反应工程课程设计
反应釜设计任务书
一、
设计题目：5×10
3
T/Y 乙酸乙酯反应釜设计
1、用间歇反应器进行乙酸和乙醇的酯化反应，年生产量为5000吨，
2、反应式为()()()()3253252CH COOH A C H OH B CH COOC H R H O S +=+
3、原料中反应组分的质量比为：::1:2:1.35A B S =
4、反应液的密度为31020/kg m ，并假设在反应过程中不变
5、每批装料、卸料及清洗等辅助操作时间为1小时
678二、
摘要
摘要：本选题为年产量为5×103T 的间歇釜式反应器的设计。通过物料衡算、热量衡算，反应器体积为3
19.77m 、换热量为6
2.8710KJ 。设备设计结果表明，反应器的特征尺寸为高297
3.3mm ，直径3000mm ，还对塔体等进行了辅助设备设计，换热则是通过夹套与内冷管共同作用完成。搅拌器的形式为圆盘桨式搅拌器，搅拌轴直径80mm ，搅拌轴长度3601mm 。在此基础上绘制了设备条件图。本设计为间歇釜式反应器的工业设计提供较为详尽的数据与图纸。
关键字：间歇釜式反应器; 物料衡算; 热量衡算; 壁厚设计;
Abstract: The batch reactor for five million T a year is to be designed. Through the material, heat balance reactor volume, heat transfer. Equipment design results show that the characteristic dimensions for high reactor is 2973.3 mm, diameter is 3000mm, height is 3180mm , the auxiliary equipment also is to be designed , heat is finished through the clip with the common cold tube inside. The mixer for disk paddle type mixer, stirring shaft diameter and length of stirring shaft is 3601mm , diameter is 80mm. Based on the condition of equipment drawing. This design for batch reactor industrial design provides a detailed data and drawings. Key words : batch reactor, Material, Heat balance, Thick wall design,
目录
第一章反应釜物料衡算 (1)
1.1 反应釜反应时间、反应体积的确定 (1)
第二章反应釜公称直径、公称压力的确定 (2)
2.1 反应釜公称直径的确定 (2)
2.2 反应釜PN的确定 (2)
第三章反应釜体设计 (3)
3.1 反应釜筒体壁厚的确定 (3)
3.1.1 设计参数的确定 (3)
3.2 筒体壁厚设计 (4)
3.3 釜体封头设计 (4)
3.3.1 封头的选型 (4)
3.3.2 封头壁厚设计 (4)
3.3 筒体长度H设计 (5)
3.4 反应釜的压力校核 (6)
3.4.1 釜体的水压试验 (6)
3.4.2 液压试验的强度校核 (6)
3.5 釜体的气压试验 (7)
3.5.1 气压试验压力的确定 (7)
第四章反应釜夹套的设计 (8)
4.1 夹套公称直径、公称压力的确定 (8)
4.1.1 夹套DN的确定 (8)
4.1.2 夹套PN的确定 (8)
4.2 夹套筒体的设计 (8)
4.2.1 夹套筒体壁厚的设计 (8)
4.2.2 夹套筒体长度H的确定 (8)
4.3 夹套封头的设计 (9)
4.3.1 封头的选型 (9)
4.3.2 椭圆型封头结构尺寸的确定 (9)
4.4 夹套的液压试验 (9)
4.4.1 液压试验压力的确定 (9)
4.4.2 液压试验的强度校核 (10)
第五章外压壁厚的设计 (10)
5.1 圆筒的临界压力计算 (10)
5.2 外压封头壁厚设计 (11)
第六章热量衡算 (11)
6.1 热量衡算基本数据 (11)
6.2 原料带入的热量Q1的计算 (12)
6.3 反应热的计算 (13)
6.4 夹套给热量的计算 (14)
6.5 内冷管移热量的计算 (14)
第七章反应釜附件的选型及尺寸设计 (15)
7.1 釜体法兰连接结构的设计 (15)
7.2 密封面形式的选型 (15)
7.3 工艺接管的设计 (15)
7.3.1 原料液进口管 (15)
7.3.2 物料出口管 (16)
7.3.3 催化剂进口设计 (16)
7.3.4 温度计接口 (16)
7.3.5 视镜 (17)
第八章搅拌装置设计 (17)
8.1 凸缘法兰选择 (17)
8.2 临界转速的计算 (17)
8.3 搅拌装置的选型与尺寸设计 (19)
8.3.1 搅拌轴直径的初步计算 (19)
8.3.2 搅拌轴临界转速校核计算 (20)
8.4 搅拌轴的结构及尺寸设计 (20)
8.4.1 搅拌轴长度的设计 (20)
8.4.2 搅拌桨的尺寸设计 (21)
第九章支座 (21)
结论 (21)
设计结果一览表 (22)
参考文献 (23)
第一章 反应釜物料衡算
1.1 反应釜反应时间、反应体积的确定
原料处理量
0Q ,根据乙酸乙酯的产量，每小时的一算用量为：
5000
20.77/Kmol h
=
原料1BO SO AO AO c c b c c K ??=-++ ?
??
1
1c K =-
得反应时间[1]
2
1
2 1Af Af X
A
AO A A
b X a
dX
t
k c a bX cX
++ ==
++
?
10.2
3.908
a=
()
10.217.59
1 5.15
3.908 3.908 2.92
b
??
=-++=-
?
?
??
