反应釜设计范例

1、反应釜设计范例1前言 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

2、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： 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。 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

3、保护的有效措施。 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。 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。 2目录 目录 1.反应釜釜体的设计-1 1.1釜体 、 的确定-1 1.2釜体筒体壁厚的设计-1 1.3釜体封头的设计-2 1.4筒体长度 的设计-2 1.5外压筒体壁厚的设计-3 1.6外压封头壁厚的设计-4 2 .反应釜夹套的设计-5 2

4、.1夹套的 、 的确定-5 2.2夹套筒体的设计-5 2.3夹套封头的设计-5 2.4传热面积的校核-6 3.反应釜釜体及夹套的压力试验-6 3.1釜体的水压试验-6 3.2釜体的气压试验-7 3.3夹套的液压试验-8 4.反应釜附件的选型及尺寸设计-8 4.1釜体法兰联接结构的设计-8 4.2工艺接管的设计-10 4.3管法兰尺寸的设计-10 4.4垫片尺寸及材质-11 4.5人孔的设计-12 4.6.视镜的选型-12 5.搅拌装置的选型与尺寸设计-13 5.1搅拌轴直径的初步计算-13 5.2搅拌抽临界转速校核计算-14 5.3联轴器的型式及尺寸的设计-14 5.4.搅拌桨尺寸的设计-15

5、 5.5搅拌轴的结构及尺寸的设计-15 6.传动装置-16 6.1.电动机的选型：-16 6.2.减速器的选型-17 6.3.机架的设计-17 6.4.底座的设计-18 7.反应釜的轴封装置设计-18 8.支座的选型及设计- -18 8.1.支座的选型及尺寸的初步设计- -19 8.2.支座载荷的校核计算- -19 9.焊缝结构的设计- -19 9.1.釜体上主要焊缝结构的设计- - -19 9.2夹套上的焊缝结构的设计- -19 10.人孔的开孔及补强计算-20 10.1封头开人孔后被削弱的金属面积 的计算-20 10.2有效补强区内起补强作用的金属面积的计算- -20 10.3判断是否需要

6、补强的依据- -22 10.4反应釜的装配图-22 3设计内容 夹套反应釜设计条件及设计内容分析 由设计条件单可知，设计的反应釜体积为1.5 、操作体积为1.2 ；搅拌装置配制的电机功率为3.2 、搅拌轴的转速为100 、搅拌桨的形式为框式；加热的方式为用夹套内的导热油进行电加热；装置上设有6个工艺接管、2个视镜、4个耳式支座、12个电加热器套管、1个人孔、2个测控接管。反应釜设计的内容主要有： （1）釜体的强度、刚度、稳定性计算和结构设计； （2）夹套的的强度、刚度计算和结构设计； （3）设计釜体的法兰联接结构、选择接管、管法兰； （4）人孔的选型及补强计算； （5）支座选型及验算； （6）

7、视镜的选型； （7）焊缝的结构与尺寸设计； （8）电机、减速器的选型； （9）搅拌轴及框式搅拌桨的尺寸设计； （10）选择联轴器； （11）设计机架结构及尺寸； （12）设计底盖结构及尺寸； （13）选择轴封形式； （14）绘总装配图及搅拌轴零件图等。 反应釜的设计过程如下： 1反应釜釜体的设计 1.1釜体 、 的确定 （1）釜体 的确定 将釜体视为筒体，且取 。 由 得： ， =1.241（ ）， 圆整后可取 故釜体 （2）釜体 的确定 因操作压力 0.52 ，由文献1表16-9可知： 0.6 1.2釜体筒体壁厚的设计 （1）设计参数的确定 设计压力 ： （1.051.1） ，取 1.1 =

8、1.10.52 =0.572Mpa； 液体静压 ： ； 因为 = 5，可以忽略 ； 计算压力 ： = = 1.10.52 ； 设计温度 ： 145 ； 焊缝系数 ： 0.85（局部无损探伤）； 许用应力 ： 根据材料0Cr18Ni10Ti、设计温度145，由文献1表14-4知 130 ； 钢板负偏差 ： 0.25 （GB6654-96）； 腐蚀裕量 ： 1 。 （2）筒体壁厚的设计 由公式 得： 考虑 ，则 = + =4.64 ，圆整后去 1.3釜体封头的设计 （1）封头的选型 釜体的封头选标准椭球型，代号EHA、标准JB/T47462002。 （2）设计参数的确定 与筒体相同 （3）封头的壁

