夹套反应釜设计.docx
感套&成茶世什化学化工学院王信锐化工112班指导老师：陈胜洲目录一、夹套反应釜设计任务书5二、夹套反应釜设计61、夹套反应釜的总体结构设计62、罐体和夹套的设计71. 1、罐体和夹套的结构设计72. 2、罐体几何尺寸的计算83. 2.1、确定筒体内径84. 2.2定封头尺寸85. 2.3定筒体高度H92. 3夹套的几何尺寸计算93. 4夹套反应釜的强度计算104. 4.1强度计算的原则及依据102. 4.2按内压对筒体和封头进行强度计算113. 4.3按外压对筒体和封头进行强度校核122L4水压实验校核计算134. 5夹套反应釜设计计算数据一览表135. 5.1几何尺寸136. 5.2强度计算（按内压计算厚度）147. 5.3稳定性校核（按外压校核厚度）168. 5.4水压实验校核183、反应釜的搅拌装置193.1、 搅拌器的安装方式及其及轴连接的结构设计193.2、 搅拌轴设计193.3、 轴的强度一览204、反应釜的传动装置214.1、 常用电机及其连接尺寸214.2、 釜用减速器类型、标准及选用224.3、 3、V带减速机234.4、 凸缘法兰274.5、 安装底盘274.6、 机架284.6.1、 无支点机架284.6.2、 单支点机架284.6.3、 双支点机架295、反应釜的轴封装置305.1、 填料密封305.2、 机械密封316、反应釜其他附件326. i支座327. 2、fL11.fL*347.3、 设备接口357.3.1、 3.1、接管及管法兰357.3.2、 补强圈367.3.3、 液体出料口367.3.4、 过夹套的物料进出口367.4、 试镜36三、附录：夹套反应釜装配图一、夹套反应釜设计任务书简图及说比例明设计参数及要求名称釜内夹套内工作压力，Mpa设计压力，Mpa0.20.3工作温度，设计温度，。<110150介质无腐蚀性物料蒸全容积，m34操作容积，2传热面积，9搅拌器型式搅拌轴转速电机功率kw条件内容修改接管表修改标记修改内容签字H期符号公称尺寸DN连接面形式用途a40突面出料口b25突面冷凝液进口C25突面蒸汽出口d70突面温度计管单位名称e150突面手孔工程名称f80凹凸面视镜设计项目g50突面进料口条件编号h50突面备用口设备图号位号/台数提出人日期名注二、夹套反应釜设计1、夹套反应釜的总体结构设计带搅拌的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、一些附件组成。搅拌容器分罐体和夹套两部分，主要由封头和筒体组成，多为中、低压压力容器；搅拌装置由搅拌器和搅拌轴组成，其形式通常由工艺设计而定：传动装置时为带动搅拌装置设置的，主要由电机、减速器、联轴器和传动轴等组成；轴封装置为动密封，一般采用机械密封或填料密封；它们的支座、人孔、工艺接管等附件一起，构成完整的夹套反应釜。2、罐体和夹套的设计夹套反应釜是由罐体和夹套两大部分组成。罐体和夹套的设计主要包括其结构设计，各部分几何尺寸的确定和强度的计算和校核。罐体在规定的操纵温度和操作压力下，为物料完成其搅拌过程提供了一定的空间。夹套传热式一种应用最普遍的外部传热方式。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其结构设计，各部件几何尺寸的确定和强度计算及校核。2.1、 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。罐底通常是椭圆形封头，对于常压或操作压力不大而直径较大的设备，顶盖可采用薄钢板制作的平盖，并在薄钢板上加设型钢制的横梁，用以支承搅拌器及其传动装置。顶盖及筒体的连接形式可分为可拆和不可拆两种筒体内径z1200mm,宜采用可拆连2.2、 罐体几何尺寸的计算2.2.1、 确定筒体内径一般由工艺条件给定容积K筒体内径按式1估算:Dla3m三Y-4x4三y3.6378三1.537Y招'V3J4xl.4式1式中V工艺条件给定容积，m3;i-长径比，=1.1（按物料的类型选取，见表1）表1种类设备内物料类型I一般搅拌釜液-固相或液-液相物料11.3气-液相物料12发酵罐类1.72.5Dl估算值圆整到公称直径,D1=1500mm2.2.2、 确定封头尺寸椭圆封头选标准件，它的内径及筒体内径相同"=200OmIn,直边高度A=40mm,得，曲边高度九=45Omni,w=2.5568m2,嗅=0.4860m2.2.3、 确定筒体高度Hl反应釜容积，通常按下封头和筒体两部分容积之和计算。则筒体高度M按下式计算，并进行圆整。Hl=（V-Va）vm=（4-0.4860）/1.767=1.989w式2式中V封一一封头容积（见附表2）,m15Vlra1米高筒体容积（见附表1）,m7mo当筒体高度确定后，应按圆整后的筒体高度修正实际容积，则圆整后的釜体高度H=2000mm。