专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师：
设计时间：
要求与说明
一、 学生采用本报告完成课程设计总结。
二、 要求文字（一律用计算机）填写，工整、清晰。所附设备安
装用计算机绘图画出。
三、 本报告填写完成后，交指导老师批阅，并由学院统一存档。
目录
、设计任务书 . ......................... 5 、设计方案简介 . ....................... 6 1.1 罐体几何尺寸计算 ...................... 7
1.1.1 确定筒体内径 ..................... 7 1.1.2 确定封头尺寸 ..................... 8 1.1.3 确定筒体高度 ..................... 9 1.2 夹套几何计算 ........................ 10
1.2.1 夹套内径 ...................... 10 1.2.2 夹套高度计算 ..................... 10 1.2.3 传热面积的计算 ................... 10 1.3 夹套反应釜的强度计算 ................... 11
1.3.1 强度计算的原则及依据 ................ 11 1.3.2 按内压对筒体和封头进行强度计算 ............ 12
1.3.2.1 ..................................................... 压力计算1.3.2.2 ............................................................. 罐体及夹套厚度计算 1.3.3 按外压对筒体和封头进行稳定性校核 .......... 14 1.3.4 水压试验校核 ..................... 16
二）、搅拌传动系统 . ..................... 16 2.1 进行传动系统方案设计 ................... 17 2.2 作带传动设计计算 ...................... 17
2.2.1 计算设计功率 Pc . ................ 17 2.2.2 选择 V 形带型号 .................. 17 2.2.3 选取小带轮及大带轮 .................. 17 2.2.4 验算带速 V. ..................... 18 2.2.5 确定中心距 ...................... 18
2.2.6 验算小带轮包角 1 .................... 18
2.2.7 确定带的根数 Z . ................. 18 2.2.8 确定初拉力 Q. .................... 19 2.3 搅拌器设计 ........................ 19 2.4 搅拌轴的设计及强度校核 .................... 19 2.5 选择轴承 .......................... 20 2.6 选择联轴器 ........................ 20 2.7 选择轴封型式 ........................ 21 三） 、设计机架结构 . .................... 21 四）、凸缘法兰及安装底盖 . .................. 22 4.1 凸缘法兰 .......................... 22 4.2 安装底盖 .......................... 23 五）、支座形式 . ....................... 24 5.1 支座的选型 . ........................ 24 5.2 支座载荷的校核计算 ..................... 26
12
12 （六） 、容器附件 . ...................... 27
6.1 手孔和人孔 ......................... 27 6.2 设备接口 .......................... 28
6.2.1 接管与管法兰 ...................... 28
