【正文】 藝過程，以及有機染料和中間體的許多其它工藝過程的反應設備。因為經濟性是否合理是衡量化工設備優(yōu)劣的一個重要指標。 功能要求是以滿足生產的需要，如生產量、傳熱量。特別是處理化工生產中的介質，由于它們具有不同程度的腐蝕性，一方面，可能使設備的厚度減薄，使用壽命縮短；另一方面，還會在應力集中及兩種材料或構件焊接處等區(qū)域造成更為嚴重的腐蝕，結果引起泄漏或爆炸。內泄漏可能會引起產品污染，嚴重時還會引起爆炸事故。在選擇材料時，應特別注意強度和韌性的合理匹配。 剛度指作用在彈性元件上的力或力矩的增量與相應的位移或角位移的增量之比，是設備在載荷作用下保持原有形狀的能力。無原則地選用高強度材料，結果只會導致材料和制造成本提高以及設備抗脆斷性能力降低。 強度是指載荷作用下材料抵抗永久變形和斷裂的能力。在化工生產中，制造乙烯、丙乙烯、高壓聚乙烯、聚丙烯、合成橡膠、苯胺染料等工藝過程，都采用各種型式的攪拌反應設備。 本次設計的植物油植物油反應釜就是夾套反應釜。 廣義的反應釜，實際上就是一個罐式容器。目 錄1 緒論 1 反應釜的概述 1 攪拌反應設備的主要用途 1 反應釜設計的基本要求 2 2 3 3 3 反應釜的應用場合及工程背景 32 設計方案的選擇及設計參數(shù)的確定 5 攪拌反應釜類型的選擇 5 設計參數(shù)的確定 5 設計壓力的確定 5 設計溫度的確定 5 材料的選用 63反應釜結構設計 7 釜體的結構設計 7 釜體的幾何尺寸的確定 7 筒體內徑計算 7 筒體封頭尺寸的確定 8 筒體高度計算 8 筒體與上封頭連接形式 9 9 夾套的直徑 10 夾套高度及傳熱面積校核 10 筒體及夾套壁厚設計計算 10 筒體與夾套受力分析 10 筒體壁厚的計算 11 筒體封頭厚度計算 11 夾套壁厚的計算 11 夾套封頭厚度計算 12 水壓試驗及強度校核計算 12 筒體水壓試驗校核 12 夾套水壓試驗校核 134 反應釜的攪拌裝置 15 攪拌軸的設計 15 攪拌軸的選材 15 攪拌軸的結構 15 攪拌軸的強度計算 15 攪拌器的安裝方式及其與軸連接的結構設計 16 攪拌器的形式 16 攪拌軸的形位公差和表面粗糙度要求 17 攪拌器軸的支承 17 攪拌軸的臨界轉速校核計算 175 反應釜的傳動裝置 19 電動機的選用 19 釜用減速機類型、標準及其選用 19 凸緣法蘭與安裝底蓋的選用 20 機架 20 聯(lián)軸器 216 反應釜的軸封裝置 237 反應釜的其他附件 25 設備接口 25 出料管 25 25 夾套進液管 26 視鏡 27 擋板 27 人孔 28 支座 29 支座的選用 29 支座的校核 29 開孔補強設計計算 31 31 328 結論 35參考文獻 37致謝 391 緒論 反應釜的概述 在生產實踐中，許多化工生產過程都需要反應設備，廣泛應用于物料混合、溶解、傳熱、制備懸浮液、聚合反應和制備催化劑等生產過程。在反應釜的中心垂直位置上常安裝機械攪拌器，以加速物料充分混合和反應。 圖11 反應釜結構圖 　　　 1—攪拌器；2—釜體；3—夾套；4—攪拌軸；5—壓出管； 　　　　6— 支座；7—人孔；8—軸封；9—傳動裝置 攪拌容器分筒體與夾套兩部分，主要由封頭和筒體組成，多為低、中壓壓力容器；攪拌裝置由攪拌器和攪拌軸組成，其形式通常由工藝設計而定；傳動裝置是為帶動攪拌裝置設計的，主要由電動機、減速器、聯(lián)軸器和傳動軸等組成；軸封裝置為填料密封，一般采用機械密封或填料密封；它們與支座、人孔、工藝接管等附件一起，構成了完整的夾套反應釜。