夹套反应釜课程设计报告书
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 。
夹套反应釜课程设计报告最终版
有搅拌装置的夹套反响釜"反响工程与反响器"是一门应工程，是以生物学、化学、工程学、计算机与信息技术等多学科为根底的穿插学科，研究内容主要包括以下几个方面：①研究化学反响规律，建立反响动力学模型亦即对所研究的化学反响，以简化的或近似的数学表达式来表述反响速率和选择率与温度和浓度等的关系。
②研究反响器的传递规律,建立反响器传递模型亦即对各类常用的反响器内的流动、传热和传质等过程进展理论和实验研究，并力求以数学式予以表达。
③研究反响器内传递过程对反响结果的影响对一个特定反响器内进展的特定的化学反响过程，在其反响动力学模型和反响器传递模型都已确定的条件下，将这些数学模型与物料衡算、热量衡算等方程联立求解，就可以预测反响结果和反响器操作性能。
通过这学期的学习，我了解了反响工程的开展，逐渐清晰了对反响工程的认识，掌握了根本的知识。
下面是我对学期所学的总结—有搅拌装置的夹套反响釜，用此篇课程设计来总结我学期的所学。
本次设计的反响釜是反响工程中的一种反响器，是综合反响容器，根据反响条件对反响釜构造功能及配置的设计。
从开场的进料-反响-出料均能够以较高的自动化程度完成预先设定好的反响步骤，对反响过程中的温度、压力、力学控制〔搅拌、鼓风等〕、反响物/产物浓度等重要参数进展严格的调控。
目录课程设计任务书11．设计方案的分析和拟定22．反响釜釜体的设计22.1罐体和夹套的构造设计32.2 罐体几何尺寸计算32.2.1确定筒体内径32.2.2 确定封头尺寸42.2.3 确定筒体的厚度H i42.3 夹套几何尺寸计算52.4 夹套反响釜的强度计算62．4.1 强度计算的原那么及依据62.4.2 按内压对圆筒和封头进展强度计算62.4.3 按外压对筒体和封头进展强度校核72.4.4 夹套厚度计算82.4.5 水压试验校核计算83．反响釜的搅拌装置93.1 搅拌器的安装方式及其与轴连接的构造设计93.2 搅拌轴设计104．反响釜的传动装置114.1 常用电机及其连接114.2 釜用减速机类型，标准及其选用114.3 凸缘法兰124.4 安装底盖124.5 机架124.6 联轴器125．反响釜的轴封装置13 6．反响釜的其他136.1 支座136.2人孔146.3 设备接口14 7．反响釜的装配图14 参考文献15课程设计任务书设计目的：把所学"化工设备机械根底"及相关知识，在课程设计中综合运用，把化工工艺条件与化工设备设计有机地结合起来，稳固和强化有关机械课程的根本理论和根本知识。
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化工姓名: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：10111003101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 (5)1.1 夹套反应釜的功能和用途 (5)1.2 夹套反应釜的反应条件 (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 (8)4.1.2 夹套几何尺寸计算 (10)4.2 夹套反应釜的强度计算 (12)4.2.1 强度计算(按内压计算强度) (12)4.2.2 稳定性校核(按外压校核厚度) (15)4.2.3水压试验校核 (21)4.3 反应釜的搅拌器 (23)4.3.1 搅拌装置的搅拌器 (23)4.3.2 搅拌器的安装方式及其与轴连接的结构设计 (23)4.3.3 搅拌装置的搅拌轴设计 (24)4．4 反应釜的传动装置设计 (26)4.4.1 常用电机及其连接尺寸 (26)4.4.2釜用减速机类型、标准及其选用 (26)4.4.3 V带减速机 (27)4.4.4凸缘法兰 (30)4.4.5安装底盖 (31)4.4.6机架 (31)4.4.7联轴器 (32)4.5 反应釜的轴封装置设计 (33)4.5.1 填料密封 (33)4.5.2 机械密封 (33)4.6反应釜的其他附件设计 (34)4.6.1 支座 (34)4.6.2 手孔和人孔 (35)4.6.3 设备接口 (35)5. 设计小结 (38)6. 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
