目录一、关于夹套反应釜设计任务说明-------------------------------（2）二、夹套反应釜设计-------------------------------------------（3）1.夹套反应釜的总体结构------------------------------------（3）2.罐体和夹套的设计----------------------------------------（3）3.反应釜的搅拌装置---------------------------------------（13）4.反应釜的传动装置---------------------------------------（16）5反应釜的轴封装置---------------------------------------（22）6反应釜其它附件-----------------------------------------（23）三、附表----------------------------------------------------（28）1筒体的容积、面积和质量-------------------------------（28）2 以内径为公称直径的椭圆封头的型式和尺寸----------------（28）四、参考----------------------------------------------------（29）五、附图----------------------------------------------------（30）关于夹套反应釜设计任务说明本设计根据化工设备的机械理论知识，参照给顶工艺参数，科学合理地设计出符合要求的夹套反应釜，其涉及的内容如下：一．总体结构设计。
根据工艺要求并考虑制造安装和维护检修的方便，确定各部分结构形式。
二．搅拌容器的设计；三．传动系统的设计；四．决定并选择轴封类型及有关零部件；五．绘图；六．编制技术要求，提出制造、装机、检验和试车方面的要求。
应用标准技术条件的可标注文件号。
设计中需注意以下几点：一．对相关的数据进行正确的计算和校核；二．需查获资料的数据必须精确可靠；三．读图正确，构想主体模型；四．对工艺给定外的隐含条件必需考虑，如环境因素等；五．对构件的形式进行合理的选择；六．制图时比例适当，数据精确，符合要求；在化工、石油化工、炼油、轻工、制药、食品等工业领域中采用大量的设备。
但这些设备由于生产过程中所起的作用及工作原理不同，要求设备的形状、尺寸、结构型式也不同，所以对化工容器进行设计是必需的一个过程。
在设计中不仅要熟练掌握化工设备的基础知识，还要正确把握其工艺特性及工程的定量、定性地核算夹套反应釜设计1．夹套反应釜的总体结构带搅拌的夹套反应釜是化学、医药及食品等工业中常用的典型反应设备之一。
它是一种在一定压力和温度下，借助搅拌器将一定容积的两种（或多种）液体以及液体与固体或气体物料混匀，促进其反应的设备。
一台带搅拌的夹套反应釜。
它主要由搅拌容器、搅拌装置、传动装置、轴封装置、支座、人孔、工艺接管和一些附件组成。
搅拌容器分罐体和夹套两部分，主要由封头和筒体组成，多为中、低压压力容器；搅拌装置由搅拌器和搅拌轴组成，其形式通常由工艺设计而定；传动装置是为带动搅拌装置设置的，主要由电机、减速器、联轴器和传动轴等组成；封头装置为动密封；它们与支座、人孔、工艺接管等附件一起，构成完整的夹套反应釜。
2．罐体和夹套的设计夹套式反应釜是由罐体和夹套两大部分组成。
罐体和夹套的设计主要包括其结构设计，各部件几何尺寸的确定和强度的计算与校核。
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。
它是一个套在罐体外面能形成密封空间的容器，既简单又方便。
2.1罐体和夹套的结构设计罐体一般是立式圆筒形容器，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，对于常压或操作压力不大而直径较大的设备，顶盖可采用薄钢板制造的平盖，并在薄钢板上加设型钢制的横梁，用以支承搅拌器及其传动装置。
顶盖与筒体的连接形式分为可拆和不可拆两种筒体内径D1≤1200mm，宜采用可拆连接。
当要求可拆时做成法兰连接。
夹套的形式与罐体相同。
2.2罐体几何尺寸计算2.2.1确定筒体内径一般由工艺条件给定容积V、筒体内径D1按式1估算：151.14742.31.114.30.3443331≅≅⨯⨯≅≅m i V D π 式1式中V ——工艺条件给定容积，m 3; i ——长径比，11D H i ==1.1（按物料的类型选取，见表1） 当D 1估算值圆整到公称直径系列，见附表1。
表12.2.2确定封头尺寸椭圆封头选标准件，它的内径与筒体内径相同D 1=1500mm 、封头厚度PPD ti -=φσδ][2因为钢号为Q 235-A 所以MPa P MPa t3.08.0113][===、、φσ，封头厚度mm mm 105.23.08.0113215003.0<=⨯⨯⨯⨯=δ封头百出高度h 2=25mm 、封头容积V 封=0.4860m 32.2.3确定筒体高度H 1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H 1按下式计算并进行圆整。
m V V V H m 414.1778.1/)486.00.3(/11=-=-=）（封 式2式中V 封——封头容积（见附表2），m 3；V 1m ——1米高筒体容积（见附表1），m 3/m 。
当筒体高度确定后，应按圆整后的筒体高度修正实际容积，则圆整后的釜体高度H=1400mm 。
311m 975.2486.04.1778.1V H V V m =+⨯=+⨯=封 式3式中V 封——封头容积（见附表2），m 3；V 1m ——1米高筒体容积（见附表1），m 3/m 。
H 1——圆整后的筒体高度,m 。
2.3夹套的几何尺寸计算夹套和筒体的连接常焊接成封闭结构。
夹套的结构尺寸常根据安装和工艺两方面的要求而定。
