《化工机械设计基础》课程设计--2.5m3夹套式反应釜机械设计
夹套反应釜的设计
夹套反应釜的设计搅拌容器常称作搅拌釜，当做反应器用时，称为搅拌釜式反应器简称反应釜。
搅拌容器分为罐体和夹套两部分，主要由筒体和封头组成；搅拌装置由搅拌器和搅拌轴组成；传动装置是为带动搅拌装置而设置的，主要由电动机、减速器、联轴器和传动轴组成；轴封装置为动密封，一般采用机械密封或填料密封；其他组成包括支座、人孔、工艺接管等附件。
工艺条件一般包括，釜体容积，最大工作压力，工作温度，介质及腐蚀性，传热面积，搅拌形式，转速，功率，工艺接管的尺寸等。
设计的一般步骤：1) 总体结构设计，确定各部分的结构形式，如封头形式，传热面积，搅拌类型，传动形式，轴封等。
2) 容器的设计，主要内容包括：① 根据工艺参数确定各部分的几何尺寸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) 搅拌器设计，根据搅拌类型确定相关位置和尺寸4) 传动系统设计，包括选择电动机，确定传动类型，选择减速机，联轴器，机座及底座设计5) 选择轴封，选择并确定轴封及相关零部件。
6) 绘图写说明书。
（一）罐体和夹套的设计罐体为物料完成搅拌提供了空间，夹套即外部传热，它是一个套在罐体外面能形成密封空间的容器。
罐体和夹套的设计主要包括结构设计，各部分尺寸的确定和强度计算与校核。
1) 罐体和夹套的结构设计罐体一般是立式圆筒形容器，有顶盖，筒体和罐底，通过支座安装在基础或平台上。
罐底通常为椭圆形封头。
顶盖在受压状态下操作常选用椭圆形封头，对于常压或操作压力不大而直径较大的设备，顶盖可采用平盖，并在平盖上加设横梁，用以支撑搅拌器及其传动装置。
罐底与筒体的连接常采用焊接，顶盖与筒体连接可为可拆和不可拆两种。
筒体内径小于1200mm ，宜采用可拆连接，当要求可拆时，做成法兰连接。
2) 罐体几何尺寸计算a. 确定筒体内径：一般由工艺条件给定V ，筒体内径按公式计算341iV D π= V 是给定的容积，i 长径比（按物料类型查表）I 要考虑其对搅拌功率，对传热的影响及物料反应和结构等对长径比的要求。
《夹套反应釜设计》课件
结论
我们总结了夹套反应釜的设计要点，提出了对未来应用的探讨，这项研究品质（第14卷第4期）, 2018.
夹套反应釜的设计要求
1 设计原则和方法
在考虑技术、经济、安全 等方面，制定合理的设计 方案。
2 材料的选择和应用
选择适当的材料，如不锈 钢、碳钢等，保证设备的 稳定性和安全性。
3 安全措施
对反应釜的运作过程中的 安全问题做出规定，以保 障使用人员的安全。
夹套反应釜的设计流程
1
准备工作
明确设计要求、选择适当材料、租借所需要的工具及设备等等。
测试结果分析
据测试结果，评估反应釜的 性能是否符合设计要求，如 有不足，提出改进方案。
夹套反应釜的维护与保养
维护与保养的重要性
保养维护可以保证设备的长期可 靠运行，减少损坏风险。
维护与保养的步骤和方法
常见故障及处理方法
清洗整个反应釜，检查有无损坏， 如有损坏，及时进行修复或更换。
如反应釜内承压过大、温度过高 等，切勿私自操作，应该寻求专 业人士协助。
2
设计流程步骤
确定反应釜的尺寸、夹套的厚度、搅拌速度等，草绘设计草图并做出计算。
3
设计实例
以某型号的夹套反应釜为例，介绍具体的设计方案。
夹套反应釜的性能测试
性能测试目的和意义
测试反应釜的性能是否满足 设计要求，并为制定后续操 作提供指导。
测试方法和步骤
测量出反应的温度、压力、 搅拌速度等物理参数，对比 设计参数，检测设备的性能。
《夹套反应釜设计》PPT 课件
这个课件将介绍夹套反应釜的设计、构造和运作。我们将探讨设计要求和流 程、性能测试、维护保养以及应用前景等方面。
夹套反应釜的概念及应用
化工机械设备课程设计—反应釜
