化工设备机械基础课程设计-夹套反应釜设计文档格式.doc

1、连接面形式 用途a25突面蒸汽入口b加料口c80凸凹面视镜d65温度计管口e压缩空气入口f40放料口g冷凝水出口h100手孔目录1.概述52.设计标准63.设计方案的分析和拟定64.各部分结构尺寸的确定和设计计算74.1 罐体和夹套的结构设计7411 罐体几何尺寸计算7412 夹套几何尺寸计算84.2 夹套反应釜强度计算84.3 反应釜的搅拌装置设计12431 搅拌装置的搅拌器13432 搅拌器的安装方式及其与轴连接的结构设计13433 搅拌装置的搅拌轴设计144.4 反应釜的传动装置设计15441常用电机及其连接尺寸15442釜用减速机类型、标准及其选用15443 V带减速机16444 凸缘

2、法兰18445 安装底盖18446 机架18446. 1 无支点机架19446. 2 单支点机架19446. 3 双支点机架19447 联轴器204.5 反应釜的轴封装置设计20451 填料密封20452 机械密封214.6反应釜的其他附件设计224. 6. 1支座224. 6. 2手孔和人孔224. 6. 3设备接口234. 6. 3. 1接管与管法兰234. 6. 3. 2 补强圈244. 6. 3. 3液体出料管244. 6. 3. 4过夹套的物料进出口254. 6. 3. 5夹套进气管254. 6. 4视镜255.设计小结266.参考资料27附表28附图32设计说明书1.概述带搅拌的夹

3、套反应釜是染料、医药、试剂、食品及合成材料等工业中主要的反应设备之一。它是一种在一定压力和温度下，借助搅拌器将一定容积的两种（或多种）液体以及液体与固体或气体物料混匀，促进其反应的设备。 一台带搅拌的夹套反应釜。它主要由搅拌容器、搅拌装置、传动装置、轴封装置、支座、人孔、工艺接管和一些附件组成。搅拌容器分罐体和夹套两部分，主要由封头和筒体组成，多为中、低压压力容器；搅拌装置由搅拌器和搅拌轴组成，其形式通常由工艺设计而定；传动装置是为带动搅拌装置设置的，主要由电机、减速器、联轴器和传动轴等组成；封头装置为动密封；它们与支座、人孔、工艺接管等附件一起，构成完整的夹套反应釜。夹套反应釜的设计要注重反

4、应的条件，一般考虑夹套和搅拌器的材料、上下进出口的设计，要注意的有： 温度-这个一般都应当有严格的控制，所以在设计的时候要注意温度计选择。要是反应温度高可能要使用油浸泡温度计，所以要留可以装油的管槽，要是温度低还要注意冰封现象发生。要是温度在0100度之间，要求不高的情况下，可以用塞子直接套温度计（注意压强）。 压强-压强的高低要选择合适的反应釜，一般只要能承受两倍的大气压就可以了。 进料口和出料口-一般进料口做一定大就一个可以了，要注意一些比如回流口、真空口什么的，还有就是出料口的大小，有些物质反应后不容易放出，所以要设计合适。 材料-一般反应釜都是玻璃的，要是工业生产最好用搪瓷的，搅拌的金

5、属要注意保护不要被腐蚀，放料活塞要可以防腐。 还有就是夹套的进出水的控制，防止部分比如盐水的滞留。2.设计标准（1） HG/T 20569-94 机械搅拌设备（2） GB 150-1998 钢制压力容器（3） HG 2156321572-95 HG 21537.78-92 搅拌传动装置（4） TCED S8-90 压力容器强度计算书统一格式（5） CD 130A20-86 化工设备设计文件编制规定3.设计方案的分析和拟定由夹套反应釜设计任务书可知一些设计参数及要求。比如容器内的设计压力为0.2MPa，夹套内的设计压力为0.3MPa，容器内的设计温度100，夹套内的设计温度7 m242 夹套反应

