化工机械基础课程设计(夹套反应釜的设计)

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。

word某某大学化学化工学院本科学生化工设备机械根底课程设计实验课程化工设备机械根底课程设计实验项目夹套反响釜设计专业班级学号某某指导教师与职称开课学期2013 至2014 学年第一学期时间2014 年 1 月 6 日~ 1 月17 日夹套反响釜设计任务书设计者某某: 班级：学号：指导教师某某：日期：2014年01月10号一、设计内容设计一台夹套传热式的反响釜1、进展罐体和夹套设计计算。

2、选择支座形式并进展计算。

3、选择接收、管法兰、设备法兰、手孔、视镜等容器附件。

4、绘总装配图参考图见插页附图前言《化工设备机械根底》是针对化学工程、制药工程类专业以与其他相近的非机械类专业，对化学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根本的设计理论并且具有设计钢制典型的中、低、常压化工容器的设计和必要的机械根底知识。

化工设备机械根底课程设计是《化工设备机械根底》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，根据教师给定的设计要求自己选择方案、查取数据、进展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，经过反复的比拟分析，择优选定最理想的方案和合理的设计。

化工设备课程设计师培养学生设计能力的重要事件教学环节。

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根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以下几个目的：(1)熟练掌握查血文献资料、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展实际查定。

(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，进展设备选型，并提出保证该过程正常、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。

化工设备机械基础之夹套反应釜的设计夹套反应釜是化工设备中常见的一种反应器，其设计是化学工程师们长期研究的重要课题。

下面将对夹套反应釜的设计进行详细介绍。

一、夹套反应釜的基本原理夹套反应釜由内胆和外壳组成，内胆称为反应釜，外壳称为夹套。

在操作过程中，在夹套内注入物料或水等流体。

反应釜中的物料被加热或冷却是通过夹套内流体的被加热或冷却来实现的。

夹套反应釜的基本原理就是通过夹套内的流体（一般为水或油）来实现加热或冷却反应釜内的物料，同时夹套内的流体也可以进行搅拌以保证均匀升温或降温。

二、夹套反应釜的设计要求1、安全性要求在设计夹套反应釜的过程中，安全性是最重要的一点。

要保障夹套反应釜的安全性，需要考虑一下几个问题：（1）反应釜的压力要求和夹套的压力要求要确定。

反应釜的压力由反应物的反应热、气体产生、化学腐蚀等多个因素决定。

一般情况下，反应釜的压力要求是夹套的2-3倍之间。

（2）应设置好反应釜的安全装置，如安全阀和爆破口等。

（3）在操作反应釜时，应按照标准操作程序进行，如避免超压、超温、超流速等情况。

2、机械性能要求夹套反应釜的机械性能应符合以下要求：（1）夹套材料应具备良好的耐腐蚀性和耐磨性。

（2）反应釜的结构应十分坚固，并且不能出现变形或滑移现象。

（3）反应釜和夹套之间的连接处应该很牢固。

3、热传递效率要求夹套反应釜的热传递效率对反应速度，反应物品质和产物品质都有很大的影响。

因此，在夹套反应釜设计中，应该完善夹套的密封性，以便内外介质的温度和热媒介的流速达到最大的接触面积。

4、过程监控要求为了实现反应釜的过程监控，可以根据反应釜的要求进行设计，设置相应的温度、压力、pH值，流量等传感器，以便随时监控反应的速度和进度。

三、夹套反应釜的设计流程夹套反应釜的设计流程可以分为以下几个步骤：1、确定反应釜的容积和使用温度范围。

2、确定反应釜的结构材料。

3、设计夹套的流路和流速，以及冷却方式。

4、确定夹套和反应釜之间的连接方式。

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。

《化工机械设备基础》课程设计：夹套反应釜设计任务书课程：化工机械设备基础院系：化工学院专业：化学工程与工艺学号：姓名：目录一．设计内容 (3)二．设计参数和指术性指标 (3)三．设计要求 (4)1．确定筒体和封头的几何尺寸 (4)表1 几何尺寸 (4)表2 强度计算 (5)表3 稳定性校核 (6)表4 水压试验校核 (7)2．选择支座形式并进行计算 (8)3．手孔、视镜选择 (9)4．选择接管、管法兰、设备法兰： (9)夹套反应釜设计任务书一：设计内容：设计一台夹套传热式配料罐。

