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1、课程设计题 目 结晶釜的设计 学 院 化学化工学院 专 业 化学工程与工艺 班 级 化工1001 学 生 付 沛 松 学 号 20100221040 指导教师 化学工程系课程指导小组 二一二年 十二月 三十一日 目 录1. 结晶釜的结构31.1 结晶釜的功能和用途31.2 结晶釜的反应条件32. 设计标准43. 设计方案的分析和拟定44. 各部分结构尺寸的确定和设计计算54.1 罐体和夹套的结构设计54.1.1 罐体几何尺寸计算64.1.2 夹套几何尺寸计算74.2 结晶釜的强度计算84.2.1 强度计算(按内压计算强度)84.2.2 稳定性校核(按外压校核厚度)104.2.3水压试验校核13
2、4.3 结晶釜的搅拌器144.3.1 搅拌装置的搅拌器144.3.2 搅拌器的安装方式及其与轴连接的结构设计144.3.3 搅拌装置的搅拌轴设计1544 结晶釜的传动装置设计164.4.1 常用电机及其连接尺寸164.4.2凸缘法兰164.4.3安装底盖164.5 结晶釜的轴封装置设计164.5.1 填料密封174.5.2 机械密封174.6结晶釜的其他附件设计184.6.1 支座184.6.2 手孔和人孔184.6.3 设备接口185. 参考文献2141.结晶釜的结构1.1 结晶釜的功能和用途结晶釜主要由搅拌容器、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。 搅拌容器分
3、罐体和夹套两部分，主要由封头和筒体组成，多为中、低压压力容器；搅拌装置由搅拌器和搅拌轴组成，其形成通常由工艺设计而定；传动装置是为带动搅拌装置设置的，主要由电机、减速器、联轴器和传动轴等组成；轴封装置为动密封，一般采用机械密封或填料密封；它们与支座、人孔、工艺管等附件一起，构成完整的结晶釜。结晶釜是物料混合反应后，夹层内需冷冻水或冷媒水急剧降温的结晶设备，其关键环节在于夹层面积的大小，搅拌器的结构形式和物料出口形式，罐体内高精度抛光，以及罐体内清洗无死角的要求来满足工艺使用条件。结晶釜是化工、制药、食品等行业的物料混合、加温、降温、搅拌等国内过程中的混合反应设备。由于工艺和介质不同，物料有易燃
4、、易爆、巨毒、高温高压的状况常为多见。设备的搅拌形式、转速、加温和降温的要求不同。该设备的设计选材、结构和减速机防爆与不防爆要求也不同。1.1 结晶釜的反应条件 结晶釜的设计要注重反应的条件，一般考虑夹套和搅拌器的材料、上下进出口的设计，主要分为温度、压强、进料口和出料口、材料这几个因素。 温度-这个一般都应当有严格的控制，所以在设计的时候要注意温度计选择。要是反应温度高可能要使用油 浸泡温度计，所以要留可以装油的管槽，要是温度低还要注意冰封现象发生。要是温度在100度到0度之间，要求不高的情况下，可以用塞子直接套温度计（注意压强）。 压强-压强的高低要选择合适的反应釜，一般只要能承受两倍的大
5、气压就可以了。本设计是在负压条件下完成。 进料口和出料口-一般进料口做一定大就一个可以了，要注意一些比如回流口、真空口什么的，还有就是出料口的大小，有些物质反应后不容易放出，所以要设计合适。 材料-一般反应釜都是玻璃的，要是工业生产最好用搪瓷的，搅拌的金属要注意保护不要被腐蚀，放料活塞要可以防腐。 还有就是夹套的进出水的控制，防止部分比如盐水的滞留。2. 设计标准（1）HG/T 20569-94 机械搅拌设备（2）GB 150-1998 钢制压力容器（3）HG 2156321572-95 HG 21537.78-92 搅拌传动装置（4）TCED S8-90 压力容器强度计算书统一格式（5）CD
6、 130A20-86 化工设备设计文件编制规定3. 设计方案的分析和拟定此次我要设计的是全容积为3.5，操作容积为2.5的结晶釜。1、设计压力：容器内的设计压力为负压，夹套内的设计压力为0.2MPa，由此可知本反应釜是在常压下工作 。2、设计温度：容器内的设计温度80到100，夹套内的设计温度3.5 综上所述，筒体和夹套尺寸为下表4-6所示：表4-6 筒体和夹套尺寸直径(mm)高度（mm）筒体20001000夹套21009304.2 夹套反应釜的强度计算4.2.1 强度计算(按内压计算强度)据工艺条件或腐蚀情况确定，设备材料选用Q235-A。由工艺条件给定, 设计压力（罐体内） =0.2MPa
7、， 设计压力（夹套内） =0.3MPa， 设计温度（罐体内） 100， 设计温度（夹套内） 150。 选取罐体及夹套焊接接头系数 =0.85。罐体筒体计算厚度按式计算，得 夹套筒体计算厚度按式 计算，得 罐体封头计算厚度按式 计算，得 夹套封头计算厚度按式 计算，得 壁厚附加量，其中C1为钢板负偏差，初步取=0.6mm, 腐蚀裕量=2mm,热加工减薄量=2（封头热加工=0.5mm），因此：=0.6+2+0=2.6mm罐体筒体设计厚度按式 计算，得=1.04+2.0=3.04mm夹套筒体设计厚度按式 计算，得 =1.72+2.0=3.72mm罐体封头设计厚度按式 计算，得 =1.04+2.0=3.04mm夹套封头设计厚度按式 计算，得 =1.72+2.0=3.72mm 圆整选取罐体筒体名义厚度 =5mm 圆整选取夹套筒体名义厚度 =5mm 圆整选取罐体封头名义厚度 =5mm 圆整选取夹套封头名义厚度 =5mm4.2.2 稳定性校核(按外压校核厚度) 1、假设罐体筒体名义厚度 =8 mm钢板厚度负偏差,选取钢板厚度负偏差 =0.6mm据经验规律，腐蚀裕量 =2.0mm厚度附加量按式计算，得 =0.6+2.0=2.6mm罐体筒体有效厚度按式
