夹套反应釜设计模板

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化工姓名: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：10111003101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 (5)1.1 夹套反应釜的功能和用途 (5)1.2 夹套反应釜的反应条件 (5)2. 设计标准 (6)3. 设计方案的分析和拟定 (6)4. 各部分结构尺寸的确定和设计计算 (7)4.1 罐体和夹套的结构设计 (7)4.1.1 罐体几何尺寸计算 (8)4.1.2 夹套几何尺寸计算 (10)4.2 夹套反应釜的强度计算 (12)4.2.1 强度计算(按内压计算强度) (12)4.2.2 稳定性校核(按外压校核厚度) (15)4.2.3水压试验校核 (21)4.3 反应釜的搅拌器 (23)4.3.1 搅拌装置的搅拌器 (23)4.3.2 搅拌器的安装方式及其与轴连接的结构设计 (23)4.3.3 搅拌装置的搅拌轴设计 (24)4．4 反应釜的传动装置设计 (26)4.4.1 常用电机及其连接尺寸 (26)4.4.2釜用减速机类型、标准及其选用 (26)4.4.3 V带减速机 (27)4.4.4凸缘法兰 (30)4.4.5安装底盖 (31)4.4.6机架 (31)4.4.7联轴器 (32)4.5 反应釜的轴封装置设计 (33)4.5.1 填料密封 (33)4.5.2 机械密封 (33)4.6反应釜的其他附件设计 (34)4.6.1 支座 (34)4.6.2 手孔和人孔 (35)4.6.3 设备接口 (35)5. 设计小结 (38)6. 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。

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1D ≅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 m31.2 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 2314iV D π≅罐体结构示意图校核传热面积：实际总传热面积F=F 筒+ F 1封=F 1m ×H 2 +F 1封=3.46×0.75+1.398=3.99 m 2>3.8 m 2，可用。

反应釜夹套的设计概述：夹套一般是立式圆筒形容器，有顶盖、筒体和罐底，通过支座安装在基础或平台上。

罐底通常为椭圆形封头，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，用以支承搅拌器及其传动装置。

顶盖与筒体的连接形式分为可拆和不可拆两种筒体内径D 1≤1200mm ，宜采用可拆连接。

当要求可拆时做成法兰连接。

工艺设计：1.1传热面积的校核（传热面积）DN =1200mm 釜体下封头的内表面积h F = 1.65522mDN =1200mm 筒体（1m 高）的内表面积1F = 4.77m 2夹套包围筒体的表面积S F =1F ×j H = 4.77×0.836=3.9878（m 2）h F +S F =1.6552 + 3.9878=5.6429 )(2m由于釜内进行的反应是放热反应，产生的热量不仅能够维持反应的不断进行，且会引起釜内温度升高。

为防止釜内温度过高，在釜体的上方设置了冷凝器进行换热，因此不需要进行传热面积的校核。

如果釜内进行的反应是吸热反应，则需进行传热面积的校核，即：将h F +S F = 5.6429 m 2与工艺需要的传热面积F 进行比较。

若h F +S F ≥F ，则不需要在釜内另设置蛇管；反之则需要蛇管。

机械设计：1.2 夹套的DN 、PN 的确定（刚度和强度的设计） 1.2.1夹套DN 的确定由夹套的筒体内径与釜体筒体内径之间的关系可知：100j i D D =+＝1200+100=1300（mm ）考虑到1300一般不在取值范围，故取DN =1400mm1.2.2 夹套PN 的确定由设备设计条件单知，夹套内介质的工作压力为常压，取PN ＝0.25MPa 1.3 夹套筒体的设计 1.3.1 夹套筒体壁厚的设计因为W p 为常压＜0.3MPa ，所以需要根据刚度条件设计筒体的最小壁厚。

∵ j D ＝1400mm ＜3800mm ，取S min ＝2i D /1000且不小于3 mm 另加2C ，∴S min ＝3+1=4（mm ），圆整n S =5mm 。

