夹套反应釜-课程设计
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。
化工机械设备课程设计--夹套反应釜
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。
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 。
夹套式反应釜设计 课程设计
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。
化工设备机械基础夹套反应釜课程设计及答辩
t
2.4对筒体和封头进行强度校核
• 根据参考文献【1】附表9-1得到：常温下 [σ]=170MPa 在操作温度下（250℃）=156MPa 在 操作时夹套的内压P=2.0MPa 筒体的内压 Pc=2.8MPa Φ=1因为： P <Pc 所以在进行校核时筒 体应该按照筒体的内压P=2.8MPa进行校核，夹套按 照夹套的内压p=2.0MPa进行校核。
• 2.4.1夹套（内压容 器的试压）： • 液压：Pt=1.25 p t =1.25×2.0 ×=2.72
• 气e 压：Pt=1.15 p t =1.15×2.0×=2.51 • s =14－2=12㎜
• =345MPa
Pt Di e 2.72 1700 12
• 液压： T = 2 e
• 因为 T < 0.9Φ s ，所以水压试验验证强度足够。
•
气压： T =
Pt Di e 3.51 (2100 17)
2e =
2 17
=218.55MPa
• 0.8Φ s=0.8×1×345=276MPa
• 因为 T < 0.8Φ s ， 所以气压实验验证强度足够
500-600 700-1800 2000-3000
Dj
Di+50
Di+100 Di+200
•（参阅文献【3】表18—3）
• D j Di 100 1700 ㎜ •2.1.2 夹套釜体PN的确定
•由设计要求知夹套内部压力为2.0MPa，因此夹套 釜体PN=2.0MPa
2.2 夹套筒体的设计
• 2.2.1 设计参数的确定
浆式 85 2.8
夹套内
2.0
<250 蒸汽
1 第一章 反应釜釜体的设计
夹套反应釜_课程设计任务-精品
夹套反应釜_课程设计任务-精品夹套反应釜⽬录摘要（3）Abstract （4) 引⾔（5）设计任务书（6）1.设计⽅案的分析与拟定（8）2.罐体和夹套结构设计（8）3.罐体⼏何尺⼨计算（9）4.确定封头尺⼨（10）5.确定筒体⾼度（10）6.夹套⼏何尺⼨计算（10）7.夹套的连接形式（11）8.强度计算（13）9.稳定性校核（15）10.⽔压试验校核（19）11.搅拌器类型（19）12.传动装置设计（20）13.机架的选⽤（21）14.甲型平焊法兰选取（22）15.挡板（22）16.安装底盖的选取（23）17.凸缘法兰的选取（24）18.搅拌轴设计（24）19.凸缘联轴器（29）20.⽀座（30）21.设备接⼝（30）22.接管与法兰（31）23.视镜（32）24.⼿孔与⼈孔（32）25.反应釜的轴封装置（32）参考⽂献（34）设计⼩结（35）摘要本论⽂先介绍了反应釜的概况，然后简要地说明了设计⽅法、理论依据及设计思路。
论⽂在计算⽅⾯主要介绍了强度计算。
强度计算主要包括由给定⼯艺参数进⾏的筒体和夹套的⼒学分析，反应釜液压试验校核，⽀座、视镜的选择及强度校核，搅拌装置的设计计算及搅拌器的选型和搅拌轴长度的确定。
本⽂最后进⾏了反应釜的优缺点分析及改进⽅⾯分析，指出了反应釜设计中需要改进和优化的⼀些⽅⾯。
关键词：压⼒容器反应釜搅拌设备AbstractThis study first introduces the general reaction kettle, the reaction kettle design background and purpose, the reaction kettle of domestic and foreign development situation, and then explain briefly the design method, the theoretic basis and design ideas.In the aspect of calculation it introduces the technical calculation and strength calculation.Strength calculation by a given process parameters include the mechanical analysis of the cylinder and clip , the respective reaction kettle hydraulic test , the choice and strength check of bearing and lens , mixing device design calculation and blender selection and determination of stirring shaft length.Finally, the study mainly discusses the advantages and disadvantages of the analysis and the reaction kettle improvements in analysis, and it points out the reaction kettle design needs to be improved and optimized in some aspects.Keywords: Pressure vessel Reaction kettle Mixing equipment引⾔课程设计是本专业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，学习尝试化⼯机械设计。
化工课程设计--夹套反应釜课程设计(2)
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XX:学号:指导老师:完成日期: 2012年6月1日夹套反应釜设计任务书设计者：班级：10化工学号：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1.进行罐体和夹套设计计算；2.选择支座形式并进行计算；3.手孔校核计算；4.选择接管、管法兰、设备法兰；5.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）作带传动设计计算：定出带型，带轮相关尺寸（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；6.设计机架结构；7.设计凸缘及安装底盖结构；8.选择轴封形式；9.绘制装配图；10. 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，MPa0.2 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 1.0操作容积，m30.8全容积传热面积，m2>3.5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 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计算74.1 罐体和夹套的结构设计74.1.1 罐体几何尺寸计算84.1.2 夹套几何尺寸计算104.2 夹套反应釜的强度计算124.2.1 强度计算(按内压计算强度)124.2.2 稳定性校核(按外压校核厚度)154.2.3水压试验校核214.3 反应釜的搅拌器234.3.1 搅拌装置的搅拌器234.3.2 搅拌器的安装方式及其与轴连接的结构设计234.3.3 搅拌装置的搅拌轴设计244．4反应釜的传动装置设计264.4.1 常用电机及其连接尺寸264.4.2釜用减速机类型、标准及其选用264.4.3 V带减速机274.4.4凸缘法兰304.4.5安装底盖314.4.6机架314.4.7联轴器324.5 反应釜的轴封装置设计334.5.1 填料密封334.5.2 机械密封334.6反应釜的其他附件设计344.6.1 支座344.6.2 手孔和人孔354.6.3 设备接口355. 设计小结386. 参考文献39设计说明书1. 夹套反应釜的结构夹套反应釜主要由搅拌容器、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。
夹套反应釜课程设计说明书
6 焊缝结构的设计 ....................................................... 22
6.1 6.2 釜体上的主要焊缝结构..........................................................................................22 夹套上的焊缝结构的设计......................................................................................23
4.5 4.6 4.7
