1、反應釜設計范例1前言 前言 化工設備機械基礎化學工程、制藥工程類專業以及其他相近的非機械類專業，對化下設備的機械知識和設計能力的要求而編寫的。通過此課程的學習，是通過學習使同學掌握基本的設計理論并具有設計鋼制的、典型的中、低、常壓化工容器的設計和必要的機械基礎知識。 化工設備機械基礎課程設計是化工設備機械基礎課程教學中綜合性和實踐性較強的教學環節，是理論聯系實際的橋梁，是學生體察工程實際問題復雜性，學習初次嘗試化工機械設計。化工設計不同于平時的作業，在設計中需要同學獨立自主的解決所遇到的問題、自己做出決策，根據老師給定的設計要求自己選擇方案、查取數據、進行過程和設備的設計計算，并要對自己的選擇

2、做出論證和核算，經過反復的比較分析，擇優選定最理想的方案和合理的設計。 化工設備課程設計是培養學生設計能力的重要實踐教學環節。在教師指導下，通過裸程設計，培養學生獨立地運用所學到的基本理論并結合生產實際的知識，綜合地分析和解決生產實際問題的能力。因此，當學生首次完成該課程設計后，應達到一下幾個目的： 熟練掌握查閱文獻資料、收集相關數據、正確選擇公式，當缺乏必要的數據時，尚需要自己通過實驗測定或到生產現場進行實際查定。 在兼顧技術先進性、可行性、經濟合理的前提下，綜合分析設計任務要求，確定化工工藝流程，進行設備選型，并提出保證過程正常、安全可行所需的檢測和計量參數，同時還要考慮改善勞動條件和環境

3、保護的有效措施。 準確而迅速的進行過程計算及主要設備的工藝設計計算及選型。 用精煉的語言、簡潔的文字、清晰地圖表來表達自己的設計思想和計算結果。 化工設備機械基礎課程設計是一項很繁瑣的設計工作，而且在設計中除了要考慮經濟因素外，環保也是一項不得不考慮的問題。除此之外，還要考慮諸多的政策、法規，因此在課程設計中要有耐心，注意多專業、多學科的綜合和相互協調。 2目錄 目錄 1.反應釜釜體的設計-1 1.1釜體 、 的確定-1 1.2釜體筒體壁厚的設計-1 1.3釜體封頭的設計-2 1.4筒體長度 的設計-2 1.5外壓筒體壁厚的設計-3 1.6外壓封頭壁厚的設計-4 2 .反應釜夾套的設計-5 2

4、.1夾套的 、 的確定-5 2.2夾套筒體的設計-5 2.3夾套封頭的設計-5 2.4傳熱面積的校核-6 3.反應釜釜體及夾套的壓力試驗-6 3.1釜體的水壓試驗-6 3.2釜體的氣壓試驗-7 3.3夾套的液壓試驗-8 4.反應釜附件的選型及尺寸設計-8 4.1釜體法蘭聯接結構的設計-8 4.2工藝接管的設計-10 4.3管法蘭尺寸的設計-10 4.4墊片尺寸及材質-11 4.5人孔的設計-12 4.6.視鏡的選型-12 5.攪拌裝置的選型與尺寸設計-13 5.1攪拌軸直徑的初步計算-13 5.2攪拌抽臨界轉速校核計算-14 5.3聯軸器的型式及尺寸的設計-14 5.4.攪拌槳尺寸的設計-15

5、 5.5攪拌軸的結構及尺寸的設計-15 6.傳動裝置-16 6.1.電動機的選型：-16 6.2.減速器的選型-17 6.3.機架的設計-17 6.4.底座的設計-18 7.反應釜的軸封裝置設計-18 8.支座的選型及設計- -18 8.1.支座的選型及尺寸的初步設計- -19 8.2.支座載荷的校核計算- -19 9.焊縫結構的設計- -19 9.1.釜體上主要焊縫結構的設計- - -19 9.2夾套上的焊縫結構的設計- -19 10.人孔的開孔及補強計算-20 10.1封頭開人孔后被削弱的金屬面積 的計算-20 10.2有效補強區內起補強作用的金屬面積的計算- -20 10.3判斷是否需要