二：设计参数和指术性指标：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 0.2 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 0.8操作容积，m30.64传热面积，㎡>3 腐蚀情况微弱材料Q235-B接管表符号公称尺寸DN连接面形式用途a 25 突面蒸汽入口b 25 突面加料口c 80 凸凹面视镜d 70 突面温度计管口e 25 突面压缩空气入口f 40 突面放料口g 25 突面冷凝水出口三：设计要求：夹套反应釜设计计算说明书一、确定筒体和封头的几何尺寸表1：几何尺寸注：附表和计算式为设计资料蔡纪宁，张秋翔编《化工设备机械基础课程设计指导书》化学工业出版社出版2000年第1版中数据及资料，下同表2：强度计算（按内压计算厚度）表3: 稳定性校核（按外压校核厚度）表4：水压试验校核2、选择支座形式并进行计算(1)确定耳式支座实际承受载荷QQ=[(m0g+Ge)/kn+4（h·Pe+Ge·S e）/nφ] ⅹ10-3 m0为设备总质量(包括客体及其附件,内部介质及保温的质量)Q1为釜体和夹套筒体总重载荷，查附表4-1，有：D g=1000mm, δ=8m 的1米高筒节的质量q1=199kg,D g=1100mm, δ=8m 的1米高筒节的质量q2=219kg, 故Q1=H1q1+H2q2=0.9×199+0.7×219=332.4kgQ2为釜体和夹套封头重载荷，查附表4-3D g=1000mm, δ=8m 的封头的质量72.05kg，D g=1100mm, δ=8m 的封头的质量86.49kg,Q2=72.05×2+86.49=230.59kgQ3为料液重载荷，由于水的密度大于有机溶剂的密度，故按水压试验时充满水计算，r=1000kg/m,现以夹套尺寸估计。

化工课程设计--夹套反应釜课程设计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: 10111003101指导老师:完成日期: 2012年6月1日夹套反应釜设计任务书指导老师：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、设计要求进行罐体和夹套设计运算；选择支座形式并进行运算；手孔校核运算；选择接管、管法兰、设备法兰；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）作带传动设计运算：定出带型，带轮有关尺寸（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；设计机架结构；设计凸缘及安装底盖结构；选择轴封形式；绘制装配图；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，0.2 0.3MPa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，0.8全容积m3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运算7 4.1 罐体和夹套的结构设计74.1.1 罐体几何尺寸运算84.1.2 夹套几何尺寸运算104.2 夹套反应釜的强度运算114.2.1 强度运算(按内压运算强度) 114.2.2 稳固性校核(按外压校核厚度) 144.2.3水压试验校核184.3 反应釜的搅拌器194.3.1 搅拌装置的搅拌器194.3.2 搅拌器的安装方式及其与轴连接的结构设计20 4.3.3 搅拌装置的搅拌轴设计204．4 反应釜的传动装置设计224.4.1 常用电机及其连接尺寸224.4.2釜用减速机类型、标准及其选用224.4.3 V带减速机234.4.4凸缘法兰264.4.5安装底盖274.4.6机架274.4.7联轴器284.5 反应釜的轴封装置设计284.5.1 填料密封284.5.2 机械密封294.6反应釜的其他附件设计 304.6.1 支座304.6.2 手孔和人孔304.6.3 设备接口315. 设计小结346. 参考文献35设计讲明书1. 夹套反应釜的结构夹套反应釜要紧由搅拌容器、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。

化工设备机械基础课程设计简图设计参数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, ℃〈100 〈150介质染料及有机溶剂冷却水或蒸汽全容积,m3 2.6 操作容积,m3 2.08 传热面积,m2>3 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 突面蒸汽入口b 25 突面加料口c 80 凸凹面视镜d 65 突面温度计管口e 25 突面压缩空气入口f 40 突面放料口g 25 突面冷凝水出口h 100 突面手孔目录1.概述 (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 (7)4．1．2 夹套几何尺寸计算 (8)4.2 夹套反应釜强度计算 (8)4.3 反应釜的搅拌装置设计 (12)4．3．1 搅拌装置的搅拌器 (13)4．3．2 搅拌器的安装方式及其与轴连接的结构设计 (13)4．3．3 搅拌装置的搅拌轴设计 (14)4.4 反应釜的传动装置设计 (15)4．4．1常用电机及其连接尺寸 (15)4．4．2釜用减速机类型、标准及其选用 (15)4．4．3 V带减速机 (16)4．4．4 凸缘法兰 (18)4．4．5 安装底盖 (18)4．4．6 机架 (18)4．4．6. 1 无支点机架 (19)4．4．6. 2 单支点机架 (19)4．4．6. 3 双支点机架 (19)4．4．7 联轴器 (20)4.5 反应釜的轴封装置设计 (20)4．5．1 填料密封 (20)4．5．2 机械密封 (21)4.6反应釜的其他附件设计 (22)4. 6. 1支座 (22)4. 6. 2手孔和人孔 (22)4. 6. 3设备接口 (23)4. 6. 3. 1接管与管法兰 (23)4. 6. 3. 2 补强圈 (24)4. 6. 3. 3液体出料管 (24)4. 6. 3. 4过夹套的物料进出口 (25)4. 6. 3. 5夹套进气管 (25)4. 6. 4视镜 (25)5.设计小结 (26)6.参考资料 (27)附表 (28)附图 (32)设计说明书1.概述带搅拌的夹套反应釜是染料、医药、试剂、食品及合成材料等工业中主要的反应设备之一。

课程设计任务书 (1)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 (8)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。