化工设备机械基础大型作业题目：反应釜教学院：化学与材料工程专业：应用化工技术学号：19 20 21 22学生姓名：马耀溪亢新荣王中磊王高飞指导教师：夏贤友胡燕辉2014年6 月15日大型作业任务书52013～2014 学年第2学期学生姓名：亢新荣专业班级：应用化工技术（专）2012（1）指导教师：夏贤友工作部门：化工教研室一、大型作业题目：反应釜二、大型作业内容（含技术指标）1．反应介质：25m3的水乳胶涂料；2. 容器内压：常压；3. 反应温度：80±10℃；4. 电机功率：10KW；5. 搅拌转速：50rpm。
6. 作业成果：计算书1份，设备图1张（A2图纸手工绘制）。
三、进度安排1．6月9日：分配任务；2．6月9日-6月12日：查询资料、初步设计；3．6月12日-6月20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：2014年6月15日目录概述 (5)0.1 设计说明书主要内容 (5)0.2 水乳胶 (5)1反应釜釜体设计 (6)1.1釜体的DN、PN的确定 (6)1.2 釜体筒体壁厚的设计 (7)1.3 釜体封头的设计 (7)1.4筒体长度的设计 (8)1.5 外压筒体壁厚的设计 (8)2反应釜夹套的设计 (9)2.1 夹套的DN、PN的确定 (9)2.2 夹套筒体的设计 (10)2.3 夹套封头的设计 (10)3反应釜釜体及夹套的压力试验 (12)3.1釜体的水压试验 (12)3.2夹套的液压试验 (12)4反应釜附件的选型及尺寸设计 (13)4.1釜体法兰联接结构的设计 (13)4.2工艺接管的设计 (13)5搅拌轴及浆的设计 (15)5.1搅拌轴直径的初步计算 (15)5.2直叶桨式搅拌器尺寸的设计 (15)6传动装置的选型和尺寸计算 (16)6.1电动机的选型 (16)6.2减速机的选型 (16)6.3反应釜的轴封装置设计 (16)7焊缝结构的设计 (17)7.1 釜体上主要焊缝结构的设机 (17)7.2夹套上的焊缝结构的设计 (18)8设计评论 (19)9参考文献 (19)概 述0.1设计内容介绍及内容分析由设计条件单可知，设计的反应釜体积为204.2985.0/25/m V V ===η （η=0.85），圆整V =30m 3；搅拌轴的转速为50r/min,电机功率10kW （η1=0.9），轴的功率为P=P 0×η1=0.5kW;搅拌桨的形式为推进式；装置上设有3个工艺接管、2个视镜、4个耳式支座、1个温度计管口，1个人孔。
内压容器夹套式反应釜设计
内蒙古科技大学化工设备机械基础课程设计题目：内压容器夹套式反应釜学生姓名：学号：班级：指导老师：摘要本文是对带搅拌的夹套式反应釜做简单的设计，简要的说明了设计方法和理论依据。
设计内容主要包括以下几个方面：反应釜釜体的设计，反应釜夹套的设计，反应釜传动装置的设计、搅拌装置的设计、以及轴封装置的设计，还有一些例如人孔、视镜等其他部件的设计。
主要是通过以上几个部分的设计确定其筒体，封头等壁厚，长度的大小，然后进行相应的强度校核，以保证设计设备的使用安全，以及通过查阅标准选型对其他装置的选型，其中应考虑到反应釜筒体内，和夹套中温度、压力、介质的影响。
尤其注意是氯乙烯单体具有有毒且易燃易爆的特性，在选型时应确保人员、设备的安全。
并综合经济条件，方案的可行性完善反应釜的设计选型。
关键词：反应釜，压力容器，搅拌装置，夹套AbstractThis article is to bring mixing jacketed type reaction kettle do simple design, briefly illustrates the design method and theoretical basis.Design content mainly includes the following aspects: the design of the reaction kettle body, the design of jacketed reactor, reaction kettle gearing design, the design of the mixing plant, as well as the design of the shaft sealing device, and some such