第11章夹套反应釜设计

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第11章夹套反应釜设计..

三、外压釜体壁厚的设计

(1)外压圆筒壁厚的计算------简化公式设计法 ①设计外压的确定

根据设计条件单中釜体和夹套内介质的工作压力，确定设计外压 p 。 ②圆筒壁厚的计算假设圆筒的壁厚为Sn ，由 Se = Sn – C、Do Di 2Sn 分别计算 Do 出 Se 、 Do Lcr 1.17 D o 由公式计算出临界长度 Lcr 值
Se
2 1 L H h 计算出筒体的计算长度 L L H h i 由或 i 3 3 将 L 与 Lcr 进行比较，若 L ＞ Lcr ，筒体为长圆筒；

若 L ＜ Lcr ，筒体为短圆筒
Se 3 长圆筒临界压力： pcr 2.2 E ( ) DO
t
立式带夹套的反应釜设计

带有搅拌装置的釜式反应器是化工、医药、染料、涂料等电动机行业生产中常用的典型设备减速器机架反应釜通常由釜体、传热、搅拌、传动、密封等装置及密封装置有关附件组成。
釜体搅拌轴温度计

夹套搅拌桨

釜体是物料进行反应的空间，由筒体及上、下封头组成。传热装置是为了提供化学反应所需的热量或带走反应生成的热量。除了图中所用的夹套传热外，还有蛇管形式的传热装置。搅拌装置由搅拌器和搅拌轴组成，其作用是迅速均匀地混合物料，强化传质传热过程，从而加快反应速率。为使搅拌器能够以一定的转速转动，需要设置与之配套的由电动机和减速机等组成的传动装置。反应釜上除了有设备法兰、管法兰等静密封结构外，还有保证转轴密封的动密封装置。附件
四、釜体的压力试验压力试验的目的是检验釜体的宏观强度(是否有异常变形)和致密性(有无泄漏)。是化工设备出厂时必须进行的工序。

夹套反应釜课程设计说明书

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。

夹套反应釜的设计

夹套反应釜的设计搅拌容器常称作搅拌釜，当做反应器用时，称为搅拌釜式反应器简称反应釜。

搅拌容器分为罐体和夹套两部分，主要由筒体和封头组成；搅拌装置由搅拌器和搅拌轴组成；传动装置是为带动搅拌装置而设置的，主要由电动机、减速器、联轴器和传动轴组成；轴封装置为动密封，一般采用机械密封或填料密封；其他组成包括支座、人孔、工艺接管等附件。

工艺条件一般包括，釜体容积，最大工作压力，工作温度，介质及腐蚀性，传热面积，搅拌形式，转速，功率，工艺接管的尺寸等。

设计的一般步骤：1) 总体结构设计，确定各部分的结构形式，如封头形式，传热面积，搅拌类型，传动形式，轴封等。

2) 容器的设计，主要内容包括：① 根据工艺参数确定各部分的几何尺寸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) 搅拌器设计，根据搅拌类型确定相关位置和尺寸4) 传动系统设计，包括选择电动机，确定传动类型，选择减速机，联轴器，机座及底座设计5) 选择轴封，选择并确定轴封及相关零部件。

6) 绘图写说明书。

（一）罐体和夹套的设计罐体为物料完成搅拌提供了空间，夹套即外部传热，它是一个套在罐体外面能形成密封空间的容器。

罐体和夹套的设计主要包括结构设计，各部分尺寸的确定和强度计算与校核。

1) 罐体和夹套的结构设计罐体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。

顶盖在受压状态下操作常选用椭圆形封头，对于常压或操作压力不大而直径较大的设备，顶盖可采用平盖，并在平盖上加设横梁，用以支撑搅拌器及其传动装置。

罐底与筒体的连接常采用焊接，顶盖与筒体连接可为可拆和不可拆两种。

筒体内径小于1200mm ，宜采用可拆连接，当要求可拆时，做成法兰连接。

2) 罐体几何尺寸计算a. 确定筒体内径：一般由工艺条件给定V ，筒体内径按公式计算341iV D π= V 是给定的容积，i 长径比（按物料类型查表）I 要考虑其对搅拌功率，对传热的影响及物料反应和结构等对长径比的要求。

