化工设备反应釜课程设计ppt课件.ppt

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1、立式带夹套的反应釜设计,绪 论一、化工设备课程设计的目的和要求(1)课程设计的目的 化工设备课程设计是培养学生设计能力的重要实践教学环节。在教师指导下，通过课程设计，培养学生独立地运用所学到的基本理论并结合生产实际的知识，综合地分析和解决工程实际问题的能力。当学生完成课程设计后，应达到下列目的：1)通过课程设计，能够将化工设备课程和有关先修课程所学的知识，在设计中综合地加以运用，使学到的知识得到巩固、加深和提高。,2)初步培养学生独立进行工程设计的工作能力，树立正确的设计思想，掌提化工容器及设备设计的基本方法和程序，为今后从事工程设计打下良好的基础。3)使学生能够熟悉和运用设计资料，如有关国家

2、（部颁）标准，以完成作为工程技术人员在机械设计方面所必备的基本训练。(2)化工设备课程设计的要求通过课程设计应达到以下要求：1)树立正确的设计思想能够结合生产实际综合地考虑先进、安全、经济、可靠和实用等方面的要求，严肃认真地进行设计。2)具有积极主动的学习态度,在课程设计中遇到的问题，要随时查阅有关教科书或文献，通过积极思考，提出个人见解尽可能自己解决，不要太多地依靠指导老师帮助解决问题。3)正确处理好几个关系 继承和发展的关系 强调独立思考，并不等于设计者凭空假想，不依靠设计资料和继承前人经验，这样是得不出高质量设计的。对于初学设计的人来说，学会收集、理解、熟悉和使用各种资料，正是培养设计能

3、力的重要方面。因此正确处理好继承和发展条件下的抄、搬、套问题，正是设计能力强的重要表现。 正确使用标准规范 化工设备设计非常强调标准规范。但是并不是限制设计的创造和发展，因此遇到与设计要,求有矛盾时，经过必要的手续可以放弃标准而服从设计要求。但非标准件中的参数，一般仍宜按标准选用。 学会统筹兼顾、抓主要矛盾) 计算结果要服从结构设计的要求：对初学设计者，最易把设计片面划解为就是理论上的强度、刚度、稳定性等计算，认为这些计算结果不可更改，实际上，对一个合理的设计，这些计算结果只对零件尺寸提供某一个方面的依据。而部件实用尺寸一定要符合结构等方面的要求。) 按几何等式关系计算而得的尺寸，一般不能随意

4、圆整变动；按经验公式得来的尺寸一般应圆整使用。 ) 处理好计算与绘图的关系：设计中要求算、画、选、,改同时进行，但零件的尺寸以最后图样确定的为准。对尺寸作出修改后，有时并不一定要求再对零件强度等进行计算，可以据修改幅度、计算准确程度等来判断是否有必要再行计算。二、化工设备课程设计的内容和步骤(1) 课程设计的内容 根据设计任务书的要求和设计条件单的 内容，在二周的时间内， 完成一种典型钢制容器 或设备(如贮罐、反应釜) 的机械设计。 绘制设备 总装图一张、重要部件图一张；书写设计说明书一份。 (2)课程设计的一般步骤,1)准备阶段 设计前应准备好有关的设计资料、手册、图册。 认真研究设计条件单

5、，分析设计条件单中的技术特性参数、接管表中各接管的规格和用途、设备示意图，明确设计要求和设计内容。 设计前应认真复习教科书的内容、熟悉有关的设计资料和设计步骤。 结合实验室的现有实验设备（如列管式换热器、填料塔、精馏塔、反应釜等），熟悉典型设备的结构，为设计做准备。2)机械设计阶段 化工容器及设备的机械设计是在设备的工艺设计后进行的。其内容和任务是根据设备的工艺条件（如工作压力、,温度、介质腐蚀性、结构形式和尺寸、接管方位标高等），围绕着确定壳体壁厚这一尺寸进行的强度、刚度和稳定性的设计或校核计算；对设备内、外附件进行机械结构设计和选型。这一过程往往通过“边算、边选、边画、边改”的作法来实现，