夹套传热式带搅拌的反应釜设计说明书组员：源学号：3099990054勇华学号：3099990055叙学号：3090343125黄承标学号：3090343108专业班级：化学工程与工艺09-1班指导老师：淑华设计时间：2011年12月19日至2011年12月30日有搅拌装置的夹套反应釜前言《化工设备机械基础》化学工程、制药工程类专业以及其他相近的非机械类专业，对化下设备的机械知识和设计能力的要求而编写的。
通过此课程的学习，是通过学习使同学掌握基本的设计理论并具有设计钢制的、典型的中、低、常压化工容器的设计和必要的机械基础知识。
化工设备机械基础课程设计是《化工设备机械基础》课程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，学习初次尝试化工机械设计。
化工设计不同于平时的作业，在设计中需要同学独立自主的解决所遇到的问题、自己做出决策，根据老师给定的设计要求自己选择方案、查取数据、进行过程和设备的设计计算，并要对自己的选择做出论证和核算，经过反复的比较分析，择优选定最理想的方案和合理的设计。
化工设备课程设计是培养学生设计能力的重要实践教学环节。
在教师指导下，通过裸程设计，培养学生独立地运用所学到的基本理论并结合生产实际的知识，综合地分析和解决生产实际问题的能力。
因此，当学生首次完成该课程设计后，应达到一下几个目的：⑴熟练掌握查阅文献资料、收集相关数据、正确选择公式，当缺乏必要的数据时，尚需要自己通过实验测定或到生产现场进行实际查定。
⑵在兼顾技术先进性、可行性、经济合理的前提下，综合分析设计任务要求，确定化工工艺流程，进行设备选型，并提出保证过程正常、安全可行所需的检测和计量参数，同时还要考虑改善劳动条件和环境保护的有效措施。
⑶准确而迅速的进行过程计算及主要设备的工艺设计计算及选型。
⑷用精炼的语言、简洁的文字、清晰地图表来表达自己的设计思想和计算结果。
化工设备机械基础课程设计是一项很繁琐的设计工作，而且在设计中除了要考虑经济因素外，环保也是一项不得不考虑的问题。
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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课程设计说明书题目: 夹套反应釜设计院系：机械工程学院专业班级：过控09-4班学号： 2009302648学生：石伟维指导教师：来永斌副教授2012 年 7月 2日理工大学课程设计（论文）任务书年月日目录第1章绪论 (1)1.1概述 (1)1.2搅拌器研究状况 (1)1.3搅拌设备研究中的主要难点以及解决方法 (1)1.4搅拌设备在工程技术上的特点 (2)第2章罐体几何尺寸计算 (3)2.1 确定筒体径 (3)2.2 确定封头尺寸 (3)2.3 确定筒体高度 (4)2.4 夹套几何尺寸计算 (4)2.5 传热面积计算 (5)2.6 夹套反应釜的强度计算 (5)2.6.1 强度计算的原则及依据 (5)2.6.2 筒及夹套的受力分析 (5)2.6.3 强度计算(按压计算厚度) (6)2.6.4 稳定性校核（按外压校核罐体厚度） (7)2.6.6 水压试验校核 (8)第3章反应釜的搅拌装置 (9)3.1 选择搅拌器 (9)3.2 电动机额定功率的确定 (10)3.3 搅拌轴设计 (10)3.4 搅拌器强度设计 (11)第4章反应釜的传动装置 (12)4.1 选用电动机 (12)4.2 选用减速器 (12)4.3 凸缘法兰的选用 (12)4.4 选用安装底盖 (14)4.5 机架的选用 (15)4.6 联轴器的选用 (17)4.7 轴封装置 (18)第5章工艺接管及附件选用 (20)5.1 工艺接管 (20)5.2 人孔和手孔 (20)5.3 设备接口 (21)5.3.1 接管与管法兰 (21)5.3.2 补强圈 (22)5.4 视镜 (22)5.5 支座 (23)5.6 挡板 (25)第6章焊缝结构的设计 (26)6.1 釜体上的主要焊缝结构 (26)6.2 夹套上的焊缝结构的设计 (27)参考文献 (28)鸣 (29)第1章绪论1.1概述搅拌反应器是化学工程和生物工程中最常见也是最重要的单元设备之一，适用于各种物性（如粘度、密度）和各种操作条件（温度、压力）的反应过程，广泛应用于合成塑料、合成纤维、合成橡胶等聚合反应，此外，也大量应用于医药、化工、食品、冶金、采矿、造纸废水处理等行业。