9、厚的设计 由公式 得： 考虑 ，圆整得 （4）封头的直边尺寸、体积及重量的确定 根据 ，由文献1表14- 4知： 直边高度 ： 25 容 积 ： 0.3208 深 度 ： 350 。 内表面积 ： 1.9304 1.4 筒体长度 的设计 ， ， = =0.889（ ）=889 ，圆整：890 釜体长径比 的复核： =0.954，故满足要求 1. 5外压筒体壁厚的设计 （1）设计外压的确定 由设计条件单可知，夹套内介质的压力为常压，取设计外压 =0.1 。 （2）试差法设计筒体的壁厚 设筒体的壁厚 6 ，则： = =61.25 = 4.75 ， =1312 由 得： =1.171312 2551

10、1.7（ ） 筒体的计算长度 = +h =890+(350-25)/3+25 = 1023.3（ ） =1023.3 25511.7 ，该筒体为短圆筒。 圆筒的临界压力为： = 0.469（ ） 由 、 =3得： 0.469/3 =0.156（ ） 因为 0. 1 = 0.156 ， 所以假设 6 满足稳定性要求。 故筒体的壁厚 6 。 （3）图算法设计筒体的壁厚 设筒体的壁厚 6 ，则： = =61.25 = 4.75（ ） =1312 =276.2 筒体的计算长度： = +h =890+(350-25)/3+25 =1023（ ） =0.778 在文献1中图15- 4的 坐标上找到0.82

11、6的值，由该点做水平线与对应的 线相交，沿此点再做竖直线与横坐标相交，交点的对应值为： 0.0004。 由文献1中选取图15-7，在水平坐标中找到 =410-4点，由该点做竖直线与对应的材料温度线相交，沿此点再做水平线与右方的纵坐标相交，得到系数 的值为： 46 、 =1.79105 。 根据 = 得： = =0.166（ ） 因为 0.1 0.166 ，所以假设 6 合理，取封头的壁厚 6 。 由文献1表16-5知， 、 6 的筒体 高筒节的质量约193 ，则筒体质量为：1930.890=171.9（ ） 筒体的内表面积： =4.09 1.6外压封头壁厚的设计 （1）设计外压的确定 封头的设

12、计外压与筒体相同，即设计外压 =0.1 。 （2）封头壁厚的计算 设封头的壁厚 6 ，则: = = 6-1.25 = 4.75（ ），对于标准椭球形封头 =0.9， 0.91300=1170（ ）， =1170/4.75 计算系数： = 5.110-4 由文献1中选取图15-7，在水平坐标中找到 = 4.710-4点，由该点做竖直线与对应的材料温度线相交，沿此点再做水平线与右方的纵坐标相交，得到系数 的值为值为： 55 、 =1.79105 根据 = 得： = =0.223（ ） 因为 0.1 0.223 ，所以假设 6 偏大，考虑到与筒体的焊接，取封头的壁厚与筒体一致，故取 6 。 釜体封头

13、的结构如图1，封头质量：89.2（ ） 图1 釜体封头的结构与尺寸 2 反应釜夹套的设计 2.1夹套的 、 的确定 （1）夹套公称直径 的确定 由于采用导热油加热，为提高导热油在夹套内的流动，夹套内径取： =1300+300=1600（ ），夹套的 =1600 所以取 =1600 （2）夹套 的确定 由设备设计条件单知，夹套内介质的工作压力 0.1 ，可取 0.25 2.2夹套筒体的设计 （1）夹套筒体壁厚的设计 因为 为常压0.3 ，所以需要根据刚度条件设计筒体的最小壁厚。 1600 3800 ，取 min2 /1000且不小于3 另加 ， min21600/1000+1=4.2（ ），圆整

14、 =5 。 对于碳钢制造的筒体壁厚取 6 。 （2）夹套筒体长度 的初步设计 根据 =1300 ，由表16-3中知每米高的容积 =1.327 3/ ，则筒体高度的估算值为： = =0.663（ ）=663 由文献1表16-5知， 、 6 的筒体 高筒节的质量为238 、内表面积为5.03 ，则： 夹套筒体质量为2380.663=157.8（ ） 2.3夹套封头的设计 夹套的下封头选标准椭球型，内径与筒体相同（ 1600 ）。代号EHA，标准JB/T47462002。夹套的上封头选带折边锥形封头，且半锥角 、大端直径 =1600 、小端直径 =1300 。 （1）椭球形封头壁厚的设计 因为 为常