1
10.6575
2.92
c=-=
查到反应釜的2800
DN mm
=
2.2 反应釜PN的确定
[2]
由
lg s B
p A t C =-
+得一下数据
在100℃下，各物质的饱和蒸汽压为下列图表
()()()()
3253252CH COOH A C H OH B CH COOC H R H O S +=+
3.1.1 设计参数的确定
设计压力
p ：()1.05~1.1W p P =，取 1.1 1.10.350.385W p P Mpa ==?= 液体静压忽略不计 计算压力
c p :0.385c L p p p P Mpa =+==
设计温度t ：110t =℃
焊缝系数Φ：1φ=（双面对接焊，100%无损探伤）[3]
许用应力
[]t σ：根据材料001910Cr Ni ，设计温度为110℃，该材料的[]118t
Mpa
σ=[4]
钢板负偏差1C ：10.6C mm =
腐蚀裕量
2C ：22C mm =（双面腐蚀）
3.2 筒体壁厚设计
C n S 制造较难，中、低压小设备不宜采用；蝶形封头的深度可通过过渡半径加以调节，但由于蝶形封头母线曲率不连续，存在局部应力，故受力不如椭圆形封头；保准椭圆形封头制造比较简单，受力状况比蝶形封头好，故该反应釜采用椭圆形封头。
釜体的封头选取标准型椭圆型封头[7]，代号为EHA 、标准433795JB -
3.3.2 封头壁厚设计
1.1 1.10.350.385W p P Mpa ==?=
0.385c L p p p P Mpa =+==
椭圆型封头由整块钢板冲压而成，所以取1φ= 钢板负偏差1C ：10.6C mm =
腐蚀裕量
2C ：22C mm =（双面腐蚀）
由公式
[]20.5c i
n t
c
p D S C
p =
+σφ-得
4
i 圆整得： 2.7H m =
釜体长径比
i L
D 的校核
()
2700740 1.014
2800
i
L
D +=
=，
设计参数[9]：
由表知，该反应釜的长径比
i L
D 满足要求
3.4 反应釜的压力校核
T p 取
由
σ0.90.9118 1.0106.2s Mpa σφ=??= max 91.050.9106.2s Mpa Mpa σ=<σφ=
故液压强度足够
压力表的量程、水温及水中氯离子浓度的要求 压力表的最大量程：220.480.96T P p Mpa ==?=
或
1.54T T p P p ≤≤即0.72 1.92Mpa p Mpa ≤≤
水温t15
≥℃
水中氯离子浓度
25/ c mg L ≤
水压试验的操作过程
操作过程：在保持釜体表面干燥的条件下，首先用水将釜体内的空气排空，再将水的压力缓慢升至
0.48Mpa，保证时间不低于30分钟，然后将压力缓慢降到0.385Mpa，保证时间足够长，检查所有焊缝和链接部位有无泄漏和明显的残留变形。若质量合格，缓慢降压将釜体内的水排净，用压缩空气吹干釜体。如质量合格，修补后重新试压直到合格为止。水压试验合格后再做气压试验。
T
p
取
由
σ
气压试验的操作过程
做气压实验时，将压缩空气的压力缓慢升到
0.05Mpa，保持5分钟进行初检。合格后继续升压到压力为
0.205Mpa，其后按每级的0.045Mpa级差，逐级升到0.45Mpa，保持10分钟，然后降到
0.4Mpa，保证时间足够长进行检查，如有泄露，修补后去年上述规定重新进行试验，釜体试压合格后再焊上夹套进行压力试验。
第四章 反应釜夹套的设计
4.1 夹套公称直径、公称压力的确定 4.1.1 夹套DN 的确定
由夹套的筒体内径与釜体的内径之间的关系可知：()200J i D D mm
=+
4.2.2 夹套筒体长度H 的确定
'2219.77 3.12
2.357344h V V H mm r η--=
==ππ?
圆整后'
2.360H m =[10]
4.3 夹套封头的设计4.3.1 封头的选型
夹套的下封头选标准椭圆型，内径与筒体相等（
3000
J
D mm
=
），代号E H A,标准
/47462002
JB T-。夹套的上封头选带折边锥形封头，且半锥角45
α=℃椭圆型封头壁厚的设计
4.4 夹套的液压试验
4.4.1 液压试验压力的确定
水压试验的压力：
[]
[]
1.25
T t
p p
σ
=
σ
且不小于
()
0.1
p Mpa
+
查得[] []1
t
σ
=σ
1.25 1.10.1 1.00.1375T p Mpa =???=，()0.10.21p Mpa +=
()
0.1T p P <+
取
0.21T p Mpa =
4.4.2 液压试验的强度校核
由
()()
T i n p D S C +-σσ或
第五章 外压壁厚的设计
5.1 圆筒的临界压力计算
设计夹套内介质的工作压力为常压0.1MPa 试差法设计筒体壁厚：当
10n S mm =时试差出不满足要求
又设筒体的壁厚
14n S mm =，则14 2.811.2e n S S C mm =-=-= 02i n D D S =+
由
1.17Lcr D =
1.7721381.9cr L mm =?=
筒体的计算长度L ′=1
31
h H H i ++
()1
270074040402973.33L mm =+
-+=
故
4
10-?
所以有
满足要求故取与筒体壁厚一致为14mm
第六章 热量衡算
6.1 热量衡算基本数据
原料带入的热量Q1（KJ ），反应完成后物料带出的热量Q2（KJ ），反应热Q3（KJ ），夹套
传进的热量Q4（KJ ），内冷管移热量Q5（KJ ），热量衡算式为：
13425Q Q Q Q Q ++=+
()321,3,65.980.1469373.150.1510373.15141.68l p m c CH COOH l J mol K
--=+?+??=??
()3254,2511
,67.4442 1.84252373.157.2976210373.15 1.0522410373.15204l p m c C H OH l KJ mol K ----=-+?-??+??=??
()3254,32511
,155.94 2.3454373.15 1.997610373.150.459210373.1591l p m c CH COOC H l KJ mol K ----=+?-??+??=??
()32,25411
,50.8111 2.12938373.150.63097410373.150.064831110373.1513.33l p m c H O l KJ mol K ----=+?-??+??=??
()()
2,,l l B p m B r p m B
B
Q n c B c V c B ==∑∑
()()()(),3,25,325,2,,,,l l A p m B p m r
l
l R p m S p m c c CH COOH l c c C H OH l V T c c CH COOC H l c c H O l ??
++ ?=? ?+??
()
32.3436141.68108.6376204 1.56249019.142413.33-=??+?+?+?
()3612.96510373.15298.15 2.110KJ ???-=?
6.3 反应热的计算
25℃时的标准摩尔反应热为：
()
r m B f m B
H H B νΘΘ?=?∑
()()()()
3253252,,,,f m f m f m f m H CH COOH l H C H OH l H CH COOC H l H H O l ΘΘΘΘ=-?-?+?+?
484.30276.98478.82285.83 2.77/KJ mol =+--=-
25℃时的标准摩尔定压热容为：
()
,,r p m B p m B
c c B νΘΘ
?=∑
()()()()
,3,25,325,2,,,,p m p m p m p m c CH COOH l c C H OH l c CH COOC H l c H O l ΘΘΘΘ=--++
()
123.6112.2575.29170.610.04/J mol K =--++=?
由基希霍夫公式：()()2
121,T r m r m r p m T H T H T c dT
Θ
Θ
Θ?=?+??可以求出100℃是的标准摩尔反
应焓：
()()373.15,298.15373.15298.15K
r m r m r p m K
H K H K c dT
ΘΘΘ?=?+??
()373.15298.152.77/[10.04/]K K
KJ mol J mol K dT
=-+??
2.017/KJ mol =-
该反应达到40%的转化率时的总反应热为：
()()0373.15373.15r m A A r m H K n X H K Θ?=?
()
0373.15A r A r m c V X H K Θ=?
()343.90612.965100.4 2.017 4.08610KJ =????-=-?
r m H ?小于0，反应为放热反应
即反应达到40%的转化率时总共放出的热量为：
4
3 4.08610Q KJ =? 6.
4 夹套给热量的计算
要使反应在100℃下进行，启动反应时夹套需要传给的热量为：
()
4,B p m B
Q n c B Θ=∑
()()()()0,30,250,2,,,A p m B p m S p m r c c CH COOH l c c C H OH l c c H O l V T
ΘΘΘ
=++?
()()
33.906123.610.2112.2517.5875.2912.96510373.15298.15=?+?+????-
62.8710KJ =?
6.5 内冷管移热量的计算
由热量恒算式
13425Q Q Q Q Q ++=+可求出内冷管需要移走的热量为：
4665134250 4.08610 2.8710 2.1108.1110Q Q Q Q Q KJ
=++-=+?+?-?=?
换热采用夹套加热，设夹套内的过热水蒸气由130℃降到110℃，温差为20℃。 水蒸气的用量
忽略热损失，则水的用量为
()12o po Q m c T T =-
1129.16a J mol K --=?? 31214.4910b J mol K ---=??? 6132.02210c J mol K ---=-??? 12403383
39322
T T T K ++=
== 36229.1614.4910393 2.02210393po c --=+??-??
