1、立式帶夾套的反應釜設計,緒 論 一、化工設備課程設計的目的和要求 (1)課程設計的目的 化工設備課程設計是培養(yǎng)學生設計能力的重要實踐教學環(huán) 節(jié)。在教師指導下，通過課程設計，培養(yǎng)學生獨立地運用所 學到的基本理論并結(jié)合生產(chǎn)實際的知識，綜合地分析和解決 工程實際問題的能力。當學生完成課程設計后，應達到下列 目的： 1)通過課程設計，能夠?qū)⒒ぴO備課程和有關(guān)先修課程所 學的知識，在設計中綜合地加以運用，使學到的知識得到鞏 固、加深和提高。,2)初步培養(yǎng)學生獨立進行工程設計的工作能力，樹立正確 的設計思想，掌提化工容器及設備設計的基本方法和程 序，為今后從事工程設計打下良好的基礎。 3)使學生能夠熟悉和

2、運用設計資料，如有關(guān)國家（部頒） 標準，以完成作為工程技術(shù)人員在機械設計方面所必備的 基本訓練。 (2)化工設備課程設計的要求 通過課程設計應達到以下要求： 1)樹立正確的設計思想 能夠結(jié)合生產(chǎn)實際綜合地考慮先進、安全、經(jīng)濟、可靠和 實用等方面的要求，嚴肅認真地進行設計。 2)具有積極主動的學習態(tài)度,在課程設計中遇到的問題，要隨時查閱有關(guān)教科書或文 獻，通過積極思考，提出個人見解盡可能自己解決，不要 太多地依靠指導老師幫助解決問題。 3)正確處理好幾個關(guān)系 繼承和發(fā)展的關(guān)系 強調(diào)獨立思考，并不等于設計者憑 空假想，不依靠設計資料和繼承前人經(jīng)驗，這樣是得不出 高質(zhì)量設計的。對于初學設計的人來說，

3、學會收集、理解 、熟悉和使用各種資料，正是培養(yǎng)設計能力的重要方面。 因此正確處理好繼承和發(fā)展條件下的抄、搬、套問題，正 是設計能力強的重要表現(xiàn)。 正確使用標準規(guī)范 化工設備設計非常強調(diào)標準規(guī)范。 但是并不是限制設計的創(chuàng)造和發(fā)展，因此遇到與設計要,求有矛盾時，經(jīng)過必要的手續(xù)可以放棄標準而服從設計要 求。但非標準件中的參數(shù)，一般仍宜按標準選用。 學會統(tǒng)籌兼顧、抓主要矛盾 ) 計算結(jié)果要服從結(jié)構(gòu)設計的要求：對初學設計者，最 易把設計片面劃解為就是理論上的 強度、剛度、穩(wěn)定性等計算，認為這些計算結(jié)果不可更 改，實際上，對一個合理的設計，這些計算結(jié)果只對零件 尺寸提供某一個方面的依據(jù)。而部件實用尺寸一定

4、要符合 結(jié)構(gòu)等方面的要求。 ) 按幾何等式關(guān)系計算而得的尺寸，一般不能隨意圓整 變動；按經(jīng)驗公式得來的尺寸一般應圓整使用。 ) 處理好計算與繪圖的關(guān)系：設計中要求算、畫、選、,改同時進行，但零件的尺寸以最后圖樣確定的為準。對尺 寸作出修改后，有時并不一定要求再對零件強度等進行計 算，可以據(jù)修改幅度、計算準確程度等來判斷是否有必要 再行計算。 二、化工設備課程設計的內(nèi)容和步驟 (1) 課程設計的內(nèi)容 根據(jù)設計任務書的要求和設計條件單的 內(nèi)容，在二周的時間內(nèi)， 完成一種典型鋼制容器 或設備(如貯罐、反應釜) 的機械設計。 繪制設備 總裝圖一張、重要部件圖 一張；書寫設計說明書一份。 (2)課程設計