6.3 视镜 ........................... 30 四、设计结果汇总 . ....................... 33 五、参考资料 . ........................ 35 六、后记 ............................. 37 七、设计说明书评定 . ...................... 38 八、答辩过程评定 . ....................... 38
、设计任务书
设计题目： 夹套反应釜的设 计 设计条件： 设计参数及
要求 设计参数及要求 容器内 夹套内 工作压力 /MPa 0.18 0.25 设计压力 /MPa 0.2 0.3 工作温度 /℃ 100 130 设计温度 /℃ <120 <150 介质 染料及有机溶剂 水蒸气 全容积 /m3 2.5 操作容积 / m3 2.0 传热面积 / m2 >3 腐蚀情况 微弱 推荐材料 Q345R或 Q245R 搅拌器型式 浆式 搅拌轴转速 /(r/min) 200 轴功率 /kW 4 工艺接管表 符号 公称尺寸 连接面形式 A 25 PL/RF 蒸汽入口 B 65 PL/RF 进料口 C1，2 100 - 视镜 D 25 PL/RF 温度计管口 E 25 PL/RF 压缩空气入口 F 40 PL/RF 放料口 G 25 PL/RF 冷凝水出口 设备安装场合 室内 简图
、设计方案简介
搅拌釜式反应器的工艺给出的条件一般包括：釜体容积、设计压力、设计温度、 介质腐蚀性、传热面积、搅拌形式、转速和功率、工艺接管尺寸等。我们作为设计 者要做的工作就是根据工艺条件提出的要求和条件，对搅拌反应釜的容器、搅拌轴、 传动装置和轴封装置结构进行合理的选型、设计和计算。
搅拌反应釜的机械设计大体上按以下步骤进行： （1）进行罐体的设计计算 （2）进行搅拌传动系统设计 （3）设计机架结构
（4）选择凸缘法兰及安装底盖结构 （5）选择支座形式及进行计算 （6）选择容器附件
（ 7）绘制总装配图（ A1 图纸） （8）编写设计说明书一份
三、工艺计算及主要设备计算 （一）、罐体和夹套的结构设计
夹套式反应釜是由罐体和夹套两大部分组成的。罐体在规定的操作温度和 操作压力下，为物料完成其搅拌过程提供了一定的空间。夹套传热是一种应用 最普遍的外部传热方式。
罐体和夹套的设计主要包括其结构设计，各部分几何尺寸的确定和强度的
计算与校核。
罐体一般是立式圆筒容器，有顶盖、筒体和罐底，通过支座安装在基础或 平台上。罐底通常为椭圆形封头。
1.1 罐体几何尺寸计算
1.1.1 确定筒体内径
一般由工艺条件给定全容积 V，筒体内径 按照 D1 公式 估算
3
3
式中 V ——工艺条件给定容积， m；
i——长径比， i D1
其按物料选取，根据参考文献 ，
H1
[1]
图 1-1 几种搅拌釜的长径比值
选取 i=1.3。由任务书给出的 V=2.5m，可得 D1=1.348m=1348mm，查阅压力容 器公称直径 GB9019—1998
[2]
3
图 1-2 筒体的容积、面积和质量
圆整为 D1=1400 mm, 同时得到 V 1m=1.539m/m， F1m=4.40m。
3
2
1.1.2 确定封头尺寸
反应釜筒体与夹套最常用的封头型式是标准椭圆封头，以内径为基准的椭 圆封头类型代号为 EHA ，其内径与筒体内径相同，根据筒体内径 D1=1400mm, 参阅
［3］
可选取以下信息：
曲边高度 h1（ mm） 350 直边高度 h2 （mm） 25 内表面积 F 封（m） 2.2346 容积 V 封（m）
3
2
0.3977
1.1.3 确定筒体高度
反应釜容积 V 通常按下封头和筒体两部分容积之和计算。 则筒体高度 H 按 公式计算，并进行圆整。
1
H1=（V－V 封）/ V1m
式中
[4]
V 封——封头容积， m；
V1m —— 1m 高筒体容积， m/m；
V1m=1.539m/m，V 封= 0.3977mH1=（2.5－0.3977）
3
3 3
3
/1.539=1.366m=1366mm
圆整后 H1=1400mm 当筒体高度确定后，应按圆整后的筒体高度修正设计容积，则
V 修正=V1m×H1＋V 封=1.539×1.4＋0.3977=2.5523 m
3