29.16 5.69460.3123=+-
1134.5423J mol K --=??
111.92KJ Kg K --=?? ()()
()31232736.2868
852.5075kg /1.92403393o po Q m h c T T =
==-?-
第七章 反应釜附件的选型及尺寸设计
7.3 工艺接管的设计 7.3.1 原料液进口管
原料液的量为5.31510205421.3/kg h ?=，生产两小时所需要的原料液的量为：
5421.3210842.6kg ?=，但所有原料液需在1/3h 进完则进料的质量流量为：10842.6332527.8/kg kg h ?=，
相应的体积流量为3
32527.8102031.89/m h ÷=，设进料的速率为1.5m/s ，，则进口管料的直径为
0.08674d m
===，圆整之后取90mm 。
因此采用100 4.0φ?无缝钢管，管的一端切成45°，伸入罐内一定长度。配用突面板式平焊管法兰：20593HG 法兰 900.6PL - RF 01810C r N i T i
7.3.2 物料出口管
由于是间歇釜式反应器进料和出料管一样，是一次进料，一次出料，即进口管口直径和出口管直径是一样的。采用100 4.0φ?无缝钢管，接管与封头内表面磨平。配用突面板式平焊管法兰：
20593HG 法兰 800.6PL - RF 01810C r N i T i 。与其配套的是手动下展式铸不锈
钢放料阀，标记：放料阀6100- 511813HG ---。
7.3.3 催化剂进口设计
催化剂选用H β做催化剂，此催化剂不腐蚀设备，生产无废液排除，此反应为间歇反应器，催化剂做成颗粒状，则过滤后产品即可分离，便于操作。
催化剂的用量当小于反应物总量的4%时，随着催化剂的用量增大酯化率液随之增大，当增大到0.4%时，在增大催化剂的用量对酯化率的影响减小，因此最佳催化剂的用量为反应物总质量的0.4%。反应物的总质量为10842.6Kg ， 则催化剂的量为：10842.60.4%43.37kg ?=。
由于催化剂的用量很少，采用20 3.0φ?无缝钢管，管的一端切成45°，伸入罐内一定长度。配用突面板式平焊管法兰：20593HG 法兰 400.6PL - RF 01810C r N i T i
7.3.4 温度计接口
采用45 2.5φ?无缝钢管，伸入釜体内一定长度。配用突面板式平焊管法兰：
20593HG 法兰 650.6PL - 01
810R F C r N i T i
宁夏大学 课程设计说明书 题目: 夹套反应釜设计 院系：机械工程学院 专业班级：过控10-2班 学号： 学生姓名：马学良 指导教师：贺华 2013-6-27
宁夏大学课程设计（论文）任务书 机械工程学院过控教研室
年月日
目录 一、设计条件及设计内容分析 (1) 二、搅拌容器尺寸的确定及结构选型 (2) 搅拌釜直径设计计算 (2) 筒体厚度的计算 (2) 筒体封头的设计 (3) 筒体长度H的设计 (4) 外压筒体的壁厚确定 (4) 外压封头的壁厚的设计 (5) 三、夹套尺寸的设计计算 (5) 夹套公称直径DN的确定 (5) 夹套筒体壁厚的设计 (6) 夹套筒体长度H的计算 (6) 夹套封头的设计 (6) 四、反应釜附件的选型及尺寸设计 (7) 封头法兰的设计 (7) 封头法兰尺寸及结构 (7) 封头法兰密封面的选型 (8) 工艺接管 (9) 工艺接管尺寸的确定 (9) 接管垫片尺寸及材质 (11) 手孔的设计 (12) 视镜的选型 (13) 五、搅拌装置的选型与尺寸设计计算 (14) 搅拌轴直径的初步计算 (14) 搅拌轴直径的设计 (14) 搅拌轴刚度的校核 (14) 搅拌轴轴承的选择 (14) 联轴器的选择 (15) 搅拌器的设计 (16) 挡板的设计与计算 (17) 六、传动装置的选型和尺寸计算 (17)
凸缘法兰的选型 (17) 安装底盖的选型 (18) 机架的选型 (19) 安装底盖与密封箱体、机架的配置 (19) 电动机的选型 (20) 减速器的选型 (21) 搅拌轴长度的设计 (21) 搅拌轴的结构 (21) 支座的计算 (21) 密封形式的选择 (23) 七、焊接的形式与尺寸 (24) 八、开孔补强计算 (26) 封头开手孔后削弱的金属面积的计算 (26) 接管起补强作用金属面积的计算 (27) 焊缝起补强作用金属面积的计算 (27) 九、反应釜釜体及夹套的压力试验 (27) 釜体的液压试验 (27) 水压试验压力的确定 (27) 水压试验的强度校核 (28) 压力表量程 (28) 水压试验的操作过程 (28) 釜体的气压试验 (28) 气体实验压力的确定 (28) 气压试验的强度校核 (28) 气压试验的操作过程 (29) 夹套的液压试验 (29) 水压试验压力的确定 (29) 水压试验的强度校核 (29) 压力表量程 (29) 液压试验的操作过程 (29) 十、反应釜的装配图（见大图） (29) 课程设计总结 (30) 参考文献 (31)
夹套反应釜设计计算说明书 一、罐体和夹套设计计算 罐体几何尺寸计算 选择筒体和封头的形式 选择圆柱筒体及椭圆形封头。 确定筒体内径 已知设备容积要求，按式（4-1）初选筒体内径： 式中，V=，根据【2】38页表4-2，常反应物料为液-液类型， i =H 1/D 1=1～，取 i =，代入上式，计算得 1D ? 将D 1的估算值圆整到公称直径系列，取D 1=1100mm ， 确定封头尺寸 标准椭圆形封头尺寸查附表4-2，DN=1100mm ，选取直边高度h 2=25mm 。 确定筒体高度 当D 1=1100mm, h 2=25mm 时，由【2】附表D-2查得椭圆形封头的容积V 封= m 3，由附表D-1查得筒体1m 高的容积V 1m = m 3，按式（4-2）: H 1=(V-V 封)/V 1m =（）/= 考虑到安装的方便，取H 1=，则实际容积为 V= V 1m ×H 1+ V 封=×+= m 3 夹套几何尺寸计算 3 14i V D π ?罐体结构示意图
选择夹套结构 选择【2】39页图4-4 (b)所示结构。 确定夹套直径 查【2】表4-3, D 2= D 1+100=1100+100=1200mm 。套封头也采用椭圆形并与夹套筒体取相同直径。 确定夹套高度 装料系数η=操作容积/全容积== 按式4-4计算夹套高度： H 2≥(ηV- V 封)/ V 1m =× m 取H 2=750mm 。选取直边高度h 2=25mm 。 校核传热面积 查【2】附表D-2，由D 1=1100mm ，得罐体封头表面积F 1封= m 2 查【2】附表D-1，一米高筒体内表面积F 1m = m 2 校核传热面积： 实际总传热面积F=F 筒+ F 1封=F 1m ×H 2 +F 1封=×+= m 2> m 2，可用。 罐体及夹套的强度计算 确定计算压力 按工艺条件，罐体内设计压力P 1=；夹套内设计压力P 2= 液体静压力P 1H =ρgH 2×10-6=1000×××10-6=，取P 1H = 计算压力P 1c =P 1+P 1H =+= 夹套无液体静压，忽略P 2H ，故P 2c =P 2。 选择设备材料 分析工艺要求和腐蚀因素，决定选用Q235-A 热轧钢板，其中100℃-150℃下的许用应力为：[ó]t =113Mpa 。 罐体筒体及封头壁厚计算 罐体筒体壁厚的设计厚度为 []2 2c i d t c p D C p δσ?= +-