6、没有一次成功完成整个设计的做法。 选材 当设计条件单中没有提供使用的材料牌号时，通常先按压力因素进行选材。当操作温度高于200或低于一40时，温度就是选材的决定因素；在腐蚀强烈或对物料的污染有特定要求的，腐蚀因素是选材的主要依据。当设计条,件单中提供了使用的材料牌号时，按要求使用，不需要另行选材。 外载荷的计算 外载荷的计算包括内压、外压、设备自重，零部件的偏载、风载载、地震载荷等，常用列表法，分项统计的方法来进行。 强度、刚度、稳定性设计或校核计算 根据结构形式、受力条件和材料的力学性能、耐腐性能等进行强度、刚度和稳定性计算，最后确定出合理的结构尺寸。 选用零部件设备的附件结构，一般由工艺设

7、计确定，附件的结构形式,在满足工艺要求的条件下，由受力条件、制造、安装等因素决定。如法兰、支座、人孔、视镜、液面计等附件。 传动装置的选型与计算 对带有机械传动、液压传动的设备，这部分零部件大都标准化、可参考有关手册（如机械零件设计手册）进行计算、选型。三、绘制设备装配图 (1)选择主视图 根据设备设计条件单中的图示特点，采用全剖视的表达方法，用以表达设备上各零部件之间的装配关系。(2)确定其它视图 主视图确定后，选择俯视（或侧视）图，以表达设备上各,接管周向方位及支座的数量、外形及周向方位，补充了主视图对这些部分表达的不足。 (3)选择辅助图及各种表达方法根据设备的结构特点，采用局部放大图等

8、表达方法来补充基本视图的不足，可用若干个局部放大图，分别表达设备与工艺接管、筒体与封头等连接情况和焊缝结构。(4)提出技术要求对设备制造、装配、检验和试车等工序提出合理的要求，以文字的形式标注在总装图上。四、绘制零部件图对于标准零部件，有专门厂家生产的，可以不绘制零部件图；对于具有独立结构的零部件需要绘图，以便加工制造。,五、设计计算说明书设计计算说明书是图纸设计的理论依据，是设计计算的整理和总结，是审核设计的技术文件之一。其内容一般有以下部分：(1)设计任务书； (2)前言；(3)目录； (4)设计条件单； (5)设计方案的分析和拟定； (6)各部分结构尺寸的确定和设计计算； (7)设备装配

9、图； (8)设备部件图；(9)鸣谢； (10)参考文献设计计算说明书要求计算结果正确，论述清楚、文字精练，插图简明，体式符合学校的有关规定，装订成册 。,立式带夹套的反应釜设计 带有搅拌装置的釜式反应器是化工、医药、染料、涂料等行业生产中常用的典型设备，它们的机械设计除涉及到化工设备机械基础教材中化工容器设计的内容外，还有不同的设计和计算要求。右图为一台典型的带搅拌及夹套传热的反应釜。由图可知，反应釜通常由釜体、传热、搅拌、传动、密封等装置及有关附件组成。,搅拌轴,夹 套,釜 体,机 架,减速器,电动机,密封装置,搅拌桨,温度计,釜体是物料进行反应的空间，由筒体及上、下封头组成。传热装置是为了

10、提供化学反应所需的热量或带走反应生成的热量。除了图中所用的夹套传热外，还有蛇管形式的传热装置。搅拌装置由搅拌器和搅拌轴组成，其作用是迅速、均匀地混合物料，强化传质传热过程，从而加快反应速率。为使搅拌器能够以一定的转速转动，需要设置与之配套的由电动机和减速机等组成的传动装置。反应釜上除了有设备法兰、管法兰等静密封结构外，还有保证转轴密封的动密封装置。可采用填料密封或机械密封。此外，根据工艺和维修要求，反应釜釜体上还设置了工艺接口管、人（手）孔、视镜、支座等许多附件。 反应釜的机械设计就是根据工艺设计所确定的操作容积、,工作压力、工作温度、介质情况、传热面积、搅拌形式、转速和功率、以及管口尺寸和方

11、位等工艺条件，选择各零部件的材料，确定反应釜釜体、夹套的结构型式和尺寸。通过强度、刚度和稳定性计算确定反应釜壳体、夹套壳体的壁厚和搅拌抽直径，并根据有关的标准对搅拌器、传动装置、密封装置和各种附件进行选型，然后绘出所需的装配图与必要的零部件图。 一、釜体的结构型式 反应釜的釜体由圆筒形壳体、上封头和下封头组成。封头型式多为椭球形，但对于含有固体颗粒或粘度较大物料的釜体，其下封头常采用便于出料的锥型封头；筒体与下,筒体与下封头一般采用焊接。上封头与筒体的连接方式由釜体的直径确定。当釜体直径 800时，人在釜内的活动空间较小，故一般采用法兰联接。当釜体直径 800时，封头与筒体也可焊接。内件的装拆