6、補強的依據- -22 10.4反應釜的裝配圖-22 3設計內容 夾套反應釜設計條件及設計內容分析 由設計條件單可知，設計的反應釜體積為1.5 、操作體積為1.2 ；攪拌裝置配制的電機功率為3.2 、攪拌軸的轉速為100 、攪拌槳的形式為框式；加熱的方式為用夾套內的導熱油進行電加熱；裝置上設有6個工藝接管、2個視鏡、4個耳式支座、12個電加熱器套管、1個人孔、2個測控接管。反應釜設計的內容主要有： （1）釜體的強度、剛度、穩定性計算和結構設計； （2）夾套的的強度、剛度計算和結構設計； （3）設計釜體的法蘭聯接結構、選擇接管、管法蘭； （4）人孔的選型及補強計算； （5）支座選型及驗算； （6）

7、視鏡的選型； （7）焊縫的結構與尺寸設計； （8）電機、減速器的選型； （9）攪拌軸及框式攪拌槳的尺寸設計； （10）選擇聯軸器； （11）設計機架結構及尺寸； （12）設計底蓋結構及尺寸； （13）選擇軸封形式； （14）繪總裝配圖及攪拌軸零件圖等。 反應釜的設計過程如下： 1反應釜釜體的設計 1.1釜體 、 的確定 （1）釜體 的確定 將釜體視為筒體，且取 。 由 得： ， =1.241（ ）， 圓整后可取 故釜體 （2）釜體 的確定 因操作壓力 0.52 ，由文獻1表16-9可知： 0.6 1.2釜體筒體壁厚的設計 （1）設計參數的確定 設計壓力 ： （1.051.1） ，取 1.1 =

8、1.10.52 =0.572Mpa； 液體靜壓 ： ； 因為 = 5，可以忽略 ； 計算壓力 ： = = 1.10.52 ； 設計溫度 ： 145 ； 焊縫系數 ： 0.85（局部無損探傷）； 許用應力 ： 根據材料0Cr18Ni10Ti、設計溫度145，由文獻1表14-4知 130 ； 鋼板負偏差 ： 0.25 （GB6654-96）； 腐蝕裕量 ： 1 。 （2）筒體壁厚的設計 由公式 得： 考慮 ，則 = + =4.64 ，圓整后去 1.3釜體封頭的設計 （1）封頭的選型 釜體的封頭選標準橢球型，代號EHA、標準JB/T47462002。 （2）設計參數的確定 與筒體相同 （3）封頭的壁

9、厚的設計 由公式 得： 考慮 ，圓整得 （4）封頭的直邊尺寸、體積及重量的確定 根據 ，由文獻1表14- 4知： 直邊高度 ： 25 容 積 ： 0.3208 深 度 ： 350 。 內表面積 ： 1.9304 1.4 筒體長度 的設計 ， ， = =0.889（ ）=889 ，圓整：890 釜體長徑比 的復核： =0.954，故滿足要求 1. 5外壓筒體壁厚的設計 （1）設計外壓的確定 由設計條件單可知，夾套內介質的壓力為常壓，取設計外壓 =0.1 。 （2）試差法設計筒體的壁厚 設筒體的壁厚 6 ，則： = =61.25 = 4.75 ， =1312 由 得： =1.171312 2551

10、1.7（ ） 筒體的計算長度 = +h =890+(350-25)/3+25 = 1023.3（ ） =1023.3 25511.7 ，該筒體為短圓筒。 圓筒的臨界壓力為： = 0.469（ ） 由 、 =3得： 0.469/3 =0.156（ ） 因為 0. 1 = 0.156 ， 所以假設 6 滿足穩定性要求。 故筒體的壁厚 6 。 （3）圖算法設計筒體的壁厚 設筒體的壁厚 6 ，則： = =61.25 = 4.75（ ） =1312 =276.2 筒體的計算長度： = +h =890+(350-25)/3+25 =1023（ ） =0.778 在文獻1中圖15- 4的 坐標上找到0.82

11、6的值，由該點做水平線與對應的 線相交，沿此點再做豎直線與橫坐標相交，交點的對應值為： 0.0004。 由文獻1中選取圖15-7，在水平坐標中找到 =410-4點，由該點做豎直線與對應的材料溫度線相交，沿此點再做水平線與右方的縱坐標相交，得到系數 的值為： 46 、 =1.79105 。 根據 = 得： = =0.166（ ） 因為 0.1 0.166 ，所以假設 6 合理，取封頭的壁厚 6 。 由文獻1表16-5知， 、 6 的筒體 高筒節的質量約193 ，則筒體質量為：1930.890=171.9（ ） 筒體的內表面積： =4.09 1.6外壓封頭壁厚的設計 （1）設計外壓的確定 封頭的設

