(完整word版)夹套反应釜课程设计(DOC)
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。
除此之外，还要考虑诸多的政策、法规，因此在课程设计中要有耐心，注意多专业、多学科的综合和相互协调。
目录1 设计方案的分析和拟定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（ 6 ）2. 反应釜釜体的设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（6）2.1 罐体和夹套的结构设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（6）2.2 罐体几何尺寸计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（7）2.2.1 确定筒体内径⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（7）2.2.2 确定封头尺寸⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（7）2.2.3 确定筒体的厚度Hi ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（8）2.3 夹套几何尺寸计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（8）2.4 夹套反应釜的强度计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（9）2．4.1 强度计算的原则及依据⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（9）2.4.2 按内压对圆筒和封头进行强度计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（9）2.4.3 按外压对筒体和封头进行强度校核⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（10）2.4.4 夹套厚度计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（11）2.4.5 水压试验校核计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（11）3 反应釜的搅拌装置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（12）3.1 搅拌器的安装方式及其与轴连接的结构设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（12）3.2 搅拌轴设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（13）4 反应釜的传动装置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（14）4.1 常用电机及其连接⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（14）4.2 釜用减速机类型，标准及其选用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（14）4.3 凸缘法兰⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（15）4.4 安装底盖⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（15）4.5 机架⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（15）4.6 联轴器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（16）5 反应釜的轴封装置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（16）6 反应釜的其他附件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（16）6.1 支座⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（16）6.2 人孔⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（17）6.3 设备接口⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（17）7 反应釜的装配图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（17）课程设计任务书设计目的：把所学《化工设备机械基础》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，巩固和强化有关机械课程的基本理论和基本知识。
