长江大学工程技术学院课程设计题目：________________________________ 学生：_________________________________ 系部：_________________________________ 专业班级：_________________________________ 指导教师：_________________________________ 辅导教师：_________________________________ 时间：______________至_________________《搅拌釜式反应器设计条件》工艺条件管 口工艺条件图1. 确定筒体的直径和高度根据反应釜的设计要求，由于液－液相类型选取H/D i =1.3 得，由D i ≈3/4Di H V π= 33.125.34⨯⨯π＝1.47m 圆整到标准公称直径系列，选取筒体直径D i ＝1400mm 。

查附录得，DN ＝1400mm 时标准椭圆封头高度h 1=350mm 直边h 2=25mm ，计算得每米高筒体的V 1＝1.539m 3，表面积V h =0.398m 3H=1V V V h -=539.1398.025.3-=1.853m 筒体高度圆整为H ＝1800m于是H/D=1.285 核查结果符合原定范围内。

2. 确定夹套的直径和高度夹套的内径 D j =D i +100=1500mm （符合压力容器公称直径系列要求） H j =44.1398.085.0*25.32⨯-π=1.537m选取夹套H j =1600mm则H 0=H －Hj=200mm 这样便于筒体法兰螺栓的装拆 验算夹套传热面积F ＝F 1H j +F n =9.27 m 2>7.1m 2 即夹套传热面积符合设计要求 3. 确定夹套的材料和壁厚夹套选取Q235－A 的材质，可以知道板厚在4.5～16mm ，设计温度在150℃时Q235－A 的许用应力[σ]t =113MPa ，因为有夹套有安全阀，所以P ＝1.1P w 那么P ＝0.33MPa ，因为内部夹套无法探伤，故取φ＝0.60 根据夹套的钢板厚度负偏差c 1=0.6mm,单面腐蚀取腐蚀余量c 2=1.0mm 。

夹套的壁厚计算如下:t d =PDjP t-⨯⨯φσ][2+C=33.06.01132105.133.03-⨯⨯⨯⨯+1.6=5.259mm 标准椭圆形夹套封头的壁厚为:t=PDjP t5.0][2-⨯φσ+C=6.133.05.06.01132150033.0+⨯-⨯⨯⨯=5.255mm 圆整至钢板规定尺寸，并查阅封头标准,选取夹套的筒体和封头壁厚均为10mm 。

4. 确定内筒的材料和壁厚依题意可初选筒体厚度12mm,并取c 1=0.8mm c 2=2mm 筒体有效壁厚 t e =12-2.8=9.2mm0D =1400+2*12=142478.1542.9/14240==et D L ≈H j +h 2+31h =1600+25+350/3≈1741 L/D 0=1741/1424=1.223 由et D 0和L/D 0 可查表得A ＝5.2⨯410-，再查B ＝65MPa [p]=42.019565/0==t D B MPa >0.33 MPa 因为计算的[p] > p 且比较接近 所以选筒体厚度12mm若选取筒体下封头壁厚12mm 并取c 1=0.8mm c 2=2mm 则，t e =12-2.8＝9.2mm标准椭圆形封头的外压计算当量球面半径:R i =KD i =0.9⨯1000=900mm A==2.9/1260125.09.1⨯410-查得B ＝92MPa 许用外压力 [p]=53.02.9/126092=MPa >p=0.315Mpa取筒体下封头壁厚12mm, 符合设计要求为了制造方便，所以上封头和下封头的厚度也设计为12mm 。

5. 水压试验及其强度校核内筒水压试验压力 P T =P+0.1=0.21MPa P T =1.25P=0.13MPa取二者最大值P T =0.21MPa夹套水压试验压力 P T ＝P+0.1＝0.43Mpa P T =1.25P=0.4125MPa 取夹套水压试验 P Tj =0.43MPa 内筒水压试验时壁内应力：MPa c t c t D P n n T T 92.1885.0)8.28(2)]8.212(1400[21.0)(2)]([=⨯--+=--+=φσMPa c t c t O KD P n n T Tf 98.1685.0)8.212(2)]8.212(14009.0[21.0)(2)](5.[=⨯--+⨯=--+=φσ夹套水压试验时壁内应力MPa c t c t D P n n j Tj Tj 35.646.0)6.110(2)]6.110(1500.[043)(2)]([=⨯--+=--+=φσMPa c t c t KD P n n j Tj Tjf 77.576.0)6.110(2)]6.110(5.015009.0[43.0)(2)](5.0[=⨯--+⨯=--+=φσ由于Q235－A 在常温时s σ＝235MPa0.9s σ＝211.5MPa水压试验时内筒夹套都小于０.９s σ,故水压试验安全。

筒体许用压力0.21MPa,夹套水压试验时MPa P Tj 43.0= 故夹套在进行水压时筒体内需要充压才能保持筒体稳定。

6. 选择釜体法兰根据DN=1400mm ，p=0.3MPa 由于PN 不会超过0.6Mpa,可以选用甲型平焊法兰。

确定为RF 型、甲型平焊法兰.其尺寸为D=1530 D 1=1490 D 2=1455 D 3=1441 D 4=1438垫片材料为石棉橡胶板，选用垫片为1440*1440*3 ，JB/T4704-20007. 选择搅拌器、搅拌轴和联轴器根据工艺条件要求，查阅《桨式搅拌器》（HG/T2501.4－1991）选取搅拌器外径500mm,搅拌轴直径d ＝50mm 的平桨式搅拌器，标记为：搅拌器500－50 HG/T2501.4－1991选择搅拌轴材料为45钢，钢的许用扭应力为[τ]=30～40MPa ，计算系数A ＝118～107,则搅拌轴的直径为 d=A =3n P (118～107)=3854(42.6～38.6)mm表3－11 几种常用轴材料的[τ]及A 值考虑到键槽可能对轴的强度的削弱和物料对轴的腐蚀，并可以取搅拌轴的d ＝50mm 。