1.2 夹套几何计算 夹套的结构尺寸常根据安装和工艺两方面的要求而定。夹套和筒体的连接 常焊接成封闭结构。 1.2.1 夹套内径 夹套下封头直径 D2 可根据筒体内径 D1： [5]表 1-1 夹套直径 D2 /mm 700-1800 Di 100 D1 D2 500-600 Di 50 2000-3000 Di 200 因为 D1=1400mm 在 700-1800mm 之间，所以 D2=D1+100=1400+100=1500mm 1.2.2 夹套高度计算 夹套高 H2 由传热面积决定， 不能低于料液高。 若装料系数η没有给定， 则 应合理选用装料系数的值，尽量提高设备利用率。通常取η =0.6-0.85。染料及 有机溶剂的粘度较大，选用η =0.8。 夹套高 H2 由公式 H2=（ηV—V 封）/V1m 其中操作容积 V1=ηV=0.8×2.5=2.0 m 3[6]H2=（0.8×2.5523－0.3977）/1.539=1.0684m=1068.4mm 圆整为 H2=1100mm 1.2.3传热面积的计算 夹套所包围罐体的表面积 （筒体表面积 F筒＋封头表面积 F 封）一定要大于 工艺要求的传热面积 F，即 F 筒＋ F 封 ≥F [6]
式中
F筒 筒体表面积 F 筒 ，F 筒 =H2×F1m，m
2
2
2
F 封——封头面积， mF1m——1m 高筒体内表面积， m/m
F 筒 =H2×F1m=1.100 ×4.40=4.84m ， F 筒＋F 封=4.84＋2.2346=7.0746m >3m
因此符合传热要求。因圆筒型夹套传热面积小，故选用圆筒型夹套。
2
2
2
图 1-4 U 型夹套与圆筒型夹套的
1.3 夹套反应釜的强度计算
当反应釜的几何尺寸确定后，则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。
1.3.1强度计算的原则及依据
根据任务书给出的条件，反应釜体内为正压外带夹套，被夹套包围的罐体 分别按内压和外压计算，罐体内压为 0.2MPa，外压为极限时最大内外压差
0.3MPa；其余部分按内压圆筒设计。
圆筒为正压外带夹套：
（1）当圆筒体的公称直径 DN≥600mm 时，被夹套包围部分的筒体分别按 内压和外压计算，取其中最大值；其余部分按内压圆筒设计。
（2）当圆筒体的公称直径 DN<600mm 时，全部圆筒分别按内压圆筒和[7]
外 压圆筒计算，取其中较大值。 1.3.2 按内压对筒体和封头进行强度计算 1.3.2.1压力计算 材料选择 Q235B，由设计压力 P1（罐体内） 0.2MPa，设计压力 P2（夹套内） 0.3MPa，可得： 工作压力（罐体内）为 0.2/1.1=0.18MPa 工作压力（夹套内）为 0.3/1.2=0.25MPa[8] 设计温度（罐体内） t1<120℃；温度（夹套内） t2<150℃ ； 液柱静压力： P1H=10 6 ρgh=10 ×1.0 ×10×10×1.4=0.014MPa 式中 ρ——水的密度， 363kg/m ； g ——重力加速度，取值 10m/s ； 2h——罐体筒体高度 H1=1.4m； 计算压力： P1C=P1＋ P1H=0.2+0.014=0.214MPa； 液柱静压力忽略 , 计算压力： P2C=P2=0.3MPa 1.3.2.2罐体及夹套厚度计算 因我们选用的为双面焊的对接焊缝且局部无损伤，故选取罐体及夹套焊接 接头系数 =0.85[9]
图 1-5 焊接接头系
数
[10]
设计温度下材料需用应力 =113 MPa
罐体筒体计算厚度 1
图 1-6 钢板许用应力 P1cD1 t [11]2
[ ] =1.56mm；
P1C
夹套筒体计算厚度
1
P2cD2
t
2
[ ] P2C
P1cD1
=2.35mm；
罐体封头计算厚度
C [12]夹套封头计算厚t
取最小厚度 δmin =3mm 作为计算厚度 δ，腐蚀裕量 C2=2.0mm， 度
t =1.56mm；
1C
2[ ] 0.5P
P2cD2
=2.34mm； t
2[ ]0.5P2
罐体筒体设计厚度
δ
δ1d
=δ+ C2=2.0+3=5mm； 夹套筒体设计厚度
δ1d
δ2d
=+ C2=2.0+3=5mm； 罐体封头设计厚度 =+ C2=2.0+3=5mm； 夹
套封头设计厚度
δ2d
δ
= δ+ C2=2.0+3=5mm； 钢板厚度负偏差
C1=0.6mm；
罐体筒体名义厚度 1n =
δ1d
=5mm(满足
δmin
- =3-1.56=1.44mm>
δ1
C1=0.6mm) 同理：