设计要求：设计时要有较精确的设计内容和步骤，一份设计计算说明书，（设计计算说明书是图纸设计的理论依据，是设计计算的整理和总结，是审核设计的技术文件之一。
主要内容有：1 . 目录；2 . 设计任务书；3. 设计方案的分析和拟定；4. 各部分结构尺寸的确定和设计计算；5. 设计小结；6. 参考资料。
）CAD 图纸一张，用A2 纸打印。
设计内容：设计一张带有搅拌装置的夹套反应釜。
第三组组长：张定成设计人：张定成设计任务书根据任务书中的要求，一个夹套反应釜主要有搅拌容器、搅拌装置、传动装置、轴封装置、支座、人孔、工艺接管等一些附件构成。
而搅拌容器又可以分为罐体和夹套两部分。
搅拌装置分为搅拌器和搅拌轴，根据任务说明书的要求本次设计搅拌器为浆式搅拌器；考虑到机械轴封的实用性和应用的广泛性，所以轴封采用机械轴封。
在阅读了设计任务书后,按以下内容和步骤进行夹套反应釜的机械设计。
（1）总体结构设计。
根据工艺的要求，并考虑到制造安装和维护检修的方便来确定各部分结构形式。
（2）搅拌器的设计。
①根据工艺参数确定各部几何尺寸；②考虑压力、温度、腐蚀因素，选择釜体和夹套材料；③对罐体、夹套进行强度和稳定性计算、校核；（3）传动系统设计，包括选择电机、确定传动类型、选择联轴器等。
（4）决定并选择轴封类型及有关零部件。
（5）绘图，包括总图、部件图。
（6）编制技术要求，提出制造、装配、检验和试车等方面的要求。
2. 反应釜釜体的设计反应釜是有罐体和夹套两部分构成，罐体是反应的核心，为物料完成搅拌过程提供一个空间。
夹套为反应的操作温度提供保障，是一个套在罐体外的密封空间容器。
2．1 罐体和夹套的结构设计罐体采用立式的圆筒形容器，有筒体和封头构成。
通过支座安装在基础平 台上。
封头一般采用椭圆形封头。
由于筒体内径 Di<1200mm ，因此下封头与筒 体的连接采用焊接连接。
而为了拆卸清洗方便，上封头采用法兰与筒体连接。
夹套型式与罐体大致一致。
式中 i 为长径比即： Di，有表 4-2 选取。
根据题意取 i=1.0，已知 V=1.0,则 D i =1084mm, 将 D i 圆整到公称直径系列，则Di=1000（mm ）.2.2.2 确定封头尺寸（1）椭圆封头选取标准件，它的内径与筒体内径相同，标准椭圆封头尺寸见 附表 4-2.即 DN=D i =1000（mm ）曲边高度 h i =250mm 直边高度 h2=25mm 容积 V=0.1505m32）封头厚度计算s由公式 p c Di t20.5p c其中 P c =0.2t=113MP （由参考文献附表 9 查的）封头焊接采取双面焊、全焊透，局部无损伤 ，则φ =0.85计算 S=0.7×1400/(2113× 0.85-0.5×0.7)=5.1 mm 由参考文献一 表 4-9 查得：负偏差C1=0.5mm 由参考文献一表 4-11 查得：腐蚀裕量 C2=1.5mm2.2 罐体几何尺寸计算 2.2.1 确定筒体内径Di 一般有工艺条件给定容积 V 、筒体内径 D i 估算：iH i计算名义厚度Sn=S+C1+C2+Δ =5.1+1.5+0.5+0.9=8mm故封头厚度取8mm（3）由于S<10mm 则封头的直边高度h2 =25mm有附表4-2 知封头内表面积A=2.2346m2容积V=0.3977m32.2.3 确定筒体的厚度H i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Hi 按下式计算并进行圆整：Hi=（ V－V 封）/V im式中V 封 ----------- 封头容积：0.3997 m3V im --------------------- 1m 高筒体容积（见附表4-1）：V im =1.539 m3 /m得Hi= （2.5-0.3977）/1.539=1.3660m圆整后的Hi=1.4m=1400mm按筒高圆整后修正实际容积：V= V im×H i + V 封=1.4*1.539+0.3977=2.55 m3 >2.5 m32.3 夹套几何尺寸计算夹套和筒体的连接常焊接成封闭结构，夹套的结构尺寸常根据安装和工艺两方面的要求而定。
夹套的安装尺寸见图4-6，夹套内径D2 可根据筒体内径D1 按表4-3 选取：D2 =D1+100=1500mm夹套下封头型式同筒体封头，直径D2 与夹套筒体相同。
夹套高H2 有传热面积而决定，不能低于料液高，装料系数：y=操作容积/全容积=2÷2.5=0.8夹套高H2 计算：H2 = （ηV-V 封）÷V im 代入数值计算得：H2 =1.04 m 夹套所包围的罐体的表面积，一定要大于工艺要求的传热面积F，即：F 封＋F 筒>=F 其中F 筒=H2 × F1m故F 封＋F 筒=2.2346＋4.40 ×1.04=7.07>=7 ㎡所以换热要求满足。
筒体和上封头的连接采用甲型平焊法兰连接，选取凹凸密封面法兰，其尺寸见附图4-2 ，主要尺寸有附表4-4 查的，其中：D=1530mm D1=1490mm D2=1455mm D3=1441mmD4=1438mm S=46mm d=23mm2.4 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GB150-1998《钢制压力容器》的规定。
