夹套反应釜 课程设计方案.docx
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夹套反应釜课程设计方案
摘要（3）
Abstract（4）
引言（5）
设计任务书（6）
1.设计方案的分析与拟定（8）
2.罐体和夹套结构设计（8）
3.罐体几何尺寸计算（9）
4.确定封头尺寸（10）
5.确定筒体高度（10）
6.夹套几何尺寸计算（10）
7.夹套的连接形式（11）
8.强度计算（13）
9.稳定性校核（15）
10.水压试验校核（19）
11.搅拌器类型（19）
12.传动装置设计（20）
13.机架的选用（21）
14.甲型平焊法兰选取（22）
15.挡板（22）
16.安装底盖的选取（23）
17.凸缘法兰的选取（24）
18.搅拌轴设计（24）
19.凸缘联轴器（29）
20.支座（30）
21.设备接口（30）
22.接管与法兰（31）
23.视镜（32）
24.手孔与人孔（32）
25.反应釜的轴封装置（32）
参考文献（34）
设计小结（35）
摘要
本论文先介绍了反应釜的概况，然后简要地说明了设计方法、理论依据及设计思路。
论文在计算方面主要介绍了强度计算。
强度计算主要包括由给定工艺参数进行的筒体和夹套的力学分析，反应釜液压试验校核，支座、视镜的选择及强度校核，搅拌装置的设计计算及搅拌器的选型和搅拌轴长度的确定。
本文最后进行了反应釜的优缺点分析及改进方面分析，指出了反应釜设计中需要改进和优化的一些方面。
关键词：
压力容器反应釜搅拌设备
Abstract
Thisstudyfirstintroducesthegeneralreactionkettle,thereactionkettledesignbackgroundandpurpose,thereactionkettleofdomesticandforeigndevelopmentsituation,andthenexplainbrieflythedesignmethod,thetheoreticbasisanddesignideas.
Intheaspectofcalculationitintroducesthetechnicalcalculationandstrengthcalculation.
Strengthcalculationbyagivenprocessparametersincludethemechanicalanalysisofthecylinderandclip,therespectivereactionkettlehydraulictest,thechoiceandstrengthcheckofbearingandlens,mixingdevicedesigncalculationandblenderselectionanddeterminationofstirringshaftlength.
Finally,thestudymainlydiscussestheadvantagesanddisadvantagesoftheanalysisandthereactionkettleimprovementsinanalysis,anditpointsoutthereactionkettledesignneedstobeimprovedandoptimizedinsomeaspects.
Keywords:
PressurevesselReactionkettleMixingequipment
引言
课程设计是本专业教学中综合性和实践性较强的教学环节，是理论联系实际的桥梁，是学生体察工程实际问题复杂性，学习尝试化工机械设计。
课程设计不同于平时的作业，在设计中需要同学独立自主的解决所遇到的问题、自己做出决策，根据老师给定的设计要求自己选择方案、查取数据、进行过程和设备的设计计算，并要对自己的选择做出论证和核算，经过反复的比较分析，择优选定最理想的方案和合理的设计。
课程设计是培养学生设计能力的重要实践教学环节。
在教师指导下，通过课程设计，培养学生独立地运用所学到的基本理论并结合生产实际的知识，综合地分析和解决生产实际问题的能力。
因此，当学生该课程设计后，应达到一下几个目的：
⑴熟练掌握查阅文献资料、收集相关数据、正确选择公式，当缺乏必要的数据时，尚需要自己通过实验测定或到生产现场进行实际查定。
⑵在兼顾技术先进性、可行性、经济合理的前提下，综合分析设计任务要求，确定化工工艺流程，进行设备选型，并提出保证过程正常、安全可行所需的检测和计量参数。
⑶准确而迅速的进行过程计算及主要设备的工艺设计计算及选型。
⑷用精炼的语言、简洁的文字、清晰地图表来表达自己的设计思想和计算结果。
课程设计是一项很繁琐的设计工作。
除此之外，还要考虑诸多的政策、法规，因此在课程设计中要有耐心，注意多专业、多学科的综合和相互协调。
设计任务书
设计目的：
把所学《化工设备及技术》及相关知识，在课程设计中综合运用，把化工工艺条件与化工设备设计有机地结合起来，巩固和强化有关机械课程的基本理论和基本知识。
设计要求：
（1）进行罐体和夹套设计计算
（2）进行搅拌传动系统设计a.进行传动系统方案设计;
b.做传动设计计算;
c.进行上轴的结构设计和强度校核;
d.选择联轴器;
e.进行罐内搅拌轴的结构设计及搅拌器与搅拌轴的连接结构设计;
f.选择轴封的型式
（3）设计机架结构
（4）选择凸缘法兰结构
（5）选择接管\管法兰\设备法兰\试镜等容器附件