5、的一般步驟,1)準備階段 設計前應準備好有關(guān)的設計資料、手冊、圖冊。 認真研究設計條件單，分析設計條件單中的技術(shù)特性 參數(shù)、接管表中各接管的規(guī)格和用途、設備示意圖，明確 設計要求和設計內(nèi)容。 設計前應認真復習教科書的內(nèi)容、熟悉有關(guān)的設計資 料和設計步驟。 結(jié)合實驗室的現(xiàn)有實驗設備（如列管式換熱器、填料 塔、精餾塔、反應釜等），熟悉典型設備的結(jié)構(gòu)，為設計 做準備。 2)機械設計階段 化工容器及設備的機械設計是在設備的工藝設計后進行 的。其內(nèi)容和任務是根據(jù)設備的工藝條件（如工作壓力、,溫度、介質(zhì)腐蝕性、結(jié)構(gòu)形式和尺寸、接管方位標高等） ，圍繞著確定殼體壁厚這一尺寸進行的強度、剛度和穩(wěn)定 性的設計或

6、校核計算；對設備內(nèi)、外附件進行機械結(jié)構(gòu)設 計和選型。這一過程往往通過“邊算、邊選、邊畫、邊改” 的作法來實現(xiàn)，沒有一次成功完成整個設計的做法。 選材 當設計條件單中沒有提供使用的材料牌號時，通常先按 壓力因素進行選材。當操作溫度高于200或低于一40 時，溫度就是選材的決定因素；在腐蝕強烈或?qū)ξ锪系奈?染有特定要求的，腐蝕因素是選材的主要依據(jù)。當設計條,件單中提供了使用的材料牌號時，按要求使用，不需要另 行選材。 外載荷的計算 外載荷的計算包括內(nèi)壓、外壓、設備自重，零部件的偏載 、風載載、地震載荷等，常用列表法，分項統(tǒng)計的方法來 進行。 強度、剛度、穩(wěn)定性設計或校核計算 根據(jù)結(jié)構(gòu)形式、受力條件

7、和材料的力學性能、耐腐性能等 進行強度、剛度和穩(wěn)定性計算，最后確定出合理的結(jié)構(gòu)尺 寸。 選用零部件 設備的附件結(jié)構(gòu)，一般由工藝設計確定，附件的結(jié)構(gòu)形式,在滿足工藝要求的條件下，由受力條件、制造、安裝等因 素決定。如法蘭、支座、人孔、視鏡、液面計等附件。 傳動裝置的選型與計算 對帶有機械傳動、液壓傳動的設備，這部分零部件大都標 準化、可參考有關(guān)手冊（如機械零件設計手冊）進行計算 、選型。 三、繪制設備裝配圖 (1)選擇主視圖 根據(jù)設備設計條件單中的圖示特點，采用全剖視的表達方 法，用以表達設備上各零部件之間的裝配關(guān)系。 (2)確定其它視圖 主視圖確定后，選擇俯視（或側(cè)視）圖，以表達設備上各,接管

8、周向方位及支座的數(shù)量、外形及周向方位，補充了主 視圖對這些部分表達的不足。 (3)選擇輔助圖及各種表達方法 根據(jù)設備的結(jié)構(gòu)特點，采用局部放大圖等表達方法來補充 基本視圖的不足，可用若干個局部放大圖，分別表達設備 與工藝接管、筒體與封頭等連接情況和焊縫結(jié)構(gòu)。 (4)提出技術(shù)要求 對設備制造、裝配、檢驗和試車等工序提出合理的要求， 以文字的形式標注在總裝圖上。 四、繪制零部件圖 對于標準零部件，有專門廠家生產(chǎn)的，可以不繪制零部件 圖；對于具有獨立結(jié)構(gòu)的零部件需要繪圖，以便加工制 造。,五、設計計算說明書 設計計算說明書是圖紙設計的理論依據(jù)，是設計計算的整 理和總結(jié)，是審核設計的技術(shù)文件之一。其內(nèi)容

9、一般有以 下部分： (1)設計任務書； (2)前言；(3)目錄； (4)設計條件單； (5) 設計方案的分析和擬定； (6)各部分結(jié)構(gòu)尺寸的確定和設 計計算； (7)設備裝配圖； (8)設備部件圖；(9)鳴謝； (10) 參考文獻 設計計算說明書要求計算結(jié)果正確，論述清楚、文字精 練，插圖簡明，體式符合學校的有關(guān)規(guī)定，裝訂成冊 。,立式帶夾套的反應釜設計 帶有攪拌裝置的釜式反應器是化工、醫(yī)藥、染料、涂料等 行業(yè)生產(chǎn)中常用的典型設備， 它們的機械設計除涉及到化 工設備機械基礎教材中化工 容器設計的內(nèi)容外，還有不 同的設計和計算要求。右圖 為一臺典型的帶攪拌及夾套 傳熱的反應釜。由圖可知， 反應釜

