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1、安徽理工大学课程设计（论文）任务书 机械工程 学院 过控 教研室学 号2009302639学生姓名罗自强专业（班级）过控09-4班设计题目夹套反应釜设计设计技术参数 容器内 夹套内 全容积：0.9工作压力/MPa ： 0.18 0.25 传热面积/：大于3设计压力/MPa ： 0.2 0.3 腐蚀情况：微弱工作温度/： 100 130 推荐材料：Q345R设计温度/： 120 150 搅拌器形式：六斜叶圆盘涡轮式介质： 燃料及有机溶剂 蒸汽 搅拌轴转速/(r/min)：200 轴功率/kW：4设计要求1、罐体和夹套几何尺寸计算2、搅拌装置的设计3、传动装置的设计4、轴封装置的选用5、工艺接管及
2、附件的选用6、焊缝结构的设计工作量设计说明书不少于6000字；一张图纸装配图。工作计划第一周：借书籍、查资料，确定总体方案及相关数据；第二周：编写课程设计说明书，确定画图相关尺寸；第三周：画装备图。参考资料方书起,魏新利.化工设备课程设计指导.北京：化学工业出版社,2010.8蔡纪宁,张莉彦主编，化工设备机械基础课程设计指导书（第二版）.北京：化学工业出版社,2010.8郑津洋,董其伍,桑芝富主编.过程设备设计（第三版）.北京：化学工业出版社,2010.6董大勤,袁凤隐编.压力容器设计手册.北京：化学工业出版社,2005.7董怀武,刘传慧主编.画法几何及机械制图（第2版）.武汉：武汉理工大学出
3、版社,2001.6指导教师签字教研室主任签字 年 月 日目录一、设计条件及设计内容分析1二、搅拌容器尺寸的确定及结构选型22.1搅拌釜直径设计计算22.2筒体厚度的计算22.3筒体封头的设计32.4筒体长度H的设计42.5外压筒体的壁厚确定42.6外压封头的壁厚的设计5三、夹套尺寸的设计计算53.1夹套公称直径DN的确定53.2夹套筒体壁厚的设计63.3夹套筒体长度H的计算63.4夹套封头的设计6四、反应釜附件的选型及尺寸设计74.1封头法兰的设计74.1.1封头法兰尺寸及结构74.1.2封头法兰密封面的选型84.2工艺接管94.2.1工艺接管尺寸的确定94.2.2接管垫片尺寸及材质114.3
4、手孔的设计124.4视镜的选型13五、搅拌装置的选型与尺寸设计计算145.1搅拌轴直径的初步计算145.1.1搅拌轴直径的设计145.1.2搅拌轴刚度的校核145.2搅拌轴轴承的选择145.3联轴器的选择155.4搅拌器的设计165.5挡板的设计与计算17六、传动装置的选型和尺寸计算176.1凸缘法兰的选型176.2安装底盖的选型186.3机架的选型196.4安装底盖与密封箱体、机架的配置196.5电动机的选型206.6减速器的选型216.7搅拌轴长度的设计216.8搅拌轴的结构216.9支座的计算216.10密封形式的选择23七、焊接的形式与尺寸24八、开孔补强计算268.1封头开手孔后削弱
5、的金属面积的计算268.2接管起补强作用金属面积的计算278.3焊缝起补强作用金属面积的计算27九、反应釜釜体及夹套的压力试验279.1釜体的液压试验279.1.1水压试验压力的确定279.1.2水压试验的强度校核289.1.3压力表量程289.1.4水压试验的操作过程289.2釜体的气压试验289.2.1气体实验压力的确定289.2.2气压试验的强度校核289.2.3气压试验的操作过程299.3夹套的液压试验299.3.1水压试验压力的确定299.3.2水压试验的强度校核299.3.3压力表量程299.3.4液压试验的操作过程29十、反应釜的装配图（见大图）29课程设计总结30参考文献31一
6、、设计条件及设计内容分析搅拌设备主要用于物料的混合、传热、传质和反应等过程，主要有搅拌容器、夹套、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如图1-1所示。图1-1搅拌釜整体结构由实际条件单可知，设计的反应釜体积为；容器内工作压力设计压力、工作温度、设计温度；夹套内工作压力设计压力、工作温度、设计温度；容器内介质为染料及有机溶剂、夹套内为蒸汽；传热面积；腐蚀情况微弱；推荐材料；搅拌器形式圆盘涡轮式；搅拌轴转速；轴功率。本次课程设计工艺参数已经由老师基给出，所以本次我们的任务主要是机械设计部分。其中主要包括对搅拌器容积、传动装置、轴封以及内部构件等进行结构设计、强度、刚度或
