夹套反应釜设计模板

1、化工设备机械基础课程设计夹套反应釜设计化学化工学院王信锐化工1121指导老师：陈胜洲化工设备机械基础课程设计目录、夹套反应釜设计任务书4、夹套反应釜设计51、夹套反应釜的总体结构设计52、罐体和夹套的设计52.1 、罐体和夹套的结构设计52.2 、罐体几何尺寸的计算52.2.1 、确定筒体内径52.2.2 定封头尺寸62.2.3 定筒体高度Hi62.3 夹套的几何尺寸计算62.4 夹套反应釜的强度计算72.4.1 强度计算的原则及依据72.4.2 按内压对筒体和封头进行强度计算72.4.3 按外压对筒体和封头进行强度校核82.4.4 水压实验校核计算92.5 夹套反应釜设计计算数据一览表92.

2、5.1 几何尺寸92.5.2 强度计算（按内压计算厚度）102.5.3 稳定性校核（按外压校核厚度）102.5.4 水压实3佥校核113、反应釜的搅拌装置123.1、 搅拌器的安装方式及其与轴连接的结构设计123.2、 搅拌轴设计123.3、 轴的强度一览134、反应釜的传动装置134.1、 常用电机及其连接尺寸134.2、 釜用减速器类型、标准及选用144.3、 V带减速机144.4、 凸缘法兰164.5、 安装底盘164.6、 机架174.6.1、 无支点机架174.6.2、 单支点机架174.6.3、 双支点机架175、反应釜的轴封装置185.1、 填料密封185.2、 机械密封186、

3、反应釜其他附件196.1、 座196.2、 手孔和入孔206.3、 设备接口216.3.1、 接管与管法兰21化工设备机械基础课程设计6.3.2、 补强圈216.3.3、 液体出料口216.3.4、 过夹套的物料进出口216.4、 试镜21三、附录：夹套反应釜装配图化工设备机械基础课程设计夹套反应釜设计任务书条件内容修改修改标记修改内容签字日期单位名称工程名称设计项目条件编号设备图号提出人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，C设计温度，C1109满足要求。当筒体与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

4、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2.4.1、 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DN600mm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DN600mMJ寸，被夹套包围部分的筒体按外压（夹套压力+0.1MPa）圆筒设计，其余部分按真空设计；当圆筒的公称直径DNw600mm寸，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DN600mm时，被夹套包围部分的筒体分别按内压圆筒和外压圆筒计

5、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DNW600mm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Rh=106pgh=0.014MPa化工设备机械基础课程设计计算压力pic=R+piH=0.214MPa计算压力p2c=p2=0.3MPapicDi0.2141500罐体筒体计算厚度61=1.673mm2二-pic21130.85-0.214夹套筒体计算厚、.2二位2二p2c0.3160021130.85-0.3=2.50mmpicDi0.2141500罐体土寸头计厚6i=1.673mm2二-0.5pic21130.

6、85-0.50.214夹套封头计算厚度二2/p2cD220t_0.5p2c0.3160021130.85-0.50.3=2.500mm罐体筒体设计厚度夹套筒体设计厚度罐体封头设计厚度夹套封头设计厚度8ic=2(=/8i+C=5mm82+C=5mm/ic=Bi+C=5mm5/2c=S=+C=5mm2.4.3、 按外压对筒体和封头进行强度校核罐体筒体有效厚度8ie=8in-C=10-2.8=7.2mm罐体筒体外径Dio=Di+28in=1520mm筒体计算长度L=H2+1/3hi+h2=1550mm系数L/Dio=1550/1520=1.019系数Dio/Sie=1520/7.2=211.11系数

7、A=0.00048系数B=68B许用外压力p0.322MPaDio/：.1e罐体封头有效厚度S/ie=S/in-C=10-2.8=7.2mm罐体封头外径D/io=D/i+28/1n=1620mm标准椭圆封头当量球壳外半径R/io=0.9D/io=1458mm系数A=0.125=0.0006(R/io/Jie)系数B=83许用外压力p=/B/=118=0.369MPaR/o/Jie1458/7.2课程设计化工设备机械基础2.4.4、 水压实验校核计算罐体实验压力Pit=i.25Pi=0.25MPa二夹套水压实验压力p2T=125P20t=0375MPa二罐体圆筒应力CFT二二plT(Dl=26.

