夹套反应釜化工设计——良心作品

一、釜体及夹套的设计计算

（一）釜体的几何尺寸计算

1.釜体(筒体)内径D 1

已知釜体全容积：V=1.0m 3

,根据物料类型选取，见下表：

几种搅拌釜的长径比i(H 1/D 1)值表1

取长径比i= H 1/D 1=1.1 因为12

14

H D V π=

所以1D 1050mm =

==

由参考文献1中表8-18确定釜体筒体的公称直径： 将D 1圆整到公称直径： D 1=1100mm

2.确定釜体(筒体)的高度H 1 因为m

V V V H 11封

-=

V:全容积，m 3

V 封：封头容积 V 1m :1米高筒体容积 由参考文献1中表8-18和表8-21得出

V 1m =0.950m 3/m V 封=0.198m 3

所以1 1.00.198

H 844.2mm 0.950

-=

=圆整后得H 1=850mm

按釜体筒高圆整后修正实际容积：

331m 1封V V H V 0.9500.850.198 1.006m 0.9m =⨯+=⨯+=≥

所以修正结果符合规定范围。

（二）夹套的几何尺寸计算

1.确定夹套直径D 2 因为 D 1=1100mm

2

所以 D 2=D 1+100=1200mm 2.确定夹套高度H 2 因为m

V V V H 12封

-=

η

V 封－下封头容积，V 1m － 1米高筒体的容积。η:装料系数

物料反应平稳，η可取0.8～0.85，此处取η=0.8 V 0=ηV V 0:操作容积 V:全容积 所以20.8 1.00.198

H 633.7mm 0.950

⨯-=

=经圆整后H 2=650mm

3.传热面积校核

F 封+ F 筒≥ F

式中：F 筒－筒体内表面积； F 筒= H 2×F 1m ，m 2

； F 封－封头内表面积

F 1m －1米高筒体内表面积 F －给定传热面积。 由参考文献1中表8-18和表8-21得：

F 1m =3.46m 2/m F 封=1.398m 2

所以2

封筒F F 1.3980.65 3.46 3.647m +=+⨯= 因为设计条件中的传热面积：大于3m 2

所以换热要求满足。

（三）强度计算（按内压计算厚度）

1.按内压对筒体和封头进行强度计算 (1)筒体强度计算

C ︒=120t 因为P P L 005≤时，P L 可忽略已知 P L =0.0088MPa 所以

MPa P P c 2.02.01===MPa t

189

][=σ85.0=ϕ

所以c 11t c

P D 0.21100

0.685mm 3mm 21890.850.2

2[]P ⨯δ=

=

=≤⨯⨯-σφ-

负偏差C 1=0.3 腐蚀裕量C 2=2mm 当筒体的计算厚度δ<δ

min

时，应取δ

min

作为计算厚度，所以mm 3min 1==δδ

因为δmin -δ1>C 1所以δ1n =δmin

+C 2=3+2=5mm

(2)封头厚度计算

c 1

1

t c

P D 0.21100

0.685mm 3mm 21890.850.50.2

2[]0.5P ⨯'δ==

=≤⨯⨯-⨯σφ-

同理：取δmin

作为计算厚度，所以mm 3min 1=='

δδ

因为δmin

-δ1>C 1所以δ1n

，=δ

min

+ C 2 = 3+2 = 5mm

2.按外压对筒体和封头进行强度校核 （1）筒体图算法强度校核计算

C ︒=120t MPa P P c 3.02==MPa t 189][=σ85.0=ϕ

c 11t c

P D 0.31100

1.587mm 3mm 21890.850.3

2[]P ⨯δ=

=

=≤⨯⨯-σφ-

同理：取δ

min

作为计算厚度，所以mm 3min 1==δδ

因为δmin -δ1>C 1所以δ1n =δmin +C 2=3+2=5mm

所以筒体的名义厚度δ1n =5mm 得筒体的有效厚度δ1e =δ1n -C 1-C 2=2.7mm

1i 011

L H 2h 2h 85022752251083.3mm 33

=+⨯

⨯+⨯=+⨯⨯+⨯=mm 11105211002110=⨯+=+=n D D δ

0L 1083.30.976D 1110

==4117.21110

10==

e D δ 由参考文献1中图9-7得系数A ：

A=0.00014

由参考文献1中图9-9得系数B ：C ︒=120t E=1.9259 ×105

因为522

B EA 1.9259100.0001417.9733

=

=⨯⨯⨯= 所以1e 0 2.7[p]B

17.970.04371MPa 0.3MPa D 1110

δ==⨯=≤

[p]

0L 1083.30.971D 1116==01e D 1116

1965.7==δ

由参考文献1中图9-7得系数A ： A=0.00049

由参考文献1中图9-9得系数B ：C ︒=120t E=1.9259 ×105

因为522

B EA 1.9259100.0004962.91333=

=⨯⨯⨯=

1e 0 5.7

[p]B

62.9130.3213MPa 0.3MPa D 1116

δ==⨯=≥ [p]≥p 2且较接近，则假设的δ1n 符合要求。故罐体筒体厚度确定δ1n =8mm 。

（2）外压封头强度校核计算

根据罐体筒体的厚度，假设封头的厚度δ1n ，=8mm 则封头有效厚度δ1e ，

=5.7mm 因为标准椭圆形封头所以 R 0=0.9D 0=0.9×1116mm=1004.4mm 计算系数A: 1e 0 5.7A 0.125

0.1250.000709R 1004.4

'δ==⨯= 由参考文献1中图9-9得系数B S : E=1.9259 ×105

5S 22

B EA 1.9259100.00070991.0333

=

=⨯⨯⨯= 则21e 1e s 00 5.7

[p]0.0833E

()B 91.030.517MPa 0.3MPa R R 1004.4

''δδ===⨯=≥ [p]≥p 2且较接近，则假设的δ1n

，符合要求。故封头厚度确定δ

1n

，=8mm 。

釜体封头的尺寸表3

（四）稳定性校核（按外压校核厚度）

1.夹套筒体部分厚度计算

C ︒=150t MPa P P c 3.02==MPa t 189][=σ85.0=ϕ