• 电机的选用 • 电动机功率P=4.57kw • 根据电动机的标准，查《机械设计课程设计》，电动机可选用Y ·132 M 2-6，
功率5.5kw，转速960r/min。
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18
结构计算计算结果
• 减速机的选用
• 根据轴转速960r/min，电动机功率为5.5kw。查表可知：应选用滚筒减速机，编 号为96012。
•
—反应时间，143.75min；
• X A —乙酸酐的转化率92％。
• Q0 —单位时间原料液处理量，0.6m3/h；
• V —反应器的实际体积，1.8m3；
• —装料系数0.8；
•
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7
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
则圆整 则圆整
Di 1200mm H '' =1200mm
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12
结构设计计算结果
• 釜体筒体厚度的计算
•
设定操作温度T=100℃。腐蚀余量为 C2 2mm ，钢板负偏差 C1 0.3mm
• 取焊接接头系数 0.85 选材上，由于承受压力较高，所以选择Q345R。
t 189 MPa
• 内压 0.1MPa
Vr Q0 0.6 143.75 1.44m3
• 反应器的实际体积：
V Vr 1.44 1.8m3
0.8
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6
工艺设计计算部分结果参数汇总
• CA0 —原料液中乙酸酐的起始浓度，9.5×10^-2 mol/L；
• CA —反映后乙酸酐的浓度，7.6×10^-3 mol/L；
• Vr —有效体积，1.44m3；
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19
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G 79GPa，许用剪切应力
40MPa 1o /m
• 轴传递最大转矩：
M
m a x
9553
pn n
9553
5.5 238.8
0.9
198N
m
• 搅拌轴为实心轴，则直径：
• 设计压力： pw 0.1MPa
•
p 1.1pw 0.11MPa
•
Pl gh 5%Pw ， 所以
• 则计算压力： pc p 0.11MPa
Pl 忽略不计。
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13
结构计算计算结果
• 计算厚度：
Pc Di
2
Pc
pc Di
2 t
pc
0.111200 2189 0.85 0.11
过程装备与控制工程课程设计
Course design of process equipment and control engineering
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1
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。
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3
接近设计条件的实物图
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4
工艺设计计算结果
• 原料的处理量
CA CA0(1 Af ) 95(192%) 7.6mol / m3
• 反应时间
Vr Q0
Vr FA0
CA0Af rA
9592% 0.608103
143.75min
CA0
.
5
工艺设计计算结果
• 反应体积
• 反应器的有效体积：
• 联轴器的选用
T 9550 P
T 95505 4 198.96N m
n
960
• 查《机械设计课程设计》可知：联轴器应选GY4，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。
Di
3
4Vg
( H )
3
4 1.15
1 0.8
1.22m
Di
• 根据标准圆整取 Di 1300mm
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10
• 釜体高度的计算
结构设计计算结果
查表可知，直径为1300mm的椭圆封头总深度 H h 350mm ，A 1.9340m2
内表面积， Vh 0.3208m3 。
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11
结构设计计算结果
夹套的内径 夹套高度
夹套筒体厚度
夹套封头厚度
1300mm
0.63m
计算厚度：0.41mm 设计厚度：2.41mm 名义厚度：6mm
计算厚度：0.41mm 设计厚度：2.41mm 名义厚度：6mm
.
16
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
n
l g m
x i lg i
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2
设计条件：
• 乙酸酐分解式为
（ C H 3C O ）2 O H 2 O 2 C H 3C O O H
• 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 m in -1。每小时处理
量为 0.6m3 ，原料中乙酸的浓度 CA0 95mol / m3 。试设计一台连续操作釜式
反应器达到要求：
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8
• 釜体直径的计算
结构设计计算结果
• 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 H / Di 值，估算筒体内径 D i 。由于此反应 为液—液反应，故而取 H / D i 1 ，先忽略釜体封头的容积。
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9
结构设计计算结果
• 筒体内径：
0.41mm
.
14
结构计算计算结果
• 设计厚度：d C2 d C2 2.41mm
• 名义厚度：n d C1
•
n d C1 圆整 2.71mm 圆整，圆整为6mm。
• 有效厚度：e n C1 C2
e n C1 C2 3算结果
• 夹套的选择
• 对于直立式反应釜，其圆筒部分筒体的高度为
H ''
Vg
4
V0 Di 2
1.15 0.3208 0.8
1.222
4
0.96m
• 根据标准圆整取 H '' 1000mm
• 但是 H / Di 1 ~ 3 ，则重新选取。再取 H / Di 1.3 ，则有：
• •
Di 1.15m
H " 1.05m
i1
•
解得
m 3.02 104 pa s
•
搅拌器直径 d=400mm
•
叶片直径 b=80mm
•
叶轮转速 n= 238.8r/min
•
雷诺数
Re 2.1106
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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Np=6 • 搅拌功率P=3.91kw • 叶轮距槽底的安装高度Hi =400mm • 挡板宽度Wb =120mm