夾套式傳熱反應釜原理及配料
更新時(shí)間：2016-10-17
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摘 要
夾套反應釜分罐體和夾套兩部分，主要有封頭和筒體組成，多為中、低壓壓力容器；攪拌裝置有攪拌器和攪拌軸組成，其形式通常由工藝而定；傳動(dòng)裝置是為帶動(dòng)攪拌裝置設置的，主要有電動(dòng)機、減速器、聯(lián)軸器和傳動(dòng)軸等組成；軸封裝置為動(dòng)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，構成完整的夾套反應釜。
關(guān)鍵詞：壓力容器；反應釜；設計
Abstract
Gitated reactor is made up of tank and jacket. The main parts are end socket and barrel. The most reactor is middle and low pressure container.The dasher is made up stirrer and mixer shaft, which is base on the craft. The gearing is to drive the dasher,which is made up electromotor reducer and coupling drive shaft. The shaft seal is motive seal. It usually adopt machanical seal and packing seal. It form the whole reactor with the support manhole and tube and so on.
Key words: reactor; pressure vessels
前 言
反應釜的廣義理解即有物理或化學(xué)反應的不銹鋼容器，通過(guò)對容器的結構設計與參數配置，實(shí)現工藝要求的加熱、蒸發(fā)、冷卻及低高速的混配功能。隨之 反應過(guò)程中的壓力要求對容器的設計要求也不盡相同。生產(chǎn)必須嚴格按照相應的標準加工、檢測并試運行。不銹鋼反應釜 根據不同的生產(chǎn)工藝、操作條件等不盡相同，反應釜的設計結構及參數不同，即反應釜的結構樣式不同，屬于非標的容器設備。
反應釜材質(zhì)一般有碳錳鋼、不銹鋼、鋯、鎳基（哈氏、蒙乃爾）合金及其它復合材料。反應釜可采用SUS304、SUS316L等不銹鋼材料制造。攪拌器有錨式、框式、槳式、渦輪式，刮板式，組合式，轉動(dòng)機構可采用擺線(xiàn)針輪減速機、無(wú)級變速減速機或變頻調速等，可滿(mǎn)足各種物料的特殊反應要求。密封裝置可采用機械密封、填料密封等密封結構。加熱、冷卻可采用夾套、半管、盤(pán)管、米勒板等結構，加熱方式有蒸汽、電加熱、導熱油，以滿(mǎn)足耐酸、耐高溫、耐磨損、抗腐蝕等不同工作環(huán)境的工藝需要?？筛鶕脩?hù)工藝要求進(jìn)行設計、制造。
反應釜廣泛應用于石油、化工、橡膠、農藥、染料、醫藥、食品等生產(chǎn)型用戶(hù)和各種科研實(shí)驗項目的研究，用來(lái)完成水解、中和、結晶、蒸餾、蒸發(fā)、儲存、氫化、烴化、聚合、縮合、加熱混配、恒溫反應等工藝過(guò)程的容器。
1.1 反應釜的常見(jiàn)類(lèi)型
