夹套搅拌反应器设计

课程设计说明书设计题目夹套搅拌反应器设计

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指导老师耿绍辉

化工设备基础

Nefu.20121228

目录

第一章设计方案简介

1.1反应釜的基本结构

1.2反应釜的机械设计依据

第二章反应釜机械设计的内容和步骤

第三章反应釜釜体的设计

3.1 罐体和夹套计算

3.2厚度的选择

3.3设备支座

3.4手孔

3.5选择接管、管法兰、设备法兰

第四章搅拌转动系统设计

4.1转动系统设计方案

4.2转动设计计算：定出带型、带轮相关计算

4.3选择轴承

4.4选择联轴器

4.5罐体搅拌轴的结构设计、搅拌器与搅拌轴的连接结构设计4.6电动机选择

第五章绘制装配图

第六章绘制大V带轮零件图

第七章本设计的评价及心得体会

第八章参考文献

第一章设计方案简介

搅拌设备在石油、化工、食品等工业生产中应用范围很广，尤其是化学工业中，很多的化工生产或多或少地应用着搅拌操作，化学工艺过程的种种物理过程与化学过程，往往要采用搅拌操作才能得到好的效果。搅拌设备在许多场合时作为反应器来应用的，而带搅拌的反应器则以液相物料为特征，有液-液、液-固、液-气等相反应。

搅拌的目的是：1、使互不相溶液体混合均匀，制备均匀混合液、乳化液、强化传质过程；2、使气体在液体中充分分散，强化传质或化学反应；3、制备均匀悬浮液，促使固体加速溶解、浸取或发生液-固化学反应；4、强化传热，防止局部过热或过冷。所以根据搅拌的不同目的，搅拌效果有不同的表示方法。

搅拌操作分为机械搅拌和气流搅拌。气流搅拌是利用气体鼓泡通过液体层，对液体产生搅拌作用，或使气泡群以密集状态上升借所谓气升作用促进液体产生对流循环。与机械搅拌相比，仅气泡的作用对液体所进行的搅拌时比较弱的，所以在工业生产，大多数的搅拌操作均是机械搅拌。本设计实验要求的就是机械搅拌搅拌器设备的设计遵循以下三个过程：1根据搅拌目的和物理性质进行搅拌设备的选型。2在选型的基础进行工艺设计与计算。3进行搅拌设备的机械设计与费用评价。在工艺与计算中最重要的是搅拌功率的计算和传热计算。

1.1反应釜的基本结构

反应釜是化工生产中常用的典型设备，一台反应釜大致由：釜底部分、传热、搅拌、转动及密封等装置组成。

釜底部分有包容物料反应的空间，由筒体及上下封头所组成。传热装置是为了送入或带走热量。搅拌装置由搅拌器及搅拌轴所组成。为使搅拌器转动，就需要有动力装置，如电动机经V带传动、蜗杆减速机减速后，再通过联轴器带动搅拌器转动。反应釜的上下密封装置有两种类型：静密封是指管法兰、设备法兰等处的密封；动密封是指转动轴出口处的机械密封或填料密封等。反应釜上海根据工艺要求配有各种管接口、人孔、手孔、视镜及支座等部件。

1.2反应釜的机械设计依据

反应釜的机械设计是在工艺要求确定之后进行的。反应釜的工艺要求通常包括反应釜的容积、最大工作压力、工作压力、工作温度、工作介质及腐蚀情况、传热面积、搅拌形式、转速及功率、装配哪些接管口等几项内容。这些要求一般以表格及示意图反映在工艺人员提出的设备设计要求单中。

第二章反应釜机械设计的内容和步骤

⑴确定反应釜的结构型式和尺寸

⑵选择材料

⑶计算强度或稳定性

⑷选用零部件

⑸绘制图样

⑹提出技术要求

第三章设备的计算和选择

3.1 反应釜釜体的设计

3.1.1筒体的直径与高度

A确定筒体和封头型式：

从要求单上所列的工作压力及温度以及该设备之工艺性质，可以看出它是属于带搅拌的低压反应釜类型，一类低压容器。根据惯例，选择圆柱筒体和椭圆形封头。

B确定筒体和封头直径：

筒体的基本尺寸是内径Di和高度H，如图所示

筒体的基本尺寸首先决定于工艺要求。对于带搅拌器的反应釜来说，设备容积为主要决定参数，根据化工设备原理知识，搅拌功率和搅拌器直径的五次方成正比，而搅拌器直径往往需要随容器直径的增大而增大，因此在同样的容积条件下，反应釜的直径太大是不适宜的，又如某些有特定要求的反应釜如发酵罐之类，为了使通入罐中的空气能与发酵液充分接触，需要一定

的液位高度，故筒体的高度不宜太矮，分局根据实践经验，几种反应釜的H/Di 值大致如下：

在确定反应釜直径及高度时，还应根据反应釜操作时所允许的装满程度------装料系数k 等给予综合考虑，通常装料系数k 可取0.6到0.85。如反应时易起泡沫或呈沸腾状态，装载系数k 可取低值，如取0.6到0.7；反应状态平稳，系数k 可取0.8到0.85。因此设备容积V 与操作容积V ，应有如下关系：V0=k ·V 。在生产中要合理选用装料系数，以提高设备利用率。

工艺条件单中所提出的设容积，对直立的反应釜来说，通常是由=指圆柱形筒体及下封头所包含的容积，即

V=Vb+Vh ，式中Vb ------设备筒体部分容积，m^3 Vh ------封头容积，m^3

根据V 及选定的H/Di 值，可以初步估算反应釜的内径，取

3

Di

H 4V

D 则Di

H

i

3D

4V 或H i 2D 4

V •

≈

•≈•≈ππ

π

以选定的H/Di 值带入上式，即可初步估算反应釜的内径。

以上计算通常在工艺的要求设计中进行，初步估算出Di 数值后，还要考虑使用反应釜内径符合压力容器公称直径的标准，以及制造厂现用封头磨具的尺寸，以便封头与之配套，和与之相配的零件如法兰等可以标准化。