圆筒为正压外带夹套时：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 按内压对圆筒和封头进行强度计算（1）筒体强度计算已知：Tc=110℃ Pc=0.7Mpa 113Mpa φ= 0.85SPcD ti 5.1mm2t负偏差 C2=1.5mm 腐蚀裕量 C2=1.5 ㎜名义厚度 Sn=S ＋C1＋C2＋Δ=8 ㎜(2) 封头厚度计算名义厚度 ： Sn=S ＋C1＋C2＋Δ=8 ㎜2.4.3 按外压对筒体和封头进行强度校核(1)筒体图算法 由于 D 0/Se>=20① 假设 Sn=14mm 令 Se=Sn-2=12mmD 0=D i +2Sn=1428mm② 则 L/D 0=1400÷ 1428=0.98D 0/Se=119 D 0>20③ 查图 5-5 得 A=0.0012④ 查图 5-7 由于 Tc =<140 ℃ 则 B=125Mpa 计算许应外压力 [p][p]=B/( D 0/Se)=1.05Mpa 所以 [p]>=p c 故筒体厚度 Sn 2 取 14mm由 Sn 1=8mm=< S 2n=14mm 封头厚度确定为 14mm(2) 外压封头强度计算StPcDi 5.1mm2 t0.5Pc同理① 设封头的厚度 Sn=14mm 计算有效厚度 Se=Sn-C=12mmR 0=K 1D 0 式中 K 1 =0.9 D 0 =Di+2Sn=1428mmR 0 =0.9 ×1428=1285mm② 计算系数 A[p]>p c 所以封头厚度确定 Sn=14mm2.4.4 夹套厚度计算(1)夹套筒体部分厚度计算t由 P c 2=0.9Mpa T c 2=<140℃ S 2 p2cD t 2 7.03mm2 2[ ]t负偏差 C 1=0.5mm腐蚀裕量 C 2=1.5mm则 Sn 2=S 2＋C 1＋Δ =10mm(2)夹套封头厚度计算S 2 t p2c D2 7.0mm2[ ] 0.5p 2c 同理则 Sn 2=S 2＋C 1＋Δ =10mm2.4.5 水压试验校核计算夹套反应釜应对罐体和夹套分别进行水压试验，并校核圆筒应力σ0.125R0Se 0.0011③ 查参考文献 [1] 中图 5-8 T=<150℃ 查的系数 B=120Mpa[p]= R0Se Se1Mpaφ =0.85材料屈服点应力 σs =235MpaT ≦ 0.9 σ s φ 所以罐体水压试验强度足够 故 p T =1.25p=1.25P c2=1.125Mpa材料屈服点应力 σs =235MpaT≦ 0.9 σ s φ 所以夹套水压试验强度足够 3 反应釜的搅拌装置搅拌装置由搅拌器、轴及其支撑组成。
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 。
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
立式带夹套的反应釜设计
❖ 但是并不是限制设计的创造和发展，因此遇到与设计要
4
❖ 求有矛盾时，经过必要的手续可以放弃标准而服从设计要 ❖ 求。但非标准件中的参数，一般仍宜按标准选用。 ❖ ③学会统筹兼顾、抓主要矛盾 ❖ ⅰ) 计算结果要服从结构设计的要求：对初学设计者，最 ❖ 易把设计片面划解为就是理论上的 ❖ 强度、刚度、稳定性等计算，认为这些计算结果不可更 ❖ 改，实际上，对一个合理的设计，这些计算结果只对零件 ❖ 尺寸提供某一个方面的依据。而部件实用尺寸一定要符合 ❖ 结构等方面的要求。 ❖ ⅱ) 按几何等式关系计算而得的尺寸，一般不能随意圆整 ❖ 变动；按经验公式得来的尺寸一般应圆整使用。 ❖ ⅲ) 处理好计算与绘图的关系：设计中要求算、画、选、
V
4
Di 2 H
Di
3
4V
H
Di
❖ 将选定的 H / Di 值代入上式，可初步估算出釜体的内径。 ❖ 考虑到釜体的内径应符合压力容器公称直径的标准。 ❖ ②筒体的长度 H 的确定
❖ 筒体的长度 H可由下式确定
V VT VF
VT V VF
4
Di 2 H
V
VF
H
V VF
4
D
2 i
18
❖ 二、釜体壁厚的设计
❖ 一、釜体的结构型式
❖ 反应釜的釜体由圆筒形壳体、上封头和下封头组成。封 ❖ 头型式多为椭球形，但对于含有固体颗粒或粘度较大物料 ❖ 的釜体，其下封头常采用便于出料的锥型封头；筒体与下
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❖ 筒体与下封头一般采用焊接。上封头与筒体的连接方式由
❖ 釜体的直径确定。当釜体直径 Di ＜800时，人在釜内的活 ❖ 动空间较小，故一般采用法兰联接。当釜体直径 Di ＞800
第11章 夹套反应釜设计
参见釜体的压力试验。注意：做夹套的压力试验时，先做 釜体的压力试验，待釜体合格后，才焊上夹套做压力试验。
六、传热装置的设计
(1)夹套进气（汽）管的结构 采用气（汽）体作传热介质时，若夹套进气（汽）管内的气 速较高，需考虑采取防止气体直接冲刷釜体外壁的措施。采 用下图所示的防冲挡板或 侧向开孔的进气管。 用液体作传热介质时，为了 提高传热效果，在釜体外壁上 焊接螺旋形导流板有利于 提高液体流速、增大传热
