化工设备课程设计报告
搅拌釜式反应器课程设计任务书
一、设计内容安排
1. 釜式反应器的结构设计
包括：设备结构、人孔数量及位置，仪表接管选择、工艺接管管径计算等。
2. 设备壁厚计算及其强度、稳定性校核
3. 筒体和裙座水压试验应力校核
4. 编写设计计算书一份
5. 绘制装配图一张（电子版）
二、设计条件
三、设计要求
1.学生要按照任务书要求，独立完成塔设备的机械设计；
2.根据设计计算书、图纸及平时表现综合评分。
四、设计说明书的内容
1.符号说明
2.前言
（1）设计条件；
（2）设计依据；
（3）设备结构形式概述。
3.材料选择
（1）选择材料的原则；
（2）确定各零、部件的材质；
（3）确定焊接材料。
4.绘制结构草图
（1）按照工艺要求，绘制工艺结构草图；
（2）确定裙座、接管、人孔、控制点接口及附件、内部主要零部件的轴向及环向位置，以单线图表示；
（3）标注形位尺寸。
5.标准化零、部件选择及补强计算：
（1）接管及法兰选择：根据结构草图统一编制表格。内容包括：代号，PN,DN,法兰密封面形式，法兰标记，用途）。补强计算。
（2）人孔选择：PN,DN,标记或代号。补强计算。
（3）其它标准件选择。
6.结束语：对自己所做的设计进行小结与评价，经验与收获。
7.主要参考资料。
【设计要求】：
1.计算单位一律采用国际单位；
2.计算过程及说明应清楚；
3.所有标准件均要写明标记或代号；
4.设计计算书目录要有序号、内容、页码；
5.设计计算书中与装配图中的数据一致。如果装配图中有修改，在说明书中要注明变更；
6.设计计算书要有封面和封底，均采用A4纸，正文用小四号宋体，行间距1.25倍，横向装订成册。
搅拌釜式反应器设计条件
工艺条件
管 口
工艺条件图
1 确定筒体的直径和高度
根据反应釜的设计要求，对于液－液相类型H/Di=1～1.3（参见教材172页，李多民版），选取H/D i =1.3 得，由D i ≈3
/4Di
H V
π= 3
3
.15
4??π＝1.698 m ； 圆整（间隔100mm ）到标准公称直径系列，选取筒体直径D i ＝1600mm 。
查标准封头参数资料得
DN ＝1600mm 时，标准椭圆封头高度h 1=425mm ，直边高度h 2=25mm ，内表面积F n =2.90m 2，容积V h =0.586m 3。 计算得每米高圆筒的体积V 1＝1/4π*1.62=2.011m 3
H=
1
V V V h -= 2.011.586
05-=2.19m
筒体高度圆整为H ＝2100mm
于是H/D=2100/1600=1.3 核查结果符合原定范围内。
2. 确定夹套的直径和高度
夹套的内径 D j =D i +100=1700mm （符合压力容器公称直径系列要求）
H j =
4
1.6586
.085.0*52
?-π=1.822m
选取夹套H j =1900mm
则H 0=H －H j =2100-1900=200mm 这样便于筒体法兰螺栓的装拆
验算夹套传热面积
F ＝L 1H j +F n =π*Di*1.9+2.90=12.45 m 2>7.1m 2 即夹套传热面积符合设计要求
3. 确定夹套的材料和壁厚
夹套选取Q235－A 的材质，可以知道板厚在4.5～16mm ，设计温度在150℃时Q235－A 的许用应力[σ]t =113MPa ，因为有夹套有安全阀，所以P ＝1.1P w 那么P ＝0.33MPa ，因为内部夹套无法探伤，故取φ＝0.60 根据夹套的钢板厚度负偏差c 1=0.6mm,单面腐蚀取腐蚀余量c 2=1.0mm 。 夹套的壁厚计算如下:
t d =P
Dj
P t
-??φσ][2+C=33.06.01132105.133.03-????+1.6=5.259mm 标准椭圆形夹套封头的壁厚为:
t=
P Dj P t
5.0][2-?φσ+C=
6.133
