搅拌反应釜设计

搅拌反应釜机械设计JIAOBAN FANYINGFU JIXIE SHEJI──专业课课程设计指导过程装备与控制工程专业编淮海工学院机械工程学院过程机械系目录1 绪论 (1)1.1 课程设计的目的 (1)1.2 课程设计的要求 (1)1.3 课程设计的内容 (2)1.4 课程设计的步骤 (2)1.5 设计任务、参数和参考进程 (2)2 搅拌反应釜的机械设计 (5)2.1 反应釜的总体结构 (5)2.2 反应釜机械设计的内容和步骤 (5)2.3 釜体（罐体）和夹套的设计 (5)2.4 反应釜的搅拌装置 (9)2.5 反应釜的传动装置 (13)2.6 反应釜的轴封装置 (17)2.7 反应釜的其他附件 (19)3搅拌反应釜机械设计举例 (24)3.1 已知条件 (24)3.2 确定釜体的直径和高度 (24)3.3 确定夹套的直径和高度 (25)3.4 验算夹套传热面积 (25)3.5 釜体和夹套的强度计算 (25)3.6 水压试验及其强度校核 (28)3.7 选配筒体和封头的连接法兰 (29)3.8 支座的选用计算 (29)3.9 人孔选择和补强校核 (30)3.10 接管及其法兰的选择 (30)3.11 反应釜的搅拌装置 (30)3.12 机械密封的选择 (31)3.13 绘制总装配图 (31)参考文献 (32)附录 (33)1 绪论专业课课程设计是培养学生设计能力的重要教学环节。

在老师指导下，通过课程设计，培养学生综合运用所学知识分析、解决实际问题的能力。

1．1 课程设计的目的完成本课程设计应达到以下目的：（1）通过课程设计，把过程设备设计和有关先修课所学知识，在设计中综合地加以运用，从而得到巩固、深化和提高。

（2）培养学生对工程设计的独立工作能力，树立正确的设计思想，掌握化工设备设计的基本方法和步骤，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，如有关设计标准、规范、手册、图集等工具书，进行设计计算、数据处理、编写技术文件的独立工作能力，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。

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12.2.7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 (23)5.1 支座的选型 (23)5.2支座载荷的校核计算 (25)(六)、容器附件 (26)6.1手孔和人孔 (26)6.2设备接口 (27)6.2.1接管与管法兰 (27)6.3视镜 (28)四、设计结果汇总 (31)五、参考资料 (33)六、后记 (35)七、设计说明书评定 (36)八、答辩过程评定 (36)一、设计任务书设计题目：夹套反应釜的设计设计条件：设计参数及要求设计参数及要求简图容器内夹套内工作压力/MPa 0.18 0.25设计压力/MPa 0.2 0.3工作温度/℃100 130设计温度/℃<120 <150介质染料及有机溶剂水蒸气全容积/m3 2.5操作容积/ m3 2.0传热面积/ m2>3腐蚀情况微弱推荐材料Q345R或Q245R搅拌器型式浆式200搅拌轴转速/(r/min)轴功率/kW 4工艺接管表符号公称尺寸连接面形式A 25 PL/RF 蒸汽入口B 65 PL/RF 进料口C1，2100 - 视镜D 25 PL/RF 温度计管口E 25 PL/RF 压缩空气入口F 40 PL/RF 放料口G 25 PL/RF 冷凝水出口设备安装场合室内二、设计方案简介三、工艺计算及主要设备计算（一）、罐体和夹套的结构设计夹套式反应釜是由罐体和夹套两大部分组成的。

专业：化学工程与工艺目录一、设计任务.............................................................................................................................. - 1 -二、确定反应器及各种条件...................................................................................................... - 1 -三、反应釜相关数据的计算...................................................................................................... - 1 -1.体积................................................................................................................................... - 1 -2.筒的高度和径................................................................................................................... - 2 -3.筒的壁厚........................................................................................................................... - 2 -四、夹套的计算.......................................................................................................................... - 3 -1.夹套的径和高度............................................................................................................... - 3 -2.夹套壁厚........................................................................................................................... - 3 -五、换热计算.............................................................................................................................. - 3 -1.所需的换热面积............................................................................................................... - 3 -2.实际换热面积................................................................................................................... - 4 -3.冷却水流量....................................................................................................................... - 4 -六、搅拌器的选择...................................................................................................................... - 4 -七、设计结果一览表................................................................................................................ - 5 -八、参考文献.............................................................................................................................. - 5 -一、设计任务某工段需要每天生产8吨乙酸丁酯。