8、17MPa2。1e夹套内压实验应力P2T(D2,O2e)：2T=2、：2e0.250(16007.2)27.2=36.65MPa2.5 夹套反应釜设计计算数据一览表2.5.1几何尺寸步骤项目及代号参数及结果备注1-1全容积V,m34由工艺条件决定1-2操作面积V1,m32由工艺条件决定1-3传热面积F,m29由工艺条件决定1-4釜体形式圆筒形常用结构1-5封头形式椭圆形常用结构1-6长径比i=H1/D11.4按表1选取1-7、4v初算筒体内径D1m*,m1.537按式1选取1-8可按附表1选取1-9圆整筒体内径D1,mm1500按附表1选取1-10一米高的容积V1nm31.767按附表2选取1

9、-11釜体封头容积V1封,m30.4860按式2计算1-12釜体高度H1=(VV1封)/V1m,m1.989选取1-13圆整釜体高度H1,mm2000按式3计算1-14实际容积V=V1mH什V1封,m34.4464按表2选取1-15夹套筒体内径D2,mm1600计算1-16装料系数7=V操/V或按7=0.60.85选取0.73按式4计算1-17夹套筒体高度H2(V-MQ/V1m,m1.392选取1-18圆整夹套筒体高度H2,mm1400按附表2选取1-19罐体封头表面积F1圭j,m22.5569按附表1选取1-20一米高筒体内表面积F1m,m24.71按式5校核实际总传热面积F=F1mH2+F

10、1封，m29.15089化工设备机械基础课程设计2.5.1、 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设备材料Q235-B据工艺条件2-2设计压力（罐体内）p1,MPa0.2情况确定2-3设计压力（夹套内）p2,MPa0.3由工艺条件给定2-4设计温度（罐体内）t1,C110由工艺条件给定2-5设计温度（夹套内）t2,C0.3稳，重设名义厚度S3-11罐体封头名义厚度S/1n,mm10假设3-12厚度附加量C=Ci+C22.8按参考文献1表9-109-11选取3-13罐体封头有效厚度S/1e=S/1n-C,mm7.2按参考文献1第十一章计算3-14罐体封头外径D/1o=D/

11、1+2S/1n,mm1620按参考文献1第十一章计算3-15标准椭圆封头当量球壳外半径1458按参考文献1第十一章计算3-16R/1o=0.9D/1o,mm按参考文献1第十一章计算3-17多新0.125系数A=-L0.0006按参考文献1第十一章计算3-18查参考文献1图11-53-19(R/10/5/1e)查参考文献1图11-83-20系数BB许用外压力p=-mmppJN/文/,RO/01e83按参考文献1第十一章计算稳定确定假设3-210.3690.3按参考文献1表9-109-11选取3-22罐体封头名义厚度S/1n,mm10按参考文献1第十一章计算2.5.4水压实验校核序号项目及代号参数

12、及结果备注4-14-24-34-44-5罐体实验压力pit=1.25p1史,MPa同夹套水压实验压力p2T=1.25p2史_,MPaot材料屈服点应力bS,MPa-0.9bS,MPa_,P1T(D1+Se)罐体圆筒应力仃仃=-p(D)MPa28e,0.250.375235179.826.17179.8按参考文献按参考文献按参考文献按参考文献按参考文献1第九章计算1第九章计算1第九章计算1第九章计算1第九章计算4-6夹套内压实验应力P2T(D2+2e)02T=P笠L,MPa22e36.65200r/min的，还要进行临界转速的校核。(1)、搅拌轴的材料：常用45号钢，强度要求不高的可用Q235-

13、A(2)、搅拌轴的设计：常用实心或空心实轴(3)、搅拌轴强度校核(4)、搅拌轴的形位公差和表面粗糙要求：一般搅拌轴要求运转平稳，为防轴的弯曲对轴封处的不利影响，因此轴安装和加工要控制轴的直度。当转速n100r/min时直线度允差1000：0.15,当车专速n=1001000r/miM寸，直线允度差1000：0.1.(5)、搅拌轴的支轴：一般搅拌轴可依靠减速器内的一对承轴支承。(6)、搅拌轴的临界转速校核计算当轴上装有单层且经过很好平衡的搅拌器时，其一阶临界转速nc1为：n=603EIgC12二WiL2(LiB)式中：E轴材料弹性模量，Mpa;44I轴的惯性距，i=i/64(二d4),m；d轴径