10、通常由釜體、傳熱、 攪拌、傳動、密封等裝置及 有關(guān)附件組成。,攪拌軸,夾 套,釜 體,機 架,減速器,電動機,密封裝置,攪拌槳,溫度計,釜體是物料進行反應的空間，由筒體及上、下封頭組成。 傳熱裝置是為了提供化學反應所需的熱量或帶走反應生成 的熱量。除了圖中所用的夾套傳熱外，還有蛇管形式的傳 熱裝置。攪拌裝置由攪拌器和攪拌軸組成，其作用是迅速 、均勻地混合物料，強化傳質(zhì)傳熱過程，從而加快反應速 率。為使攪拌器能夠以一定的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，需要設置與之配 套的由電動機和減速機等組成的傳動裝置。反應釜上除了 有設備法蘭、管法蘭等靜密封結(jié)構(gòu)外，還有保證轉(zhuǎn)軸密封 的動密封裝置?？刹捎锰盍厦芊饣驒C械密封。此外，根

11、據(jù) 工藝和維修要求，反應釜釜體上還設置了工藝接口管、人 （手）孔、視鏡、支座等許多附件。 反應釜的機械設計就是根據(jù)工藝設計所確定的操作容積、,工作壓力、工作溫度、介質(zhì)情況、傳熱面積、攪拌形式、 轉(zhuǎn)速和功率、以及管口尺寸和方位等工藝條件，選擇各零 部件的材料，確定反應釜釜體、夾套的結(jié)構(gòu)型式和尺寸。 通過強度、剛度和穩(wěn)定性計算確定反應釜殼體、夾套殼體 的壁厚和攪拌抽直徑，并根據(jù)有關(guān)的標準對攪拌器、傳動 裝置、密封裝置和各種附件進行選型，然后繪出所需的裝 配圖與必要的零部件圖。 一、釜體的結(jié)構(gòu)型式 反應釜的釜體由圓筒形殼體、上封頭和下封頭組成。封 頭型式多為橢球形，但對于含有固體顆粒或粘度較大物料

12、的釜體，其下封頭常采用便于出料的錐型封頭；筒體與下,筒體與下封頭一般采用焊接。上封頭與筒體的連接方式由 釜體的直徑確定。當釜體直徑 800時，人在釜內(nèi)的活 動空間較小，故一般采用法蘭聯(lián)接。當釜體直徑 800 時，封頭與筒體也可焊接。內(nèi) 件的裝拆可通過封頭上的人孔 進入釜內(nèi)來完成，有時為方便 裝拆和檢修，既用法蘭來連接 封頭和筒體，又在封頭上開設 人孔。 (1)筒體的直徑和高度 反應釜的外形尺寸如圖所示，其中 筒體的內(nèi)徑 和長度 可如下確定。,D i,D j,H,H j,反應釜的外形,筒體直徑 的確定 立式反應釜釜體的容積通常是指圓柱形筒體和下封頭包含 的容積，即： 將釜體視為圓柱形筒體，初步估

13、算釜體的內(nèi)徑 ，取 將選定的 值代入上式，可初步估算出釜體的內(nèi)徑。 考慮到釜體的內(nèi)徑應符合壓力容器公稱直徑的標準。 筒體的長度 的確定 筒體的長度 可由下式確定,二、釜體壁厚的設計 (1)內(nèi)壓筒體壁厚的設計 設計參數(shù)的確定 根據(jù)設備設計條件單中提供的 有關(guān)技術(shù)特性參數(shù)和要求，確定設計參數(shù)。 設計壓力 ：無安全裝置取 1.1 ；裝安全閥取 (1.051.1) ；裝爆破膜取 ； 計算壓力 ： ， 5，可以忽略 ； 設計溫度 ： 取操作介質(zhì)的最高溫度； 焊縫系數(shù) ： 根據(jù)筒體縱向焊縫的結(jié)構(gòu)和無損探傷的要求 由教材中的焊縫系數(shù)表確定（見教材中表14-5） 壁厚附加量 ： 0.25mm； 取值見有關(guān)文獻