12、可通过封头上的人孔进入釜内来完成，有时为方便装拆和检修，既用法兰来连接封头和筒体，又在封头上开设人孔。(1)筒体的直径和高度反应釜的外形尺寸如图所示，其中筒体的内径 和长度 可如下确定。,D i,D j,H,H j,反应釜的外形,筒体直径 的确定 立式反应釜釜体的容积通常是指圆柱形筒体和下封头包含的容积，即：将釜体视为圆柱形筒体，初步估算釜体的内径 ，取将选定的 值代入上式，可初步估算出釜体的内径。考虑到釜体的内径应符合压力容器公称直径的标准。筒体的长度 的确定筒体的长度 可由下式确定,二、釜体壁厚的设计(1)内压筒体壁厚的设计 设计参数的确定 根据设备设计条件单中提供的有关技术特性参数和要求

13、，确定设计参数。设计压力 ：无安全装置取 1.1 ；装安全阀取 (1.051.1) ；装爆破膜取 ；计算压力 ： ， 5，可以忽略 ；设计温度 ： 取操作介质的最高温度；焊缝系数 ： 根据筒体纵向焊缝的结构和无损探伤的要求由教材中的焊缝系数表确定（见教材中表14-5） 壁厚附加量 ： 0.25mm； 取值见有关文献,筒体壁厚的设计碳钢、低合金制筒体壁厚的设计采用试差法；高合金制筒体的壁厚由壁厚计算公式确定。筒体的刚度校核碳钢和低合金钢制容器 3800 mm， 2 /1000且不小于3mm另加并圆整至 。 3800mm ， = /1000+4 mm (2)内压封头壁厚的设计封头的选型 釜体的上下

14、封头一般采用椭球型或碟型，且尽可能选用标准封头。当釜内有固体物料或物料粘度较大，下封头可选用锥形封头，以便卸料。,设计参数的确定见筒体设计参数的确定。但焊缝系数的取法与筒体略有不同，即当封头的内径1200mm时，采用整板冲压成型，焊缝系数取1。封头壁厚的计算设计方法与内压筒体壁厚的设计方法相同。当封头壁厚小于筒体壁厚时，将封头的壁厚调整至与筒体的壁厚一致；当封头壁厚大于筒体壁厚时，将封头的直边部分进行加工，以便等壁厚焊接和降低边缘应力。 三、外压釜体壁厚的设计 当夹套内介质的工作压力高于釜内压力时，被夹套包覆的釜体为外压容器，为防止釜体发生失稳，需要对其进行稳定性计算。,(1)外压圆筒壁厚的计

15、算-简化公式设计法 设计外压的确定根据设计条件单中釜体和夹套内介质的工作压力，确定设计外压 。圆筒壁厚的计算假设圆筒的壁厚为 ，由 = C、 分别计算出 、由公式 计算出临界长度 值由 或 计算出筒体的计算长度将 与 进行比较，若 ，筒体为长圆筒； 若 ，筒体为短圆筒,长圆筒临界压力：短圆筒临界压力：由 计算出 p ，对于圆筒m=3。将p与 p 进行比较，若p p ，则假设 合理；反之不合理，重新设计，直至满足p p为止。(2)图算法 外压圆筒所需的壁厚可利用教材中外压容器设计一章中的图15-415-7进行计算，过程如下：假设圆筒的壁厚为 ，由 、 ，分别计算出 、,L,L,在图15-4的 坐

16、标中找到 的值，将此点沿水平方向右移与对应的 / 线相交，当 50时取50； 0.05时取0.05。过此交点向下作垂直线与水平轴相交，找到交点的系数A值。 根据圆筒的材料选用图15-5图15-7，在图的下方找到系数A值，若A在曲线的右侧，在此点作一垂直线与对应的材料设计温度线相交，交点水平对应的值即为系数B。圆筒的许用外压 按下式计算： 若A在曲线的左侧，圆筒的许用外压 p按下式计算：,将p与 p进行比较，若p p ，则假设 合理；反之不合理，需要重新设计 ，直至满足p p为止。 (3)外压封头壁厚的设计设计外压的确定封头的设计外压与筒体相同。封头壁厚的计算设封头的壁厚为 ，令 = C ，根据