机架的选用..............................................................................................................15 联轴器的选用..........................................................................................................15 轴封装置..................................................................................................................16
3 3
夹套内 0.3 <150 蒸汽
0.235-A 推进式 250 4 接管表 连接面形式
操作容积，m 腐蚀情况 推荐材料 搅拌器型式
传热面积，㎡
搅拌轴转速，r/min 轴功率，kW 符号 a b c d e f g 公称尺寸 DN 25 25 80 70 25 40 25
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课程设计任务书 ........................................................ 错误!未定义书签。
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 (7)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。
设计内容：设计一台带有搅拌装置的夹套反应釜，包括设备总装配图一张，零部件图一至二张，设计计算说明书一份。
设计任务书1.1. 1. 设计方案的分析和拟定设计依据是工艺提出的要求和条件，一个夹套反应釜主要由罐体、夹套、搅拌器、传动装置、轴封装置、法兰、支座、人孔手孔、设备接口等一些附件构成。
根据任务说明书的要求本次设计搅拌器为浆式搅拌器；由于填料轴封结构简单，易于制造的特点，应用较为广泛，所以轴封采用填料轴封。
按照以下内容及步骤进行夹套反应釜的机械设计。
（1）总体结构设计根据工艺要求并考虑制造、安装和维护检修的方便来确定各部分结构形式。
（2）容器的设计主要内容有：①根据工艺参数确定各部分几何尺寸；②考虑压力、温度、腐蚀因素，选择釜体和夹套材料；③对罐体、夹套等进行强度和稳定性计算、校核。
（3）搅拌器的设计根据搅拌器类型确定相关位置和尺寸。
（4）传动系统设计包括选择电机、确定传动类型、选择联轴器等。
（5）选择轴封决定并选择轴封类型及有关零部件。
（6）绘图包括装配图、部件图和零件图。
（7）编制技术要求提出制造、装配、检验和试车等方面的要求。
2.罐体和夹套的设计夹套式反应釜是由罐体和夹套两大部分组成。
罐体为物料的搅拌过程提供了一定的空间，夹套传热是一种应用最普遍的外部传热方式。
2.1. 罐体和夹套的结构设计罐体采用立式圆筒形容器，有顶盖、筒体和罐底，通过支座安装在基础或平台上。
顶盖在受压状态下操作常选用椭圆形封头，顶盖与罐体分别于筒体相连。
罐底与筒体的连接采用焊接连接，为了方便拆卸，做成法兰连接顶盖和筒体，夹套的型式与罐体相同。
2.2. 罐体几何尺寸计算2.2.1.确定筒体内径根据D1≈3V4iπ估算内径；式中V——工艺条件给定容积，m3;i——长径比，iiHiD=(按物料类型选取，见表2-1）表2-1 几种搅拌釜的长径比i值依题意，可取i=1.1，已知全容积V=2.5 m3，则D1=1.425 m,圆整到公称直径为D1=1400 mm。
2.2.2.确定封头尺寸标准椭圆封头其内径与筒体内径相同，即DN=D1=1400 mm.查筒体和封头数据表得到：曲边高度h1=350mm，直边高度h2=25mm ，容积V封=0.3977 m3，1m高筒体容积V1m=1.539m3/m。
2.2.3.确定筒体高度H1筒体高度H1可按式子H1=(V-V封)/V1m计算，即H1=(2.5-0.3977)/1.539=1.366m，经圆整后得H1=1400mm。
当筒体高度确定后，应按圆整后的筒体高度修正实际容积，则实际容积V=V1m H1+V封，即V=1.4×1.539+0.3977=2.5523m3。
2.3. 夹套几何尺寸计算夹套的结构尺寸根据安装和工艺两方面的要求而定，夹套和筒体常焊接成封闭结构。
2.3.1.确定夹套内径夹套内径D2可根据筒体内径D1选取，见表2-2。
表2-2 夹套直径D2/mm故夹套内径D2=1400+100=1500mm，夹套下封头型式同罐体封头，其直径D2与夹套筒体相同。
2.3.2.确定夹套高度夹套高H2由传热面积决定，不能低于料液高，通常由工艺给定装料系数η，或根据已知操作容积和全容积进行计算，即η=操作容积/全容积。
装料系数η=2.0/2.5=0.8,夹套高H2=（ηV-V封）/V1m =(0.8×2.5523-0.3977)/1.539=1.07m，圆整后得H2=1100mm。