夹套反应釜课程设计说明书

课程设计说明书学生姓名：学号：学院：专业年级：题目：夹套反应釜设计指导教师:评阅教师：年月目录一．设计内容 (3)二．设计参数 (3)三．设计要求 (3)表1 几何尺寸 (4)表2 强度计算 (5)表3 强度校核 (6)表4 水压试验校核 (7)四．搅拌轴、搅拌轴和搅拌连接的结构设计 (7)五．电动机、减速器等传动装置的设计 (8)六．反应釜的其它附件 (9)七．参考文献 (10)八．设计小结 (11)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工作温度，℃设计温度，℃介质全容积操作容积，传热面积，㎡腐蚀情况推荐材料搅拌器型式搅拌轴转速，r/min轴功率，kW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h 100 突面手孔三：设计要求进行罐体和夹套设计计算表1：几何尺寸步骤项目及代号参数及结果备注1-1 1-2 1-3 1-4 1-5 1-6 1-7 1-8 1-9 1-10 1-11 1-12 1-13 1-14全容积V，m3操作容积V1，m3传热面积F,㎡釜体形式封头形式长径比i=H1/D1初算筒体内径圆整筒体内径D1 ，mm一米高的容积V1m ,m3釜体封头容积V1封，m3釜体高度H1=(V-V1封)/V1m，m圆整釜体高度H1,mm实际容积V=V1m×H1+V1封，m3夹套筒体内径D2，mm2.4 由工艺条件给定计算，V1=Vη由工艺条件给定常用结构常用结构按表4-1选取（注）按式4-1计算按附表4-1选取按附表4-1选取附表4-2按式4-2计算选取按式4-3计算按式4-2选取注：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4：水压试验校核四．搅拌轴、搅拌器和搅拌轴的连接结构设计﹙1﹚桨式搅拌器的选择：N/n= ，则有则桨式搅拌器的主要尺寸可由表4-5选取，起主要尺寸选取如下：（mm）﹙2﹚ 搅拌轴的设计1. 搅拌轴的结构：2. 搅拌轴的形位公差和表面粗糙度要求： n= r/min 直线度允许差1000:3. 搅拌轴的强度计算：a .轴功率P= 由工艺条件确定 b.轴转数n= r/min 由工艺条件确定 c.轴材料钢常用 d.轴传递的扭矩 T=e.材料许用扭转剪应力[τ]= mPaf. 系数Ao=112g.轴端直径d>=h.开2个键槽，轴径扩大7%:d=34.1x(1+7%)=36.4j.圆整轴端直径d= mm圆整选取五．电动机，减速器等传动装置的设计 ﹙1﹚ 电动机的选取:﹙2﹚减速器的选择:由表4-11选取减速器如下:根据转速n= r/min 可选用减速器：功率P =1.5 KW 转速n= r/min﹙3﹚选择凸缘法兰:根据安装底盖等尺寸要求可选法兰如下:文献2附表4-6(mm )﹙4﹚安装底盖选择安装底盖的主要尺寸如下(mm )﹙5﹚机架选取机架及主要尺寸如下:(mm)﹙6﹚搅拌轴轴端尺寸: (mm)﹙7﹚联轴器的选择:由附表5-10选取主要尺寸如下:(mm)⑴．耳式支座：由附表4-9选取型耳式支座如下：（mm）⑵. 人孔：根据材料选取回转盖颈平焊法兰人孔，其主要尺寸如下：⑶接管与管法兰接管的伸出长度为从法兰密封面到壳外径为mm,，考虑到保温要求时，可伸出长度为mm，由附表4-12可选出法兰尺寸：（mm）⑷补强圈采用补强圈时，可参照下列数据选取：Φ108×6，Φ133×6，Φ159×8，Φ219×8，Φ273×8查附表4-13选取尺寸如下：（mm）⑸. 液体出料管：管径公称直径DN= mm 。