7、稳定性的计算，以及标准件或常用零部件的合理选型。根据设计任务书，搅拌设备的机械设计可按以下内容和步骤进行： 总体结构设计。 根据工艺条件同时考虑加工、安装和维修方便，确定封头类型、传热面传动类型、轴封和各种附件的结构形式。 搅拌容器的设计。 根据工艺参数确定各部分几何尺寸；考虑压力、温度、腐蚀等因素，选择釜体和夹套材料；对罐体、封头、夹套等进行强度及稳定性计算、校核。 传动系统设计。 选择电机，确定传动类型，选择减速器、联轴器、机座及底座等。 确定轴封类型及有关零部件。 绘制施工图及编制技术要求。二、搅拌容器尺寸的确定及结构选型搅拌设备的罐体一般是立式圆筒形容器，由顶盖、筒体和罐底组成，罐底大
8、多数为椭圆形封头，必要时也可选锥形封头。顶盖选用椭圆形封头或平盖。罐体与筒体的连接。顶盖与筒体的连接形式分为可拆和不可拆两种。根据此次课程设计的工艺要求，我准备选择立式圆筒形容器，上下均采用椭圆形封头，但为安装，维修清洗方便，上封头选用可拆式法兰连接。2.1搅拌釜直径设计计算表2-1常用搅拌容器的高径比种类筒体内物料类型高径比反应釜、混合槽、溶解槽液-液或液-固体系反应釜、分散槽气液体系聚合釜悬浮液、乳化液搅拌发酵罐气-液体系根据设计说明书给出的数据：介质为染料和有机溶剂，全容积，由表2-1选取高径比，装料系数，已知筒体内径公式为： （2-1）则由公式（2-1）可得由文献可得：圆整后取罐的内径
9、为2.2筒体厚度的计算设计参数的确定：设计压力设计温度 焊缝系数（双面焊对接接头，局部无损检测）许用应力：根据材料Q345R、设计温度、由文献可知钢板负偏差 腐蚀裕量 （双面微弱腐蚀）已知筒体厚度计算公式为： （2-2）由公式（2-2）可得因为钢制压力容器不加腐蚀裕量的制造厚度至少为，加上腐蚀裕量，所以名义厚度2.3筒体封头的设计由文献选择标准椭圆型封头，代号EHA来自标准JB/T4746-2002设计参数的确定p=0.2MPa, 已知封头厚度的设计计算公式为： （2-3） 所以由公式（2-3）可得因为考虑钢材加工厚度不加腐蚀裕量最少为3mm，所以取名义厚度和筒体厚度一致。封头直边尺寸、体积的
10、确定根据DN=1000mm，由文献知：直边高度 体积深度H=275mm 内表面积2.4筒体长度H的设计 （2-4） （2-5） （2-6）所以可得： （2-7）由公式（2-7）可得圆整得：H=960mm2.5外压筒体的壁厚确定根据参考文献3，采用工程设计法，确定外压筒体的名义厚度如下：假设名义厚度则有效厚度为： （2-8）由公式（2-8）得 （2-9）由公式（2-9）得 （2-10）由公式（2-9）得查文献3可得 （2-11）由公式（2-11）得因为所以假设名义厚度成立，能够满足要求的条件。2.6外压封头的壁厚的设计封头的设计外压与筒体相同，即设计压力因为封头要与筒体焊接，为加工制造方便，先假
11、设封头的名义厚度等于筒体的名义厚度即：由公式（2-8）得 （2-12）由公式（2-12）得根据文献可查得 （2-13）由公式（2-13）得 （2-14）由公式（2-14）得再根据文献可查得系数 （2-15）由公式（2-15）得因此椭圆封头为制造方便取厚度与筒体相同成立，满足给定条件的要求。三、夹套尺寸的设计计算3.1夹套公称直径DN的确定由表3-1可知：表3-1夹套内径 /mm夹套计算压力的确定：筒体仅受内压，根据给定的已知条件可知3.2夹套筒体壁厚的设计由公式（2-2）得又因为钢材不加腐蚀裕量的制造最小厚度应不小于3mm,所以取名义厚度3.3夹套筒体长度H的计算 （3-1）由公式（3-1）得
12、经圆整后取3.4夹套封头的设计夹套的下封头选标准椭球型封头，内径与筒体相同。代号EHA，标准JB/T4746-2002.夹套的上封头选带折边锥形封头，且半锥角椭球形封头厚度的设计：因为设计压力且为内压容器所以由公式（2-3）得因为钢板不加腐蚀裕量的最小制造厚度应不小于3mm所以核算传热面积：圆筒内传热表面积查JB/T4746-2002知椭圆封头表面积为：所以因为要求的传热面积为，所以经核算夹套的高度符合要求四、反应釜附件的选型及尺寸设计设计内容包括：法兰的设计、密封面形式的选型、垫片设计、螺栓和螺母的设计。4.1封头法兰的设计4.1.1封头法兰尺寸及结构根据，由文献确定法兰的类型为甲型平焊法兰。结构如图4-1所示法兰尺寸如表4-1所示表4-1 法兰结构尺寸公称直径法兰/mm螺栓规格数量1