夹套的内径D 2可根据筒体内径D 1选取D 2=D 1+100=1600mm 表2夹套直径D 2 mm夹套下封头型式同罐体封头，其直径D 2与夹套筒体相同。
夹套高H 2由传热面积决定，不能低于料液高。
装料系数η没有给定，则应合理选用装料系数η的值，尽量提高设备利用率。
通常取η=0.6～0.85所以取η=0.80。
物料反应平稳或物料粘度较大十，η应取大值，η=0.8～0.85所以η取0.80。
夹套高H 2按下式估算。
m V V V H m 076.1778.1/)486.00.38.0(/(12=-⨯=-=）封η 式4式中V 封——封头容积（见附表2），m 3；V 1m ——1米高筒体容积（见附表1），m 3/m 。
夹套所包围的罐体的表面积（筒体表面积F 筒+封头表面积F 封）一定要大于工艺要求的传热面积F ，即5=≥+F F F 筒封 式5 式中F 筒——筒体表面积，F 筒=H 2×F 1m =1.1×4.715=5.1865㎡F 封——封头表面积（见附表2），F 封=2.5568㎡F 1m ——1m 高内表面积（见附表1），㎡/m ，F=F 封+F 筒=2.5568+5.1865=7.7433≥5满足要求。
当筒体与上封头用法兰连接时，常采用甲型平焊法兰连接，这是压力容器法兰中的一种，甲型平焊法兰密封面结构常用平密封面和凹凸密封面两种。
平密封面法兰见附图1。
2.4夹套反应釜的强度计算 2.4.1强度计算的原则及依据 强度计算应考虑以下几种情况。
（1） 圆筒内为常压外带夹套时：当圆筒的公称直径DN ≥600㎜时，被夹套包围部分的筒体按外压（指夹套压力）圆筒设计，其余部分按常压设计；（2） 圆筒内为真空外带夹套时：当圆筒的公称直径DN ≥600㎜时，被夹套包围部分的筒体按外压（指夹套压力+0.1MPa ）圆筒设计，其余部分按真空设计；当圆筒的公称直径DN ≤600㎜时，全部筒体按外压（指夹套压力+0.1MPa ）圆筒设计；（3） 圆筒内为正压外带夹套时：当圆筒体的公称直径DN ≥600㎜时，被夹套包围部分的筒体分别按内压圆筒和外压圆筒计算，取其中较大值；其余部分按内压圆筒设计。
当圆筒的公称直径DN ≤600㎜时，全部筒体按内压圆筒和外压圆筒计算，取其中最大值。
2.4.2按内压对筒体和封头进行强度计算液柱静压力p 1H =10-6ρgh=10-6×9.8×1× (h 1+h 2+h 3)= 0.0147 MPa 计算压力p 1c =p 1+p 1h =0.3+0.0147=0.3147MPa 计算压力p 2c =p 2=0.35 罐体筒体计算厚度mm p D p ct c 46.23147.085.0113215003147.0][21111=-⨯⨯⨯=-=φσδ夹套筒体计算厚mm p D p ct c 92.235.085.01132160035.0][22222=-⨯⨯⨯=-=φσδ罐体封头计算厚度mm p D p ct c 46.23147.05.085.0113215003147.05.0][2111'1=⨯-⨯⨯⨯=-=φσδ夹套封头计算厚度mm p D p ct c 918.235.05.085.01132160035.025.0][222/2=⨯-⨯⨯⨯=-=φσδ厚度附加量C=C 1+C 2=2+0.6=2.6罐体筒体设计厚度δ1c =δ1+C 1=2.46+2.6=5.06mm 夹套筒体设计厚度δ2c =δ2+C 1=2.92+2.6=5.52mm 罐体封头设计厚度δ/1c =δ/1+C 1=2.46+2.6=5.06mm 夹套封头设计厚度δ/2c =δ/2+C 1=2.918+2.6=5.518mm2.4.3按外压对筒体和封头进行强度校核 罐体筒体有效厚度δ1e =δ1n -C=8-2.8=5.2mm 罐体筒体外径D 1O =D 1+2δ1n =1500+2×8=1516mm筒体计算长度L=H 2+1/3h 1+h 2=1100+1/3×375+25=1250mm 系数L/D 1O =1250/1516=0.8245 系数D 1O /δ1e =1516/5.2=291.54 许用外压力MPa D B p e O 1406.054.29141/][11===δ罐体筒体有效厚度δ1e =δ1n -C10-2.8=7.2mm罐体筒体外径D 1O =D 1+2δ1n =1500+2×10=1520mm筒体计算长度L=H 2+1/3h 1+h 2=1100+1/3×375+25=1250mm 系数L/D 1O =1250/1520=0.822 系数D 1O /δ1e =1520/7.2=211.11 许用外压力MPa D B p e O 384.011.21181/][1===δ罐体封头有效厚度δ/1e =δ/1n -C10-2.8=7.2mm罐体封头外径D /1O =D /1+2δ/1n =1100+1/3×375+25=1250mm 标准椭圆封头当量球壳外半径R /1O =0.9D /1O =0.9×1520=1368mm系数00066.02.7/1368125.0)/(125.01/1/===e O R A δ许用外压力mm R B p e O 479.02.7/136891/][1//===δ罐体封头名义厚度δ/1n =10mm 2.4.4水压实验校核计算 罐体实验压力MPa p p tT 25.01134.753.025.1][][25.111=⨯⨯=σσ 夹套水压实验压力MPa p p tT 292.01134.7535.025.1][][25.122=⨯⨯==σσ罐体圆筒应力MPa D p ee T T 17.262.72)2.71500(25.02)(11111=⨯+=+=δδσ夹套内压实验应力MPa D p e e T T 59.322.72)2.71600(292.02)(22222=⨯+=+=δδσ2.5夹套反应釜设计计算数据一览表 2.5.1几何尺寸 表32.5.2强度计算（按内压计算厚度）表42.5.3稳定性校核（按外压校核厚度）表52.5.4水压实验校核表63.反应釜的搅拌装置搅拌装置由搅拌器、轴及其支承组成。