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夹套反应釜课程设计说明书1. 引言夹套反应釜是一种常用于化学工业生产中的反应设备，它具有双层结构，内层为反应容器，外层为夹套。
夹套内可以通过流体循环来控制反应温度，从而实现对反应过程的控制和调节。
本课程设计旨在介绍夹套反应釜的原理、结构、操作方法以及相关实验技术。
2. 夹套反应釜原理夹套反应釜利用夹套内流体循环的方式来控制反应温度。
通过在夹套中加热或冷却流体，可以使得反应容器内的温度升高或降低。
这一原理使得夹套反应釜成为控制化学反应过程温度的重要设备。
3. 夹套反应釜结构夹套反应釜主要由以下几个部分组成： - 反应容器：位于夹套内部，用于装载化学物质进行反应。
- 外壳：包裹整个设备，起到保护作用。
- 夹套：位于外壳与反应容器之间，用于循环流体来控制反应温度。
- 加热装置：用于加热夹套中的流体，提高反应温度。
- 冷却装置：用于冷却夹套中的流体，降低反应温度。
4. 夹套反应釜操作方法4.1 准备工作在操作夹套反应釜之前，需要进行以下准备工作： - 检查设备是否完好，并确保所有连接部位紧固可靠。
- 清洁反应容器，并将待反应物质准确称量放入容器中。
- 准备好所需的流体，根据需要调节其温度。
4.2 加热操作1.打开加热装置，并设置所需的加热温度。
2.开启循环泵，使流体开始在夹套内循环。
3.监测反应容器内温度的变化，根据需要调节加热功率和循环泵的流速。
4.当达到设定的目标温度时，关闭加热装置和循环泵。
4.3 冷却操作1.打开冷却装置，并设置所需的冷却温度。
2.开启循环泵，使流体开始在夹套内循环。
3.监测反应容器内温度的变化，根据需要调节冷却功率和循环泵的流速。
4.当达到设定的目标温度时，关闭冷却装置和循环泵。
5. 实验技术夹套反应釜在化学实验中有着广泛的应用。
以下是几种常见的实验技术： - 温度控制实验：通过调节加热或冷却装置，控制夹套中流体的温度，从而研究不同温度下化学反应的动力学和产物生成情况。
本科毕业生论文教学院：化学与材料工程学院专业：化学工程与工艺（精细化工方向）学号： 201040820115 学生姓名：李生江指导教师：2012年6月13日大型作业任务书42011～2012 学年第2学期学生姓名：专业班级：化学工程与工艺（精细化工方向）2009（1）指导教师：工作部门：化工教研室一、大型作业题目：夹套反应釜二、大型作业内容（含技术指标）1. 容积：20m3；2. 反应温度：150℃，加热介质：水蒸气；3. 使用地点：黄石某地区。
4. 作业成果：计算书1份，设备图1张（A1图纸手工绘制）。
三、进度安排1．5月28日：分配任务；2．5月28日-6月03日：查询资料、初步设计；3．6月04日-6月08日：设计计算，完成报告。
四、基本要求1．设计方案：根据给定的条件合理选择设备的结构以及合适的材料，立式容器或卧式容器的筒体和封头、钢板卷制焊接结构接头、钢板材料的型号及热处理条件等；2．设计计算：依据材料的性能，对选用设备的壁厚进行计算、稳定性进行校核；3．辅助设备的选型：包括典型辅助设备的主要尺寸计算及型号规格：人孔或手孔设计、法兰的型号规格、接管开孔结构、视镜或液面镜以及容器的支座选型等。
教研室主任签名：2012 年月日目录1 绪论 (1)1.1反应釜的基本特点 (1)1.2反应釜的发展趋势 (2)2反应釜的设计参数及要求 (3)3 夹套反应釜设计 (4)3.1夹套反应釜的总体结构 (4)3.1.1釜体部分 (4)3.1.2传热装置 (4)3.2反应釜的罐体和夹套的设计 (5)3.2.1罐体和夹套的结构设计 (5)3.2.2筒体的几何尺寸计算 (5)3.2.2夹套几何尺寸计算 (5)3.2.3强度计算 (6)3.2.4稳定性校核 (7)3.2.5水压试验校核 (8)3.3反应釜搅拌装置设计 (8)3.3.1搅拌器选择 (8)3.3.2设计搅拌轴 (9)3.4传动装置设计 (10)3.4.1动力设计 (10)3.4.2轴封装置设计 (10)3.4.3联轴器 (11)3.4.4凸缘法兰选择 (11)4 反应釜附件选用 (12)4.1耳式支座选用 (12)4.2接管表 (13)4.3人孔选择 (13)5 参考文献 (14)1 绪论1.1反应釜的基本特点反应釜体普遍采用钢制(或衬里)、铸铁或搪玻璃。
