体封头，其直径D2与夹套筒体相同。

夹套高H2由传热面积决定，不能低于料液高度。通常由工艺给定的装料系数η，或根据已知操作容积和全容积进行计算，η=操作容积/全容积

若装料系数没有给定，则应合理选用装料系数值。常取0.6-0.85

m 12V /)(封V V H -=η

夹套所包围罐体的表面积（筒体表面积F 筒+封头表面积F 封）一定要大于工艺要求的传热面积F ：F 封+F 筒》F

4) 夹套反应釜的强度计算

当夹套反应釜几何尺寸确定后，则根据已知的公称直径，设计压力和设计温度进行强度计算，确定罐体及夹套的筒体和封头的厚度。（带夹套的受内外牙筒体厚度可参考文献的表11-3）

① 强度计算的原则及依据

强度计算应符合GB150钢制压力容器的规定，强度计算应考虑一下几种情况： a. 圆筒内为常压外带夹套

当圆筒的公称直径DN 》600mm 时，被夹套包围部分的筒体按外压（指夹套压力）圆筒设计，其余部分按常压设计。

当圆筒公称直径小于600mm 时，全部筒体按外压（指夹套压力）圆筒设计

b. 圆筒内为真空外带夹套

当圆筒的公称直径大于等于600mm时，被夹套包围部分的筒体按压力（指夹套压力+0.1MPa）圆筒设计，其余部分按真空设计

当圆筒的公称直径小于600mm，全部筒体按外压（指夹套压力+0.1MPa）圆筒设计

c. 圆筒内为正压外带夹套

当圆筒的公称直径大于等于600mm，被夹套包围的部分筒体分别按内压圆筒和外压圆筒计算，取其中较大值，其余部分按内压圆筒设计。

当圆筒的工程直径小于600mm，全部筒体分别按内压圆筒和外压圆筒计算，取其中较大值。

釜体的壁厚根据釜体的受载情况计算确定。当釜体操作压力使釜体受内压作用，筒体和封头的壁厚按内压容器计算；

若带有夹套，则反应釜的筒体和下封头因受外压的作用，应同时按内压和外压分别计算，并取两种计算所得的壁厚的较大值。

按内压计算时，最大压力差为釜内工作压力，按外压计算时，最大压力差为夹套内的工作压力（釜内为常压或尚未升压时）或家套内工作压力加0.1MPa（当釜内为真空时）。

为了便于焊接，封头常与筒体壁厚相同，釜体上封头如不包括在夹套内，则不承受外压的作用，只按内压计算，但考虑到顶上有许多开孔，削弱了上封头的强度，故常取与筒体壁厚相同，也便于制造。

②按内压对筒体和封头进行强度计算

③按外压对筒体和封头进行稳定性校核

反复试代法

④水压试验

（二）反应釜的搅拌器

1) 搅拌器

搅拌器又称为搅拌桨或搅拌叶轮，是反应釜等搅拌设备的关键部件。主要类型有桨式，推进式，框式，涡轮式，螺杆式，螺带式等。设计的重点是搅拌器的安装方式及与轴连接的结构设计。

搅拌器的桨叶多为两叶，有直叶桨，斜叶桨和弧叶桨之分。搅拌器直径与罐体内径之比Dj/D1常取0.35-0.8，多用于n《100r/min的场合。

桨式搅拌器可以单层或多层安装在轴上。最底层桨通常安装在与下封头焊缝等高的位置上。二层桨安装时，最上层桨通常安装在液面至底层桨距离的中间或稍高