夹套筒体名义厚度 δ2n =5mm； 罐体封头名义厚度 δ1n =5mm； 夹套封头名义厚度 δ2n =5mm；
1.3.3 按外压对筒体和封头进行稳定性校核
假设一：罐体筒体名义厚度 δn =5 mm；
厚度附加量 C= C1 +C2=2.5 mm；
[13]
罐体筒体有效厚度 δe=δn -
C=5-2.5=2.5 mm； 罐体筒体外径 D0=D1+2δn =1400+2×5=1410mm；
11
筒体计算长度 L=H2+ h1 =1100+ ×350=1217 mm；
33
式中 H2 ——夹套筒体高度 H2 =1100mm；
h
1
曲边高度， 350mm
系数 L/D0 =1217/1410=0.863； 系数 D0/δe =1410/2.5=564 系数 A
[15]
图 10-3 得：A=0.00012；
系数 B
[16]
图 10-4得： B 不存在，故采用公式：
52 AE 许用外压 =0.0218MPa(其中 E=1.54 ×10)< 0.3MPa, 所以
3(D 0 / e)
[P]= 计算
失稳，要重定名义厚度 假设二：罐体筒体名义厚度 δn =10mm；
钢板厚度负偏差 C1=0.8mm； 厚度附加量 C= C1 +C2=2.8 mm； 罐体筒体有效厚度 δe = δn -C=10-2.8=7.2 mm；
罐体筒体外径 D0=D1+2δn =1400+2×10=1420mm；
11 21
筒体计算长度 L=H2+ h1 +25=1100+ ×350+25=1242 mm； 3 3 式中 H 2 ——夹套筒体高度 H2=1100mm；
h ——由表查得 h=350mm；
系数 L/D0 =1242/1420=0.875；
系数 D0/δe =1420/7.2=197.2； 系数 A 查图得： A=0.0006；
系数 B 查图得： B=83；
B B
许用外压 P =0.42MPa>0.3MPa，满足对稳定性的要求。 D0 /δe
假设罐体封头名义厚度 δn =10mm；
罐体封头钢板厚度负偏差 C1=0.8mm；
罐体封头厚度附加量 C= C1 +C2=2.8 mm； 罐体封头有效厚度 δe = δn －C=10－2.8=7.2 mm；
罐体筒体外径 D0=D1+2δn =1400+2×10=1420 mm；
标准椭圆封头当量球壳外半径 R0 =0.9D0 =0.9 ×1420=1278 mm；
11
系数 A= =0.0007，系数 B=98；
（R0/δe）
B
0.125
许用外应力 P = =0.497MPa>0.3MPa；
R0/δe
罐体封头最小厚度 δmin =0.15% D 1 =1400×0.0015=2.1mm（小于 δe ，满足要 求）。
1.3.4 水压试验校核
罐体试验压力 P1T=1.25P=1.25×0.2×
[17]
小于 200℃ 时，二者接近，可以忽略。
夹套水压试验压力 P2T=1.25P
σ2 σt
σ1 σt
113113
=0.25MPa，当设计温度
113113
=1.25 ×0.3 × =0.375MPa；
材料屈服点应力 σS=235MPa ；
σT 0.9 σS =0.9 ×0.85 ×235=179.8MPa ，表示为水压试验时的许可应力。
罐体圆筒应力： σ1T= 夹套内压试验应力 :
p2T D 2+δe
2T 2 e2T
σ2T = =39.25MPa<179.8MPa； 2δe
p1T D1+δe
=24.1MPa<79.8MPa； 2δe
1T
二）、搅拌传动系统
搅拌传动系统为整个体系提供动力支持，其中有电动机、减速器、搅拌轴 及其联动器等。接下来就是对这些设备进行设计计算，通过查找相关的资料， 我们可以确定它们的型号与性能。 2.1 进行传动系统方案设计 反应釜的立式减速机的选用依据：机轴转速 n=960r/min, 电动机功率为 5.5kW，搅拌轴转速为 n= 200r/min。I况系数 KA= 1.2 ，又有传动比 i = n/n = 960/200 =4.8， d1=106mm。 所以减速机的设计功率 Pd=KA × P=6.6KW 。转速 v=3.14d1× 960/11（60× 1000） = 5.3r/min > 5 r/min 。选取滑动 率 0.02，则 大带 轮直 径 d2=（ 1-0.02×i ×d1=0.98×4.8×106=498.6mm。圆整后取 d2=500mm，选用 YP 系列带传动减速机。 2.2 作带传动设计计算 按设计书任务要求，选用电机 Y132M2 —6，转速 960r/min,功率 5.5kW。 2.2.1 计算设计功率 Pc 查得工作情况系数 KA= 1.2 [18] ，故 Pc= KA ×P= 1.2 5×.5=6.6kW 2.2.2选择 V 形带型号 根据 PC=6.6kW，n1=960r/min, 初步选用 B 型带 [19]。 2.2.3 选取小带轮及大带轮 选取小带轮基准直径 d1=125 mm（960×125）/200=600mm；[21] [20]，公式得： d2=（n1×d1）/n2=即取 d2=600 mm 2.2.4 验算带速 V
