搅拌釜式反应器课程设计任务书一、设计内容安排1. 釜式反应器的结构设计包括：设备结构、人孔数量及位置，仪表接管选择、工艺接管管径计算等。

2. 设备壁厚计算及其强度、稳定性校核3. 筒体和裙座水压试验应力校核4. 编写设计计算书一份5. 绘制装配图一张（电子版）二、设计条件三、设计要求1.学生要按照任务书要求，独立完成塔设备的机械设计；2.根据设计计算书、图纸及平时表现综合评分。

四、设计说明书的内容1.符号说明2.前言（1）设计条件；（2）设计依据；（3）设备结构形式概述。

3.材料选择（1）选择材料的原则；（2）确定各零、部件的材质；（3）确定焊接材料。

4.绘制结构草图（1）按照工艺要求，绘制工艺结构草图；（2）确定裙座、接管、人孔、控制点接口及附件、内部主要零部件的轴向及环向位置，以单线图表示；（3）标注形位尺寸。

5.标准化零、部件选择及补强计算：（1）接管及法兰选择：根据结构草图统一编制表格。

内容包括：代号，PN,DN,法兰密封面形式，法兰标记，用途）。

补强计算。

（2）人孔选择：PN,DN,标记或代号。

补强计算。

（3）其它标准件选择。

6.结束语：对自己所做的设计进行小结与评价，经验与收获。

7.主要参考资料。

【设计要求】：1.计算单位一律采用国际单位；2.计算过程及说明应清楚；3.所有标准件均要写明标记或代号；4.设计计算书目录要有序号、内容、页码；5.设计计算书中与装配图中的数据一致。

如果装配图中有修改，在说明书中要注明变更；6.设计计算书要有封面和封底，均采用A4纸，正文用小四号宋体，行间距倍，横向装订成册。

目录0.搅拌釜式反应器设计条件 (1)1.确定筒体的直径和高度 (2)2.确定夹套的直径和高度 (2)3.确定夹套的材料和壁厚 (3)4.确定内筒的材料和壁厚 (4)5.水压试验及其强度校核 (5)6.选择釜体法兰 (6)7.选择搅拌器、搅拌轴和联轴器 (6)8.选择搅拌传动装置和密封装置 (7)9.校核L1/B和L1/D (8)10.容器支座的选用计算 (8)11.选用手孔、视镜、温度计和工艺接管 (9)12.参考资料 (10)13.设计感想 (11)0.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反应釜的H/D i 值如表1所示。

表 1 反应釜的H/D i 值根据以上的设计要求，对于液－液相类型或液固相物料以及气液相物料3.11/～=i D H ，本设计选取3.1/=i D H 。

由筒体的直径m D H V D i i 2.773.165.214/433=⨯⨯=≈ππ。

当m D i 2<时，间隔为100 mm ，m D i 2>时，间隔为200 mm 。

因此将以上i D 圆整到标准公称直径系列，应当选取筒体直径m D i 8.2=。

查标准封头参数资料得，m D i 8.2=时，标准椭圆封头高度mm h 7401=，直边高度mm h 402=，内表面积285.8m F n =，容积312.3m V h =。

计算得每米高圆筒的体积m m D V i /16.68.2443221=⨯==ππm V V V H h 008.316.612.365.211=-=-=筒体高度圆整为m H 3=于是071.18.2/3/==i D H ，核查结果符合原定范围内。

2.确定夹套的直径和高度夹套直径与筒体直径的关系如表2所示。

表 2 夹套直径与筒体直径的关系当mm D i 30002000～=时，夹套的直径mm D D i j 30002002800200=+=+=。

夹套筒体的高度24ihj D V V H πη-=，通常装料系数85.06.0～=η，如果物料在反应过程中产生泡沫或呈沸腾状态，η应取较低值，一般为～；如果反应状态平稳，可取～，物料粘度大时，可取最大值。

本设计取85.0=η。

因此，m H j 482.28.2412.365.2185.02=⨯-⨯=π选取夹套高度m H j 6.2=则mm H H H j 400260030000=-=-=，此差距可以便于筒体法兰螺栓的装拆。

验算夹套传热面积221.7721.3185.86.28.2m m F H D F n j i >=+⨯⨯=+=ππ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。

查资料可以知道，板厚在3～40 mm ，设计温度在≤150℃时，Q235－A 的许用应力MPa 113=] [t σ。

因为有夹套有安全阀，所以设计压力W P P 1.105.1～= ,W P 是夹套的工作压力。

本设计取MPa P P W 33.03.01.11.1=⨯==。

焊接接头系数如表3所示。

表 3 焊接接头系数因为内部夹套无法探伤，且属于无垫板的单面焊环向对接焊缝，故取60.0=φ。

查资料可知，一般容器的厚度，分为四个，分别为计算厚度δ，设计厚度d δ，名义厚度n δ以及有效厚度e δ。

一般说的常用厚度指的是名义厚度。

各项厚度之间的关系如图1所示。

图 1 各项厚度之间的关系图由上图可以看出，我们可以计算出的是设计厚度d δ与厚度负偏差C 1之和。

因为是轻微腐蚀，所以腐蚀裕量取1 mm 。

因为C 1是随着钢板的厚度改变的，所以先算出设计厚度再决定C 1。

则mm C PD P t j d 319.8133.06.01132300033.0][22=+-⨯⨯⨯=+-⨯⨯=φσδ由此可知钢板厚度应处在8～25 mm 内，所以C 1取 mm 。

