搅拌釜式反应器课程设计任务书

搅拌釜式反应器课程设计任务书一、设计内容安排1. 釜式反应器的结构设计包括：设备结构、人孔数量及位置，仪表接管选择、工艺接管管径计算等。

2. 设备壁厚计算及其强度、稳定性校核3. 筒体和裙座水压试验应力校核4. 编写设计计算书一份5. 绘制装配图一张（电子版）二、设计条件三、设计要求1.学生要按照任务书要求，独立完成塔设备的机械设计；2.根据设计计算书、图纸及平时表现综合评分。

四、设计说明书的内容1.符号说明2.前言（1）设计条件；（2）设计依据；（3）设备结构形式概述。

3.材料选择（1）选择材料的原则；（2）确定各零、部件的材质；（3）确定焊接材料。

4.绘制结构草图（1）按照工艺要求，绘制工艺结构草图；（2）确定裙座、接管、人孔、控制点接口及附件、内部主要零部件的轴向及环向位置，以单线图表示；（3）标注形位尺寸。

5.标准化零、部件选择及补强计算：（1）接管及法兰选择：根据结构草图统一编制表格。

内容包括：代号，PN,DN,法兰密封面形式，法兰标记，用途）。

补强计算。

（2）人孔选择：PN,DN,标记或代号。

补强计算。

（3）其它标准件选择。

6.结束语：对自己所做的设计进行小结与评价，经验与收获。

7.主要参考资料。

【设计要求】：1.计算单位一律采用国际单位；2.计算过程及说明应清楚；3.所有标准件均要写明标记或代号；4.设计计算书目录要有序号、内容、页码；5.设计计算书中与装配图中的数据一致。

如果装配图中有修改，在说明书中要注明变更；6.设计计算书要有封面和封底，均采用A4纸，正文用小四号宋体，行间距1.25倍，横向装订成册。

目录搅拌釜式反应器设计条件 (1)1 确定筒体的直径和高度 (2)2. 确定夹套的直径和高度 (2)3. 确定夹套的材料和壁厚 (3)4. 确定内筒的材料和壁厚 (3)5. 水压试验及其强度校核 (4)6. 选择釜体法兰 (5)7. 选择搅拌器、搅拌轴和联轴器 (6)8. 选择搅拌传动装置和密封装置 (7)9. 校核L1/ B和L1/d (7)10. 容器支座的选用计算 (8)11. 选用手孔、视镜、温度计和工艺接管 (9)12 参考资料 (10)13 设计感想 (10)搅拌釜式反应器设计条件工艺条件工艺条件图1 确定筒体的直径和高度根据反应釜的设计要求，对于液－液相类型H/Di=1～1.3，选取H/D i =1.3 得，由D i ≈3/4Di H V π＝2.54m ； 圆整（间隔100mm ）到标准公称直径系列，选取筒体直径D i ＝2600mm 。

查标准封头参数资料得DN ＝2600mm 时，标准椭圆封头高度h 1=690mm ，直边高度h 2=40mm ，内表面积F n =7.65m 2，容积V h =2.513m 3。

计算得每米高圆筒的体积V 1＝1/4π*2.62=5.309m 3H=1V V V h -=16.75 2.5135.309-=2.682m 筒体高度圆整为H ＝2600m于是H/D=2600/2600=1 核查结果符合原定范围内。

2. 确定夹套的直径和高度夹套的内径 D j =D i +200=2800mm （符合压力容器公称直径系列要求） H j =216.75*0.85 2.5132.64π-⨯=2.208m选取夹套H j =2200mm则H 0=H －H j =2600-2200=400mm 这样便于筒体法兰螺栓的装拆 验算夹套传热面积F ＝L 1H j +F n =π*Di*2.2+7.65=25.28m 2>7.1m 2即夹套传热面积符合设计要求3. 确定夹套的材料和壁厚夹套选取Q235－A 的材质，可以知道板厚在4.5～16mm ，设计温度在150℃时Q235－A 的许用应力[σ]t =113MPa ，因为有夹套有安全阀，所以P ＝1.1P w 那么P ＝0.33MPa ，因为内部夹套无法探伤，故取φ＝0.60 根据夹套的钢板厚度负偏差c 1=0.25mm,单面腐蚀取腐蚀余量c 2=1.0mm 。

