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1、课程设计搅拌反应釜设计#:学号: 专业: 学院: 指导老师: 年月日 目录一 设计内容概述1. 1 设计要求1. 2 设计步骤1. 3 设计参数二 罐体和夹套的结构设计2. 1 几何尺寸2. 2 厚度计算2. 3 最小壁厚2. 4 应力校核三传动部分的部件选取 3.1 搅拌器的设计 3.2 电机选取 3.3 减速器选取 3.4 传动轴设计 3.5 支撑与密封设计 四 参考文献8 / 10一 设计内容概述一设计要求：压力容器的基本要求是安全性和经济性的统一.安全是前提,经济是目标,在充分保证安全的前提下,尽可能做到经济.经济性包括材料的节约,经济的制造过程,经济的安装维修.搅拌容器常被称为搅拌釜
2、,当作反应器用时,称为搅拌釜式反应器,简称反应釜.反应釜广泛应用于合成塑料、合成纤维、合成橡胶、农药、化肥等行业.反应釜由搅拌器、搅拌装置、传动装置、轴封装置与支座、人孔、工艺接管等附件组成.压力容器的设计,包括设计图样,技术条件,强度计算书,必要时还要包括设计或安装、使用说明书.若按分析设计标准设计,还应提供应力分析报告.强度计算书的内容至少应包括：设计条件,所用规范和标准、材料、腐蚀裕度、计算厚度、名义厚度、计算应力等.设计图样包括总图和零部件图.设计条件,应根据设计任务提供的原始数据和工艺要求进行设计,即首先满足工艺设计条件.设计条件常用设计条件图表示,主要包括简图,设计要求,接管表等内
3、容.简图示意性地画出了容器的主体,主要内件的形状,部分结构尺寸,接管位置,支座形式与其它需要表达的内容.二设计步骤：1.进行罐体和夹套设计计算；2.搅拌器设计；3.传动系统设计；4.选择轴封；5.选择支座形式并计算；6.手孔校核计算；7.选择接管,管法兰,设备法兰.设计参数与要求容器内夹套内工作压力,MPa0.180.25设计压力,MPa0.20.3工作温度,100130设计温度,120150介质染料与有机溶剂冷却水或蒸汽全容积, 1.0操作容积, 0.80传热面积, 3腐蚀情况微弱推荐材料Q235-A 接 管 表符号公称尺寸 DN连接面形式用途A25蒸汽入口B25加料口C80视镜D65温度计
4、管口E25压缩空气入口F40放料口G25冷凝水出口H100手孔 三设计参数：设计一台夹套传热式配料罐二、罐体和夹套的结构设计 几何尺寸 1-1全容积 V=1.0m3 1-2 操作容积V1=0.80 m3 1-3 传热面积 F=3m2 1-4 釜体形式：圆筒形 1-5 封头形式：椭圆形1-6 长径比 i= H1/ D1=1.6 1-7 初算筒体内径 带入计算得：0.9267m 1-8 圆整筒体内径 =1000mm 1-9 1米高的容积 按附表D-1选取 =0.785 m3 1-10 釜体封头容积 按附表D-2选取 =0.1505 m3 1-11 釜体高度=/ =1.08m 1-12圆整釜体高度=
5、1100mm 1-13 实际容积V=*+=0.636*1.4+0.1113=1.014 1-14 夹套筒体内径 按表4-3选取得：=+100=1100mm 1-15 装料系数=/V=0.8 1-16操作容积=0.8 1-17 夹套筒体高度/=0.827 1-18 圆整夹套筒体高度=900mm 1-19 罐体封头内表面积 按附表D-2选取 F1封=1.1625 1-20 一米高筒体内表面积 按附表D-1选取 F1m=3.141-21 实总传热面积 按式4-5校核 F=F1m*H2+F1封=3.14*0.9+1.1625=3.6253.二厚度计算按内压进行强度计算 2-1设备材料 Q235-A 2
6、-2设计压力罐体内P1=0.2MPa 2-3设计压力夹套内 P2=0.3MPa 2-4设计温度罐体内t1=120 2-5设计温度夹套内t2=150 2-5液柱静压力P1H= 10-6gh=0.014MPa 2-6计算压力 P1C=P1=0.214MPa 2-7液柱静压力 P2H=0MPa 2-8计算压力P2C= P2=0.3 MPa 2-9罐体与夹套焊接系数 采用双面焊,局部无损探伤 =0.85 2-10设计温度下材料许用应力t=113Mpa 2-11罐体筒体计算厚度=1.12mm,按最小壁厚原则取为3mm 2-12夹套筒体计算厚度=1.72mm,按最小壁厚原则取为3mm 2-13罐体封头计算