一台夹套搅拌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。
1.2搅拌器研究状况由于每一种搅拌器都不是万能的，都只在一特定的应用围才是高效的。
近年来，许多国际混合设备公司竞相开发高效节能、造价低廉的搅拌器。
通常在轴封、传动装置、传质传热搅拌方面有所突破，例如搅拌装置中典型的有A310、A315叶轮等。
以美国莱宁（LIGHTNIN）公司开发A310搅拌器为例，其叶片由钢板按一定规律弯曲制成，不必使用铣或精密浇铸等成型工艺，三叶片可用螺栓固定或焊接在轮毂上，这样有利于大型搅拌器的制造和安装。
尺寸较小时也可以铸造成型。
这些搅拌器非常适合于均相混合、固液悬浮等操作。
当用于固-液悬浮时，达到同样悬浮效果，A310叶轮比传统上使用的45°斜叶涡轮要节能50%。
其他还有A315，适合气液搅拌的发酵体系。
1.3搅拌设备研究中的主要难点以及解决方法各种生产过程对搅拌往往有不同要求，有的过程要求通过搅拌起到混合和搅动作用。
有的要求在搅拌作用下，使固体或液体中保持悬浮状态，这就要求搅拌器具有一定的技术特性，如一定的泵型式、尺寸、转速和功率等。
还需要从经济的角度，考虑搅拌器及减速装置的设备投资费用和日常动力消耗的操作费用。
对搅拌釜来说，依据物料的相态，可分为均相和非均相两类，非均相反应过程如悬浮聚合、乳液聚合，以及一些有固体催化剂的聚合体系。
均相体系对搅拌的要求主要是使物料搅动，以提高传热和传质速率，并使物料混合均匀。
非均相体系，除了上述的这些要求之外，还要求“分散相”在“连续相”中能保持稳定的均匀的分布。
这就要求对搅拌装置进行不同的设计。
在流体粘度较低，搅拌转速较高的情况下，容易产生漩涡流况。
在漩涡存在时，轴向的循环速率常低于径向的循环速率，影响搅拌效果。
还有一种情况值得注意，剧烈打旋的流体常引起往复冲动的浪涛，结合漩涡作用，对搅拌轴将造成起伏的冲击力。
为了消除漩涡，通常采用在容器安装挡板的办法。
1.4搅拌设备在工程技术上的特点搅拌设备的设计依赖经验和实验、放大困难，并且它是机械与过程装备专业知识的集成，属于非标设备，随着工业的发展，根据工艺过程的要求，搅拌设备的研究朝着以下几个方向发展：材料耐腐蚀化、设备大型化、设计智能化、控制自动化、制造工艺合理化。
第2章 罐体几何尺寸计算搅拌设备的罐体一般是立式圆筒形容器，由顶盖、筒体和罐底组成，罐底大多为椭圆形封头，必要时也可选锥形封头。
顶盖选用椭圆形封头或平盖。
罐底与筒体的连接常采用焊接连接。
顶盖与筒体的连接形式分为可拆和不可拆两种，要求可拆时，采用法兰连接。
2.1 确定筒体径一般有工艺条件给定容积V 、筒体径i D 按照式（2-1）估算：i D = （2-1）式中 V —工艺条件给定容积，3m ：i — 高径比，i iH i D =（按物料的类型选取，见表2-1） ϕ—填料系数，取0.85表2-1 常用搅拌容器的高径比由表2-1可取=1.2i iH i D =，根据式（2-1）得：i 0.9D = 圆整得：i 900mm D =2.2 确定封头尺寸椭圆封头选取标准件见图2-1，它的径于筒体径相同，标注椭圆封头尺寸查JB/T 4746-2002标准可知：曲边高度1h 250mm =，直边高度2h =25mm ，容积30.1113h V m =，表面积2h 0.9487F m =。
图 2-1 椭圆封头2.3 确定筒体高度反应釜容积V 通常按下封头和筒体两部分容积之和计算。
则筒体高度i H 按照式（2-2）计算并进行圆整：i 1h V V H V -= （2-2） 式中 h V —封头容积，3m ；1V -1米高筒体容积，3m /m 。
查表得：310.636m V =，再根据公式（2-2）得：i 1.08m H =圆整得：i =1100mm H2.4 夹套几何尺寸计算夹套和筒体的连接长焊接成封闭结构，夹套的结构尺寸常根据安装和工艺两方面的要求而定。
夹套径2D 可根据筒体径1D 按表2-2选取得2=1000mm D ：表 2-2 夹套径于筒体径关系夹套下封头型式同罐体封头，其直径2D 与夹套筒体相同。
夹套高2H 由传热面积决定，不能低于液料高。
夹套高2H 按式（2-3）估算：h21=V V H V ϕ⨯- （2-3）将值代入式（2-3）得：2=0.89mm H ，圆整取2=900mm H 。