.05.06.01132150033.0+?-???=5.255mm 圆整至钢板规定尺寸，并查阅封头标准,选取夹套的筒体和封头壁厚均为10mm 。
4. 确定内筒的材料和壁厚
依题意可初选筒体厚度12mm,并取c 1=0.8mm c 2=2mm 筒体有效壁厚 t e =12-2.8=9.2mm
0D =1600+2*12=1624
176.522.9/24610
==e
t D L ≈H j +h 2+
3
1
h =1900+25+375/3≈2050 L/D 0=2050/1624=1.229 由
e
t D 0
和L/D 0 可查表得A ＝5.2?410-，再查B ＝65MPa [p]=
42.0195
65
/0==t D B MPa >0.33 MPa 因为计算的[p] > p 且比较接近 所以选筒体厚度12mm
若选取筒体下封头壁厚12mm 并取c 1=0.8mm c 2=2mm 则，
t e =12-2.8＝9.2mm
标准椭圆形封头的外压计算当量球面半径:
R i =KD i =0.9?1000=900mm A=
=2
.9/1260125
.09.1?410-
查得B ＝92MPa 许用外压力 [p]=
53.02
.9/126092
=MPa>p=0.315Mpa
取筒体下封头壁厚12mm, 符合设计要求
为了制造方便，所以上封头和下封头的厚度也设计为12mm 。
5. 水压试验及其强度校核
内
筒
水
压
试
验
压
力
P T =0.1*1.1+0.1=0.21MPa
P T =1.25P=0.13MPa
取二者最大值P T =0.21MPa 夹套水压试验压力P T ＝0.3*1.1+0.1＝0.43MPa ，
P T =1.25P=0.4125MPa
取夹套水压试验 P Tj =0.43MPa 内筒水压试验时壁内应力：
MPa c t c t O KD P n n T Tf 98.1685
.0)8.212(2)]
8.212(14009.0[21.0)(2)](5.[=?--+?=--+=
φσ
夹套水压试验时壁内应力
MPa c t c t D P n n j Tj Tj 35.646
.0)6.110(2)]
6.110(1500[43.0)(2)]([=?--+=
--+=
φ
σ
MPa c t c t KD P n n j Tj Tjf 77.576
.0)6.110(2)]
6.110(5.015009.0[43.0)(2)]
(5.0[=?--+?=
--+=
φ
σ
由于Q235－A 在常温时s σ＝235MPa
0.9s σ＝211.5MPa
水压试验时内筒夹套都小于０.９s σ,故水压试验安全。
筒体许用压力0.21MPa,夹套水压试验时筒体内需要充压才能保持筒体稳定。
6. 选择釜体法兰
根据DN=1600mm ，p=0.3MPa 由于PN 不会超过0.6Mpa ，可以选用甲型平焊法兰。确定为RF 型、甲型平焊法兰。其尺寸为D=1530 D 1=1490 D 2=1455 D 3=1441 D 4=1438
垫片材料为石棉橡胶板，选用垫片为1440*1440*3 ，JB/T4704-2000
7. 选择搅拌器、搅拌轴和联轴器
根据工艺条件要求，查阅《桨式搅拌器》（HG/T2501.4－1991）选取搅拌器外径500mm ，搅拌轴直径d ＝50mm 的平桨式搅拌器，标记为：搅拌器500－50 HG/T2501.4－1991
选择搅拌轴材料为45钢，钢的许用扭应力为[τ]=30～40MPa ，计算系数A ＝118～107,则搅拌轴的直径为 d=A =3
n P (118～107)=385
4
(42.6～38.6)mm 表3－11 几种常用轴材料的[τ]及A 值
考虑到键槽可能对轴的强度的削弱和物料对轴的腐蚀，并可以取搅拌轴的d ＝50mm 。
查阅标准《搅拌传动装置——联轴器》，（HG21570－1995）中夹壳式联轴器形式、尺寸、技术要求、选用立式夹壳联轴器。公称直径50mm