6、釜强度计算强度计算（按内压计算强度）据工艺条件或腐蚀情况确定，设备材料选用Q235-A。 由工艺条件给定,设计压力（罐体内） p1=0.2MPa， 设计压力（夹套内） p2=0.3MPa， 设计温度（罐体内） t1100， 设计温度（夹套内） t2200r/m的，还要进行临界转速的校核。因本反应釜的转速n=200r/m，因此不需要进行临界转速的校核。 （1） 搅拌轴的材料：选用45号钢。 （2） 搅拌轴的结构：常用实心或空心直轴，其结构型式根据轴上安装的搅拌器类型、支承的结构和数量、以及与联轴器的连接要求而定，还要考虑腐蚀等因素的影响。 本反应釜搅拌轴的结构型式选用实心直轴。 连接推进式搅拌器

7、的轴头车削台肩，开键槽，轴端车螺纹。 （3）搅拌轴强度校核： 由夹套反应釜设计任务书给定，轴功率 P=4kW 搅拌轴转数 n=200r/min 常用轴材料为45号钢。 轴所传递的扭矩 查表 轴常用材料的及值，材料许用扭转剪应力=35Mpa，系数 A0=112。 轴端直径。 开一个键槽，轴径扩大5%，为 d=31.9mm圆整轴端直径d得 d=40mm。因此搅拌轴的直径为40mm。 （4）搅拌轴的形位公差和表面粗糙度要求：搅拌轴转速n=200r/min，直线度允许差1000:0.1。 （5）搅拌轴的支承：一般搅拌轴可依靠减速器内的一对轴承支承。搅拌轴的支撑采用滚动轴承。反应釜搅拌轴的滚动轴承，通常

8、根据转速、载荷的大小及轴径d选择，高转速、轻载荷可选用角接触球轴承；低速、重载荷可选用圆锥滚子轴承。根据轴端直径d=40mm，选用圆锥滚动轴承，由附表5-2圆锥滚动轴承，选用型号为7208E，d=40mm。 安装轴承处轴的公差带采用k6，外壳孔的公差带采用H7。安装轴承处轴的配合表面粗糙度Ra取1.0，外壳孔与轴承配合表面粗糙度Ra取1.6。 采用背对背安装成对轴承。44 反应釜的传动装置设计 反应釜的搅拌器是由传动装置来带动。传动装置通常设置在釜顶封头的上部。反应釜传动装置的设计内容一般包括：电机、减速机的选型；选择联轴器；选用和设计机架和底座等。441常用电机及其连接尺寸 Y系列全封闭自扇

9、冷式三相异步电动机为最常用的；当有防爆要求时，可选用YB系列。由任务书给定，本反应釜用库存电机Y132M2-6，转速960r/min,电机功率P=5.5kW。442釜用减速机类型、标准及其选用 反应釜用的立式减速机，主要的类型有谐波减速机、摆线针轮行星减速机、二级齿轮减速机和V带传动减速机。 由任务书给定，反应釜采用V带传动减速机。查表4-9标准减速机的功率、转速范围、类型代号及特性参数，V带传动减速机标准号G5-747-78，转速范围320-500r/min,电机功率范围0.6-5.5kW，类型代号P，特性参数为三角皮带型号及根数。443 V带减速机 V带减速机的特点是：结构简单，制造方便，

10、价格低廉，能防止过载，噪声小。但不适用于防爆场合。 查表 Y系列三相异步电动机主要技术数据，传动的额定功率 P=5.5 kW小皮带轮转速 大皮带轮转速 按附表9 工作情况系数，选取工况系数 =1.3 设计功率 查附图3 普通V带选型图，根据和选取V带型号为A型号 速比 按附表8 普通V带轮的最小基准直径，初选小皮带轮计算直径 验算带速V 查附表7 普通V带轮的基准直径系数，选取小皮带轮计算直径 =140mm 验算带速V 选取滑动率 大皮带轮计算直径 查附表7 普通V带轮的基准直径系数，选取大皮带轮计算直径 =710mm 中心距符合 即 初定中心距 带的基准长度Ldo 按附表6 V带型号、截面尺

