反应釜的设计计算共30页
反应釜的设计计算
• 查《机械设计课程设计》可知：联轴器应选GY4，类型为凸缘联轴器。 • 搅拌轴材料的选择 • 常用优质碳素钢有35、45、50钢，其中以45钢应用最多。搅拌轴受到扭转和弯 曲的组合作用，其中以扭转为主。本次设计选用45钢作为搅拌轴的材料。
P T 9550 n
4 T 9550 5 198 .96 N m 960
m 3.02 10 pa s
4
d=400mm b=80mm n= 238.8r/min
Re 2.1106
结构计算计算结果
• • • • 经查《过程设备设计》功率曲线可知，功率准数Np=6 搅拌功率P=3.91kw 叶轮距槽底的安装高度Hi =400mm 挡板宽度Wb =120mm
过程装备与控制工程课程设计
Course design of process equipment and control engineering
任务书
• • • • • • 主要内容： 1 设计方案的确定及工艺流程的说明； 2 反应器的工艺计算； 3 基本尺寸计算及基本结构设计； 4 壳体、开孔补强与搅拌轴及耳式支座的强度校核； 5 绘制反应器的装配图。
筋板内侧间距
螺纹中心至底板外 缘距离
支座材料的屈服强 度
筋板厚度
底板厚度
8mm
10mm
底板宽度
支座筋板设计温度下的 拉伸弹性模量 筋板材料的许用应力
160mm
19700Mpa
底板长度
设计温度下支 座材料的许用 应力 地脚螺栓材料 Q235B，腐蚀 裕量3mm，规 格M24
310mm
113Mpa
50mm
180 32180 d 33.96mm 4 2 6 7.9 10 10
(完整word版)反应釜设计
第一章 反应釜釜体与传热装置搅拌设备常被称作搅拌釜（或搅拌槽），当搅拌设备用作反应器时，又被称为搅拌釜式反应器，有时简称反应釜。
釜体的结构型式通常是立式圆筒形，其高径比值主要依据操作容器的装液高径比以及装料系数大小而定。
传热方式有两种：夹套式壁外传热结构和釜体内部蛇管联合使用。
根据工艺需要，釜体上还需要安装各种工艺接管。
所以，反应釜釜体和传热装置设计的主要内容包括釜体的结构和部分尺寸、传热形式和结构、各种工艺接管的安设等。
1.1反应釜釜体1.1.1确定反应釜釜体的直径和高度在已知搅拌器的操作容积后，首先要选择筒体适宜的长径比（H/D i ），以确定筒体直接和高度。
选择筒体长径比主要考虑一下两方面因素：① 长径比对搅拌功率的影响：在转速不变的情况下，P ∝D 5(其中D ：搅拌器直径；P ：搅拌功率），P 随釜体直径的增大而增大很多，减小长径比只能无谓的损耗一些搅拌功率。
一次一般情况下，长径比应该大一点。
② 长径比对传热的影响：当容积一定时H/D i 越高越有利于传热。
长径比的确定通常采用经验值。
在确定反应釜直径和高度时，还应该根据反应釜操作时所允许的装料程度---装料系数η等予以综合考虑，通常装料系数η可取0.6-0.85.如果物料在反应过程中产生泡沫或沸腾状态，η应取较低值，一般为0.6-0.7；若反应状态平稳，可取0.8-0.85（物料粘度大时可取最大值）。
因此，釜体的容积V 与操作溶积V 0有如下关系：V=V 0/η…………………………………………………………………（1.1） 选取反应釜装料系数η=0.8，由V=V 0/η可得设备容积：V 0=V ×η=1×0.8=0.83m 选取H/D i =1.0，由公式m D H V D ii 08.10.10.14433=⨯⨯==ππ……………………………………（1.2）将计算结果圆整至公称直径标准系列，选取筒体直径D i =1000mm ，查《化工设备机械基础》表8-27，DN=1000mm 时的标准封头曲面高度h=250mm ，直边高度h 2=25mm ，封头容积V h =0.1513m ，由手册查得每一米高的筒体容积为3195.0m V =。
反应釜的设计计算
Q0 —单位时间原料液处理量，0.6m3/h；
V —反应器的实际体积，1.8m3；
—装料系数0.8；
结构设计部分
釜体结构形式的选择 筒体：圆柱形 釜底的封头形状：标准椭圆型 顶盖连接方法：不可拆 换热器形式：U形夹套
釜体直径的计算
结构设计计算结果
对于直立反应釜来说，釜体容积通常是指圆柱形筒体及下封头所包含的容积之
结构设计计算结果
搅拌轴直径的计算
搅拌轴的材料选为45钢，轴材料剪切弹性模量G 79GPa，许用剪切应力
40MPa 1o /m
轴传递最大转矩：
M
max
9553
pn n
9553
5.5 238.8
0.9
198N
m
搅拌轴为实心轴，则直径：
1
d 4.92
M n max
4 Leabharlann G 1 4 113Mpa
141Mpa
地脚螺栓材 每个支座的 料Q235B， 地脚螺栓个 腐蚀裕量 数1个。 3mm，规格
M24
11.768Mpa
螺纹中心至底 板外缘距离 支座材料的屈 服强度
地脚螺栓常温 下的许用应力
