搅拌反应釜课程设计文档格式.docx

1、工作温度/100130设计温度/3腐蚀情况微弱推荐材料Q345R或Q245R搅拌器型式浆式搅拌轴转速/（r/min）200轴功率/kW4工 艺 接 管 表符号公称尺寸连接面形式A25PL/RF蒸汽入口B65进料口C1，2-视 镜D温度计管口E压缩空气入口F40放料口G冷凝水出口设备安装场合室内二、设计方案简介 搅拌釜式反应器的工艺给出的条件一般包括：釜体容积、设计压力、设计温度、介质腐蚀性、传热面积、搅拌形式、转速和功率、工艺接管尺寸等。我们作为设计者要做的工作就是根据工艺条件提出的要求和条件，对搅拌反应釜的容器、搅拌轴、传动装置和轴封装置结构进行合理的选型、设计和计算。搅拌反应釜的机械设计大

2、体上按以下步骤进行： （1）进行罐体的设计计算 （2）进行搅拌传动系统设计 （3）设计机架结构 （4）选择凸缘法兰及安装底盖结构 （5）选择支座形式及进行计算 （6）选择容器附件 （7）绘制总装配图（A1图纸） （8）编写设计说明书一份三、工艺计算及主要设备计算（一）、罐体和夹套的结构设计夹套式反应釜是由罐体和夹套两大部分组成的。罐体在规定的操作温度和操作压力下，为物料完成其搅拌过程提供了一定的空间。夹套传热是一种应用最普遍的外部传热方式。罐体和夹套的设计主要包括其结构设计，各部分几何尺寸的确定和强度的计算与校核。罐体一般是立式圆筒容器，有顶盖、筒体和罐底，通过支座安装在基础或平台上。罐底通常

3、为椭圆形封头。1.1罐体几何尺寸计算1.1.1确定筒体内径一般由工艺条件给定全容积V，筒体内径 按照D1公式 估算 D1 1式中 V工艺条件给定容积，m3； i长径比， 其按物料选取，根据参考文献1，图1-1 几种搅拌釜的长径比值选取i=1.3。由任务书给出的V=2.5m3，可得D1=1.348m=1348mm，查阅压力容器公称直径GB901919982图1-2 筒体的容积、面积和质量圆整为D1=1400 mm,同时得到V1m=1.539m3/m， F1m=4.40m2。1.1.2确定封头尺寸反应釜筒体与夹套最常用的封头型式是标准椭圆封头，以内径为基准的椭圆封头类型代号为EHA，其内径与筒体内

4、径相同，根据筒体内径D1=1400mm,参阅3可选取以下信息： 曲边高度h1（mm） 350 直边高度h2 （mm） 25 内表面积F封（m2） 2.2346 容积V封（m3） 0.3977 图1-3 以内径为公称直径的椭圆封头的型式和尺寸1.1.3确定筒体高度 反应釜容积V通常按下封头和筒体两部分容积之和计算。则筒体高度按公式计算，并进行圆整。 H1=（VV封）/V1m 4式中 V封封头容积，m3； V1m1m高筒体容积，m3/m； V1m=1.539m3/m，V封= 0.3977m3 H1=（2.50.3977）/1.539=1.366m=1366mm 圆整后H1=1400mm 当筒体高度

5、确定后，应按圆整后的筒体高度修正设计容积，则 V修正=V1mH1V封=1.5391.40.3977=2.5523 m31.2夹套几何计算夹套的结构尺寸常根据安装和工艺两方面的要求而定。夹套和筒体的连接常焊接成封闭结构。1.2.1夹套内径夹套下封头直径D2可根据筒体内径D15： 表1-1 夹套直径 D2 /mmD1500-600700-18002000-3000D2因为D1=1400mm在700-1800mm之间，所以D2=D1+100=1400+100=1500mm1.2.2夹套高度计算 夹套高H2由传热面积决定，不能低于料液高。若装料系数没有给定，则应合理选用装料系数的值，尽量提高设备利用率