有搅拌装置的夹套反应釜 前言 《化工设备机械基础》化学工程、制药工程类专业以及其他相近的非机械类专业，对化下设备的机械知识和设计能力的要求而编写的。通过此课程的学习，是通过学习使同学掌握基本的设计理论并具有设计钢制的、典型的中、低、常压化工容器的设计和必要的机械基础知识。 化工设备机械基础课程设计是《化工设备机械基础》课程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，学习初次尝试化工机械设计。化工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。 化工设备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，通过裸程设计，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，当学生首次完成该课程设计后，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，同时还要考虑改善劳动条件和环境保护的有效措施。 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。 化工设备机械基础课程设计是一项很繁琐的设计工作，而且在设计中除了要考虑经济因素外，环保也是一项不得不考虑的问题。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。
nd impr ove idl e land of utilizati on, real a chi eved envir onme nt improved a nd productivity development mut ual prom oting total wi n. Five, firmly implement, promoti ng work ahead, to create hig hlights. T hird depl oyment, impl ementation of seve n, the n it is imperative to stre ngthe n responsibility a nd impr ove the mechanisms and impleme ntation. All localities a nd departments m ust be convi nce d that goal s, goi ng all out, mustering spirit, w ork together t o ensure that thi s year's obje ctives carry out tasks, at the forefront. First, we m ust strengthen the leader shi p to implement. Departments at all level s shoul d always w ork and rural "five water treatment", "three to split" in a n important position, and carry the mai n responsibi lity, main lea der personally, leaders arre sted and layers of responsi bility rank transmissi on pre ssure e stabli she d hierarchical a ccountabilit y, and work together to pr omote the w ork of the mechani sm, a concerted effort pay attention to impleme ntation. County nong ban, flood, three to one dow n to further play a leadi ng catch total, integrate d and coordi nated role of all kinds is "long", "Sheriff" "Inspector" to 0.95m 3 夹套反应釜设计计算说明书 一、罐体和夹套设计计算 1.1 罐体几何尺寸计算 1.1.1 选择筒体和封头的形式 选择圆柱筒体及椭圆形封头。 1.1.2 确定筒体内径 已知设备容积要求0.95m 3 ，按式（4-1）初选筒体内径： 式中，V=0.95m 3 ，根据【2】38页表4-2，常反应物料为液-液类型， i =H 1/D 1=1～1.3，取 i =1.3，代入上式，计算得 3 31440.95==1.032i 3.14 1.1V D π?? ? 将D 1的估算值圆整到公称直径系列，取D 1=1100mm ， 1.1.3 确定封头尺寸 标准椭圆形封头尺寸查附表4-2，DN=1100mm ，选取直边高度h 2=25mm 。 1.1.4 确定筒体高度 当D 1=1100mm, h 2=25mm 时，由【2】附表D-2查得椭圆形封头的容积V 封=0.1980 m 3 ，由附表D-1查得 筒体1m 高的容积V 1m =0.950 m 3 ，按式（4-2）: H 1=(V-V 封)/V 1m =（0.950-0.198）/0.95=0.7916m 考虑到安装的方便，取H 1=0.9m ，则实际容积为 V= V 1m ×H 1+ V 封=0.950×0.9+0.198=1.053 m 3 1.2 夹套几何尺寸计算 1. 2.1 选择夹套结构 选择【2】39页图4-4 (b)所示结构。 1.2.2 确定夹套直径 查【2】表4-3, D 2= D 1+100=1100+100=1200mm 。套封头也采用椭圆形并与夹套筒体取相同直径。 1.2.3 确定夹套高度 装料系数η=操作容积/全容积=0.9/0.95=0.85 按式4-4计算夹套高度： H 2≥(ηV- V 封)/ V 1m =(0.85×1.053-0.198)/0.95=0.734 m 取H 2=750mm 。选取直边高度h 2=25mm 。 1.2.4 校核传热面积 查【2】附表D-2，由D 1=1100mm ，得罐体封头表面积F 1封=1.3980 m 2 查【2】附表D-1，一米高筒体内表面积F 1m =3.46 m 2 31 4i V D π ?罐体结构示意图
课程设计说明书 专业： 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 设计时间：
要求与说明 一、学生采用本报告完成课程设计总结。 二、要求文字（一律用计算机）填写，工整、清晰。所附设备安 装用计算机绘图画出。 三、本报告填写完成后，交指导老师批阅，并由学院统一存档。
目录 一、设计任务书 (5) 二、设计方案简介 (6) 1.1罐体几何尺寸计算 (7) 1.1.1确定筒体内径 (7) 1.1.2确定封头尺寸 (8) 1.1.3确定筒体高度 (9) 1.2夹套几何计算 (10) 1.2.1夹套内径 (10) 1.2.2夹套高度计算 (10) 1.2.3传热面积的计算 (10) 1.3夹套反应釜的强度计算 (11) 1.3.1强度计算的原则及依据 (11) 1.3.2按内压对筒体和封头进行强度计算 (12) 1.3.2.1压力计算 (12) 1.3.2.2罐体及夹套厚度计算 (12) 1.3.3按外压对筒体和封头进行稳定性校核 (14) 1.3.4水压试验校核 (16) （二）、搅拌传动系统 (16) 2.1进行传动系统方案设计 (17) 2.2作带传动设计计算 (17) 2.2.1计算设计功率Pc (17) 2.2.2选择V形带型号 (17) 2.2.3选取小带轮及大带轮 (17) 2.2.4验算带速V (18) 2.2.5确定中心距 (18) (18) 2.2.6 验算小带轮包角 1 2.2.7确定带的根数Z (18) 2.2.8确定初拉力Q (19) 2.3搅拌器设计 (19) 2.4搅拌轴的设计及强度校核 (19) 2.5选择轴承 (20) 2.6选择联轴器 (20) 2.7选择轴封型式 (21) （三）、设计机架结构 (21) （四）、凸缘法兰及安装底盖 (22) 4.1凸缘法兰 (22) 4.2安装底盖 (23) （五）、支座形式 (24) 5.1 支座的选型 (24) 5.2支座载荷的校核计算 (26)
