反应釜设计

反应釜设计
一、 釜体设计
a 、 确定筒体和封头型式
此设计是一低压容器，按照惯例，选择圆柱形筒体和椭圆形封头。

b 、确定筒体和封头直径
反应物料为气—液相类型，由课本P 398表18-2知H/D i 为1~2，取H/D i =1.5，另取装
料系数η=0.8，则V=
η
V =
8.03
.1=1.63m 3D i =3i /4D H V ⋅π=35
.114.363.14⨯⨯=1.11m
圆整至公称直径标准系列，取D i =1100mm
c 、 确定筒体高度
当DN=1100mm ，有P 318表16-5知:V h =0.198m 3,由P 316表16-3知：V 1=0.950m 3/m
H=V V 1
h V -=950.0918.063.1-≈1.51m,取H 为1.5m
则H/D i =1.5/1.1≈1.36符合要求，η=V
V 0=5.195.0198.03
.1⨯+=0.80,符合要求
d 、确定夹套直径
由P 399表18-3知：D j =D i +100=1100+100=1200mm 。

夹套封头也采用椭圆形，直径与夹套筒体直径相同 e 、 确定夹套高度 H j =
V
V h
V 1
-η=
950
.0198
.03.18.0-⨯=1.16m ，取H j =1200mm
f 、 校核传热面积
由P 316表16-3知F 1=3.46m 2/m 由P 318表16-5知：F h =1.398m 2 所以F=F h +1.2×F 1=5.55m 2>4m 2, ∴符合工艺要求
为取得更大传热面积又保证设备法兰螺栓装卸方便，取H j 为1350mm g 、内筒及夹套受力分析
夹套筒体和封头承受0.3MP a 内压，内筒的筒体和下封头既可能只承受0.2MP a 内压，又可能只承受0.3MP a 外压。

h 、计算夹套筒体、封头厚度
夹套上所有焊缝均取φ=0.6，材料选用推荐的Q235-A 钢，由P 286表14-4知[σ]t =113MP a 夹套筒体厚度计算
δd =[]
p
p t
j D -φσ2+C 2=3.01.16.011321200
3.01.1⨯-⨯⨯⨯⨯+2=2.93+2=
4.93 mm 夹套封头厚度计算: δd =
[]
p
p t
i
D 5.02-φσ+C 2=
3
.01.15.06.011321200
3.01.1⨯⨯-⨯⨯⨯⨯+2=2.92+2=
4.92mm
圆整至钢板规格厚度和封头标准，夹套筒体与封头厚度均取δn =6mm i 、 计算内筒筒体厚度
承受0.2MP a 内压时筒体厚度（φ取0.85）
δd =
[]
p
p t
D -φσ2i
+C 2=
2
.01.185.011321100
2.01.1⨯-⨯⨯⨯⨯+2=1.26+2=
3.26mm
承受0.3MP a 外压时筒体厚度
为简化起见，首先假设δn =6mm ，由P 289表14-6知：C 1=0.6mm ∴δe =6-0.6-2=3.4mm
由P 318表16-5的总深度数据，经计算得：夹套顶部距法兰面实际为175mm ，即内筒体承受外压部分的高度为H －175mm 。

以此决定L/D o 及D o /δe 之值。

D o =D i +δn =1100+2×6=1112mm
根据D i =1100mm ，由P 318表16-5知H=h ＋h 1=300mm 由P 317表16-4可计算出h=25mm ，所以h 1=275mm
所以L=H －175＋h ＋3
1
h 1=1441.7mm 所以L/D o ≈1.30；D o /δe ≈327
由P 305图15-4查得A=0.00018，再据此查P306图15-5得：B=25 则[p]=
δ
e
D
B
=
327
25
=0.076<0.3MP a 因此δn =6mm 时，不能满足稳定性要求
再假设δn =8mm,同理δe =5.4mm D o =1116mm L=1441.7mm ∴L/D o ≈1.29D o /δe ≈207
同上，查表知：A=0.00037∴B=47 则[p]=
δ
e
D
B
=
207
47
=0.23<0.3MP a ∴δn =8mm 不能满足稳定性要求 再假设δn =10mm,同理δe =7.2mm D o =1120mm L=1441.7mm ∴L/D o ≈1.29D o /δe ≈156
同上，查表知：A=0.00057∴B=70 则[p]=
δ
e
D
B
=
156
70
=0.49>0.3MP a ∴δn =10mm 符合0.3MP a 外压的要求 由于内筒筒体即可能承受内压，又有可能承受外压，故取两者计算厚度最大值，即内筒体厚度为10mm
j 、 确定内筒封头厚度 承受0.2MP a 内压 δd =
[]
p
p t
i
D 5.02-φσ+C 2=
2
.01.15.085.011321100
2.01.1⨯⨯-⨯⨯⨯⨯=1.26+2=
3.26mm
承受0.3MP a 外压，假设δn =10mm ，则δe =δn －C=10-2.8=7.2mm ，而A=
δ
e
o
D 9.0125.0=
156
9.0125
.0⨯=0.00089
查P 306图15-5知B=160则[]p =
δ
e
o
D B 9.0=
156
9.0160
⨯=1.1MP a >0.3 MP a 满足稳定性要求。