根據反應釜的制造結構可分為開(kāi)式平蓋式反應釜、開(kāi)式對焊法蘭式反應釜和閉式反應釜 三大類(lèi)。反應釜按材質(zhì)及用途可分為不銹鋼反應釜,搪玻璃反應釜。每一種結構都有他的適用范圍和優(yōu)缺點(diǎn)。其主要類(lèi)型有以下幾種：
1.1.1 不銹鋼反應釜
不銹鋼反應釜由釜體、釜蓋、夾套、攪拌器、傳動(dòng)裝置、軸封裝置、支承等組成。材質(zhì)一般有碳錳鋼、不銹鋼、鋯、鎳基（哈氏、蒙乃爾）合金及其它復合材料；根據反應釜的制造結構可分為開(kāi)式平蓋式反應釜、開(kāi)式對焊法蘭式反應釜和閉式反應釜三大類(lèi)。
不銹鋼反應釜攪拌形式一般有錨式、槳式、渦輪式、推進(jìn)式或框式等，攪拌裝置在高徑比較大時(shí)，可用多層攪拌槳葉，也可根據用戶(hù)的要求任意選配.。
不銹鋼反應釜的密封型式不同可分為：填料密封機械密封和磁力密封。加熱方式有電加熱、熱水加熱、導熱油循環(huán)加熱、外(內)盤(pán)管加熱等，冷卻方式為夾套冷卻和釜內盤(pán)管冷卻。
不銹鋼反應釜廣泛應用于石油、化工、橡膠、農藥、染料、醫藥、食品，用來(lái)完成硫化、氫化、烴化、聚合、縮合等工藝過(guò)程的壓力容器，例如反應器、反應釜、分解鍋、聚合釜等。
1.1.2 搪玻璃反應釜
搪玻璃反應釜是將含高二氧化硅的玻璃，襯在鋼制容器的內表面，經(jīng)高溫灼燒而牢固地密著(zhù)于金屬表面上成為復合材料制品。因此搪玻璃反應釜具有玻璃的穩定性和金屬強度的雙重優(yōu)點(diǎn)，是一種優(yōu)良的耐腐蝕設備。搪玻璃反應釜技術(shù)規范：
(1) 使用壓力：0.2---0.8Mpa。
(2) 耐酸性： 對各種有機酸、無(wú)機酸、有機溶劑均有較好的抗蝕性。
(3) 耐堿性：搪玻璃對堿性溶液抗蝕性較酸溶液差。但將我廠(chǎng)搪玻璃試樣置于1N氫氧化鈉溶液腐蝕，試驗溫度80℃時(shí)間48h。
(4) 操作溫度：搪玻璃設備加熱和冷卻時(shí)，應緩慢進(jìn)行。我廠(chǎng)制造的搪玻璃設備使用溫度為-20－200℃，耐溫急變性≥200℃。
(5) 瓷層厚度：玻璃設備的瓷層厚度0.8-2.3mm，搪玻璃設備附件的瓷層厚度0.6-1.8mm。
(6) 耐壓電：搪玻璃具有良好的絕緣性，當搪玻璃在規定厚度內用20KV高頻電火花檢查瓷層時(shí)，高頻電火花不能擊穿瓷層。
(7) 耐沖擊性：玻璃層的內應力越小，彈性越好，硬度越大，抗彎抗壓強度越高，則耐沖擊就越好。我廠(chǎng)之玻璃層在規定厚度內，用直徑30mm，重量112g鋼球沖擊時(shí)，其沖擊功為282×10-3J（優(yōu)等品指標為260×10-3J）
1.1.3 磁力攪拌反應釜
采用靜密封結構，攪拌器與電機傳動(dòng)間采用磁力偶合器聯(lián)接，由于其無(wú)接觸的傳遞力矩，以靜密封取代動(dòng)密封，能*解決以前機械密封與填料密封無(wú)法解決的泄漏問(wèn)題，使整個(gè)介質(zhì)各攪拌部件*處于密封的狀態(tài)中進(jìn)行工作，因此，更適合用于各種易燃易爆、劇毒、貴重介質(zhì)及其它滲透力*的化學(xué)介質(zhì)進(jìn)行反應，是石油、化工、有機合成、高分子材料聚合、食品等工藝中進(jìn)行硫化、氟化、氫化、氧化等反應理想的無(wú)泄漏反應設備。
1.1.4 不飽和聚酯樹(shù)脂全套設備
不飽和聚脂樹(shù)脂設備由立式冷凝器、臥式冷凝器、反應釜、儲水器、分餾柱五部分組成
