反应釜设计的有关内容
一、设计条件及设计内容分析
由设计条件单可知，设计的反应釜体积为1.5m、操作体积为1.2m；搅拌装置配制的电机功率为2.2KW、搅拌轴的转速为100r/min、搅拌桨的形式为浆式；加热的方式为用夹套内的水进行电加热；装置上设有8个工艺接管、2个视镜、4个耳式支座、10个电加热器套管、1个固体物料进口、2个测控接管。反应釜设计的内容主要有： （1）釜体的强度、刚度、稳定性计算和结构设计； （2）夹套的的强度、刚度计算和结构设计； （3）设计釜体的法兰联接结构、选择接管、管法兰； （4）人孔的选型及补强计算； （5）支座选型及验算； （6）视镜的选型；
（7）焊缝的结构与尺寸设计； （8）电机、减速器的选型；
（9）搅拌轴及框式搅拌桨的尺寸设计； （10）选择联轴器； （11）设计机架结构及尺寸； （12）设计底盖结构及尺寸； （13）选择轴封形式；
（14）绘总装配图及搅拌轴零件图等。
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第一章 反应釜釜体的设计
1.1 釜体公称直径DN和公称压力PN的确定
1.1.1 釜体DN的确定
将釜体视为筒体，取L/D=1.2 由V=(π/4)DiL，L=1.2Di 则：
2Di?34V34?1.5=，Di?1.168m，圆整Di?1200mm 1.2?3.141.2p由【1】表16-1，可知釜体的DN?1200mm
1.1.2 釜体PN的确定
因操作压力pW＝0.3MPa，
由GB1048公称压力等级可知：PN＝0.6MPa
1.2 釜体筒体壁厚的设计
1.2.1设计参数的确定
设计压力p：因为装有安全阀p＝（1.05～1.1）pW，取p＝1.1pW=1.1×0.3=0.33MPa； 液体静压pL：由筒体高度=L/Di×Di=1.2×1.2=1.44m，取液体物料平均密度为1000㎏/m3 ，若按釜内全部充满料液计算液体静压强，则有：
pL≈hgρ=1.44×1000×9.807=14122.08Pa?0.0141MPa；
pL/p=
0.0141.?0.043?4.3%＜5％，可以忽略pL；
1.1?0.3计算压力pc： pc?p?pL = p= 0.33MPa； 设计温度t： 65℃ ；
焊缝系数?： ?＝1.0（单面全焊透，100%无损探伤）；
许用应力[?]：根据材料0Cr18Ni10Ti、设计温度65℃，由【1】表14- 4知[?]＝137MPa；
钢板负偏差C1：C1＝0.25mm（查文献【1】表14-6，GB6654-96）； 腐蚀裕量C2：C2＝1.0mm（耐腐蚀材料，单面腐蚀；查文献【1】表14-7）。
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tt
1.2.2 筒体壁厚的设计
由公式Sn?pcDi?C 得：
2?????pcSn?0.33?1200+0.25+1.0=2.697mm
2?137?1.0?0.33圆整 Sn?3mm
刚度校核：不锈钢的Smin?3mm
考虑筒体的加工壁厚不小于5mm，故筒体的壁厚取Sn?5mm
1.3 釜体封头的设计
1.3.1 封头的选型
由文献【1】表16-4选釜体的封头选标准椭球型，代号EHA、标准JB/T4746—2002。
1.3.2 设计参数的确定
由于封头Di=1200mm，故可用整板冲压成型，因此取焊缝系数?＝1.0，其他设计参数与筒体相同。
即：p＝1.1pW=0.33MPa；pc?p?pL = p= 1.1×0.3MPa； ?＝1.0（整板冲压）；C1＝0.25mm（GB6654-96）；C2＝1.0mm。
1.3.3 封头的壁厚的设计
由公式Sn?2?????0.5pctpcDi?C得
Sn?1.1?0.3?1200?0.25?1.0 = 2.696mm
2?137?1?0.5?1.1?0.3圆整得Sn?3mm
根据规定，取封头壁厚与筒体壁厚一致Sn?5mm
1.3.4封头的直边尺寸、体积及重量的确定
根据DN?1200mm，由文献[1]318页表16- 5知： 直边高度h1： 25mm 体 积VF： 0.2545m
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深 度h2： 300mm 内表面积A： 1.6552m2 质 量m:： 63.5kg
1.4 筒体长度H的设计
1.4.1筒体长度H的设计
V?V?T?VF，VT?V?VF，
4D2iH?V?VF
H?V?VF4?(1.5?0.2545)?== 1101.82m
23.4D14?1.2^2i圆整得: H=1100 mm
1.4.2釜体长径比L/Di的复核
L/D?325)i?(H?h2)/Di = (11001200?1.188；满足要求。
1.5外压筒体壁厚的设计
1.5.1设计外压的确定
由反应釜设计条件单可知，夹套内介质的压力为常压，取设计外压p=0.1MPa。 1.5.2试差法设计筒体的壁厚
设筒体的壁厚Sn＝6mm，则：Se=Sn?C=6-1.25 = 4.75mm，
Do?Di?2Sn=1212mm，
由Lcr?1.17DDooS得：Lcr=1.17×12121212.75= 22651.2mm e4筒体的计算长度L′=H?13Hi?h1 L=1100 +
13(325-25) + 25 = 1225mm Lcr= 22651.2mm > L' =1225mm
故该筒体为短圆筒。
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圆筒的临界压力为：pcr?2.59ESeL'D02D0Se
?2.59?1.90?105?4.7521225?1212?12124.75?0..5332MPa
[p]=2.59ESe2mLD0D0Se=pcr=0.5332/3=0.1777 Kgf/cm^2 m由文献【1】式（15-4），其中m为稳定系数，对于圆筒m=3，由文献【1】图15—7内插得E=1.90?10。
故 P=0.1 MPa< ?P?=0.1777MPa；所以假设Sn＝6mm满足稳定性要求。 故筒体的壁厚Sn＝6mm。
51.5.3 图算法设计筒体的壁厚
设筒体的壁厚Sn＝6mm，则：Se=Sn?C=6-1.25 = 4.75mm，Do?Di?2Sn =1212mm，D0/Se?1212/4.75?255.16。
L/D0?1225/1212?1.011
在文献【1】图15- 4中的L/Do坐标上找到1.011的值，由该点做水平线与对应的
D0/Se?255.16线相交，沿此点再做竖直线与横坐标相交，交点的对应值为：A≈
0.00032。
由文献[1]图15- 7中选取，在水平坐标中找到A=3.2×10-4点，由该点做竖直线与对应的材料温度线相交，沿此点再做水平线与右方的纵坐标相交，得到系数B的值为：B≈39MPa、E=1.900×105MPa。 根据[p]=
B39得： [p] ==0.1528（MPa）．
Do/Se1212/4.75因为p＝0.1MPa < [p]＝0.1528MPa，所以假设Sn＝6mm合理，取封头的壁厚
Sn＝6mm。
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