安徽理工大学 制药工程化工设备立式反应釜课程设计内容-朱文权

反应釜设计的有关内容

由设计条件单可知，设计的反应釜体积为1.2m3、操作体积为0.96m3；搅拌装置配制的电机功率为1.5KW、搅拌轴的转速为100r/min、搅拌桨的形式为桨式；加热的方式为用夹套内的导热油进行电加热；装置上设有7个工艺接管、2个视镜、4个耳式支座、8个电加热器套管、1个人孔、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DN、PN的确定 1.1.1釜体DN的确定

已知L/Di =1.2，由V=(π/4)DiL，L=1.2Di，得

2Di?34V34?1.2?，Di?1.08m，圆整取Di?1100mm 1.2?1.2?3.14由文献【1】表16-1查得釜体的DN?1200mm

1.1.2釜体PN的确定

由于操作压力pW＝0.3MPa故：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：p＝（1.05～1.1）pW，取p＝1.1pW=1.1×0.3MPa； 液体静压pL：由筒体高度

3LDi=1.2错误！未找到引用源。1.2=1.44m,取液体物料的D平均密度为860kg/m,若按釜内全部充满料液计算液相静压强，则有

pL≈ρgh=860?9.807?1.44=12145Pa?0.0121MPa

因pL/p=

0.0121.?0.0314?3.14%＜5％，故可以忽略pL；

1.1?0.3计算压力pc： pc?p?pL = p= 1.1错误！未找到引用源。MPa； 设计温度t：65℃ ；

焊缝系数?： ?＝0.85（局部无损探伤）；

许用应力[?]：根据材料0Cr18Ni10Ti、设计温度65℃，由文献【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（尚耐腐蚀材料，单面腐蚀；查文献【1】表14-7）。

tt1.2.2筒体壁厚的设计

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由公式Sn?pcDi?C 得：

2?????pcSn?1.1?0.3?1200+0.25+1.0=2.95mm

2?137?0.85?1.1?0.3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

p＝1.1pW=1.1错误！未找到引用源。MPa； pc?p?pL=p=1.1错误！未找到引用源。MPa；

由于封头Di?1200mm，故可用整板冲压成型，?＝1.0；

C1＝0.25mm（GB6654-96）； C2＝1.0mm。

1.3.3封头的壁厚设计

由公式Sn?2?????0.5pctpcDi?C得

Sn?1.1?0.3?1200?0.25?1.0 =2.70mm

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】表16- 5知： 直边高度h1：25mm

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容 积VF：0.1980m3 总 深 度 H =300mm 内表面积A：1.3980m 质 量 m：53.7kg

21.4筒体长度H的设计 1.4.1筒体长度H的设计

V?VT?VF，VT?V?VF，

?4V?VF4?(1.2?0.1980)==1.055m H??23.14?1.1^2Di4Di2H?V?VF

圆整得:H=1055mm

1.4.2釜体长径比L/Di的复核

L/Di?(H?h2)/Di=

1055?300?1.232；满足要求

11001.5外压筒体壁厚的设计 1.5.1设计外压的确定

由设计条件单可知，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＝5mm，则:Se=Sn?C=5-1.25=3.75mm，

Do?Di?2Sn=1110mm，

由Lcr?1.17Do1110Do得：Lcr=1.17×1110=22343.7mm

3.75Se13筒体的计算长度L′=H?（h1?h2）=1055+

1×300=1155mm 3Lcr=22343.7mm>L'；故该筒体为短圆筒。

圆筒的临界压力为：

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pcr?2.59ESeL'D02D0Se2.59?1.87?105?3.752??0.309MPa

11101155?1110?3.75由?P?=Ρcr/m，m=3得

?P?=0.309/3=0.103MPa

因P=0.1MPa < ?P?=0.103MPa；所以假设Sn＝5mm满足稳定性要求。 故筒体的壁厚Sn＝5mm。

1.5.3图算法设计筒体的壁厚

设筒体的壁厚Sn＝5mm，则：Se=Sn?C=5-1.25 = 3.75mm，Do?Di?2Sn =1110mm，D0/Se?1110/3.75?296。

筒体的计算长度L′=H?（h1?h2）=1055+300/3=1155

13L'/D0?1155/1110?1.041

在文献【1】图15- 4中的L/Do坐标上找到0.780的值，由该点作水平线与对应的

D0/Se?296线相交，沿此点再作竖直线与横坐标相交，交点的对应值为：A≈0.00026。

由文献【1】图15-7中选取，在水平坐标中找到A=2.6×10-4点，由该点作竖直线与对应的材料温度线相交，沿此点再作水平线与右方的纵坐标相交，得到系数B的值为：

B≈33MPa、E=1.87×105MPa

根据[p]=

B得：

Do/Se[p]=

33=0.111（MPa）．

1110/3.75因为p＝0.1MPa<[p]＝0.111MPa，所以假设Sn＝5mm合理，取封头的壁厚Sn＝5mm。

由文献【1】表16-3知：DN=1100mm，Sn=5mm的筒体单位高筒节质量约为136kg/m，则筒体质量为136×1.055=143.48kg

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