12、計外壓與筒體相同，即設計外壓 =0.1 。 （2）封頭壁厚的計算 設封頭的壁厚 6 ，則: = = 6-1.25 = 4.75（ ），對于標準橢球形封頭 =0.9， 0.91300=1170（ ）， =1170/4.75 計算系數： = 5.110-4 由文獻1中選取圖15-7，在水平坐標中找到 = 4.710-4點，由該點做豎直線與對應的材料溫度線相交，沿此點再做水平線與右方的縱坐標相交，得到系數 的值為值為： 55 、 =1.79105 根據 = 得： = =0.223（ ） 因為 0.1 0.223 ，所以假設 6 偏大，考慮到與筒體的焊接，取封頭的壁厚與筒體一致，故取 6 。 釜體封頭

13、的結構如圖1，封頭質量：89.2（ ） 圖1 釜體封頭的結構與尺寸 2 反應釜夾套的設計 2.1夾套的 、 的確定 （1）夾套公稱直徑 的確定 由于采用導熱油加熱，為提高導熱油在夾套內的流動，夾套內徑取： =1300+300=1600（ ），夾套的 =1600 所以取 =1600 （2）夾套 的確定 由設備設計條件單知，夾套內介質的工作壓力 0.1 ，可取 0.25 2.2夾套筒體的設計 （1）夾套筒體壁厚的設計 因為 為常壓0.3 ，所以需要根據剛度條件設計筒體的最小壁厚。 1600 3800 ，取 min2 /1000且不小于3 另加 ， min21600/1000+1=4.2（ ），圓整

14、 =5 。 對于碳鋼制造的筒體壁厚取 6 。 （2）夾套筒體長度 的初步設計 根據 =1300 ，由表16-3中知每米高的容積 =1.327 3/ ，則筒體高度的估算值為： = =0.663（ ）=663 由文獻1表16-5知， 、 6 的筒體 高筒節的質量為238 、內表面積為5.03 ，則： 夾套筒體質量為2380.663=157.8（ ） 2.3夾套封頭的設計 夾套的下封頭選標準橢球型，內徑與筒體相同（ 1600 ）。代號EHA，標準JB/T47462002。夾套的上封頭選帶折邊錐形封頭，且半錐角 、大端直徑 =1600 、小端直徑 =1300 。 （1）橢球形封頭壁厚的設計 因為 為常

15、壓0.3 ，所以需要根據剛度條件設計封頭的最小壁厚。 1600 3800 ，取 min2 /1000且不小于3 另加 ， min21600/1000+1=4.2（ ），圓整 =5 。 對于碳鋼制造的封頭壁厚取 6 。 （2）橢球形封頭結構尺寸的確定 直邊高度 ： 25 深 度 ： 425 容 積 ： 0.5864 質 量： 137 （3）橢球形封頭結構的設計 封頭的下部結構如圖2。由設備設計條件單知：下料口的 100 ，封頭下部結構的主要結構尺寸 210 。 （4）帶折邊錐形封頭壁厚的設計 考慮到封頭的大端與夾套筒體對焊，小端與釜體筒體角焊，因此取封頭的壁厚與夾套筒體的壁厚一致，即 6 。結構

16、及尺寸如圖3。 圖2封頭的結構 圖3 錐形封頭的結構 2.4傳熱面積的校核 =1300釜體下封頭的內表面積 = 1.9340 =1300筒體（1 高）的內表面積 = 4.09 2 夾套包圍筒體的表面積 = = 4.090.663=2.712 （ 2） + =1.9340+4.5224=6.646（ 2） 由于釜內進行的反應是放熱反應，產生的熱量不僅能夠維持反應的不斷進行，且會引起釜內溫度升高。為防止釜內溫度過高，在釜體的上方設置了冷凝器進行換熱，因此不需要進行傳熱面積的校核。如果釜內進行的反應是吸熱反應，則需進行傳熱面積的校核，即：將 + = 6.646（ 2工藝 進行比較。若 + ，則不需要

