课程设计说明书
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要求与说明
一、学生采用本报告完成课程设计总结。
二、要求文字（一律用计算机）填写，工整、清晰。
所附设备安
装用计算机绘图画出。
三、本报告填写完成后，交指导老师批阅，并由学院统一存档。
目录
一、设计任务书 (5)
二、设计方案简介 (6)
1.1罐体几何尺寸计算 (7)
1.1.1确定筒体内径 (7)
1.1.2确定封头尺寸 (8)
1.1.3确定筒体高度 (9)
1.2夹套几何计算 (10)
1.2.1夹套内径 (10)
1.2.2夹套高度计算 (10)
1.2.3传热面积的计算 (10)
1.3夹套反应釜的强度计算 (11)
1.3.1强度计算的原则及依据 (11)
1.3.2按内压对筒体和封头进行强度计算 (12)
1.3.2.1压力计算 (12)
1.3.2.2罐体及夹套厚度计算 (12)
1.3.3按外压对筒体和封头进行稳定性校核 (14)
1.3.4水压试验校核 (16)
（二）、搅拌传动系统 (16)
2.1进行传动系统方案设计 (17)
2.2作带传动设计计算 (17)
2.2.1计算设计功率Pc (17)
2.2.2选择V形带型号 (17)
2.2.3选取小带轮及大带轮 (17)
2.2.4验算带速V (18)
2.2.5确定中心距 (18)
(18)
2.2.6 验算小带轮包角
1
2.2.7确定带的根数Z (18)
2.2.8确定初拉力Q (19)
2.3搅拌器设计 (19)
2.4搅拌轴的设计及强度校核 (19)
2.5选择轴承 (20)
2.6选择联轴器 (20)
2.7选择轴封型式 (21)
（三）、设计机架结构 (21)
（四）、凸缘法兰及安装底盖 (22)
4.1凸缘法兰 (22)
4.2安装底盖 (23)
（五）、支座形式 (24)
5.1 支座的选型 (24)
5.2支座载荷的校核计算 (26)
(六)、容器附件 (27)
6.1手孔和人孔 (27)
6.2设备接口 (28)
6.2.1接管与管法兰 (28)
6.3视镜 (30)
四、设计结果汇总 (33)
五、参考资料 (35)
六、后记 (37)
七、设计说明书评定 (38)
八、答辩过程评定 (38)
一、设计任务书
设计题目：夹套反应釜的设计
设计条件：设计参数及要求
设计参数及要求简图
容器内夹套内
工作压力/MPa 0.18 0.25
设计压力/MPa 0.2 0.3
工作温度/℃100 130
设计温度/℃<120 <150
介质染料及有机溶剂水蒸气
全容积/m3 2.5
操作容积/ m3 2.0
传热面积/ m2>3
腐蚀情况微弱
推荐材料Q345R或Q245R
搅拌器型式浆式
200
搅拌轴转速
/(r/min)
轴功率/kW 4
工艺接管表
符号公称尺寸连接面形式
A 25 PL/RF 蒸汽入口
B 65 PL/RF 进料口
C1，2100 - 视镜
D 25 PL/RF 温度计管口
E 25 PL/R
F 压缩空气入口
F 40 PL/RF 放料口
G 25 PL/RF 冷凝水出口
设备安装场合室内
二、设计方案简介
三、工艺计算及主要设备计算
（一）、罐体和夹套的结构设计
夹套式反应釜是由罐体和夹套两大部分组成的。
罐体在规定的操作温度和操作压力下，为物料完成其搅拌过程提供了一定的空间。
夹套传热是一种应用最普遍的外部传热方式。
罐体和夹套的设计主要包括其结构设计，各部分几何尺寸的确定和强度的计算与校核。
罐体一般是立式圆筒容器，有顶盖、筒体和罐底，通过支座安装在基础或平台上。
罐底通常为椭圆形封头。
1.1罐体几何尺寸计算
1.1.1确定筒体内径
一般由工艺条件给定全容积V ，筒体内径 按照D 1公式 估算 D 1 ≈