反应釜夹套的设计概述：夹套一般是立式圆筒形容器，有顶盖、筒体和罐底，通过支座安装在基础或平台上。

罐底通常为椭圆形封头，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，用以支承搅拌器及其传动装置。

顶盖与筒体的连接形式分为可拆和不可拆两种筒体内径D 1≤1200mm ，宜采用可拆连接。

当要求可拆时做成法兰连接。

工艺设计：1.1传热面积的校核（传热面积）DN =1200mm 釜体下封头的内表面积h F = 1.65522mDN =1200mm 筒体（1m 高）的内表面积1F = 4.77m 2夹套包围筒体的表面积S F =1F ×j H = 4.77×0.836=3.9878（m 2）h F +S F =1.6552 + 3.9878=5.6429 )(2m由于釜内进行的反应是放热反应，产生的热量不仅能够维持反应的不断进行，且会引起釜内温度升高。

为防止釜内温度过高，在釜体的上方设置了冷凝器进行换热，因此不需要进行传热面积的校核。

如果釜内进行的反应是吸热反应，则需进行传热面积的校核，即：将h F +S F = 5.6429 m 2与工艺需要的传热面积F 进行比较。

若h F +S F ≥F ，则不需要在釜内另设置蛇管；反之则需要蛇管。

机械设计：1.2 夹套的DN 、PN 的确定（刚度和强度的设计） 1.2.1夹套DN 的确定由夹套的筒体内径与釜体筒体内径之间的关系可知：100j i D D =+＝1200+100=1300（mm ）考虑到1300一般不在取值范围，故取DN =1400mm1.2.2 夹套PN 的确定由设备设计条件单知，夹套内介质的工作压力为常压，取PN ＝0.25MPa 1.3 夹套筒体的设计 1.3.1 夹套筒体壁厚的设计因为W p 为常压＜0.3MPa ，所以需要根据刚度条件设计筒体的最小壁厚。

∵ j D ＝1400mm ＜3800mm ，取S min ＝2i D /1000且不小于3 mm 另加2C ，∴S min ＝3+1=4（mm ），圆整n S =5mm 。

夹套反应釜--化工设计(总16页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--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 2011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------------------------------------------------------------14m 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= m 3、筒体内径估算1D ：1D≅3=1014mm 式中 V ——工艺条件给定容积，m 3 ； i ——长径比，11H i=D 取值； 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 = m 3 ； 查表D-2得罐体封头容积1V 封= m 3 ； 估算罐体筒体高度；11m 1H =V-V /V 封（）=（）/= 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*+= 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=；2H 1m 1ηV V /V ≥-封（）=（*）/= 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= 2m ； 1m 高筒体内表面积1m F = 2m ； 实际总传热面积:F=1m F *2H +1F 封=*+= 2m > 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） MPa,工作压力（夹套内） MPa ；可得设计压力（罐体内）P 1=*= MPa （有安全阀），设计压力（夹套内）P 2=*= MPa （无安全阀）；工作温度（罐体内）t 1<120c 。

一·反应釜的总体设计首先对工艺要求进行分析，以便能确定反应釜设计的总体方案。

1．确定筒体的直径和高度①选取反应釜装料系数η=0.8，由V=V 0/η 可得操作容积：V 0=η·V=0.8*4=3.2 m3 对于液-液相类型选取长径比H/D i =1.1D i =3)/(4D H V π=31.1*4*4π=1666.98 mm 将此结果圆整至公称标准系列，选取筒体直径D i =1600 mm②确定封头。

选取标准椭圆形封头（JB/T 4746-2002），查 教材 表8-27 DN=1600mm 时的标准椭圆形封头封头容积V F =0.586 m 3 ， 曲面高度h1=300 mm ，直边高度h2=25 mm ，表面积Fh=2.901 m 2计算1米高的筒体容积V 1=42Di π=46.1*14.32=2.0096 m 3 ③确定筒体高度H=1V V V F -=0096.2586.04-=1.698 m 筒体高度圆整为H=1.7m=1700mm于是H/D=1700/1600=1.0625,复合结果基本符合原定范围。