1.2m3反应釜设计 摘要 带搅拌的夹套反应釜是化学、医药及食品等工业中常用的典型反应设备之一。它是一种在一定压力和温度下，借助搅拌器将一定容积的两种（或多种）液体以及液体或气 体物料混匀，促进其反应的设备。 一台带搅拌的夹套反应釜。它主要由搅拌容器、搅拌装置、传动装置、轴封装置、支座、人孔、工艺接管和一些附件组成。 本文主要介绍的时一种推进式夹套反应釜设计，包括整体结构设计、强度校核以及一些工艺设计。夹套反应釜分罐体和夹套两部分，主要有封头和筒体组成，多为中、低压压力容器；搅拌装置有搅拌器和搅拌轴组成，其形式通常由工艺而定；传动装置主要有电动机、减速器、联轴器和传动轴等组成；轴封装置一般采用机械密封或填料密封；它们与支座、人孔、工艺接管等附件一起，构成完整的夹套反应釜。 关键词：反应釜、筒体设计、夹套设计、法兰、接管、焊缝、开孔补强
1.2m3 reactor design Abstract A stirred jacketed reactor is the chemical, pharmaceutical and food industries in the typical reaction to one of the devices used. It is a certain pressure and temperature, by means of a stirrer to a volume of two (or more) of liquid and the liquid or gas,Body material mix, promoting the reaction of the device. A jacketed stirred reactor. It mainly consists of mixing vessel, a stirring device, transmission device, the shaft sealing device, bearing, manholes, pipe connection and some accessories. This paper describes time-jacketed reactor one kind push design, including the overall structural design, strength check, and some process design. Jacketed reactor tank and a jacket of two parts, the main composition and the cylinder head, mostly in low pressure vessel; stirring means with a stirrer and the stirring shaft, whose form is usually determined by the process and; transmission main motor, reducer, couplings and drive shafts and other components; seal device commonly used mechanical seal or packing seal; them with support, manholes, and other accessories takeover process, together constitute a complete jacketed reactor. Keywords: reactor、cylinder design、jacket design、flange、 receivership、welds, opening reinforcement
课程设计任务书 ..................................................... 错误！未定义书签。 1.1. 1. 设计方案的分析和拟定 (4) 2. 罐体和夹套的设计 (5) 2.1. 罐体和夹套的结构设计 (5) 2.2. 罐体几何尺寸计算 (5) 2.2.1. 确定筒体内径 (5) 2.2.2. 确定封头尺寸 (6) 2.2.3. 确定筒体高度H1 (6) 2.3. 夹套几何尺寸计算 (6) 2.3.1. 确定夹套内径 (6) 2.3.2. 确定夹套高度 (7) 2.3.3. 校核传热面积 (7) 2.4. 夹套反应釜的强度计算 (7) 2.4.1. 强度计算的原则及依据 (7) 2.4.2. 按内压对筒体和封头进行强度计算 (8) 2.4.3. 按外压对筒体和封头进行稳定性校核 (10) 2.4.4. 水压试验校核 (11) 3. 反应釜的搅拌器 (12) 3.1. 搅拌器的选用 (12) 3.2. 挡板 (12) 4. 反应釜的传动装置 (12) 4.1. 电动机、减速机选型 (13)
4.2. 凸缘法兰 (13) 4.3. 安装底盖 (14) 4.4. 机架 (14) 4.5. 联轴器 (14) 4.6. 搅拌轴设计 (14) 5. 反应釜的轴封装置 (16) 6. 反应釜的其他附件 (17) 6.1. 支座 (17) 6.1.1. 确定耳式支座实际承受载荷Q (17) 6.1.2. 确定支座的型号及数量 (18) 6.2. 手孔 (18) 6.3. 设备接口 (18)
设计目的：培养学生把所学“化工机械基础”及其相关课程的理论知识，在设备课程设计中综合地加以运用，把化工工艺条件与化工设备设计有机结合起来，使所学有关机械课程的基本理论和基本知识得以巩固和强化。培养学生对化工设备设计的基本技能以及独立分析问题、解决问题的能力。 设计要求：（1）树立正确的设计思想。（2）要有积极主动的学习态度和进取精神。（3）学会正确使用标准和规范，使设计有法可依、有章可循。（4）学会正确的设计方法，统筹兼顾，抓主要矛盾。（5）在设计中应注意处理好尺寸的圆整，处理好计算与结构设计的关系。 设计内容：设计一台带有搅拌装置的夹套反应釜，包括设备总装配图一张，零部件图一至二张，设计计算说明书一份。 设计任务书 设计参数及要求 容器内夹套内工作压力，Mpa 设计压力，Mpa 0.2 0.3 工作温度，℃ 设计温度，℃<120 <150 介质有机溶剂冷却水或蒸汽全容积V ，m3 2.5 操作容积V1，m3 2.0 传热面积，m37 腐蚀情况微弱 推荐材料不锈钢 搅拌器型式桨式 搅拌速度，r/min <120
乙酸乙酯间歇反应釜 工 艺 设 计 说 明 书
目录 前言 (3) 摘要 (4) 一．设计条件和任务 (4) 二.工艺设计 (6) 1. 原料的处理量 (6) 2. 原料液起始浓度 (7) 3. 反应时间 (7) 4. 反应体积 (8) 三. 热量核算 (8) 1. 物料衡算 (8) 2. 能量衡算 (9) 3. 换热设计 (12) 四. 反应釜釜体设计 (13) 1. 反应器的直径和高度 (13) 2. 筒体的壁厚 (14) 3. 釜体封头厚度 (15) 五. 反应釜夹套的设计 (15) 1. 夹套DN、PN的确定 (15) 2. 夹套筒体的壁厚 (15) 3. 夹套筒体的高度 (16) 4. 夹套的封头厚度 (16) 六. 搅拌器的选型 (17) 1. 搅拌桨的尺寸及安装位置 (17) 2. 搅拌功率的计算 (18) 3. 搅拌轴的的初步计算 (18) 结论 (19) 主要符号一览表 (20) 总结 (21) 参考书目 (22)
