夹套反应釜设计计算说明书一、罐体和夹套设计计算罐体几何尺寸计算选择筒体和封头的形式 选择圆柱筒体及椭圆形封头。

确定筒体内径已知设备容积要求，按式（4-1）初选筒体内径：式中，V=，根据【2】38页表4-2，常反应物料为液-液类型， i =H 1/D 1=1～，取 i =，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 ， 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 。

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= m 3，由附表D-1查得筒体1m 高的容积V 1m = m 3，按式（4-2）:H 1=(V-V 封)/V 1m =（）/=考虑到安装的方便，取H 1=，则实际容积为V= V 1m ×H 1+ V 封=×+= m 3夹套几何尺寸计算314iV D π≅罐体结构示意图选择夹套结构选择【2】39页图4-4 (b)所示结构。

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。

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

选取直边高度h 2=25mm 。

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= m 2 查【2】附表D-1，一米高筒体内表面积F 1m = m 2 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=×+= m 2> m 2，可用。

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

罐体筒体及封头壁厚计算 罐体筒体壁厚的设计厚度为[]22c i d tcp D C p δσϕ=+-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=，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=，则δd1+C 1=，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=，则δd1’+C 1=，考虑到最小厚度mim δ为3mm ，取名义厚度δn’=5mm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=（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=，则δd1+C 1=，考虑到最小厚度mim δ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⨯=+=+=⨯⨯-⨯-‘查【1】161页表10-10，取钢板负偏差C 1=，则δd1+C 1=，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 。

釜体的筒体壁厚δ筒 按承受的内压设计[]12tPD CPδσϕ≥+-筒式中，设计压力P=；筒体内径D1=1100mm ；许用应力[ó]=113Mpa(同夹套材料)；焊缝同夹套，故φ=，壁厚附加量C=C1+C2+C3=+2+0=；上述各值代入上式：[]22c i d tcp D C p δσϕ=+-[]1 3.592tPD C Pδσϕ≥+=-筒按承受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=+2+0= 罐体筒体有效厚度δ1e=δ1n-C==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= 系数D0/δe=1110/=444由【1】168页图10-15，查得 ：系数 A=；由【1】170页图10-17，查得：系数 B=27 则许用外压[P]=B δe/D=（27ⅹ）/1110=<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=+2+0= 罐体筒体有效厚度δ1e=δ1n-C==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= 系数D0/δe=1116/=215由参考资料图9-7，查得 ：系数 A=，系数 B=81 则许用外压[P]=B δe/D=81ⅹ1116=>故δe=满足外压稳定性要求,其圆整到标准钢板厚度规格取δe=8mm. 釜体的封头壁厚计算 按内压计算δ封:[]1t20.5PD CPδσϕ≥+-封式中,P=,D1=1100mm, φ=, [ó]=113Mpa, C=C1+C2+C3=+2+0=,代入上式:[]1t3.5920.5PD 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. 按外压校核δ封,采用图算法:封头有效壁厚δ0=δ- C==椭圆封头的计算当量半径Rv=K1D0,由设计规定或查资料知K1=,故Rv=ⅹ1116=1005mm; 系数A=ⅹδ0/Rv=ⅹ1005=,由【1】170页图10-17，查得B=84,则许用外压[P]: [P]=B(δ0/Rv)=84ⅹ1116)=大于水压实验时的压力,故用δ封=8mm,外压稳定安全. 水压实验校核确定实验水压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=⨯⨯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 TP D MP δσδ⨯++===⨯釜体封头壁内应力()()111n e 1e p 220.230.91100280.5 5.2==22.2a22 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 3.451.4a 22 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φσs=,故水压实验安全.外压水压实验 釜体筒体外压校核:δ0=δ- C==,L/D0=842/1110= D0/δe=1110/=215由【1】168页图10-15查得A=,由【1】170页10-17查得B=81, 故许用外压[P]=BS0/D0=81ⅹ1116=>水压压力Pr=,故在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]=>外压Pr=,故安全.表1-1 釜体夹套厚度计算结果二、进行搅拌传动系统设计.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,搅拌轴转速n2=200r/min,轴功率，设计V带。

表2-1 V型带的型号选择与计算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 。

表2-2 上轴的计算搅拌轴直径的设计取用材料为45钢 ， [τ]＝40MPa ，剪切弹性模量G ＝×104MPa ，许用单位扭转角[θ]＝1°/m 。

P 4.7M=9550=9550=224.4N mn 200⨯⋅利用截面法得：=max T M M由max []T M W ρττ=≤ 得：69.55310[]P W n ρτ≥⨯=40850.310553.96⨯⨯⨯⨯搅拌轴为实心轴，则：[]333P 4.7W 0.2d =955010=955010n 20040ρτ≥⨯⨯⨯⨯=d ≥ 取d ＝40mm 搅拌轴刚度的校核由3max max 18010T M GJ ρθπ=⨯⨯得： ()3344224.410180=10=0.620/m 8.1100.140θπ⨯⨯⨯︒⨯⨯⨯因为最大单位扭转角θmax ＝/m o＜[θ] ＝1/m o 。

所以圆轴的刚度足够。

搅拌轴长度的设计搅拌轴的长度L 近似由釜外长度1L 、釜内未浸入液体的长度2L 、浸入液体的长度3L 三部分构成。

即：L =1L +3L +2L其中1L =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）1L =40+50+550-372=268（mm ）2L =T H +F H i H -（T H —釜体筒体的长度；F H —封头深度；i H -液体的装填高度）液体装填高度i H 的确定： 釜体筒体的装填高度124c FiV V H Dπ-=式中c V —操作容积（3m ）；F V —釜体封头容积（3m ）；i D —筒体的内径（m ）()20.91050.1980H1=0.75m 1.14π-=⨯液体的总装填高度i H =112H h h ++=750+25+275=1050（mm ）2L =900+2x （25+275）+2x40-1050 =530（mm ） （40-甲型平焊法兰高度）浸入液体搅拌轴的长度3L 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。