8
小皮带轮计算直径d1
mm
140
9
验算带速V
m/s
V=лd1n1/60ⅹ1000=5.3
10
大皮带轮计算直径d2
mm
d2=id1(1-ε)=500
11
初定中心距a0
mm
0.7(d1+d2)<a0<2(d1+d2)
取a0=500
13
V带的基准长度Ld0
mm
Ld0≈2a0+л/2(d1+d2)+
(d2-d1)/4a0=2070
夹套筒体壁厚的设计厚度为
采用双面焊缝，进行局部无损探伤检查，按【1】161页表10-9，取焊缝系数φ=0.85（夹套封头用钢板拼焊），C2=2mm，则
查【1】161页表10-10，取钢板负偏差C1=0.3mm，则δd1+C1=3.86，考虑到最小厚度 为3mm，取名义厚度δn=5mm
夹套封头壁厚的设计厚度为
由于 =1050 ＜ =1100 ，本设计选用一个搅拌桨。
搅拌桨浸入液体内的最佳深度为：S=2Hi/3=2x1050/3=700（ ）
故浸入液体的长度： =700（ ）
搅拌轴搅拌轴的长度 为： =268+530+700=1498（ ）
取 =1500（ ）
2.2.4搅拌抽临界转速校核计算
由于反应釜的搅拌轴转速 =200 不大于200 ，故不作临界转速校核计算。
1.3.5.2按承受0.25Mpa的外压设计
设罐体筒体的名义厚度δ1n=5mm
厚度附加量C=C1+C2+C3=0.5+2+0=2.5mm
罐体筒体有效厚度δ1e=δ1n-C=5-2.5=2.5mm
罐体筒体外径D10=D1+2δ1n=1100+2ⅹ5=1110mm
筒体计算长度L=H2+1/3h1=750+1/3(300-25)=842mm
0.95m3夹套反应釜设计计算说明书
一、罐体和夹套设计计算
1.1罐体几何尺寸计算
1.1.1选择筒体和封头的形式
选择圆柱筒体及椭圆形封头。
1.1.2确定筒体内径
已知设备容积要求0.95m3，按式（4-1）初选筒体内径：
式中，V=0.95m3，根据【2】38页表4-2，常反应物料为液-液类型，i=H1/D1=1～1.3，取i=1.3，代入上式，计算得
上轴材料选用常用材料45钢，结构如图4-17.由于上轴只要受转矩，故按转矩初估最小轴径，轴上开有一个键槽，轴径扩大并圆整后，取最小轴径为40mm。
表2-2上轴的计算
步骤
项目及代号
参数及结果
1
轴功率P，Kw
4.7
2
轴转数n,r/min
200
3
轴材料
45
4
轴所传递的转矩T=9550P/n，N`m
224.4
其中 =H+M+F-A（H-凸缘法兰的高度；M-安装底盖的高度；F-机架高度；A-机架H1）
=40+50+550-372=268（ ）
= + （ —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：
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（ ）
表2-1 V型带的型号选择与计算
步骤
设计项目
单位
公式及数据
1
传动的额定功率P
KW
5.5
2
小皮带轮转速n1
r/min
720
3
大皮带轮转速n2
r/min
200
4
工况系数KA
1.3
5
设计功率Pd
KW
Pd=KAⅹP=1.3ⅹ5.5=7.15取Pd=7.2
6
选V带型号
根据Pd和n1选取B型带
7
速比i
i=n1/n2=720/200=3.6
由参考资料图9-7，查得：系数A=0.0006，系数B=81则许用外压[P]=Bδe/D=81ⅹ5.2/1116=0.38>0.25Mp故δe=5.2mm满足外压稳定性要求,其圆整到标准钢板厚度规格取δe=8mm.
1.3.6釜体的封头壁厚计算
1.3.6.1按内压计算δ封:
式中,P=0.18Mpa,D1=1100mm,φ=0.85, [ó]=113Mpa, C=C1+C2+C3=0.5+2+0=2.5mm,代入上式:
考虑到封头与筒体的焊接方便取封头与筒体等壁厚δ封=8mm.
1.3.6.2按外压校核δ封,采用图算法:
封头有效壁厚δ0=δ- C=8-2.8=5.2mm
椭圆封头的计算当量半径Rv=K1D0,由设计规定或查资料知K1=0.9,故Rv=0.9ⅹ1116=1005mm;
系数A=0.125ⅹδ0/Rv=0.125ⅹ5.2/1005=0.00065,由【1】170页图10-17，查得B=84,则许用外压[P]:
釜体底封头外压校核因其允许外压[P]=0.501Mpa>外压Pr=0.4Mpa,故安全.