15、压0.3 ，所以需要根据刚度条件设计封头的最小壁厚。 1600 3800 ，取 min2 /1000且不小于3 另加 ， min21600/1000+1=4.2（ ），圆整 =5 。 对于碳钢制造的封头壁厚取 6 。 （2）椭球形封头结构尺寸的确定 直边高度 ： 25 深 度 ： 425 容 积 ： 0.5864 质 量： 137 （3）椭球形封头结构的设计 封头的下部结构如图2。由设备设计条件单知：下料口的 100 ，封头下部结构的主要结构尺寸 210 。 （4）带折边锥形封头壁厚的设计 考虑到封头的大端与夹套筒体对焊，小端与釜体筒体角焊，因此取封头的壁厚与夹套筒体的壁厚一致，即 6 。结构

16、及尺寸如图3。 图2封头的结构 图3 锥形封头的结构 2.4传热面积的校核 =1300釜体下封头的内表面积 = 1.9340 =1300筒体（1 高）的内表面积 = 4.09 2 夹套包围筒体的表面积 = = 4.090.663=2.712 （ 2） + =1.9340+4.5224=6.646（ 2） 由于釜内进行的反应是放热反应，产生的热量不仅能够维持反应的不断进行，且会引起釜内温度升高。为防止釜内温度过高，在釜体的上方设置了冷凝器进行换热，因此不需要进行传热面积的校核。如果釜内进行的反应是吸热反应，则需进行传热面积的校核，即：将 + = 6.646（ 2工艺 进行比较。若 + ，则不需要

17、在釜内另设置蛇管；反之则需要蛇管。 3 反应釜釜体及夹套的压力试验 3.1釜体的水压试验 （1）水压试验压力的确定 水压试验的压力： 且不小于( +0.1) ，当 1.8时取1.8。 ，（ +0.1）= 0.672 ， 取 =0.715 （2）液压试验的强度校核 由 得： = 98.2（ ） 98.2 0.9 =0.92000.85=153（ ） 液压强度足够。 （3）压力表的量程、水温及水中 浓度的要求 压力表的最大量程：2 =20.715=1.430 或1.0732.860 。 水温15 ，水中 浓度25 （4）水压试验的操作过程 操作过程：在保持釜体表面干燥的条件下，首先用水将釜体内的空

18、气排空，再将水的压力缓慢升至0.572 ，保压不低于30 ，然后将压力缓慢降至0.572 ，保压足够长时间，检查所有焊缝和连接部位有无泄露和明显的残留变形。若质量合格，缓慢降压将釜体内的水排净，用压缩空气吹干釜体。若质量不合格，修补后重新试压直至合格为止。水压试验合格后再做气压试验。 3.2釜体的气压试验 （1）气压试验压力的确定 气压试验的压力： =1.150.5721=0.6578（ ） （2）气压试验的强度校核 由 得： =90.34（ ） 90.34 0.8 =0.82000.85=136（ ） 气压强度足够。 （3）气压试验的操作过程 做气压试验时，将压缩空气的压力缓慢升至0.065

19、78 ，保持5min并进行初检。合格后继续升压至0.3289 ，其后按每级的0.06578 级差，逐级升至试验压力0.6578 ，保持10 ，然后再降至0.572 ，保压足够长时间同时进行检查，如有泄露，修补后再按上述规定重新进行试验。釜体试压合格后，再焊上夹套进行压力试验。 3.3夹套的液压试验 （1）液压试验压力的确定 液压试验的压力： 且不小于( +0.1) ，当 1.8时取1.8。 ，( +0.1)= 0.2 ， 故取 =0.2 （2）液压试验的强度校核 由 得： = 33.78（ ） 33.78 0.9 =0.92350.85=179.7（ ） 液压强度足够。 （3）压力表的量程、水

20、温的要求 压力表的量程：2 =20.2=0.4 或0.30.8 ，水温5。 （4）液压试验的操作过程 在保持夹套表面干燥的条件下，首先用水将夹套内的空气排空，再将水的压力缓慢升至0.2 ，保压不低于30min，然后将压力缓慢降至0.16 ，保压足够长时间，检查所有焊缝和连接部位有无泄露和明显的残留变形。若质量合格，缓慢降压将夹套内的水排净，用压缩空气吹干。若质量不合格，修补后重新试压直至合格为止。 4 反应釜附件的选型及尺寸设计 4.1釜体法兰联接结构的设计 设计内容包括：法兰的设计、密封面形式的选型、垫片设计、螺栓和螺母的设计。 （1）法兰的设计 根据 1300mm、 0.6 ，由文献1表1