前言 反应工程课程设计是《化工设备机械基础》和《反应工程》课程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，学习初次尝试反应釜机械设计。化工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。 反应工程是培养学生设计能力的重要实践教学环节。在教师指导下，通过裸程设计，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，当学生首次完成该课程设计后，应达到一下几个目的： 1、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。 2、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，同时还要考虑改善劳动条件和环境保护的有效措施。 3、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。 4、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。 化工设备机械基础课程设计是一项很繁琐的设计工作，而且在设计中除了要考虑经济因素外，环保也是一项不得不考虑的问题。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。
反应釜设计程序 (1)确定反应釜操作方式根据工艺流程的特点，确定反应釜是连续操作还是间歇操作。 (2)汇总设计基础数据工艺计算依据如生产能力、反应时间、温度、装料系数、物料膨胀比、投料比、转化率、投料变化情况以及物料和反应产物的物性数据、化学性质等。 (3)计算反应釜体积 (4)确定反应釜设计（选用）体积和台数。 如系非标准设备的反应釜，则还要决定长径比以后再校算，但可以初步确定为一个尺寸，即将直径确定为一个国家规定的容器系列尺寸。 (5)反应釜直径和筒体高度、封头确定。 (6)传热面积计算和校核。 (7)搅拌器设计。 (8)管口和开孔设计。 (9)画出反应器设计草图（条件图），或选型型号。 3.设计要求（1）进行罐体和夹套设计计算；（2）选择接管、管法兰、设备法兰；（3）进行搅拌传动系统设计；（4）设计机架结构；（5）设计凸缘及选择轴封形式；（6）绘制配料夹套反应釜的总装配图；（7）从总装图中测绘一张零件图或一张部件图。1罐体和夹套的设计1.1 确定筒体内径表4-2 几种搅拌釜的长径比i值搅拌釜种类设备内物料类型长径比i值一般搅拌釜液-固相或液-液相物料i＝1～1.3气-液相物料i＝1～2发酵罐类I＝1.7～2.5 当反应釜容积V小时，为使筒体内径不致太小，以便在顶盖上布置接管和传动装置，通常i取小值，此次设计取i＝1.1。一般由工艺条件给定容积V、筒体内径按式4-1估算：得D=1366mm.式中V－－工艺条件给定的容积，；i——长径比，（按照物料类型选取，见表4-2）由附表4-1可以圆整＝1400，一米高的容积＝1.539 1.2确定封头尺寸椭圆封头选取标准件，其形式选取《化工设备机械基础课程设计指导书》图4-3，它的内径与筒体内径相同，釜体椭圆封头的容积由附表4-2 ＝0.4362 ，（直边高度取50mm）。1.3确定筒体高度反应釜容积V按照下封头和筒体两部分之容积之和计算。筒体高度由计算H1==（2.2-0.4362）/1.539=1.146m，圆整高度＝1100mm。按圆整后的修正实际容积由式V=V1m×H1+V封=1.539×1.100+0.4362=2.129 式中；——一米高的容积/m ——圆整后的高度，m。1.4夹套几何尺寸计算夹套的结构尺寸要根据安装和工艺两方面的要求。夹套的内径可根据内径由500~600700~18002000~3000 +50 +100 +200选工艺装料系数=0.6~0.85选取，设计选取＝0.80。1. 4.1夹套高度的计算H2=（ηV-V封）/V1m=0.755m1.4.2.夹套筒体高度圆整为＝800mm。1.4.3罐体的封头的表面积由《化工设备机械基础》附表4-2查的F封=2.345。1.4.4一米高的筒体内表面由《化工设备机械基础》附表4-1查的。F1m=4.401.4.5实际的传热面积F== 5.6665>3，由《化工设备机械基础》式4-5校核5.6665〉3所以传热面积合适。2夹套反应釜的强度计算强度计算的参数的选取及计算均符合GB150-1998《钢制压力容器》的规程。此次设计的工作状态已知时，圆筒为外压筒体并带有夹套，由筒体的公称直径mm，被夹套包围的部分分别按照内压和外压圆筒计算，并取其中较大者。...[ 过程装备夹套反应釜化工机械化工课程设计] 反应釜设计 摘要
课程设计 设计题目搅拌式反应釜设 学生姓名 学号 专业班级过程装备与控制工程 指导教师
“过程装备课程设计”任务书 设计者姓名：班级：学号： 指导老师：日期： 1.设计内容 设计一台夹套传热式带搅拌的反应釜 2.设计参数和技术特性指标 简图设计参数及要求 容器内夹套 内 工作压力， MPa 设计压力， MPa 工作温 度，℃ 设计温 ＜100＜150 度，℃ 蒸汽 介质有机溶 剂 全容积，m3 操作容积， m3 传热面积， ＞3 m2 腐蚀情况微弱 推荐材料Q345R 搅拌器型 推进式 式 250 r/min 搅拌轴转 速 轴功率 3 kW 接管表
3.设计要求 （1）进行罐体和夹套设计计算；（2）选择接管、管法兰、设备法兰；（3）进行搅拌传动系统设计；（4）设计机架结构；（5）设计凸缘及选择轴封形式；（6）绘制配料反应釜的总装配图；（7）绘制皮带轮和传动轴的零件图 1罐体和夹套的设计 1.1 确定筒体内径 当反应釜容积V 小时，为使筒体内径不致太小，以便在顶盖上布置接管和传动装置，通常i 取小值，此次设计取i ＝1.1。 一般由工艺条件给定容积V 、筒体内径1D 按式4-1估算：得D=1084mm. 式中 V －－工艺条件给定的容积，3m ；
i ――长径比，1 1 H i D = （按照物料类型选取，见表4-2） 由附表4-1可以圆整1D ＝1100，一米高的容积1V 米＝0.953m 1.2确定封头尺寸 椭圆封头选取标准件，其形式选取《化工设备机械基础课程设计指导书》图4-3，它的内径与筒体内径相同，釜体椭圆封头的容积由附表4-2 V 封＝0.1983m ，（直边高度取50mm ）。 1.3确定筒体高度 反应釜容积V 按照下封头和筒体两部分之容积之和计算。筒体高度由计算 H1==（2.2-0.198）/0.95=0.949m ，圆整高度1H ＝1000mm 。按圆整后的1H 修正实际容积由式 V=V1m ×H1+V 封=0.95×1.000+0.198=1.1483m 式中 V 封m --3封头容积，； 1V 米――一米高的容积3m /m 1H ――圆整后的高度，m 。 1.4夹套几何尺寸计算 夹套的结构尺寸要根据安装和工艺两方面的要求。夹套的内径2D 可根据内径1D 由 选工艺装料系数η=0.6~0.85选取，设计选取η＝0.80。 1.4.1夹套高度的计算H2=（ηV-V 封）/V1m=0.758m 1.4.2.夹套筒体高度圆整为2H ＝800mm 。 1.4.3罐体的封头的表面积由《化工设备机械基础》附表4-2查的F 封=1.398。 1.4.4一米高的筒体内表面由《化工设备机械基础》附表4-1查的。F1m=3.46 1.4.5实际的传热面积F=4.166>3，由《化工设备机械基础》式4-5校核4.166〉3所以传热面积合适。
