夹套反应釜设计
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(1)内压筒体壁厚的设计
①设计参数的确定 根据设备设计条件单中提供的 有关技术特性参数和要求，确定设计参数。 设计压力 p ：无安全装置取 p ＝1.1 p W ；装安全阀取 p ＝
(1.05～1.1) p W ；装爆破膜取 p(1.151.3)pW； 计算压力 p c ：pc ppL ， p L / p ＜5％，可以忽略 p L ；
①封头的选型
釜体的上下封头一般采用椭球型或碟型，且尽可能选用标准 封头。当釜内有固体物料或物料粘度较大，下封头可选用锥 形封头，以便卸料。
②设计参数的确定 见筒体设计参数的确定。
③封头壁厚的计算 设计方法与内压筒体壁厚的设计方法相同。 当封头壁厚小于筒体壁厚时，将封头的壁厚调整至与筒体的
内件的装拆可通过封头上的人孔进入釜内来完成，有时为 方便装拆和检修，既用法兰来连接封头和筒体，又在封头 上开设人孔。
(1)筒体的直径和高度 反应釜的外形尺寸如图所示。
Di Dj
反应釜的外形
Hj H
①筒体直径 D i 的确定 立式反应釜釜体的容积通常是指圆柱形筒体和下封头包含
的容积，即： V VT VF 将釜体视为圆柱形筒体，初步估算釜体的内径 D i ，取
根据设计条件单中釜体和夹套内介质的工作压力，确定设计
外压 p 。
②圆筒壁厚的计算
假设圆筒的壁厚为S n ，由S e = S n – C、Do Di 2Sn 分别计算
出 S e 、D o 由公式 Lcr 1.17Do
Do Se
计算出临界长度 L c r
值
由
L
Hi
1 3
h
或 L
V
4
Di2 H
Di
3
4V H
Di
将选定的 H / D i 值代入上式，可初步估算出釜体的内径。
考虑到釜体的内径应符合压力容器公称直径的标准。
②筒体的长度 H 的确定
筒体的长度 H 可由下式确定
V VT VF
VT VVF
4
Di2H
V
VF
H
V 4
VF
D
2 i
二、釜体壁厚的设计
由[ p]
p cr m
计算出[ p] ，对于圆筒m=3。
将p与[ p ]进行比较，若p ≤ [ p] ，则假设 S n合理；反之不合
理，重新设计，直至满足p ≤ [ p]为止。
(2)图算法
外压圆筒所需的壁厚可利用教材中外压容器设计一章中的图
10-15～10-20进行计算，过程如下：
假设圆筒的壁厚为S n ，由Se Sn C、Do Di 2Sn，分别计算 出 L / D o 、D o / S e
立式带夹套的反应釜设计
带有搅拌装置的釜式反应器是化工、医药、染料、涂料等
行业生产中常用的典型设备
电动机
减速器
反应釜通常由釜体、传热、
机架
搅拌、传动、密封等装置及 密封装置
有关附件组成。
釜体 搅拌轴
温度计
夹套 搅拌桨
釜体是物料进行反应的空间，由筒体及上、下封头组成。 传热装置是为了提供化学反应所需的热量或带走反应生成
Do
若A在曲线的左侧，圆筒的许用外压[ p]按下式计算：
[ p] 2 Et A( Se )
设计温度 t ： 取操作介质的最高温度；
焊缝系数 ： 根据筒体纵向焊缝的结构和无损探伤的要求 壁厚附加量 C ：C 1 ＝0.25mm；C 2 取值见有关文献
②筒体壁厚的设计 碳钢、低合金制筒体壁厚的设计采用试差法； 高合金制筒体的壁厚由壁厚计算公式确定。
③筒体的强度校核 (2)内压封头壁厚的设计
附件
立式带夹套的反应釜设计内容
根据工艺设计所确定的操作容积、 工作压力、工作温度、 介质情况、传热面积、搅拌形式、转速和功率、以及管口 尺寸和方位等工艺条件，选择各零部件的材料，确定反应 釜釜体、夹套的结构型式和尺寸;
通过强度、刚度和稳定性计算确定反应釜壳体、夹套壳体 的壁厚和搅拌抽直径，并根据有关的标准对搅拌器、传动 装置、密封装置和各种附件进行选型;
在图10-15的
L
/
D
坐标中找到
o
L / D o 的值，将此点沿水平方向
右移与对应的 D o / S e 线相交，当 L / D o ＞50时取50；L / D o ＜
