课程设计设计题目搅拌式反应釜设计学生姓名学号专业班级过程装备与控制工程指导教师“过程装备课程设计”任务书设计者姓名：班级：学号：指导老师：日期：1.设计内容设计一台夹套传热式带搅拌的反应釜2.设计参数和技术特性指标简图设计参数及要求容器内夹套内工作压力，MPa设计压力，MPa工作温度，℃设计温度，℃＜100 ＜150介质有机溶剂蒸汽全容积，m3操作容积，m3传热面积，m2 ＞3腐蚀情况微弱推荐材料Q345R搅拌器型式推进式搅拌轴转速250 r/min轴功率 3 kW接管表符号公称尺寸DN连接面形式用途A 25 PL/RF 蒸汽入口B 65 PL/RF 加料口C1,2 100 视镜D 25 PL/RF 温度计管口E 25 PL/RF 压缩空气入口F 40 PL/RF 放料口G 25 PL/RF 冷凝水出口3.设计要求（1）进行罐体和夹套设计计算；（2）选择接管、管法兰、设备法兰；（3）进行搅拌传动系统设计；（4）设计机架结构；（5）设计凸缘及选择轴封形式；（6）绘制配料反应釜的总装配图；（7）绘制皮带轮和传动轴的零件图1罐体和夹套的设计1.1 确定筒体内径当反应釜容积V 小时，为使筒体内径不致太小，以便在顶盖上布置接管和传动装置，通常i 取小值，此次设计取i ＝1.1。

一般由工艺条件给定容积V 、筒体内径1D 按式4-1估算：得D=1084mm. 式中 V －－工艺条件给定的容积，3m ； i ――长径比，11H i D =（按照物料类型选取，见表4-2） 由附表4-1可以圆整1D ＝1100，一米高的容积1V 米＝0.953m1.2确定封头尺寸椭圆封头选取标准件，其形式选取《化工设备机械基础课程设计指导书》图4-3，它的内径与筒体内径相同，釜体椭圆封头的容积由附表4-2 V 封＝0.1983m ，（直边高度取50mm ）。

1.3确定筒体高度反应釜容积V 按照下封头和筒体两部分之容积之和计算。

筒体高度由计算 H1==（2.2-0.198）/0.95=0.949m ，圆整高度1H ＝1000mm 。

按圆整后的1H 修正实际容积由式V=V1m ×H1+V 封=0.95×1.000+0.198=1.1483m 式中 V 封m --3封头容积，； 1V 米――一米高的容积3m /m 1H ――圆整后的高度，m 。

1.4夹套几何尺寸计算夹套的结构尺寸要根据安装和工艺两方面的要求。

夹套的内径2D 可根据内径1D 由选工艺装料系数η=0.6~0.85选取，设计选取η＝0.80。

1.4.1夹套高度的计算H2=（ηV-V 封）/V1m=0.758m 1.4.2.夹套筒体高度圆整为2H ＝800mm 。

1.4.3罐体的封头的表面积由《化工设备机械基础》附表4-2查的F 封=1.398。

1.4.4一米高的筒体内表面由《化工设备机械基础》附表4-1查的。

F1m=3.46 1.4.5实际的传热面积F=4.166>3，由《化工设备机械基础》式4-5校核4.166〉3所以传热面积合适。

2夹套反应釜的强度计算强度计算的参数的选取及计算均符合GB150-1998《钢制压力容器》的规程。

此次设的工作状态已知时，圆筒为外压筒体并带有夹套，由筒体的公称直径600N D ≥mm ，被夹套包围的部分分别按照内压和外压圆筒计算，并取其中较大者。

2.1设备选用Q-235-A 优质沸腾碳素钢。

2.2设计的设备有工艺参数给定的内压为1p ＝0.25MPa 。

2.3夹套内的设计压力由工艺参数给定为2p ＝0.33MPa 。

2.4罐体内的设计温度1100t <℃。

2.5夹套内的设计温度2150t <℃。

2.6在加压和工作状态下要考虑液柱的高度由《化工设备机械基础课程设计指导书式P1h=0.01MPa 2.7计算压力2.8 夹套的液柱静压力20H p MP =P1c=P1+P1h=0.25+0.01=0.26MPa 。

2.9 计算压力2c p ＝2p2.10通过焊接的容器，其焊缝中可能存在一定的缺陷，而且在焊缝附近会由于受热而引起组织结构的变化，从而成为薄弱环节，因此在计算是要加入焊缝系数可按《过程设备设计》表4-5选取φ＝0.85做为其接头系数。

2.11设计温度下的材料许用应力[]t σ由《化工设备机械基础》表9-5查取[]t σ＝113。

2.12罐体的筒体的计算厚度。

δ1=P1cD1/（2[б]t Φ-P1c ）=0.26×1300/（2×113×0.85-0.26） =0.891mm2.13夹套的筒体的计算厚度 δ2=P2cD2/（2[б]t Φ-P2c ）=0.3×1400/（2×113×0.85-0.3） =1.234mm 。

2.14罐体封头的计算厚度δ1′=P1cD1/（2[б]t Φ-0.5P1c ）=0.26×1300/（2×113×0.85-0.5×0. 26） =0.89mm2.15夹套封头的计算厚度δ2′=P2cD2/（2[б]t Φ-0.5P2c ）=0.3×1400/（2×113×0.85-0.3×0.5） =1.233mm2.16钢板的厚度负偏差1C 由《过程设备设计》表4-2取10.6C mm =。