《夹套反应釜设计》课件

结论
我们总结了夹套反应釜的设计要点，提出了对未来应用的探讨，这项研究品质（第14卷第4期）, 2018.
夹套反应釜的设计要求
1 设计原则和方法
在考虑技术、经济、安全等方面，制定合理的设计方案。
2 材料的选择和应用
选择适当的材料，如不锈钢、碳钢等，保证设备的稳定性和安全性。
3 安全措施
对反应釜的运作过程中的安全问题做出规定，以保障使用人员的安全。
夹套反应釜的设计流程
1
准备工作
明确设计要求、选择适当材料、租借所需要的工具及设备等等。
测试结果分析
据测试结果，评估反应釜的性能是否符合设计要求，如有不足，提出改进方案。
夹套反应釜的维护与保养
维护与保养的重要性
保养维护可以保证设备的长期可靠运行，减少损坏风险。
维护与保养的步骤和方法
常见故障及处理方法
清洗整个反应釜，检查有无损坏，如有损坏，及时进行修复或更换。
如反应釜内承压过大、温度过高等，切勿私自操作，应该寻求专业人士协助。
2
设计流程步骤
确定反应釜的尺寸、夹套的厚度、搅拌速度等，草绘设计草图并做出计算。
3
设计实例
以某型号的夹套反应釜为例，介绍具体的设计方案。
夹套反应釜的性能测试
性能测试目的和意义
测试反应釜的性能是否满足设计要求，并为制定后续操作提供指导。
测试方法和步骤
测量出反应的温度、压力、搅拌速度等物理参数，对比设计参数，检测设备的性能。
《夹套反应釜设计》PPT 课件
这个课件将介绍夹套反应釜的设计、构造和运作。我们将探讨设计要求和流程、性能测试、维护保养以及应用前景等方面。
夹套反应釜的概念及应用

课程设计-夹套反应釜设计

15
4 计算筒体和封头的壁厚
4.1参见第八章第二节内压容器筒体与封头厚度的计算（内压设计）选取推荐的材料，反应釜内受内压作用，设计压力为0.33Mpa，设计温度150℃。由教材P168表8-7查得16MnR在设计温度150℃的许用应力170Mpa
16
考虑搅拌反应釜装有安全阀，选取设计压力为操作压力的1.1倍；
33
反应釜安装四个支座，但计算支座承载能力时只按两个支座考虑，每个支座应承载约19KN，查教材P346表13-6，选择适用容器公称直径700-1400mm承载能力为30KN带垫板的耳式支座，其标记为：
JB/T 4725-92 耳座B3
34
10 选择手孔、视镜和工艺接管 10.1 选择手孔的公称直径和材料参见第十一章第一节人孔和手孔的内容。选择平盖手孔的材料为：
公称直径DN250，公称压力PN1.0，板式平焊法兰。
其标记为：手孔 APN1.0 DN250 JB 589-79
35
10.2 选择视镜的公称直径和材料
参见第十一章第二节视镜的内容，选择普通不带颈碳钢视镜，公称直径 DN80，公称压力PN1.0。
其标记为：视镜IPN1.0 DN80 HGJ 501--86-4
39
10.3.6 温度计接管
选择加强套管温度计的公称长度1430mm，
温度计接管为无缝钢管φ76×4，外伸
100mm。配用凸面式平焊管法兰PN0.6 DN65，
GB9119.7-88和凸面管法兰盖 PN0.6 DN65
GB9123.788。
其他接管也配用凸面板式平焊管法兰。
各工艺接管都布置在反应釜顶盖中心φ700
HG 21566-95 机架 A 200-40