化工设备械基础《夹套反应釜设计说明书》院系：西北大学化工学院年级：2010级专业：制药工程姓名：李军学号：2010115114指导教师：杨斌日期：2012年6月4日目录一设计内容概述⑴设计要求⑵设计参数和技术特性指标⑶设计条件二强度设计计算⑴几何尺寸⑵强度计算（按内压计算厚度）⑶稳定性校核（按外压校核厚度）⑷水压实验校核三标准零部件的选取⑴支座⑵手孔⑶视镜⑷法兰⑸接管四参考文献五意见和建议一、夹套反应釜设计任务书一、夹套反应釜设计任务书设计者姓名：李军班级：制药工程学号：2010115114指导老师姓名：杨斌日期：2012年6月4日（一）设计内容：设计一台夹套传热式配料罐（二）设计参数和技术性能指标（三）设计要求：⒈进行罐体和夹套设计计算；⒉选择支座形式并计算；⒊手孔校核计算；⒋选择接管，管法兰，设备法兰；⒌绘制装备图（1#图纸）；（四）设计要求，压力容器的基本要求是安全性和经济性的统一。
安全是前提，经济是目标，在充分保证安全的前提下，尽可能做到经济。
经济性包括材料的节约，经济的制造过程，经济的安装维修。
设计檔，压力容器的设计檔，包括设计图样，技术条件，强度计算书，必要时还要包括设计或安装、使用说明书。
若按分析设计标准设计，还应提供应力分析报告。
强度计算书的内容至少应包括：设计条件，所用规范和标准、材料、腐蚀裕度、计算厚度、名义厚度、计算应力等。
设计图样包括总图和零部件图。
设计条件，应根据设计任务提供的原始数据和工艺要求进行设计，即首先满足工艺设计条件。
设计条件常用设计条件图表示，主要包括简图，设计要求，接管表等内容。
简图示意性地画出了容器的主体，主要内件的形状，部分结构尺寸，接管位置，支座形式及其它需要表达的内容。
二、设计计算 （夹套反应釜设计计算）（一）几何尺寸 1-1 全容积 V=1.43m 1-2 操作容积 V 1=1.123m 1-3 传热面积 F=52m 1-4 釜体形式：圆筒形 1-5 封头形式：椭圆形 1-6 半径比 i=1H /1D =1.11-7 初算筒体内径 1D ≅带入计算得：1D ≅1.175 m1-8 圆整筒体内径1D =1200 mm1-9 一米高的容积1m V 按附表4-1选取 1m V =1.1313m 1-10 釜体封头容积1V 封按附表4-2选取 1V 封=0.2553m1-11 釜体高度1H =(V -1V 封)/1m V =1.012m1-12 圆整釜体高度1H =1000 mm1-13 实际容积V=1m V *1H +1V 封=1.131*1.0+0.2553m =1.393m1-14 夹套筒体内径2D 按表4-3选取得： 2D =1D +100=1300 mm1-15 装料系数η=V 操/V=0.81-16 操作容积V 操=1.123m1-17 夹套筒体高度2H ≥(ηV -1V 封)/1m V =0.765m1-18 圆整夹套筒体高度2H =800 mm1-19 罐体封头表面积1F 封按附表4-2选取1F 封=1.66252m1-20 一米高筒体内表面积1m F按附表4-1选取1m F =3.772m1-21 实际总传热面 按式4-5校核F=1m F *2H +1F 封=3.77*0.7+1.6625=4.68122m >32m （二）强度计算（按内压计算厚度） 2-1 设备材料 Q345--R2-2 设计压力（罐体内）1P =0.2 MPa 2-3 设计压力（夹套内）2P =0.3 MPa 2-4 设计温度（罐体内）1t <120℃ 2-5 设计温度（夹套内）2150t <℃ 2-6 液柱静压力 1H P =0.0088 MPa 2-7 计算压力1CP =1P =0.2MPa2-8 液柱静压力 2H P =0MPa 2-9 计算压力2CP =2P =0.3MPa2-10 罐体及夹套焊接系数 采用双面焊，局部无损探伤 0.85ϕ=2-11 设计温度下材料许用应力 []tσ=170Mpa 2-12 罐体筒体计算厚度 []11112C tCP D δ=σϕ-P =0.83mm 2-13 夹套筒体计算厚度 []22222C tCP D δ=σϕ-P =1.35mm 2-14 罐体封头计算厚度ct c p D p 211'][20.5-=1φσδ=0.83mm2-15 夹套封头计算厚度ctc p D p 211'][20.5-=1φσδ=1.35mm2-16 假设钢板厚度为3.8~4.0 mm 2-17 取钢板厚度负偏差 1C =0.30 mm2-18 腐蚀裕量2C =2.0 mm2-19 厚度附加量12C C C =+=2. 