搅拌反应釜的设计
首先，反应釜的材料选择至关重要。

一般来说，反应釜的材料需要具有良好的化学稳定性和耐腐蚀性。

常见的材料有不锈钢、玻璃钢和钛合金等。

根据反应的性质和要求，要选择适当的材料。

其次，搅拌器的设计也非常重要。

搅拌器的作用是将反应物料充分混合，并加速反应的进行。

搅拌器的设计应考虑到反应物料的流动性、黏度和反应速率等因素。

一般而言，搅拌器的转速越高，混合效果越好，但也会带来更大的能量消耗和机械磨损。

因此，在设计搅拌器时需要平衡混合效果和能耗。

此外，搅拌反应釜的传热方式也需要考虑。

传热方式对于反应速率和产物质量有着重要影响。

常见的传热方式有对流传热、传导传热和辐射传热等。

根据反应物料的特性和反应的要求，选择合适的传热方式。

另外，反应釜的安全性也是设计过程中需要重点考虑的因素之一、反应釜在使用中可能会面临高温、高压和腐蚀性物料等风险。

因此，在设计过程中需要考虑到防爆、防腐蚀和泄漏的措施，确保操作人员和设备的安全。

此外，搅拌反应釜还需要考虑操作的便捷性和清洁性。

设计时应尽量考虑设备的结构紧凑、易于维修和清洗。

这样不仅可以提高生产效率，还方便了设备的管理和维护。

总结起来，搅拌反应釜的设计需要综合考虑材料选择、搅拌器设计、传热方式、安全性和操作便捷性等多个因素。

只有在充分考虑这些因素的基础上进行设计，才能使搅拌反应釜具备高效、安全、可靠和易于维护的特点，满足不同行业的需求。

<<化工容器>>课程设计—搅拌反应釜设计:学号:专业:学院:指导老师:年月日目录一设计容概述1. 1 设计要求1. 2 设计步骤1. 3 设计参数二罐体和夹套的结构设计2. 1 几何尺寸2. 2 厚度计算2. 3 最小壁厚2. 4 应力校核三传动部分的部件选取3.1 搅拌器的设计3.2 电机选取3.3 减速器选取3.4 传动轴设计3.5 支撑与密封设计四参考文献一设计容概述（一）设计要求：压力容器的基本要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。

搅拌容器常被称为搅拌釜，当作反应器用时，称为搅拌釜式反应器，简称反应釜。

反应釜广泛应用于合成塑料、合成纤维、合成橡胶、农药、化肥等行业。

反应釜由搅拌器、搅拌装置、传动装置、轴封装置及支座、人孔、工艺接管等附件组成。

压力容器的设计，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。

强度计算书的容至少应包括：设计条件，所用规和标准、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，接管表等容。

简图示意性地画出了容器的主体，主要件的形状，部分结构尺寸，接管位置，支座形式及其它需要表达的容。

（二）设计步骤：1.进行罐体和夹套设计计算；2.搅拌器设计；3.传动系统设计；4.选择轴封；5.选择支座形式并计算；6.手孔校核计算；7.选择接管，管法兰，设备法兰。