17、封头的形式确定当量半径 ，计算出 / 。用A=0.125 计算出系数A值。根据圆筒的材料选用图15-5图15-7，在图的下方找到系数A值，若A在曲线的右侧，在此点作一垂直线与对应的材料设计温度线相交，交点水平对应的值即为B系数。圆筒的许用外压p按下式计算：,若A在曲线的左侧，圆筒的许用外压p按下式计算： 将p与 p进行比较，若p p ，则假设 合理；反之不合理，需要重新设计 ，直至满足p p为止。当按内压容器设计出的釜体壁厚与按外压容器的设计的釜体壁厚不同时，取两者中的较大者。如上封头不包在夹套中，则不受外压作用，只按内压计算，但常取与下封头相同的壁厚。 四、釜体的压力试验 压力试验的目的是检

18、验釜体的宏观强度(是否有异常变形)和致密性(有无泄漏)。是化工设备出厂时必须进行的工序。,见教材有关章节。五、反应釜夹套的设计 (1)夹套的结构型式,H,H,H,H,夹套的结构型式,H,R30,R30,采用夹套传热时，为防止热量散失，需要在夹套外设置保温层。夹套的型式根据工艺设计要求和反应釜的具体结构进行选择，如要求上封头与筒体采用可拆性联结，则不能选用图中的型。图中的型应用最为广泛。其结构型式如下图。,型夹套的结构,D i,D j,150-200,D j,D i,S,h,45,不锈钢,碳 钢,碳 钢,D j,D i,S,45,不锈钢,(2)夹套的尺寸夹套壁与釜体壁间构成一个供传热介质流动的空

19、间，夹套的内径 一般可按下表确定。 夹套的内径 与筒体内径 之间的关系采用导热油加热时。夹套内径常取 +300，以增大夹套和釜体的间隙，减小流动阻力。 夹套高度 主要取决于传热面积的要求，但一般还应不低于釜内的料液高度以保持传热均匀。因此， 可如下估算：,将估算出的 稍加固整后再校核传热面积 ，即是否满足： 其中 为釜体下封头的内表面积， 为夹套包覆部分筒体的内表面积， 为工艺所需的传热面积。在确定夹套高度时，还要考虑两个因素(1)当反应釜筒体与上封头用法兰连接时，夹套上边缘与法兰下表面的间距应不小于150200mm ，以便装拆联接法兰的螺栓和螺母。(2)当反应釜采用悬挂式支座时，要避免因夹套

20、顶部的位置而影响支座的焊接地位。夹套的顶部和底部开有供传热介质进出的管口。加热蒸汽要从上端进入夹套，冷凝水从下端排出。如用液体进行加热或冷却侧必须下进上出，以保证传热液体充满夹套。,为了尽量排去夹套中的空气或其它不凝性气体，还常在夹套顶部另设排气管口，其直径不小于DN 10。夹套封头的型式与釜体下封头相同。(3)夹套圆筒壁厚的计算 夹套圆筒壁厚的计算参见釜体内压筒体壁厚的设计。(4)夹套封头壁厚的设计 夹套封头壁厚的设计参见釜体内压封头壁厚的设计。(5)夹套的压力试验 参见釜体的压力试验。注意：做夹套的压力试验时，先做釜体的压力试验，待釜体合格后，才焊上夹套做压力试验。六、传热装置的设计,(1

21、)夹套进气（汽）管的结构 采用气（汽）体作传热介质时，若夹套进气（汽）管内的气速较高，需考虑采取防止气体直接冲刷釜体外壁的措施。采用下图所示的防冲挡板或侧向开孔的进气管，在结构尺寸上要求气体进入夹套处的通气截面积大于进气管的横截面积。用液体作传热介质时，为了提高传热效果，在釜体外壁上焊接螺旋形导流板有利于提高液体流速、增大传热,夹套进气（汽）管的结构,流板系用扁钢沿筒体圆周方向螺旋绕制而成、且导流板与夹套内壁的间隙越小越好。(2)釜内蛇管的结构当工艺所需的传热面积较大，夹套的传热面积不能满足要,夹套内螺旋形导流板的结构,D i,D j,h,h,0-3,D j,D i,h,0-3,h,求，或釜内

22、衬里为导热性差的材料时，可采用蛇管传热。蛇管一般用管子盘旋成圆柱弹簧状，故亦称盘管，其结构如图所示。由于蛇管浸没在物料中，因此热损失小、传热效果好，还可起到搅拌导流筒的作用，提高了搅拌效率，但检修较麻烦。蛇管的传热面积与其管径、管长有关。为了保证蛇管内介质的流速和制造方便，蛇管管径一般为DN 25-65。 蛇管的进出口最好尽量设置在同一端，这样可只与一个端盖相连接而装拆方便。但蒸汽加热时要上进下出，以利冷却水的排出、减少振动。有时出于工,蛇管结构,D1,艺或结构需要。也可将进出口安排在筒体上。常见的蛇管进出口结构见下图。,（a） （b） （c） （d） （e）,蛇管进出口结构,(a)型用于蛇管

