搅拌反应釜计算设计说明书

课 程 设 计

搅拌式反应釜设计 设计题目

学生姓名 学 号

专业班级 过程装备与控制工程

指导教师

“过程装备课程设计”任务书

设计者姓名： 班级： 学号： 指导老师： 日期： 1.设计内容

设计一台夹套传热式带搅拌的反应釜 2.设计参数和技术特性指标

简 图 工作压力，MPa 设计压力，MPa 工作温度，℃ 设计温度，℃ 介质 全容积，m3 操作容积，m3 传热面积，m2 腐蚀情况 推荐材料 搅拌器型式 搅拌轴转速 轴功率 符号 A B C1,2 D E F G 公称尺 寸DN 25 65 100 25 25 40 25 连接面 形式 PL/RF PL/RF PL/RF PL/RF PL/RF PL/RF ＜100 有机溶剂 ＞3 微弱 Q345R 推进式 250 r/min 3 kW 接 管 表 用途 蒸汽入口 加料口 视镜 温度计管口 压缩空气入口 放料口 冷凝水出口 设 计 参 数 及 要 求 容器内 ＜150 蒸汽 夹套内 3.设计要求

（1）进行罐体和夹套设计计算；（2）选择接管、管法兰、设备法兰；（3）进行搅拌传动系统设计；（4）设计机架结构；（5）设计凸缘及选择轴封形式；（6）绘制配料反应釜的总装配图；（7）绘制皮带轮和传动轴的零件图

1罐体和夹套的设计

1.1 确定筒体内径

表4-2 几种搅拌釜的长径比i值 搅拌釜种类 设备内物料类型 长径比i值 液-固相或液-液相物料 i＝1～1.3 一般搅拌釜 气-液相物料 i＝1～2 发酵罐类 I＝1.7～2.5 当反应釜容积V小时，为使筒体内径不致太小，以便在顶盖上布置接管和传动装置，通常i取小值，此次设计取i＝1.1。

一般由工艺条件给定容积V、筒体内径D1按式4-1估算：得D=1084mm. 式中 V－－工艺条件给定的容积，m3； i――长径比，i?

H1

（按照物料类型选取，见表4-2） D1

由附表4-1可以圆整D1＝1100，一米高的容积V1米＝0.95m3

1.2确定封头尺寸

椭圆封头选取标准件，其形式选取《化工设备机械基础课程设计指导书》图4-3，它的内径与筒体内径相同，釜体椭圆封头的容积由附表4-2 V封＝0.198m3，（直边高度取50mm）。 1.3确定筒体高度

反应釜容积V按照下封头和筒体两部分之容积之和计算。筒体高度由计算 H1==（2.2-0.198）/0.95=0.949m，圆整高度H1＝1000mm。按圆整后的H1修正实际容积由式

V=V1m×H1+V封=0.95×1.000+0.198=1.148m3 式中 V封??封头容积，m3； V1米――一米高的容积m3/m H1――圆整后的高度，m。 1.4夹套几何尺寸计算

夹套的结构尺寸要根据安装和工艺两方面的要求。夹套的内径D2可根据内径D1由

D1 D2 500~600 700~1800 2000~3000 D1+50 D1+100 D1+200 选工艺装料系数?=0.6~0.85选取，设计选取?＝0.80。 1.4.1夹套高度的计算H2=（ηV-V封）/V1m=0.758m 1.4.2.夹套筒体高度圆整为H2＝800mm。

1.4.3罐体的封头的表面积由《化工设备机械基础》附表4-2查的F封=1.398。 1.4.4一米高的筒体内表面由《化工设备机械基础》附表4-1查的。F1m=3.46 1.4.5实际的传热面积F=4.166>3，由《化工设备机械基础》式4-5校核4.166〉3

所以传热面积合适。

2夹套反应釜的强度计算

强度计算的参数的选取及计算均符合GB150-1998《钢制压力容器》的规程。

此次设的工作状态已知时，圆筒为外压筒体并带有夹套，由筒体的公称直径

DN?600mm，被夹套包围的部分分别按照内压和外压圆筒计算，并取其中较大者。

2.1设备选用Q-235-A优质沸腾碳素钢。

2.2设计的设备有工艺参数给定的内压为p1＝0.25MPa。 2.3夹套内的设计压力由工艺参数给定为p2＝0.33MPa。 2.4罐体内的设计温度t1?100℃。 2.5夹套内的设计温度t2?150℃。

2.6在加压和工作状态下要考虑液柱的高度由《化工设备机械基础课程设计指导

书式P1h=0.01MPa 2.7计算压力

2.8 夹套的液柱静压力p2H?0MPP1c=P1+P1h=0.25+0.01=0.26MPa。 2.9 计算压力p2c＝p2

2.10通过焊接的容器，其焊缝中可能存在一定的缺陷，而且在焊缝附近会由于

受热而引起组织结构的变化，从而成为薄弱环节，因此在计算是要加入焊缝

系数可按《过程设备设计》表4-5选取?＝0.85做为其接头系数。

2.11设计温度下的材料许用应力[?]t由《化工设备机械基础》表9-5查取[?]t＝

113。

2.12罐体的筒体的计算厚度。δ1=P1cD1/（2[б]tΦ-P1c）

=0.26×1300/（2×113×0.85-0.26） =0.891mm

2.13夹套的筒体的计算厚度 δ2=P2cD2/（2[б]tΦ-P2c）

=0.3×1400/（2×113×0.85-0.3） =1.234mm。

2.14罐体封头的计算厚度δ1′=P1cD1/（2[б]tΦ-0.5P1c）

=0.26×1300/（2×113×0.85-0.5×0. 26） =0.89mm

2.15夹套封头的计算厚度δ2′=P2cD2/（2[б]tΦ-0.5P2c）

=0.3×1400/（2×113×0.85-0.3×0.5） =1.233mm

2.16钢板的厚度负偏差C1由《过程设备设计》表4-2取C1?0.6mm。 2.17腐蚀裕量 C2=2.0mm

2.18由此的厚度附加量。C=C1+C2=2.6mm

2.19则罐体筒体的设计厚度δ1d=δ1+C2=2.891mm 2.20则夹套筒体的设计厚度δ2d=δ2+C2=3.234mm 2.21罐体封头的设计厚度δ1d′=δ1′+C2=2.89mm 2.23夹套封头的设计厚度δ2d′=δ2′+C2=3.233mm

2.24对于碳素钢或是低合金钢规定筒体的最小厚度不应小于3mm，若加上腐蚀

裕量2mm，则名义厚度至少应取5mm，由钢板的标准规格名义厚度取为6mm。 2.25罐体筒体的名义厚度?1n取5mm。 2.26夹套筒体的名义厚度?2n取5mm。 2.27罐体封头的名义厚度?1n'取5mm。 2.28夹套封头的名义厚度?'2n取5mm。

3稳定性计算

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