设计一台夹套传热式带搅拌的反应釜Word文档下载推荐.docx

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1、进行罐体和夹套设计计算。

2、进行搅拌传动系统设计。

（1）进行传动系统方案设计（指定用V带传动）；

（2）作带传动设计计算（指定选用库存电机Y132M2-6,转速960r/min，功率5.5KW）；

（3）进行上轴的结构设计和强度校核；

（4）选择轴承、进行轴承寿命校核；

（5）选择联轴器；

（6）进行罐内搅拌轴的结构、搅拌器与搅拌轴的连接结构设计；

（7）选择轴封结构；

3、设计机架结构。

4、选择凸缘法兰及安装底盖结构。

5、选择支座形式并进行计算。

6、选择接管、管法兰、设备法兰、手孔、视镜等容器附件。

7、绘制总装配图（A0或A1图纸）。

2、设计方案的分析和拟定

一、夹套反应釜的总体结构

主要由：

搅拌容器：

罐体和夹套，主要由封头和筒体组成

搅拌装置：

搅拌器和搅拌轴

传动装置：

为带动搅拌装置设置的，由电动机、减速机、联轴器和传动轴等组合而成

轴封装置：

动密封，一般采用机械密封或填料密封

支座接管及一些附件

二、夹套反应釜机械设计步骤

先阅读任务书，然后设计

1.罐体和夹套的设计

⑴结构设计⑵罐体几何尺寸设计

⑶夹套几何尺寸设计⑷强度校核

2.反应釜的搅拌装置

确定搅拌的形式：

推进式，与轴的连接是通过轴套用平键或是深定螺钉固定

搅拌轴设计：

⑴搅拌轴的材料；

⑵结构；

⑶校核强度；

⑷支承；

⑸轴的临界转变校核计算。

3.反应釜的传动装置

电机、减速器的选型，选择联轴器，选用和设计机桨和底座。

主要是设计V带，根据选用的功率、转速。

4.反应釜的轴封装置

填封密封是由填料箱、压盖、压紧螺栓及油杯等组成。

一般用于常压、低压、低转速及允许定期维护的搅拌装置。

机械密封的搅拌装置：

主要用于腐蚀、易燃、易爆、剧毒及带有固体颗粒的介质中工作的有压和真空设备。

三、反应釜的其他附件

1.支座：

夹套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

支座分为A型和B型两种，当设备需要保温或直接支承在楼板上时选B型，否则选A型，每台反应釜常用4个支座。

2.设备接口：

⑴接管与管法兰；

⑵补强圈；

⑶液体出料口；

⑷过夹套的物料进出口；

⑸夹套进气管；

3.视镜：

一般成对使用，当视镜需要斜装或设备直径较小时，采用带颈视镜。

3、夹套反应釜设计计算

3.1几何尺寸：

步骤

项目及代号

参数及结果

备注

1-1

全容积V，m3

由工艺条件给定

1-2

操作面积V1,m3

1-3

传热面积F,㎡

1-4

釜体形式

常用结构

1-5

封头形式

1-6

长径比i=H1/D1

计算

1-7

初算筒体内径

按参考文献2式4-1选取

1-8

圆整筒体内径D1,㎜

按参考文献2附录表D-1选取

1-9

一米高的容积V1m,m3

1-10

釜体封头容积V1封,m3

按参考文献2附录表D-2选取

1-11

釜体高度H1=（V—V1封）/V1m,m

按参考文献2式4-2计算

1-12

圆整釜体高度H1,mm

选取

1-13

实际容积V=V1m×

H1+V1封,m3

按文献2式4-3计算

1-14

夹套筒体内径D2,mm

按参考文献2表4-3选取

1-15

装料系数η=V操/V或按η=0.6～0.85选取

1-16

夹套筒体高度H2≥（ηV－V1封）/V1m,m

1-17

圆整夹套筒体高度H2,mm

1-18

罐体封头表面积F1封,m2

1-19

一米高筒体内表面积F1m,m2

1-20

实际总传热面积F=F1m×

H2+F1封，m2

计算并按文献2式4-5校核

3.2强度计算（按内压计算厚度）

2-1

设备材料

2-2

设计压力（罐体内）p1,MPa

2-3

设计压力（夹套内）p2,MPa

2-4

设计温度（罐体内）t1,℃

2-5

设计温度（夹套内）t2,℃

2-6

液柱静压力p1H=10-6ρgh,MPa

2-7

计算压力p1c=p1+p1H,MPa

2-8

液柱静压力p2H,MPa

忽略

2-9

计算压力p2c=p2

2-10

罐体及夹套焊接接头系数φ

按参考文献1表10-9选取

2-11

设计温度下材料许用应力[σ]t,MPa

按参考文献1附表6选取

2-12

罐体筒体计算厚度

按参考文献1第十章P159页公式计算

2-13

夹套筒体计算厚

2-14

罐体封头计算厚度

按参考文献1式10-32（标准椭圆封头）计算

2-15

夹套封头计算厚

2-16

取最小厚度δmin作为计算厚度δ，mm

不满足刚度条件，按参考文献1第九章选取

2-17

腐蚀裕量C2,mm

按参考文献1第十章P161选取（按双面腐蚀）

2-18

钢板厚度负偏差C1,mm