其他如染料、醫(yī)藥、農藥、油漆等行業(yè)，攪拌反應設備的應用也相當廣泛?；ぴO備是由不同的材料制造而成的，其安全性與材料本身的強度密切相關。由于選材、焊接和使用條件等各種原因，化工設備不可避免地會產生各種各樣的缺陷，如果在選材時充分考慮材料的破壞前吸收變形能量的能力水平（即材料的韌性），并注意材料的強度和韌性的合理搭配，最大限度地降低化工設備對缺陷的敏感程度，對于保證設備的安全運行也是一個非常有效的措施。剛度不足是過程設備過度變形的原因之一，失穩(wěn)是化工設備常見的失效形式之一，因此，化工過程保證剛度使設備具有足夠的抗失穩(wěn)能力。在滿足強度的要求下，盡可能選用高韌性材料?；ぴO備內的介質往往具有危害性，外泄漏不僅僅有可能引起中毒、燃燒和爆炸等事故，而且還會造成環(huán)境污染。因此，材料和介質必須相容。功能要求得不到滿足，會影響整個過程的生產效率，造成經濟損失?；み^程設備的綜合經濟性主要體現(xiàn)在以下幾個方面： Ⅰ.生產效率高、消耗低； Ⅱ.結構合理、制造簡便； Ⅲ.易于運輸和安裝。 反應釜的操作性能直接關系到產品的質量、能耗和生產成本，工程界和學術界對攪拌混合都非常重視，進行了大量的研究工作，取得了不少的研究成果。通過數(shù)值模擬不但可以解決反應器的放大機理，而且可以優(yōu)化設計開發(fā)新型高效攪拌器，使機械攪拌器的設計理論更加完善。 反應釜的攪拌器已經摒棄了單一攪拌器發(fā)展到用雙攪拌器或外加泵強制循環(huán)。合理地利用熱能，選擇最佳的工藝操作條件，加強保溫措施，提高傳熱效率，將會最大限度的降低熱損失。 2 設計方案的選擇及設計參數(shù)的確定 攪拌反應釜類型的選擇 攪拌反應釜是化工生產中常用的典型設備，一臺攪拌反應設備主要由攪拌容器（釜體）、換熱元件、攪拌裝置、傳動裝置以及密封裝置等組成。為了加熱或取走反應熱量，常設置外夾套或內盤管，上封頭上焊有凸緣法蘭，用于攪拌容器與機架的連接，為了在操作中對物料進行控制，還必須在容器上設有溫度、壓力等傳感器。中、小型立式容器攪拌反應設備，轉速為300～360r/min，～15kw的范圍，用皮帶或齒輪一級減速。 本次設計為8m3夾套反應釜，=。C以上的金屬溫度，設計溫度不得低于元件金屬在工作狀態(tài)可能達到的最高溫度；對于0176。 本次設計嚴格遵循GB1501998規(guī)定，并且考慮到設計壓力，工作溫度釜內不高于90176。C。C，其許用應力[σ]t=113MPa，故其[σ]t取113MPa。C； ③ 用于殼體時，鋼板厚度不大于20mm； ④ 不得用于毒性程度為高度或極度危害介質的壓力容器。 3反應釜結構設計 夾套式反應釜主要由帶傳熱裝置的釜體和攪拌傳動裝置兩大部分組成。 釜體的結構設計 釜體一般為立式圓筒形容器，由頂蓋、筒體和罐底組成，通過支座安裝在基礎或平臺上。罐底與筒體的連接常采用焊接連接。連接形式采用可拆形式。 在確定筒體直徑和高度時，還應該根據(jù)反應釜操作時允許的裝滿程度——裝料系數(shù)η等綜合考慮。 圖32筒體基本尺寸 對于直立反應釜來說，設備容積通常按筒體及下封頭所包含的容積計算。 筒體封頭尺寸的確定 筒體封頭根據(jù)筒體直徑Di及所選的型式按標準選取，現(xiàn)選取最常用的標準橢圓形封頭。