21、6-9确定法兰的类型为乙型平焊法兰。 标记：法兰 1300-0.6 JB/T4702-2002， 材料：1Cr18Ni9Ti 螺栓规格： 24 螺栓数量： 36 法兰的结构和主要尺寸如图4 图4 乙型平焊法兰 （2）密封面形式的选型 根据 0.6 1.6 、介质温度155和介质的性质，由文献1表1614 知密封面形式为光滑面。 （3）垫片的设计 垫片选用耐油橡胶石棉垫片，材料为耐油橡胶石棉板（GB/T539），结构及尺寸见图5。 图5 容器法兰软垫片 （4）螺栓和螺母的尺寸规格 本设计选用六角头螺栓（C级、GB/T57802000）、型六角螺母（C级、GB/T412000）平垫圈（100HV、

22、GB/T952002） 螺栓长度 的计算： 螺栓的长度由法兰的厚度（ ）、垫片的厚度（ ）、螺母的厚度（ ）、垫圈厚度（ ）、螺栓伸出长度 确定。 其中 =72 、 =3 、 =36 、 4 、螺栓伸出长度取 =10 螺栓的长度 为： = 272+3+36 +24+10 = 201（ ） 取 200 螺栓标记： GB/T5780-2000 螺母标记： GB/T41-2000 垫圈标记： GB/T95-2002 24-100HV （5）法兰、垫片、螺栓、螺母、垫圈的材料 根据乙型平焊法兰、工作温度 =120的条件，由文献2附录8法兰、垫片、螺栓、螺母材料匹配表进行选材，结果如表1所示。 表1 法

23、兰、垫片、螺栓、螺母的材料 法 兰 垫 片 螺 栓 螺 母 垫 圈 1Cr18Ni9Ti 耐油橡胶石棉 35 25 100HV 4.2工艺接管的设计 本装置设有以下接管： （1）导热油进口 采用 无缝钢管，罐内的接管与夹套内表面磨平。配用突面板式平焊管法兰：HG20592 法兰 PL25-0.1 RF 20。 （2）N2（气）进口 采用 无缝钢管，接管与封头内表面磨平。配用突面板式平焊管法兰：HG20592 法兰 PL25-0.6 RF 0Cr18Ni10Ti。 （3）温度计接口 采用 无缝钢管，伸入釜体内一定长度。配用突面板式平焊管法兰：HG20592 法兰 PL65-0.6 RF 0Cr1

24、8Ni10Ti。 （4）工艺物料进口 采用 无缝钢管，管的一端切成 ，伸入罐内一定长度。配用的突面板式平焊管法兰：HG20592 法兰 PL50-0.6 RF 0Cr18Ni10Ti。 （5）放料口 采用 无缝钢管，接管与封头内表面磨平。配用突面板式平焊管法兰：HG20592 法兰 PL100-0.6 RF 0Cr18Ni10Ti。与其配套的是手动下展式铸不锈钢放料阀，标记：放料阀6-100 HG5-11-81-3. （6）导热油出口 采用 无缝钢管，接管与封头内表面磨平。配用突面板式平焊管法兰：HG20592 法兰 PL25-0.1 RF 20。 （7）安全阀接口 采用 无缝钢管，接管与封头

25、内表面磨平。配用突面板式平焊管法兰：HG20592 法兰 PL25-0.6 RF 0Cr18Ni10Ti。 （8）冷凝器接口 采用 无缝钢管，接管与封头内表面磨平。配用突面板式平焊管法兰：HG20592 法兰 PL80-0.6 RF 0Cr18Ni10Ti。 （9）加热器套管 采用 无缝钢管，罐内的接管与下封头内表面磨平磨平。配用突面板式平焊管法兰：HG20592 法兰 PL80-0.1 RF 20。 4.3管法兰尺寸的设计 工艺接管配用的突面板式平焊管法兰的结构如图6。根据 、 和接管的 ，由板式平焊管法兰标准（HG20592）确定法兰的尺寸。管法兰的尺寸见表表2。 图6 板式平焊管法兰 表