2． 确定夹套的直径和高度①确定夹套的直径夹套内径Dj 与釜体的内径Di 有关，如下关系：Di/mm 500-600 700-1800 2000-3000Dj/mm Di+50 Di+100 Di+200因此，Dj=1600+100=1700 mm ，符合压力容器公称直径系列。

②确定夹套的高度 Hj=1V V V F-η=0096.2586.04*8.0-=1.30076 m 圆整夹套高度Hj=1300 mm验算夹套的总传热面积 F=10.21 m 2. 〉8 m 2夹套传热面积符合设计要求。

3． 选择釜体法兰根据筒体操作压力0.2MPa ，温度110℃和筒体直径1600mm ，查 教材—表10-1初选甲型平焊法兰，再查标准JB 4701-2000 甲型平焊法兰《过程设备机械设计》标11 和 教材—表10-10，在110℃工作范围内Q235-B 的最大允许工作压力为0.4MPa ，大于筒体设计压力，所选甲型平焊法兰合适。

设计条件及设计内容分析由设备条件单可知，设计的反应釜容积为1.8m 3、操作容积为1.54m 3；搅拌装置配置的电机功率为3.0KW 、搅拌轴转速为85r/min 、搅拌桨形式为框式；加热方式为用夹套内导热油进行电加热；装置上有8个工艺接管、2个视镜、4个耳式支座、10个电加热套管、1个固体物料进口、1个测控接管。

反应釜设计的主要内容有： （1）、釜体的强度、刚度、稳定性计算和结构设计； （2）、夹套的强度、刚度计算和结构设计；（3）、设计釜体的法兰连接结构、选择接管、管法兰； （4）、人孔的选型及补强计算； （5）、支座的选型及验算； （6）、视镜的选型；（7）、焊缝的结构及尺寸设计； （8）、电机、减速机的选型；（9）、搅拌轴及框式搅拌桨的尺寸设计； （10）、选择联轴器； （11）、设计机架结构及尺寸； （12）、设计底盖结构及尺寸； （13）、选择轴封形式；（14）、绘制总装配图及搅拌轴零部件等。

第一章 反应釜釜体的设计1.1 釜体DN 、PN 的确定 1.1.1 釜体DN 的确定对于直立的反应釜来说，釜体的设备容积通常是指圆柱形筒体及下封头所包含的容积，即 V=V T +V F式中 V T —设备筒体部分容积，m 3; V F —封头容积，m 3。

根据V 及选定的L/Di 值，将釜体视为圆柱形筒体，可以初步估算筒体内径，且根据设备条件单知L/Di=1.1。

由题可知L/D i =1.2 且L D V i ⋅=)4/(2π=1.8 则3i 3i44 1.8D 1.283.14 1.1D V L π⨯==≈⨯,圆整后D i =1300mm ，根据规定DN 取1200mm 。

1.1.2 釜体PN 得确定因操作压力为P W =0.58MPa ，查标准得PN=0.6MPa 1.2 釜体筒体壁厚的设计 1.2.1 设计参数的确定因釜体上装有安全阀，取P=1.1P WP=1.1P W =1.1⨯0.58=0.638MPa11.0,(100%)0.25C φ==无损探伤，，因带有夹套，双面腐蚀C 2=1,查表得0Cr18Ni10Ti 材料[]137MPa t σ=1.2.2 筒体壁厚的设计由公式S n =C PD P ctic +-ϕσ][2得 由S n =C PD P cti c +-ϕσ][2=0.63812000.251 4.052137 1.00.638⨯++=⨯⨯-mm 考虑不锈钢常用厚度为5mm,则取S n =5mm1.3 釜体封头的设计 1.3.1 封头的选型由题目可得该反应釜的封头采用标准椭圆形封头，类型是EHA 。