dn11 V =(3.14×125×960)/(60×1000)=6.28 m/s； 60 1000 在(5 -25m/s) 范围内，带速合适 。 2.2.5 确定中心距 在 0.7( d2 +d1 ) 1 3ΔP0 =K Bn1 1- =0.23kW 0 B 1 Ki 由 1=125°得 Ka=0.84，KL =1.00 ： z= =4.20，取 z=5 根。 P0+ΔP0 KaK L Pc2.2.8 确定初拉力 Q m=0.17kggm ，得到： 500PC 2.5 2 C2F0= -1 +mv =214.4 N； 0 zv K a 由公式算出作用在轴上的力为 1Q=2zF0 sin =2×52×14.4 ×sin 62.5=1901.8 N 02 α1[24]2.3 搅拌器设计 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。 由工艺条件确定选浆式搅拌器， 查表得：D1 /DJ 取 1.25:1~2:1 H0/DJ 取 1:1~2:1 则 搅拌器直径： 900mm 液面高度： 900mm 2.4 搅拌轴的设计及强度校核 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 45 钢 （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： 轴扭转的强度条件是： τmax=MT/WP ≤ [ τ] 对 45钢， [τ]= 35 MPa 对实心轴， WP = πd / 16 = 12560 mm 容易得出， τ=15.2 ≤ 3 35 ，所以选 d=40mm，强度足够。 按强度计算轴径： d ≥ 3653√P/ （n×[τ]）= 30.3，所以也证明选取 d=40mm强 度足 够。 表 2.1 搅拌器尺寸 项目及代号 参数及结果 轴功率 P 4kW 轴转速 200r/min 轴材料 45 钢 6轴传递转矩 MT=9.55×10×191.0 N.mm 材料许用扭转剪切应力 [ τ] 35MPa 按强度计算轴径： d ≥ 3653√P/ 故取搅拌轴 （n×[τ]）= 30.3 轴径为 40mm 备注 由工艺条件确定 由工艺条件确定 常用 计算 选取 计算 2.5 选择轴承 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 。 2.6 选择联轴器 常用的电机和减速机输出轴与传动轴之间及传动轴与搅拌轴之间的连接， 都市通过联轴器来连接的。 扭矩 Tca = KAT = 1.3×955×（ P/n）=247 N .m 。按轴径 d=40mm，由 Tca 及 n 条件查标准尺寸，查得 TL6 的数据为 d=40mm ，许 用最大扭矩为 250 N .m ， [n] max = 2800r/min ，满足要求。 所以选用 TL6 型弹性联轴器。 2.7 选择轴封型式 反应釜中应用的轴封结构主要有两大类，填料箱密封和机械密封。考虑到 釜内的物料具有易燃性和一定的腐蚀性，因此选用填料密封。根据 PW ＝ 0.25MPa 、 t ＝120℃、n=200r/min、d=40mm。 填料式的高度 H 由压力而定，压力越高，所需填料环数越多， H 就越大， 通常取 H=3S。 填料式宽度 S 根据轴的直径确定，得 S=（D-d）/2 查得， S=10mm。 根据 PW＝0.25MPa、t＝120℃、n=200r/min、d=40mm。选用 R40 HG 21537-1992 轴径 d D2 175 D2 145 D3 110 H 315 n 8-18 螺柱 40 4xM16 （三）、设计机架结构 机架是安装减速机用的，它的尺寸应与减速机底座尺寸相匹配。其选用类 型有三种，无支点机架、单支点机架和双支点机架。 （1）无支点机架 机架本身无轴的支承点，搅拌机是以减速机输出轴的两个支承轴承位受力 支点。可用于传动小功率、不受或只受较小轴向负荷、搅拌不太强烈的搅拌装 置。搅拌轴与减速机的联接必须用刚性联轴器 （2）单支点机架 单支点机架的选择条件如下： ①电动机或减速机有一个支点，经核算可承受搅拌轴的载荷； [25]。 ② 搅拌容器内设有底轴承，作为一个支点； ③ 轴封本体设有可以作为支点的轴承； ④ 在搅拌容器内、轴中部设有导向轴承，可以作为一个支点。 当按上述条件选用单支点机架时，减速器输出轴与搅拌器之间采用弹性联 轴器；当不具备上述条件而选用单支点机架时，减速器输出轴与搅拌器之间采 用刚性联轴器。 （3）双支点机架 在不宜采用单支点机架或无支点机架时，可以选用双支点机架，但减速器 输出轴与搅拌器之间必须采用弹性联轴器连接。 综上所述，此次设计选用的是单支点机架。单支点机架比无支点机架更适 合较强烈的、传动功率较大的搅拌，且无双支点机架结构复杂。根据轴封形式 [26] ，设计选用的填料密封，故选择 B 型单支点机架 ，且 V带传[28][27]动减速机自带 机架，机架材料选用灰铸铁 。 （四）、凸缘法兰及安装底盖 4.1 凸缘法兰 凸缘法兰一般焊接于搅拌器封头上，用于连接搅拌传动装置。设计采用 R 型突面凸缘法兰，查表即图 6-1和6-2所示其主要尺寸如下： 凸缘法兰 DN=250mm ； d1=245mm；d2=395mm；k=350mm；d3=280mm； d4=300mm， 螺旋数量： 12个，螺纹： M20，质量： 102kg图 4-1 R 型凸缘法兰 图 4-2 凸缘法兰的密封面尺寸 4.2 安装底盖 安装底盖采用螺栓等紧固件，上与机架连接，下与凸缘法兰连接。是整个 搅拌传动装置与容器连接的主要件。设计选取了 RS 型安装底盖，其主要尺寸 如下（单位： mm） ：查表即图 6-3和 6-4（已知凸缘法兰 DN=250mm）因安装底 盖的公称直径与凸缘法兰相同 [27] ，则安装底盖公 称直径： 250mm，可得 d2=395, k=350, d5=22, d6=290, s=40, d9=110, k2=145, d10=M16 图 4-3 RS 型安装底盖 图 4-4 安装底盖外形尺寸表 （五）、支座形式 5.1 支座的选型 由于立式反应釜为夹套传热带搅拌的配料罐， 属于保温型 , 所以选择标准耳 式 B 型，标准号为 JB/T4725-92, 材料为 Q235-A,数目为 4 个。 每台反应釜常用 4 个支座，但作承重计算时，考虑到安装误差造成的受力 情况变坏，应按两个支座计算 [29] (1) 粗略估算反应釜的总质量 m0 ① 釜体筒体质量 m1 DN=1400mm， n =10mm 的筒节，每米的质量 q1=348kg 所以 m= q×H=348×1.0=348kg ② 釜体封头的质量 m2 111DN=1400mm， n =10mm 查表椭圆形封头质量得其质量 m2=172.7kg ③ 夹套筒体质量 m3 DN=1500mm， n =10mm 的筒节，每米的质量 q1=372kg 所以 m= q×H=372×1.0=372kg ④ 夹套封头质量 m4 111DN=1500mm， n =10mm 椭圆形封头质量其质量 m2=197.4kg ⑤ 物料质量 m5 m5=0.8 ×1.1 ×10×1=0.88 ×10kg ⑥ 附件质量 m6=70kg 所以反应釜的总质量 m0= m1+ m2+ m3+ m4+ m5+ m6 33=348+172.7+372+197.4+880+70=2040.1kg (2) 粗选耳式支座的型号 每个支座承受的重量 Q=mg/2=2040.1×9.8/2=9996.49N 根据 DN=1400mm , Q=9996.49kN，初选 B 型耳式支座，支座号为 4。[30] 标记： JB/T4725-92 耳座 B4 材料： Q235-A 表 5.1 B 型耳式支座主要尺寸 H 底板 筋板 垫板 支 座 地脚螺栓 重 量 l1 b1 1 S1 l2 b2 2 3 lb3 3 e d 规格 kg 14 29 14 31 25 M24 15.7 250 200 0 14 70 0 0 10 5 0 8 40 30 5.2 支座载荷的校核计算 耳式支座实际承受的载荷按下式近似计算： Q [ mog Ge kn 4( ph GeSe)] ] 10 nD Q- 支座实际承受的载荷， KN； D- 支座安装尺寸， mm； g-重力加速度，取 g=9.8m/s ； Ge-偏心载荷， N； h- 水平力作用点至底板高度， mm； K-不均匀系数，安装 3个支座时，取 K=1，安装 3个以上支座时，取 K=0.83 m0 -设备总质量， kg ； 2 n-支座数量； Se- 偏心距， mm； P-水平力，取 Pe和Pw的大值， N； 当容器高径比大于 5，且总高度 H0不大于 10mm 时，Pe 和 Pw 可按 Pe=am0 g 和 Pw=1.2 fi q0 D0 H0×10 计算，超出此范围的容器本标准不推荐 使 用耳座。 