14、，m；B两支点间距离，m;Wd轴和搅拌器的等效重量载荷，N;Wd=WiW2(L2/Li)3W3(L3/Li)30.24W0Wi、W2、W3各层搅拌器重，N；12化工设备机械基础课程设计W)外伸端轴重量载荷，N;LL2、L3各层搅拌器外伸端长度，m。3.3、轴的强度一览步骤项目及代号参数及结果备注1轴功率P,kW2确定2轴转数n,r/min65确定3轴材料45常用4_6P轴所传递的扭轴T=9055父10,N.mmn267.4化工设备机械基础P2465材料许用扭转剪应力d之A0JPk,Mpa35化工设备机械基础P2466系数Ao112化工设备机械基础P2467轴端直径d之A)31,mm30化工设备

15、机械基础P2438什-个键槽，轴径扩大5%,mm31.5化工设备机械基础P2459圆整轴端直径d,mm32圆整选取4、反应釜的传动装置反应釜的搅拌器是由传动装置来带动。传动装置通常设置在釜顶封头的上部。反应釜传动装置的设计内容一般包括：电机、减速机的选型；选择联轴器；选用和设计机架和底座等。4.1、 常用电机及其连接尺寸搅拌设备选用电动机的问题，主要是确定系列、功率、转速以及安装型式好防爆要求等几项内容。电机功率必须满足搅拌器运转功率与传动系统、轴封系统功率损失的要求。电机功率可按下式确定：PPm式中P电机功率，kW；13化工设备机械基础课程设计P搅拌器功率，kW；Pm轴封系统的摩擦损失，kw

16、；传动系统的机械效率传动型式效率圆柱齿轮传动开式传动、铸齿（考虑轴承损失）0.90.934.2、 釜用减速器类型、标准及选用反应釜用V带传动减速机；见下表标准减速机的功率、转速范围、类型代号及特性参数序号标准号减速机类型转速范围r/min电机功率范围kW代号特，偿数1HG5-747-78V带传动减速机32050006505P三角皮带型号及根数釜用立式减速机的基本特性特性三角皮带减速机减速比范围输出轴转速范围，r/min功率范围，kW效率4.532.93205000.65.5主要特点本级为单级三角皮带传动的减速装置，结构简单，过载时会产生打滑现象，因此能起到安全保护作用，但由于皮带滑动不能保持精

17、确的传动比特，偿数三角皮带型号及根数应用条件允许正反旋转，本系列米用夹壳联轴节（HG5-213-65与搅拌轴联接，搅拌器和轴的重量均由本机轴承承受，本机不能用于有防爆要求的场合标定符号P三角皮带类型、三角皮带根数一一顺序号标准图号HG-5747-784.3、 V带减速机V带减速机的特点是：结构简单，制造方便，价格低廉，能防过载，噪声小，但不适用于防爆场合。搅拌釜采用V带传动，选用Y132S-8电机，额定功率P=2.2kw,转速n=213r/min搅拌轴转速n2=65r/min设计V带。V带轮的设计计算内容和步骤14课程设计化工设备机械基础步骤设计项目单位公式及数据备注1传动的额定功率kW2.2

18、(8极电机Y132S-8已知电机功率2小皮带轮转速n1r/min710已知电机转速3大皮带轮转速n2r/min65已知搅拌机转速4工况系数Ka1.3化工设备机械基础Pi965设计功率PdkWPd=KaLP=1.3x2.2=2.86计算6选V带型号根据Pd和n1选取A型带化工设备机械基础P1957速比in1710sci=10.9n265计算8小皮带轮计算直径d1mm75化工设备机械基础Pi959验算带速vm/s兀出必UM75M710.“V=2.79Vmin60M100060M1000Vmax=2530m/svmin=5m/s10小皮带轮计算直径d1mm140化工设备机械基础P19611验算带速v

19、m/sn|_d11nl冗父140M710V=5.260M100060M1000VminVVmaxVmax=2530m/svmin=5m/s12滑动率名0.02选取13大皮带轮计算直径d2mmd2=id1(1名)=3.94x140x(10.02)=540.6圆整，取d2=560计算后参考化工设备机械基础P196圆整14初定中心距aomm0.7(d1+d2)a012018单根V带额定功率P1kW1.26化工设备机械基础P19819Iw1时，单根V带额定功率增量P1kW0.09化工设备机械基础P19820包角修正系数Ka0.93化工设备机械基础P19721带长修正系数Ki1.13化工设备机械基础P1

