夹套反应釜.docx

1、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 11.1 设计内容： 11.2 设计要求： 1二、夹套反应釜罐体和夹套的设计 22.1罐体和夹套的结构设计 22.2 罐体几何尺寸计算 22.2.1确定筒体内径 22.2.2 封头的确定 22.2.3 确定筒体高度 32.3 夹套的几何尺寸计算 32.3.1 确定夹套的内径 32.3.2 确定夹套的高度 42.4 罐体及夹套的壁厚计算及强度校核 42.4.1 壁厚的计算 42.4.2 强度校核

2、 52.4.3 水压校核 5三、搅拌装置的选型 73.1搅拌器的选取 73.2 搅拌轴的选取 7四、传动装置的选型 84.1传动装置的系统组成 84.2 电机的选取 84.3 减速器的选取 84.4 选取凸缘法兰 94.5 选取安装底盖 94.6 选取机架 104.7 联轴器 104.8反应釜的轴封装置 114.9 传动轴 11五、 其他附件 125.1 法兰连接 125.2 支座 125.3 人孔 135.4 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

3、.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：85 r/min；功率：2.8 kw；操作容器：1.8 m3 ,建议采用材料 16MnR或自选其它：单面腐蚀余量：C2 = 1 mm ；= 1 ； C1= 1 mm；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

4、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1200300403400.2712.2.3 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

5、相同。表2-2 夹套内径D2D1500600700180020003000D2D1+50D1+100D1+2002.3.2 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

6、，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0.050.3，所以取搅拌器到底边距离300mm。查搅拌器主要尺寸：Dj/Di=0.350.80，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、

7、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=1400/8517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=33mm4.4 选取凸缘法兰凸缘法兰一般焊接于

8、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DNDKh300445400280654.5 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，

9、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K3004454004.6 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

10、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975Nm4.8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=

11、200mm填料规格 10/10mm；法兰螺栓孔 8/f18mm M16；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=2

12、3mm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/T 4725-92）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，1=16mm，s1=90mm筋板l2=330mm，b2=200mm，2=12mm垫板l3=400mm，b3=320mm，3=10mm，e=48mm螺栓d=30mm螺纹M24支座质量28.7

13、kg5.3 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，dws=42610，D=580mm，D1=580mm，b=38mm，b1=30mm，b2=32mm5.4 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573.5无缝钢管出料口采用764无缝钢管加热蒸汽进口管采用383.5无缝钢管冷凝液出口管和压力表接管都采用323.5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