適用范圍：用于生產(chǎn)不飽和聚酯樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、ABS樹(shù)脂、油漆的關(guān)鍵設備。
根據反應釜的密封型式不同可分為：填料密封，機械密封和磁力密封。
1.1.5 蒸汽反應釜
使用的前提是客戶(hù)本身備有外加入源（如蒸汽）或冷卻源（如自來(lái)水） 。必須注意，蒸汽加熱方式為上進(jìn)下出液體加熱或冷卻為下進(jìn)上出。在各種方式出口管路無(wú)閥門(mén)，保證暢通。
1.1.6 電加熱反應釜
電加熱反應釜具有加熱迅速、耐高溫、耐腐蝕、無(wú)環(huán)境污染等特點(diǎn)，廣泛應用于石油、化工、橡膠、農藥、染料、醫藥、食品等行業(yè)，也用來(lái)完成硫化、硝化、氫化、烴化、縮合、聚合等工藝過(guò)程。電加熱反應釜材質(zhì)一般有碳錳鋼、不銹鋼、鋯、鎳基（哈氏、蒙乃爾、因康鎳）合金及其它復合材料；根據反應釜的制造結構可分為開(kāi)式平蓋式反應釜、開(kāi)式對焊法蘭式反應釜和閉式反應釜 三大類(lèi)，每一種結構都有他的適用范圍和優(yōu)缺點(diǎn)。根據反應釜的密封型式不同可分為：填料密封，機械密封和磁力密封。
1.1.7 種子罐、發(fā)酵罐
發(fā)酵設備是廣泛用于微生物生長(cháng)的一種反應設備。在發(fā)酵種子罐內各種微生物在適當的環(huán)境中生長(cháng)，新陳代謝和形成發(fā)酵產(chǎn)物。因此該設備廣泛地用于制藥、味精、酶制劑、食品等行業(yè)。
1.2 反應釜基本特點(diǎn)
反應釜體普遍采用鋼制(或襯里)、鑄鐵或搪玻璃。反應釜所用的材料、攪拌裝置、加熱方法、軸封結構、容積大小、溫度、壓力等各有異同、種類(lèi)很多，它們的基本特點(diǎn)分述如下：
(1) 結構：反應釜結構基本相同，除有反應釜體外，還有傳動(dòng)裝置、攪拌和加熱(或冷卻)裝置等，可改善傳熱條件，使反應溫度控制得比較均勻，并不強化傳質(zhì)過(guò)程。
(2) 操作壓力：反應釜操作壓力較高。釜內的壓力是化學(xué)反應產(chǎn)生或由溫度升高而形成，壓力波動(dòng)較大，有時(shí)操作不穩定，突然的壓力升高可能超過(guò)正常壓力的幾倍，因此，大部分反應釜屬于受壓容器。
(3) 操作溫度：反應釜操作溫度較高，通?；瘜W(xué)反應需要在一定的溫度條件下才能進(jìn)行，所以反應釜既承受壓力又承受溫度。獲得高溫的方法通常有以下幾種：
1) 水加溫要求溫度不高時(shí)可采用，其加熱系統有敞開(kāi)式和密閉式兩種。敞開(kāi)式較簡(jiǎn)單，它由循環(huán)泵、水槽、管道及控制閥門(mén)的調節器所組成，當采用高壓水時(shí)，設備機械強度要求高，反應釜外表面焊上蛇管，蛇管與釜壁有間隙，使熱阻增加，傳熱效果降低。
2) 蒸汽加熱加熱溫度在100℃以下時(shí)，可用一個(gè)大氣壓以下的蒸汽來(lái)加熱；100~180℃范圍內，用飽和蒸汽；當溫度更高時(shí)，可采用高壓過(guò)熱蒸汽。
3) 用其它介質(zhì)加熱若工藝要求必須在高溫下操作或欲避免采用高壓的加熱系統時(shí)，可用其它介質(zhì)來(lái)代替水和蒸汽，如礦物油(275～300℃)、聯(lián)苯醚混合劑(沸點(diǎn)258℃)、熔鹽(140～540℃)、液態(tài)鉛(熔點(diǎn)327℃)等。
