接管表 符号 A B C1，2 D E F G 公称尺寸DN 25 65 100 25 25 40 25 连接面形式 PL/RF PL/RF PL/RF PL/RF PL/RF PL/RF 用途 蒸汽入口 加料口 视镜 温度计管口 压缩空气入口 放料口 冷凝水出口
1. 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、人孔、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浆式搅拌器；考虑到机械轴封的实用性和应用的广泛性，所以轴封采用机械轴封。
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。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）搅拌器的设计。
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，包括总装图、零件图。
（6）编制技术要求，提出制造、装配、检验和试车等方面的要求。
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2. 反应釜釜体的设计
反应釜是有罐体和夹套两部分构成，罐体是反应的核心，为物料完成搅拌过程提
供一个空间。夹套为反应的操作温度提供保障，是一个套在罐体外的密封空间容器。
2.1 罐体和夹套的结构设计
罐体采用立式的圆筒形容器，有筒体和封头构成。通过支座安装在基础平台上。封头一般采用椭圆形封头。由于筒体内径Di<1500mm，因此下封头与筒体的连接采用焊接连接。而为了拆卸清洗方便，上封头采用法兰与筒体连接。
2.2 罐体几何尺寸计算
2.2.1 确定筒体内径
3 一般有工艺条件给定容积V、筒体内径D估算：D1?1
4v?i
i?式中i为长径比即：
HiDi ，由表4-2选取。根据题意取i=1.1，
已知V=2.4,则=1405mm, 将的D1圆整到公称直径系列，则D1=1400mm 表4-2：
种类 一般搅拌釜
设备内燃料类型 液--固相，液--液相物料
气--液相物料
发酵罐
i 1~1.3 1~2 1.7~2.5
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Di=D1=1400mm
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总深度 H =375mm 内表面积A=2.2346m2 容积V=0.3977m3 2.2.3 确定筒体的厚度Hi
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
VV算并进行圆整：H1=( V－封)/ 1m
V式中 封------------封头容积：0.3977m3
VV 1m------------1m高筒体容积：1m =1.539 m3 /m
得 H1= (2.4-0.3977)/1.539=1.301m 圆整后的H1=1.3m=1300mm 按筒高圆整后修正实际容积：
VV V= 1m×H1 + 封 =1.539*1.3+0.3977=2.3984<2.4m
复核结果符合规定范围
2.3 夹套几何尺寸计算
夹套内径D2可根据筒体内径D1按表4-3 D1 D2
选取：D2 =D1+100=1500mm
500~600 Di+50
700~1800 Di+100
2000~3000 Di+200
符合压力容器公称直径系列，装料系数夹套高H2 计算：H2 = （圆整后，H2 = 1000mm
?V-V封）/ V1m =(0.8*2.4-0.3977)/1.539=0.989m
?=0.8
夹套所包围的罐体的表面积，一定要大于工艺要求的传热面积F，即： F封＋F筒>=F 其中 F筒=H2 ×F1m 故 F封＋F筒 =2.2346＋4.40×1.1=6.6346>3㎡ 罐内不需要设置其他传热装置。
2.4 夹套反应釜的强度计算
夹套反应釜几何尺寸确定后，要根据已知的公称直径，设计压力和设计温度进行强
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度计算确定罐体及夹套的筒体和封头的厚度。 2.4.1 强度计算的原则及依据
强度计算中各参数的选取及计算，均应符合GB150-1998《钢制压力容器》的规定。 圆筒为正压外带夹套时：当圆筒的公称直径DN>=600㎜时，被夹套包围部分的圆筒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。 2.4.2 强度计算（按内压计算）
罐体和夹套材料选用20R，设计温度t1<=60℃（罐体内），t2=100℃（夹套内），设计压力p1 = 0.2（罐体内），液柱静压力
P1H=10-6ρgh=10-6*1.0*9.8*1400=0.014Mpa 罐体计算压力
P1C=P1+P1H=0.2+0.014=0.214 Mpa
夹套内介质为水蒸气，故其液柱静压力可以忽略不计，则夹套的计算压力为
p2 = 0.3（夹套内）。
p2C?p2?0.3Mpa
焊接接头系数为f=0.85
t[?]?133MPa,按内压计算 查表可知设计温度下，20R的许用应力为
?1?筒体的计算厚度 ：
PcD10.2?1400??1.239mm2[?]t??Pc2?133?0.85?0.2 PcD20.3?1500??1.992mmt2[?]??Pc2?133?0.85?0.2 PcD10.3?1400??1.239mm2[?]t??0.5Pc2?133?0.85?0.5?0.2 PcD20.3?1500??1.99mmt2[?]??0.5Pc2?133?0.85?0.5?0.2
?2?夹套的计算厚度 ：
?1'?筒体封头计算厚度：
?2'?夹套封头计算厚度：
取钢板厚度负偏差C1=0.6mm，由于双面腐蚀且微腐蚀，故腐蚀余量C2取最小厚度?min作为计算厚度? ???3mm 罐体筒体的设计厚度?1d???C2?5mm，
?2.0mm，
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'?罐体封头的设计厚度1d???C2?5mm
夹套筒体的设计厚度?2d???C2?5mm，
'?夹套封头的设计厚度2d???C2?5mm
则罐体筒体的名义厚度?1n??1d?5mm ?min??1?3?1.56?1.44?0.6?C1 夹套筒体的名义厚度?2n?5mm ?min??2?3?2.35?0.65?0.6?C1
''??5mm???1nmin1?3?2.35?0.65?0.6?C1 罐体封头的名义厚度 ''??5mm???2nmin2?3?2.34?0.66?0.6?C1 夹套封头的名义厚度
2.4.3 按外压对筒体和封头进行稳定性校核 1.由强度计算可得罐体名义厚度 ?n?5mm
查表得4.5-5.5是钢板的厚度负偏差C1?0.5mm则C?C1?C2?2?0.5?2.5mm 罐体筒体外径 D0?D1?2?n?1400?2?0.5?1410mm
1筒体计算长度 L?H2?h1?1225mm
3系数计算 L/D0?1225/1?410 0. 8D6/?e?1410/?2.5 56409当L/D0?0.863,D0/?e?564时，查的A=0.000093
2AE2?0.000093?2.0?105许用外压[P]???0.022?0.3
3(D0/?e)3?564所以5mm的钢板不能用。
2.假设名义厚度为10mm，由表可知 C1?0.8mm，则C?C1?C2?2?0.8?2.8mm 则罐体的有效厚度 ?e??n?C?10?2.?87.mm2
罐体筒体外径 D0?D1?2?n?1400?2?10?1420mm
1此时筒体的计算长度 L?H2?h1?1225mm
3系数计算 L/D0?1225/1?420 0. 8D6/?e?1420/?2.5 56803 10
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