三、外压釜体壁厚的设计
(1)外压圆筒壁厚的计算------简化公式设计法 ①设计外压的确定
根据设计条件单中釜体和夹套内介质的工作压力，确定设计 外压 p 。 ②圆筒壁厚的计算 假设圆筒的壁厚为Sn ，由 Se = Sn – C、Do Di 2Sn 分别计算 Do 出 Se 、 Do Lcr 1.17 D o 由公式 计算出临界长度 Lcr 值
Di +50
700—1800 2000—3000
Di +100 Di +200
采用导热油加热时。夹套内径常取 Di +300，以增大夹套和釜 体的间隙，减小流动阻力。 夹套高度 H j主要取决于传热面积的要求，但一般还应不低于 H j 可如下估算： 釜内的料液高度以保持传热均匀。因此， VT VF Hj 2
(2)密封面的形式 容器法兰的密封面形式有平面密封面、凹凸密封面、榫槽密 封面、环密封面。密封面的形式可根据操作介质、法兰的公 称压力PN 、工作温度由教材中的压力容器法兰垫片选用表 确定。
(3)垫片的设计 根据材质的不同，垫片分为非金属垫片、组合式垫片和金属 垫片三种，垫片的形式可根据操作介质、法兰的公称压力 PN 、工作温度、法兰 Do 的型式由压力容器法 Di 兰垫片选用表确定。 垫片的尺寸由法兰的 压力容器法兰非金属软垫片 公称压力、公称直径 根据垫片的标准确定。 压力容器法兰非金属软垫片的结构见图、尺寸查压力容器法 兰非金属软垫片的标准。 (4)螺栓、螺母的设计 螺栓、螺母的规格和数量由法兰的结构和尺寸确定
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．设计内容 (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：设计内容：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内夹套内工作压力，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 1-15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 D1≌34V/iπ，m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，mm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，mm装料系数η=V操/V=0.800.80.643圆筒形椭圆形1.0200.999510000.7850.15058279000.85711000.80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4-2选取（注）按式4-1计算按附表D-1选取按附表D-1选取按附表D-2选取按式4-2计算选取按表4-3计算按表4-3选取计算或选取1-16 1-17 1-18 1-19 1-20 夹套筒体高度H2≥(ηV-V1封)/V1m,mm圆整夹套筒体高度H2, mm罐体封头表面积F1封, ㎡一米高筒体内表面积F1m, ㎡实际总传热面积F=F1m×H2+F1封,㎡6247001.16253.143.3605按式4-4计算选取按附表4-2选取按附表D-1选取按式4-5校核注：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2：强度计算（按内压计算厚度）步骤项目及代号参数及结果备注2-1 2-2 2-3 2-4 2-5 2-6 2-7 2-8 2-9 2-10 2-11 2-12 2-13设备材料设计压力（罐体内）p1,MPa设计压力（夹套内）p2,MPa设计温度（罐体内）t1, ℃设计温度（夹套内）t2, ℃液注静压力 p1H=10-6ρgh,MPa计算压力p1c=p1+pH,MPa液注静压力p2H,Mpa计算压力p2c=p2罐体及夹套焊接头系数Φ,设计温度下村料许用[σ],MPa罐体筒体计算厚度ccPDP-=φσδ][211, mm夹套筒体计算厚ccPDP-=φσδ][222, mmQ235-B0.20.3小于100小于1500.00880.20880.30.851131.091.72据工艺条件或腐蚀情况确定由工艺条件给定由工艺条件给定由工艺条件给定由工艺条件给定计算计算忽略计算选取选取计算计算2-14 2-15 2-16 2-17 2-18 2-19 2-20 2-21 2-22 2-23 2-24 2-25 2-26 罐体封头计算厚ccPDP5.0][21'1-=φσδ, mm夹套封头计算厚ccPDP5.0][22'2-=φσδ, mm钢板厚度负偏差C1, mm腐蚀裕量C2, mm厚度附加量C=C1+C2, mm罐体筒体设计厚度CC+=11δδ, mm夹套筒体设计厚度CC+=22δδ, mm罐体封头设计厚度CC+=11''δδ, mm夹套封头设计厚度CC+=22''δδ, mm罐体筒体名义厚度n1δ, mm夹套筒体名义厚度n2δ, mm罐体封头名义厚度n1'δ, mm夹套封头名义厚度n2'δ, mm1.001.720.62.02.63.694.323.604.326666计算计算选取选取计算计算计算计算计算圆整选取圆整选取圆整选取圆整选取表3: 