夹套反应釜化工设计——良心作品

-1-一、釜体及夹套的设计计算（一）釜体的几何尺寸计算1.釜体(筒体)内径D1已知釜体全容积：V=1.0m3,根据物料类型选取，见下表：几种搅拌釜的长径比i(H1/D1)值表1取长径比i=H1/D1=1.1因为1214HDVπ所以3314V41.0D1050mmπi3.141.1由参考文献1中表8-18确定釜体筒体的公称直径：将D1圆整到公称直径：D1=1100mm2.确定釜体(筒体)的高度H1因为mVVVH11封V:全容积，m3V封：封头容积V1m:1米高筒体容积由参考文献1中表8-18和表8-21得出V1m=0.950m3/mV封=0.198m3所以11.00.198H844.2mm0.950圆整后得H1=850mm按釜体筒高圆整后修正实际容积：331m1封VVHV0.9500.850.1981.006m0.9m所以修正结果符合规定范围。-2-（二）夹套的几何尺寸计算1.确定夹套直径D2因为D1=1100mm夹套直径D2(mm)表2D1500～600700～18002000～3000D2D1+50D1+100D1+200所以D2=D1+100=1200mm2.确定夹套高度H2因为mVVVH12封V封－下封头容积，V1m－1米高筒体的容积。η:装料系数物料反应平稳，η可取0.8～0.85，此处取η=0.8V0=ηVV0:操作容积V:全容积所以20.81.00.198H633.7mm0.950经圆整后H2=650mm3.传热面积校核F封+F筒≥F式中：F筒－筒体内表面积；F筒=H2×F1m，m2；F封－封头内表面积F1m－1米高筒体内表面积F－给定传热面积。由参考文献1中表8-18和表8-21得：F1m=3.46m2/mF封=1.398m2所以2封筒FF1.3980.653.463.647m因为设计条件中的传热面积：大于3m2所以换热要求满足。（三）强度计算（按内压计算厚度）1.按内压对筒体和封头进行强度计算(1)筒体强度计算C120t因为PPL005时，PL可忽略已知PL=0.0088MPa所以MPaPPc2.02.01MPat189][85.0-3-所以c11tcPD0.211000.685mm3mm21890.850.22[]P负偏差C1=0.3腐蚀裕量C2=2mm当筒体的计算厚度δδmin时，应取δmin作为计算厚度，所以mm3min1因为δmin-δ1C1所以δ1n=δmin+C2=3+2=5mm(2)封头厚度计算c11tcPD0.211000.685mm3mm21890.850.50.22[]0.5P同理：取δmin作为计算厚度，所以mm3min1因为δmin-δ1C1所以δ1n，=δmin+C2=3+2=5mm2.按外压对筒体和封头进行强度校核（1）筒体图算法强度校核计算C120tMPaPPc3.02MPat189][85.0c11tcPD0.311001.587mm3mm21890.850.32[]P同理：取δmin作为计算厚度，所以mm3min1因为δmin-δ1C1所以δ1n=δmin+C2=3+2=5mm所以筒体的名义厚度δ1n=5mm得筒体的有效厚度δ1e=δ1n-C1-C2=2.7mm1i011LH2h2h85022752251083.3mm33mm11105211002110nDD0L1083.30.976D11104117.2111010eD由参考文献1中图9-7得系数A：A=0.00014由参考文献1中图9-9得系数B：C120tE=1.9259×105因为522BEA1.9259100.0001417.9733所以1e02.7[p]B17.970.04371MPa0.3MPaD1110-4-[p]p2,则δ1n过小，不满足稳定性计算，应加大δ1n。假设δ1n=8mm则δ1e=5.7mmL=1083.3mmD0=1116mm0L1083.30.971D111601eD11161965.7由参考文献1中图9-7得系数A：A=0.00049由参考文献1中图9-9得系数B：C120tE=1.9259×105因为522BEA1.9259100.0004962.913331e05.7[p]B62.9130.3213MPa0.3MPaD1116[p]≥p2且较接近，则假设的δ1n符合要求。故罐体筒体厚度确定δ1n=8mm。（2）外压封头强度校核计算根据罐体筒体的厚度，假设封头的厚度δ1n，=8mm则封头有效厚度δ1e，=5.7mm因为标准椭圆形封头所以R0=0.9D0=0.9×1116mm=1004.4mm计算系数A:1e05.7A0.1250.1250.000709R1004.4由参考文献1中图9-9得系数BS:E=1.9259×1055S22BEA1.9259100.00070991.0333则21e1es005.7[p]0.0833E()B91.030.517MPa0.3MPaRR1004.4[p]≥p2且较接近，则假设的δ1n，符合要求。故封头厚度确定δ1n，=8mm。釜体封头的尺寸表3mmDi/mmH/mmho/mm/1100325256（四）稳定性校核（按外压校核厚度）1.