23、与封头可一起拆下的情况，(b)型用于蛇管需经常拆卸，而釜内又有足够空间可装拆法兰的场合；(c)型结构简单、使用可靠，要拆卸接头时可在设备外短节的焊缝处割断，装时再焊上；(d) 型为有衬里的结构；(e)型进出口管采用填料密封与封头连接，管端用螺纹法兰，适用于需要经常装拆蛇管的场合。七、釜体容器法兰的联接结构法兰联接结构由一对法兰、一个垫片、若干个螺栓和螺母构成，其设计内容包括：法兰的设计、密封面形式的选型、垫片设计、螺栓和螺母的设计等。,(1)法兰的设计容器法兰有甲型平焊法兰（JB/T47012000）、乙型平焊法兰（JB/T 47022000）、长颈法兰（JB/T 47032000）三种，设计

24、时首先由法兰的公称压力PN、公称直径DN由教材中的压力容器法兰分类及参数表确定确定其型式，然后根据法兰型式及其PN 、 DN ，由对应的容器法兰标准设计出法兰的结构和尺寸。 (2)密封面的形式容器法兰的密封面形式有平面密封面、凹凸密封面、榫槽密封面、环密封面。密封面的形式可根据操作介质、法兰的公称压力PN 、工作温度由教材中的压力容器法兰垫片选用表确定。,(3)垫片的设计根据材质的不同，垫片分为非金属垫片、组合式垫片和金属垫片三种，垫片的形式可根据操作介质、法兰的公称压力PN 、工作温度、法兰的型式由压力容器法兰垫片选用表确定。垫片的尺寸由法兰的公称压力、公称直径根据垫片的标准确定。压力容器法

25、兰非金属软垫片的结构见图、尺寸查压力容器法兰非金属软垫片的标准。 (4)螺栓、螺母的设计 螺栓、螺母的规格和数量由法兰的结构和尺寸确定，螺栓的,压力容器法兰非金属软垫片,Do,D i,长度由法兰的厚度（ ）、垫片的厚度（ ）、螺母的厚度（ ）、垫圈厚度（ ）、螺栓伸出长度 确定。(5) 垫片、螺栓、螺母的材料 根据法兰的型式、工作温度由法兰、垫片、螺栓、螺母的材料匹配表进行选材。八、管法兰的联接结构 (1) 钢制管法兰的设计 管法兰是压力容器及设备与管道联接的标准件、通用件。将操作介质的工作压力 圆整至符合规定的公称压力PN ，即管法兰的公称压力，根据接管的DN 和管法兰的公称压力PN ，由管

26、法兰标准确定法兰的类型。,(2)管法兰的密封面形式 管法兰的密封面形式有突面密封面、凹凸密封面、榫槽密封面等。密封面的形式可根据法兰的公称压力和公称直径，由表进行确定。(3)垫片的设计,非金属垫片,缠绕式垫片,垫片类型的确定与容器法兰垫片相同，类型确定后由公称压力PN、接管公称直径DN查管法兰垫片的标准设计出尺寸。管法兰非金属软垫片的结构与容器法兰非金属软垫片相似、尺寸查管法兰非金属软垫片的标准。 九、管口结构 反应釜上设有各种工艺物料进出管口、检测反应温度和压,金属包垫片,金属垫片,力的温度计口和压力表口、用于观察釜内搅拌反应情况的视镜、直径较大的反应釜上封头还有装拆检修所需的人孔。上述管口

27、的结构和有关标准均与教材中一般容器的管口相同，但对进出料管需要另加注意。 (1)进料管口 进料管一般都从釜顶引入，液相进料管须伸进釜内，防止液料沿封头内壁流入法兰密封面，对密封面和釜壁产生局部腐蚀。液相进料管下端管口成45切口，可使小流量时液流集中，减少静电。,进料管结构,(2)出料管口反应釜的出料有上出料和下出料两种方式。当需要将釜内液料输送到较高位置的设备中去或釜内液料有强腐蚀性或毒性而又无匹配的泵时，可利用压缩空气或氮气将液料经压料管从上部压出，这就是上出料，压料管的结构见图。为减小因搅拌而引起的压料管晃动，可用管卡或挡板将其固定。下出料即在,上出料管的结构,釜底中央开设一个卸料管口，适