故有， 則， 圓整后筒體高度 H筒=。 筒體與上封頭連接形式 頂蓋與筒體的型式分為可拆與不可拆連接兩種型式。其具體確定如下： （1）材料及公稱壓力 法蘭材料選用45鋼。本設計要求用夾套換傳熱，故采用夾套。 表32 夾套內徑Dj （mm） Di 500～600 700～1800 2000～3000 Dj Di+50 Di+100 Di+200 故取夾套內徑 Dj= Di+200=2200 mm 同理，夾套封頭可根據(jù)夾套內徑Dj及所選封頭形式按標準來選取，即橢圓形封頭，公稱直徑2200mm，曲面高度550mm，直邊高度40mm。 校核：夾套所包圍的表面積（筒體表面積F筒+封頭表面積F封）一定要大于工藝要求的傳熱面積F，即料液靜止時的高度。 因此，夾套高度取H夾=1700mm 筒體及夾套壁厚設計計算 筒體與夾套受力分析 ，即釜體受力[5]如右下圖37所示： 分析如下：，危險點處壓力P=PcP== 外壓；未帶夾套 部分反應釜筒體和封頭設計壓力P1==。C 。故此C=； φ——焊接接頭系數(shù)，筒體采取對接雙面焊縫，焊縫進行局部無損探傷檢查，即φ=； 所以，圓整后取10mm。故此C=。 故， 圓整取 S=6mm，即夾套封頭厚度δn為6mm。 夾套水壓試驗校核同理，夾套水壓試驗壓力不應小于下式計算值： 夾套內壓試驗應力： =校核：σ2T==，因此夾套強度滿足夾套水壓試驗要求。 攪拌軸的結構 本設計采用實心直軸，槳式攪拌器，用螺栓對夾，故采用光軸即可。 攪拌軸的強度計算 a. 攪拌功率的確定[6] 已知：槳式攪拌器直徑DJ＝1300mm，轉速n=45r/min=75r/s,植物油ρ=103kg/m3,同時通過化工物性算圖手冊可查植物油黏度[7]181。s 。mm； Wt——抗扭截面模量，mm； [τ]k——軸的許用切應力，MPa。）/m； G——剪切彈性模量，對于碳鋼及合金鋼G=104MPa； 故現(xiàn)在可計算軸徑： 所以，選擇軸徑d=70mm。 ：DJ＝1300mm，d=100mm，螺栓：d0：M16 數(shù)量：4，螺釘：d1：M16 數(shù)量：1，δ=14mm，B=130mm，h=140mm 。當轉速n100r/min時，直線度允差[9]1000：。為保證攪拌軸懸臂穩(wěn)定性，軸的懸臂長L軸徑d和兩軸承間距B（其示意圖參見圖43）應滿足下列關系： L1/B≤4～5 ； L1/d≤40～50 若軸封處能起支承作用，上式中的B應算至軸封處。 5 反應釜的傳動裝置 反應釜的攪拌器是由傳動裝置來帶動。 電動機功率必須滿足攪拌器運轉功率和傳動系統(tǒng)、軸封系統(tǒng)功率損失的要求，還應考慮到有時在攪拌過程中會出現(xiàn)不利條件造成功率過大。 釜用減速機類型、標準及其選用 反應釜用的立式減速機，主要類型有諧波減速機、擺線針輪行星減速機、二級齒輪減速機和V帶減速機。由此，選用擺線針輪行星減速機適合，其尺寸從HG574578標準中選取。 安裝底座蓋采用螺柱等緊固件，下與凸緣法蘭連接，上與機架連接，是整個攪拌傳動裝置與容器連接的主要連接件。其選用類型主要有三種，即無支點機架、單支點機架、雙支點機架。 聯(lián)軸器聯(lián)軸器是連接軸與軸并傳遞運動和扭矩的零件，在此主要是用于電動機和減速機輸出軸與傳動軸之間和傳動軸與攪拌軸之間的連接。其任務是保證攪拌設備內處于一定的正壓和真空狀態(tài)以及防止反應物料的溢出和雜質的滲入。