17、在釜內另設置蛇管；反之則需要蛇管。 3 反應釜釜體及夾套的壓力試驗 3.1釜體的水壓試驗 （1）水壓試驗壓力的確定 水壓試驗的壓力： 且不小于( +0.1) ，當 1.8時取1.8。 ，（ +0.1）= 0.672 ， 取 =0.715 （2）液壓試驗的強度校核 由 得： = 98.2（ ） 98.2 0.9 =0.92000.85=153（ ） 液壓強度足夠。 （3）壓力表的量程、水溫及水中 濃度的要求 壓力表的最大量程：2 =20.715=1.430 或1.0732.860 。 水溫15 ，水中 濃度25 （4）水壓試驗的操作過程 操作過程：在保持釜體表面干燥的條件下，首先用水將釜體內的空

18、氣排空，再將水的壓力緩慢升至0.572 ，保壓不低于30 ，然后將壓力緩慢降至0.572 ，保壓足夠長時間，檢查所有焊縫和連接部位有無泄露和明顯的殘留變形。若質量合格，緩慢降壓將釜體內的水排凈，用壓縮空氣吹干釜體。若質量不合格，修補后重新試壓直至合格為止。水壓試驗合格后再做氣壓試驗。 3.2釜體的氣壓試驗 （1）氣壓試驗壓力的確定 氣壓試驗的壓力： =1.150.5721=0.6578（ ） （2）氣壓試驗的強度校核 由 得： =90.34（ ） 90.34 0.8 =0.82000.85=136（ ） 氣壓強度足夠。 （3）氣壓試驗的操作過程 做氣壓試驗時，將壓縮空氣的壓力緩慢升至0.065

19、78 ，保持5min并進行初檢。合格后繼續升壓至0.3289 ，其后按每級的0.06578 級差，逐級升至試驗壓力0.6578 ，保持10 ，然后再降至0.572 ，保壓足夠長時間同時進行檢查，如有泄露，修補后再按上述規定重新進行試驗。釜體試壓合格后，再焊上夾套進行壓力試驗。 3.3夾套的液壓試驗 （1）液壓試驗壓力的確定 液壓試驗的壓力： 且不小于( +0.1) ，當 1.8時取1.8。 ，( +0.1)= 0.2 ， 故取 =0.2 （2）液壓試驗的強度校核 由 得： = 33.78（ ） 33.78 0.9 =0.92350.85=179.7（ ） 液壓強度足夠。 （3）壓力表的量程、水

20、溫的要求 壓力表的量程：2 =20.2=0.4 或0.30.8 ，水溫5。 （4）液壓試驗的操作過程 在保持夾套表面干燥的條件下，首先用水將夾套內的空氣排空，再將水的壓力緩慢升至0.2 ，保壓不低于30min，然后將壓力緩慢降至0.16 ，保壓足夠長時間，檢查所有焊縫和連接部位有無泄露和明顯的殘留變形。若質量合格，緩慢降壓將夾套內的水排凈，用壓縮空氣吹干。若質量不合格，修補后重新試壓直至合格為止。 4 反應釜附件的選型及尺寸設計 4.1釜體法蘭聯接結構的設計 設計內容包括：法蘭的設計、密封面形式的選型、墊片設計、螺栓和螺母的設計。 （1）法蘭的設計 根據 1300mm、 0.6 ，由文獻1表1

21、6-9確定法蘭的類型為乙型平焊法蘭。 標記：法蘭 1300-0.6 JB/T4702-2002， 材料：1Cr18Ni9Ti 螺栓規格： 24 螺栓數量： 36 法蘭的結構和主要尺寸如圖4 圖4 乙型平焊法蘭 （2）密封面形式的選型 根據 0.6 1.6 、介質溫度155和介質的性質，由文獻1表1614 知密封面形式為光滑面。 （3）墊片的設計 墊片選用耐油橡膠石棉墊片，材料為耐油橡膠石棉板（GB/T539），結構及尺寸見圖5。 圖5 容器法蘭軟墊片 （4）螺栓和螺母的尺寸規格 本設計選用六角頭螺栓（C級、GB/T57802000）、型六角螺母（C級、GB/T412000）平墊圈（100HV、