4) 電加熱將電阻絲纏繞在反應釜筒體的絕緣層上，或安裝在離反應釜若干距離的特設絕緣體上，因此，在電阻絲與反應釜體之間形成了不大的空間間隙。前三種方法獲得高溫均需在釜體上增設夾套，由于溫度變化的幅度大，使釜的夾套及殼體承受溫度變化而產(chǎn)生溫差壓力。采用電加熱時(shí)，設備較輕便簡(jiǎn)單，溫度較易調節，而且不用泵、爐子、煙囪等設施，開(kāi)動(dòng)也非常簡(jiǎn)單，危險性不高，成本費用較低，但操作費用較其它加熱方法高，熱效率在85%以下，因此適用于加熱溫度在400℃以下和電能價(jià)格較低的地方。
(4) 反應釜攪拌結構：在反應釜中通常要進(jìn)行化學(xué)反應，為保證反應能均勻而較快的進(jìn)行，提率，通常在反應釜中裝有相應的攪拌裝置，于是便帶來(lái)傳動(dòng)軸的動(dòng)密封及防止泄漏的問(wèn)題。
(5) 反應釜的工作：反應釜多屬間隙操作，有時(shí)為保證產(chǎn)品質(zhì)量，每批出料后都需進(jìn)行清洗；釜頂裝有快開(kāi)人孔及手孔，便于取樣、測體積、觀(guān)察反應情況和進(jìn)入設備內部檢修。
1.3 安裝使用
1、 應安裝在堅固、平整的工作臺上，工作臺高度根據使用情況決定，設備與工作臺四周應留有一定的空間（≥360cm），以便安裝與后期維修。
2、 安裝時(shí)要求傳動(dòng)軸與地水平面垂直，不垂直度（傾斜度）不得大于設備總高度的1/1000。
3、 設備本身各工藝接管上的自備件，安全閥，必須按反應釜的要求配備。
4、 安裝完畢檢查各連接部件及傳動(dòng)部位是否牢固可靠，各連接管道、管口、密封件及整機做氣密試驗，應無(wú)泡、冒、滴、漏現象。
5、 開(kāi)機前減速機注入46#機械油，打開(kāi)電機防護罩用手轉動(dòng)風(fēng)葉檢查有無(wú)卡怠現象，攪拌槳有無(wú)刮壁現象，清理釜內污物，方可開(kāi)機?？哲?chē)運轉30分鐘無(wú)不正常噪音、振動(dòng)，方可正式投料生產(chǎn)。另視生產(chǎn)情況定期更換減速機油。
1.4 反應釜的發(fā)展趨勢
1、大容積化，這是增加產(chǎn)量、減少批量生產(chǎn)之間的質(zhì)量誤差、降低產(chǎn)品成本的有效途徑和發(fā)展趨勢。染料生產(chǎn)用反應釜國內多為6000L以下，其它行業(yè)有的達30m³；國外在染料行業(yè)有20000～40000L，而其它行業(yè)可達120 m³。
2、反應釜的攪拌器，已由單一攪拌器發(fā)展到用雙攪拌器或外加泵強制循環(huán)。反應釜發(fā)展趨勢除了裝有攪拌器外，尚使釜體沿水平線(xiàn)旋轉，從而提高反應速度。
3、以生產(chǎn)自動(dòng)化和連續化代替笨重的間隙手工操作，如采用程序控制，既可保證穩定生產(chǎn)，提高產(chǎn)品質(zhì)量，增加收益，減輕體力勞動(dòng)，又可消除對環(huán)境的污染。
4、合理地利用熱能，選擇佳的工藝操作條件，加強保溫措施，提高傳熱效率，使熱損失降至低限度，余熱或反應后產(chǎn)生的熱能充分地綜合利用。熱管技術(shù)的應用，將是今后反應釜發(fā)展趨勢。
設計參數及要求 | |||
| 容器內 | 夾套內 | |
設計壓力（MPa） | 0.2 | 0.3 | |
設計溫度(℃) | 100 | 150 | |
介質(zhì) | 有機物，水 | 水蒸氣 | |
焊接街頭系數 | 0.85/1.0 | 0.85/1.0 | |