稳定性校核（按外压校核厚度）序号项目及代号参数及结果备注3-1 3-2 3-3 3-4 3-5 3-6 3-7 3-8罐体筒体名义厚度n1δ , mm厚度附加量C=C1+C2, mm罐体筒体有效厚度Cne-=11δδ,mm罐体筒体外径nODD1112δ+=,mm筒体计算长度L=H2+1/3h1+h2,mm系数L/D10系数D10/δ1e82.65.41016808.30.7956188.15假设选取计算计算计算计算计算3-9 3-10 3-11 3-12 3-13 3-14 3-15 3-16 3-17 3-18 3-19 3-20系数A系数B许用外压力eDBPδ/][=，MPa罐体筒体名义厚度n1δ, mm罐体封头名义厚度δ1n，mm厚度附加量C=C1+C2, mm罐体封头有效厚度Cne-=11''δδ,mm罐体封头外径nODD111'2''δ+=,mm标准椭圆封头当量球壳外半径OODR1'9.0'=，mm系数)'/'(125.0eORAδ=,MPa系数B许用外压力eORBP'/'][δ=罐体封头名义厚度n1'δ , mm0.0006900.0.478>0.3882.65.41016914.40.0007980.557>0.38查找查找计算稳定确定假设选取计算计算计算查找查找计算稳定确定表4：水压试验校核序号项目及代号参数及结果备注4-1 4-2 4-3罐体试验压力p1T=1.25p1[σ]/ [σ]t MPa夹套水压试验压力p2T=1.25p2[σ] / [σ]t MPa材料屈服点应力δs,MPa0.250.375235计算计算计算4-4 4-5 4-6σ1ｔ≤0.9φσs,MPa罐体圆筒应力σ1t=P1τ(D1+δe)/2δe,MPa夹套内压试验应力σ2t=P1τ(D1+δe)/2δe, MPa179.817.0＜179.828.1＜179.8计算计算计算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,内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=0.9×199+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。
夹套反应釜
化工机械课程设计学院：化学与化工学院专业：化学工程与工艺设计课题：夹套反应釜的设计（内压）组员：指导老师：设计时间：2012.11.26至2012.12.5目录一、夹套反应釜设计的内容和要求 ................................................... - 1 -1.1 设计内容： .............................................................................. - 1 -1.2 设计要求： .............................................................................. - 1 -二、夹套反应釜罐体和夹套的设计 ................................................... - 2 -2.1罐体和夹套的结构设计 ........................................................... - 2 -2.2 罐体几何尺寸计算 .................................................................. - 2 -2.2.1确定筒体内径 .................................................................. - 2 -2.2.2 封头的确定 ..................................................................... - 2 -2.2.3 确定筒体高度 ................................................................. - 3 -2.3 夹套的几何尺寸计算 .............................................................. - 3 -2.3.1 确定夹套的内径 ............................................................. - 3 -2.3.2 确定夹套的高度 ............................................................. - 4 -2.4 罐体及夹套的壁厚计算及强度校核 ...................................... - 4 -2.4.1 壁厚的计算 ..................................................................... - 