as the design of the manhole, sight glasses, and other components.Mainly through the design of the above several parts determine its shell, seal the top wall thickness, the size of the length, then the corresponding intensity, to ensure that the design of the use of safety equipment, and by looking at standard selection of other devices selection, which should take into account the reaction kettle drum body, and the influence of temperature, pressure, medium in the jacket. Especially pay attention to is the characteristic of vinyl chloride monomer is toxic and flammable and explosive, the selection should ensure the safety of personnel and equipment. And general economic conditions, the feasibility of the scheme design selection to improve the reaction kettle.Key words: the reaction kettle, pressure vessel, stirring device, jacket目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)第一章绪论 (1)1.1 设计的目的及意义 (1)1.2 设计的要求 (1)1.3 反应釜概述 (1)第二章反应釜釜体的设计 (2)2.1 反应釜筒体的设计和计算 (2)2.1.1 筒体D的确定 (2)NP的确定 (3)2.1.2 反应釜筒体N2.2 反应釜筒体封头的设计选型和计算 (3)2.2.1 封头的选型 (3)2.2.2 设计参数的确定 (3)2.2.3 封头壁厚的计算 (3)2.2.4 封头深度计算 (3)2.3 反应釜筒体长度H的设计 (3)2.3.1 反应釜筒体长度H计算 (3)2.3.2 反应釜体长径比L/D i复核 (4)2.4 反应釜筒体壁厚设计 (4)第三章反应釜夹套的设计 (5)3.1 夹套釜体DN、PN的确定 (5)3.1.1 夹套釜体DN的确定 (5)3.1.2 夹套釜体PN的确定 (5)3.2 夹套筒体的设计 (5)3.2.1 设计参数的确定 (5)3.2.2 夹套筒体壁厚的设计 (5)3.2.3 夹套筒体长度 (5)3.3 夹套封头的设计 (6)3.3.1 封头的选型 (6)3.3.2 设计参数的确定 (6)3.3.3 夹套封头壁厚的设计 (6)3.4 对筒体和封头进行强度校核 (6)3.4.1 夹套（内压容器的试压） (6)3.4.2 筒体（内压容器的试压） (7)3.5 法兰连接结构的设计 (7)3.5.1 法兰的选型 (7)3.5.2 密封面选取 (8)3.5.3 垫片尺寸 (8)第四章反应釜传动装置 (9)4.1 电动机的选型 (9)4.2 减速器的选型 (9)4.3 安装底座的设计 (9)4.4 机架的设计 (10)4.5 联轴器的型式及尺寸的设计 (10)4.5.1 联轴器型式的确定 (10)4.5.2 联轴器的结构及尺寸 (11)4.5.3 联轴节的零件及材料 (11)第五章搅拌装置的选型与尺寸设计 (12)5.1 反应釜的搅拌装置 (12)5.2 搅拌器的设计 (12)5.3 搅拌轴直径的初步计算 (12)5.3.1 搅拌轴的直径的计算 (12)5.3.2 搅拌轴刚度校核 (13)5.4 搅拌轴长度设计 (14)第六章反应釜的轴封装置 (15)第七章反应釜的其它附件 (17)7.1 人孔的设计 (17)7.1.1 人孔的选取 (17)7.1.2 人孔补强的计算 (17)7.2 视镜的选取 (18)7.2.1 视镜的结构 (18)7.2.2 视镜的相关参数 (18)7.3 工艺管及法兰的选取 (19)7.3.1 工艺管选取的规格 (19)7.3.2 管道法兰选取的规格尺寸 (20)7.4 温度计的选型 (21)7.5 支座的选型及设计 (21)参考文献 (23)致谢 (24)第一章绪论1.1 设计的目的及意义《化工设备机械基础课程设计》是化工工艺类专业学生十分重要的教学环节之一。
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
16
❖ 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
化工机械基础课程设计共12页
化工机械课程设计说明书（2019届）题目学院专业班级学号学生姓名指导教师完成日期目录1.夹套反应釜设计任务书 (1)2.设计方案分析和拟定 (3)3．罐体和夹套设计 (4)3.1几何尺寸 (4)3.2强度计算 (4)3.3稳定性校核（按内压校核厚度） (5)3.4水压试验校核 (7)3.5V带减速机 (7)3.5.1电动机 (7)3.5.2 V带减速机 (7)3.6轴承、联轴器的选择 (8)3.6.1管口表 (7)3.6.2管法兰表 (7)3.6.3设备法兰的选择 (8)3.7搅拌传动系统设计 (9)3.7.1搅拌器选择 (9)3.7.2搅拌轴设计 (9)3.8轴封形式 (10)3.9凸缘法兰及安装底盖 (10)3.9.1凸缘法兰 (10)3.9.2安装底盖 (10)3.10支座形式的选择 (10)3.11接管、管法兰及设备法兰的选择 (10)3.11.1接管的选择 (11)3.11.2管法兰的选择 (11)3.11.3设备法兰的选择 (11)4.参考文献 (12)5.个人总结 (12)1、夹套反应釜设计任务书一、设计内容设计一台夹套传热式带搅拌的反应釜。
二、设计参数和技术特性指示三、设计要求1、进行罐体和夹套设计计算。
2、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（指定选用库存电机Y132M2-6,转速960r/min，功率5.5KW）；（3）进行上轴的结构设计和强度校核；（4）选择轴承、进行轴承寿命校核；（5）选择联轴器；（6）进行罐内搅拌轴的结构、搅拌器与搅拌轴的连接结构设计；（7）选择轴封结构；3、设计机架结构。
4、选择凸缘法兰及安装底盖结构。
5、选择支座形式并进行计算。
6、选择接管、管法兰、设备法兰、手孔、视镜等容器附件。
7、绘制总装配图（A0或A1图纸）。
2、设计方案的分析和拟定一、夹套反应釜的总体结构主要由：搅拌容器：罐体和夹套，主要由封头和筒体组成搅拌装置：搅拌器和搅拌轴传动装置：为带动搅拌装置设置的，由电动机、减速机、联轴器和传动轴等组合而成轴封装置：动密封，一般采用机械密封或填料密封支座接管及一些附件二、夹套反应釜机械设计步骤先阅读任务书，然后设计1.罐体和夹套的设计⑴结构设计⑵罐体几何尺寸设计⑶夹套几何尺寸设计⑷强度校核2.反应釜的搅拌装置确定搅拌的形式：推进式，与轴的连接是通过轴套用平键或是深定螺钉固定搅拌轴设计：⑴搅拌轴的材料；⑵结构；⑶校核强度；⑷支承；⑸轴的临界转变校核计算。
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
化工课程设计--夹套反应釜课程设计
