陈祥伟-搅拌反应器的结构设计

根据给定的设计参数，内筒压力：0.2MPa，夹套压力：0.3MPa。 2.4.2夹套筒体和夹套封头厚度计算

根据《钢制压力容器》(GB150?98)附录D，夹套材料选用Q235?B热轧钢板，其?s?235MPa,[?]t?113MPa，钢板使用温度为0?350oC。 夹套筒体计算壁厚?j：

?j?PcDj2[?]??Pct 夹套采用双面焊，局部探伤检查，查《过程设备设计》（第二版）表4-3得??0.85 则?j?0.3?1300?2.03mm

2?113?0.85?0.3查《过程设备设计》（第二版）表4-2取钢板厚度负偏差C1?0.8mm，对于不锈钢，当介质的腐蚀性极微时，可取腐蚀裕量C2?0，对于碳钢腐蚀裕量C2不小于1mm，取C2?2mm，故内筒体厚度附加量Ca?C1?C2?0.8mm，夹套厚度附加量Cb?C1?C2?2.8mm。

根据钢板规格，取夹套筒体名义厚度?nj?10mm。 夹套封头计算壁厚?kj为

?kj?PcDj2[?]t?0.5Pc?0.3?1300?2.03mm

2?113?0.85?0.5?0.3取厚度附加量C?2.8mm，确定取夹套封头壁厚与夹套筒体壁厚相同。 2.4.3内筒体壁厚计算 (1)按承受0.2MPa内压计算

焊缝系数同夹套，则内筒体计算壁厚为：

??PcDj2[?]t??Pc?0.3?1300?2.3mm

2?103?0.85?0.3（2）按承受0.3MPa外压计算

设内筒体名义厚度?n?10mm，则?e??n?Ca?10?0.8?9.2mm，内筒体外径

Do?Di?2?n?1200?2?9.2?1218.4mm。

11内筒体计算长度L?Hj?h1?2000??300?2100mm。

33则L/Do?1.72，Do/?e?132.43，由《过程设备设计》第二版图4-6查得

A?0.0005，图54-9查得B?55MPa，此时许用外压[P]为：

[P]?B?e55?9.2??0.41MPa?0.3MPa Do1218.4满足强度要求，

故取内筒体壁厚?n?10mm可以满足强度要求。 2.4.4稳定性校核

考虑到加工制造方便，取封头与夹套筒体等厚，即取封头名义厚度?nk?10mm。按内压计算肯定是满足强度要求的，下面仅按封头受外压情况进行校核。 封头有效厚度?e?10?0.8?9.2mm。

D01218.4??1.97，由《过程设备设2h02?(300?9.2)计》（第二版）表4-5，利用插值法求得标准椭圆形封头的形状系数K1?0.89，则椭圆形封头的当量球壳内径Ri?K1Di?0.89?1200?1068mm，计算系数A

A?0.125?eRi?0.125?9.2?0.00107 1068查《过程设备设计》图4-9得B?65MPa

[P]?B?e65?9.2??0.55?0.3 Ri1068故封头壁厚取10mm可以满足稳定性要求。 2.4.5水压试验校核 （1）试验压力

内筒试验压力取PT?Pc?0.1?0.2?0.1?0.3MPa 夹套实验压力取PT?Pc?0.1?0.3?0.1?0.4MPa (2)内压试验校核

内筒筒体应力 ?Ti?P0.3?(1200?9.2)T(Di??ei)??23.2MPa 2?ei?2?9.2?0.85夹套筒体应力 ?Tj?PT(Dj??ej)2?ej??0.4?(1300?9.2)?33.5MPa

2?9.2?0.85而 0.9?si?0.9?137?123.3MPa 0.9?sj?0.9?235?211.5MPa

故内筒体和夹套均满足水压试验时的应力要求。 (3)外压实验校核

由前面的计算可知，当内筒体厚度取10mm时，它的许用外压为[P]?0.41MPa，小于夹套0.6MPa的水压试验压力，故在做夹套的压力实验校核时，必须在内筒体内保持一定压力，以使整个试验过程中的任意时间内，夹套和内同的压力差不超过允许压差。

2.5人孔选型及开孔补强设计

(1)人孔选型

根据《化工容器及设备简明设计手册》（第二版）选择回转盖带颈法兰人孔，标记为：人孔PN2.5,DN450,HG/T 21518-2005,尺寸如下表所示:

密封面 公称压力PN形式 （MP） 公称直径DN 突面 （RF）

4.0 450 480?14 451.6 685 610 270 137 57 dw?s d D D1 H1 H2 b b1 b2 A B L 螺柱 螺母 螺柱 直径?长度 M33?2?165 总质量 （kg） 245 do 数量 20 40 41 46 375 175 250 24

开孔补强设计

最大的开孔为人孔，筒节?nt?16mm，厚度附加量C?0.6mm，补强计算如下： 开孔直径 d?450?2?0.6?451.2mm 圆形封头因开孔削弱所需补强面积为：

A?d??2?(?nt?C)(1?fr)

人孔材料亦为不锈钢0Cr18Ni9，所以fr?1.0 所以A?450?0.3?1200?0?926.2mm2

2?103?0.85?0.5?0.3有效补强区尺寸：h1?d?nt?451.2?16?84.97mm

B?2d?2?451.2?902.4mmm

在有效补强区范围内，壳体承受内压所需设计厚度之外的多余金属面积为：

A1?(B?d)(?e??)?2(?nt?C)(?e??)(1?fr)

故A1?(B?d)(?e??)?451.2?(9.2?5.7)?1579.2.64mm2 可见仅A1就大于A,故不需另行补强。

最大开孔为人孔，而人孔不需另行补强，则其他接管均不需另行补强。

2.6传动装置选型

搅拌反应器具有单独的传动装置，一般包括电动机、减速器、机座、联轴器、搅拌轴及附件等。如图3.1为搅拌反应器的传动装置图。

图2.3搅拌反应器的传动装置