2.3.3.校核传热面积查筒体和封头数据表得到：封头表面积F封=2.2346m2，1m高筒体内表面积F1m=4.40m2/m。
筒体表面积F筒=H2F1m=1.1×4.40=4.84 m2，故夹套包围的罐体表面积为F筒+F封=4.84+2.2346=7.0746m2>7m2，所以夹套换热满足要求。
2.4. 夹套反应釜的强度计算夹套反应釜几何尺寸确定后，要根据已知的公称直径、设计压力和设计温度进行强度计算，确定罐体及夹套的筒体和封头的厚度。
2.4.1.强度计算的原则及依据强度计算中各参数的选取及计算，均应符合GB150钢制压力容器的规定。
根据任务书的条件，反应釜罐体内为正压外带夹套，依据如下：当圆筒的公称直径DN ≥600㎜ 时，被夹套包围部分的圆筒分别按内压圆筒和外压圆筒计算，取其中较大值，其余部分按内压圆筒设计。
2.4.2. 按内压对筒体和封头进行强度计算2.4.2.1. 选择设备材料分析工艺要求和腐蚀因素，罐体决定选用0Cr18Ni9,其中150℃下的许用应力为[σ]t =103Mpa ，夹套选用Q235-A ，其中150℃下的许用应力为[σ]t =113Mpa 。
2.4.2.2. 确定计算压力按工艺条件，罐体内设计压力p 1=0.2Mpa ，夹套内设计压力p 2=0.3Mpa 。
罐体液注静压力为p 1H =ρgh10-6=1000×10×1.4×10-6=0.014Mpa ，计算压力为p 1c =p 1h +p 1=0.014+0.2=0.214Mpa 。
夹套计算压力等于设计压力，即p 2c =p 2h =0.3Mpa 。
2.4.2.3. 罐体筒体及封头壁厚计算罐体筒体壁厚的设计厚度为：采用双面焊缝，进行局部无损探伤检查，按教材表10-9，取焊缝系数φ=0.85，不锈钢C 2=0，则[]22c id t c p D C p δσϕ=+-mm p D p c t c d 713.1214.010385.021400214.0C ][221111=-⨯⨯⨯=+-Φ=σδ 查教材表10-10，取钢板负偏差C 1=0.18mm ，则名义厚度mm C d 893.118.0713.1111n =+=+=δδ，圆整后取1n δ=2mm 。
罐体封头壁厚的设计厚度为：mm 712.1214.05.0-10385.021400214.05.0][2111'1=⨯⨯⨯⨯=-Φ=c t c d p D p σδ，名义厚度mm C d n 892.118.0712.11'1'1=+=+=δδ，圆整后取δ'1n =2mm 。
2.4.2.4. 夹套筒体及封头壁厚计算夹套筒体壁厚的设计厚度为： 采用双面焊缝，进行局部无损探伤检查，按教材表10-9，取焊缝系数φ=0.85，Q235-A以双面腐蚀计算C 2=2mm ，则mm p D p c t c d 35.423.011385.0215003.0C ][222222=+-⨯⨯⨯=+-Φ=σδ 查教材表10-10，取钢板负偏差C 1=0.5mm ，则名义厚度mm C d 85.45.035.4122n =+=+=δδ,圆整后取2n δ=6mm 。
夹套封头壁厚的设计厚度为mm p D p c t c d 34.423.05.011385.0215003.0C 5.0][22222'2=+⨯-⨯⨯⨯=+-Φ=σδ 名义厚度mm C d n 84.45.034.41'2'2=+=+=δδ，圆整后取δ'2n =6mm 。
. []22c id tc p D C p δσϕ=+-2.4.3. 按外压对筒体和封头进行稳定性校核2.4.3.1. 罐体筒体稳定性校核罐体筒体名义厚度δn =2mm ，厚度附加量C=C 1+C 2=0.18+0=0.18mm ， 罐体筒体有效厚度δe =δn -C=2-0.18=1.82mm ，罐体筒体外径D 0=D 1+2δn =1400+4=1404mm 。
筒体计算长度L=H 2+31h 1+h 2=1100+31⨯350+25=1242mm 。
根据筒体图算法强度校核计算，系数D 0/δe =1404/1.82=771>20, 系数L/D 0=1242/1408=0.882。
120℃时不锈钢板E=2.06×105Mpa ，查教材图10-15得系数A=0.00008，查图10-20得系数B 在材料曲线左方，许用外压Mpa D AE p e 0142.077131006.200008.02)/(32][50=⨯⨯⨯⨯==δ，由于[p]<p=0.3，故需增大δn 。
假设δn =8mm,同理有C=C 1+C 2=0.8mm,δe =δn -C=7.2mm,D 0=1400+2×8=1416mm,L=1242mm,D 0/δe =197,L/D 0=0.877，系数A=0.00055,系数B=60Mpa,[p]=60/197=0.305Mpa>0.3,所以筒体厚度取8mm 。