14、,筒體壁厚的設計 碳鋼、低合金制筒體壁厚的設計采用試差法； 高合金制筒體的壁厚由壁厚計算公式確定。 筒體的剛度校核 碳鋼和低合金鋼制容器 3800 mm， 2 /1000且不小于3mm另加并圓整 至 。 3800mm ， = /1000+4 mm (2)內(nèi)壓封頭壁厚的設計 封頭的選型 釜體的上下封頭一般采用 橢球型或碟型，且盡可能 選用標準封頭。當釜內(nèi)有 固體物料或物料粘度較大， 下封頭可選用錐形封頭， 以便卸料。,設計參數(shù)的確定 見筒體設計參數(shù)的確定。但焊縫系數(shù)的取法與筒體略有不 同，即當封頭的內(nèi)徑1200mm時，采用整板沖壓成型，焊 縫系數(shù)取1。 封頭壁厚的計算 設計方法與內(nèi)壓筒體壁厚的設

15、計方法相同。 當封頭壁厚小于筒體壁厚時，將封頭的壁厚調(diào)整至與筒體的 壁厚一致；當封頭壁厚大于筒體壁厚時，將封頭的直邊部分 進行加工，以便等壁厚焊接和降低邊緣應力。 三、外壓釜體壁厚的設計 當夾套內(nèi)介質(zhì)的工作壓力高于釜內(nèi)壓力時，被夾套包覆的釜 體為外壓容器，為防止釜體發(fā)生失穩(wěn)，需要對其進行穩(wěn)定性 計算。,(1)外壓圓筒壁厚的計算-簡化公式設計法 設計外壓的確定 根據(jù)設計條件單中釜體和夾套內(nèi)介質(zhì)的工作壓力，確定設計 外壓 。 圓筒壁厚的計算 假設圓筒的壁厚為 ，由 = C、 分別計算 出 、 由公式 計算出臨界長度 值 由 或 計算出筒體的計算長度 將 與 進行比較，若 ，筒體為長圓筒； 若 ，筒

16、體為短圓筒,長圓筒臨界壓力： 短圓筒臨界壓力： 由 計算出 p ，對于圓筒m=3。 將p與 p 進行比較，若p p ，則假設 合理；反之不合 理，重新設計，直至滿足p p為止。 (2)圖算法 外壓圓筒所需的壁厚可利用教材中外壓容器設計一章中的圖 15-415-7進行計算，過程如下： 假設圓筒的壁厚為 ，由 、 ，分別計算 出 、,L,L,在圖15-4的 坐標中找到 的值，將此點沿水平方向 右移與對應的 / 線相交，當 50時取50； 0.05時取0.05。過此交點向下作垂直線與水平軸相交，找到 交點的系數(shù)A值。 根據(jù)圓筒的材料選用圖15-5圖15-7，在圖的下方找到系數(shù) A值，若A在曲線的右側(cè)

17、，在此點作一垂直線與對應的材料 設計溫度線相交，交點水平對應的值即為系數(shù)B。圓筒的許 用外壓 按下式計算： 若A在曲線的左側(cè)，圓筒的許用外壓 p按下式計算：,將p與 p進行比較，若p p ，則假設 合理；反之不合 理，需要重新設計 ，直至滿足p p為止。 (3)外壓封頭壁厚的設計 設計外壓的確定 封頭的設計外壓與筒體相同。 封頭壁厚的計算 設封頭的壁厚為 ，令 = C ，根據(jù)封頭的形式確定當 量半徑 ，計算出 / 。用A=0.125 計算出系數(shù)A值。 根據(jù)圓筒的材料選用圖15-5圖15-7，在圖的下方找到系數(shù) A值，若A在曲線的右側(cè)，在此點作一垂直線與對應的材料 設計溫度線相交，交點水平對應的

18、值即為B系數(shù)。圓筒的許 用外壓p按下式計算：,若A在曲線的左側(cè)，圓筒的許用外壓p按下式計算： 將p與 p進行比較，若p p ，則假設 合理；反之不合 理，需要重新設計 ，直至滿足p p為止。 當按內(nèi)壓容器設計出的釜體壁厚與按外壓容器的設計的釜體 壁厚不同時，取兩者中的較大者。如上封頭不包在夾套中， 則不受外壓作用，只按內(nèi)壓計算，但常取與下封頭相同的壁 厚。 四、釜體的壓力試驗 壓力試驗的目的是檢驗釜體的宏觀強度(是否有異常變形)和 致密性(有無泄漏)。是化工設備出廠時必須進行的工序。,見教材有關(guān)章節(jié)。 五、反應釜夾套的設計 (1)夾套的結(jié)構(gòu)型式,H,H,H,H,夾套的結(jié)構(gòu)型式,H,R30,R3