表1-1釜体夹套厚度计算结果
釜体
夹套
筒体
8 mm
6mm
封头
8 mm
6mm
二、进行搅拌传动系统设计
2.1.进行传动系统方案设计和作带传动设计计算
此搅拌釜采用V带推进搅拌器，选用库存电机Y160M2-8，转速n1=720r/min,功率5.5KW,搅拌轴转速n2=200r/min,轴功率4.7KW，设计V带。
夹套封头壁内应力
因Q235-A常温σ=235Mpa,看出σr,σr夹,σr夹,σr封夹都小于0.9φσs=179.8Mpa,故水压实验安全.
1.3.7.3外压水压实验
釜体筒体外压校核:
δ0=δ- C=8-2.8=5.2mm,L/D0=842/1110=0.759D0/δe=1110/5.2=215
由【1】168页图10-15查得A=0.0006,由【1】170页10-17查得B=81,故许用外压[P]=BS0/D0=81ⅹ5.2/1116=0.38Mpa>水压压力Pr=0.32Mpa,故在0.32Mpa外压水压实验时应可以不在釜体内充压,以防釜体筒体失稳.
厚度附加量C=C1+C2+C3=0.8+2+0=2.8mm
罐体筒体有效厚度δ1e=δ1n-C=8-2.8=5.2mm
罐体筒体外径D10=D1+2δ1n=1100+2ⅹ8=1116mm
筒体计算长度L=H2+1/3h1=750+1/3(300-25)=842mm
系数L/D0=842/1116=0.754系数D0/δe=1116/5.2=215
定功率增量Δp1
KW
0.23
18
包角修正系数Ka
0.88
19
带长修正系数KL
0.98
20
V带根数Z
Z=Pd/{( P1+Δp1)ⅹKaKL}
=7.2/{(1.63+0.23)x0.93ⅹ1.13}=4.49取Z=5
2.2搅拌轴的设计
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
2.2.1进行上轴的结构设计及强度校核
查【1】161页表10-10，取钢板负偏差C1=0.3mm，则δd1+C1=3.86，考虑到最小厚度 为3mm，取名义厚度δn=5mm
为照顾到筒体和封头焊接和取材的方便取δ封夹=δ夹=6mm。
1.3.5釜体的筒体壁厚δ筒
1.3.5.1按承受0.18Mpa的内压设计
式中，设计压力P=0.18Mpa；筒体内径D1=1100mm；许用应力[ó]=113Mpa(同夹套材料)；焊缝同夹套，故φ=0.85，壁厚附加量C=C1+C2+C3=0.5+2+0=2.5mm；上述各值代入上式：
液体的总装填高度 = =750+25+275
=1050（ ）
=900+2x（25+275）+2x40-1050=530（ ）（40-甲型平焊法兰高度）
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[4]215）
当 时为最佳装填高度；当 ＜ 时，需要设置两层搅拌桨。
[P]=B(δ0/Rv)=84ⅹ(4.9/1116)=0.391Mpa大于水压实验时的压力0.25Mpa,故用δ封=8mm,外压稳定安全.
1.3.7水压实验校核
1.3.7.1确定实验水压Pr,根据设计规定知:
釜体水压取
夹套水压取
1.3.7.2内压实验时:
釜体筒壁内压应力
夹套筒壁内压应力
釜体封头壁内应力
H1=(V-V封)/V1m=（0.950-0.198）/0.95=0.7916m
考虑到安装的方便，取H1=0.9m，则实际容积为
V= V1m×H1+ V封=0.950×0.9+0.198=1.053m3
1.2夹套几何尺寸计算
1.2.1选择夹套结构
选择【2】39页图4-4 (b)所示结构。
1.2.2确定夹套直径
系数L/D0=842/1110=0.759系数D0/δe=1110/2.5=444
由【1】168页图10-15，查得：系数A=0.00019；由【1】170页图10-17，查得：系数B=27则许用外压[P]=Bδe/D=（27ⅹ2.5）/1110=0.06<3Mpa因此壁厚5mm不能满足外压稳定要求，需增大壁厚重新计算。现重新假设δ1n=8mm
取H2=750mm。选取直边高度h2=25mm。
1.2.4校核传热面积