查阅标准《搅拌传动装置——联轴器》，（HG21570－1995）中夹壳式联轴器形式、尺寸、技术要求、选用立式夹壳联轴器。

公称直径50mm 的联轴器的最大扭矩[n M ]≈515 N •m 。

验算联轴器的扭矩，查表3－12，选取工作情况系数K ＝1.5，联轴器的计算扭矩[nj M ]为：25385.495505.1=⨯⨯==n nj KM M N •m <[n M ]表3－12 工作情况系数K夹壳联轴器的标记为： 联轴器DN50 HG21570－1995 8. 选择搅拌传动装置和密封装置根据设计条件，查阅标准《搅拌传动装置－传动轴、减速器型号及技术参数》、（HG21568－1995）及其附录《单级立式摆线钟轮减速器》，按照搅拌功率和转速选择摆线针齿行星减速机BLD1.5－2－29Q 。

查阅标准《Y 系列三相异步电动机》、（HBT10391－2002），选电机Y90L －4,额定功率：1.5kw ，转速1400r/min ，根据表3－13查得摆线针齿行星减速机传动效率为0.95，减速机输出功率为1.5×0.95＝1.425kw ，符合搅拌要求。

参考标准《单支点机架》、HG21566－1995，根据所选减速机设计减速机机架。

根据操作条件选用带衬套及冷却水套铸填料箱，查阅《搅拌传动装置——碳钢填料箱》、（HG21537—1992）公称轴径DN50的填料箱，标记为：填料箱 PN0.6 DN50 HG/T21537.7—1992 9. 校核L 1/ B 和L 1/d桨式搅拌器安装一层，根据安装要求和考虑带衬套填料箱有支承作用，得L 1 ≈2100mm ，参考《单支点机架》、（HG2156—1995），机座J －B －50尺寸，可得B ≈565mm 。

72.3565/2100/1≈=B L <4 4250/2100/1==d L <50 均符合要求。

10. 容器支座的选用计算反应釜因需外另保温，故选用B 型悬挂式支座。

反应釜的总质量包括物料（或水压试验的水）W 1,釜体和夹套的质量W 2,电动机、减速机、搅拌装置、法兰、保温层等附件W 3。

当釜内、夹套内充满水时的质量比物料重，由此γππ])(44[221hj h j j j V V H H D H D W ++-+==1000]486.0398.0)6.18.1(4.146.15.14[22⨯++-+⨯⨯ππ ≈3402kg第10 页共12 页7/15/2013釜体和夹套的质量可以查手册或自行计算，由此W2＝418×1.8+278×1.6+208×2+138≈1751kg电动机和减速机总质量约100kg,搅拌装置质量约40kg，筒体法兰77.7 kg，保温层约100 kg,手孔及其它拉管附件质量约50kg，由此W3＝100+40+77.7+100+50＝367.7 kg反应釜总质量W＝W1+W2+W3＝3402+1751+367.7＝5520kg即总重力约为55kN反应釜安装4个支座，但按3个支座承受计算，查阅标准《耳式支座》（JB/T4725—92），可以选用承载能力为20kN的支座B2 JB/T4725——1992 材料为Q235－B11. 选用手孔、视镜、温度计和工艺接管根据《板式平焊法兰手孔》（HG21529－2005）,选用手孔形式为a式，PN＝0.6 MPa DN＝250mm .手孔RF DN250 PN0.6 HG21529－2005加热蒸汽进口管a采用φ325.3⨯无缝钢管,配法兰PN0.6 DN25 HG20593－1997冷凝液出口管h 和压力表接管b都选用φ325.3⨯无缝钢管，配法兰PN0.6 DN25 HG20593－1997加强套管温度计d的管口选用φ455.3⨯进料管口e采用φ325.3⨯无缝钢管，配法兰PN0.6 DN25 HG20593－1997安全阀接管f采用φ325.3⨯无缝钢管，配法兰PN0.6 DN40 HG20593－1997出料管口g采用φ45×3.5无缝钢管（详细见P54）配法兰PN0.6 DN40 HG20593－1997由标准《压力容器视镜》i选用碳素钢带颈视镜φ89×4.5 DN80 HGJ502－86－5参考资料《化学工程师技术全书》邝生鲁化学工业出版社《化工压力容器设计——方法、问题和要点》王非化学工业出版社《化工工程制图》魏崇光郑晓梅化学工业出版社《化工设备机械基础》董大勤化学工业出版社《压力容器设计手册》董大勤袁凤隐化学工业出版社《化工单元过程及设备课程设计》匡国柱史启才化学工业出版社《化工容器及设备简明设计手册》贺匡国化学工业出版社《化工设备设计手册》朱有庭曲文海于浦义化学工业出版社《过程设备机械设计》潘红良等华东理工大学出版社《化工设备机械基础》刁玉玮等大连理工大学出版社。