19、0,采用夾套傳熱時，為防止熱量散失，需要在夾套外設置保溫 層。夾套的型式根據(jù)工藝設計要求和反應釜的具體結(jié)構(gòu)進行 選擇，如要求上封頭與筒體采用可拆性聯(lián)結(jié)，則不能選用圖 中的型。圖中的型應用最為廣泛。其結(jié)構(gòu)型式如下圖。,型夾套的結(jié)構(gòu),D i,D j,150-200,D j,D i,S,h,45,不銹鋼,碳 鋼,碳 鋼,D j,D i,S,45,不銹鋼,(2)夾套的尺寸 夾套壁與釜體壁間構(gòu)成一個供傳熱介質(zhì)流動的空間，夾套的 內(nèi)徑 一般可按下表確定。 夾套的內(nèi)徑 與筒體內(nèi)徑 之間的關(guān)系 采用導熱油加熱時。夾套內(nèi)徑常取 +300，以增大夾套和釜 體的間隙，減小流動阻力。 夾套高度 主要取決于傳熱面積的要

20、求，但一般還應不低于 釜內(nèi)的料液高度以保持傳熱 均勻。因此， 可如下估算：,將估算出的 稍加固整后再校核傳熱面積 ，即是否滿足： 其中 為釜體下封頭的內(nèi)表面積， 為夾套包覆部分筒體的 內(nèi)表面積， 為工藝所需的傳熱面積。 在確定夾套高度時，還要考慮兩個因素(1)當反應釜筒體與 上封頭用法蘭連接時，夾套上邊緣與法蘭下表面的間距應不 小于150200mm ，以便裝拆聯(lián)接法蘭的螺栓和螺母。(2)當 反應釜采用懸掛式支座時，要避免因夾套頂部的位置而影響 支座的焊接地位。夾套的頂部和底部開有供傳熱介質(zhì)進出的 管口。加熱蒸汽要從上端進入夾套，冷凝水從下端排出。如 用液體進行加熱或冷卻側(cè)必須下進上出，以保證傳

21、熱液體充 滿夾套。,為了盡量排去夾套中的空氣或其它不凝性氣體，還常在夾套 頂部另設排氣管口，其直徑不小于DN 10。 夾套封頭的型式與釜體下封頭相同。 (3)夾套圓筒壁厚的計算 夾套圓筒壁厚的計算參見釜體內(nèi)壓筒體壁厚的設計。 (4)夾套封頭壁厚的設計 夾套封頭壁厚的設計參見釜體內(nèi)壓封頭壁厚的設計。 (5)夾套的壓力試驗 參見釜體的壓力試驗。注意：做夾套的壓力試驗時，先做 釜體的壓力試驗，待釜體合格后，才焊上夾套做壓力試驗。 六、傳熱裝置的設計,(1)夾套進氣（汽）管的結(jié)構(gòu) 采用氣（汽）體作傳熱介質(zhì)時，若夾套進氣（汽）管內(nèi)的氣 速較高，需考慮采取防止氣體直接沖刷釜體外壁的措施。采 用下圖所示的防

22、沖擋板或 側(cè)向開孔的進氣管，在結(jié) 構(gòu)尺寸上要求氣體進入夾 套處的通氣截面積大于進 氣管的橫截面積。用液體 作傳熱介質(zhì)時，為了提高 傳熱效果，在釜體外壁上 焊接螺旋形導流板有利于 提高液體流速、增大傳熱,夾套進氣（汽）管的結(jié)構(gòu),流板系用扁鋼沿筒體圓周方向螺旋繞制而成、且導流板與夾 套內(nèi)壁的間隙越小越好。 (2)釜內(nèi)蛇管的結(jié)構(gòu) 當工藝所需的傳熱面積較大，夾套的傳熱面積不能滿足要,夾套內(nèi)螺旋形導流板的結(jié)構(gòu),D i,D j,h,h,0-3,D j,D i,h,0-3,h,求，或釜內(nèi)襯里為導熱性差的材料時，可采用蛇管傳熱。蛇 管一般用管子盤旋成圓柱彈簧狀，故亦稱盤管，其結(jié)構(gòu)如圖 所示。由于蛇管浸沒在物料