11、寸和基准长度圆整取 中心距 安装V带时所需最小中心距 安装V带时所需最大中心距 小皮带轮包角 符合的条件。 查附表12 单根普通V带的基本额定功率，选取单根V带额定功率 查附表13 单根普通V带额定功率的增量，选取i1时，单根普通V带额定功率的增量 查附表10 包角系数，选取包角修正系数 查附表11 长度系数，选取带长修正系数 V带根数z 圆整取 z=4444 凸缘法兰 凸缘法兰一般焊接于搅拌容器封头上，用于连接搅拌传动装置，亦可兼作安装，维修，检查用孔。凸缘法兰分整体和衬里两种结构形式，密封面分突面（R）和凹面（M）两种。根据搅拌轴的直径和附图，由附表4-6凸缘法兰主要尺寸，选择公称直径DN

12、=400mm，螺纹为M24，螺栓数量为16个，质量为46kg的R型凸缘法兰。选择的凸缘法兰焊接于搅拌容器封头上，采用整体结构形式，密封面采用突面（R）。445 安装底盖 安装底盖采用螺柱等紧固件，上与机架连接，下与凸缘法兰连接，是整个搅拌传动装置与容器连接的主要连接件。 安装底盖的常用形式为RS和LRS型，其他结构（整体或衬里）、密封面形式（突面或凹面）以及传动轴的安装形式（上装或下装），按HG21565-95选取。安装底盖的公称直径与凸缘法兰相同。形式选取时应注意与凸缘法兰的密封面配合（突面配突面，凹面配凹面）。本反应釜安装底盖采用螺柱等紧固件，上与机架连接，下与凸缘法兰连接。采用RS型形式

13、，整体结构、密封面形式（突面）以及传动轴的安装形式（上装），按HG21565-95选取。安装底盖的公称直径与凸缘法兰相同，均为DN=500mm。446 机架 机架是安放减速机用的，它与减速机底座尺寸应匹配。V带减速机自带机架，选用其他类型标准釜用减速机按标准选配机架。标准机架有三种。446. 1 无支点机架 无支点机架的选用条件： 电动机或减速机具备两个支点，并经核算确认轴承能够承受由搅拌轴传递而带来的径向和轴向载荷者； 电动机或减速机有一个支点，但釜内设有底轴承，中间轴承或轴封本体设有可以作为支点的轴承，上下组成一对轴支撑者。 无支点机架一般仅适用于传递小功率和小的轴向载荷的条件。减速器输出

14、的轴联轴器形式为夹壳式联轴器或刚性凸缘联轴器。446. 2 单支点机架 单支点机架的选用条件： 电动机或减速机有一个支点，经核算可承受搅拌轴的载荷； 搅拌容器内设置底轴承，作为一个支点； 轴封本体设有可以作为支点的轴承； 在搅拌容器内，轴中部设有导向轴承，可以作为一个支点者。 当按上述条件选用单支点机架时，减速器输出轴与搅拌器之间采用弹性联轴器连接；当不具备上述条件而选用单支点机架时，减速器输出轴与搅拌器之间采用刚性联轴器连接。446. 3 双支点机架 在不宜采用单支点机架或无支点机架，可选用双支点机架，但减速器输出轴与搅拌器之间必须采用弹性联轴器连接。选用双支点机架时必须考虑由于机架内有两个

15、支承点的关系,机架高度相应增大。由任务书给定，反应釜采用V带传动减速机。由于V带减速机自带机架，所以不用选配机架。447 联轴器 电机或减速机输出轴与传动轴之间及传动轴与搅拌轴之间的连接，都是通过联轴器连接的。常用的联轴器有弹性块式联轴器，刚性凸缘联轴器，夹壳联轴器和紧箍夹壳联轴器等。根据所选V带减速机的规格, 本反应釜采用刚性凸缘联轴器。附表5-10 GT型凸缘联轴器主要参数及尺寸，选用联轴器的符号为GT-45，孔径为45，质量为16kg。45 反应釜的轴封装置设计 轴封是搅拌设备的一个重要组成部分。其任务是保证搅拌设备内处于一定的正压力的真空状态以及防止反应物料逸出和杂质的渗入。鉴于搅拌设备以立式容器中心顶插式搅拌为主，很少满釜操作，轴封的对象主要为气体；而且搅拌设备由于反应工况复杂，轴的偏摆振动大，运转稳定性差等特点，故不是所有形式的轴封都能用于搅拌设备上。 反应釜搅拌轴处的密封，属于动密封，常用的有填料密封和机械密封两种形式，它们都有标准，设计时可根据要求直接选用。