夹套的壁厚计算如下:t d =PDjP t -⨯⨯φσ][2+C=30.33 2.81021130.60.33⨯⨯⨯⨯-+1.6=8.431mm标准椭圆形夹套封头的壁厚为:t=P Dj P t 5.0][2-⨯φσ+C=0.332800 1.621130.60.50.33⨯+⨯⨯-⨯=8.422mm圆整至钢板规定尺寸，并查阅封头标准,选取夹套的筒体和封头壁厚均为10mm 。

4. 确定内筒的材料和壁厚依题意可初选筒体厚度11mm,并取c 1=0.8mm c 2=2mm 筒体有效壁厚 t e =11-2.8=8.2mm0D =2600+2*11=14222622/8.2319.76eD t == L ≈H j +h 2+31h =2200+40+690/3≈2470L/D 0=2470/2622=0.942 由et D 0和L/D 0 可查表得A ＝2.7⨯410-，再查B ＝38MPa [p]=0380.12/319.76B D t ==MPa >0.1 MPa 因为计算的[p] > p 且比较接近 所以选筒体厚度11mm若选取筒体下封头壁厚14mm 并取c 1=0.8mm c 2=2mm 则，t e =14-2.8＝11.2mm标准椭圆形封头的外压计算当量球面半径:R i =KD i =0.9⨯2600=2340mm A=0.1252600/11.2=5.96⨯410-查得B ＝80MPa 许用外压力 [p]=800.382350/11.2=MPa >p=0.33Mpa取筒体下封头壁厚14mm, 符合设计要求为了制造方便，所以上封头和下封头的厚度也设计为14mm 。

5. 水压试验及其强度校核内筒水压试验压力P T =0.1*1.1+0.1=0.21MPa P T =1.25P=0.13MPa取二者最大值P T =0.21MPa夹套水压试验压力P T ＝0.3*1.1+0.1＝0.43MPa ，P T =1.25P=0.4125MPa 取夹套水压试验 P Tj =0.43MPa 内筒水压试验时壁内应力：[()]0.21[2600(11 2.8)]39.292()2(11 2.8)0.85T n T n P D t c MPa t c σϕ+-+-===--⨯ [.5()]0.21[0.92600(14 2.8)]35.31 2()2(14 2.8)0.85T n Tf n P KD O t c MPa t c σϕ+-⨯+-===--⨯夹套水压试验时壁内应力[()]0.43[2800(10 1.6)]119.80 2()2(10 1.6)0.6Tj j n Tj n P D t c MPa t c σϕ+-+-===--⨯[0.5()]0.43[0.928000.5(10 1.6)]107.682()2(10 1.6)0.6Tj j n Tjf n P KD t c MPa t c σϕ+-⨯+-===--⨯由于Q235－A 在常温时s σ＝235MPa0.9s σ＝211.5MPa水压试验时内筒夹套都小于０.９s σ,故水压试验安全。

筒体许用压力0.21MPa,夹套水压试验时MPa P Tj 43.0= 故夹套在进行水压时筒体内需要充压才能保持筒体稳定。

6. 选择釜体法兰根据DN=2600mm ，p=0.3MPa 由于PN 不会超过0.6Mpa ，可以选用甲型平焊法兰。

确定为RF 型、甲型平焊法兰。

其尺寸为D=2760 D 1=2715 D 2=2676 D 3=2656 D 4=2653垫片材料为石棉橡胶板，选用垫片为2655*2655*3 ，JB/T4704-20007. 选择搅拌器、搅拌轴和联轴器根据工艺条件要求，查阅《桨式搅拌器》（HG/T2501.4－1991）选取搅拌器外径1000mm ，搅拌轴直径d ＝100mm 的平桨式搅拌器，标记为：搅拌器1000－100 HG/T2501.4－1991选择搅拌轴材料为45钢，钢的许用扭应力为[τ]=30～40MPa ，计算系数A ＝118～107,则搅拌轴的直径为 d=A =3n P (118～107)=3854(42.6～38.6)mm表3－11 几种常用轴材料的[τ]及A 值考虑到键槽可能对轴的强度的削弱和物料对轴的腐蚀，并可以取搅拌轴的d ＝50mm 。

查阅标准《搅拌传动装置——联轴器》，（HG21570－1995）中夹壳式联轴器形式、尺寸、技术要求、选用立式夹壳联轴器。

公称直径50mm 的联轴器的最大扭矩[n M ]≈515 N •m 。

验算联轴器的扭矩，查表3－12，选取工作情况系数K ＝1.5，联轴器的计算扭矩[nj M ]为：25385.495505.1=⨯⨯==n nj KM M N •m <[n M ]表3－12 工作情况系数K夹壳联轴器的标记为：联轴器DN50 HG21570－19958. 选择搅拌传动装置和密封装置根据设计条件，查阅标准《搅拌传动装置－传动轴、减速器型号及技术参数》、（HG21568－1995）及其附录《单级立式摆线钟轮减速器》，按照搅拌功率和转速选择摆线针齿行星减速机BLD1.5－2－29Q。