26、2 板式平焊管法兰的尺寸（HG20592） 接管名称 公称直径 接管外径 连 接 尺 寸 法兰厚度 密封面厚度 法兰内径 坡口宽度 安全阀接口、 N2接口 25 32 100 75 50 11 4 10 14 2 33 工艺物料进口 50 57 140 110 90 14 4 12 16 2 59 导热油进口 50 57 140 110 90 14 4 12 14 2 59 温度计接口 65 73 160 130 110 14 4 12 16 2 75 放料口 100 108 210 170 145 18 8 16 18 2 110 导热油出口 50 57 140 110 90 14 4 12

27、 14 2 59 冷凝器接口 80 89 190 180 124 18 8 16 18 2 91 加热器套管 65 73 160 130 110 14 4 12 14 2 75 4.4垫片尺寸及材质 工艺接管配用的突面板式平焊管法兰的垫片（如图7所示）尺寸、材质如表3所示。 图7 管道法兰用软垫片 表3 密封面形式及垫片尺寸 接管名称 密封面型式 垫片尺寸( ) 垫片材质 外径 内径 厚度 安全阀接口、N2接口 RF 71 32 2 耐油石棉橡胶板 工艺物料进口 RF 107 57 2 耐油石棉橡胶板 导热油进口 RF 107 57 2 耐油石棉橡胶板 温度计接口 RF 116 76 2 耐油

28、石棉橡胶板 冷凝器接口 RF 130 89 2 耐油石棉橡胶板 放料口 RF 152 108 2 耐油石棉橡胶板 导热油出口 RF 107 57 2 耐油石棉橡胶板 加热器套管 RF 116 76 2 耐油石棉橡胶板 4.5人孔的设计 由于釜体的内径 ，因此需要在釜体的封头上设置人孔，以便于安装、维修、检查釜体的内部结构，本设计选用 不锈钢A型回转盖带颈平焊法兰人孔。其结构如图8、尺寸见表4、人孔的材料见表5。 1-人孔接管；2-螺母；3-螺栓；4-法兰；5-垫片；6-手柄；7-法兰盖；8-销轴；9-开口销；10-垫圈；11、12、13、14-轴耳 图8 A型回转盖带颈平焊法兰人孔结构 表4

29、回转盖带颈平焊法兰人孔的尺寸 公称压力（MPa） 密封面形式 公称直径DN d wS D D1 A B 螺栓 规格 数量 0.6 突面 400 4266 540 495 300 125 M2090 16 L H1 H2 b b1 b2 d 重量(kg) 200 210 108 28 24 28 24 84 表5 人孔 1.0 400的明细表 件号 名称 数量 材料 件号 名称 数量 材料 1 人孔接管 1 0Cr18Ni10Ti 8 销 轴 1 45 2 螺母 16 25 9 开口销 2 35 3 螺栓 16 35 10 垫 圈 2 100HV 4 法兰 1 1Cr18Ni9Ti 11 轴 耳

30、 1 Q235-A 5 垫片 1 耐油石棉橡胶板 12 轴 耳 1 Q235-A 6 法兰盖 1 1Cr18Ni9Ti 13 轴 耳 1 Q235-A 7 手柄 1 Q235-A 14 轴 耳 1 Q235-A 4.6视镜的选型 由于釜内介质压力较低（ 0.52 ）且考虑 ，本设计选用两个 =150的不带颈视镜。因为该视镜结构简单，不易结料，窥视范围大，其结构见图8。 由文献3附录六确定视镜的规定标记、标准图号、视镜的尺寸及材料。 标 记：视镜 0.6， 150 标准图号：JB593648。 质 量：9.1 视镜的尺寸如表6，材料如表7。视镜在封头上对称布置。 1-视镜玻璃；2-衬垫；3-接缘

31、；4-压紧环；5-双头螺柱；6-螺母 图8 视 镜 表6视镜的尺寸 视镜玻璃 双头螺柱 数量 直径长度 150 16520 230 200 22 18 60 159 100 8 1240 表7 视镜的材料 件号 名称 数量 材料 件号 名称 数量 材料 1 视镜玻璃 1 硼硅玻璃(SJ-6) 4 压紧环 1 Q235-AF 2 衬 垫 2 耐酸石棉板 5 双头螺柱 8 35 3 接 缘 1 1Cr18Ni9Ti 6 螺母 8 Q235-AF 5搅拌装置的选型与尺寸设计 5.1搅拌轴直径的初步计算 （1）搅拌轴直径的设计 电机的功率 4.0 ，搅拌轴的转速 100 ，材料为1Cr18Ni9Ti