22、GB/T952002） 螺栓長度 的計算： 螺栓的長度由法蘭的厚度（ ）、墊片的厚度（ ）、螺母的厚度（ ）、墊圈厚度（ ）、螺栓伸出長度 確定。 其中 =72 、 =3 、 =36 、 4 、螺栓伸出長度取 =10 螺栓的長度 為： = 272+3+36 +24+10 = 201（ ） 取 200 螺栓標記： GB/T5780-2000 螺母標記： GB/T41-2000 墊圈標記： GB/T95-2002 24-100HV （5）法蘭、墊片、螺栓、螺母、墊圈的材料 根據乙型平焊法蘭、工作溫度 =120的條件，由文獻2附錄8法蘭、墊片、螺栓、螺母材料匹配表進行選材，結果如表1所示。 表1 法

23、蘭、墊片、螺栓、螺母的材料 法 蘭 墊 片 螺 栓 螺 母 墊 圈 1Cr18Ni9Ti 耐油橡膠石棉 35 25 100HV 4.2工藝接管的設計 本裝置設有以下接管： （1）導熱油進口 采用 無縫鋼管，罐內的接管與夾套內表面磨平。配用突面板式平焊管法蘭：HG20592 法蘭 PL25-0.1 RF 20。 （2）N2（氣）進口 采用 無縫鋼管，接管與封頭內表面磨平。配用突面板式平焊管法蘭：HG20592 法蘭 PL25-0.6 RF 0Cr18Ni10Ti。 （3）溫度計接口 采用 無縫鋼管，伸入釜體內一定長度。配用突面板式平焊管法蘭：HG20592 法蘭 PL65-0.6 RF 0Cr1

24、8Ni10Ti。 （4）工藝物料進口 采用 無縫鋼管，管的一端切成 ，伸入罐內一定長度。配用的突面板式平焊管法蘭：HG20592 法蘭 PL50-0.6 RF 0Cr18Ni10Ti。 （5）放料口 采用 無縫鋼管，接管與封頭內表面磨平。配用突面板式平焊管法蘭：HG20592 法蘭 PL100-0.6 RF 0Cr18Ni10Ti。與其配套的是手動下展式鑄不銹鋼放料閥，標記：放料閥6-100 HG5-11-81-3. （6）導熱油出口 采用 無縫鋼管，接管與封頭內表面磨平。配用突面板式平焊管法蘭：HG20592 法蘭 PL25-0.1 RF 20。 （7）安全閥接口 采用 無縫鋼管，接管與封頭

25、內表面磨平。配用突面板式平焊管法蘭：HG20592 法蘭 PL25-0.6 RF 0Cr18Ni10Ti。 （8）冷凝器接口 采用 無縫鋼管，接管與封頭內表面磨平。配用突面板式平焊管法蘭：HG20592 法蘭 PL80-0.6 RF 0Cr18Ni10Ti。 （9）加熱器套管 采用 無縫鋼管，罐內的接管與下封頭內表面磨平磨平。配用突面板式平焊管法蘭：HG20592 法蘭 PL80-0.1 RF 20。 4.3管法蘭尺寸的設計 工藝接管配用的突面板式平焊管法蘭的結構如圖6。根據 、 和接管的 ，由板式平焊管法蘭標準（HG20592）確定法蘭的尺寸。管法蘭的尺寸見表表2。 圖6 板式平焊管法蘭 表

26、2 板式平焊管法蘭的尺寸（HG20592） 接管名稱 公稱直徑 接管外徑 連 接 尺 寸 法蘭厚度 密封面厚度 法蘭內徑 坡口寬度 安全閥接口、 N2接口 25 32 100 75 50 11 4 10 14 2 33 工藝物料進口 50 57 140 110 90 14 4 12 16 2 59 導熱油進口 50 57 140 110 90 14 4 12 14 2 59 溫度計接口 65 73 160 130 110 14 4 12 16 2 75 放料口 100 108 210 170 145 18 8 16 18 2 110 導熱油出口 50 57 140 110 90 14 4 12