按参考文献1表10-10选取（钢板厚度按6mm选取）

2-19

罐体筒体设计厚度δ1c=δ1+C2,mm

按参考文献1式10-12计算

2-20

夹套筒体设计厚度δ2c=δ2+C2,mm

2-21

罐体封头设计厚度δ/1c=δ/1+C2,mm

2-22

夹套封头设计厚度δ/2c=δ/2+C2,mm

2-23

罐体筒体名义厚度δ1n=δ1c,mm

圆整取数，δmin-δ1>

2-24

夹套筒体名义厚度δ2n,mm

圆整取数,δmin-δ2>

2-25

罐体封头名义厚度δ/1n,mm

圆整取数,δmin-δ1/>

2-26

夹套封头名义厚度δ/2n,mm

圆整取数,δmin-δ2/>

3.3稳定性校核（按外压校核厚度）

3-2

罐体筒体名义厚度δn，mm

根据计算结果假设

厚度附加量C=C1+C2

按参考文献1第十章P161选取，并计算

3-3

罐体筒体有效厚度δe=δn-C，mm

按参考文献1第十章计算

3-4

罐体筒体外径DO=D1+2δn，mm

3-5

筒体计算长度L=H2+1/3h1，mm

3-6

系数L/DO

3-7

系数DO/δe

3-8

系数A

查参考文献1图10-15

3-9

系数B

查参考文献1图10-17

3-10

许用外压[p]=B/（DO/δe）

按参考文献1式10-25计算

3-11

假设

按参考文献1表10-10选取

3-12

3-13

罐体筒体有效厚度δe=δn-C，mm

3-14

3-15

按参考文献1第十章计算，h1按参考文献2附表D-2选取

3-16

3-17

3-18

3-19

3-20

3-21

罐体封头名义厚度δn，mm

3-22

罐体封头钢板厚度负偏差C1,mm

3-23

3-24

罐体封头有效厚度δ/e=δ/n-C，mm

3-25

罐体封头外径D/O=D/1+2δ/n，mm

3-26

标准椭圆封头当量球壳外半径R/O=0.9D/O,mm

按参考文献1第十章P176计算

3-27

系数A=0.125/（R/O/δ/e）

按参考文献1式10-35计算

3-28

查参考文献1图10-16

3-29

许用外压力

按参考文献1式10-34计算，稳定性满足要求

3-30

罐体封头最小厚度δmin=0.15%,D1，mm

满足

3.4水压试验校核

4-1

罐体实验压力

按参考文献1式10-17计算

4-2

夹套水压实验压力

4-3

材料屈服点应力σS,MPa

按参考文献1附录6选取

4-4

σT≤0.9ΦσS,MPa

按参考文献1式10-19计算

4-5

罐体圆筒应力

4-6

夹套内压实验应力

3.5V带减速机

3.5.1电动机

电动机型号

额定功率Kw

减载转速r/min

堵转转矩

最大转矩

额定转矩

3.5.2V带减速机

（1）特点：

结构简单，制造方便，价格低廉，能防止过载，噪声小。

（2）减速机的基本形式和主要尺寸。

（3）减速机的设计重点是V带轮的设计计算。

V带轮的设计计算和步骤如下：

（见参考文献2表4-22）

设计项目

单位

公式及数据

6-1

传动的额定功率P

已知电机功率

6-2

小皮带轮转速n1

r/min

已知电机转速

6-3

大皮带轮转速n2

已知搅拌机转速

6-4

工况系数Ka

由参考文献1表14-4选取

6-5

设计功率Pd

6-6

选V带型号

根据参考文献1图14-5选取

6-7

传动速比i

6-8

小皮带轮计算直径d1

按参考文献1表14-5初选

6-9

验算带速v

m/s

vmax=25-30m/s

vmin=5m/s

6-10

滑动率ε

6-11

大皮带轮计算直径dz

计算后按参考文献1表14-5圆整

6-12

初定中心距a0

可根据结构要求定

6-13

带的基准长度Ld0

计算后按参考文献1表14-2圆整

6-14

确定中心距a（确定安装V带时所需最小中心距amin和最大中心距amax）

amin=a-0.015Ld

amax=a+0.03Ld

按参考文献1式14-12计算

6-15

小皮带轮包角α1

（º

）

按参考文献1式14-13计算

6-16

单根V带额定功率P1

由参考文献1表14-6选取

6-17

i≠1时，单根V带额定功率增量△P1

6-18

包角修正系数Kα

由参考文献1表14-7选取

6-19

带长修正系数KL

由参考文献1表14-8选取

6-20

V带根数z

计算后圆整

3.6轴承、联轴器的选择

（1）有工艺条件可知，轴承选用脚接触球轴承

角接触球轴承的主要尺寸如下：

（按参考文献2附录表E-1选取）

基本尺寸/mm

基本额定载荷/kN

极限转速

质量/kg

轴承代号

其他尺寸/mm

安装尺寸/mm

Cor

脂

油

min

（2）联轴器选用GY型凸缘联轴器

型号

公称转矩Tn

/N.m

许用转矩[n]