4 -2.4.2 强度校核 ......................................................................... - 5 -2.4.3 水压校核 ......................................................................... - 5 -三、搅拌装置的选型 ........................................................................... - 7 -3.1搅拌器的选取 ........................................................................... - 7 -3.2 搅拌轴的选取 .......................................................................... - 7 -四、传动装置的选型 ........................................................................... - 8 -4.1传动装置的系统组成 ............................................................... - 8 -4.2 电机的选取 .............................................................................. - 8 -4.3 减速器的选取 .......................................................................... - 8 -4.4 选取凸缘法兰 .......................................................................... - 9 -4.5 选取安装底盖 .......................................................................... - 9 -4.6 选取机架 ................................................................................ - 10 -4.7 联轴器..................................................................................... - 10 -4.8反应釜的轴封装置 ................................................................. - 11 -4.9 传动轴..................................................................................... - 11 -五、其他附件.................................................................................... - 12 -5.1 法兰连接 ................................................................................ - 12 -5.2 支座......................................................................................... - 12 -5.3 人孔......................................................................................... - 13 -5.4 设备接口 ................................................................................ - 13 -一、夹套反应釜设计的内容和要求1.1 设计内容：设计一个夹套反应釜，确定该反应釜的规格尺寸、内筒、夹套、封头；画A2尺寸的该反应釜的装配图；对该反应釜的附件进行选型。
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指导老师：课程：化工机械设备基础专业：化学工程与工艺学号： 2009115061姓名：目录一．设计内容 (3)二．设计参数和指术性指标 (3)三．设计要求 (3)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 强度校核 (6)表4 水压试验校核 (8)2．选择支座形式并进行计算 (8)3．手孔选择与校核计算： (10)4．选择接管、管法兰、设备法兰： (10)5．绘制装配图（2﹟图纸）：（如附图1） (11)四．参考文献 (11)夹套反应釜设计任务书一：设计内容：设计一台夹套传热式配料罐。