27、 14 2 59 冷凝器接口 80 89 190 180 124 18 8 16 18 2 91 加熱器套管 65 73 160 130 110 14 4 12 14 2 75 4.4墊片尺寸及材質 工藝接管配用的突面板式平焊管法蘭的墊片（如圖7所示）尺寸、材質如表3所示。 圖7 管道法蘭用軟墊片 表3 密封面形式及墊片尺寸 接管名稱 密封面型式 墊片尺寸( ) 墊片材質 外徑 內徑 厚度 安全閥接口、N2接口 RF 71 32 2 耐油石棉橡膠板 工藝物料進口 RF 107 57 2 耐油石棉橡膠板 導熱油進口 RF 107 57 2 耐油石棉橡膠板 溫度計接口 RF 116 76 2 耐油

28、石棉橡膠板 冷凝器接口 RF 130 89 2 耐油石棉橡膠板 放料口 RF 152 108 2 耐油石棉橡膠板 導熱油出口 RF 107 57 2 耐油石棉橡膠板 加熱器套管 RF 116 76 2 耐油石棉橡膠板 4.5人孔的設計 由于釜體的內徑 ，因此需要在釜體的封頭上設置人孔，以便于安裝、維修、檢查釜體的內部結構，本設計選用 不銹鋼A型回轉蓋帶頸平焊法蘭人孔。其結構如圖8、尺寸見表4、人孔的材料見表5。 1-人孔接管；2-螺母；3-螺栓；4-法蘭；5-墊片；6-手柄；7-法蘭蓋；8-銷軸；9-開口銷；10-墊圈；11、12、13、14-軸耳 圖8 A型回轉蓋帶頸平焊法蘭人孔結構 表4

29、回轉蓋帶頸平焊法蘭人孔的尺寸 公稱壓力（MPa） 密封面形式 公稱直徑DN d wS D D1 A B 螺栓 規格 數量 0.6 突面 400 4266 540 495 300 125 M2090 16 L H1 H2 b b1 b2 d 重量(kg) 200 210 108 28 24 28 24 84 表5 人孔 1.0 400的明細表 件號 名稱 數量 材料 件號 名稱 數量 材料 1 人孔接管 1 0Cr18Ni10Ti 8 銷 軸 1 45 2 螺母 16 25 9 開口銷 2 35 3 螺栓 16 35 10 墊 圈 2 100HV 4 法蘭 1 1Cr18Ni9Ti 11 軸 耳

30、 1 Q235-A 5 墊片 1 耐油石棉橡膠板 12 軸 耳 1 Q235-A 6 法蘭蓋 1 1Cr18Ni9Ti 13 軸 耳 1 Q235-A 7 手柄 1 Q235-A 14 軸 耳 1 Q235-A 4.6視鏡的選型 由于釜內介質壓力較低（ 0.52 ）且考慮 ，本設計選用兩個 =150的不帶頸視鏡。因為該視鏡結構簡單，不易結料，窺視范圍大，其結構見圖8。 由文獻3附錄六確定視鏡的規定標記、標準圖號、視鏡的尺寸及材料。 標 記：視鏡 0.6， 150 標準圖號：JB593648。 質 量：9.1 視鏡的尺寸如表6，材料如表7。視鏡在封頭上對稱布置。 1-視鏡玻璃；2-襯墊；3-接緣

31、；4-壓緊環；5-雙頭螺柱；6-螺母 圖8 視 鏡 表6視鏡的尺寸 視鏡玻璃 雙頭螺柱 數量 直徑長度 150 16520 230 200 22 18 60 159 100 8 1240 表7 視鏡的材料 件號 名稱 數量 材料 件號 名稱 數量 材料 1 視鏡玻璃 1 硼硅玻璃(SJ-6) 4 壓緊環 1 Q235-AF 2 襯 墊 2 耐酸石棉板 5 雙頭螺柱 8 35 3 接 緣 1 1Cr18Ni9Ti 6 螺母 8 Q235-AF 5攪拌裝置的選型與尺寸設計 5.1攪拌軸直徑的初步計算 （1）攪拌軸直徑的設計 電機的功率 4.0 ，攪拌軸的轉速 100 ，材料為1Cr18Ni9Ti

