反应釜的设计计算

过程装备与控制工程课程设计

反应釜的设计计算任务书主要内容：1设计方案的确定及工艺流程的说明；2反应器的工艺计算；3基本尺寸计算及基本结构设计；4壳体、开孔补强与搅拌轴及耳式支座的强度校核；5绘制反应器的装配图。设计条件：乙酸酐分解式为该反应的反应速率方程为，反应温度下反应速率常数为0.08。每小时处理量为，原料中乙酸的浓度。试设计一台连续操作釜式反应器达到要求：接近设计条件的实物图工艺设计计算结果原料的处理量反应时间工艺设计计算结果反应体积反应器的有效体积：反应器的实际体积：工艺设计计算部分结果参数汇总—原料液中乙酸酐的起始浓度，9.5×10^-2；—反映后乙酸酐的浓度，7.6×10^-3；—有效体积，1.44m3；—反应时间，143.75；—乙酸酐的转化率92％。—单位时间原料液处理量，0.6m3；—反应器的实际体积，1.8m3；—装料系数0.8；

结构设计部分釜体结构形式的选择筒体：圆柱形釜底的封头形状：标准椭圆型顶盖连接方法：不可拆换热器形式：U形夹套结构设计计算结果釜体直径的计算对于直立反应釜来说，釜体容积通常是指圆柱形筒体及下封头所包含的容积之和，根据釜体容积和物料性质，选定值，估算筒体内径。由于此反应为液—液反应，故而取，先忽略釜体封头的容积。结构设计计算结果筒体内径：根据标准圆整取

结构设计计算结果釜体高度的计算查表可知，直径为1300的椭圆封头总深度，内表面积，。结构设计计算结果对于直立式反应釜，其圆筒部分筒体的高度为根据标准圆整取但是，则重新选取。再取，则有：则圆整则圆整结构设计计算结果釜体筒体厚度的计算设定操作温度100℃。腐蚀余量为，钢板负偏差取焊接接头系数选材上，由于承受压力较高，所以选择Q345R。内压0.1设计压力：

，所以忽略不计。则计算压力：结构计算计算结果计算厚度：结构计算计算结果设计厚度：名义厚度：，圆整为6。有效厚度：结构计算计算结果夹套的选择夹套的内径1300夹套高度0.63m夹套筒体厚度计算厚度：0.41设计厚度：2.41名义厚度：6夹套封头厚度计算厚度：0.41设计厚度：2.41名义厚度：6结构计算计算结果反应釜的搅拌装置搅拌功率的计算粘度计算公式解得搅拌器直径400叶片直径80叶轮转速238.8雷诺数结构计算计算结果经查《过程设备设计》功率曲线可知，功率准数6搅拌功率3.91叶轮距槽底的安装高度=400挡板宽度=120电机的选用电动机功率4.57根据电动机的标准，查《机械设计课程设计》，电动机可选用Y·132M2-6，功率5.5，转速960。结构计算计算结果减速机的选用根据轴转速960，电动机功率为5.5。查表可知：应选用滚筒减速机，编号为96012。联轴器的选用查《机械设计课程设计》可知：联轴器应选4，类型为凸缘联轴器。搅拌轴材料的选择常用优质碳素钢有35、45、50钢，其中以45钢应用最多。搅拌轴受到扭转和弯曲的组合作用，其中以扭转为主。本次设计选用45钢作为搅拌轴的材料。结构设计计算结果搅拌轴直径的计算搅拌轴的材料选为45钢，轴材料剪切弹性模量，许用剪切应力轴传递最大转矩：搅拌轴为实心轴，则直径：0.045m结构计算计算结果主要接管尺寸的计算进料管和出料管=16查手册取无缝钢管，法兰选用板式平焊钢管法兰2.5，B型，50。冷却水管的计算26.6查手册取无缝钢管，法兰选用板式平焊钢管法兰2.5，B型，40。主体设备配置图强度校核压力试验，选用液压试验内筒水压试验故在做水压试验时，内筒稳定性符合要求强度校核垫板厚度250垫板宽度200支座数量4支座高度200上盖板宽度70上盖板厚度16筋板长度205筋板内侧间距125筋板厚度8底板宽度160底板长度310螺纹中心至底板外缘距离50底板厚度10支座筋板设计温度下的拉伸弹性模量19700设计温度下支座材料的许用应力113支座材料的屈服强度235底板的许用弯曲应力141筋板材料的许用应力141地脚螺栓材料Q235B，腐蚀裕量3，规格M24每个支座的地脚螺栓个数1个。地脚螺栓常温下的许用应力147地脚螺栓常温下的许用切应力117.6支撑面许用耐压应力11.768耳式支座结构设计参数强度校核水平风载荷和地震载荷计算（地震为九度）支座本体计算单个支座本体承受的实际载荷单个支座本体允许载荷可以查表可知型耳式支座系列参数尺寸，可知[Q]=30。则有：,支座本体安全强度校核支座处壳体内应力的计算应力校核支座上端A点支座下端B点：经计算校验合格支座处壳体所受的支座弯矩3370·由压力引起的一次总体薄膜应力周向应力16.38由压力引起的一次总体薄膜应力轴向应力8.19支座弯矩引起的最大应力周向应力57.869支座弯矩引起的最大应力轴线应力32.328支座弯矩引起的最大应力周向应力146.7支座弯矩引起的最大应力轴向应力229.4强度校核地脚螺栓的强度验算式中，摩擦系数取支座与基础垫板之间钢对钢的静摩擦系数0.3（按钢结构设计规范）。计算得的值小于0，表明不承受剪切力。开口补强的计算被削弱的金属面积168.2㎡封头起补强作用金属面积A1=1516.5㎡因为，所以需要补强圈进行补强强度校核搅拌轴刚度的校核为了防止搅拌轴产生过大的扭转变形，从而在扭转中振动，影响正常工作，应把轴的扭转变形限制在一个允许的范围内，即规定一个设计的扭转刚度条件。工程上以单位长度的扭转角不得超过许用扭转角的刚度条件，即由上式可导出实心轴直径为搅拌轴直径，满足条件。设计结果汇总反应器类型间歇釜式反应器实际体积（m3）1.8反应时间（）143.75釜体设计压力（）0.1夹套设计压力（）0.1设计温度（℃）100内筒直径（）1200内筒高度（m）1200内筒壁厚（）6夹套直径（）1300夹套高度（m）0.63夹套壁厚（）6内筒材料Q345R夹套材料Q345R搅拌功率（）3.91电动机型号Y·132M2-6搅拌器类型盘式涡轮搅拌轴直