6 Pe=am0 g=0.24 ×2040.14 ×9.8=4798.32N 式中 Pe- 水平地震力， N； a-地震影响系数，对 7.8.9 度地震设防烈度分别取 0.08 （0.12）、0.16 （0.24）、0.32； Pw=1.2 fi q0D0 H0×10 =6091.8N 6 式中 Pw- 水平风载荷， N ； D 0 -容器外径， mm,有保温层时取保温层外径； 0 =1420mm D H0- 容器总高度， mm； H 0 ≈6500mm q0 - 10m 高度处的基本风压值， N/ m； q0 =550m fi -风压高度变化系数，按设备质心所处高度取； 对于 B类地面粗糙度的 fi 按下表取值： 表 5.2 风压高度变化系数 设备质心所在高度 m ≤10 15 风压高度变化系数 fi 1 1.44 取 fi=1 又有 D= （1400 2 10 2 8） -140 +2×（290-70） =1869.16mm 222 2 20 1.25 Ge=0,mo =2040.1kg， k=0.83 ， n =4， p =Pw=6091.8N，h=1500mm 将已知值代入得 Q 2040.1 9.8 4 6091.8 1500 10-3 0.83 4 4 1869.16 =10.91KN 因为 Q =10.91KN<[Q]=60KN ，所以选用的耳式支座满足要求。 （六）、容器附件 6.1 手孔和人孔 手孔和人孔的设置是为了安装、拆卸、清洗和检修设备的内部装置。 手孔直径一般为 150-250mm，应使工人戴上手套并握有工具的手能方便地 通过。 本设计未设手孔，设有旋转快开人孔一个。 根据任务书要求，选用回转盖带颈平焊法兰手孔，回转盖带颈平焊法兰手 孔的主要尺寸 密封面型式：突面（ RF型） 公称压力： 1.0MPa 公称直径： DN=450mm 总质量： 130Kg 螺母： 40个 螺柱： M24×125 螺柱： 20 个 [31] 。 6.2 设备接口 化工容器及设备，往往由于工艺操作等原因，在筒体和封头上需要开一些 各种用途的孔。 6.2.1 接管与管法兰 管法兰分 PN 系列（欧洲体系）和 Class系列（美洲体系），PN 系列管法兰 的公称压力等级用 PN表示。PN系列管法兰公称尺寸用 DN 表示，根据钢管外 径分 A.B 两个系列， A 系列为国际通用系列 （俗称英制管），B 系列为国内沿用 系（俗称公制管）。 根据任务书要求选用 B 系列,欧洲体系（ PN 系列） PN16突面（ RF） B 板 式平焊（ PL）钢制管法兰及紧固件主要尺寸得 [32] : 表 6.1 钢制管法兰及紧固件主要尺寸 根据上表数据得 : （1）蒸汽入口 A、温度计接口 D、压缩空气入口 E、冷却水出口 G 的公称 尺寸 DN=25，采用 ф32ⅹ3.5 无缝钢管，法兰 PL25（B）-10， HG20592； （2）放料口的公称尺寸 DN=40，采用 ф45ⅹ3.5 无缝钢管，法兰 PL40（B） -10，HG20592-97；甲型平焊法兰 -FM 1100-0.25 ；法兰 -M 1100- 0.25；凸缘法 兰 R300 16Mn；防冲板 50x50x10 材料 Q235-A ；挡板 800x80x12 ，材料 Q235-A ； 法兰垫片选耐酸石棉板， σ=2mm。 3）加料口 B 的公称尺寸 DN=65 ，采用 ф76ⅹ6无缝钢管，法兰 PL65（B） -10，HG20592； （4）视镜 C1，2的公称尺寸 DN=100，采用 108 无缝钢管 6.3 视镜 视镜主要用来观察设备内物料及其反应情况，也可作为料面指示镜使用， 当视镜需要斜装或设备直径较小时，采用带颈视镜，其结构见下图 : 图 6-1 视镜 主要技术参数 壳体材质：碳钢 WCB、不锈钢 304、 321、316、316L、钢内 衬四氟。 视窗材质：钢化硼硅玻璃、石英玻璃。 