2.17腐蚀裕量 C2=2.0mm2.18由此的厚度附加量。

C=C1+C2=2.6mm2.19则罐体筒体的设计厚度δ1d=δ1+C2=2.891mm 2.20则夹套筒体的设计厚度δ2d=δ2+C2=3.234mm 2.21罐体封头的设计厚度δ1d ′=δ1′+C2=2.89mm 2.23夹套封头的设计厚度δ2d ′=δ2′+C2=3.233mm2.24对于碳素钢或是低合金钢规定筒体的最小厚度不应小于3mm ，若加上腐蚀裕量2mm ，则名义厚度至少应取5mm ，由钢板的标准规格名义厚度取为6mm 。

2.25罐体筒体的名义厚度1n δ取5mm 。

2.26夹套筒体的名义厚度2n δ取5mm 。

2.27罐体封头的名义厚度'1n δ取5mm 。

2.28夹套封头的名义厚度'2n δ取5mm 。

3稳定性计算各国的设计规范均推荐采用图算法，此次设计的也采用图算法。

由罐体圆筒11o n D ＝168所以是薄壁圆筒，仅需进行稳定性校核。

3.1假设罐体筒体的名义厚度1n δ为8mm 。

3.2在内压计算时由《过程设备设计》表4-2可以查6mm 的钢板厚度负偏差C1=0.6mm ，腐蚀裕量主要是防止容器在受压的条件下由于均匀腐蚀，机械磨损而导致的厚度消弱减薄，筒体和封头都要考虑，对于碳素钢和底合金钢2C 不小于1.0mm 。

此处取22C mm =，C=C1+C2=2.6mm 。

3.3罐体筒体的有效厚度δ1e=δ1n-C=8-2.6=5.4mm 。

3.4罐体筒体的外径 D1o=1120mm 3.5由《化工设备机械基础》查椭圆封头的曲边高度h1=350mm ，直边高度h2=50mm ，筒体的计算L=H2+1/3h1+h2=891.67mm 。

3.6计算系数L/D10=0.796。

3.7计算系数D10/δ1e=151.353.8以1o L D 和11o e D 的值由《过程设备设计》图4-7做为计算图查得A 值A ＝0.00072。

3.9由所选的材料为碳素钢由《过程设备设计》查4-6做为计算图查B 的值B ＝97。

3.10由《过程设备设计》的式4-26计算许用压力[p]，[P]=B/ D1o/δ1e=97/151.35=0.641>0.3MPa 3.11假设罐体封头的名义厚度'1n δ为8mm 。

3.12在内压计算时由《过程设备设计》表4-2可以查8mm 的钢板厚度负偏差10.8C mm =，腐蚀裕量主要是防止容器在受压的条件下由于均匀腐蚀，机械磨损而导致的厚度消弱减薄，筒体和封头都要考虑，对于碳素钢和底合金钢2C 不小于1.0mm 。

此处取22C mm =，11220.8 2.8C C C mm =+=+=。

3.13罐体封头的有效厚度δ1e=δ1n-C=8-2.8=5.2mm 。

3.14罐体筒体的外径D1o=1016mm 。

3.15筒体的计算L=H2+1/3h1+h2=966.7mm 。

3.16可以由《过程设备设计》式4-89得 A=0.0007。

3.17由《过程设备设计》图4-7可以查的相应的98B =。

3.18许用外压力[P]=B/ D1o/δ1e=97/1151.35=0.641>0.3MPa罐体封头的名义厚度取为'1n δ为8mm 。

4．水压试验校核出材料本身的缺陷外，压力容器在制造过程中由于焊缝的存在可能会有缺陷存在，为了考察缺陷对压力容器的影响，压力容器完成后要进行压力试验。

对于内压容器耐压试验的目的是为了在超压的情况下缺陷是不是会迅速扩展开了，酿成事故，同时检测密封结构的密封性能。

4.1内压容器圆筒试验压力按《过程设备设计》式4-87 P1T=0.187MPa 。

4.2夹套的水压试验压力按《过程设备设计》式4-87 P2T=0.247MPa 。

4.3材料在屈服点的应力бs=345MPa 。

4.4 бT=236.925MPa 。

4.5罐体圆筒的应力б1T=P1T （D1+δ1e ）/2δ1e=13.98MPa ＜179.8MPa 。

4.6夹套圆筒的应力 б2T=P2T （D2+δ2 e ）/2δ2 e=20.12MPa ＜179.8MPa 所以压力试验合格，所选的厚度合适。

5 搅拌轴的设计搅拌轴的设计与一般的机械轴的设计方法与一般的传动轴相同。

此处选轴的材料为45钢。

5.1轴的功率p 为4kw 。

5.2轴的转速为250min r 。

5.3轴的材料为45。

5.4轴所传递的扭矩69.5510152.8/pT N mm n-=⨯=。

5.5所选的45钢的许用剪切应力[]τ为35MP 。

5.6系数A 。

取为112。

5.7轴端直径28.22mm d ≥ 5.8开1 个键槽轴径扩大5《过程设备设计》：28.22×（1＋0.05）＝29.63mm 5.9圆整轴径，即直径d ＝30mm 5.10连轴器选用`6 V 带轮的设计计算内容和步骤6.1传动的额定功率P 为5.5KW6.2查附表5－4则取Y132M1-6型电机 6.3小带轮转速n1=960r/min 6.4大带轮转速2250/min n r =6.5工况系数KA ＝1.26.6设计功率Pd=1.2×5.5=6.6KW 6.7选V 带型号B 型带 6.8传动比i=960/250=3.84 6.9小皮带计算直径选160mm6.10验证代速v=πD1n1/60×1000=8.04m/s>5m/s6.11所选定速度应在最大25～30和最小5之间，正好符合要求。