课程设计――夹套反应釜

课程设计任务说明书1摘要本文简要地说明了夹套反应釜的设计方法、理论依据及设计思路。该文在计算方面主要介绍了强度计算。强度计算主要包括由给定工艺参数进行的筒体和夹套的力学分析，反应釜液压试验校核，支座、视镜的选择及强度校核，搅拌装置的设计计算及搅拌器的选型和搅拌轴长度的确定。关键词：压力容器反应釜搅拌设备课程设计任务说明书2AbstractThisstudyintroducesthegeneralreactionkettle,thereactionkettledesignbackgroundandpurpose,thereactionkettleofdomestic.Intheaspectofcalculationitintroducesthestrengthcalculation.Strengthcalculationbyagivenprocessparametersincludethemechanicalanalysisofthecylinderandclip,therespectivereactionkettlehydraulictest,thechoiceandstrengthcheckofbearingandlens,mixingdevicedesigncalculationandblenderselectionanddeterminationofstirringshaftlength.Keywords:PressurevesselReactionkettleMixingequipment课程设计任务说明书3引言课程设计是本专业教学中综合性和实践性较强的教学环节，是理论联系实际的桥梁，是学生体察工程实际问题复杂性，学习尝试化工机械设计。课程设计不同于平时的作业，在设计中需要同学独立自主的解决所遇到的问题、自己做出决策，根据老师给定的设计要求自己选择方案、查取数据、进行过程和设备的设计计算，并要对自己的选择做出论证和核算，经过反复的比较分析，择优选定最理想的方案和合理的设计。课程设计是培养学生设计能力的重要实践教学环节。在教师指导下，通过课程设计，培养学生独立地运用所学到的基本理论并结合生产实际的知识，综合地分析和解决生产实际问题的能力。因此，当学生做课程设计时，应达到以下几个目的：⑴熟练掌握查阅文献资料、收集相关数据、正确选择公式，当缺乏必要的数据时，尚需要自己通过实验测定或到生产现场进行实际查定。⑵在兼顾技术先进性、可行性、经济合理的前提下，综合分析设计任务要求，确定化工工艺流程，进行设备选型，并提出保证过程正常、安全可行所需的检测和计量参数。⑶准确而迅速的进行过程计算及主要设备的工艺设计计算及选型。⑷用精炼的语言、简洁的文字、清晰地图表来表达自己的设计思想和计算结果。课程设计是一项很繁琐的设计工作。除此之外，还要考虑诸多的政策、法规，因此在课程设计中要有耐心，注意多专业、多学科的综合和相互协调。课程设计任务说明书4目录摘要……………………………………………………………………（1）Abstract……………………………………………………………………（2）引言……………………………………………………………………（3）1．设计方案的分析和拟定………………………………………………………（8）2.反应釜釜体的设计…………………………………………………………（9）2.1罐体和夹套的结构设计………………………………………………………………（9）2.2罐体几何尺寸计算……………………………………………………………………（9）2.2.1确定筒体内径…………………………………………………………………（9）2.2.2确定封头尺寸…………………………………………………………………（10）2.2.3确定筒体的高度H1……………………………………………………………（10）2.3夹套几何尺寸计算…………………………………………………………………（11）2.4．1夹套链接形式……………………………………………………………………（12）2.4.2内筒及夹套的受力分析………………………………………………………（12）2.5夹套反应釜的强度计算………………………………………………………………（12）2．5.1强度计算的原则及依据………………………………………………………（13）2.5.2强度计算（按内压对圆筒和封头进行强度计算）……………………………（13）2.5.3稳定性校核（按外压对筒体和封头进行强度校核）…………………………（16）2.5.3.1筒体图算法强度校核计算…………………………………………………（16）2.5.3.2外压封头强度校核计算……………………………………………………（17）2.5.3．3水压试验校核计算…………………………………………………………（18）3．反应釜的搅拌装置…………………………………………………………（18）3.1搅拌器…………………………………………………………………………………（19）3.2搅拌轴设计……………………………………………………………………………（20）4．反应釜的传动装置…………………………………………………………（23）课程设计任务说明书54.1减速器的选择…………………………………………………………………………（23）4.2机架的选用…………………………………………………………………………（24）4.3凸缘联轴器…………………………………………………………………………（26）5．反应釜的轴封装置…………………………………………………………（27）6．反应釜的其他附件……………………………………………………………（28）6.1支座……………………………………………………………………………………（28）6.2筒体法兰……………………………………………………………………………（29）6.3设备接口……………………………………………………………………………（29）6.3.1接管与法兰……………………………………………………………………（29）6.3.2视镜……………………………………………………………………………（30）6.4凸缘法兰的选择…………………………………………………………………（31）7．