查阅标准《Y系列三相异步电动机》、（HBT10391－2002），选电机Y90L－4,额定功率：1.5kw，转速1400r/min，根据表3－13查得摆线针齿行星减速机传动效率为0.95，减速机输出功率为1.5×0.95＝1.425kw，符合搅拌要求。

参考标准《单支点机架》、HG21566－1995，根据所选减速机设计减速机机架。

根据操作条件选用带衬套及冷却水套铸填料箱，查阅《搅拌传动装置——碳钢填料箱》、（HG21537—1992）公称轴径DN50的填料箱，标记为：填料箱PN0.6 DN50 HG/T21537.7—19929. 校核L1/ B和L1/d桨式搅拌器安装一层，根据安装要求和考虑带衬套填料箱有支承作用，得L1 ≈2100mm，参考《单支点机架》、（HG2156—1995），机座J－B －50尺寸，可得B ≈565mm 。

72.3565/2100/1≈=B L <4 4250/2100/1==d L <50 均符合要求。

10. 容器支座的选用计算反应釜因需外另保温，故选用B 型悬挂式支座。

反应釜的总质量包括物料（或水压试验的水）W 1,釜体和夹套的质量W 2,电动机、减速机、搅拌装置、法兰、保温层等附件W 3。

当釜内、夹套内充满水时的质量比物料重，由此γππ])(44[221hj h j j j V V H H D H D W ++-+= =22[ 2.8 2.2 2.6(2.6 2.2) 2.513 2.618]100044ππ⨯⨯+-++⨯ ≈20800kg釜体和夹套的质量可以查手册或自行计算，由此W 2＝418×2.6+278×2.2+208×2+138≈2254kg电动机和减速机总质量约100kg ,搅拌装置质量约40kg ，筒体法兰77.7 kg ，保温层约100 kg,手孔及其它拉管附件质量约50kg ，由此W 3＝100+40+77.7+100+50＝367.7 kg反应釜总质量W ＝W 1+W 2+W 3＝20800+2254+367.7＝23420.7kg即总重力约为234kN反应釜安装4个支座，但按3个支座承受计算，查阅标准《耳式支座》（JB/T4725—92），可以选用承载能力为100kN的支座B2 JB/T4725——1992 材料为Q235－B11. 选用手孔、视镜、温度计和工艺接管根据《板式平焊法兰手孔》（HG21529－2005）,选用手孔形式为a 式，PN＝0.6 MPa DN＝250mm .手孔RF DN250 PN0.6 HG21529－2005加热蒸汽进口管a采用φ325.3⨯无缝钢管,配法兰PN0.6 DN25 HG20593－1997冷凝液出口管h 和压力表接管b都选用φ325.3⨯无缝钢管，配法兰PN0.6 DN25 HG20593－1997加强套管温度计d的管口选用φ455.3⨯进料管口e采用φ325.3⨯无缝钢管，配法兰PN0.6 DN25 HG20593－1997安全阀接管f采用φ325.3⨯无缝钢管，配法兰PN0.6 DN40 HG20593－1997出料管口g采用φ45×3.5无缝钢管（详细见P54）配法兰PN0.6 DN40 HG20593－1997由标准《压力容器视镜》i选用碳素钢带颈视镜φ89×4.5 DN80 HGJ502－86－512 参考资料《化学工程师技术全书》邝生鲁化学工业出版社《化工压力容器设计——方法、问题和要点》王非化学工业出版社《化工工程制图》魏崇光郑晓梅化学工业出版社《化工设备机械基础》董大勤化学工业出版社《压力容器设计手册》董大勤袁凤隐化学工业出版社《化工单元过程及设备课程设计》匡国柱史启才化学工业出版社《化工容器及设备简明设计手册》贺匡国化学工业出版社《化工设备设计手册》朱有庭曲文海于浦义化学工业出版社《过程设备机械设计》潘红良等华东理工大学出版社《化工设备机械基础》刁玉玮等大连理工大学出版社13 设计感想这个课设很坑，坑很多，以至于做到后面我已经无从下手了。