化工设备机械基础课程设计_夹套反应釜设计

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。

《夹套反应釜设计》课件

靠。
高温处理技术
夹套反应釜需要在高温下运行，因此需要采用耐高温材料和高温处理技术，确保设备在高温下稳定运行
。
A
B
C
D
密封技术
夹套反应釜需要采用可靠的密封技术，确保设备在高温、高压、腐蚀等恶劣条件下不泄漏。
搅拌技术
为了使反应物充分混合，需要采用先进的搅拌技术，提高混合效果和反应效率。
制造过程中的质量控制
详细描述
该化工厂为了提高生产效率和产品质量，采用了夹套反应釜进行高分子聚合物的合成。通过精确控制温度和压力，实现了高效、稳定的反应过程，提高了产品的性能和产量。
应用案例二：某制药企业的夹套反应釜改造
总结词
某制药企业原有的夹套反应釜存在能耗高、效率低的问题，需要进行改造。
详细描述
该制药企业通过对原有夹套反应釜进行技术升级和改造，优化了传热效果和搅拌性能，显著降低了能耗和提高了生产效率。改造后的夹套反应釜在保证产品质量的同时，实现了节能减排的目标。
《夹套反应釜设计》 PPT课件
目录
• 夹套反应釜概述 • 夹套反应釜的设计原理 • 夹套反应釜的材料选择 • 夹套反应釜的制造工艺 • 夹套反应釜的性能测试与评估 • 夹套反应釜的应用案例分析
CHAPTER 01
夹套反应釜概述
定义与特点
定义
夹套反应釜是一种重要的化工设备，主要用于进行各种化学反应过程。
压力和温度方面，需要考虑到反应过程中可能出现的压力波动、超压、真空等状况，以及温度变化对反应过程的影响，从而合理设计夹套和加热或冷却介质的选择和控制方式。
夹套反应釜的设计流程
夹套反应釜的设计流程通常包括以下几个步骤
4. 根据设计要求进行图纸设计和审核，并对夹套反应釜进行试制和测试，以确保其性能和安全性符合要求。

夹套反应釜的设计

考虑到反应釜密闭性与公称直径顶部的密封法兰采考虑到反应釜密闭性与公称直径顶部的密封法兰采用凹凸面法兰连接考虑到公称压力用凹凸面法兰连接考虑到公称压力28mpa28mpa采用水采用水考虑到在反应结束后容器内的聚氯乙烯会以液体考虑到在反应结束后容器内的聚氯乙烯会以液体的形式存在因此在容器上设置液面计在液面计的形式存在因此在容器上设置液面计在液面计的选择需要考虑液面计需要承受的压力工作温的选择需要考虑液面计需要承受的压力工作温度等条件综合各种条件选择出最符合条件的液度等条件综合各种条件选择出最符合条件的液考虑到我们设计的反应釜的设计压力为考虑到我们设计的反应釜的设计压力为28mpa28mpa工作温度工作温度最高为最高为200200摄氏度因此确定使用反射式玻璃板液面计
轴材料 [τ]k/MPa Q235、 Q235、20 12-20 12Q275、35 Q275、 20-30 2045 30-40 3040Cr 40-52 401Cr13 18-24 18-
注：表中[τ]k值是考虑了弯曲等影响后的许用切应力。转动中弯矩较小的注：表中[τ]k值是考虑了弯曲等影响后的许用切应力。转动中弯矩较小的取较小值；轴径大的取较小值，轴径小的取较大值；操作条件好的去较大值，操作条件差的去较小值；采用20,35钢时[τ]k可取较大值。大值，操作条件差的去较小值；采用20,35钢时[τ]k可取较大值。 ② 轴的刚度计算。为防止轴产生过大的扭转变形，搅拌轴需
空心轴直径式中 P—搅拌传递功率，kW；搅拌传递功率，kW； n—搅拌轴的速度，r/min；搅拌轴的速度，r/min； d—实心轴的直径，mm 实心轴的直径，mm α—空心轴的内径d1与外径d2的比值，空心轴的内径d1与外径d2的比值， α=d1/d2 —搅拌轴的许用切应力，MPa，见表7-6 搅拌轴的许用切应力，MPa，见表7 常用轴材料的许用切应力[τ] 常用轴材料的许用切应力[τ]k