3mm2-20 罐体筒体设计厚度 δ1c =δ1+C 2=0.83+2.3=3.13mm 2-21 夹套筒体设计厚度 δ2C =δ2+C 2=1.35+2.3=3.65mm 2-22 罐体封头设计厚度 δ1C ʹ=δ1ʹ+C 2=0.83+2.3=3.13mm 2-23 夹套封头设计厚度 δ2C ʹ=δ2ʹ+C 2=1.35+2.3=3.65mm 2-24 罐体筒体名义厚度 1n δ=4 mm 2-25 夹套筒体名义厚度 2n δ=4 mm 2-26 罐体封头名义厚度 '1nδ=4 mm 2-27 夹套封头名义厚度'2nδ=4 mm⒉ 稳定性校核（按外压校核厚度） 3-1 罐体筒体名义厚度1n δ=10mm(假设)3-2 厚度附加量 C=1C +2C =0.8+2.0=2.8mm 3-3 罐体筒体有效厚度1e δ=1n δ-C=10-2.8=7.2mm 3-4 罐体筒体外径1O D =1D +21n δ=1200+2*8=1216 mm 3-5 筒体计算长度L=2H +1/31h +2h =800+*300/3+25=925 mm 3-6 系数L/1O D =925/1216=0.761 3-7 系数1O D /1e δ=1216/7.2=233.8463-8 系数 查参考文献1 图11-5 得： A=0.000833-9 系数 查参考文献1 图 11-8 得： B=113 3-10 []p =11/O eB D δ=0.669>0.3Mp ，所以稳定。
第一章 反应釜釜体与传热装置搅拌设备常被称作搅拌釜（或搅拌槽），当搅拌设备用作反应器时，又被称为搅拌釜式反应器，有时简称反应釜。
釜体的结构型式通常是立式圆筒形，其高径比值主要依据操作容器的装液高径比以及装料系数大小而定。
传热方式有两种：夹套式壁外传热结构和釜体内部蛇管联合使用。
根据工艺需要，釜体上还需要安装各种工艺接管。
所以，反应釜釜体和传热装置设计的主要内容包括釜体的结构和部分尺寸、传热形式和结构、各种工艺接管的安设等。
1.1反应釜釜体1.1.1确定反应釜釜体的直径和高度在已知搅拌器的操作容积后，首先要选择筒体适宜的长径比（H/D i ），以确定筒体直接和高度。
选择筒体长径比主要考虑一下两方面因素：① 长径比对搅拌功率的影响：在转速不变的情况下，P ∝D 5(其中D ：搅拌器直径；P ：搅拌功率），P 随釜体直径的增大而增大很多，减小长径比只能无谓的损耗一些搅拌功率。
一次一般情况下，长径比应该大一点。
② 长径比对传热的影响：当容积一定时H/D i 越高越有利于传热。
长径比的确定通常采用经验值。
在确定反应釜直径和高度时，还应该根据反应釜操作时所允许的装料程度---装料系数η等予以综合考虑，通常装料系数η可取0.6-0.85.如果物料在反应过程中产生泡沫或沸腾状态，η应取较低值，一般为0.6-0.7；若反应状态平稳，可取0.8-0.85（物料粘度大时可取最大值）。
因此，釜体的容积V 与操作溶积V 0有如下关系：V=V 0/η…………………………………………………………………（1.1） 选取反应釜装料系数η=0.8，由V=V 0/η可得设备容积：V 0=V ×η=1×0.8=0.83m 选取H/D i =1.0，由公式m D H V D ii 08.10.10.14433=⨯⨯==ππ……………………………………（1.2）将计算结果圆整至公称直径标准系列，选取筒体直径D i =1000mm ，查《化工设备机械基础》表8-27，DN=1000mm 时的标准封头曲面高度h=250mm ，直边高度h 2=25mm ，封头容积V h =0.1513m ，由手册查得每一米高的筒体容积为3195.0m V =。
夹套传热式带搅拌的反应釜设计说明书组员：源学号：3099990054勇华学号：3099990055叙学号：3090343125黄承标学号：3090343108专业班级：化学工程与工艺09-1班指导老师：淑华设计时间：2011年12月19日至2011年12月30日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。
化工设备机械基础课程设计题目：1m3夹套反应釜设计学院:化学与材料工程学院专业: 化学工程班级: 10化工XX:学号:指导老师:完成日期: 2012年6月1日夹套反应釜设计任务书设计者：班级：10化工学号：指导老师：日期：一、设计内容设计一台夹套传热式带搅拌的配料罐。