32、， 25 ，剪切弹性模量 8104 ，许用单位扭转角 1.0 /m。 由 得： （ ） 利用截面法得： ( ) 由 得： = 搅拌轴为实心轴，则： = 42.4mm 取 43mm （2）搅拌轴刚度的校核 由 得： =0.8（ ） 因为最大单位扭转角 max0.8 1.0 所以圆轴的刚度足够。考虑到搅拌轴与联轴器配合， 43 可能需要进一步调整。 5.2搅拌抽临界转速校核计算 由于反应釜的搅拌轴转速 =100 200 ，故不作临界转速校核计算。 5.3联轴器的型式及尺寸的设计 由于选用摆线针齿行星减速机，所以联轴器的型式选用立式夹壳联轴节（D型）。标记为： 50 HG 2157095，结构如图9

33、。由文献4表3-5-36、表3-5-37分别确定联轴节的尺寸和零件及材料，尺寸如表8，零件及材料如表9。由于联轴节轴孔直径 =50 ，因此搅拌轴的直径 调整至50 。 1-夹壳；2-悬吊环；3-垫圈；4-螺母；5-螺栓 图9 立式夹壳联轴节 表8 夹壳联轴节的尺寸 轴孔直径 40 螺栓 数量 规格 118 48 35 76 162 20 71 5 6 M12 80 4 55 85 18 12 0.6 0.4 表9 夹壳联轴节的零件及材料 件号 名 称 材 料 件 号 名 称 材 料 1 左、右夹壳 ZG-1Cr18Ni9Ti 4 螺 母 0Cr18Ni9Ti 2 吊 环 0Cr18Ni9Ti

34、5 螺 栓 A2-70 3 垫 圈 A-140 5.4搅拌桨尺寸的设计 框式搅拌桨的结构如图10所示。由文献4表3-1-17确定不锈钢框式搅拌桨的尺寸（见 表9）、零件明细表见表10。 1-桨叶；2-横梁；3-筋板；4-连接螺栓；5-螺母；6-穿轴螺栓；7-螺母 图10 框式搅拌桨的结构 表9 框式搅拌桨的尺寸（HG/T212391） 螺栓 螺孔 螺栓 螺孔 数量 数量 1140 50 M16 2 16.5 M12 8 13 4 70 重量 910 285 420 170 5 120 35 - 19 不大于0.088 表10 零件明细表 件号 名称 数量 材料 件号 名称 数量 材料 1 桨叶

35、 2 Cr18Ni12Mo2Ti 5 螺母 8 Cr18Ni12Mo2Ti 2 横梁 2 Cr18Ni12Mo2Ti 6 穿轴螺栓 8 Cr18Ni12Mo2Ti 3 筋板 2 Cr18Ni12Mo2Ti 7 螺母 8 Cr18Ni12Mo2Ti 4 连接螺栓 8 Cr18Ni12Mo2Ti 5.5搅拌轴的结构及尺寸的设计 （1）搅拌轴长度的设计 搅拌轴的长度 近似由釜外长度 、釜内未浸入液体的长度 、浸入液体的长度 三部分构成。即： = + + 其中 = （ 机架高； 减速机输出轴长度） 500-76424（ ） + （ 釜体筒体的长度； 封头深度； 液体的装填高度） 液体装填高度 的确定：

36、 釜体筒体的装填高度 式中 操作容积（ ）； 釜体封头容积（ ）； 筒体的内径（ ） 液体的总装填高度 = =66325325 =1013（ ） =8902（25+325）1013 577（ ） 浸入液体搅拌轴的长度 的确定： 搅拌桨的搅拌效果和搅拌效率与其在釜体的位置和液柱高度有关。搅拌桨浸入液体内的最佳深度为： （见文献4215） 当 时为最佳装填高度；当 时，需要设置两层搅拌桨。 由于 =1013 =1300 ，本设计选用一个搅拌桨。 搅拌桨浸入液体内的最佳深度为： =675（ ） 故浸入液体的长度： =675（ ） 搅拌轴的长度 为： =424+577+675=1676（ ） 取 =1