2.5 传热面积计算夹套所包围的罐体表面积（筒体表面积F 筒+封头表面积F 封）一定要大于工艺要求的传热面积F ,即：+F F F ≥筒封 （2-4）式中，21=F H F ⨯筒（1F —1米高的筒体表面积）查表得：31=2.83m F ，由式（2-4）求出：2+=3.4957>3m F F 筒封，所以满足换热要求。
2.6 夹套反应釜的强度计算2.6.1 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150GB 钢制压力容器的规定，强度计算应考虑以下几种情况。
（1）圆筒为常压外带套时当圆筒公称直径600mm DN ≥时，被夹套包围部分的筒体按外压（指夹套压力）圆筒设计，其余部分按常压设计；（2）圆筒为真空外带夹套时当圆筒公称直径600mm DN ≥时，被夹套包围部分的筒体按外压（指夹套压力+0.1a MP ）圆筒设计，其余部分按真空设计；当圆筒公称直径<600mm DN 时，全部筒体按外压（指夹套压力+0.1a MP ）筒体设计；（3）圆筒为正压外带夹套时当圆筒公称直径600mm DN ≥时，被夹套包围部分的筒体分别按压圆筒和外压圆筒计算，取其中较大值；其余部分按压圆筒设计。
当圆筒公称直径<600mm DN 时，全部筒体按压圆筒和外压圆筒计算，取其中最大值。
2.6.2 筒及夹套的受力分析工艺提供的条件为：釜体筒中工作压力为0.2a MP ，夹套工作压力为0.3a MP ，则夹套筒体和夹套封头承受0.3a MP 压：而筒的筒体和下封头既承受0.2a MP 压，同时又承受0.3a MP 外压，其最恶劣的工作条件为：停止操作时，筒无压而夹套仍有蒸汽压力，此时筒承受0.3a MP 外压。
2.6.3 强度计算(按压计算厚度)罐体和夹套材料选用345R Q ,设计温度1t =100C （容器），2t =150C （夹套）；设计压力1=0.2MPa P （容器），2=0.3MPa P （夹套）。
焊接接头系数取=0.85φ 液柱静压力：61H =10=0.015P gh MPa ρ-计算压力： 1c 11H =P +P =0.215P MPa夹套介质为谁蒸汽，故其液柱静压力可以忽略不计，则夹套的计算压力为：2c 2=P =0.3a P MP查表可知设计温度下，345Q R 的需用应力为[]t =189a MP σ。
筒体计算厚度由公式：[]1c i 1t 1c =2P D P δσφ- (2-5)得，1=0.60mm δ；夹套计算厚度由公式： []2c i 2t 2c =2P D P δσφ- （2-6）得，2=0.84mm δ；筒体封头计算厚度由公式: []'1c i 1t 1c =20.5P D P δσφ- （2-7） 得，'1=0.60mm δ ；夹套封头计算厚度由公式：[]'2c i 2t 2c =20.5P D P δσφ- （2-8）得，'2=0.84mm δ， 取钢板厚度负偏差10.3mm C =，腐蚀裕量：罐体为0，夹套2 1.5mm C =，则夹套厚度附加量由公式：12C C C =+ （2-9）得， 1.8mm C =；筒体设计厚度由公式：1c 11=+C δδ (2-10)得，1c =0.9mm δ；夹套设计厚度由公式：2c 2=+C δδ (2-11) 得，2c =2.64mm δ；筒体封头设计厚度由公式：''1c 11=+C δδ （2-12）得，'1c=0.9mm δ； 夹套封头设计厚度有公式：''2c 2=+C δδ （2-13） 得，'2c=2.64mm δ。
对低合金钢制的容器，规定不包括腐蚀裕量的最小厚度应不小于3mm ，若加上1.5mm 的腐蚀裕量，名义厚度至少应取5mm 。
由345R Q 钢材标准规格，名义厚度取为6mm 。
所以：筒体名义厚度：1n =6mm δ 夹套名义厚度：2n =6mm δ筒体封头名义厚度：'1n=6mm δ 夹套封头名义厚度：'2n=6mm δ 2.6.4 稳定性校核（按外压校核罐体厚度）（1）筒体名义厚度的计算取厚度附加量2mm C =，假设筒体名义厚度1n =8mm δ，则筒体有效厚度：1e 6mm δ=，筒体外径10=916mm D ，筒体计算长度由公式：2121h +h 3L H =+ （2-14）得，1008.3mm L =，系数10 1.1LD =,系数101e=152.7mm D δ，0.00065A =,85a B MP =，许用外压力由公式：[]101e/BP D δ=（2-15）得，[]0.56>0.3P MPa =。