所以mm C d 119.98.0319.81=+=+δ 标准椭圆形夹套封头的壁厚为:mm C PD P t jd 310.8133.05.06.01132300033.05.0][22=+⨯-⨯⨯⨯=+-⨯⨯=φσδ封所以mm C d 110.98.0310.81=+=+封δ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n δ均为10 mm 。

4.确定内筒的材料和壁厚内筒的材料也选取Q235－A ，查资料可以知道，板厚在3～40 mm ，设计温度在≤150℃时，Q235－A 的许用应力MPa 113=] [t σ。

因为有夹套有安全阀，所以设计压力W P P 1.105.1～筒= ,筒W P 是筒工作压力。

本设计取MPa P P W 11.01.01.11.1=⨯==筒筒。

则mm C P D P t i d 273.3111.06.01132280011.0][22=+-⨯⨯⨯=+-⨯⨯=筒筒筒φσδ由此可知钢板厚度4 mm 时， C 1取 mm 。

所以mm C d 573.33.0273.31=+=+筒δ标准椭圆形内筒封头的壁厚为:mm C P D P t id 272.3111.05.06.01132280011.05.0][22=+⨯-⨯⨯⨯=+-⨯⨯=筒筒筒封φσδ所以mm C d 572.33.0272.31=+=+封δ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n δ均为4 mm 。

5.水压试验及其强度校核内筒水压试验压力[][]MPaP P MPa P P T tT 21.01.011.01.01375.011311311.025.125.121=+=+==⨯⨯==筒筒σσ取两者之中大的。

即MPa P T 21.0=筒。

夹套水压试验压力[][]MPaP P MPa PP T tT 43.01.033.01.04125.011311333.025.125.121=+=+==⨯⨯==σσ取两者之中大的。

即MPa P T 43.0=夹套。

内筒水压试验时壁内应力：MPa D P e e i T T 656.1816.07.227.2280021.02=⨯⨯+⨯=+=）（）（筒筒φδδσ[]MPa sT 5.2112359.09.0=⨯==σσ筒因为[]筒筒T T σσ<，故筒体厚度满足水压试验时强度要求。

夹套水压试验时壁内应力MPa D P e e j T T 456.1316.02.822.8300043.02=⨯⨯+⨯=+=）（）（夹套夹套φδδσ[]MPa sT 5.2112359.09.0=⨯==σσ筒因为[]夹套夹套T T σσ<，故夹套厚度满足水压试验时强度要求。

筒体许用压力MPa P T 21.0=筒,夹套水压试验时MPa P T 43.0=夹套。

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MPa P mm D i 3.02800==夹套，选用板式乙型平焊法兰。

确定为RF 型、乙型平焊法兰。

其尺寸为mm D 2960=，mm D 29151=，mm D 28762=，mm D 28563=，mm D 28534=。

垫片材料为石棉橡胶板，选用垫片为2855×2805×3，JB/T 4704-2000。

垫片示意图如图2所示。

图 2 垫片示意图7.选择搅拌器、搅拌轴和联轴器根据工艺条件要求，选取平桨式搅拌器。

查阅《搪玻璃搅拌器 桨式搅拌器》（HG/T －2007），公称容积VN 为25000 L ，容器D i 为2800时，搅拌轴直径d 1＝140 mm 。

平桨式搅拌器外径d 为1280 mm 。

标记为：搅拌器1280－140。

轴的材料选取45钢。

常用轴材料的[T τ]如表4所示。

表 4 几种常用轴材料的[T τ]值轴的材料 Q235,20 Q275,354540Cr,35SiMn,40mNb,38SiMnMo,3Cr13[T τ]/ MPa 12～20 20～30 30～40 40～52轴强度校核：查资料可得，满足强度要求的所需的最小搅拌轴直径公式如下：[]mm n P d T 9.298540304.11.3651.36533=⨯⨯=⨯⨯≥）～（τ式中，P —搅拌传递功率，KW n —搅拌轴速率，r/min 可知，所选取的轴完全符合。

查阅标准《搅拌传动装置—联轴器》,（HG/T 21570－1995）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140 mm 的联轴器的最大扭矩m N M n /19000≈][。

验算联轴器的扭矩：查表5，选取工作情况系数K ＝，联轴器的计算扭矩[nj M ]为：[]n n nj M m N KM M <=⨯⨯==·015.236854.195530005.1 表 5 工作情况系数K夹壳联轴器的标记为：联轴器DN140。

8.选择搅拌传动装置和密封装置搅拌传动装置包括1—电动机，2—减速机，3—单支点机架，4—釜外联轴器，5—机械密封， 6—传动轴，7—釜内联轴器，8—安装底盒，9—凸缘法兰，10—循环保护系统等。