夹套反应釜.docx
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夹套反应釜
化工机械课程设计
学院：
化学与化工学院
专业：
化学工程与工艺
设计课题：
夹套反应釜的设计（内压）
组员：
指导老师：
设计时间：
2012.11.26至2012.12.5
目录
一、夹套反应釜设计的内容和要求1
1.1设计内容：
1
1.2设计要求：
1
二、夹套反应釜罐体和夹套的设计2
2.1罐体和夹套的结构设计2
2.2罐体几何尺寸计算2
2.2.1确定筒体内径2
2.2.2封头的确定2
2.2.3确定筒体高度3
2.3夹套的几何尺寸计算3
2.3.1确定夹套的内径3
2.3.2确定夹套的高度4
2.4罐体及夹套的壁厚计算及强度校核4
2.4.1壁厚的计算4
2.4.2强度校核5
2.4.3水压校核5
三、搅拌装置的选型7
3.1搅拌器的选取7
3.2搅拌轴的选取7
四、传动装置的选型8
4.1传动装置的系统组成8
4.2电机的选取8
4.3减速器的选取8
4.4选取凸缘法兰9
4.5选取安装底盖9
4.6选取机架10
4.7联轴器10
4.8反应釜的轴封装置11
4.9传动轴11
五、其他附件12
5.1法兰连接12
5.2支座12
5.3人孔13
5.4设备接口13
一、夹套反应釜设计的内容和要求
1.1设计内容：
设计一个夹套反应釜，确定该反应釜的规格尺寸、内筒、夹套、封头；画A2尺寸的该反应釜的装配图；对该反应釜的附件进行选型。
1.2设计要求：
设计压力：
体内：
2.8兆帕，夹套：
2.0兆帕；
设计温度：
体内<200度，夹套：
250度；
介质：
体内：
氯乙烯单体，夹套内：
蒸汽；
搅拌形式：
浆式；
转速：
85r/min；
功率：
2.8kw；
操作容器：
1.8m3,建议采用材料16MnR或自选
其它：
单面腐蚀余量：
C2=1mm；φ=1；C1=1mm；封头建议使用标准椭圆封头。
二、夹套反应釜罐体和夹套的设计
2.1罐体和夹套的结构设计
罐体采用立式的圆筒形容器，有筒体和封头构成，通过支座安装在基础平台上。
封头一般采用椭圆形封头，下封头与筒体的连接采用焊接连接，而为了拆卸清洗方便，上封头采用法兰与筒体连接。
夹套型式与罐体大致一致。
2.2罐体几何尺寸计算
2.2.1确定筒体内径
给定操作容积
，若取装料系数
，长径比
则全容积
。
筒体内径
圆整筒体内径为
2.2.2封头的确定
封头选用标准椭圆封头，其尺寸如下表
表2-1椭圆形封头的尺寸
公称直径mm
曲面高度mm
直边高度mm
总深度mm
容积
1200
300
40
340
0.271
2.2.3确定筒体高度
反应釜容积V按照封头和筒体两部分容积之和计算
圆整筒体高度为
核算实际长径比
，符合要求。
按照圆整后筒体高度修正实际容积
2.3夹套的几何尺寸计算
2.3.1确定夹套的内径
夹套内径D2可根据筒体内径按表2选取：
D2=D1+100=1400mm
夹套下封头型式同筒体封头，直径D2与夹套筒体相同。
表2-2夹套内径D2
D1
500~600
700~1800
2000~3000
D2
D1+50
D1+100
D1+200
2.3.2确定夹套的高度
夹套高度为
2.4罐体及夹套的壁厚计算及强度校核
2.4.1壁厚的计算
由16MnR材料在温度低于250℃下查表的材料许用应力
=156MPa
罐体筒体的计算厚度
夹套筒体的计算厚度
罐体封头的计算厚度
夹套封头的计算厚度
罐体的名义厚度
有效厚度
夹套的名义厚度
有效厚度
2.4.2强度校核
强度均符合要求。
2.4.3水压校核
罐体筒体水压试验压力
夹套筒体水压试验压力
查文献【1】表8-7知
可见水压试验时筒体，夹套
，水压试验安全。
三、搅拌装置的选型
3.1搅拌器的选取
由结构选择时所写，本釜选用直叶浆式搅拌器，桨叶数为2个。
查相关资料得搅拌器据底边距离一般为内径的0.05~0.3，所以取搅拌器到底边距离300mm。
查搅拌器主要尺寸：
Dj/Di=0.35~0.80，所以Dj=600mm。
3.2搅拌轴的选取
搅拌器的转速为85r/min，功率为2.8kw
轴的材料选用Q235-A钢，结构用实心直轴。
轴传递的扭矩
对于Q235-A钢，许用剪应力
对于实心轴抗扭截面系数
轴扭转的强度条件为:
解得：
d≥51.12mm
圆整为d=60mm时符合强度条件。
四、传动装置的选型
4.1传动装置的系统组成
反应釜的搅拌器是由传动装置带动，传动装置通常设置在釜顶封头的上部。
反应釜的传动装置包括电机、减速器、联轴器、机架、底座和凸缘法兰等。
4.2电机的选取
根据设计任务书要求，选选用电机YA132S-4,选用轴功率P=5.5kw,轴转速n=1440r/min,功率因数为0.83，效率为85.5％，重量为67kg。
4.3减速器的选取
传动比i=1400/85≈17
选用ZL一级立式摆线针轮减速器，型号为A型5号，减速器输入功率P=7.5kw，要求所配电机功率为5.5kw。
其尺寸如下：
L1=417mm，l=79mm，l2=45mm，D2=340mm，D3=310mm，D4=270mm，D=55mm，b=16mm，h=59mm，D1=30mm，b1=8mm，h2=33mm