化工课程设计--夹套反应釜课程设计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: 10111003101指导老师:完成日期: 2012年6月1日夹套反应釜设计任务书指导老师：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、设计要求进行罐体和夹套设计运算；选择支座形式并进行运算；手孔校核运算；选择接管、管法兰、设备法兰；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）作带传动设计运算：定出带型，带轮有关尺寸（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；设计机架结构；设计凸缘及安装底盖结构；选择轴封形式；绘制装配图；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，0.2 0.3MPa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，0.8全容积m3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运算7 4.1 罐体和夹套的结构设计74.1.1 罐体几何尺寸运算84.1.2 夹套几何尺寸运算104.2 夹套反应釜的强度运算114.2.1 强度运算(按内压运算强度) 114.2.2 稳固性校核(按外压校核厚度) 144.2.3水压试验校核184.3 反应釜的搅拌器194.3.1 搅拌装置的搅拌器194.3.2 搅拌器的安装方式及其与轴连接的结构设计20 4.3.3 搅拌装置的搅拌轴设计204．4 反应釜的传动装置设计224.4.1 常用电机及其连接尺寸224.4.2釜用减速机类型、标准及其选用224.4.3 V带减速机234.4.4凸缘法兰264.4.5安装底盖274.4.6机架274.4.7联轴器284.5 反应釜的轴封装置设计284.5.1 填料密封284.5.2 机械密封294.6反应釜的其他附件设计 304.6.1 支座304.6.2 手孔和人孔304.6.3 设备接口315. 设计小结346. 参考文献35设计讲明书1. 夹套反应釜的结构夹套反应釜要紧由搅拌容器、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。
夹套反应釜的设计
轴材料 [τ]k/MPa Q235、 Q235、20 12-20 12Q275、35 Q275、 20-30 2045 30-40 3040Cr 40-52 401Cr13 18-24 18-
注：表中[τ]k值是考虑了弯曲等影响后的许用切应力。转动中弯矩较小的 注：表中[τ]k值是考虑了弯曲等影响后的许用切应力。转动中弯矩较小的 取较小值；轴径大的取较小值，轴径小的取较大值；操作条件好的去较 大值，操作条件差的去较小值；采用20,35钢时[τ]k可取较大值。 大值，操作条件差的去较小值；采用20,35钢时[τ]k可取较大值。 ② 轴的刚度计算。为防止轴产生过大的扭转变形，搅拌轴需
空心轴直径 式中 P—搅拌传递功率，kW； 搅拌传递功率，kW； n—搅拌轴的速度，r/min； 搅拌轴的速度，r/min； d—实心轴的直径，mm 实心轴的直径，mm α—空心轴的内径d1与外径d2的比值， 空心轴的内径d1与外径d2的比值， α=d1/d2 —搅拌轴的许用切应力，MPa，见表7-6 搅拌轴的许用切应力，MPa，见表7 常用轴材料的许用切应力[τ] 常用轴材料的许用切应力[τ]k
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。