（6）绘总装配图（纸）
设计内容：
设计一台夹套反应釜。
设计参数要求
容器内
夹套内
工作压力，
0.4
0.5
设计压力，
0.44
0.55
工作温度，℃
100
130
设计温度，℃
120
150
介质
染料及有机溶剂
冷却水或蒸汽
全容积V，m³
0.9
传热面积，m³
3.5175
腐蚀情况
微弱
推荐材料
Q345R
搅拌器型式
推进式
搅拌轴转速，r/min
200
轴功率，KW
4
接管表
符号
公称尺寸
连接面形式
用途
A
25
PL/RF
蒸汽入口
B
65
PL/RF
加料口
C1、C2
C2cc
100
视镜
D
25
PL/RF
温度计管口
E
25
PL/RF
压缩空气入口
F
40
PL/RF
放料口
G
25
PL/RF
冷凝水出口
1．设计方案的分析和拟定
根据任务书中的要求，一个夹套反应釜主要有搅拌容器、搅拌装置、传动装置、轴封装置、支座、人孔、工艺接管等一些附件构成。
而搅拌容器又可以分为罐体和夹套两部分。
搅拌装置分为搅拌器和搅拌轴，根据任务说明书的要求本次设计搅拌器为推进式搅拌器；考虑到填料轴封的实用性和应用的广泛性，所以轴封采用填料轴封。
在阅读了设计任务书后,按以下内容和步骤进行夹套反应釜的机械设计。
（1）总体结构设计,包括进行罐体和夹套设计计算。
根据工艺的要求，并考虑到制造安装和维护检修的方便来确定各部分结构形式。
（2）搅拌器传动系统的设计。
①根据工艺参数确定各部几何尺寸；
②考虑压力、温度、腐蚀因素，选择釜体和夹套材料；
③对罐体、夹套进行强度和稳定性计算、校核；
（3）传动系统设计，包括选择电机、确定传动类型、选择联轴器等。
（4）决定并选择轴封类型及有关零部件。
（5）绘图，包括总图、部件图。
（6）编制技术要求，提出制造、装配、检验和试车等方面的要求。
2罐体和夹套的结构设计
罐体一般采用立式的圆筒形容器，有顶盖，筒体和罐体构成。
通过支座安装在基础平台上。
封头一般采用椭圆形封头。
顶盖在受压状态下操作常选用椭圆形封头，对于常压或操作压力不大而直径较大的设备，顶盖可采用薄钢板制造的平盖，并在薄钢板上加设型钢制的横梁，用以支撑搅拌器及其传动装置。
顶盖与罐体分别于筒体相连。
罐体与筒体的连接常采用焊接连接，顶盖与筒体的连接形式分为可拆和不可拆两种。
由于筒体内径Di<1200mm，因此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。
夹套型式与罐体大体一致。
3．罐体几何尺寸计算
1.确定筒体内径
一般由工艺条件给定容积V、筒体内径，已知V=1.0m3
将Di圆整到公称直径系列
式中i为长径比即：
，由表4-2选取。
常用搅拌容器的高径比
种类
筒体内物料类型
高径比i
反应釜、混合槽、溶解槽
液-液或液-固体系
1-1.3
反应釜、分散槽
气-液体系
1-2
聚合釜
悬浮液、乳化液
2.08-3.85
搅拌发酵罐
气-液体系
1.7-2.5
4.确定封头尺寸
椭圆封头选取标准件，它的内径与筒体内径相同，标准椭圆封头尺寸见附表4-2.即DN=D1=1000（mm）
椭圆封头选取标准件见图2-1，它的内径于筒体内径相同，其厚度计算并向上圆整，常用标准椭圆封头尺寸见表D-2，质量见表D-3.准可知：
曲边高度，直边高度
5.确定筒体高度
圆整
验算在1~1.3之间
查表得
实际容积
6.夹套几何尺寸计算
1.夹套和筒体的连接常焊接成封闭结构，夹套的结构尺寸常根据
安装和工艺两方面的要求而定。
夹套的安装尺寸，夹套内径D2
可根据筒体内径D1按下表4-3选取，夹套下封头型式同筒体封
头，直径D2与夹套筒体相同。
夹套直径D单位mm
D
500~600
700~1800
2000~3000
D
D+50
D+100
D+200
2.夹套高H2有传热面积而决定，不能低于料液高，
装料系数：
η=操作容积/全容积因物料反应较平静，，取较大值
夹套高H2计算：
H2=（ηV-V封）/V1m代入数值计算
7.夹套的连接形式
整体夹套和罐体有两种连接型式，即可拆卸式和不可拆卸式。
而不可拆卸式夹套连接型式有多种，考虑到罐体材质是不锈钢，而夹套是普通碳钢，在结构上避免不锈钢罐体与碳钢的夹套直接焊接，以防止在焊缝处渗入过量碳元素使不锈钢产生局部腐蚀。
选用如下结构型式：
1.内筒及夹套的受力分析
工艺提供的条件为：
釜体内筒中设计压力为0.385MP，夹套内设计压力为0.495MP，则夹套筒体和夹套封头承受0.495MP内压：
而内筒的筒体和下封头既承受0.385MP内压，同时又承受0.495MP外压，其最恶劣的工作条件为：
停止操作时，内筒无压而夹套内仍有蒸汽压力，此时内筒承受0.495MP外压。
2.夹套反应釜的强度计算
夹套反应釜几何尺寸确定后，要根据已知的公称直径，设计压力和设计温度进行强度计算确定罐体及夹套的筒体和封头的厚度。
3.强度计算的原则及依据
强度计算中各参数的选取及计算，均应符合GB150-1998《钢制压力容器》的规定。
（1）圆筒内为常压外带套时
当圆筒公称直径时，被夹套包围部分的筒体按外压（指夹套压力）圆筒设计，其余部分按常压设计；
（2）圆筒内为真空外带夹套时
当圆筒公称直径时，被夹套包围部分的筒体按外压（指夹套压力）圆筒设计，其余部分按真空设计；
当圆筒公称直径时，全部筒体按外压（指夹套压力）筒体设计；
（3）圆筒内为正压外带夹套时
当
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