夹套反应釜设计 化学化工学院王信锐化工112班指导老师：陈胜洲
目录 一、夹套反应釜设计任务书 (4) 二、夹套反应釜设计 (5) 1、夹套反应釜的总体结构设计 (5) 2、罐体和夹套的设计 (5) 2.1、罐体和夹套的结构设计 (5) 2.2、罐体几何尺寸的计算 (5) 2.2.1、确定筒体内径 (5) 2.2.2 定封头尺寸 (6) 2.2.3 定筒体高度H1 (6) 2.3夹套的几何尺寸计算 (6) 2.4夹套反应釜的强度计算 (7) 2.4.1强度计算的原则及依据 (7) 2.4.2按内压对筒体和封头进行强度计算 (7) 2.4.3按外压对筒体和封头进行强度校核 (8) 2.4.4水压实验校核计算 (9) 2.5夹套反应釜设计计算数据一览表 (9) 2.5.1几何尺寸 (9) 2.5.2强度计算（按内压计算厚度） (10) 2.5.3稳定性校核（按外压校核厚度） (10) 2.5.4水压实验校核 (11) 3、反应釜的搅拌装置 (12) 3.1、搅拌器的安装方式及其与轴连接的结构设计 (12) 3.2、搅拌轴设计 (12) 3.3、轴的强度一览 (13) 4、反应釜的传动装置 (13) 4.1、常用电机及其连接尺寸 (13) 4.2、釜用减速器类型、标准及选用 (14) 4.3、V带减速机 (14) 4.4、凸缘法兰 (16) 4.5、安装底盘 (16) 4.6、机架 (17) 4.6.1、无支点机架 (17) 4.6.2、单支点机架 (17) 4.6.3、双支点机架 (17) 5、反应釜的轴封装置 (18) 5.1、填料密封 (18) 5.2、机械密封 (18) 6、反应釜其他附件 (19) 6.1支座 (19) 6.2、手孔和入孔 (20) 6.3、设备接口 (21) 6.3.1、接管与管法兰 (21)
反应釜釜体的设计 目录 1概述 (2) 2工艺设计 (2) 釜体容积 (2) 最大工作压力 (2) p= (2) 根据要求操作压力 W 设计压力p＝（～）W p，取p＝W p=×=； (2) 工作温度 (3) 工作介质 (3) 3机械设计 (3) 釜体DN、PN的确定 (3) 3.1.1釜体DN的确定 (3) 3.1.2釜体PN的确定 (3) 釜体壁厚的确定 (3) 3.2.1筒体壁厚的设计 (3) 釜体封头的设计 (3) 3.3.1封头的选型 (3) 3.3.2封头的壁厚的设计 (3) 3.3.3封头的直边尺寸、体积及重量的确定 (4) 筒体长度H的设计 (4) 3.4.1筒体长度H的设计 (4) 3.4.2釜体长径比L/D i的复核 (4) 外压筒体壁厚的设计 (4) 3.5.1设计外压的确定 (4) 3.5.2试差法设计筒体的壁厚 (4) 3.5.3图算法设计筒体的壁厚 (5) 外压封头壁厚的设计 (5) 3.6.1设计外压的确定 (5) 3.6.2封头壁厚的计算 (5) 4总结 (6) 参考文献 (6)
1概述 反应釜釜体的作用是为物料反应提供合适的空间。釜体中的筒体基本上是圆筒，封头常采用椭圆形封头、锥形封头和平盖，以椭圆形封头应用最广。根据工艺需要，釜体上装有各种接管，以满足进料、出料、排气等要求。为对物料加热或取走反应热，常设置外夹套或内盘管。上封头焊有凸缘法兰，用于釜体与机架的连接。操作过程中为了对反应进行控制，必须测量反应物的问的、压力、成分及其他参数，容器上还设置有温度、压力等传感器。支座选用时应考虑釜体的大小和安装位置，小型的反应器一般用悬挂式支座，大型的用裙式支座或支承式支座。 釜体结构简图 (CAD) 2工艺设计 釜体容积 对于反应釜，釜体容积通常是指圆柱形筒体及下封头所包含的容积之和。 根据釜体容积容积V的性质，选定H/Di的值，若忽略釜体低封头容积，可以认为 3/ 44 i i i i H V D H D H D D ππ?? === ? ?? 根据规定可知： i D=1200mm，又因为一般反应釜的/ i H D=1~1.3,,由此可得出 33 1.36~1.76 44 i i i H V D H D m D ππ?? === ? ?? 最大工作压力 根据要求操作压力 W p= 设计压力p＝（～） W p，取p＝ W p=×=；
0.95m 3 夹套反应釜设计计算说明书 一、罐体和夹套设计计算 1.1 罐体几何尺寸计算 1.1.1 选择筒体和封头的形式 选择圆柱筒体及椭圆形封头。 1.1.2 确定筒体内径 已知设备容积要求0.95m 3 ，按式（4-1）初选筒体内径： 式中，V=0.95m 3 ，根据【2】38页表4-2，常反应物料为液-液类型， i =H 1/D 1=1～1.3，取 i =1.3，代入上式，计算得 3 31440.95==1.032i 3.14 1.1V D π?? ? 将D 1的估算值圆整到公称直径系列，取D 1=1100mm ， 1.1.3 确定封头尺寸 标准椭圆形封头尺寸查附表4-2，DN=1100mm ，选取直边高度h 2=25mm 。 1.1.4 确定筒体高度 当D 1=1100mm, h 2=25mm 时，由【2】附表D-2查得椭圆形封头的容积V 封=0.1980 m 3 ，由附表D-1查得 筒体1m 高的容积V 1m =0.950 m 3 ，按式（4-2）: H 1=(V-V 封)/V 1m =（0.950-0.198）/0.95=0.7916m 考虑到安装的方便，取H 1=0.9m ，则实际容积为 V= V 1m ×H 1+ V 封=0.950×0.9+0.198=1.053 m 3 1.2 夹套几何尺寸计算 1. 2.1 选择夹套结构 选择【2】39页图4-4 (b)所示结构。 1.2.2 确定夹套直径 查【2】表4-3, D 2= D 1+100=1100+100=1200mm 。套封头也采用椭圆形并与夹套筒体取相同直径。 1.2.3 确定夹套高度 装料系数η=操作容积/全容积=0.9/0.95=0.85 按式4-4计算夹套高度： H 2≥(ηV- V 封)/ V 1m =(0.85×1.053-0.198)/0.95=0.734 m 取H 2=750mm 。选取直边高度h 2=25mm 。 1.2.4 校核传热面积 查【2】附表D-2，由D 1=1100mm ，得罐体封头表面积F 1封=1.3980 m 2 查【2】附表D-1，一米高筒体内表面积F 1m =3.46 m 2 31 4i V D π ?罐体结构示意图
化工设备机械设计 姓名: 班级: 学号:
目录 反应釜设计的有关内容 (3) 第一章反应釜釜体的设计 1.1 釜体DN 、PN的确定 (4) 1.2 釜体筒体壁厚的设计 (4) 1.3 釜体封头的设计 (4) 1.4筒体长度H的设计 (5) 1.5外压筒体壁厚的设计 (6) 1.6外压封头壁厚的设计 (7) 第二章反应釜夹套的设计 2.1夹套DN的确定、PN的确定 (8) 2.2夹套筒体壁厚的设计 (8) 2.3夹套封头的设计 (8) 第三章反应釜釜体及夹套的压力试验 3.1釜体的水压试验 (10) 第四章反应釜附件的选型及尺寸设计 4.1釜体法兰联接结构的设计 (11) 4.2工艺接管的设计 (12) 4.3管法兰尺寸的设计 (13) 4.4垫片尺寸及材质 (14) 4.5固体物料进口的设计 (14) 4.6 视镜的选型 (15) 4.7 支座的选型及设计 (16) 第五章搅拌装置的选型与尺寸设计 5.1 搅拌轴直径的初步计算 (18) 5.2 搅拌轴临界转速校核计算 (18)