20、9722V带根数ZPdz-ii(PjUP1)Ka_K|2.2z-1.55(1.26+0.09)x0.931.13取Z=2计算后圆整4.4、 凸缘法兰凸缘法兰一般焊接于搅拌容器封头上，用于连接搅拌传动装置，亦可兼作安装、维修、检查用孔。凸缘法兰分整体和衬里两种结构形式，密封面分突面（R）和凹面（M）两种。本设计选用的凸缘法兰的尺寸如下表。公称直径DNd1d2kd3d4h1h2h4螺栓d5RR2质量KgR型M型数量螺纹d6d7t14004105655154304554285716M24264346481446254.5、 安装底盘安装底盘采用螺柱等紧固件，上与机架连接，下与凸缘法兰连接，是整个搅拌

21、装置与容器连接的主要连接件。安装底盘的常用形式为RS和LRS型，其他结构（整体或衬里）、密封面形式（突面或凹面）以及传动轴的安装形式（上装或下装），按HG21565-9强取。安装底盘的公称直径与凸缘法兰相同。形式选取时应注意与凸缘法兰的密封面配合（突面配突面，凹面配凹面）。安装底盘的主要尺寸如下表：安装底盘的主要尺寸安装底盖公称直径DN机架公称直径d2kd5d6(h7)k1d7S16化工设备机械基础课程设计40025056551516-2629035012-M20504.6、 机架机架是安放减速机用的，它与减速机底座尺寸应匹配。V带减速机自带机架，选用其他类型标准釜用减速机按标准选配机架。标准

22、机架有三种。4.6.1、 无支点机架无支点机架的选用条件：(1)、电动机或减速机具备两个支点，并经核算确认轴承能承受由搅拌轴传递而带来的径向和轴向载荷者；(2)、电动机或减速机有一个支点，但釜内设有底轴承、中间轴承或轴封本体设有可以作为支点的轴承，上下组成一对轴支撑者。无支点机架一般仅使用于传递小功率和小的轴向载荷条件。减速器输出轴联轴器形式为夹壳式联轴器或刚性凸缘联轴器。4.6.2、 单支点机架单支点机架的选用条件：(1)、电动机或减速机有一个支点，经核算可承受搅拌轴的载荷；(2)、搅拌容器内设置底轴承，作为一个支点；(3)、轴封本体设有可以作为支点的轴承；(4)、在搅拌容器内、轴中部设有导

23、向轴承，可以作为一个支点者。当按上述条件选用单支点机架时，减速器输出轴与搅拌器之间采用弹性联轴器连接；当不具备上述条件而选用单支点机架时，减速器输出轴与搅拌器之间采用刚性联轴器连接。4.6.3、 双支点机架在不宜采用单支点机架或无支点机架时，可选用双支点机架，但减速器输出轴与搅拌器之间必须采用弹性联轴器连接。综上所述，本设计所选用的是单支点机架，其主要尺寸如下表：DJ型单支点机架主要尺寸机架代号H1H3H4H5H6输入端接口输出端接口D1D2D3n-mD4D5D6an2-1DJ9051925407840045049012-M1643051055530d112-*2317课程设计化工设备机械基础

24、机架代号nh几ddd2M1d3(h8)d4Rt1HH2质量，kgDJ3511331524354242.8M45M1.545501416600340785、反应釜的轴封装置轴封是搅拌设备的一个重要组成部分。其任务是保证搅拌设备内处于一定的正压和真空状态以及防止反应物料逸出和杂质的渗入。鉴于搅拌设备以立式容器中心顶插式搅拌为主，很少满釜操作，轴封的对象主要为气体；而且搅拌设备由于反应工况复杂，轴的偏摆振动大，运转稳定性差等特点，故不是所有形式的轴封都能用于搅拌设备上。5.1、 填料密封填料密封是搅拌设备最早采用的一种轴封结构。它的基本结构是由填料、填料箱、压盖、压紧螺栓及油杯等组成。因其结构简单、

25、易于制造，在搅拌设备上曾得到广泛应用。一般用于常压、低压、低转速及允许定期维护的搅拌设备。当采用填料密封时，应优先选用标准填料箱。标准填料箱中，HG21537.7-92为碳钢填料箱，HG21537.8-92为不锈钢填料箱。填料箱密封的选用还应注意以下几个方面：(1)、当填料箱的结构和填料的材料选择合理，并有良好的润滑和冷却条件时，可用于较高的工作压力、温度和转速条件下；(2)、当填料无冷却、润滑时，转轴线速度不应超过1m/s(3)、当搅拌容器内介质温度大于200c时，应对填料密封进行有效冷却；(4)、当从填料箱油杯中压注密封润滑液时，润滑液压力一般应略高于被密封介质的压力，以防止容器内的介质泄