二、设计参数和技术特性指标见下表三、设计要求1.进行罐体和夹套设计计算；2.选择支座形式并进行计算；3.手孔校核计算；4.选择接管、管法兰、设备法兰；5.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：定出带型，带轮相关尺寸（指定选用库存电机Y1322-6，转速960r/min,功率5.5kW）；（3）选择轴承；（4）选择联轴器；（5）进行罐内搅拌轴的结构设计、搅拌器与搅拌轴的连接结构设计；6.设计机架结构；7.设计凸缘及安装底盖结构；8.选择轴封形式；9.绘制装配图；10. 绘传动系统部件图。
表1 夹套反应釜设计任务书简图设计参数及要求容器内夹套内工作压力，Mpa设计压力，MPa0.2 0.3工作温度，℃设计温度，℃<100 <150介质染料及有机溶剂冷却水或蒸汽全容积，m3 1.0操作容积，m30.8全容积传热面积，m2>3.5腐蚀情况微弱推荐材料Q235-A搅拌器型式推进式搅拌轴转速，r/min200轴功率，kW 4接管表符号公称尺寸DN连接面形式用途a 25 蒸汽入口b 25 加料口c 80 视镜d 65 温度计管口e 25 压缩空气入口f 40 放料口g 25 冷凝水出口h 100 手孔目录1. 夹套反应釜的结构51.1 夹套反应釜的功能和用途51.2 夹套反应釜的反应条件52. 设计标准63. 设计方案的分析和拟定64. 各部分结构尺寸的确定和设计计算74.1 罐体和夹套的结构设计74.1.1 罐体几何尺寸计算84.1.2 夹套几何尺寸计算104.2 夹套反应釜的强度计算124.2.1 强度计算(按内压计算强度)124.2.2 稳定性校核(按外压校核厚度)154.2.3水压试验校核214.3 反应釜的搅拌器234.3.1 搅拌装置的搅拌器234.3.2 搅拌器的安装方式及其与轴连接的结构设计234.3.3 搅拌装置的搅拌轴设计244．4反应釜的传动装置设计264.4.1 常用电机及其连接尺寸264.4.2釜用减速机类型、标准及其选用264.4.3 V带减速机274.4.4凸缘法兰304.4.5安装底盖314.4.6机架314.4.7联轴器324.5 反应釜的轴封装置设计334.5.1 填料密封334.5.2 机械密封334.6反应釜的其他附件设计344.6.1 支座344.6.2 手孔和人孔354.6.3 设备接口355. 设计小结386. 参考文献39设计说明书1. 夹套反应釜的结构夹套反应釜主要由搅拌容器、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。
浙江海洋学院化工设备机械基础课程设计成果说明书（2009级）题目夹套反应釜设计学院石油化工学院专业化学工程与工艺班级学号学生姓名指导教师完成日期 2019年6月20日目录一、罐体几何尺寸计算-----------------------------------------------11.确定筒体内径------------------------------------------------------------12.确定筒体高度------------------------------------------------------------13.罐体及夹套参------------------------------------------------------------1二、夹套反应釜的强度计算---------------------------------------------------11.压力计算-----------------------------------------------------------------22.罐体及夹套厚度计算-------------------------------------------------------2三、稳定性校核（按外压校核罐体厚度）--------------------------------------3 四、水压试验校核-----------------------------------------------------4 五、带传动设计计算（指定选用电机Y160M2-8，转速为720r/min ）----------5 六、搅拌器的选择-----------------------------------------------------61.搅拌轴直径的初步计算----------------------------------------------62.搅拌轴长度-------------------------------------------------------63.