5.3联轴器的型式及尺寸的设计 (18) 5.4搅拌桨尺寸的设计 (19) 5.5搅拌轴的结构及尺寸的设计 (19) 第六章传动装置的选型与设计 6.1电动机的选型 (22) 6.2减速机的选型 (22) 6.3机架的设计 (23) 6.4底座的设计 (23) 6.5反应釜的轴封装置设计 (23) 第七章焊缝结构的设计 7.1釜体上的主要焊缝结构 (25) 7.2夹套上的焊缝结构的设计 (26) 第八章固体物料进口的开孔及补强计算 8.1封头开人孔后被削弱的金属面积A的计算 (27) A的计算 (27) 8.2有效补强区内起补强作用金属面积 1 8.3判断是否需要补强的依据 (28) 第九章反应釜的装配图及部件图
《 夹套反应釜设计计算说明书 一、罐体和夹套设计计算 罐体几何尺寸计算 选择筒体和封头的形式 选择圆柱筒体及椭圆形封头。 确定筒体内径 * 已知设备容积要求，按式（4-1）初选筒体内径： 式中，V=，根据【2】38页表4-2，常反应物料为液-液类型， i =H 1/D 1=1～，取 i =，代入上式，计算得 1D ? ( 将D 1的估算值圆整到公称直径系列，取D 1=1100mm ， 确定封头尺寸 标准椭圆形封头尺寸查附表4-2，DN=1100mm ，选取直边高度h 2=25mm 。 确定筒体高度 当D 1=1100mm, h 2=25mm 时，由【2】附表D-2查得椭圆形封头的容积V 封= m 3 ，由附表D-1查得筒体1m 高的容积V 1m = m 3 ，按式（4-2）: H 1=(V-V 封)/V 1m =（）/= 考虑到安装的方便，取H 1=，则实际容积为 V= V 1m ×H 1+ V 封=×+= m 3 【 夹套几何尺寸计算 选择夹套结构 选择【2】39页图4-4 (b)所示结构。 确定夹套直径 查【2】表4-3, D 2= D 1+100=1100+100=1200mm 。套封头也采用椭圆形并与夹套筒体取相同直径。 确定夹套高度 装料系数η=操作容积/全容积== · 按式4-4计算夹套高度： 31 4i V D π ?罐体结构示意图
H 2≥(ηV- V 封)/ V 1m =× m 取H 2=750mm 。选取直边高度h 2=25mm 。 校核传热面积 查【2】附表D-2，由D 1=1100mm ，得罐体封头表面积F 1封= m 2 查【2】附表D-1，一米高筒体内表面积F 1m = m 2 校核传热面积： 实际总传热面积F=F 筒+ F 1封=F 1m ×H 2 +F 1封=×+= m 2> m 2 ，可用。 : 罐体及夹套的强度计算 确定计算压力 按工艺条件，罐体内设计压力P 1=；夹套内设计压力P 2= 液体静压力P 1H =ρgH 2×10-6=1000×××10-6 =，取P 1H = 计算压力P 1c =P 1+P 1H =+= 夹套无液体静压，忽略P 2H ，故P 2c =P 2。 选择设备材料 " 分析工艺要求和腐蚀因素，决定选用Q235-A 热轧钢板，其中100℃-150℃下的许用应力为：[ó]t =113Mpa 。 罐体筒体及封头壁厚计算 罐体筒体壁厚的设计厚度为 采用双面焊缝，进行局部无损探伤检查，按教材表10-9，取焊缝系数φ=，C 2=2mm ，则 []1c 1d1210.191100 = 2 1.092 3.09 21130.850.19 2t c p D C p δσ??+= +=+=??-- % 查教材表10-10，取钢板负偏差C 1=，则δd1+C 1=，考虑到最小厚度 mim δ为3mm ，取名义厚度δn =5mm 罐体封头壁厚的设计厚度为 []11 d110.191100 = 2 1.092 3.09 21130.850.50.19 20.5c t c P D P δσ??= +=+=??-?-‘ 查教材表10-10，取钢板负偏差C 1=，则δd1’+C 1=，考虑到最小厚度 mim δ为3mm ，取名义厚度δn ’=5mm 夹套筒体及封头壁厚计算 夹套筒体壁厚的设计厚度为 - 采用双面焊缝，进行局部无损探伤检查，按【1】161页表10-9，取焊缝系数φ=（夹套封头用钢板拼焊），C 2=2mm ，则 []2 2c i d t c p D C p δσ?=+-[]2 2c i d t c p D C p δσ?= +-
课程设计 资料袋 机械工程学院（系、部） 2012 ~ 2013 学年第二学期 课程名称指导教师职称 学生专业班级班级学号题目酸洗反应釜设计 成绩起止日期 2013 年 6 月 24 日～ 2013 年 6 月 30 日 目录清单 . . .
过程设备设计 设计说明书 酸洗反应釜的设计 起止日期： 2013 年 6 月 24 日至 2013 年 6 月 30 日 学生 班级 学号 成绩 指导教师(签字) 机械工程学院（部） 2013年6月26日
课程设计任务书 2012—2013学年第二学期 机械工程学院（系、部）专业班级 课程名称：过程设备设计 设计题目：酸洗反应釜设计 完成期限：自 2013 年 6 月 24 日至 2013 年 6 月 30 日共 1 周 指导教师（签字）：年月日系（教研室）主任（签字）：年月日 目录
第一章绪论 (4) 1.1 设计任务 (2) 1.2 设计目的 (2) 第二章反应釜设计 (2) 第一节罐体几何尺寸计算 (2) 2.1.1 确定筒体径 (2) 2.1.2 确定封头尺寸 (2) 2.1.3 确定筒体高度 (2) 2.1.4 夹套的几何尺寸计算 (3) 2.1.5 夹套反应釜的强度计算 (4) 2.1.5.1 强度计算的原则及依据 (4) 2.1.5.2 筒及夹套的受力分析 (4) 2.1.5.3 计算反应釜厚度 (5) 第二节反应釜釜体及夹套的压力试验 (6) 2.2.1 釜体的水压试验 (6) 2.2.1.1 水压试验压力的确定 (6) 2.2.1.2 水压试验的强度校核 (6) 2.2.1.3 压力表的量程、水温及水中Cl-的浓度 (6) 2.2.2 夹套的水压试验 (6) 2.2.2.1 水压试验压力的确定 (6) 2.2.2.2 水压试验的强度校核 (6) 2.2.2.3 压力表的量程、水温及水中Cl-的浓度 (6) 第三节反应釜的搅拌装置 (1) 2.3.1 桨式搅拌器的选取和安装 (1) 2.3.2 搅拌轴设计 (1) 2.3.2.1 搅拌轴的支承条件 (1) 2.3.2.2 功率 (1) 2.3.2.3 搅拌轴强度校核 (2) 2.3.2.4 搅拌抽临界转速校核计算 (2) 2.3.3 联轴器的型式及尺寸的设计 (2) 第四节反应釜的传动装置与轴封装置 (1) 2.4.1 常用电机及其连接尺寸 (1) 2.4.2 减速器的选型 (2) 2.4.2.1 减速器的选型 (2) 2.4.2.2 减速机的外形安装尺寸 (2) 2.4.3 机架的设计 (3) 2.4.4 反应釜的轴封装置设计 (3) 第五节反应釜其他附件 (1) 2.5.1 支座 (1) 2.5.2 手孔和人孔 (2) 2.5.3 设备接口 (3) 2.5.3.1 接管与管法兰 (3) 2.5.3.2 补强圈 (3) 2.5.3.3 液体出料管和过夹套的物料进出口 (4) 2.5.3.4 固体物料进口的设计 (4) 第六节焊缝结构的设计 (7) 2.6.1 釜体上的主要焊缝结构 (7) 2.6.2 夹套上的焊缝结构的设计 (8) 第三章后言............................................................. 错误!未定义书签。 3.1 结束语 ......................................................... 错误!未定义书签。 3.2 参考文献....................................................... 错误!未定义书签。