反应釜课程设计

2.4 夹套反应釜的强度计算

夹套反应釜几何尺寸确定后，要根据已知的公称直径，设计压力和设计温度进行强度计算确定罐体及夹套的筒体和封头的厚度。 2．4.1 强度计算的原则及依据

强度计算中各参数的选取及计算，均应符合GB150-1998《钢制压力容器》的规定。

圆筒为正压外带夹套时：当圆筒的公称直径DN>=600㎜时，被夹套包围部分的圆筒分别按内压圆筒和外压圆筒计算，取其中较大值，其余部分按内压圆筒设计。

2.4.2 按内压对圆筒和封头进行强度计算 （1）筒体强度计算

?已知：Tc=110℃ Pc=0.7Mpa ??S?PcDi2????tt?113Mpa υ= 0.85

?5.1mm

负偏差 C2=1.5mm 腐蚀裕量 C2=1.5㎜

名义厚度 Sn=S＋C1＋C2＋Δ=8㎜ (2)封头厚度计算

S?PcDi2?????0.5Pct?5.1mm

同理

名义厚度 ： Sn=S＋C1＋C2＋Δ=8㎜ 2.4.3 按外压对筒体和封头进行强度校核 （1）筒体图算法

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由于D0/Se>=20

① 假设 Sn=14mm 令Se=Sn-2=12mm D0=Di+2Sn=1428mm ② 则 L/D0=1400÷1428=0.98

D0/Se=119 D0>20 ③ 查图5-5得 A=0.0012

④ 查图5-7 由于Tc =<140℃ 则B=125Mpa 计算许应外压力[p] [p]=B/( D0/Se)=1.05Mpa 所以 [p]>=pc 故筒体厚度Sn2取14mm 由Sn1=8mm=< Sn2=14mm 封头厚度确定为14mm (2)外压封头强度计算

①设封头的厚度 Sn=14mm 计算有效厚度Se=Sn-C=12mm R0=K1D0 式中K1 =0.9 D0 =Di+2Sn=1428mm R0 =0.9×1428=1285mm ② 计算系数A

A?0.125R?0.0011

0Se

③查参考文献[1]中图5-8 T=<150℃ 查的系数B=120Mpa

[p]=BR?1Mpa0Se

[p]>pc 所以封头厚度确定 Sn=14mm 2.4.4 夹套厚度计算

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(1)夹套筒体部分厚度计算

?由 P c 2=0.9Mpa T c 2=<140℃ ??t?113Mpa υ=0.85

S2?p2cD2?7.03mm2[?]t?

负偏差 C1=0.5mm 腐蚀裕量 C2=1.5mm 则 Sn2=S2＋C1＋Δ=10mm （2）夹套封头厚度计算

S2?p2cD2?7.0mmt2[?]??0.5p2c 同理 ：

则 Sn2=S2＋C1＋Δ=10mm 2.4.5 水压试验校核计算

夹套反应釜应对罐体和夹套分别进行水压试验，并校核圆筒应力σ（1） 罐体水压试验

由于[σ]≈[σ]t 故 pT=1.25p=1.25Pc=0.875Mpa

?T?pT(Di?Se)2Se?61.7MpaT

材料屈服点应力 σs=235Mpa

0.9 σsυ=179.8Mpa ?T ≦0.9 σsυ 所以罐体水压试验强度足够

（2）由于[σ]≈[σ]t 故 pT=1.25p=1.25Pc2=1.125Mpa

?T?pT(D2?Se2)2Se2?106Mpa

材料屈服点应力 σs=235Mpa

0.9 σsυ=179.8Mpa ?T ≦0.9 σsυ 所以夹套水压试验强度足够

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3 反应釜的搅拌装置

搅拌装置由搅拌器、轴及其支撑组成。搅拌器的形式很多，根据任务说明书的要求，本次设计采用的是浆式搅拌器。其机械设计的主要内容是：确定搅拌器直径、搅拌器与搅拌轴的连接结构。、进行搅拌轴的强度设计和临界转速校核、选择轴的支撑结构。

由表4-4 查的D1/DJ取1.25：1—2：1 H0/DJ=1:1—2:1 有实际情况取D1/DJ=1.5：1 H0/DJ=1:1 则： 搅拌器直径 DJ=900mm

液面高度： H0=900mm

3.1 搅拌器的安装方式及其与轴连接的结构设计

桨式搅拌器结构如图4-7所示，其桨叶为两叶。轴转速为50r/min ,采用双层桨安装。搅拌器与轴的连接常用螺栓对夹。器主要尺寸有表4-5查的： dJ=900mm d=50mm

螺栓：d0 :M16 数量 4 螺钉：d1 :M16 数量 1 S=16 b=90 c=150 m=110 f=45 e=5 3.2 搅拌轴设计

搅拌轴的机械设计内容同一般传动轴，主要是结构设计和强度校核 （1） 搅拌轴的材料：选用 Q 235-A

（2） 搅拌轴的结构：用实心直轴，因是连接的为桨式搅拌器，故采用光轴

即可。 （3） 搅拌轴强度校核

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轴扭转的强度条件是： 公式9-5）

对Q235-A [τ]k=12~20Mpa

T??max??[?]kWp （参考文献1.

对实心轴 Wp=πd3/16=24531mm3 Tθ=9.55×106 p/n=133700N?mm 则：

?max?5.5Mpa?[?]k 故 d=50mm 强度足够

（4） 搅拌轴的形位公差和表面粗糙度的要求：

一般搅拌轴要求运转平稳，为防止轴的弯曲对轴封处的不利影响，因此轴安装和加工要控制轴的直度。 当转速 n<100r/min 时直度允许误差：1000：0.15。

轴的表面粗糙度可按所配零件的标准要求选取。 （5） 搅拌轴的支撑

一般搅拌轴可依靠减速器内的一对轴承支承。当搅拌轴较长时，轴的刚度条件变坏。为保证搅拌轴悬臂稳定性，轴的悬臂长L1，轴径d 和两轴承间距B应满足以下关系：L1/B≤4―5; L1/d≤40―50

搅拌轴的支承常采用滚动轴承。安装轴承处的公差带常采用K6.外壳孔的公差带常采用H7 。安装轴承处轴的配合表面粗糙度Ra取0.8 ~ 1.6 外壳孔与轴承配合表面粗糙度Ra取1.6

4 反应釜的传动装置

反应釜的搅拌器是由传动装置来带动。传动装置设置在釜顶封头的上

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