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Hefei University《化工机械设计基础》课程设计题目： 2.5m3夹套式反应釜机械设计系别：化工系班级：姓名：学号：教师:日期： 2017.1.11目录1概述 (1)1.1反应釜的基础知识和应用背景 (1)1.2反应釜机械设计的意义和内容 (1)1.3 设计主要思路 (2)2 反应釜机械设计 (3)2.1工艺说明 (3)2.2设备选材 (3)2.3结构设计 (4)2.3.1确定筒体自内径 (4)2.3.2确定封头尺寸 (4)2.3.3确定筒体高度 (4)2.4夹套几何计算 (5)2.4.1夹套内径 (5)2.4.2夹套高度计算 (5)2.4.3传热面积的计算 (6)2.5筒体强度设计计算 (6)2.5.1强度计算的原则及依据 (6)2.5.2压力计算 (7)2.5.3罐体及夹套厚度计算 (7)2.5.4轴的强度和刚度计算 (10)2.6反应釜的配件类型 (12)2.6.1电动机的选型 (12)2.6.2支座选型 (12)2.6.3联轴器型式的确定 (12)2.6.4机架的选取 (13)2.6.5人孔的选取 (13)2.7标准规范选用说明 (15)3总结 (16)参考文献 (17)心得体会 (18)1概述1.1反应釜的基础知识和应用背景（1）基础知识：反应釜是在一定压力和温度下，借助搅拌器将一定容积的物料混匀，促进其反应的设备。
通常伴随有热效应，由换热装置输入或移出热量。
釜体上的夹套是用于加热和冷却的装置。
釜体内筒通常为一圆柱形壳体，它提供反应所需空间；搅拌装置包括搅拌器、搅拌轴等，是实现搅拌的工作部件；传动装置包括电机、减速器、联轴器及机架等附件，它提供搅拌的动力；传热装置的作用是满足反应所需温度条件；轴封装置是保证工作时形成密封条件，防止介质向外泄漏的部件。
内筒一般为钢制圆筒。
封头大多选用标准椭圆形封头，为满足工艺要求釜体上安装有多种接管，如物料进出口管、检测装置接管等。
常用的传热装置有夹套结构的壁外传热和釜内装设换热管传热两种形式，应用最多的是夹套传热。
当反应釜采用衬里结构或夹套传热不能满足温度要求时，采用蛇管传热方式。
反应釜根据反应釜的制造结构可分为开式平盖式反应釜、开式对焊法兰式反应釜和闭式反应釜三大类，根据反应釜的密封型式不同可分为:填料密封、机械密封和磁力密封。
这次我们设计选用的是夹套式反应釜，夹套式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、工艺接管等一些附件构成。
而搅拌容器又可分为罐体和夹套两部分。
（2）应用背景：国内外石油、化工、医药等行业产品生产装置中，反应釜是广泛应用的关键设备之一，担负着提供化学反应场所的重要作用，是整个化工工艺流程的心脏。
反应釜旋转轴用密封和一般的旋转密封相比，密封介质通常具有腐蚀性和毒性等特点，一旦泄漏，将影响产品质量，还会对操作人员和环境造成较大的危害。
此外，工作环境常为高温、高压，工作周期较长，因而易损坏，属于维护保养的重点零部件之一。
1.2反应釜机械设计的意义和内容（1）综合运用《化工设备机械基础》以及《化工原理》、《化工制图》等相关课程的理论知识，巩固和强化有关机械课程的基本理论和基础知识。
（2）提高我们对化工工程设计的技能以及分析问题、解决问题的能力。
树立明确的设计思想，掌握化工单元设备设计的基本方法和步骤，为今后创造性地设计化工设备及机械打下一定的基础。
（3）锻炼我们熟悉、查阅并综合运用各种有关的设计手册、规范、图册等设计技术资料的能力。
进一步提高了我们识图、制图、运算等基本技能；完成了我们学校培养应用型人才的基本训练。
（4）设计内容主要包括了设备选材、结构设计、夹套几何计算、筒体强度设计计算、支座、人孔等零部件选型。
1.3 设计主要思路《化工设备机械基础》课程设计是在学习《化工机械设备》、《仪表自动化》以及《化工原理》等课程后对知识的总结和归纳。
本次课程设计以三人为一小组，首先通过查阅大量书籍文献了解关于现今大型化工工厂所使用的夹套式反应釜的类型，通过比较其优缺点、咨询相关专业老师后，在组内讨论以及指导老师的建议下我们决定设计容积为2.5m3的夹套式反应釜。
本次设计过程差不多历经两个星期，主要分为四个阶段：（1）明确设计任务和要求；（2）查阅文献书籍确定设计思路；（3）对反应釜筒体、封头、夹套以及相关强度校核的计算；（4）画出相应的CAD图。
2 反应釜机械设计2.1工艺说明（1）产品介绍：1-3丙二醇：无味、透明粘稠液体、有吸湿性、与水、醇及多种有机溶剂互溶、稍溶于苯和氯仿能与酸反应生成酯。