3
4i
V π[1]
式中 V ——工艺条件给定容积，m 3
；
i ——长径比， 11D H i =
其按物料选取，根据参考文献[1]，
图1-1 几种搅拌釜的长径比值
选取i=1.3。
由任务书给出的V=2.5m 3，可得D 1=1.348m=1348mm ，查阅压力容器公称直径GB9019—1998[2]
图1-2 筒体的容积、面积和质量
圆整为D1=1400 mm,同时得到V1m=1.539m3/m，F1m=4.40m2。
1.1.2确定封头尺寸
反应釜筒体与夹套最常用的封头型式是标准椭圆封头，以内径为基准的椭圆封头类型代号为EHA，其内径与筒体内径相同，根据筒体内径D1=1400mm,参阅[3]可选取以下信息：
曲边高度h1（mm）350
直边高度h2 (mm) 25
内表面积F封（m2） 2.2346
容积V封（m3）0.3977
图1-3 以内径为公称直径的椭圆封头的型式和尺寸
1.1.3确定筒体高度
H按反应釜容积V通常按下封头和筒体两部分容积之和计算。
则筒体高度1公式计算，并进行圆整。
H1=（V－V封）/V1m[4]
式中V封——封头容积，m3；
V1m——1m高筒体容积，m3/m；
V1m=1.539m3/m，V封= 0.3977m3
H1=（2.5－0.3977）/1.539=1.366m=1366mm
圆整后H1=1400mm
当筒体高度确定后，应按圆整后的筒体高度修正设计容积，则
V修正=V1m×H1＋V封=1.539×1.4＋0.3977=2.5523 m3
式中F筒——筒体表面积F筒，F筒=H2×F1m，m2
F封——封头面积，m2
F1m——1m高筒体内表面积，m2/m
F筒=H2×F1m=1.100×4.40=4.84m2 ，
F筒＋F封=4.84＋2.2346=7.0746m2 >3m2
因此符合传热要求。
因圆筒型夹套传热面积小，故选用圆筒型夹套。
图1-4 U型夹套与圆筒型夹套的比较
1.3夹套反应釜的强度计算
当反应釜的几何尺寸确定后，则要根据已知的公称直径、设计压力和设计温度进行强度计算，确定罐体及夹套的筒体和封头的厚度。
1.3.1强度计算的原则及依据
根据任务书给出的条件，反应釜体内为正压外带夹套，被夹套包围的罐体分别按内压和外压计算，罐体内压为0.2MPa，外压为极限时最大内外压差0.3MPa；其余部分按内压圆筒设计。
圆筒为正压外带夹套：[7]
（1）当圆筒体的公称直径DN≥600mm时，被夹套包围部分的筒体分别按
图1-5 焊接接头系数设计温度下材料需用应力=113 MPa[10]
图1-6钢板许用应力
罐体筒体计算厚度
C
t
c
P
D
P
1
1
1
1
]
[2-
=
φ
δ
σ=1.56mm；[11]
0F =
zv
-10，HG20592；
（4）视镜C1，2的公称尺寸DN=100，采用108无缝钢管
6.3视镜
视镜主要用来观察设备内物料及其反应情况，也可作为料面指示镜使用，当视镜需要斜装或设备直径较小时，采用带颈视镜，其结构见下图:
图6-1视镜
主要技术参数
壳体材质：碳钢WCB、不锈钢304、321、316、316L、钢内衬四氟。
视窗材质：钢化硼硅玻璃、石英玻璃。
密封材质：丁腈橡胶、聚四氟乙烯、石墨金属缠绕执片。
工作压力（MPa）：≤0.6
工作温度（℃）：0~250℃、0~800
表6.2 主要材料表
壳体材质碳钢WCB、不锈钢304、321、316、316L
视窗材料钢化硼硅玻璃石英玻璃工作温度（℃）0~2500~800
公称压力（MPa）＜0.60.6~2.5
四、设计结果汇总
五、参考资料
六、后记
七、设计说明书评定
八、答辩过程评定
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