37、680（ ） （2）搅拌轴的结构 由于搅拌轴的长度较大，考虑加工的方便，将搅拌轴设计成两部分。与减速机相联的搅拌轴轴长为： = M 式中 搅拌轴深入釜内的长度， 时取350 （见文献4表3-5-23） =50076350=774（ ） 取 =780 搅拌轴下部分的轴长为： = =1680-780 =900（ ） 搅拌轴上、下两部分的结构及尺寸见附图2、3。 6 传动装置 6.1电动机的选型： 由于反应釜里的物料具有易燃性和一定的腐蚀性，故选用隔爆型三相异步电机（防爆标志 ）。根据电机的功率 4.0 、转速 1440 ，由文献5表16-1-89选用的电机型号为：YB112 。 6.2减速器的选型

38、 根据电机的功率 4.0 、搅拌轴的转速 100 、传动比 为1440/ 10014.4，选用直联摆线针轮减速机（JB/T29821994），标记XLD4.0813015。由文献5表9-2-41确定其安装尺寸，直联摆线针轮减速机的外形见图11、安装尺寸如表11。 图11 直连摆线针轮减速机 表11 减速机的外形安装尺寸 260 230 200 50 230 6-11 4 15 164 53.5 14 400 76 61 6.3机架的设计 由于反应釜传来的轴向力不大，减速机输出轴使用了带短节的夹壳联轴节，且反应釜使用不带内置轴承的机械密封，故选用WJ型无支点机架（HG2156695）。由搅拌轴的

39、直径 50mm可知，机架的公称直径 250。结构及尺寸如图12所示。 图12 WJ型无支点机架 6.4底座的设计 对于不锈钢设备，本设计采用图531（f）底座的结构，其上部与机架的输出端接口和轴封装置采用可拆相联，下部伸入釜内，结构与尺寸如图13所示。 图13 底座的结构 7反应釜的轴封装置设计 反应釜中应用的轴封结构主要有两大类，填料箱密封和机械密封。考虑到釜内的物料具有易燃性和一定的腐蚀性，因此选用机械密封。根据 0.52 、 145、 、 。由文献5表7-3-79选用206型（双端面小弹簧UB型）釜用机械密封，其结构及主要尺寸如图14。 图14 釜用206型机械密封 8支座的选型及设计

40、8.1支座的选型及尺寸的初步设计 （1）悬挂式支座的选型： 由于设备外部设置有100 的保温层，所以选耳式B型支座，支座数量为4个 （2）悬挂式支座的尺寸的初步设计 反应釜总质量的估算： + 式中： 釜体的质量（ ）； 夹套的质量（ ）； 搅拌装置的质量（ ） 附件的质量（ ）； 保温层的的质量（ ） 物料总质量的估算： 式中： 釜体介质的质量（ ）； 夹套内导热油的质量（ ） 反应釜的总质量估算为2000 ，物料的质量为3236 （以水装满釜体和夹套计算）， 装置的总质量： 5236（ ） 每个支座承受的重量 约为：52369.81/225.7（ ） 根据 、 ，由文献2附表17-1初选B型

41、耳式支座，支座号为4。 标记：JB/T4725-92 耳座B4 材料：Q235-AF 系列参数尺寸如表12。 表12 B型耳式支座的尺寸 底板 筋板 垫板 地脚螺栓 支座重量 规格 250 200 140 14 70 290 160 10 315 250 8 40 30 24 15.7 8.2支座载荷的校核计算 耳式支座实际承受的载荷按下式近似计算： 式中 ， 9.81 ， ， =5236 ， ， =4， =0， 将已知值代入得 因为 ，所以选用的耳式支座满足要求。 9焊缝结构的设计 9.1釜体上主要焊缝结构的设计 釜体上的焊缝结构及尺寸如图15。 （a）筒体的纵向焊缝 （b）筒体与下封头的环向焊缝 （c）人孔接管与封头的焊缝 （d）进料管与封头的焊缝 （e）冷却器接管与封头的焊缝 （f）温度计接管与封头的焊缝 （h）出料口接管与封头的焊缝 图15 釜体主要焊缝的结构及尺寸 9.2夹套上的焊缝结构的设计 夹套上的焊缝结构及尺寸如图16。 （a）筒体的纵向焊缝 （b）筒体与封头的横向焊缝 （c）导热油进口接管与筒体的焊缝 （e）导热油出口接管与筒体的焊缝 （f）釜体与夹套的焊缝 图16 夹套主要焊缝的结构及尺寸 10人孔的开