1-3丙二醇，可作为进一步生产香料、药物等多聚物或聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET ）、聚对苯二甲酸丁二酯（PBT ）、聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT ）等高聚物的单体；缩合脱水产物α，β—不饱和醛氧化得到相应的可广泛用作精细化工生产原料的羧酸。
（2）工艺介绍：该反应是以丙烯醛、水、氢气和碱性催化剂为原料制备1-3丙二醇。
OH CH HOCH O H CHCHO CH 2222−→−+=OH CH CH HOCH H CHO CH HOCH 222222−→−+2.2设备选材筒体、封头以及支座材质都选择碳钢Q235R 。
表1 反应釜设计参数2.3结构设计筒体结构选择圆柱形筒体，封头结构选择椭圆形封头，夹套选择圆筒形夹套，支座与筒体之间采用对焊焊接，封头与筒体之间采用平焊焊接。
2.3.1确定筒体自内径一般由工艺条件给定全容积，筒体内径按照D1公式估算31πi4V D ≈（1） 式中 V------------工艺条件给定容积，m 3；i-------------长径比，ii D H i = 根据题意取i=1.2。
已知V=2.5，则1385mm 1.23.142.54πi 4V D 331=⨯⨯=≈ 查阅压力容器公称直径GB9019-1998标准，圆整为D1=1400mm ,同时得到V 1m =1.539m 3/m ，F 1m =4.40m 2。
2.3.2确定封头尺寸根据设计要求，该反应釜的封头选用标准为椭圆形封头，类型是EHA 。
椭圆封头选取标准件，它的内径与筒体内径相同，即DN=D 1=1400mm 。
查阅文献得曲边高度h 1=350mm ，直边高度h 2=25mm ，封头总高度为H=h 1+h 2=449mm ，内表面积F 封=2.2346m 2，容积V 封=0.3977m 3。
2.3.3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H 1按 公式（2）计算，并进行圆整。
1m 封1/V ）V V （H -=（2）式中：V 封——封头容积，m ³；V 1m ——1m 高筒体容积，m ³/m ；V 1m =1.539m 3/m ，V 封=0.3977m 3，, 1366mm /1.539）0.39772.5（H 1=-=，圆整后H 1=1400mm 。
当筒体高度确定后，应按圆整后的筒体高度修正设计容积，则3封11m 修正 2.5523m 0.39771.41.539V H V V =+⨯=+⨯= 2.4夹套几何计算夹套的结构尺寸常根据安装和工艺两方面的要求而定。
夹套和筒体的连接常采用对焊焊接成封闭结构。
2.4.1夹套内径夹套下封头直径D 2可根据筒体内径D 1选取。
如下表所示：表2夹套直径D 2 /mmD 1=1400mm ，在700-1800mm 之间，所以D 2=D 1+100=1400+100=1500mm2.4.2夹套高度计算夹套高H 2由传热面积决定，不能低于液料高。
若装料系数η没有给定，则应合理选用装料系数的值，尽量提高设备利用率，通常取η=0.6-0.85。
本设计中η=操作容积/全容积=2.0/2.5=0.8。
夹套高H 2由公式（3）计算：lm封2V V -ηV H =（3）其中操作容积V 1=V η=0.8⨯2.5=2.0m 3，H 2=（0.8⨯2.5523-0.3977）/1.539=1.0684m=1068.4mm ，圆整为H 2=1100mm 。
2.4.3传热面积的计算夹套所包围罐体的表面积（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 封筒≥+（4）式中：F 筒---------筒体表面积F 筒，F 筒=H 2⨯F 1m ，m 2F 封-------封头面积，m 2F 1m --------1m 高筒体内表面积，m/m 2221m 筒 4.84m 4.401.100H F F =⨯=⨯= 22封筒3m 7.0746m 2.23464.84F F >=+=+，因此符合传热要求。