7、厚度,按最小壁厚原则取为3mm 2-14夹头封头计算厚度,按最小壁厚原则取为3mm 2-15取最小厚度 min=3mm作为计算厚度 ,mm 2-16取钢板厚度负偏差 C1=0.6mm 2-17腐蚀裕度C2=2.0mm 2-18厚度附加量 C=C1+C2=2. 6mm 2-19罐体筒体设计厚度 1c= +C2=3+2.6=6mm 2-20夹套筒体设计厚度 2C= +C2=3+2.6=6mm 2-21罐体封头设计厚度 1C= +C2=3+2.6=6mm 2-22夹套封头设计厚度 2C= +C2=3+2.6=6mm 2-23罐体筒体名义厚度 1n=6mm 2-24夹套筒体名义厚度 2n=6mm 2-
8、25罐体封头名义厚度 1n=6mm 2-26夹套封头名义厚度 2n=6mm三最小壁厚按外压校核厚度 3-1罐体筒体名义厚度 1n=6mm 3-2厚度附加量 C=C1+C2=0.6+2.0=2.6mm 3-3罐体筒体有效厚度1e =1n -C=3.4mm 3-4罐体筒体外径D1O =+21n=1000+2*6=1012mm 3-5筒体计算长度L=H2+1/3h1+h2=900+1/3*275 =992mm 3-6系数L/D1O=1012/992=1.021 3-7系数D1O/1e=992/3.4=292 3-8系数 查参考文献1 图11-5 得： A=0.0003 3-9系数 查参考文献1 图无
9、法查出B,因此需按照其他公式计算 3-10需用外压力P=0.28Mpa0.3MPa 3-11罐体筒体名义厚度1n=8mm 3-12厚度附加量C=C1+C2=0.8+2.0=2.8mm 3-13罐体筒体有效厚度1e=1n-C=8-2.8=5.2mm3-14罐体筒体外径D1O=D1+21n=1000+2*8=1016mm 3-15筒体计算长度L=H2+1/3h1=992mm 3-16系数L/D1O=1016/992=1.024 3-17系数D1O /1e=992/5.2=191 3-18系数A=0.0004 3-19系数无法查出,因此需要按照其他公式计算 3-20许用外压力=0.43Mpa0.3M
10、pa 所以稳定. 3-21筒体罐体名义厚度1n =8 3-22筒体封头名义厚度1n=8 3-23厚度附加量C=C1+C2=0.8+2.0=2.8mm 3-24罐体封头有效厚度1e= 1n-C=8-2.8=5.2mm 3-25罐体封头外径D1O= D1+2*1n=1000+2*16=1012mm 3-26标准椭圆封头当量球壳外半径R1O=0.9 *D1O=0.9*992=892.8mm 3-27系数A= =0.0006 3-28系数 查参考文献1 图 11-8 得：B=101 3-29许用外压力=0.43MPa0.3MPa 3-30罐体封头名义厚度1n=8mm 四水压试验校核4-1罐体试验压力P
11、1T=1.25P1=1.25*0.2=0.56MPa 4-2夹套水压试验压力P1T=1.25P2=1.25*0.3=0.78Mpa 4-3材料屈服点应力s=235MPa 4-4 0.9=0.9*0.85*235=179.8MPa 4-5罐体圆筒应力=82.6179.8MPa 4-6夹套内压试验应力=126.6179.8MPa 三传动部分的部件选取3.1 搅拌器的设计 在本课程设计中,选择推进式搅拌器,它类似风扇扇叶结构.推进式搅拌器 直径Dj=0.33D1,即为300mm,转速为200r/min.故所选的推进式搅拌器的主要尺寸 为Dj=300mm,D=40mm,d1=80mm,Do=M12,H
12、=65. 3.2 电机选取 根据功率选取Y132M2-6型电动机,P=5.5KW,n=960r/min. 3.3 减速器选取 根据反应釜的特点选取P系列带传动减速机,单级. 3.4 搅拌轴校核 轴功率 P=5.5KW85.3%=4.69KW; 轴转数 n=200r/min; 轴材料 45钢； 轴所传递转矩 材料许用扭转切应力=35N/mm2 ； 3.4.6 轴的扭转强度校核公式：, 3.4.7 3.4.7 轴的临界转速公式：r/min=r/min 取r/min 3.4.7 搅拌器转速为=200r/min 3.5 支撑与密封设计 反应釜是立式安装,故采用耳式支座,并选择B型筋板.选择的耳式支座支座号为3,允许载荷30KN,高度200mm,地脚螺栓30-M24.反应釜搅拌轴处的密封,属于动密封,选用填料密封.用PN=0.6MPa,轴颈d=40mm,D1=175mm,D2=145mm,H=147mm.四 参考文献1、化工设备机械基础第二版赵军张有忱 段成红 编 化学工业2、化工设备机械基础 课程设计指导书 蔡纪宁 张秋翔 编化学工业3、化工机械手册 化工机械手册编辑委员会 编 #大学