全容積（ | 1 | ||
充裝系數 | 0.85 | ||
腐蝕情況(mm) | 0 | 1.5 | |
推薦材料 | Q235-A | ||
攪拌軸轉速(r/min) | 200 | ||
電動(dòng)機功率(KW) | 5.5 | ||
傳熱面積 | >3 | ||
3.1 夾套反應釜的總體結構
帶攪拌的夾套反應釜是化學(xué)、醫藥及食品等工業(yè)中常用的典型反應設備之一。它是一種在一定壓力和溫度下，借助攪拌器將一定容積的兩種（或多種）液體以及液體與固體或氣體物料混勻，促進(jìn)其反應的設備。
一臺帶攪拌的夾套反應釜主要有攪拌容器、攪拌裝置、傳動(dòng)裝置、軸封裝置、支座、人孔、工藝接管和一些附件組成。
夾套反應釜分罐體和夾套兩部分，主要有封頭和筒體組成，多為中、低壓壓力容器；攪拌裝置有攪拌器和攪拌軸組成，其形式通常由工藝而定；傳動(dòng)裝置是為帶動(dòng)攪拌裝置設置的，主要有電動(dòng)機、減速器、聯(lián)軸器和傳動(dòng)軸等組成；軸封裝置為動(dòng)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，構成完整的夾套反應釜。
3.1.1 釜體部分
(1) 釜體部分由圓筒和上、下封頭組成，提供物料化學(xué)反應的空間，其容積由生產(chǎn)能力和產(chǎn)品的化學(xué)反應要求決定。
(2) 中、低壓筒體通常采用不銹鋼板卷焊，也可采用碳鋼或鑄鋼制造，為防止物料腐蝕，可在碳鋼或鑄鋼內表面襯耐蝕材料。
(3) 釜體殼能同時(shí)承受內部介質(zhì)壓力和夾套壓力，必須分別按內、外壓?jiǎn)为氉饔脮r(shí)的情況考慮，分別計算其強度和穩定性。
(4) 對于承受較大外壓的薄壁筒體，在筒體外表面影設置加強圈。
3.1.2 傳熱裝置
為及時(shí)送入化學(xué)放應所需熱量或傳出化學(xué)放應放出的熱量，在釜體外部或內部可設置傳熱裝置，使溫度控制在需要的范圍之內。 常用的傳熱裝置是在釜體外部設置夾套或在釜體內部設置蛇管。
(1) 反應釜的攪拌裝置由攪拌軸和攪拌器組成，可使物料混合均勻、良好接觸，加速化學(xué)反應的進(jìn)行。 攪拌過(guò)程中，物料的湍動(dòng)程度增大，反應物分子之間、反應物分子與容器器壁之間的接觸不斷更新，既強化了傳質(zhì)和傳熱，又有利于化學(xué)反應的進(jìn)行。攪拌器采用推進(jìn)式攪拌器。
(2) 反應釜的傳動(dòng)裝置主要由電機、減速器、聯(lián)軸器和傳動(dòng)軸等組成。
(3) 反應釜的軸封裝置：為維持設備內的壓力或阻止釜內介質(zhì)泄漏，在攪拌軸伸出封料抖出必須進(jìn)行密封（動(dòng)密封）。軸封裝置通常有填料密封和機械密封。
(4) 反應釜的其他附件，包括支座、人孔、工藝接管等。
3.2 反應釜的罐體和夾套的設計
3.2.1 罐體和夾套的結構設計
罐體一般是立式圓筒形容器，有頂蓋、筒體和罐底，通過(guò)支座安裝在基礎或平臺上。
根據反應釜的設計參數及要求可知，罐體采用立式圓筒形結構，上、下封頭均采用標準橢圓形封頭。下封頭與筒體焊接，上封頭與筒體采用法蘭連接。夾套采用焊接式整體結構形式。
3.2.1 筒體的幾何尺寸計算
查資料選取該反應釜筒體的長(cháng)徑比i=H/ 
=1.4,則筒體的內徑為
將計算結果圓整至公稱(chēng)直徑標準系列，選取筒體直徑
=1000mm。此時(shí)，由計算得每一米高的筒體容積為