28、用于需将釜内物料放入另一个较低位置的设备。管口与夹套处的结构如图 。(3)工艺接管口与仪表接管口反应釜上的接管用于介质的输送和测量、控制仪表的安装，,（a） （b） （c）,下出料管的结构,是通过设备上的管口与凸缘来实现的。管口与凸缘的结构如图。对于焊接的法兰管口（a），考虑安装螺栓的方便，管口的长度可按表选用。接管一般应采用无缝钢管，只有压力低于或等于0.6MPa、DN50mm和用于无毒、非易燃、非腐蚀性介质时，才能考虑使用低压流体输送用焊接钢管。若接管允许插入容器内部，则伸入的长度不低于1.5Sn，且大于或等于6mm。螺纹管口（b）主要用来安装温度计、压,管口与凸缘的结构,力表，根据安装的

29、要求可以制成内螺纹或外螺纹。当要求管口长度很短时，可采用能与管法兰直接装配的凸缘（c），凸缘已有标准系列，其缺点是双头螺栓在螺纹孔内折断后，取出比较困难。由于凸缘与管法兰配用，联接尺寸由选用的管法兰确定。十、人孔(或固体物料进口)的设计 人孔已有标准系列，常用的人孔标准有碳素钢、低合金钢人孔（HG2151421535-95）和不锈钢制人孔等。设计的人孔时，根据设备的公称直径DN、公称压力PN、,人孔(或固体物料进口),管法兰,接管,筒体(或封头),垫片,封头,手柄,DN,设计温度、材质、介质及使用用要求等条件，由人孔标准确定人孔的结构、各零件名称、材质及尺寸。固体物料进口的公称直径DN=200

30、，结构与人孔基本相同。十一、视 镜 视镜主要用来观察设备内物料及其反应情况，也可以作为液面指示镜。常用的视镜有视镜、带颈视镜和压力容器视镜(分别有带颈与不带颈两种)几种，结构型式见图。选择视镜时，应优先选用不带颈视镜，因为,视镜的结构型式,该视镜结构简单，不易结料，窥视范围大；当视镜需要斜装或设备直径较小时，采用带颈视镜；压力容器视镜用于公称压力较大的场合(大于0.6 )。 十二、反应釜的搅拌装置 (1)搅拌器的型式搅拌器的作用是推动静止的液料运动，维持搅拌过程所需的流体流动状态，以达到搅拌的目的。搅拌器的主要部件是桨叶，因此桨叶的几何形状、尺寸、数量及转速对搅拌器的功能和搅拌效果有重要影响。

31、常见的搅拌器型式如图所示。搅拌器的尺寸按标准HG/T212391中规范的主要参数确定。搅拌器的型式的选择可参考搅拌器选用表。,视 镜,布鲁马金式,齿片式,平直叶圆盘涡轮,锚 式,框 式,螺带式,螺杆式,折叶开启涡轮,推进式,弯叶圆盘涡轮,桨 式,弯叶开启涡轮,(2)搅拌轴直径的设计搅拌轴的强度计算反应釜的搅拌轴承受扭转和弯曲（或拉伸）的联合作用，其中以扭转作用为主。在设计圆轴直径时，假定轴发生纯扭转变形，用强度条件进行初步计算。然后用增加安全系数，降低材料的许用应力以弥补由于忽略弯曲等作用所引起的误差。若圆轴传递的功率为 、转速为则圆轴受到的外力偶矩为： (N mm)搅拌轴产生的最大扭矩由强度

32、条件 得：,在静载荷作用下，钢材的 与其 有如下关系: 考虑到搅拌轴除受扭转作用外，还受到弯曲等的作用，因此 值常取的更低一些。几种常用轴材料的 按下表选用。搅拌轴的刚度校核 搅拌轴在运转过程中不能产生过大的扭转变形，否则会引起,振动，造成轴封失效。因此要将轴的扭转变形限制在一定的许可范围内，为此，需要对搅拌轴进行刚度校核。过程如下： 1)由 计算出最大单位长度的扭转角 2)将 与许用单位长度的扭转角 进行比较，若 ，则刚度足够；反之，则刚度不够，搅拌轴直径需要重新设计，直至满足刚度条件为止。搅拌抽临界转速校核计算搅拌轴上驱动搅拌器运转时，可能由于结构不对称、材质不均匀、加工安装有误差，会使旋