0.05时取0.05。过此交点向下作垂直线与水平轴相交，找到
交点的系数A值。
根据圆筒的材料选用图10-16～图10-20，在图的下方找到系 数A值，若A在曲线的右侧，在此点作一垂直线与对应的材 料设计温度线相交，交点水平对应的值即为系数B。圆筒的 许用外压 [ p ] 按下式计算： [ p ] B S e
的热量。除了图中所用的夹套传热外，还有蛇管形式的传 热装置。
搅拌装置由搅拌器和搅拌轴组成，其作用是迅速均匀地混 合物料，强化传质传热过程，从而加快反应速率。
为使搅拌器能够以一定的转速转动，需要设置与之配套的 由电动机和减速机等组成的传动装置。反应釜上除了
有设备法兰、管法兰等静密封结构外，还有保证转轴密封 的动密封装置。
壁厚一致；当封头壁厚大于筒体壁厚时，将封头的直边部分 进行加工，以便等壁厚焊接和降低边缘应力。
三、外压釜体壁厚的设计
当夹套内介质的工作压力高于釜内压力时，被夹套包覆的釜 体为外压容器，为防止釜体发生失稳，需要对其进行稳定性 计算。
(1)外压圆筒壁厚的计算------简化公式设计法
①设计外压的确定
绘出所需的装配图与必要的零部件图。
一、釜体的结构型式
反应釜的釜体由圆筒形壳体、上封头和下封头组成。封
头型式多为椭球形，但对于含有固体颗粒或粘度较大物 料的釜体，其下封头常采用便于出料的锥型封头。
筒体与下封头一般采用焊接。上封头与筒体的连接方式由 釜体的直径确定。当釜体直径 Di＜800时，人在釜内的活 动空间较小，故一般采用法兰联接。当釜体直径 Di ＞800 时，封头与筒体也可焊接。
ຫໍສະໝຸດ BaiduHi
2 3
h
计算出筒体的计算长度 L
将 L 与 L c r 进行比较，若 L ＞ L c r，筒体为长圆筒；
若 L ＜ L c r ，筒体为短圆筒
长圆筒临界压力： pcr
2.2Et ( Se )3 DO
短圆筒临界压力：p cr
2
.
6
E
t
S
2 e
LDO
DO Se
L L
①设计参数的确定 根据设备设计条件单中提供的 有关技术特性参数和要求，确定设计参数。 设计压力 p ：无安全装置取 p ＝1.1 p W ；装安全阀取 p ＝
(1.05～1.1) p W ；装爆破膜取 p(1.151.3)pW； 计算压力 p c ：pc ppL ， p L / p ＜5％，可以忽略 p L ；
①封头的选型
釜体的上下封头一般采用椭球型或碟型，且尽可能选用标准 封头。当釜内有固体物料或物料粘度较大，下封头可选用锥 形封头，以便卸料。
②设计参数的确定 见筒体设计参数的确定。
③封头壁厚的计算 设计方法与内压筒体壁厚的设计方法相同。 当封头壁厚小于筒体壁厚时，将封头的壁厚调整至与筒体的
内件的装拆可通过封头上的人孔进入釜内来完成，有时为 方便装拆和检修，既用法兰来连接封头和筒体，又在封头 上开设人孔。
(1)筒体的直径和高度 反应釜的外形尺寸如图所示。
Di Dj
反应釜的外形
Hj H
①筒体直径 D i 的确定 立式反应釜釜体的容积通常是指圆柱形筒体和下封头包含
的容积，即： V VT VF 将釜体视为圆柱形筒体，初步估算釜体的内径 D i ，取
根据设计条件单中釜体和夹套内介质的工作压力，确定设计
外压 p 。
②圆筒壁厚的计算
假设圆筒的壁厚为S n ，由S e = S n – C、Do Di 2Sn 分别计算
出 S e 、D o 由公式 Lcr 1.17Do
Do Se
计算出临界长度 L c r
值
由
L
Hi
1 3
h
或 L
V
4
Di2 H
Di
3
4V H
Di
将选定的 H / D i 值代入上式，可初步估算出釜体的内径。
考虑到釜体的内径应符合压力容器公称直径的标准。
②筒体的长度 H 的确定
筒体的长度 H 可由下式确定
V VT VF
VT VVF
4
Di2H
V
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V 4
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D
2 i
二、釜体壁厚的设计
由[ p]
p cr m