50mm 235Mpa 147Mpa
强度校核
水平风载荷和地震载荷计算 pe 0.5m0g 0.5 0.9 4737.8 9.8 20894N （地震为九度）
303522主体设备配置图23强度校核压力试验选用液压试验内筒水压试验259020mpapcrlddt24强度校核垫板厚度250mm垫板宽度200mm支座数量支座高度200mm上盖板宽70mm上盖板厚度16mm筋板长度205mm筋板内侧间距125mm筋板厚度8mm底板宽度160mm底板长度310mm螺纹中心至底板外缘距离50mm底板厚度10mm支座筋板设计温度下的拉伸弹性模量19700mpa设计温度下支座材料的许用应力113mpa支座材料的屈服强度235mpa底板的许用弯曲应141mpa筋板材料的许用应力141mpa地脚螺栓材料q235b腐蚀裕量3mm规格m24每个支座的地脚螺栓个地脚螺栓常温下的许用应力147mpa地脚螺栓常温下的1176mpa支撑面许用耐压应力11768mpa耳式支座结构设计参数25强度校核水平风载荷和地震载荷计算地震为九度支座本体计算单个支座本体承受的实际载荷单个支座本体允许载荷可以查表可知bn型耳式支座系列参数尺寸可知q30kn
设备设计-反应釜计算书
计算单位 椭圆封头简图
MPa C mm mm
2.50 70.00 2600.00 650.00 00Cr17Ni14Mo2 118.00 118.00 1.00 1.00
(板材)
MPa MPa mm
5.30（含减薄量） mm 厚度及重量计算
形状系数 计算厚度 有效厚度 最小厚度 名义厚度 结论 重量
K =
2 1 Di = 1.0000 2 6 2hi
e
=
KPc Di 2[ ]t 0.5 Pc
= 27.69
mm mm mm mm
=n - C1- C2= 27.70 = 3.90 = 34.00
min n
满足最小厚度要求 2040.10 压 力 计 算
最大允许工作压力 设计温度下计算应力 t 校核条件 结论
[Pw]= =
t
= 0.68988
MPa MPa MPa
Pc ( Di e ) = 125.67 2 e
144.50 t ≥t 合格
全 国 化 工 设 备 设 计 技 术 中 心 站
7
过 程 设 备 强 度 计 算 书
t
计算单位 椭圆封头简图
MPa C mm mm
2.50 70.00 2600.00 650.00 00Cr17Ni14Mo2 118.00 118.00 1.00 1.00
(板材)
MPa MPa mm
5.30（含减薄量） mm 厚度及重量计算
形状系数 计算厚度 有效厚度 最小厚度 名义厚度 结论 重量
合格 厚度及重量计算
e n
= 25.05 =n - C1- C2= 30.00 = 32.00
反应釜的设计计算
t 189MPa
内压 0.1MPa
设计压力： pw 0.1MPa
p 1.1pw 0.11MPa
Pl gh 5%Pw ， 所以
则计算压力： pc p 0.11MPa
Pl 忽略不计。
结构计算计算结果
结构设计计算结果
搅拌轴直径的计算
搅拌轴的材料选为45钢，轴材料剪切弹性模量G 79GPa，许用剪切应力
40MPa 1o /m
轴传递最大转矩：
M
max
9553
pn n
9553
5.5 238.8
0.9
198N
m
搅拌轴为实心轴，则直径：
1
d 4.92
M n max
4
G 1 4
e n C1 C2 3.7mm
结构计算计算结果
夹套的选择
夹套的内径 夹套高度
夹套筒体厚度
夹套封头厚度
1300mm
0.63m
计算厚度：0.41mm 设计厚度：2.41mm 名义厚度：6mm
计算厚度：0.41mm 设计厚度：2.41mm 名义厚度：6mm
结构计算计算结果
反应釜的搅拌装置
搅拌功率的计算
d=0.045m
结构计算计算结果
主要接管尺寸的计算
进料管和出料管
df =16mm
查手册取20 2.5无缝钢管，法兰选用板式平焊钢管法兰PL2.5，B型，DN50。
冷却水管的计算
ds=26.6mm
查手册取无缝钢管 30 3.5
DN40。
，法兰选用板式平焊钢管法兰PL2.5，B型，
主体设备配置图
支座弯 矩引起 的最大 应力轴 线应力
(整理)反应釜设计
反应釜设计的有关内容一、设计条件及设计内容分析由设计条件单可知，设计的反应釜体积为1.03m ；搅拌轴的转速为200/min r ,轴的功率为4kw;搅拌桨的形式为推进式；装置上设有5个工艺接管、2个视镜、4个耳式支座、1个温度计管口。
反应釜设计的内容主要有：（1） 釜体的强度、刚度、稳定性计算和结构设计； （2） 夹套的的强度、刚度计算和结构设计； （3） 设计釜体的法兰联接结构、选择接管、管法兰； （4） 人孔的选型及补强计算； （5） 支座选型及验算； （6） 视镜的选型；（7） 焊缝的结构与尺寸设计； （8） 电机、减速器的选型；（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）绘总装配图及搅拌轴零件图等。