6、。通常取=0.6-0.85。染料及有机溶剂的粘度较大，选用=0.8。 夹套高H2由公式 H2=（VV封）/V1m 6其中操作容积V1=V=0.82.5=2.0 m3 H2=（0.82.55230.3977）/1.539=1.0684m=1068.4mm圆整为H2=1100mm1.2.3传热面积的计算夹套所包围罐体的表面积（筒体表面积F筒封头表面积F封）一定要大于工艺要求的传热面积F，即 F筒F封 F 6式中 F筒 筒体表面积F筒，F筒=H2F1m，m2 F封封头面积，m2 F1m1m高筒体内表面积，m2/m F筒 =H2F1m=1.1004.40=4.84m2 ， F筒F封=4.842.234

7、6=7.0746m2 3m2因此符合传热要求。因圆筒型夹套传热面积小，故选用圆筒型夹套。 图1-4 U型夹套与圆筒型夹套的比较 1.3夹套反应釜的强度计算当反应釜的几何尺寸确定后，则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。1.3.1强度计算的原则及依据 根据任务书给出的条件，反应釜体内为正压外带夹套，被夹套包围的罐体分别按内压和外压计算，罐体内压为0.2MPa，外压为极限时最大内外压差 0.3MPa；其余部分按内压圆筒设计。 圆筒为正压外带夹套：7 （1）当圆筒体的公称直径DN600mm时，被夹套包围部分的筒体分别按内压和外压计算，取其中最大值；

8、 （2）当圆筒体的公称直径DN600mm时，全部圆筒分别按内压圆筒和外压圆筒计算，取其中较大值。1.3.2按内压对筒体和封头进行强度计算1.3.2.1压力计算 材料选择Q235B，由设计压力P1（罐体内）0.2MPa，设计压力P2（夹套内）0.3MPa，可得： 工作压力（罐体内）为0.2/1.1=0.18MPa 工作压力（夹套内）为0.3/1.2=0.25MPa8设计温度（罐体内）t1120；温度（夹套内）t2 C1=0.6mm）同理： 夹套筒体名义厚度=5mm； 罐体封头名义厚度=5mm； 夹套封头名义厚度=5mm；1.3.3按外压对筒体和封头进行稳定性校核假设一：罐体筒体名义厚度=5 mm

9、； 厚度附加量C= C1 +C2=2.5 mm；13罐体筒体有效厚度=-C=5-2.5=2.5 mm；罐体筒体外径=+2=1400+25=1410mm； 筒体计算长度L=+=1100+350=1217 mm；14式中 夹套筒体高度=1100mm； 曲边高度，350mm 系数=1217/1410=0.863； 系数=1410/2.5=564 系数A15图10-3得：A=0.00012； 系数B16图10-4得：B不存在，故采用公式：许用外压P= =0.0218MPa（其中E=1.54105）0.3MPa，满足对稳定性的要求。假设罐体封头名义厚度=10mm；罐体封头钢板厚度负偏差C1=0.8mm；

10、罐体封头厚度附加量C= C1 +C2=2.8 mm；罐体封头有效厚度=C=102.8=7.2 mm；10=1420 mm； 标准椭圆封头当量球壳外半径=0.91420=1278 mm；系数=0.0007，系数B=98；许用外应力=0.497MPa0.3MPa； 罐体封头最小厚度=0.15%=14000.0015=2.1mm（小于，满足要求）。1.3.4水压试验校核 罐体试验压力=1.250.2=0.25MPa，当设计温度小于200时，二者接近，可以忽略。17 夹套水压试验压力=1.250.3=0.375MPa； 材料屈服点应力=235MPa ； =0.90.85235=179.8MPa ，表示为水压试验时的许可应力。 罐体圆筒应力：=24.1MPa79.8MPa； 夹套内压试验应力: =39.25MPa179.8MPa；（二）、搅拌传动系统搅拌传动系统为整个体系提供动力支持，其中有电动机、减速器、搅拌轴及其联动器等。接下来就是对这些设备进行设计计算，通过查找相关的资料，我们可以确定它们的型号与性能。2.1进行传动系统方案设计 反应釜的立式减速机的选用依据：机轴转速n=960r/min,电动机功率为