夹套反应釜的设计

夹套反应釜的设计首先，反应条件是设计夹套反应釜的重要考虑因素之一、反应的温度、压力和反应物的性质都会对夹套反应釜的设计产生影响。

对于高温、高压和有腐蚀性的反应介质，夹套反应釜的设计需要选择合适的耐压、耐热和耐腐蚀材料。

其次，反应介质的性质也需要考虑。

反应介质的黏度、密度、热导率等性质会对夹套反应釜的设计产生影响。

比如，高黏度的反应介质需要设计较大的搅拌器来提供足够的剪切力；高密度的反应介质需要更强的机械强度来保证夹套反应釜的正常运行；热导率较低的反应介质需要设计较大的加热面积来提供充足的加热效果。

加热和冷却能力也是夹套反应釜设计的重要考虑因素。

夹套反应釜可以通过夹套内外流体循环的方式来进行加热或冷却。

设计时需要考虑夹套流体的流速和温度控制的精度，并选择合适的加热或冷却设备来满足反应的需求。

操作和安全性是夹套反应釜设计的另外两个重要考虑因素。

夹套反应釜的操作包括充料、搅拌、加热、冷却、放料等多个步骤，设计时需要考虑操作的便捷性和操作员的安全。

夹套反应釜的安全性包括容器强度、泄漏防护、防爆措施等方面。

设计时需要考虑容器的结构强度，选择适当的泄漏防护装置，并遵循相关的安全规范和标准。

此外，夹套反应釜的设计还需要考虑材料的选择、搅拌器的设计、反应釜的尺寸等因素。

材料的选择需要考虑反应介质的性质、反应条件、操作和安全性等因素。

搅拌器的设计需要考虑搅拌的均匀性和剪切力的大小。

反应釜的尺寸需要根据反应物的体积和反应的需求来确定。

总之，夹套反应釜的设计需要综合考虑反应条件、反应介质、加热和冷却能力、操作和安全性等多个因素。

通过科学的设计和合理的选择，可以实现夹套反应釜的高效、安全和可靠运行，从而满足不同化学反应的需求。

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参见釜体的压力试验。注意：做夹套的压力试验时，先做釜体的压力试验，待釜体合格后，才焊上夹套做压力试验。
六、传热装置的设计

(1)夹套进气（汽）管的结构采用气（汽）体作传热介质时，若夹套进气（汽）管内的气速较高，需考虑采取防止气体直接冲刷釜体外壁的措施。采用下图所示的防冲挡板或侧向开孔的进气管。用液体作传热介质时，为了提高传热效果，在釜体外壁上焊接螺旋形导流板有利于提高液体流速、增大传热
三、外压釜体壁厚的设计

(1)外压圆筒壁厚的计算------简化公式设计法 ①设计外压的确定

根据设计条件单中釜体和夹套内介质的工作压力，确定设计外压 p 。 ②圆筒壁厚的计算假设圆筒的壁厚为Sn ，由 Se = Sn – C、Do Di 2Sn 分别计算 Do 出 Se 、 Do Lcr 1.17 D o 由公式计算出临界长度 Lcr 值
Di +50
700—1800 2000—3000
Di +100 Di +200

采用导热油加热时。夹套内径常取 Di +300，以增大夹套和釜体的间隙，减小流动阻力。夹套高度 H j主要取决于传热面积的要求，但一般还应不低于 H j 可如下估算：釜内的料液高度以保持传热均匀。因此， VT VF Hj 2
(2)密封面的形式容器法兰的密封面形式有平面密封面、凹凸密封面、榫槽密封面、环密封面。密封面的形式可根据操作介质、法兰的公称压力PN 、工作温度由教材中的压力容器法兰垫片选用表确定。
(3)垫片的设计根据材质的不同，垫片分为非金属垫片、组合式垫片和金属垫片三种，垫片的形式可根据操作介质、法兰的公称压力 PN 、工作温度、法兰 Do 的型式由压力容器法 Di 兰垫片选用表确定。垫片的尺寸由法兰的压力容器法兰非金属软垫片公称压力、公称直径根据垫片的标准确定。压力容器法兰非金属软垫片的结构见图、尺寸查压力容器法兰非金属软垫片的标准。 (4)螺栓、螺母的设计螺栓、螺母的规格和数量由法兰的结构和尺寸确定
为了尽量排去夹套中的空气或其它不凝性气体，还常在夹套顶部另设排气管口，其直径不小于DN 10。夹套封头的型式与釜体下封头相同。 (3)夹套圆筒壁厚的计算夹套圆筒壁厚的计算参见釜体内压筒体壁厚的设计。 (4)夹套封头壁厚的设计夹套封头壁厚的设计参见釜体内压封头壁厚的设计。