26、漏；采用密封润滑液时，润滑液流入容器内对工艺性能有影响时，应在填料箱下端设置储油杯；(5)、填料箱一般可不设支承套，应将搅拌轴的支撑设置在机架上。5.2、 机械密封机械密封是一种功耗小、泄漏率低，密封性能可靠，使用寿命长的转轴密封。主要用于腐蚀、易燃、易爆、剧毒及带有固体颗粒的介质中工作的有压和真空设备。当搅拌设备采用机械密封时，在下列情况下，应采用必要的措施，以便保证密封使用的性能，提高使用寿命。(1)、当密封腔介质温度超过80c时，对单端面和双端面机械密封，都应采用冷却措施；(2)、为防止密封面干摩擦，对单端面机械密封，应采用润滑措施；(3)、当采用双端面机械密封时，应采用密封液系统，向密

27、封端面提供密封液，用于冷却、润滑密封面；(4)、必要时，应对润滑液、密封液进行过滤；(5)、当采用润滑及密封液系统时，需考虑一旦润滑液、密封液漏入搅拌容器内，应不会影18化工设备机械基础课程设计响容器内物料的工艺性能，不会使物料变质，必要时应采用缓冲液杯和漏液收集器等防污染措施。反应釜搅拌轴处的密封，属于动密封，常采用的有填料密封和机械密封两种形式，它们都有标准，本设计选用的是填料密封，选用标准碳钢填料箱，其主要尺寸如下：标准填料箱主要尺寸轴径dDiD2D3gH法兰螺栓孔填料规格质量，kgPN0.6PN1.6n*PN0.6PN1.63017514511014716741810x107.78.1

28、6、反应釜其他附件6.1支座夹套反应釜多为立式安装，最常用的支座为耳式支座。标准耳式支座(JB/T4725-92)分为A型和B型两种。当设备需要保温或直接支承在楼板上时选B,否则选A型。本设计选A型。其主要尺寸见下表：耳式支座主要尺寸允许载荷Q,kN适用容器公称直径DN高度H底板垫板11b181S1l3b383e60100020002502001401470315250840允许载A型筋板地脚螺栓荷Q,kN支座号b282dM支座重里kg604160160830M2411.1每台反应釜常用4和支座，但承重计算时，考虑安装误差造成的受力情况变坏，应按两个支座计算。耳式支座实际承受载荷近似计算：Q=

29、mogGe+4(phGeSe).3knnD式中Q支座实际承受的载荷，kN;D支座安装尺寸，mmg重心加速度，取g=9.8m/S；Ge偏心载荷，N;h水平力作用点至底板高度，mm;k不均匀系数，安装3个支座时，取k=1,安装3个以上支座时，取k=0.8319化工设备机械基础课程设计m)设备总质量(包括壳体及及其附件，内部介质及保温层的质量)，kg；n制作数量；S偏心距，mmP水平力，取Pe和Pw的最大值，No当容器高径比不大于5,且总高度Ho不大于10m时，pe和Pw可按下式计算，超出此范围的容器不推荐使用耳座。水平地震力Pe：旦=05em0g=0.50.459.89.821.609式中ae地震

30、系数，对7,8,9度地震分别取0.23,0.45,0.90.水平风载荷Pw巳=0.95fqDH。10$=724.6式中D0容积外径，有保温层时取保温层外径，mmfi风压高度变化系数，按设备质心所处高度取H0容器总高度，mm印一一10m高度处的基本风压值，N/m2.所以P=PwQ=rm)gGe,4(PhGeSe)39.89.81.1764(724.61.1761.176700/=knnD.221560=13$N小于允许载荷，所以支座符合要求。6.2、 手孔和入孔手孔和入孔的设置是为了安装、拆卸、清洁和检修设备内部的装置。手孔直径一般为150250mm应使工人戴上手套并握有工具的收能方便的通过。手孔和入孔的种类较多，且大部分有标准。本设计采用手孔，为带颈平焊法兰手孔，其主要尺寸如下表：带颈平焊法兰手孔的主要尺寸密封面形式公称压力PNMPa公称直径DNdjSDD1bhb2H1H2螺螺柱母螺柱总质量kg数量直径父长度突向