4.4选取凸缘法兰
凸缘法兰一般焊接于罐体封头上，用于连接搅拌传动装置，亦可兼坐安装、维修、检查用孔。
凸缘法兰分整天和衬里两种结构形式，密封面分凸面（R）和凹面（M）两种。
查文献【1】图18-13及表18-33，选取R型凸缘法兰DN=300mm，其尺寸如下表
表4-1凸缘法兰（部分）尺寸/mm
公称直径DN
D
K
h
300
445
400
280
65
4.5选取安装底盖
安装底盖采用螺柱等紧固件，上与机架连接，下与凸缘法兰连接，是整个搅拌传动装置与容器连接的主要连接件。
安装底盖的常用形式为RS和LRS型，安装底盖的公称直径与凸缘法兰相同。
形式选取时应注意与凸缘法兰的密封面配合（突面配突面，凹面配凹面）。
所以选用RS型。
查文献【1】表18-30，选取安装底盖DN=300mm，其尺寸如下表
表4-2安装底盖尺寸/mm
公称直径DN
外径D
螺柱中心园直径K
300
445
400
4.6选取机架
机架是用来支撑减速器和传动轴的。
机架有单支点机架和双支点机架两种，本次选用单支点机架，它的尺寸应与减速机底座尺寸相匹配，根据参考文献【1】表18-31和表18-35得参数如下：
公称直径为300mm，底座外径D1=445mm，螺孔中心圆直径K1=400mm，凹底直径D3=320mm，H=795mm，H1=279mm。
4.7联轴器
电机或减速器输出轴与传动轴之间及传动轴与搅拌轴之间的连接，都是通过联轴器连接的。
常用的联轴器有弹性块式联轴器、夹壳联轴器和块式弹性联轴器。
选取c型凸缘联轴器。
根据参考文献【1】表18-38知：
d2=60mm，D=170mm，L1=85mm,L2=98mm,L=203mm
许用扭矩975N·m
4.8反应釜的轴封装置
轴封是搅拌设备的一个重要组成部分。
其任务是保证搅拌设备内处于一定的正压和真空状态以及防止反应物料逸出和杂质的渗入。
鉴于搅拌设备以立式容器中心顶插式搅拌为主，很少满釜操作，轴封的对象主要为气体；而且搅拌色设备由于反应工况复杂，轴的偏摆振动大，运转稳定性差等特点，故不是所有形式的轴封都能用于搅拌设备上。
根据已知工况，选用填料密封。
其主要尺寸为：
轴径d=60mm；H=209mm；
D1=150mm；D2=104mm；D3=200mm
填料规格10/10mm；
法兰螺栓孔8/f18mmM16；
填料箱质量12.41kg。
4.9传动轴
根据参考文献【1】表18-37得传动轴参数如下：
传动轴轴径d=60mm，上端轴径d1=45mm，c型下轴径d2=55mm，D型下轴径d2=60mm，伸入反应釜长度L=480mm。
五、其他附件
5.1法兰连接
法兰是容器及接管的可拆连接装置，分为设备法兰和管法兰。
根据所需条件，此处选取平面型密封面，甲型平焊。
根据参考文献【1】表10-2得：
当公称直径DN=1200mm时，连接尺寸为：
D=1330mm，D1=1290mm，D2=1255mm，D3=1241mm，D4=1238mm，d=23mm
法兰厚度为44mm，质量为85.3kg
螺柱规格为M20，数量为36个。
5.2支座
反应釜多为立式安装，最常用的支座为耳式支座。
标准耳式支座（JB/T4725-92）分为A型和B型两种。
当设备需要保温或直接支撑在楼板上时选用B型，否则选择A型
根据所给条件选取B型标准耳式支座，根据文献【1】表13-6得：
支座号：
5，支座本体允许载荷为100kN，高度H=320mm
底板l1=250mm，b1=180mm，δ1=16mm，s1=90mm
筋板l2=330mm，b2=200mm，δ2=12mm
垫板l3=400mm，b3=320mm，δ3=10mm，e=48mm
螺栓d=30mm螺纹M24
支座质量28.7kg
5.3人孔
人孔的设置是为了安装、拆卸、清洗和检修设备内部的装置。
人孔的形状有圆形和长圆形两种。
圆形人孔制造方便。
应用较为广泛。
人孔的大小及位置应以人进出设备方便为原则，对于反应釜，还要考虑搅拌器的尺寸，一便搅拌轴及搅拌器能通过人孔放入罐体内
设备的直径大于1000mm，应开设人孔。
根据已知条件选取回转盖人孔，密封面型式：
突面
根据参考文献【1】表11-2，选取直径DN=400mm，螺柱：
16个，M27，dw×s=426×10，D=580mm，D1=580mm，b=38mm，b1=30mm，b2=32mm
5.4设备接口
化工容器及设备，往往由于工艺操作等原因，在筒体和封头上需要开一些各种用途的孔。
接管和法兰是用来与管道和其他设备连接的。
标准管法兰的主要参数是公称直径和公称压力
设备各个接管的选取如下：
进料口采用Ф57×3.5无缝钢管
出料口采用Ф76×4无缝钢管
加热蒸汽进口管采用Ф38×3.5无缝钢管
冷凝液出口管和压力表接管都采用Ф32×3.5无缝钢管
【参考文献】
【1】董大勤化工设备机械基础化学工业出版社,2002
【2】刁玉伟王立业喻健良化工设备机械基础大连理工大学
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