二：设计参数和指术性指标：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，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2：强度计算（按内压计算厚度）3: 强度校核（按外压校核厚度）表表4：水压试验校核二、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）/nυ] ⅹ10-3 m0为设备总质量(包括客体及其附件,内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=10mm 的1米高筒节的质量q1=249kg,D g=1100mm, δ=10mm 的1米高筒节的质量q2=273kg, 故Q1=H1q1+H2q2=1.1ⅹ249+0.90ⅹ273=520kg Q2为釜体和夹套封头重载荷，查附表4-3 D g=1000mm, δ=10mm 的封头的质量Q2=94.24x2+112.69=301.17kg.Q3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。
夹套式反应釜设计
一·反应釜的总体设计首先对工艺要求进行分析，以便能确定反应釜设计的总体方案。
1．确定筒体的直径和高度①选取反应釜装料系数η=0.8，由V=V 0/η 可得操作容积：V 0=η·V=0.8*4=3.2 m3 对于液-液相类型选取长径比H/D i =1.1D i =3)/(4D H V π=31.1*4*4π=1666.98 mm 将此结果圆整至公称标准系列，选取筒体直径D i =1600 mm②确定封头。
选取标准椭圆形封头（JB/T 4746-2002），查 教材 表8-27 DN=1600mm 时的标准椭圆形封头封头容积V F =0.586 m 3 ， 曲面高度h1=300 mm ，直边高度h2=25 mm ，表面积Fh=2.901 m 2计算1米高的筒体容积V 1=42Di π=46.1*14.32=2.0096 m 3 ③确定筒体高度H=1V V V F -=0096.2586.04-=1.698 m 筒体高度圆整为H=1.7m=1700mm于是H/D=1700/1600=1.0625,复合结果基本符合原定范围。
2． 确定夹套的直径和高度①确定夹套的直径夹套内径Dj 与釜体的内径Di 有关，如下关系：Di/mm 500-600 700-1800 2000-3000Dj/mm Di+50 Di+100 Di+200因此，Dj=1600+100=1700 mm ，符合压力容器公称直径系列。
②确定夹套的高度 Hj=1V V V F-η=0096.2586.04*8.0-=1.30076 m 圆整夹套高度Hj=1300 mm验算夹套的总传热面积 F=10.21 m 2. 〉8 m 2夹套传热面积符合设计要求。
3． 选择釜体法兰根据筒体操作压力0.2MPa ，温度110℃和筒体直径1600mm ，查 教材—表10-1初选甲型平焊法兰，再查标准JB 4701-2000 甲型平焊法兰《过程设备机械设计》标11 和 教材—表10-10，在110℃工作范围内Q235-B 的最大允许工作压力为0.4MPa ，大于筒体设计压力，所选甲型平焊法兰合适。
第章夹套反应釜设计
第章夹套反应釜设计夹套反应釜是一种广泛应用于化工工业中的反应设备，它由内胆、夹层和外壳组成。
夹层是位于内胆和外壳之间的空气间隙，其作用是在反应中提供保温和加热或冷却的功能。
夹套反应釜设计的主要目的是为了确保反应过程中的温度控制和反应物料的搅拌均匀。
夹套反应釜的设计需要考虑以下几个方面：1.内胆的选择：内胆一般由耐腐蚀的材料制成，如316L不锈钢或合金钢。
根据反应物料的特性，可以选择不同材质的内胆。
2.夹层的设计：夹层的设计主要包括夹层的尺寸、夹层的厚度和夹层的流动形式。
夹层尺寸的选择取决于所需的加热或冷却速率，夹层的厚度应保证夹层内的流体可以很好地流动，夹层的流动形式可以选择单通道或多通道。
3.外壳的设计：外壳主要起到保护内胆和夹层的作用，一般由碳钢或不锈钢制成。
4.加热和冷却介质的选择：加热和冷却介质可以是蒸汽、热水、导热油或冷却水，选择合适的介质取决于反应物料的特性和操作要求。
5.搅拌系统的设计：搅拌系统的设计需要考虑反应物料的粘度、密度和搅拌的强度。
搅拌系统可以选择机械搅拌或磁力搅拌，根据不同的需求进行选择。
6.温度控制系统的设计：温度控制系统应能够实现对夹套反应釜内温度的精确控制，可以选择PID控制或PLC控制。
除了以上的设计考虑因素，夹套反应釜的设计还需要考虑反应物料的安全性、操作的便利性和设备的可靠性。
在夹套反应釜设计过程中，还需要进行一系列的分析和计算，例如热力学分析、传热计算、应力分析等，以确保夹套反应釜在使用过程中的安全性和稳定性。
总之，夹套反应釜设计涉及多个方面的考虑因素，对于不同的反应物料和工艺要求，设计人员需要根据实际情况进行合理的选择和调整，以确保夹套反应釜的正常运行和反应的顺利进行。