1、过程装备与控制工程课程设计 Course design of process equipment and control engineering,反应釜的设计计算,任务书,主要内容： 1 设计方案的确定及工艺流程的说明； 2 反应器的工艺计算； 3 基本尺寸计算及基本结构设计； 4 壳体、开孔补强与搅拌轴及耳式支座的强度校核； 5 绘制反应器的装配图。,设计条件：,乙酸酐分解式为 该反应的反应速率方程为，反应温度下反应速率常数为0.08 。每小时处理量为 ，原料中乙酸的浓度 。试设计一台连续操作釜式反应器达到要求：,接近设计条件的实物图,工艺设计计算结果,原料的处理量 反应时间,工艺设计计算结
2、果,反应体积 反应器的有效体积： 反应器的实际体积：,工艺设计计算部分结果参数汇总,原料液中乙酸酐的起始浓度，9.510-2 mol/L； 反映后乙酸酐的浓度，7.610-3 mol/L； 有效体积，1.44m3； 反应时间，143.75min； 乙酸酐的转化率92。 单位时间原料液处理量，0.6m3/h； 反应器的实际体积，1.8m3； 装料系数0.8；,结构设计部分,釜体结构形式的选择 筒体：圆柱形 釜底的封头形状：标准椭圆型 顶盖连接方法：不可拆 换热器形式：U形夹套,结构设计计算结果,釜体直径的计算 对于直立反应釜来说，釜体容积通常是指圆柱形筒体及下封头所包含的容积之和，根据釜体容积和
3、物料性质，选定 值，估算筒体内径 。由于此反应为液液反应，故而取 ，先忽略釜体封头的容积。,结构设计计算结果,筒体内径： 根据标准圆整取,结构设计计算结果,釜体高度的计算 查表可知，直径为1300mm的椭圆封头总深度 ， 内表面积， 。,结构设计计算结果,对于直立式反应釜，其圆筒部分筒体的高度为 根据标准圆整取 但是 ，则重新选取。再取 ，则有： 则圆整 则圆整,结构设计计算结果,釜体筒体厚度的计算 设定操作温度T=100。腐蚀余量为 ，钢板负偏差 取焊接接头系数 选材上，由于承受压力较高，所以选择Q345R。 内压 0.1MPa 设计压力： ， 所以 忽略不计。 则计算压力：,结构计算计算结
4、果,计算厚度：,结构计算计算结果,设计厚度： 名义厚度： ，圆整为6mm。 有效厚度：,结构计算计算结果,夹套的选择,结构计算计算结果,反应釜的搅拌装置 搅拌功率的计算 粘度计算公式 解得 搅拌器直径 d=400mm 叶片直径 b=80mm 叶轮转速 n= 238.8r/min 雷诺数,结构计算计算结果,经查过程设备设计功率曲线可知，功率准数Np=6 搅拌功率P=3.91kw 叶轮距槽底的安装高度Hi =400mm 挡板宽度Wb =120mm 电机的选用 电动机功率P=4.57kw 根据电动机的标准，查机械设计课程设计，电动机可选用Y 132 M 2-6，功率5.5kw，转速960r/min。
5、,结构计算计算结果,减速机的选用 根据轴转速960r/min，电动机功率为5.5kw。查表可知：应选用滚筒减速机，编号为96012。 联轴器的选用 查机械设计课程设计可知：联轴器应选GY4，类型为凸缘联轴器。 搅拌轴材料的选择 常用优质碳素钢有35、45、50钢，其中以45钢应用最多。搅拌轴受到扭转和弯曲的组合作用，其中以扭转为主。本次设计选用45钢作为搅拌轴的材料。,结构设计计算结果,搅拌轴直径的计算 搅拌轴的材料选为45钢，轴材料剪切弹性模量 ，许用剪切应力 轴传递最大转矩： 搅拌轴为实心轴，则直径： d=0.045m,结构计算计算结果,主要接管尺寸的计算 进料管和出料管 df =16mm
6、 查手册取 无缝钢管，法兰选用板式平焊钢管法兰PL2.5，B型，DN50。 冷却水管的计算 ds=26.6mm 查手册取无缝钢管 ，法兰选用板式平焊钢管法兰PL2.5，B型，DN40。,主体设备配置图,强度校核,压力试验，选用液压试验 内筒水压试验 故在做水压试验时，内筒稳定性符合要求,强度校核,耳式支座结构设计参数,强度校核,水平风载荷和地震载荷计算 （地震为九度） 支座本体计算 单个支座本体承受的实际载荷 单个支座本体允许载荷 可以查表可知BN型耳式支座系列参数尺寸，可知Q=30KN。则有： ,支座本体安全,强度校核,支座处壳体内应力的计算 应力校核 支座上端A点 支座下端B点： 经计算校验合格,强度校核,地脚螺栓的强度验算 式中，摩擦系数取支座与基础垫板之间钢对钢的静摩擦系数0.3（按钢结构设计规范）。计算得的值小于0，表明不承受剪切力。 开口补强的计算 被削弱的金属面积A=168.2 封头起补强作用金属面积A1=1516.5 因为 ，所以需要补强圈进行补强,强度校核,搅拌轴刚度的校核 为了防止搅拌轴产生过大的扭转变形，从而在扭转中振动，影响正常工作，应把轴的扭转变形限制在一个允许的范围内，即规定一个设计的扭转刚度条件。 工程上以单位长度的扭转角不得超过许用扭转角的刚度条件，即 由上式可导出实心轴直径为 搅拌轴直径 ，满足条件。,设计结果汇总,汇报完毕，谢谢聆听！,