因圆筒型夹套传热面积小，故选用圆筒型夹套。
2.5筒体强度设计计算当反应釜的几何尺寸确定后，则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。
2.5.1强度计算的原则及依据根据任务书给出的条件，反应釜体内为正压外带夹套，被夹套保围的罐体分别按内压和外压计算，罐体内压为0.6Mpa ，外压为极限时最大内外压差0.3Mpa ；其余部分按内压圆筒设计。
圆筒为正压外带夹套 ：当圆筒体的公称直径DN ≥600mm 时，被夹套包围部分的筒体分别按内压和外压计算，取其中最大值；其余部分按内压圆筒设计。
当圆筒体的公称直径DN ＜600mm 时，全部圆筒分别按内压圆筒和外压圆筒计算，取其中较大值。
按内压对筒体和封头进行强度计算。
2.5.2压力计算材料选择Q235R ，由设计压力P 1（罐体内）为0.6Mpa ，设计压力P 2（夹套内）为0.9Mpa ，可得：工作压力（罐体内）为0.6/1.1=0.55Mpa 。
工作压力（夹套内）为0.9/1.2=0.75Mpa设计温度（罐体内）t 1=115℃；设计温度（夹套内）t 2=135℃式中： ρ——水的密度，kg/m 3；G ——重力加速度，取值10m/s 2；H ——罐体筒体高度H1=1.4m ；计算压力：P 1C =P 1=0.6Mpa （液柱静压力忽略 ）计算压力：P 2C =P 2=0.9Mpa 。
2.5.3罐体及夹套厚度计算因我们选用的为双面焊的对接焊缝且局部无损伤，故选取罐体及夹套焊接接头系数0.85=ϕ。
设计温度下材料许用应力为147Mpa 。
（1）罐体筒体计算厚度：[] 3.45mm 0.6140.85147214000.614P υσ2D P δ1Ct 11C 1=-⨯⨯⨯=-= （5） （2）夹套筒体计算厚度[] 5.42mm 0.90.85147215000.9P υσ2D P δ2Ct 22C 2=-⨯⨯⨯=-=（6） （3）罐体封头计算厚度[] 3.44mm 0.6140.50.85147214000.6140.5P υσ2D P δ1ct 11c ,1=⨯-⨯⨯⨯=-=（7） （4）夹套封头计算厚度[] 5.41mm 0.90.50.85147215000.90.5P υσ2D P δ2ct 22c ,2=⨯-⨯⨯⨯=-=取最小厚度mm 6δmin =作为计算厚度δ，腐蚀裕量C 2=2.0mm ，（5）罐体筒体设计厚度： 5.45mm 2.03.45C δδ21d =+=+=（6）夹套筒体设计厚度：7.42mm 2.05.42C δδ22d =+=+=（7）罐体封头设计厚度： 5.44mm 2.03.44C δδ2,1d =+=+=（8）夹套封头设计厚度：7.41mm 2.05.41C δδ2,2d =+=+=（9）钢板厚度负偏差： C 1=0.6mm ；（10）罐体筒体名义厚度：9mm δ1n =（满足0.6mm C 2.55mm 3.456δδ11min =>=-=-）（11）夹套筒体名义厚度：9mm δ2n= （12）罐体封头名义厚度：9mm δ,1n =（13）夹套封头名义厚度：9mm δ,2n =按外压对筒体和封头进行稳定性校核 假设一：罐体筒体名义厚度mm 12n=δ； 厚度附加量：mm 8.2C C C 21=+= 罐体筒体有效厚度：9.2mm 2.812C δδn e=-=-= 罐体筒体外径：1424mm 12214002δD D n 10=⨯+=+= 筒体计算长度：1217mm 350311100h 31H L 12=⨯+=+= 式中： H 2--------夹套筒体高度，H 2=1100mmh 1----------曲边高度，350mm系数0.8551217/1424L/D 0== 系数154.81424/9.2/δD e 0== 系数A 由图得：A=0.0008 系数B 由图得：B=100许用外压：[]0.9Mpa 0.65Mpa /δD BP e0<==，不满足对稳定性的要求。