密封材质：丁腈橡胶、聚四氟乙烯、石墨金属缠绕执片。 工作压力（ MPa）： ≤0.6 工作温度（℃）： 0~250℃、 0~800 表 6.2 主要材料表 壳体材质 视窗材料 工作温度（℃） 碳钢 WCB 、不锈钢 304、321、316、316L 钢化硼硅玻璃 石英玻璃 0~250 <0.6 0~800 0.6~2.5 公称压力（ MPa） 密封件材质 连接形式 允许急变温度（℃） 丁腈橡胶、聚四氟乙烯、石墨金属缠绕执片 螺纹连接、法兰连接 <60 任务书要求视镜 DN=100,带灯有颈视镜主要尺寸得： 表 6.3 视镜主要尺寸 四、设计结果汇总 表 3.2 罐体的几何尺寸 项目及代号 全容积 V，m 装料系数 η 操作容积 V1，m 筒体型式 封头型式 夹套型式 H1 1i 长径比 D 3 4V 33参数及结果 备注 由工艺条件给定 选取 计算 常用结构 常用结构 计算与选取 2.5 0.8 2.0 圆筒型 椭圆型 圆筒型 1.3 选取 初算罐体筒体内径 D1≈ i ， m 圆整罐体筒体内径 D1，mm 1.348 1400 1.539 3计算 选取 选取 选取 1m 高的容积 V1m，m 罐体封头容积 V 封， m 罐体筒体高度 H1=（V －V 封）/ V1m，m 30.3977 1.366 圆整罐体筒体高度 H1， mm 实际容积 V 修正=V1m×H1＋V 封，m 夹套筒体内径 D2 ，mm 夹套筒体高度 H2=（ηV—V 封）/V1m，m 圆整夹套筒体高度 H2， mm 罐体封头表面积 F 封，m 231400 2.5523 1500 1.0684 1100 2.2346 4.40 7.0746 计算 选取 计算 选取 计算 选取 选取 选取 计算 1m 高筒体内表面积 F1m，m 实际总传热面积 F=H2×F1m＋F 封，m 22五、参考资料 蔡纪宁、张莉彦主[1化工设备机械基础课程设计指导 书》 编 ] 蔡晓君主编 [2化工设备机械基础应用教 P224 ] 程》 蔡晓君主编 [3化工设备机械基础应用教 P225 程》 ] [4化工设备机械基础课程设计指导蔡纪宁、张莉彦主 P38 P38 ] [5 书》 化工设备机械基础课程设计指导 蔡纪宁、张莉彦主 编 ] [6 书》 化工设备机械基础课程设计指导 编蔡纪宁、张莉彦主 ] [7 书》 化工设备机械基础课程设计指导 编蔡纪宁、张莉彦主 ] [8 书》化工设备机械基础》第二 潘永亮主编编 P134 ] [9版化工设备机械基础》第二 潘永亮主编 P138 ] [10版化工设备机械基础》第二 潘永亮主编 P136 ] [11化工设备机械基础课程设计指导书》版 蔡纪宁、张莉彦主 ] [12编 化工设备机械基础》第二 潘永亮主编 P139 ] [13 版 化工设备机械基础》第二 潘永亮主编 P139 表 ] [14版过程设备机械基础设计》潘 9-3 郝俊文主编 ] [15红良化工设备机械基础》第二 潘永亮主编P105 P167 ] [16版 化工设备机械基础》第二潘永亮主编 P168 ] [17] 版 化工设备机械基础》赵军、张有枕、段成红 主编 P130 潘永亮主编 [18] 《化工设备机械基础》第二版 P263 潘永亮主编 [19] 《化工设备机械基础》第二 P264 潘永亮主编 版 P259 潘永亮主编 [20] 《化工设备机械基础》第二P269 潘永亮主编 版 P257 潘永亮主编 [21] 《化工设备机械基础》第二版 P256 潘永亮主编 [22] 《化工设备机械基础》第二版 [23] 《化工设备机械基础》第二版 [24] 《化工设备机械基础》第二版 P38 P39 P40 P41 [25] 《化工设备机械基础课程设计指导书》蔡纪宁编 P51 [26] 《过程设备机械设计》潘红良 郝俊文主编 P229 [27] 《化工设备机械基础课程设计指导书》蔡纪宁编 P50 [28] 《化工设备机械基础应用教程》蔡晓君主编 P44 [29] 《过程设备机械设计》潘红良主编 P108 [30] 《化工设备机械基础课程设计指导书》蔡纪宁主编 [31] 《化工设备机械基础课程设计指导书》蔡纪宁主编 [32] 《化工设备机械基础课程设计指导书》蔡P 121 P124 P 126 纪宁主编 六、后记 七、设计说明书评定 指导教师签字： 年 日 月 八、答辩过程评定 指导教师签字： 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容