V=VimxHi+Vm=1.767×2000+0.4860=4.464ah3式3式中V封一封头容积（见附表2）,m3;Vlm1米高筒体容积（见附表1）,m7mHI圆整后的筒体高度,m.2.3夹套的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。夹套的内径Dz可根据筒体内径Dl选取D2=D,+100-1600mm表2夹套直径D2mmD1500-600700180020003000D2D+50Dl+100D1+200夹套下封头型式同罐体封头，其直径D?及夹套筒体相同。夹套高H?由传热面积决定，不能低于料液高。装料系数"没有给定，则应合理选用装料系数7的值，尽量提高设备利用率。通常取=0.60.85。如物料在反应过程中要起泡或呈沸腾状态，?应取低值，T7=O.60.7；如物料反应平稳或物料粘度较大时，应取大值，"=0.80.85所以?取0.8。夹套高也按下式估算。H=V-VVm=（0.73×4-0.4860）/1.767=1.392m=1Am式4式中V封一一封头容积（见附表2）,m3;Vlm1米高筒体容积（见附表1）,m7mo夹套所包围的罐体的表面积（筒体表面积F筒+封头表面积Fw）-定要大于工艺要求的传热面积F,即¾+尸筒NE=9.15O8式5式中F篇筒体表面积,Frf2XFlm=I.4X4.71=6.594m2F封封头表面积（见附表2）,F封=2.5568行FifflIm高内表面积（见附表1）,m2m,F=Fm+F筒=6.594+2.5568=9.1508>9满足要求。当筒体及上封头用法兰连接时，常采用甲型平焊法兰连接，这是压力容器法兰中的一种，甲型平焊法兰密封面结构常用平密封面和凹凸密封面两种。2. 4夹套反应釜的强度计算3. 4.1强度计算的原则及依据强度计算应考虑以下几种情况。(1)圆筒内为常压外带夹套时；当圆筒的公称直径600mm时，被夹套包围部分的筒体按外压(夹套压力)圆筒设计，其余部分按常压设计；(2)圆筒内为真空外带夹套：当圆筒的公称直径ZZV600mm时，被夹套包围部分的筒体按外压(夹套压力+0IMPa)圆筒设计，其余部分按真空设计；当圆筒的公称直径ZZV600u时，全部筒体按外压(夹套压力+0.1MPa)圆筒设计；(3)圆筒内为正压外带夹套时：当圆筒的公称直径0修60Omm时，被夹套包围部分的筒体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。当圆筒的公称直径DN600ram时，全部筒体按内压圆筒和外压圆筒计算，取其中最大值。2. 4.2按内压对筒体和封头进行强度计算液柱静压力Pui=IOhPrA=O.014MPa计算压力RC=。+p1=0.214MPa计算压力Rc=A=0.3MPa罐体筒体计算厚度b=1.673 nvnp<O0.214x15002>-pu2×113×0.85-0.214夹套筒体计算厚出p*£h2打力-p&0.3x16002x113x0.85-0.3=2.50=1.673 "罐体封头设计厚日p,Z>0.214x15002'0-O.5?C-2×113×0.85-0.5x0.214夹套封头计算厚度叔=一展J弋吗，一2'-0.5p22x113x0.85-0.5x0.3罐体筒体设计厚度BIc-5+C=5un夹套筒体设计厚度2c=2+C=5m罐体封头设计厚度5k=5+C=5mn夹套封头设计厚度Ze=2+C=5三i3. 4.3按外压对筒体和封头进行强度校核罐体筒体有效厚度B,=m-C=10-2.8=7.2mm罐体筒体外径DIO=Dl+2ln=1520mm筒体计算长度L=H2+l3h+h2=1550三系数LDm=l550/1520=1.019系数D/Bg=15207.2=211.11系数=0.00048系数B=68许用外压力川=-=0*322MPaDoe罐体封头有效厚度=zl-C=10-2.8=7.2mm罐体封头外径D10=Dt+2tl=1620mm标准椭圆封头当量球壳外半径RiF0.9D=1458mm系数A=°125；-=0,0006(RIo/5'Ie)系数B=83许用外压力切=，=0.369MPa4. 4.4水压实验校核计算罐体实验压力p.r=1.25p1=0.25MPar夹套水压实验压力C=1.25p,*=0.375MPa罐体圆筒应力Sr=WO+»，)=2617m42ble夹套内压实验应力GT=空©U±)=()25(X16()()+7.2)=36.65MPa2办2x7.25. 5夹套反应釜设计计算数据一览表6. 5.1几何尺寸表3步骤项目及代号参数及结果备注1-1全容积V,m34由工艺条件决1-2操作面积V,时2定13传热面积F,肝9由工艺条件决1-1釜体形式圆筒形定1-5封头形式椭圆形由工艺条件决16长径比i=a/z1.4定1-7初算筒体内径1.537常用结构圆整筒体内径D1,rn常用