（三）设计参数：设计一台夹套传热式配料罐设计参数及要求容器内夹套内工作压力，MPa 0.18 0.25设计压力，MPa 0.2 0.3工作温度，℃100 130设计温度，℃120 150介质染料及有机溶剂冷却水或蒸汽全容积, 3m 1.0 操作容积, 3m0.80 传热面积, 2m 3腐蚀情况微弱推荐材料Q235--A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 手孔二、罐体和夹套的结构设计(一) 几何尺寸1-1全容积 V=1.0m 3 1-2 操作容积V 1=0.80 m 3 1-3 传热面积 F=3m 2 1-4 釜体形式：圆筒形 1-5 封头形式：椭圆形 1-6 长径比 i= H 1/ D 1=1.61-7 初算筒体径 1D ≈ 带入计算得：1D ≈0.9267m 1-8 圆整筒体径 1D =1000mm1-9 1米高的容积1m V 按附表D-1选取 1m V =0.785 m 3 1-10 釜体封头容积1V 封 按附表D-2选取 1V 封=0.1505 m 3 1-11 釜体高度1H =(V-1V 封)/ 1m V =1.08m 1-12圆整釜体高度1H =1100mm1-13 实际容积V=1m V *1H +1V 封=0.636*1.43m +0.11133m =1.0143m 1-14 夹套筒体径2D 按表4-3选取得：2D =1D +100=1100mm 1-15 装料系数η=V 操/V=0.8 1-16操作容积V 操=0.83m1-17 夹套筒体高度2H ≥(ηV-1V 封)/1m V =0.827 1-18 圆整夹套筒体高度2H =900mm1-19 罐体封头表面积1F 封 按附表D-2选取 F 1封=1.16252m 1-20 一米高筒体表面积 1m F 按附表D-1选取 F 1m =3.142m1-21 实总传热面积 按式4-5校核 F=F 1m *H 2+F 1封=3.14*0.9+1.1625=3.6252m >32m 。

搅拌反应釜设计第三章⽴式搅拌反应釜设计第⼀节推荐的设计程序⼀、⼯艺设计1、作出流程简图；2、计算反应器体积；3、确定反应器直径和⾼度；4、选择搅拌器型式和规格；5、按⽣产任务计算换热量；6、选定载热体并计算K值；7、计算传热⾯积及夹套⾼度；8、计算搅拌轴功率。

⼆、机械设计1、确定反应器的结构型式及尺⼨；2、选择材料；3、强度计算；4、选⽤零部件；5、绘图；6、提出技术要求。

三、化⼯仪表选型四、编制计算结果汇总表五、绘制反应釜装配图六、编写设计说明书第⼆节釜式反应器的⼯艺设计⼀、反应釜体积和段数的计算1、间歇釜式反应器：V=V R/φ（3—1）V R=V O(τ+τ') （3—2）式中V—反应器实际体积，m3；V R—反应器有效体积，m3。

V O —平均每秒钟需处理的物料体积，m 3/s ；τ' —⾮反应时间，s ；τ —反应时间，s ；=Af x R AA V dx n 00,τ（3—3）等温等容情况下()?-=Afx A AA r dx C 00,τ（3—4）对⼀级反应Af x k -=11ln1τ对⼆级反应()Af A A x xC x -=10,0,τφ—装料系数，⼀般为0.4～0.85，具体数值可按下列情况确定：不带搅拌或搅拌缓慢的反应釜 0.8～0.85；带搅拌的反应釜 0.7～0.8；易起泡沫和在沸腾下操作的设备 0.4～0.6。

2、连续釜式反应器(1)单段连续釜式反应器：()φφA AA R r x F V V -==0, （3—5）其中 F A,O —每秒钟所处理的物料摩尔数，kmol/s 。

对于⼀级反应：（-γA ）=kC A =kC A,O （1-A x ）则有效反应体积：()()20,00,0,1AA A A A AA R KC C C V x kC x F V -=-=其中 V O —每秒所处理的物料体积，m 3/s对于⼆级反应：（-γA ）=()220,21A A A x kC kC -=，代⼊式（3-5）中则有效反应体积为：V R =()()20,020,01A A A A A AkC C C V x kC x V -=-其中 A x —转化率，其它符号同前。

搅拌反应釜的设计
无缺
一、搅拌反应釜简介
二、搅拌反应釜的设计原理
1、反应釜的容积
2、反应釜的结构
反应釜的结构也是很重要的，反应釜的结构分为卧式和立式两种。

反应釜的卧式布置比立式具有较小的体积，占用空间较少；但立式搅拌反应釜搅拌效果较仰角式搅拌反应釜更为理想，可以有效分散反应物料，提高反应效率。

3、搅拌设备
搅拌设备是指在反应釜内部安装的，用于搅拌物料的设备。

它的功能是使物料得到有效的混合和反应。

反应釜的搅拌设备可以采用耐酸碱搅拌机、叶轮式搅拌机、多叶式搅拌机、多极式搅拌机等。

搅拌机的刀叶型式有挖刀式、三叶式、柔性叶片式等。

4、压力。

1 绪论1.1 反应釜概况搅拌设备是一种在一定容积的容器中，借助搅拌器向液相物料中传递必要的能量进行搅拌过程的化学反应设备。

反应釜就是其中比较典型的一种，它适用于多种物性（如粘度、密度）和多种操作条件（温度、压力）的反应过程，广泛应用于石油化工、橡胶、农药、染料、医药等行业，是一种用以完成磺化、硝化、氢化、烃化、聚合、缩合等工艺过程，以及有机染料和中间体的许多其它工艺过程的反应设备。