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 的确定将釜体视为筒体，取L/D=1.1 由V=(π/4)L D i 2，L=1.1i D 则=Di 31.140.1π⨯⨯，m Di 0.1=，圆整mm Di 1000= 由[]1314页表16-1查得釜体的mm DN 1000= 1.1.2釜体PN 的确定由设计说明书知釜体的设计压力PN ＝0.2MPa 1.2 釜体筒体壁厚的设计 1.2.1设计参数的确定设计压力p1：p1＝0.2MPa ；液柱静压力 p1H=10^(-6)×1.0×10^3×10×1.1=0.011MPa 计算压力p1c ： p1c=p1+p1H=0.2+0.011=0.211MPa ； 设计温度t1： <100℃ ； 焊缝系数Φ： Φ＝0.85许用应力[]t σ：根据材料Q235-B 、设计温度<100℃，由参考文献知[]t σ＝113MPa ；钢板负偏差1C ：1C ＝0.6mm （GB6654-96）； 腐蚀裕量2C ：2C ＝3.0mm 。
反应釜设计
反应釜设计一、 釜体设计a 、 确定筒体和封头型式此设计是一低压容器，按照惯例，选择圆柱形筒体和椭圆形封头。
b 、确定筒体和封头直径反应物料为气—液相类型，由课本P 398表18-2知H/D i 为1~2，取H/D i =1.5，另取装料系数η=0.8，则V=ηV =8.03.1=1.63m 3D i =3i /4D H V ⋅π=35.114.363.14⨯⨯=1.11m圆整至公称直径标准系列，取D i =1100mmc 、 确定筒体高度当DN=1100mm ，有P 318表16-5知:V h =0.198m 3,由P 316表16-3知：V 1=0.950m 3/mH=V V 1h V -=950.0918.063.1-≈1.51m,取H 为1.5m则H/D i =1.5/1.1≈1.36符合要求，η=VV 0=5.195.0198.03.1⨯+=0.80,符合要求d 、确定夹套直径由P 399表18-3知：D j =D i +100=1100+100=1200mm 。
夹套封头也采用椭圆形，直径与夹套筒体直径相同 e 、 确定夹套高度 H j =VV hV 1-η=950.0198.03.18.0-⨯=1.16m ，取H j =1200mmf 、 校核传热面积由P 316表16-3知F 1=3.46m 2/m 由P 318表16-5知：F h =1.398m 2 所以F=F h +1.2×F 1=5.55m 2>4m 2, ∴符合工艺要求为取得更大传热面积又保证设备法兰螺栓装卸方便，取H j 为1350mm g 、内筒及夹套受力分析夹套筒体和封头承受0.3MP a 内压，内筒的筒体和下封头既可能只承受0.2MP a 内压，又可能只承受0.3MP a 外压。
h 、计算夹套筒体、封头厚度夹套上所有焊缝均取φ=0.6，材料选用推荐的Q235-A 钢，由P 286表14-4知[σ]t =113MP a 夹套筒体厚度计算δd =[]pp tj D -φσ2+C 2=3.01.16.0113212003.01.1⨯-⨯⨯⨯⨯+2=2.93+2=4.93 mm 夹套封头厚度计算: δd =[]pp tiD 5.02-φσ+C 2=3.01.15.06.0113212003.01.1⨯⨯-⨯⨯⨯⨯+2=2.92+2=4.92mm圆整至钢板规格厚度和封头标准，夹套筒体与封头厚度均取δn =6mm i 、 计算内筒筒体厚度承受0.2MP a 内压时筒体厚度（φ取0.85）δd =[]pp tD -φσ2i+C 2=2.01.185.0113211002.01.1⨯-⨯⨯⨯⨯+2=1.26+2=3.26mm承受0.3MP a 外压时筒体厚度为简化起见，首先假设δn =6mm ，由P 289表14-6知：C 1=0.6mm ∴δe =6-0.6-2=3.4mm由P 318表16-5的总深度数据，经计算得：夹套顶部距法兰面实际为175mm ，即内筒体承受外压部分的高度为H －175mm 。
夹套反应釜设计计算
《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夹套工作压力，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，秋翔编《化工设备机械基础课程设计指导书》化学工业出版2000年第1版中数据及资料，下同表2：强度计算（按压计算厚度）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,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×+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。