搅拌釜式反应器课程设计教学内容

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0. 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 (4)5. ................................................................................................................................ 水压试验及其强度校核 (5)6.选择釜体法兰 (6)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 (8)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 (11)0. 搅拌釜式反应器设计条件工艺条件工艺条件图工作压力釜内0.1MPa 夹套0.3 MPa工作温度釜内80℃夹套140℃工作介质釜内溶液夹套水、蒸汽腐蚀情况轻微搅拌型式平桨式转速85r/min功率 1.4Kw 设备容积V 21.65m3传热面积>7.1m 2推荐材料Q235－A管口编号名称DNa 进蒸汽25b 压力表25c 手孔250d 温度计40e 进物料25f 安全阀40g出料40h 排凝液25i 视镜80备注夹套加热蒸汽系统装上安全阀，釜外保温，反应釜安装在楼板上。

1. 确定筒体的直径和高度反应釜的 H/D i 值如表 1 所示表 1 反应釜的 H/D i 值根据以上 的设 计要 求， 对于液 －液 相类 型或液固相 物料 以及 气液 相物料H / D i 1～1.3，本设计选取 H / D i 1.3 。

由筒体的直径 D i 3 H 4V /Di 34 211..6352.77m当D i 2 m 时，间隔为 100 mm ，D i 2 m 时，间隔为 200 mm 。

因此将以上D i 圆 整到标准公称直径系列，应当选取筒体直径 D i 2.8m 。

查标准封头参数资料得， D i 2.8 m 时，标准椭圆封头高度 h 1 740 mm ，直边高筒体高度圆整为 H 3m于是 H /D i 3/2.8 1.071 ，核查结果符合原定范围内2. 确定夹套的直径和高度夹套直径与筒体直径的关系如表 2 所示。

表 2 夹套直径与筒体直径的关系度 h 2 40 mm ，内表面积 F n 8.85m 2 ，容积V h 3.12m 3计算得每米高圆筒的体积 V 14D i 242.826.16 m 3/m V V hV 121.653.12 6.163.008 m当D i 2000～3000 mm时，夹套的直径D j D i 200 2800 200 3000 mm4D i过程中产生泡沫或呈沸腾状态， 应取较低值，一般为 0.6 ～0.7 ；如果反应状态平稳，可取 0.8 ～ 0.85 ，物料粘度大时，可取最大值。

本设计取 0.85选取夹套高度 H j 2.6 m则H 0 H H j 3000 2600 400 mm ，此差距可以便于筒体法兰螺栓的装拆。

验算夹套传热面积F D i H j F n2.8 2.6 8.85 31.721 m 27.1m 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。

查资料可以知道，板厚在 3～40 mm ，设计温度在 150℃ 时， Q235－ A 的许用应力 [ ]t=113 MPa 。

因为有夹套有安全阀，所以设计压力P 1.05～1.1P W , P W 是夹套的工作压力。

本设计取 P 1.1P W 1.1 0.3 0.33 MPa 。

焊接接头系数如表 3 所示。

表 3 焊接接头系数因为内部夹套无法探伤，且属于无垫板的单面焊环向对接焊缝，故取0.60夹套筒体的高度 H jV V h，通常装料系数 0.6～0.85 ，如果物料在反应因此， Hj0.85 21.65 3.122.482 m 22.82 4查资料可知，一般容器的厚度，分为四个，分别为计算厚度，设计厚度 d ，名般说的常用厚度指的是名义厚度。

各项厚度之间的关义厚度n 以及有效厚度图 1 各项厚度之间的关系图是轻微腐蚀，所以腐蚀裕量取 1 mm 。

因为 C 1是随着钢板的厚度改变的，所以先算出 设计厚度再决定 C 1。

由此可知钢板厚度应处在 8～25 mm 内，所以 C 1取 0.8 mm 。

所以 d C 1 8.319 0.8 9.119 mm 标准椭圆形夹套封头的壁厚为 :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4. 确定内筒的材料和壁厚内筒的材料也选取 Q235－A ，查资料可以知道，板厚在 3～40 mm ，设计温度在 150℃时， Q235－A 的许用应力 [ ]t= 113 MPa 。

因为有夹套有安全阀，所以设计压力 P 筒 1.05～1.1P W , P W 筒 是筒工作压力。

本设计取 P 筒 1.1P W 筒1.1 0.1 0.11 MPa由此可知钢板厚度 4 mm 时， C 1取 0.3 mm 。

所以 d 筒C 1 3.273 0.3厚度负偏差C 1厚度附加量C腐蚀裕量C 2 设计厚度δ d 名义厚度δ n计算厚度δ有效厚度δ e厚度圆整值Δ 1由上图可以看出，我们可以计算出的是设计厚度 d 与厚度负偏差 C 1 之和。

因为 则 d 2[P]t Djd 2[ ]t0.33 3000 PC22 113 0.6 0.331 8.319 mm所以 封dP D j 2[ ]t0.33 30000.5PC2 2 113 0.6 0.5 0.331 8.310 mmC 1 8.310 0.8 9.110 mmn均为 10 mm 。

P筒 D i2[ ]tPC20.11 2800 2 113 0.6 0.113.273 mm3.573mm标准椭圆形内筒封头的壁厚为筒封P 筒 D i 0.11 2800 t C 2 1 3.272 mm d 2[ ]t 0.5P 2 2 113 0.6 0.5 0.11 所以 封 C 1 3.272 0.3 3.572 mm 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 n 均为 4 mm 。

5. 水压试验及其强度校核1.25P 筒 t 1.25 0.11 113 0.1375 MPa筒 t 113 取两者之中大的。

即 P T 筒 0.21 MPa即 P T 夹套 0.43 MPa 。

内筒水压试验时壁内应力：因为 T 筒 T 筒 ，故筒体厚度满足水压试验时强度要求。

夹套水压试验时壁内应力P T 夹套（D j e ）0.43 （3000 8.2）T 夹套T j e 131.456 MPa T 夹套2 e 2 8.2 0.6 T 筒 0.9 s 0.9 235 211.5 MPa因为 T 夹套 T 夹套 ，故夹套厚度满足水压试验时强度要求。

筒体许用压力 P T 筒 0.21 MPa ,夹套水压试验时 P T 夹套 0.43 MPa 。

内筒水压试验压力 P T1 PT2 P 筒 0.1 0.11 0.1 0.21 MPa 夹套水压试验压力 P T1 1.25P t 1.25 0.33 113 0.4125 MPat 113 取两者之中大的。

PT2 P 0.1 0.33 0.1 0.43 MPa T 筒 P T 筒（D i 2ee ） 0.21 （2800 2.7）181.656MPa 2 2.7 0.6 T 筒 0.9 s 0.9 235 211.5 MPa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 D i 2800 mm P 夹套 0.3MPa ，选用板式乙型平焊法兰。

确定为 RF 型、乙 型平焊法兰。

其尺寸为 D 2960 mm ，D 1 2915 mm ，D 2 2876 mm ，D 3 2856 mm ， D 4 2853 mm 。

垫片材料为石棉橡胶板，选用垫片为 2855×2805×3，JB/T 4704-2000 。

垫片示 意图如图 2 所示。

图 2 垫片示意图7. 选择搅拌器、搅拌轴和联轴器根据工艺条件要求，选取平桨式搅拌器。

查阅《搪玻璃搅拌器 桨式搅拌器》（HG/T 2501.4 － 2007），公称容积 VN 为25000 L ，容器 D i 为2800时，搅拌轴直径 d 1＝140 mm 。