，表面積
，查表[4]得，DN=1000mm時(shí)的標準橢圓封頭曲面高度
，直邊高度
，封頭容積
，表面積
。
筒體高度為
筒體高度圓整為
。
于是
，復核結果基本符合原定范圍。
3.2.2 夾套幾何尺寸計算
罐體直徑
，則夾套內徑為
，符合壓力容器公稱(chēng)直徑系列。
取反應釜裝填系數為
5，則
估算夾套高度為
選取夾套高度
，則
，這樣滿(mǎn)足筒體法蘭螺栓的裝拆要求。
夾套的傳熱面積為
由于夾套內介質(zhì)為水蒸汽，故不需使用導流板。
3.2.3 強度計算（按內壓計算厚度）
罐體和夾套材料選用Q235-A，，設計溫度
℃（罐體內），
℃（夾套內），設計壓力
（罐體內），
（夾套內）。
液柱靜壓力
罐體計算壓力
夾套內介質(zhì)為水蒸氣，故其液柱靜壓力可以忽略不計，則夾套的計算壓力為
由設計任務(wù)書(shū)可知，焊接接頭系數為
查表可知設計溫度下，Q235-A的許用應力為
。
筒體計算厚度
夾套計算厚度
筒體封頭計算厚度
夾套封頭計算厚度
取鋼板厚度負偏差
，腐蝕裕量：罐體為0，夾套
，則夾套厚度附加量為
則有
筒體設計厚度
夾套設計厚度
筒體封頭設計厚度
夾套封頭設計厚度
圓整后選取
筒體名義厚度
夾套名義厚度
筒體封頭名義厚度
夾套封頭名義厚度
3.2.4 穩定性校核（按外壓校核厚度）
取厚度附加量C=2.8mm，假設筒體名義厚度
，則
筒體有效厚度
筒體外徑
筒體計算長(cháng)度
系數
系數
查文獻[10]得系數A=0.002
查文獻[10]得系數B=140
許用外壓力
因此，名義厚度
時(shí)，筒體能滿(mǎn)足
的外壓要求。
筒體封頭的厚度計算如下：
假設筒體封頭名義厚度為
，則
，
，
當量球殼外半徑
系數
查文獻[10]得系數B=140
許用外壓力
該假設滿(mǎn)足穩定要求，筒體封頭名義厚度為
3.2.5 水壓試驗校核
筒體材料為Q235，該材料有
=235
，取
=0.85，則
罐體筒體水壓試驗壓力
夾套筒體水壓試驗壓力
罐體內筒水壓試驗時(shí)壁內應力：
夾套內壓試驗應力：
可見(jiàn)水壓試驗時(shí)筒體，夾套內應力都小于
，水壓試驗安全。
3.3 反應釜的攪拌裝置
1.1.1 選擇攪拌器
由結構選擇時(shí)所寫(xiě)，本釜選用推進(jìn)式攪拌器。
根據攪拌器直徑與罐體內徑之比
常取0.2～0.5，選取[5]攪拌器,其主要尺寸如下圖3-1：
圖3-1 推進(jìn)式攪拌器的結構
攪拌器直徑
攪拌軸直徑
；
鍵槽 b=12mm
t=43.6mm
H=65mm
質(zhì)量 3.62kg
N/n不大于0.02
3.3.1 設計攪拌軸
(1) 攪拌軸的材料：選用45鋼。
(2) 攪拌軸的結構：連接槳式的軸頭較簡(jiǎn)單，因用螺栓對夾，所以用光軸即可；與聯(lián)軸器配合的軸頭結構需要車(chē)削臺肩，開(kāi)鍵槽，軸端還需要車(chē)螺紋，軸的具體結構如下圖所示：
圖3-2 攪拌軸
(3) 攪拌軸強度校核
根據任務(wù)書(shū)，選用電機Y32M2-6。
選用軸功率P=4kw,軸轉速n=200r/min,45鋼扭轉切應力
，系數取122，則
考慮開(kāi)鍵槽和物料對軸的腐蝕，軸徑擴大12%，即
。
故d圓整為40mm滿(mǎn)足強度要求。
(4) 攪拌軸的形位公差和表面粗糙度要求：一般攪拌軸要求運轉平穩，為防止軸的彎曲對軸封處的不利影響，因此，軸安裝和加工要控制軸的直度，由于攪拌軸轉速
，直線(xiàn)度允差1000：0.1.