(5)夹套的压力试验
(1)筒体的直径和Hj Dj H 反应釜的外形
①筒体直径 Di 的确定立式反应釜釜体的容积通常是指圆柱形筒体和下封头包含的容积，即： V VT VF 将釜体视为圆柱形筒体，初步估算釜体的内径 Di ，取
V

4
Di H
2
4V Di H 3 Di
4 Di

将估算出的 H j 稍加固整后再校核传热面积，即是否满足：
Fk Fs F

其中 Fk 为釜体下封头的内表面积，FS 为夹套包覆部分筒体的内表面积，F 为工艺所需的传热面积。在确定夹套高度时，还要考虑两个因素(1)当反应釜筒体与上封头用法兰连接时，夹套上边缘与法兰下表面的间距应不小于150—200mm ，以便装拆联接法兰的螺栓和螺母。(2)当反应釜采用悬挂式支座时，要避免因夹套顶部的位置而影响支座的焊接地位。夹套的顶部和底部开有供传热介质进出的管口。加热蒸汽要从上端进入夹套，冷凝水从下端排出。如用液体进行加热或冷却侧必须下进上出，以保证传热液体充满夹套。
(1)内压筒体壁厚的设计 ①设计参数的确定

根据设备设计条件单中提供的有关技术特性参数和要求，确定设计参数。设计压力 p ：无安全装置取 p ＝1.1 pW ；装安全阀取 p ＝ (1.05～1.1) pW ；装爆破膜取 p (1.15 1.3) pW ； pc p pL ， pL / p ＜5％，可以忽略 pL ；计算压力 pc ：设计温度 t ：取操作介质的最高温度；焊缝系数：根据筒体纵向焊缝的结构和无损探伤的要求壁厚附加量 C ：C1 ＝0.25mm； C2 取值见有关文献
将选定的 H / Di 值代入上式，可初步估算出釜体的内径。考虑到釜体的内径应符合压力容器公称直径的标准。 ②筒体的长度 H的确定筒体的长度 H 可由下式确定

V VT VF
VT V VF

4
Di H V VF H
2
V VF

4
D 2i
二、釜体壁厚的设计
立式带夹套的反应釜设计

带有搅拌装置的釜式反应器是化工、医药、染料、涂料等电动机行业生产中常用的典型设备减速器机架反应釜通常由釜体、传热、搅拌、传动、密封等装置及密封装置有关附件组成。
釜体搅拌轴温度计
夹套搅拌桨

釜体是物料进行反应的空间，由筒体及上、下封头组成。传热装置是为了提供化学反应所需的热量或带走反应生成的热量。除了图中所用的夹套传热外，还有蛇管形式的传热装置。搅拌装置由搅拌器和搅拌轴组成，其作用是迅速均匀地混合物料，强化传质传热过程，从而加快反应速率。为使搅拌器能够以一定的转速转动，需要设置与之配套的由电动机和减速机等组成的传动装置。反应釜上除了有设备法兰、管法兰等静密封结构外，还有保证转轴密封的动密封装置。附件
L
L
在图10-15的 L / Do坐标中找到 L / Do 的值，将此点沿水平方向右移与对应的 Do / Se线相交，当 L / Do ＞50时取50；L / Do ＜ 0.05时取0.05。过此交点向下作垂直线与水平轴相交，找到
交点的系数A值。

根据圆筒的材料选用图10-16～图10-20，在图的下方找到系数A值，若A在曲线的右侧，在此点作一垂直线与对应的材料设计温度线相交，交点水平对应的值即为系数B。圆筒的许用外压 [ p ]按下式计算： Se

