0.95m 3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0.95m 3，按式（4-1）初选筒体内径：式中，V=0.95m 3，根据【2】38页表4-2，常反应物料为液-液类型， i =H 1/D 1=1～1.3，取 i =1.3，代入上式，计算得1D ≅将D 1的估算值圆整到公称直径系列，取D 1=1100mm ，1.1.3 确定封头尺寸标准椭圆形封头尺寸查附表4-2，DN=1100mm ，选取直边高度h 2=25mm 。

1.1.4 确定筒体高度当D 1=1100mm, h 2=25mm 时，由【2】附表D-2查得椭圆形封头的容积V 封=0.1980 m 3，由附表D-1查得筒体1m 高的容积V 1m =0.950 m 3，按式（4-2）:H 1=(V-V 封)/V 1m =（0.950-0.198）/0.95=0.7916m考虑到安装的方便，取H 1=0.9m ，则实际容积为V= V 1m ×H 1+ V 封=0.950×0.9+0.198=1.053 m31.2 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 确定夹套直径查【2】表4-3, D 2= D 1+100=1100+100=1200mm 。

套封头也采用椭圆形并与夹套筒体取相同直径。

1.2.3 确定夹套高度装料系数η=操作容积/全容积=0.9/0.95=0.85 按式4-4计算夹套高度：H 2≥(ηV- V 封)/ V 1m =(0.85×1.053-0.198)/0.95=0.734 m 取H 2=750mm 。

选取直边高度h 2=25mm 。

1.2.4 校核传热面积查【2】附表D-2，由D 1=1100mm ，得罐体封头表面积F 1封=1.3980 m 2查【2】附表D-1，一米高筒体内表面积F 1m =3.46 m 2314iV D π≅罐体结构示意图校核传热面积：实际总传热面积F=F 筒+ F 1封=F 1m ×H 2 +F 1封=3.46×0.75+1.398=3.99 m 2>3.8 m 2，可用。

1.3 罐体及夹套的强度计算 1.3.1确定计算压力按工艺条件，罐体内设计压力P 1=0.2MPa ；夹套内设计压力P 2=0.3MPa液体静压力P 1H =ρgH 2×10-6=1000×9.8×0.75×10-6=0.007MPa ，取P 1H =0.01MPa 计算压力P 1c =P 1+P 1H =0.18+0.01=0.19MPa 夹套无液体静压，忽略P 2H ，故P 2c =P 2。

1.3.2选择设备材料分析工艺要求和腐蚀因素，决定选用Q235-A 热轧钢板，其中100℃-150℃下的许用应力为：[ó]t=113Mpa 。

1.3.3罐体筒体及封头壁厚计算 罐体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，按教材表10-9，取焊缝系数φ=0.85，C 2=2mm ，则[]1c 1d1210.191100=2 1.092 3.0921130.850.192tcp D C p δσϕ⨯+=+=+=⨯⨯--查教材表10-10，取钢板负偏差C 1=0.25mm ，则δd1+C 1=3.34，考虑到最小厚度mim δ为3mm ，取名义厚度δn=5mm罐体封头壁厚的设计厚度为[]11d110.191100=2 1.092 3.0921130.850.50.1920.5c tcP D P δσϕ⨯=+=+=⨯⨯-⨯-‘查教材表10-10，取钢板负偏差C 1=0.25mm ，则δd1’+C 1=3.34mm ，考虑到最小厚度mim δ为3mm ，取名义厚度δn ’=5mm1.3.4 夹套筒体及封头壁厚计算 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），C 2=2mm ，则[]2c 22220.251200=2 1.562 3.5621130.850.252d tcp D C mmp δσϕ⨯+=+=+=⨯⨯--查【1】161页表10-10，取钢板负偏差C 1=0.3mm ，则δd1+C 1=3.86，考虑到最小厚度mimδ为3mm ，取名义厚度δn =5mm夹套封头壁厚的设计厚度为[]22d220.251200=2 1.562 3.5621130.850.50.2520.5c tcP D P δσϕ⨯=+=+=⨯⨯-⨯-‘[]22c id t cp D C p δσϕ=+-[]22c id t cp D C p δσϕ=+-查【1】161页表10-10，取钢板负偏差C 1=0.3mm ，则δd1+C 1=3.86，考虑到最小厚度mim δ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[]12tPD CPδσϕ≥+-筒式中，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：[]1 3.592tPD C Pδσϕ≥+=-筒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]=B δe/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]=B δe/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:[]1t20.5PD CPδσϕ≥+-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:[]1t 3.5920.5PD C Pδσϕ≥+=-封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]:[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[][]11t1131.25=1.250.18=0.23113T P P σσ=⨯⨯ 夹套水压取[][]22t1131.25=1.250.25=0.32113T P P σσ=⨯⨯1.3.7.2 内压实验时:釜体筒壁内压应力()11e 1e 0.231100 5.2()24.4a22 5.2T T P D MP δσδ⨯++===⨯夹套筒壁内压应力()21e 2e 0.321200 3.4()56.6a 22 3.4T T P D MP δσδ⨯++===⨯釜体封头壁内应力()()111n e 1e p 220.230.91100280.5 5.2==22.2a 22 5.2T T K D PM δδσδ++⨯+⨯+⨯⎡⎤⎡⎤⎣⎦⎣⎦⨯封=夹套封头壁内应力()()212n e 2e K D 20.50.320.91200260.5 3.451.4a22 3.4T T P MP δδσδ++⨯+⨯+⨯⎡⎤⎡⎤⎣⎦⎣⎦===⨯封因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=0.759 D0/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.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.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。

表2-1 V型带的型号选择与计算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 。