搅拌抽临界转速校核计算--------------------------------------------74.浆式搅拌器尺寸的设计----------------------------------------------7 七、联轴器设计------------------------------------------------------81.联轴器的型式及尺寸的设计------------------------------------------82.轴承的型式及尺寸的设计--------------------------------------------83.反应釜的轴封装置的选型-------------------------------------------84.轴封装置的结构及尺寸---------------------------------------------8 八．机架的设---------------------------------------------------------9 九.选择接管、管法兰、设备法兰及其他构件------------------------------9 十、选择安装底盖结构-----------------------------------------------10 十一、选择支座形式并进行计算----------------------------------------101.支座的选型及尺寸的初步设计--------------------------------------102.支座载荷的校核计算---------------------------------------------11 十二、焊缝结构的设计-----------------------------------------------12 十三、手孔选择与补强校核--------------------------------------------13 十四、小结-----------------------------------------------------------14 参考文献------------------------------------------------------------140.9 m 3夹套反应釜设计一、罐体几何尺寸计算1.确定筒体内径工艺条件给定容积V=0.9 m 3、筒体内径估算1D ：1D3=1014mm 式中 V ——工艺条件给定容积，m 3； i ——长径比，11H i=D 取值1.1； 将D 1估算值圆整到公称直径1100 mm 2.确定筒体高度由1D =1100 mm 查表参考文献【2】D-1得1m 高的容积V 1m =0.950 m 3；查表D-2得罐体封头容积1V 封=0.1980 m 3；估算罐体筒体高度；11m 1H =V-V /V 封（）=（0.9-0.1980）/0.950=0.739 m=739 mm将1H 估算值圆整到公称直径800 mm 3.罐体及夹套参数罐体实际容积V=V 1m *1H +1V 封0.950*0.8+0.1980=0.958 m 3；由1D =1100 mm 查参考文献【2】表4-3夹套筒体内径2D =1200 mm ； 选取η=0.85；2H 1m 1ηV V /V ≥-封（）=（0.85*0.958-0.1980）/0.95=0.649 m=649mm ； 将2H 估算值圆整到公称直径700 mm查参考文献【2】表D-2罐体封头表面积1F 封=1.3980 2m ； 1m 高筒体内表面积1m F =3.46 2m ； 实际总传热面积:F=1m F *2H +1F 封=3.46*0.7+1.3980=3.82 2m >3.8 2m ； 二、夹套反应釜的强度计算1.压力计算材料选择为Q235-A ；由工作压力（罐体内）0.18 MPa,工作压力（夹套内）0.25 MPa ； 可得设计压力（罐体内）P 1=0.18*1.1=0.2 MPa （有安全阀），设计压力（夹套内）P 2=0.25*1.2=0.3 MPa （无安全阀）； 工作温度（罐体内）t 1<120c 。
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。