32、， 25 ，剪切彈性模量 8104 ，許用單位扭轉角 1.0 /m。 由 得： （ ） 利用截面法得： ( ) 由 得： = 攪拌軸為實心軸，則： = 42.4mm 取 43mm （2）攪拌軸剛度的校核 由 得： =0.8（ ） 因為最大單位扭轉角 max0.8 1.0 所以圓軸的剛度足夠。考慮到攪拌軸與聯軸器配合， 43 可能需要進一步調整。 5.2攪拌抽臨界轉速校核計算 由于反應釜的攪拌軸轉速 =100 200 ，故不作臨界轉速校核計算。 5.3聯軸器的型式及尺寸的設計 由于選用擺線針齒行星減速機，所以聯軸器的型式選用立式夾殼聯軸節（D型）。標記為： 50 HG 2157095，結構如圖9

33、。由文獻4表3-5-36、表3-5-37分別確定聯軸節的尺寸和零件及材料，尺寸如表8，零件及材料如表9。由于聯軸節軸孔直徑 =50 ，因此攪拌軸的直徑 調整至50 。 1-夾殼；2-懸吊環；3-墊圈；4-螺母；5-螺栓 圖9 立式夾殼聯軸節 表8 夾殼聯軸節的尺寸 軸孔直徑 40 螺栓 數量 規格 118 48 35 76 162 20 71 5 6 M12 80 4 55 85 18 12 0.6 0.4 表9 夾殼聯軸節的零件及材料 件號 名 稱 材 料 件 號 名 稱 材 料 1 左、右夾殼 ZG-1Cr18Ni9Ti 4 螺 母 0Cr18Ni9Ti 2 吊 環 0Cr18Ni9Ti

34、5 螺 栓 A2-70 3 墊 圈 A-140 5.4攪拌槳尺寸的設計 框式攪拌槳的結構如圖10所示。由文獻4表3-1-17確定不銹鋼框式攪拌槳的尺寸（見 表9）、零件明細表見表10。 1-槳葉；2-橫梁；3-筋板；4-連接螺栓；5-螺母；6-穿軸螺栓；7-螺母 圖10 框式攪拌槳的結構 表9 框式攪拌槳的尺寸（HG/T212391） 螺栓 螺孔 螺栓 螺孔 數量 數量 1140 50 M16 2 16.5 M12 8 13 4 70 重量 910 285 420 170 5 120 35 - 19 不大于0.088 表10 零件明細表 件號 名稱 數量 材料 件號 名稱 數量 材料 1 槳葉

35、 2 Cr18Ni12Mo2Ti 5 螺母 8 Cr18Ni12Mo2Ti 2 橫梁 2 Cr18Ni12Mo2Ti 6 穿軸螺栓 8 Cr18Ni12Mo2Ti 3 筋板 2 Cr18Ni12Mo2Ti 7 螺母 8 Cr18Ni12Mo2Ti 4 連接螺栓 8 Cr18Ni12Mo2Ti 5.5攪拌軸的結構及尺寸的設計 （1）攪拌軸長度的設計 攪拌軸的長度 近似由釜外長度 、釜內未浸入液體的長度 、浸入液體的長度 三部分構成。即： = + + 其中 = （ 機架高； 減速機輸出軸長度） 500-76424（ ） + （ 釜體筒體的長度； 封頭深度； 液體的裝填高度） 液體裝填高度 的確定：

36、 釜體筒體的裝填高度 式中 操作容積（ ）； 釜體封頭容積（ ）； 筒體的內徑（ ） 液體的總裝填高度 = =66325325 =1013（ ） =8902（25+325）1013 577（ ） 浸入液體攪拌軸的長度 的確定： 攪拌槳的攪拌效果和攪拌效率與其在釜體的位置和液柱高度有關。攪拌槳浸入液體內的最佳深度為： （見文獻4215） 當 時為最佳裝填高度；當 時，需要設置兩層攪拌槳。 由于 =1013 =1300 ，本設計選用一個攪拌槳。 攪拌槳浸入液體內的最佳深度為： =675（ ） 故浸入液體的長度： =675（ ） 攪拌軸的長度 為： =424+577+675=1676（ ） 取 =1

37、680（ ） （2）攪拌軸的結構 由于攪拌軸的長度較大，考慮加工的方便，將攪拌軸設計成兩部分。與減速機相聯的攪拌軸軸長為： = M 式中 攪拌軸深入釜內的長度， 時取350 （見文獻4表3-5-23） =50076350=774（ ） 取 =780 攪拌軸下部分的軸長為： = =1680-780 =900（ ） 攪拌軸上、下兩部分的結構及尺寸見附圖2、3。 6 傳動裝置 6.1電動機的選型： 由于反應釜里的物料具有易燃性和一定的腐蝕性，故選用隔爆型三相異步電機（防爆標志 ）。根據電機的功率 4.0 、轉速 1440 ，由文獻5表16-1-89選用的電機型號為：YB112 。 6.2減速器的選型