②设计参数的确定见筒体设计参数的确定。 ③封头壁厚的计算设计方法与内压筒体壁厚的设计方法相同。当封头壁厚小于筒体壁厚时，将封头的壁厚调整至与筒体的壁厚一致；当封头壁厚大于筒体壁厚时，将封头的直边部分进行加工，以便等壁厚焊接和降低边缘应力。当夹套内介质的工作压力高于釜内压力时，被夹套包覆的釜体为外压容器，为防止釜体发生失稳，需要对其进行稳定性计算。
＞150-200
不锈钢不锈钢
h
45°
碳钢
45°
Di
Di Dj
S
Di Dj
S
碳钢
Dj
Ⅱ型夹套的结构
(2)夹套的尺寸夹套壁与釜体壁间构成一个供传热介质流动的空间，夹套的内径 D j 一般可按下表确定。夹套的内径 D j 与筒体内径 Di 之间的关系
Di /mm
D j /mm

500—600
②筒体壁厚的设计碳钢、低合金制筒体壁厚的设计采用试差法；高合金制筒体的壁厚由壁厚计算公式确定。 ③筒体的强度校核 (2)内压封头壁厚的设计

①封头的选型釜体的上下封头一般采用椭球型或碟型，且尽可能选用标准封头。当釜内有固体物料或物料粘度较大，下封头可选用锥形封头，以便卸料。

Ro
(3)外压封头壁厚的设计

若A在曲线的左侧，圆筒的许用外压[p]按下式计算：
Se 2 [ p] 0.0833E ( ) Do
t

将p与[ p]进行比较，若p ≤ [ p] ，则假设 S 合理；反之不合 n 理，需要重新设计 Sn ，直至满足p ≤ [ p]为止。当按内压容器设计出的釜体壁厚与按外压容器的设计的釜体壁厚不同时，取两者中的较大者。如上封头不包在夹套中, 则不受外压作用，只按内压计算，但常取与下封头相同的壁厚。

2.6 E t Se2 短圆筒临界压力：pcr DO LDO Se
由 [ p]
pcr 计算出[ p] ，对于圆筒m=3。 m

将p与[ p ]进行比较，若p ≤ [ p] ，则假设 Sn 合理；反之不合理，重新设计，直至满足p ≤ [ p]为止。 (2)图算法外压圆筒所需的壁厚可利用教材中外压容器设计一章中的图 10-15～10-20进行计算，过程如下： Do Di 2Sn，分别计算假设圆筒的壁厚为Sn ，由Se Sn C 、出 L / Do 、 Do / Se
立式带夹套的反应釜设计内容

根据工艺设计所确定的操作容积、工作压力、工作温度、介质情况、传热面积、搅拌形式、转速和功率、以及管口尺寸和方位等工艺条件，选择各零部件的材料，确定反应釜釜体、夹套的结构型式和尺寸; 通过强度、刚度和稳定性计算确定反应釜壳体、夹套壳体的壁厚和搅拌抽直径，并根据有关的标准对搅拌器、传动装置、密封装置和各种附件进行选型; 绘出所需的装配图与必要的零部件图。

夹套进气（汽）管的结构

流板系用扁钢沿筒体圆周方向螺旋绕制而成、且导流板与夹套内壁的间隙越小越好。 0-3
0-3
Di
δ
Dj
Dj
夹套内螺旋形导流板的结构
h
h
h
Di
δ
(2)釜内蛇管的结构当工艺所需的传热面积较大，夹套的传热面积不能满足要求，或釜内衬里为导热性差的材料时，可采用蛇管传热。蛇管一般用管子盘旋成圆柱弹簧状，故亦称盘管，其结构如图所示。蛇管的进出口最好尽量设置在同一端，这样可只与一个端盖相连接而装拆方便。但蒸汽加热时要上进下出，以利冷却水的排出、减少振动。有时出于工艺或结构需要。也可将进出口安排在筒体上。

一、釜体的结构型式
反应釜的釜体由圆筒形壳体、上封头和下封头组成。封头型式多为椭球形，但对于含有固体颗粒或粘度较大物料的釜体，其下封头常采用便于出料的锥型封头。

第11章夹套反应釜设计

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