(5) 安裝軸承處軸的公差帶采用k6，外殼孔的公差帶采用H7，安裝軸承的配合表面粗糙度Ra取0.8，外殼孔與軸承配合表面粗糙度Ra取1.6。
3.4 反應釜的傳動(dòng)裝置
反應釜的攪拌器是由傳動(dòng)裝置帶動(dòng)，傳動(dòng)裝置通常設置在釜頂封頭的上部。反應釜的傳動(dòng)裝置包括電機、減速器、聯(lián)軸器、機架、底座和凸緣法蘭。
1.1.1 選用電機
根據設計任務(wù)書(shū)要求，選選用電機Y32M2-6,選用軸功率P=5.5kw,軸轉速n=900r/min。
3.4.1 選用減速器
根據任務(wù)書(shū)，選用V帶傳動(dòng)。
V帶傳動(dòng)選擇和主要尺寸確定如下，
傳動(dòng)的額定功率P=5.5kw
小皮帶輪轉速
為電機轉速=900r/min
大皮帶輪轉速
為已知攪拌機轉速=200r/min
由參考文獻選取工況系數
=1.2
設計功率
=
*P=
kw
根據
和
選取A型帶
i=
初選小皮帶輪計算直徑
驗算帶速 v=
=5
假設小帶輪直徑
=100mm
驗算帶速v=4.71m/s
假設
=112mm
根據公式 v=5.27
選取滑動(dòng)率
大帶輪計算直徑
mm
圓整，取
=500mm
初定中心距
取中心距500mm
帶的基準長(cháng)度
圓整并根據長(cháng)度系列選取
=2240mm
確定中心距 
查文獻包角修正系數
小帶輪包角
180°-
=155.2°
單根V帶額定功率P=2.83kw
時(shí)，單根V帶額定功率增量
帶長(cháng)修正系數
=1.11
則 v帶根數
取3根
故用PV3減速機
3.4.2 選用凸緣法蘭
凸緣法蘭一般焊接于罐體封頭上，用于連接攪拌傳動(dòng)裝置，亦可兼坐安裝、維修、檢查用孔。凸緣法蘭分整天和襯里兩種結構形式，密封面分凸面（R）和凹面（M）兩種。查文獻附圖4-4和附表4-6[2]，選取R型凸緣法蘭（DN=250mm），并確定其尺寸。
3.4.3 選用安裝底蓋
安裝底蓋采用螺柱等緊固件，上與機架連接，下與凸緣法蘭連接，是整個(gè)攪拌傳動(dòng)裝置與容器連接的主要連接件。
安裝底蓋的常用形式為RS和LRS型，其他結構（整體或襯里）、密封面形式（突面或凹面）以及傳動(dòng)軸的安裝形式（上裝或下裝），按HG21565-95選取。
安裝底蓋的公稱(chēng)直徑與凸緣法蘭相同。形式選取時(shí)應注意與凸緣法蘭的密封面配合（突面配突面，凹面配凹面）。
選用RS型。查文獻附圖4-7和附表4-7[2]，選取安裝底蓋（DN=250mm），并確定其尺寸。
3.4.4 選用機架
PV3減速機自帶機架
3.4.5 選用聯(lián)軸器
電機或減速器輸出軸與傳動(dòng)軸之間及傳動(dòng)軸與攪拌軸之間的連接，都是通過(guò)聯(lián)軸器連接的。常用的聯(lián)軸器有彈性塊式聯(lián)軸器、夾殼聯(lián)軸器和緊箍夾殼聯(lián)軸器。
查文獻附圖5-5和附表5-10[2]，傳動(dòng)軸與攪拌軸間的聯(lián)軸器選用剛性凸緣聯(lián)軸器GT45-HT200。
3.5 反應釜的軸封裝置
軸封是攪拌設備的一個(gè)重要組成部分。其任務(wù)是保證攪拌設備內處于一定的正壓和真空狀態(tài)以及防止反應物料逸出和雜質(zhì)的滲入。鑒于攪拌設備以立式容器中心頂插式攪拌為主，很少滿(mǎn)釜操作，軸封的對象主要為氣體；而且攪拌色設備由于反應工況復雜，軸的偏擺振動(dòng)大，運轉穩定性差等特點(diǎn)，故不是所有形式的軸封都能用于攪拌設備上。
反應釜攪拌軸處的密封，屬于動(dòng)密封，常用的有填料密封和機械密封兩種形式。填料密封結構簡(jiǎn)單、易于制造，在攪拌設備上廣泛應用，一般用于常壓、低壓、低轉速及允許定期維護的攪拌設備；機械密封是一種功耗小、泄露率低，密封性能可靠，使用壽命長(cháng)的轉軸密封，主要用于腐蝕、易燃、易爆、劇毒及帶有固體顆粒的介質(zhì)中工作的高壓和真空設備。
根據已知工況，選用填料密封。查文獻附圖5-8和附表5-14[2]選取，如圖3-5所示。其主要尺寸為：
軸徑
；
；
填料規格
；
法蘭螺栓孔