轴孔直径d1、d2

轴孔长度L

（Y型）

转动惯量I

/kg.m2

质量m

/kg

3.7搅拌传动系统设计

3.7.1搅拌器选择

搅拌装置：

由工艺条件可知搅拌器采用推进式搅拌器，其直径DJ常取罐体内经D1的0.2-0.5，以DJ=0.33*D1最为常见，常用与n=100～500r/min的场合。

推进式搅拌器的主要尺寸见参考文献2表4-6/mm

键槽

质量Kg

N/n

不大于

3.7.2搅拌轴设计

搅拌器的机械设计酮一般转动轴。

搅拌轴材料选用45号钢，搅拌轴转速200r/min。

（1）搅拌轴轴的强度校核，步骤如下：

（见参考文献2表4-11）

5-1

轴功率P，kW

由工艺条件确定

5-2

轴转数n，r/min

5-3

轴材料

常用

5-4

轴所传动的扭矩

按参考文献1第五章式5-2计算

5-5

材料许用扭转剪应力[τ],MPa

45号钢取30~40

5-6

系数A0

按参考文献1第十七章17-1选取

5-7

轴端直径

按参考文献1第十七章式17-3计算

5-8

开一个键槽，轴径扩大5%，mm

按参考文献1第17章计算

5-9

圆整轴端直径d，mm

圆整选取

（2）搅拌轴的结构：

实心直轴，与联轴器配合使用，搅拌器与轴的连接是通过轴套用平键或紧钉固定，轴端加固定螺母。

（3）搅拌轴的形位公差和表面粗糙度的要求：

一般搅拌轴要求运转平稳，设计转速为200r/min，则直线允差1000：

0.1

3.8轴封形式的选择

由工艺条件给定，选用填料密封（参考文献1附录表E-13）/mm

轴径d

D3（h6）

（PN=0.6）

法兰螺栓孔

填料规格

3.9凸缘法兰及安装底盖

3.9.1凸缘法兰：

DN≈D1/4

选用R型凸缘法兰，标准号HG-21564-1995，参考文献2附录表D-6，尺寸如下：

/mm

公称直径DN

螺栓

质量kg

R型

数

量

螺纹

3.9.2安装底盖，参考文献2附录表D-7/mm

安装底盖公称直径DN

机架公称直径

d6（h7）

3.10支座形式的选择

由于立式反应釜为夹套传热带搅拌的配料罐，属于保温型所以选择标准耳式B型，标准号为JB/T4725-92，材料为Q235-A，由容器公称直径DN=1200mm

查参考文献2附录D-9得如下主要尺寸：

支座号

允许载荷

Q，kN

适用容器公称直径

高度H

底板

垫板

B型筋板

δ1

δ3

δ2

地脚螺栓

B型盖板

支座质量

δ4

3.11接管、管法兰及设备法兰的选择

3.11.1管口表/mm

符号

公称直径

连接尺寸标准

连接面形式

用途或名称

PL25-1.0RFHG20592-09

PL/RF

蒸汽入口

加料口

C1，C2

视镜

PL65-1.0RFHG20592-09

温度计接口

压缩空气入口

PL40-1.0RFHG20592-09

放料口

冷凝水出口

3.11.2管法兰参考文献2附录D-12/mm

钢管外径B

法兰内径B

连接尺寸

六角头螺栓

密封尺寸

法兰

厚度

坡口

近似质量

螺柱

法兰外径

螺栓孔中心圆直径K

螺栓孔直径L

螺栓孔数量

螺栓长度

LSR

螺柱质量

突台直径

突台高度

螺柱长度

LZR

3.11.3设备法兰的选择

查参考文献2附表D-4可知甲型平焊法兰可满足工艺条件，法兰材料取Q235-A，由参考文献2附表D-5可采取凹凸面密封面，垫片材料选用耐油石油橡胶板，螺栓材料GB700Q235-A，螺母材料为Q235-A查阅相关文献可得乙型平焊法兰尺寸如下：

PN=0.6MPa/mm

法兰质量，Kg

规格

数量

平面

凸面

凹面

4.参考文献

文献1：

《化工机械基础》第二版；

陈国恒主编；

化工工业出版社。

文献2：

《化工设备机械基础课程设计指导书》第二版；

蔡纪宁，张莉彦主编；

化学工业出版社。

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