夹套筒体部分厚度计算C150tMPaPPc3.02MPat189][85.0-5-所以mmPDPct3mm1215.13.085.0189212003.0][22c2因为夹套筒体的计算厚度δδmin，则应取δmin作为计算厚度，所以mm3min2因为δmin-δ2C1所以δ2n=δmin+C2=3+2=5mm所以筒体的名义厚度δ2n=5mm得筒体的有效厚度δ2e=δ2n-C1-C2=2.7mm2i011LH2h2h6502300225900mm33mm12105212002220nDD0L9000.7438D12104487.2121020eD由参考文献1中图9-7得系数A：A=0.00019由参考文献1中图9-9得系数B：C150tE=1.9012×105因为522BEA1.9012100.0001924.0833所以2e02.7[p]B24.080.0537MPa0.3MPaD1210[p]p2,则δ2n过小，不满足稳定性计算，应加大δ2n。假设δ2n=8mm则δ2e=5.7mmL=900mmD0=1216mm0L9000.741D121602eD1216213.35.7由参考文献1中图9-7得系数A：A=0.00064由参考文献1中图9-9得系数B：C150tE=1.9012×105因为522BEA1.9012100.0006481.12332e05.7[p]B81.120.38MPa0.3MPaD1216[p]≥p2且较接近，则假设的δ2n符合要求。故夹套筒体厚度确定δ2n=8mm。2.夹套封头厚度计算mmPDPct3mm1210.13.05.085.0189212003.05.0][22c2-6-同理：取δmin作为计算厚度，所以mm3min2因为δmin-δ2，C1所以δ2n，=δmin+C2=3+2=5mm所以封头的名义厚度δ2n，=5mm得封头的有效厚度δ2e，=2.7mm2i011LH2h2h6502300225900mm33mm12105212002220nDD0L9000.7438D12104487.2121020eD由参考文献1中图9-7得系数A：A=0.00019由参考文献1中图9-9得系数B：C150tE=1.9012×105因为522BEA1.9012100.0001924.0833所以2e02.7[p]B24.080.0537MPa0.3MPaD1210[p]p2,则δ2n，过小，不满足稳定性计算，应加大δ2n，。假设δ2n，=8mm则δ2e，=5.7mmL=900mmD0=1216mm0L9000.740D121602eD1216213.35.7由参考文献1中图9-7得系数A：A=0.00064由参考文献1中图9-9得系数B：C150tE=1.9012×105因为522BEA1.9012100.0006481.12332e05.7[p]B81.120.38MPa0.3MPaD1216[p]≥p2且较接近，则假设的δ2n，符合要求。故夹套筒体厚度确定δ2n，=8mm。（五）罐体和夹套的水压试验校核1.罐体的水压试验已知[σ]=189MPa[σ]t=189MPaP1=0.2MPaσs=345MPaφ=0.85-7-则MPaPPtT25.012.025.1][][25.111MPaMPaDPeT2649.038.297.42)7.41100(25.02)(s11e11T1所以水压试验时满足强度要求。2.夹套的水压试验已知[σ]=189MPa[σ]t=189MPaP2=0.3MPaσs=345MPaφ=0.85则MPaPPtT375.013.025.1][][25.122MPaMPaDPeT2649.006.487.42)7.41200(375.02)(s22e22T2所以水压试验时满足强度要求。二、传动装置（一）搅拌轴1.按强度计算搅拌轴的直径电机的功率P＝4KW，搅拌轴的转速n＝200/minr，文献[1]235表11-1取用材料为Q345R，[]＝0.6[]=0.6189=113.4MPa，剪切弹性模量G＝8.0×104MPa，许用单位扭转角[]＝1°/m。由69.55310Pmn得：m=649.55310200（Nmm）利用截面法得：maxTMm=649.55310100（Nmm）由max[]TmaxMW得：69.55310[]PWn=649.55310200113.4搅拌轴为实心轴，则：30.2Wd=649.55310200113.4d≥20.347mm取d＝30mm2.按扭转变形计算搅拌轴的直径-8-由3maxmax18010TPMGI以及4pdI32得：63449.553104180102008100.130=0.588（/m）因为最大单位扭转角max＝0.58/m＜[]＝1/m所以圆轴的刚度足够。考虑到搅拌轴与联轴器配合，d＝30mm可能需要进一步调整。搅拌轴的尺寸（HG/T2123—91）表4jDd螺栓螺钉销δ1d数量2d数量3d数量60040M122M121——12Bhcm1fef重量/Pn60—140110—34545.9不大于0.025（二）传动轴取传动的轴径等于搅拌轴轴径d’=30mm，相关尺寸可查参考文献2表18-37（列出具体数值）。（三）联轴器大型反应釜搅拌轴较长，常分为二至三段，用联轴器使上下搅拌轴成牢固的刚性联接。常用的联轴器有凸缘联轴器、夹壳形联轴器以及块式弹性联轴器。小型的反应釜可采用法兰将搅拌轴连接，轴的连接应垂直，中心线对正。本设计采用凸缘联轴器，根据d=30mm，查参考文献2表18-38得相关数据（列出具体数值）。联轴器的尺寸表5轴孔直径DN40D1d2d3dL1l2l3l螺栓数量规格118483576162207156M124l5l6l7lδbfR质量/kg8045