；
填料箱質(zhì)量7.5kg。
圖3-3 填料密封
3.6 反應釜的其他附件
反應釜的其他附件包括支座、手孔和人孔、設備接口等。
1.1.1 支座
夾套反應釜多為立式安裝，常用的支座為耳式支座。標準耳式支座（JB/T 4725-92）分為A型和B型兩種。本設計中選用B型耳式支座B3，其結構見(jiàn)文獻
附圖4-9和附表4-9[2]。
估算設備總重量：
設備總重量
式中
為罐體和夾套總重；
為傳動(dòng)裝置總重；
為物料重；
為冷卻水重。
(1) 
的計算
查文獻附表 5[3]得，
的筒體筒節每米質(zhì)量為149kg；
的夾套筒節每米質(zhì)量為164kg。
查文獻表B.2（續）[4]得，
的封頭的質(zhì)量為53.78kg；
的封頭的質(zhì)量為64.58kg。
查文獻附表4-11[2] RF型的人孔重153㎏
查文獻[14]得
的平面甲型平焊法蘭的質(zhì)量為71.54kg。
其他接管取500kg計，則
(2) 
的計算
查文獻附表5-7【2】得機架重745㎏；查文獻表16-136[14]得減速機重320㎏；；查文獻附表4-6【2】得DN=250mm的凸緣法蘭重26㎏；密封裝置及其他附屬件約為100㎏；查得聯(lián)軸器重20㎏。則
(3) 
的計算
取裝填系數
，則操作容積為
，有
(4) 
的計算
冷卻水充滿(mǎn)夾套的體積約為
，則
故設備總重量
。
每臺反應釜常用4個(gè)支座，但作承重計算時(shí)，考慮到安裝誤差造成的受力情況變壞，應按2個(gè)支座計算。故每個(gè)支座承受載荷
按支座允許負荷
大于實(shí)際負荷
的原則選用支座JB/T4725-92耳座A3，材料為Q235-AF。
3.6.1 手孔和人孔
手孔和人孔的設置是為了安裝、拆卸、清洗和檢修設備內部的裝置。
手孔直徑一般為150～250mm，應使工人帶上手套并握有工具的收能方便的通過(guò)。
當設備的直徑大于900mm時(shí)，應開(kāi)設人孔。人孔的形狀有圓形和橢圓形兩種。圓形手孔制造方便，應用較為廣泛。人孔的大小及位置應以人進(jìn)出設備方便為原則，對于反應釜，還有考慮攪拌器的直徑，以便攪拌軸及攪拌器能通過(guò)人孔放入罐體內。
本設計未設手孔，設有旋轉快開(kāi)人孔一個(gè)。DN=400
3.6.2 設備接口
化工容器及設備，往往由于工藝操作等原因，在筒體和封頭上需要開(kāi)一些各種用途的孔。
設備各個(gè)接管的選取如下表：
表3-1反應釜各接管規格
序號 | 公稱(chēng)規格 | 接管外徑和壁厚 | 標準號 | 用途或名稱(chēng) |
1 | PN0.25DN25 |
| HG20592-97 | 蒸汽入口 |
2 | PN0.25DN25 |
| HG20592-97 | 加料口 |
3 | PN0.25DN70 |
| HG20592-97 | 溫度計管口 |
4 | PN0.25DN25 |
| HG20592-97 | 壓縮空氣入口 |
5 | PN0.25DN40 |
| HG20592-97 | 放料口 |
6 | PN0.25DN25 |
| HG20592-97 | 冷凝水出口 |
結束語(yǔ)
根據設計任務(wù)書(shū)給定的設計參數，我查閱了大量化工設備設計資料，尤其是各類(lèi)設計標準，完成了以下設計任務(wù)：
(1) 反應釜的總體結構設計。根據工藝要求并考慮制造、安裝和維護檢修的方便，確定各部分結構形式，如封頭形式、傳動(dòng)類(lèi)型、軸封和各種附件的結構形式。
(2) 攪拌容器的設計。
1) 根據工藝參數確定各部分幾何尺寸；
2) 考慮壓力、溫度、腐蝕因素，選擇釜體和夾套材料；
3) 對罐體、夾套等進(jìn)行強度和穩定性計算、校核。
(3) 傳動(dòng)系統設計，包括選擇電動(dòng)機，確定傳動(dòng)類(lèi)型，選擇減速器、聯(lián)軸器、機座及底座設計。
(4) 決定并選擇軸封類(lèi)型及有關(guān)零部件。
本設計混合性能好，能耗低，結構簡(jiǎn)單緊湊，占用空間及作業(yè)面積小，操作維修方便，安全性能好，因此具有良好的發(fā)展前景。