搅拌式反应釜有很大的通用性，由于搅拌可以把多种液体物料相混合，把固体物料溶解在液体中、将几种不互溶的液体制成乳浊液、把固体微粒搅浑在液体中制成悬浮液或在液相中析出结晶等，故搅拌反应釜可以在带有搅拌的许多物理过程中广泛的应用。

同时在研究容器的结构方面，如容器形状、搅拌装置、传热部件等，搅拌式反应釜都具有代表性。

在大多数设备中，反映釜是作为反应器来应用的。

例如在三大合成材料的生产中，搅拌设备作为反应器，约占反应器总数的90%。

其它如染料、医药、农药、油漆等设备的使用亦很广泛。

有色冶金部门对全国有色冶金行业中的搅拌设备作了调查及功率测试，结果是许多湿法车间的动力消耗50%以上是用在搅拌作业上。

搅拌设备的应用范围之所以这样广泛，还因为搅拌设备操作条件（如浓度、温度、停留时间等）的可控范围广，又能适用于多样化的生产。

搅拌式反应釜在石油化工生产中被用于物料混合、溶解、传热、制备悬浮液、聚合反应、制备催化剂等。

例如石油工业中，异种原油的混合调整和精致，汽油添加四乙基铅等添加物而进行混合，使原料液或产品均匀化。

化工生产中，制造苯乙烯、乙烯、高压聚乙烯、聚丙烯、合成橡胶、苯胺燃料和油漆颜料等工艺过程，都装备着各种型式的搅拌设备。

因为在石油工业中大量使用催化剂、添加剂，所以对于搅拌设备的需求量比较大。

由于物料操作条件的复杂性、多样性、对搅拌设备的要求也比较复杂。

如炼油厂的硅铝反应器、大浆罐、钡化反应釜、硫磷化反应釜、烃化反应釜、白土混合罐等都是装有各种不同型式搅拌器的搅拌设备。

第六章 主要设备的设计及选型6.1 搅拌反应釜6.1.1 反应釜体积由物料衡算结果可知：生产每釜成品需要废涤纶的质量为：=1m 584.53 kg ；废涤纶密度38.11=ρ3/cm g ，需要异辛醇的质量为：=2m 1187.32 kg ；异辛醇密度832.02=ρ3/cm g则废涤纶所占体积：=⨯==31111038.153.584ρm V 0.424 m 3， 异辛醇所占体积： =⨯==322210832.032.1187ρm V 1.427 m 3所以物料总体积为： =+=21'V V V 0.424 + 1.427 = 1.851 m 3 由于还有催化剂的加入，故取 V = 1.860 m 3考虑到废涤纶较松散且呈沸腾状态及釜内安装的附件，参照《化工设备设计基础》，根据标准投料系数范围，取反应釜投料系数为0.7，则所需反应釜体积为：657.27.0860.1==V m 36.1.2 反应釜直径和高度参照《化工设备设计基础》，取反应釜的长径比H/D i ＝1.2，反应釜的内径D i 由下式估算：3244ππ+=ii D HVD由1.1的所得数据及长径比，代入以上公式可求得内径为：=i D 1.353 m ，取圆整值1400mm 。

选取标准反应釜，具体参数如下：釜体容积 =V 2.689 m 3，封头容积 f V = 0.421 m 3，选取釜体壁厚s = 10 mm ，封头直边高度=0h 40 mm ，曲边高度=i h 350 mm ，内表面积F=2.306 m 2 。

则筒体高度为：474.14.14421.0689.2422=⨯-=-=ππi hD V V H m ，取圆整值1.5 m 。

所以釜的总高度：)(200i h h H H ++=＝28.2)35.004.0(25.1=+⨯+ m6.1.3 壁厚根据设计任务，反应釜工作时压力为0.3 MPa ，内径i D ＝1400 mm ，取设计压力p 为0.33 MPa 。