计算出[ p] ，对于圆筒m=3。
将p与[ p ]进行比较，若p ≤ [ p] ，则假设 S n合理；反之不合
理，重新设计，直至满足p ≤ [ p]为止。
(2)图算法
外压圆筒所需的壁厚可利用教材中外压容器设计一章中的图
10-15～10-20进行计算，过程如下：
假设圆筒的壁厚为S n ，由Se Sn C、Do Di 2Sn，分别计算 出 L / D o 、D o / S e
立式带夹套的反应釜设计
带有搅拌装置的釜式反应器是化工、医药、染料、涂料等
行业生产中常用的典型设备
电动机
减速器
反应釜通常由釜体、传热、
机架
搅拌、传动、密封等装置及 密封装置
有关附件组成。
釜体 搅拌轴
温度计
夹套 搅拌桨
釜体是物料进行反应的空间，由筒体及上、下封头组成。 传热装置是为了提供化学反应所需的热量或带走反应生成
Do
若A在曲线的左侧，圆筒的许用外压[ p]按下式计算：
[ p] 2 Et A( Se )
设计温度 t ： 取操作介质的最高温度；
焊缝系数 ： 根据筒体纵向焊缝的结构和无损探伤的要求 壁厚附加量 C ：C 1 ＝0.25mm；C 2 取值见有关文献
②筒体壁厚的设计 碳钢、低合金制筒体壁厚的设计采用试差法； 高合金制筒体的壁厚由壁厚计算公式确定。
③筒体的强度校核 (2)内压封头壁厚的设计
附件
立式带夹套的反应釜设计内容
根据工艺设计所确定的操作容积、 工作压力、工作温度、 介质情况、传热面积、搅拌形式、转速和功率、以及管口 尺寸和方位等工艺条件，选择各零部件的材料，确定反应 釜釜体、夹套的结构型式和尺寸;
通过强度、刚度和稳定性计算确定反应釜壳体、夹套壳体 的壁厚和搅拌抽直径，并根据有关的标准对搅拌器、传动 装置、密封装置和各种附件进行选型;
在图10-15的
L
/
D
坐标中找到
o
L / D o 的值，将此点沿水平方向
右移与对应的 D o / S e 线相交，当 L / D o ＞50时取50；L / D o ＜
0.05时取0.05。过此交点向下作垂直线与水平轴相交，找到
交点的系数A值。
根据圆筒的材料选用图10-16～图10-20，在图的下方找到系 数A值，若A在曲线的右侧，在此点作一垂直线与对应的材 料设计温度线相交，交点水平对应的值即为系数B。圆筒的 许用外压 [ p ] 按下式计算： [ p ] B S e
的热量。除了图中所用的夹套传热外，还有蛇管形式的传 热装置。
搅拌装置由搅拌器和搅拌轴组成，其作用是迅速均匀地混 合物料，强化传质传热过程，从而加快反应速率。
为使搅拌器能够以一定的转速转动，需要设置与之配套的 由电动机和减速机等组成的传动装置。反应釜上除了
有设备法兰、管法兰等静密封结构外，还有保证转轴密封 的动密封装置。
壁厚一致；当封头壁厚大于筒体壁厚时，将封头的直边部分 进行加工，以便等壁厚焊接和降低边缘应力。
三、外压釜体壁厚的设计
当夹套内介质的工作压力高于釜内压力时，被夹套包覆的釜 体为外压容器，为防止釜体发生失稳，需要对其进行稳定性 计算。
(1)外压圆筒壁厚的计算------简化公式设计法
①设计外压的确定
绘出所需的装配图与必要的零部件图。
一、釜体的结构型式
反应釜的釜体由圆筒形壳体、上封头和下封头组成。封
头型式多为椭球形，但对于含有固体颗粒或粘度较大物 料的釜体，其下封头常采用便于出料的锥型封头。
筒体与下封头一般采用焊接。上封头与筒体的连接方式由 釜体的直径确定。当釜体直径 Di＜800时，人在釜内的活 动空间较小，故一般采用法兰联接。当釜体直径 Di ＞800 时，封头与筒体也可焊接。
ຫໍສະໝຸດ BaiduHi
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计算出筒体的计算长度 L
将 L 与 L c r 进行比较，若 L ＞ L c r，筒体为长圆筒；
若 L ＜ L c r ，筒体为短圆筒
长圆筒临界压力： pcr
2.2Et ( Se )3 DO
短圆筒临界压力：p cr
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