目录1 设计方案的分析和拟定 (6)2. 反应釜釜体的设计 (6)2.1罐体和夹套的结构设计 (6)2.2 罐体几何尺寸计算 (7)2.2.1确定筒体内径 (7)2.2.2 确定封头尺寸 (7)2.2.3 确定筒体的厚度Hi (8)2.3 夹套几何尺寸计算 (8)2.4 夹套反应釜的强度计算 (9)2．4.1 强度计算的原则及依据 (9)2.4.2 按内压对圆筒和封头进行强度计算 (9)2.4.3 按外压对筒体和封头进行强度校核 (10)2.4.4 夹套厚度计算 (11)2.4.5 水压试验校核计算 (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 (13)4 反应釜的传动装置 (14)4.1 常用电机及其连接 (14)4.2 釜用减速机类型，标准及其选用 (14)4.3 凸缘法兰 (15)4.4 安装底盖 (15)4.5 机架 (15)4.6 联轴器 (16)5 反应釜的轴封装置 (16)6 反应釜的其他附件 (16)6.1 支座 (16)6.2人孔 (17)6.3 设备接口 (17)7 反应釜的装配图 (17)课程设计任务书设计目的：把所学《化工设备机械基础》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：设计时要有较精确的设计内容和步骤，一份设计计算说明书，(设计计算说明书是图纸设计的理论依据，是设计计算的整理和总结，是审核设计的技术文件之一。
主要内容有： 1 . 目录；2 . 设计任务书；3. 设计方案的分析和拟定；4. 各部分结构尺寸的确定和设计计算；5. 设计小结；6. 参考资料。
)CAD图纸一张，用A2纸打印。
设计内容：设计一张带有搅拌装置的夹套反应釜。
第三组组长：张定成设计人：张定成设计任务书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浆式搅拌器；考虑到机械轴封的实用性和应用的广泛性，所以轴封采用机械轴封。
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。
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. 反应釜釜体的设计反应釜是有罐体和夹套两部分构成，罐体是反应的核心，为物料完成搅拌过程提供一个空间。
夹套为反应的操作温度提供保障，是一个套在罐体外的密封空间容器。
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。
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。
夹套型式与罐体大致一致。
2.2 罐体几何尺寸计算2.2.1确定筒体内径一般有工艺条件给定容积V、筒体内径D i估算：iD≅式中i为长径比即：iiHiD=，有表4-2选取。
根据题意取i=1.0，已知V=1.0,则D i =1084mm, 将D i 圆整到公称直径系列，则D i =1000(mm).2.2.2 确定封头尺寸（1）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=D i =1000（mm）曲边高度h i =250mm 直边高度h2=25mm 容积V=0.1505m3 （2）封头厚度计算由公式[]Di20.5ctcpspσϕ=-其中P c =0.2[]tσ=113MP (由参考文献附表9查的) 封头焊接采取双面焊、全焊透，局部无损伤，则φ=0.85 计算S=0.7×1400/(2113×0.85-0.5×0.7)=5.1 mm由参考文献一表4-9查得：负偏差C1=0.5mm由参考文献一表4-11查得：腐蚀裕量C2=1.5mm计算名义厚度Sn=S+C1+C2+Δ=5.1+1.5+0.5+0.9=8mm故封头厚度取8mm（3）由于S<10mm 则封头的直边高度h2 =25mm有附表4-2 知封头内表面积A=2.2346m2 容积V=0.3977m32.2.3 确定筒体的厚度H i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Hi按下式计算并进行圆整：Hi=(V－V封)/V im式中V封------------封头容积：0.3997 m3V im ------------1m高筒体容积（见附表4-1）：V im =1.539 m3 /m得Hi= (2.5-0.3977)/1.539=1.3660m圆整后的Hi=1.4m=1400mm按筒高圆整后修正实际容积：V= V im×H i + V封=1.4*1.539+0.3977=2.55 m3 >2.5 m32.3 夹套几何尺寸计算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。