反应釜的装配图……………………………………………………………（32）8．参考文献……………………………………………………………………(33)课程设计任务说明书6设计任务书设计目的：把所学《化工设备及技术》及相关知识，在毕业设计中综合运用，把化工工艺条件与化工设备设计有机地结合起来，巩固和强化有关机械课程的基本理论和基本知识。设计要求：(1)进行罐体和夹套设计计算(2)进行搅拌传动系统设计a.进行传动系统方案设计;b.做传动设计计算;c.进行上轴的结构设计和强度校核;d.选择联轴器;e.进行罐内搅拌轴的结构设计及搅拌器与搅拌轴的连接结构设计;f.选择轴封的型式(3)设计机架结构(4)选择凸缘法兰结构(5)选择接管\管法兰\设备法兰\试镜等容器附件(6)绘总装配图(A0纸)设计内容：设计一台夹套传热式带有搅拌装置的反应釜。课程设计任务说明书7设计参数要求容器内夹套内工作压力，Mpa0.40.5设计压力，Mpa0.440.55工作温度，℃100130设计温度，℃120150介质染料及有机溶剂蒸汽全容积V，m³1.1传热面积，m23腐蚀情况微弱推荐材料Q345R搅拌器型式推进式搅拌轴转速，r/min200轴功率，KW4接管表符号公称尺寸连接面形式用途A25PL/RF蒸汽入口B65PL/RF加料口12，C100视镜D25PL/RF温度计管口E25PL/RF压缩空气入口F40PL/RF放料口G25PL/RF冷凝水出口课程设计任务说明书81．设计方案的分析和拟定根据任务书中的要求，一个夹套反应釜主要有搅拌容器、搅拌装置、传动装置、轴封装置、支座、工艺接管等一些附件构成。而搅拌容器又可以分为罐体和夹套两部分。搅拌装置分为搅拌器和搅拌轴，根据任务说明书的要求本次设计搅拌器为推进式搅拌器；考虑到填料轴封的实用性和应用的广泛性，所以轴封采用填料轴封。在阅读了设计任务书后,按以下内容和步骤进行夹套反应釜的机械设计。（1）总体结构设计,包括进行罐体和夹套设计计算。根据工艺的要求，并考虑到制造安装和维护检修的方便来确定各部分结构形式。（2）罐体和夹套的设计。①根据工艺参数确定各部几何尺寸；②考虑压力、温度、腐蚀因素，选择釜体和夹套材料；③对罐体、夹套进行强度和稳定性计算、校核；（3）传动系统设计，包括选择电机、确定传动类型、选择联轴器等。（4）决定并选择轴封类型及有关零部件。（5）绘图，包括总图、部件图。（6）编制技术要求，提出制造、装配、检验和试车等方面的要求。课程设计任务说明书92．反应釜釜体的设计夹套式反应釜是有罐体和夹套两大部分构成。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。罐体和夹套的设计主要包括其结构设计，各部分几何尺寸的确定和强度的计算与校核。2．1罐体和夹套的结构设计罐体一般采用立式的圆筒形容器，有顶盖，筒体和罐体构成。通过支座安装在基础平台上。封头一般采用椭圆形封头。顶盖在受压状态下操作常选用椭圆形封头，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，用以支撑搅拌器及其传动装置。顶盖与罐体分别于筒体相连。罐体与筒体的连接常采用焊接连接，顶盖与筒体的连接形式分为可拆和不可拆两种。由于筒体内径Di1200mm，因此下封头与筒体的连接采用焊接连接。此次上封头采用平盖封头，而为了拆卸清洗方便，上封头采用法兰与筒体连接。夹套型式与罐体大体一致。2.2罐体几何尺寸计算2.2.1确定筒体内径常用搅拌容器的高径比种类筒体内物料类型高径比i反应釜、混合槽、溶解槽液-液或液-固体系1-1.3反应釜、分散槽气-液体系1-2聚合釜悬浮液、乳化液2.08-3.85搅拌发酵罐气-液体系1.7-2.5一般有工艺条件给定容积V、筒体内径Di估算：课程设计任务说明书1034VihiD式中i为长径比即：iiDHi，由表4-2选取。根据题意取i=1.1，已知V=1.1m3,则D1=1083mm,将Di圆整到公称直径系列，则Di=1100mm。2.2.2确定封头尺寸椭圆封头选取标准件，它的内径与筒体内径相同，标准椭圆封头尺寸见附表4-2.即DN=1D=1100mm椭圆封头选取标准件见图2-1，它的内径于筒体内径相同，其厚度计算并向上圆整，常用标准椭圆封头尺寸见表D-2，质量见表D-3.可知：曲边高度mmh3001，直边高度2h=25mm，容积Vm30.1980，内表面积Am21.3980。2.2.3确定筒体的高度H1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H1按下式计算并进行圆整：H1=(V－V封)/V1m式中V封------------封头容积：0.1980m3（见表D-2）V1m------------1m高筒体容积（见表D-1）：V1m=0.950m3/m得H1=(1.1-0.1980)/0.950=949mm圆整后的H1=950mm有H1/1D1所以不符合要求选取i=1.3重新对筒体内径估算34VihiD得：D1=1025mm,将Di圆整到公称直径系列，则课程设计任务说明书11Di=1000mm。V1m=0.785m3/m选取椭圆封头DN=1D=1100mm可知：直边高度2h=25mm，容积Vm30.1505，内表面积Am21.1625。得H1=(1.1-0.1505)/0.785=1209mm圆整后的H1=1250mm有1H1/1D1.3所以符合要求按筒高圆整后修正实际容积：V=V1m×H1+V封=0.7851.25+0.1505=1.13m31.1m3符合要求2.3夹套几何尺寸计算夹套和筒体的连接常