二、 V 带传动装置设计
a 、 电动机选择
一般异步电动机的同步转速按电动机的级数分成几档，如3000r/min, 1500r/min, 1000r/min, 750r/min 及600r/min ，又因为V 带传动比i<7,搅拌轴速度为170r/min,因此选择750r/min 的三相异步电动机。

因为V 带传动效率为0.94~0.97，又搅拌轴功率为2.4KW ，因此可选择电动机的输出功率为3KW
由电动机标准系列手册查知：可选用Y132M-8型号电动机。

功率3KW ，转速710，长×宽×高=515×345×315 b 、 带轮及V 带的选择
假设每天工作16小时，由P 181表8-6知：工况系统K A =1.1 ∴P d =K A ·P=1.1×3KW=3.3KW
由P 182图8-10查得：可选用A 型号的V 带，又由P 178表83知：取d 1=140mm 大带轴直
径d 2=i ·d 1=170
710
×140mm=585mm
按P 182表8-7圆整，取d 2=630mm
带速v=
1000
601
1⨯n d π=
100060710
14014.3⨯⨯⨯=5.20m/s<25m/s
实际传动比i=d
d 1
2=
140
630
=4.5<7 初定中心距a o
539mm=0.7(d 2+d 1) ≤a o ≤2(d 2+d 1)=1540mm ，取a o =700mm 初定胶带节线长度
L d
o
≈2 a o +
2
1
(d 2+d 1)+()
a d d 0
2
412-=2×700＋
2
1
×700＋()700
41406302
⨯-=1870mm
按P 173表8-2选取标准L d =2000mm
中心距a ≈a o
＋
2
L L d O
d
-=700+
2
1870
2000-=765mm 小带轮包角
α1≈180°－a d d 1
2
-×60°=180°－765
140630-×60°=141.6°>120°
由P 178表8-3查得：P 1=1.26KW, ΔP 1=0.09KW
由P 180表8-4查得K α=0.896，由P 180表8-5查得K L =1.03
∴Z=
()P
P K K P L
1
1
d
∆+∂
=()09.026.103.1896.03.3+⨯⨯=2.6,∴Z=3
综上：传动装置的所有参数如下：
电动机：Y132M-8
V 带:A 型长度：2000mm Z=3 中心距：765mm
小轮：实心式结构d 1=140mm 大带轮：辐条式结构d 2=630mm 三、 大带轮尺寸设计
大带轮转速n=5
.4710
=158r/min
轴条数Z n =4 P=3KW
d 2=630mmb d =11.0mm h a =3.0mmh f =9.0mm e=630mm
f=10mm δ=15mm B=2e+2f=50mm d h =2d s =2×35=70mm
h 1=2903
n
z n p ≈48.7mm 取h 1=50mm h 2=0.8h 1=40mm
a 1=0.4h 1=20mm a 2=0.8a 1=16mm f 1=0.2h 1=10mm f 2=0.2h 2=8mm ∵B<1.5d s 所以取 L=B=50mm 四、 其他部分的设计与选择
a 、 支座：耳式支座型号：B5 材料：Q235-B
b 、 搅拌器：
取D j =0.5DN=0.5×1100=550mm ，因此选择搅拌器的直径系列D j =500mm ，则h=1×D j =500mm 叶片数Z=3
c 、 传动装置机架设计：
H 5=1000mm C=1250mm H 4=1100mm 直径D=500mm 两轴承间距取B=600mm d 、 搅拌轴设计：
总长度L ≈1000+2×300+1000=2600mm
所以B L 1=6006002600-=3.3<4
搅拌器选用45号钢 d=A ·3
n
p
+C 2=110×31583+2=31.5mm
考虑到开槽及轴承的选择，取d=35mm
e 、 轴承选择：
选择推力球轴承，代号5137 f 、 轴封设计：
选用机械密封，标记：MS-2001-035-BAUVFE g 、 联轴器选择：
选用凸缘联轴器，标记：C35/35-H7。