33、转件偏离其几何轴线而产生离心力，使轴受到周期性载荷的干扰。当周期载荷的频率与搅拌轴的自然频率接近时，轴将产生剧烈振动，这种现象称,为轴的共振。产生共振时，搅拌铀的转速称为临界转速。轴的临界转速可以有许多个，最低的一个称为一阶临界转速，还有二阶、三阶。工程上将工作转速低于一阶临界转速的轴称为刚性轴，超过临界转速的轴称为挠性轴。轴的转速接近临界转速工作时，引起的强烈振动使轴和有关的零部件失效其至破坏而造成试车事故。计算搅拌轴的临界转速是为了使其工作转速避开临界转速，防止轴发生失稳破坏。一般常用的搅拌轴，常设计成刚性轴，使其工作转速 (0.750.8) ( 为轴的一阶临界转速)。反应釜的搅拌轴转速

34、200 时，应作临界转速校核计算。 (3)搅拌轴长度的设计 搅拌轴的长度 近似由釜外长度 、釜内未浸入液体的长度,、浸入液体的长度 三部分构成。即： 其中 （ 机架高； M减速机输出轴长度） （ 釜体筒体的长度； 封头深度；Hi 液体的装填高度）液体装填高度Hi 的确定：釜体筒体的装填高度: 式中 操作容积 液体的总装填高度:搅拌桨的搅拌效果和搅拌效率与其在釜体的位置和液柱高度有关。搅拌桨浸入液体内的最佳深度为： 浸入液体搅拌轴长度的确定：,当 时为最佳装填高度；当 时，需要设置两层搅拌桨。 十三、反应釜的传动装置带搅拌器的反应釜，需要电动机和传动装置来驱动搅拌器转,Hi,2Hi/3,2Hi/

35、3,Hi,传动装置一般安放在釜体的顶部。通常采用立式布置。如图所示。电动机的转速较高，通过减速机可将转速降至工艺要求的搅拌转速，再通过联轴器带动搅拌轴转动。 (1)电动机的选用反应釜传动装置上的电动机选用问题，主要是确定电动机的系列、功率、转速、安装方式及防爆要求等几项内容。电动机的系列反应釜常用的电动机系列有：Y（异步电动机）、YB（隔爆型异步电动机）、YX（改进型异步电动机）等几种，其特点和使用范围可查阅有关手册。一般异步电动机的同步转速,反应釜的传动装置,电动机,减速机,联轴器,机 架,搅拌轴,按电动机的极数分成几档，如3000、1500、1000、700及600 等，其中1500 的电

36、动机价格较低，供应较普遍，应用最广泛。电动机的功率电动机的功率必须满足搅拌器的运转功率、传动装置及轴封装置因摩擦而损耗的功率等要求，还要考虑在操作过程中可能出现不利条件造成功率过大的因素。电动机的功率可按下式确定： 电动机功率； 搅拌器功率； 轴封装置的摩擦损失； 传动装置的机械效率,轴封装置因摩擦而造成的功率损失与其结构有关，填料密封的功率损失约为搅拌器功率的10%，机械密封的功率损失一般为填料密封的1015%。传动装置的机械效率也与其结构有关，一般为0.70.98。 (2)电动机的安装型式电动机的安装一般有如图所示的几种型式，选用时可根据所选的减速机和机架对电动机安装位置的安排确定。,电动

37、机的安装型式,（a）B3型,（b）B5型,（c）B35型,（d）V1型,（e）V15型,(2)减速机的选用反应釜用的立式减速机主要有：三角皮带减速机、两级齿轮减速机、摆线针齿行星减速机、蜗杆减速机、谐波减速机等几种。,摆线针齿行星减速机,三角皮带减速机,蜗杆减速机,两级齿轮减速机,搅拌轴转速较高的一般选用三角皮带减速机或两级齿轮减速机，转速较低的选用摆线针轮减速机。由于搅拌转速大多在100 以下，同时摆线针轮减速机具有结构紧凑、体积小、重量轻、效率高、减速比大、寿命长、故障少、过载能力强、耐冲击等优点，所以摆线针轮减速机获到广泛应用。(3)联轴器的选择联轴器类型：刚性凸缘联轴器 、刚性夹壳联轴

