搅拌反应釜的釜体设计及夹套设计分解.doc

搅拌反应釜的釜体设计及夹套设计 2.1 概述 夹套式反应釜的釜体是由封头、筒体和夹套三部分组成。封头有椭圆形封头和锥形封头等形式。上、下封头与筒体常为焊接。 2.2 釜体材料的选择 根据工艺参数及操作条件（见附录2）确定封头、筒体及夹套的材料。此设计的釜体材料选用0Cr18Ni9与夹套材料选用Q235-B，热轧钢板，其性能与用途见表2-1。 表2-1 Q235-B性能与用途 材料 性能 用途举例 Q235—B 温度20℃左右情况下用，抗拉强度：370-500MPa伸长率：26%（厚度40mm以下）冲击功：≥27J（试验温度 20°） 0Cr18Ni9 冷、热加工性能好，无磁性和好的低温性能。具有足够的耐晶间腐蚀能力 广泛应用于化工设备，工业设备，常、低压压力容器的筒体等方面的材料选用 由工艺参数及操作条件和表2-1可知，0Cr18Ni9和Q235—B材料能够满足任务书中的设计温度、设计压力。在操作条件下，Q235—B能使设备安全运转，并且不会因腐蚀而对介质产生污染，而且相对与其他钢号价格便宜，所以本设计釜体材料选用0Cr18Ni9与夹套材料采用Q235-B，热轧钢板。 2.3 封头的选择 搅拌反应釜顶盖在受压状态下操作常选用椭圆形封头，本设计采用椭圆形标准封头，直边高度，其内径取与筒体内径相同的尺寸。 椭圆形封头是由半个椭圆球体和一个圆柱体组成，由于椭圆部分径线曲率平滑连续，封头中的应力分布不均匀。对于得标准形封头，封头与直边的连接处的不连续应力较小，可不予考虑。椭圆形封头的结构特性比较好。 2.4 釜体几何尺寸的确定 釜体的几何尺寸是指筒体的内径和高度。釜体的几何尺寸首先要满足化工工艺的要求。对于带搅拌器的反应釜来说，容积为主要决定参数。 2.4.1 确定筒体的内径 由于搅拌功率与搅拌器直径的五次方成正比，而搅拌器直径往往需随釜体直径的增加而增大。因此，在同样的容积下筒体的直径太大是不适宜的。对于发酵类物料的反应釜，为使通入的空气能与发酵液充分接触，需要有一定的液位高度，筒体的高度不宜太矮。因此，要选择适宜的长泾比（）。 根据釜体长径比对搅拌功率、传热的影响以及物料特性对筒体长径比的要求，又由实践经验，针对一般反应釜，液—液相物料， 取值在1.7-2.3之间，并且考虑还要在封头上端布置机座和传动装置，因此，取=2.3。 由搅拌设备设计可知： = （2-1） 有：操作容积=全容积0.8=6.4 式中：——操作容积，；——筒体高度，；——筒体内径；——装料系数，取值为0.8。 则： = =1.638 将值圆整到标准直径，取筒体内径=1600。 2.4.2确定筒体的高度 由《搅拌设备设计》可知： （2-2） 式中：——下封头所包含的容积，在《材料与零部件》中查得，=0.617 。 =3.689 把的值圆整到=3700，则： 2.5 夹套的结构和尺寸设计 常用的夹套结构形式有以下几种：（1）仅圆筒部分有夹套，用于需加热面积不大的场合；（2）圆筒一部分和下封头包有夹套，是最常用的典型结构；（3）在圆筒部分的夹套中间设置支撑或加强环，以提高内筒的稳定性，在夹套中介质压力较大时，由于这种结构减小了内筒的计算长度，从而减小了筒体的壁厚；（4）为全包式夹套，与前三种相比，传热面积最大。本设计中夹套的结构选择第一种最最常用的典型结构。 夹套上设有介质进出口。当夹套中用蒸汽作为载热体时，蒸汽一般从上端进入夹套，冷凝液从夹套底部排出，如用液体作为冷却液时则相反，采取下端进，上顿出，以使夹套中经常充满液体，充分利用传热面，加强传热效果。 2.5.1 确定夹套与封头的内径 夹套的内径一般按公称尺寸系列选取，以利于按标准选择夹套封头，具体可根据筒体直径按表2-2中推荐的数值选用。 表2-2 夹套内径与筒体内径的关系 500—600 700—800 2000—3000 +50 +100 +200 由此关系可取：=+200==。 2.5.2 确定夹套筒体高度 由于： =+（2-3） 则： =（2-4） 已知：传热面积=，封头的内表面积= 则：= = = 圆整后取：=。 2.6 釜体和夹套的壁厚的确定 釜体和夹套的强度和稳定性设计可按内、外压容器的设计方法进行。 本设计中，釜体的筒体与其下封头按承受内压和外压分别进行计算，釜体内压设计压力为，釜体外压设计压力为。夹套的筒体以及釜体的上封头按内压容器设计，其设计压力为。 2.6.1 釜体的筒体壁厚计算 (1) 首先对筒体按照承受的内压进行计算 由于： （2-5） 式中： 为内压筒体设计厚度；为设计压力，=； 为筒体内径，； 为Q235—B热轧钢板，在设