立式带夹套的反应釜设计绪论一、化工设备课程设计的目的和要求 (1)课程设计的目的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，综合地分析和解决工程实际问题的能力。

当学生完成课程设计后，应达到下列目的： 1)通过课程设计，能够将化工设备课程和有关先修课程所学的知识，在设计中综合地加以运用，使学到的知识得到巩固、加深和提高。

2)初步培养学生独立进行工程设计的工作能力，树立正确的设计思想，掌提化工容器及设备设计的基本方法和程序，为今后从事工程设计打下良好的基础。

3)使学生能够熟悉和运用设计资料，如有关国家（部颁）标准，以完成作为工程技术人员在机械设计方面所必备的基本训练。

(2)化工设备课程设计的要求通过课程设计应达到以下要求： 1)树立正确的设计思想能够结合生产实际综合地考虑先进、安全、经济、可靠和实用等方面的要求，严肃认真地进行设计。

2)具有积极主动的学习态度在课程设计中遇到的问题，要随时查阅有关教科书或文献，通过积极思考，提出个人见解尽可能自己解决，不要太多地依靠指导老师帮助解决问题。

3)正确处理好几个关系①继承和发展的关系强调独立思考，并不等于设计者凭空假想，不依靠设计资料和继承前人经验，这样是得不出高质量设计的。

对于初学设计的人来说，<a name=baidusnap0></a>学会</B>收集、理解、熟悉和使用各种资料，正是培养设计能力的重要方面。

因此正确处理好继承和发展条件下的抄、搬、套问题，正是设计能力强的重要表现。

②正确使用标准规范化工设备设计非常强调标准规范。

但是并不是限制设计的创造和发展，因此遇到与设计要求有矛盾时，经过必要的手续可以<a name=baidusnap1></a><B style='color:black;background-color:#A0FFFF'>放弃</B>标准而服从设计要求。

夹套反应釜设计化学化工学院王信锐化工11班指导老师：陈胜洲目录、夹套反应釜设计任务书 (4)、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52.2、....................................................... 罐体几何尺寸的计算52.2.1、 ........................................................... 确定筒体内径52.2.2定封头尺寸 (6)2.2.3定筒体高度Hi (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123.3、............................................................. 轴的强度一览134、反应釜的传动装置 (13)4.1、..................................................... 常用电机及其连接尺寸134.2、................................................ 釜用减速器类型、标准及选用144.3、................................................................ V带减速机144.4、................................................................. 凸缘法兰164.5、................................................................. 安装底盘164.6、..................................................................... 机架174.6.1、 ............................................................. 无支点机架174.6.2、 ............................................................. 单支点机架174.6.3、 ............................................................. 双支点机架175、反应釜的轴封装置 (18)5.1、................................................................. 填料密封185.2、................................................................. 机械密封186、反应釜其他附件 (19)6.1支座 (19)6.2、............................................................... 手孔和入孔206.3、................................................................. 设备接口216.3.1、接管与管法兰 (21)632、补强圈 (21)633、液体出料口 (21)634、过夹套的物料进出口 (21)6.4、试镜 (21)三、附录：夹套反应釜装配图亠、夹套反应釜设计任务书简图与说明比例设计参数及要求名称釜内夹套内工作压力，Mpa设计压力，Mpa0.20.3工作温度，C设计温度，C<110<150介质无腐蚀性物料蒸汽全容积，m34操作容积，m52传热面积，m29搅拌器型式搅拌轴转速r/min条件内容修改接管表修改标记修改内容签字日期符号公称尺寸DN连接面形式用途a40突面出料口b25突面冷凝液进口c25突面蒸汽出口d70突面温度计管口单位名称e150突面手孔工程名称f80凹凸面视镜设计项目g50突面进料口条件编号h50突面备用口设备图号位号/台数提出人日期电机功率kw1、夹套反应釜设计1、夹套反应釜的总体结构设计带搅拌的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、一些附件组成。