38、器 、弹性圆柱销联轴器,刚性凸缘联轴器,刚性夹壳联轴器,弹性圆柱销联轴器,几种联轴器的性能,(4)传动装置的机架,反应釜立式传动装置是通过机架安装在釜体封头上的。机架是一个带有上、下法兰的壳体，上法兰与减速机底板相联；下法兰与封头上的底座相联。联轴器、轴封装置等零部件安装在壳体的空腔内。一般釜用传动装置的机架，按搅拌传动装置系统组合 HG2156395标,准系列中列出的有无支点机架、单支点机架和双支点机架两种，可供选用。,无支点机架,单支点机架,双支点机架,(5)底 座 底座焊接在釜体的上封头上，也可用以连接减速机和轴的密封装置。根据结构的不同，底座可分为整体式和分装式。结构见教材。十四、反应

39、釜的轴封装置反应釜的密封有两种：一种是静密封，如法兰联接的密封；另一种是动密封，轴封属于动密封。反应釜中应用的轴封结构主要有两大类，填料箱密封和机械密封。(1)填料箱密封 填料密封的结构填料箱密封的结构大体如图所示，它是由衬套、填料箱体、填料环、压盖、压紧螺栓等组成。其密封的原理是：被装填在搅拌轴和填料函之间环形间隙中的填料，在压盖压力的作用下，沿搅拌轴表面会产生径向压紧力。,填料中的润滑剂在径向压紧力的作用下被挤出，在搅拌轴的表面形成一层极薄的液膜。这层液膜一方面使搅拌轴得到润滑，另一方面起到阻止设备内流体漏出或外部流体渗入的作用，而达到轴向密封的目的。搅拌轴用填料密封箱的品种如表。填料箱公

40、称直径系列为30，40，50，60，70，80，90，100，110，120，130，140，150，160。 标记示例：公称轴径DN80mm的常压不锈钢填料箱（PN0.1MPa），,填料箱体,O形密封圈,水夹套,填料环,压盖,压紧螺栓,衬套,填料密封的结构,材料为0Cr18Ni11Ti，标记为：填料箱80-，HG21537.492-6 搅拌轴用填料密封箱的品种注：0Cr18Ni11Ti 00Cr17Ni114Mo2 (2)机械密封,机械密封是一种比较新型的密封结构。它的泄漏量少，使用寿命长，摩擦功率损耗小，轴或轴套不受磨损，耐振性能好，常用于高低温、易燃易爆有毒介质的场合。但结构复杂，密封环

41、加工精度要求高，安装技术要求高，装拆不方便，成本高。,1-上、下静环密封圈；2-下静环；3-下动环；4 -上、下动环密封圈； 5-套筒密封圈； 6-弹簧；7-上动环； 8-上静环；9-套筒； 10-套筒紧定螺钉； 11-密封腔； 12-压紧圈,机械密封的结构,反应釜常用机械密封的基本形式如图,202型 204型,205型 206型 207型,212型 222型,釜用机械密封的基本形式,釜用机械密封结构的选型,填料密封的装置,机械密封的装置,十四、支座的选型及设计 (1)支座的选型及尺寸的初步设计悬挂式支座的选型根据设备外部是否设置有保温层，选取耳式A或B型支座，支座数量为4个。悬挂式支座的尺寸

42、的初步设计反应釜总质量的估算： 式中：m1 釜体的质量； m2夹套的质量；m3搅拌装置的质量；m4附件的质量； m5保温层的的质量 物料总质量的估算：式中： mj釜体介质的质量； md 夹套内导介质的质量每个支座承受的重量约为：,根据Q、DN由耳式支座标准初选A或B耳式支座号和尺寸。(2)支座载荷的校核计算 耳式支座实际承受的载荷见图按下式近似计算：k不均匀系数，安装3个支座时，取k 1，安装3个以上支座时，取k 0.83 p水平力，取 pW和pe的大值， 当容器高径比不大于5，且总高度Ho不大于10m时，水平地震力：,D,Se,P,Q,h,Ho,反应釜的受力,地震系数，对7，8，9度地震分别取0.23，0.45，0.90。水平风载荷pW ： 风压高度变化系数，按设备质心所处高度取； Do 容器外径，有保温层时取保温层外径，； 10m高度处的基本风压值，。将实际承受的载荷值Q与承受的许用载荷Q进行比较，若Q Q，则选用的支座满足要求；反之，需要重新选择。,十五、反应釜的装配图,十六、压力容器的加工过程及加工设备 (1)筒体的加工,三辊卷板机,X射线定向探伤仪,X射线周向探伤仪,