38、 根據電機的功率 4.0 、攪拌軸的轉速 100 、傳動比 為1440/ 10014.4，選用直聯擺線針輪減速機（JB/T29821994），標記XLD4.0813015。由文獻5表9-2-41確定其安裝尺寸，直聯擺線針輪減速機的外形見圖11、安裝尺寸如表11。 圖11 直連擺線針輪減速機 表11 減速機的外形安裝尺寸 260 230 200 50 230 6-11 4 15 164 53.5 14 400 76 61 6.3機架的設計 由于反應釜傳來的軸向力不大，減速機輸出軸使用了帶短節的夾殼聯軸節，且反應釜使用不帶內置軸承的機械密封，故選用WJ型無支點機架（HG2156695）。由攪拌軸的

39、直徑 50mm可知，機架的公稱直徑 250。結構及尺寸如圖12所示。 圖12 WJ型無支點機架 6.4底座的設計 對于不銹鋼設備，本設計采用圖531（f）底座的結構，其上部與機架的輸出端接口和軸封裝置采用可拆相聯，下部伸入釜內，結構與尺寸如圖13所示。 圖13 底座的結構 7反應釜的軸封裝置設計 反應釜中應用的軸封結構主要有兩大類，填料箱密封和機械密封。考慮到釜內的物料具有易燃性和一定的腐蝕性，因此選用機械密封。根據 0.52 、 145、 、 。由文獻5表7-3-79選用206型（雙端面小彈簧UB型）釜用機械密封，其結構及主要尺寸如圖14。 圖14 釜用206型機械密封 8支座的選型及設計

40、8.1支座的選型及尺寸的初步設計 （1）懸掛式支座的選型： 由于設備外部設置有100 的保溫層，所以選耳式B型支座，支座數量為4個 （2）懸掛式支座的尺寸的初步設計 反應釜總質量的估算： + 式中： 釜體的質量（ ）； 夾套的質量（ ）； 攪拌裝置的質量（ ） 附件的質量（ ）； 保溫層的的質量（ ） 物料總質量的估算： 式中： 釜體介質的質量（ ）； 夾套內導熱油的質量（ ） 反應釜的總質量估算為2000 ，物料的質量為3236 （以水裝滿釜體和夾套計算）， 裝置的總質量： 5236（ ） 每個支座承受的重量 約為：52369.81/225.7（ ） 根據 、 ，由文獻2附表17-1初選B型

41、耳式支座，支座號為4。 標記：JB/T4725-92 耳座B4 材料：Q235-AF 系列參數尺寸如表12。 表12 B型耳式支座的尺寸 底板 筋板 墊板 地腳螺栓 支座重量 規格 250 200 140 14 70 290 160 10 315 250 8 40 30 24 15.7 8.2支座載荷的校核計算 耳式支座實際承受的載荷按下式近似計算： 式中 ， 9.81 ， ， =5236 ， ， =4， =0， 將已知值代入得 因為 ，所以選用的耳式支座滿足要求。 9焊縫結構的設計 9.1釜體上主要焊縫結構的設計 釜體上的焊縫結構及尺寸如圖15。 （a）筒體的縱向焊縫 （b）筒體與下封頭的環向焊縫 （c）人孔接管與封頭的焊縫 （d）進料管與封頭的焊縫 （e）冷卻器接管與封頭的焊縫 （f）溫度計接管與封頭的焊縫 （h）出料口接管與封頭的焊縫 圖15 釜體主要焊縫的結構及尺寸 9.2夾套上的焊縫結構的設計 夾套上的焊縫結構及尺寸如圖16。 （a）筒體的縱向焊縫 （b）筒體與封頭的橫向焊縫 （c）導熱油進口接管與筒體的焊縫 （e）導熱油出口接管與筒體的焊縫 （f）釜體與夾套的焊縫 圖16 夾套主要焊縫的結構及尺寸 10人孔的開