夹套的安装尺寸见图4-6，夹套内径D2可根据筒体内径D1按表4-3选取：D2 =D1+100=1500mm夹套下封头型式同筒体封头，直径D2与夹套筒体相同。
夹套高H2有传热面积而决定，不能低于料液高，装料系数：y=操作容积/全容积=2÷2.5=0.8夹套高H2 计算：H2 = （ηV-V封）÷V im 代入数值计算得：H2 =1.04 m夹套所包围的罐体的表面积，一定要大于工艺要求的传热面积F，即：F封＋F筒>=F 其中 F筒=H2 ×F1m故 F封＋F筒=2.2346＋4.40×1.04=7.07>=7㎡所以换热要求满足。
筒体和上封头的连接采用甲型平焊法兰连接，选取凹凸密封面法兰，其尺寸见附图4-2，主要尺寸有附表4-4查的，其中：D=1530mm D1=1490mm D2=1455mm D3=1441mmD4=1438mm S=46mm d=23mm2.4 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。
2．4.1 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。
圆筒为正压外带夹套时：当圆筒的公称直径DN>=600㎜时，被夹套包围部分的圆筒分别按内压圆筒和外压圆筒计算，取其中较大值，其余部分按内压圆筒设计。
2.4.2 按内压对圆筒和封头进行强度计算（1）筒体强度计算已知：Tc=110℃ Pc=0.7Mpa []113t Mpaσ=φ= 0.85[] 5.12i tPcD S mmσϕ==负偏差 C2=1.5mm 腐蚀裕量 C2=1.5㎜名义厚度 Sn=S ＋C1＋C2＋Δ=8㎜ (2)封头厚度计算[] 5.120.5itPcD S mmPcσϕ==- 同理名义厚度 ： Sn=S ＋C1＋C2＋Δ=8㎜ 2.4.3 按外压对筒体和封头进行强度校核 （1）筒体图算法 由于D 0/Se>=20① 假设 Sn=14mm 令Se=Sn-2=12mm D 0=D i +2Sn=1428mm ② 则 L/D 0=1400÷1428=0.98D 0/Se=119 D 0>20 ③ 查图5-5得 A=0.0012④ 查图5-7 由于Tc =<140℃ 则B=125Mpa 计算许应外压力[p] [p]=B/( D 0/Se)=1.05Mpa 所以 [p]>=p c 故筒体厚度Sn 2取14mm 由Sn 1=8mm=< Sn 2=14mm 封头厚度确定为14mm (2)外压封头强度计算①设封头的厚度 Sn=14mm 计算有效厚度Se=Sn-C=12mmR 0=K 1D 0 式中K 1 =0.9 D 0 =Di+2Sn=1428mmR 0 =0.9×1428=1285mm② 计算系数A 00.1250.0011A R Se ==③查参考文献[1]中图5-8 T=<150℃ 查的系数B=120MpaB[p]=10MpaR Se =[p]>p c 所以封头厚度确定 Sn=14mm2.4.4 夹套厚度计算(1)夹套筒体部分厚度计算由 P c 2=0.9Mpa T c 2=<140℃ []113tMpa σ= φ=0.852227.032[]c t p D mm S σϕ==负偏差 C 1=0.5mm腐蚀裕量 C 2=1.5mm则 Sn 2=S 2＋C 1＋Δ=10mm（2）夹套封头厚度计算 22227.02[]0.5c t c p D mmp S σϕ==- 同理 ：则 Sn 2=S 2＋C 1＋Δ=10mm2.4.5 水压试验校核计算夹套反应釜应对罐体和夹套分别进行水压试验，并校核圆筒应力σT（1） 罐体水压试验由于[σ]≈[σ]t 故 p T =1.25p=1.25Pc=0.875Mpa()61.72T T p Di Se Mpa Se σ+==材料屈服点应力 σs =235Mpa0.9 σs φ=179.8Mpa T σ ≦0.9 σs φ 所以罐体水压试验强度足够（2）由于[σ]≈[σ]t 故 p T =1.25p=1.25P c2=1.125Mpa22(2)1062T T p D Se Mpa Se σ+==材料屈服点应力 σs =235Mpa0.9 σs φ=179.8Mpa T σ ≦0.9 σs φ 所以夹套水压试验强度足够 3 反应釜的搅拌装置搅拌装置由搅拌器、轴及其支撑组成。