23、中，因此熱損失小、傳熱效果 好，還可起到攪拌導流筒的作用， 提高了攪拌效率，但檢修較麻煩。 蛇管的傳熱面積與其管徑、管長 有關(guān)。為了保證蛇管內(nèi)介質(zhì)的流 速和制造方便，蛇管管徑一般為 DN 25-65。 蛇管的進出口最好盡量設置在同 一端，這樣可只與一個端蓋相連接而裝拆方便。但蒸汽加熱 時要上進下出，以利冷卻水的排出、減少振動。有時出于工,蛇管結(jié)構(gòu),D1,藝或結(jié)構(gòu)需要。也可將進出口安排在筒體上。常見的蛇管進 出口結(jié)構(gòu)見下圖。,（a） （b） （c） （d） （e）,蛇管進出口結(jié)構(gòu),(a)型用于蛇管與封頭可一起拆下的情況，(b)型用于蛇管需 經(jīng)常拆卸，而釜內(nèi)又有足夠空間可裝拆法蘭的場合；(c)型結(jié)

24、 構(gòu)簡單、使用可靠，要拆卸接頭時可在設備外短節(jié)的焊縫處 割斷，裝時再焊上；(d) 型為有襯里的結(jié)構(gòu)；(e)型進出口管 采用填料密封與封頭連接，管端用螺紋法蘭，適用于需要經(jīng) 常裝拆蛇管的場合。 七、釜體容器法蘭的聯(lián)接結(jié)構(gòu) 法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)由一對法蘭、一個墊片、若干個螺栓和螺母構(gòu) 成，其設計內(nèi)容包括： 法蘭的設計、密封面形 式的選型、墊片設計、 螺栓和螺母的設計等。,(1)法蘭的設計 容器法蘭有甲型平焊法蘭（JB/T47012000）、乙型平焊法 蘭（JB/T 47022000）、長頸法蘭（JB/T 47032000）三 種，設計時首先由法蘭的公稱壓力PN、公稱直徑DN由教材 中的壓力容器法蘭分類及參

25、數(shù)表確定確定其型式，然后根據(jù) 法蘭型式及其PN 、 DN ，由對應的容器法蘭標準設計出法 蘭的結(jié)構(gòu)和尺寸。 (2)密封面的形式 容器法蘭的密封面形式有平面密封面、凹凸密封面、榫槽密 封面、環(huán)密封面。密封面的形式可根據(jù)操作介質(zhì)、法蘭的公 稱壓力PN 、工作溫度由教材中的壓力容器法蘭墊片選用表 確定。,(3)墊片的設計 根據(jù)材質(zhì)的不同，墊片分為非金屬墊片、組合式墊片和金屬 墊片三種，墊片的形式可根據(jù)操作介質(zhì)、法蘭的公稱壓力 PN 、工作溫度、法蘭 的型式由壓力容器法 蘭墊片選用表確定。 墊片的尺寸由法蘭的 公稱壓力、公稱直徑 根據(jù)墊片的標準確定。壓力容器法蘭非金屬軟墊片的結(jié)構(gòu)見 圖、尺寸查壓力容器

26、法蘭非金屬軟墊片的標準。 (4)螺栓、螺母的設計 螺栓、螺母的規(guī)格和數(shù)量由法蘭的結(jié)構(gòu)和尺寸確定，螺栓的,壓力容器法蘭非金屬軟墊片,Do,D i,長度由法蘭的厚度（ ）、墊片的厚度（ ）、螺母的厚度 （ ）、墊圈厚度（ ）、螺栓伸出長度 確定。 (5) 墊片、螺栓、螺母的材料 根據(jù)法蘭的型式、工作溫度由法蘭、墊片、螺栓、螺母的 材料匹配表進行選材。 八、管法蘭的聯(lián)接結(jié)構(gòu) (1) 鋼制管法蘭的設計 管法蘭是壓力容器及設備與管道聯(lián)接的標準件、通用件。 將操作介質(zhì)的工作壓力 圓整至符 合規(guī)定的公稱壓力PN ，即管法蘭的 公稱壓力，根據(jù)接管的DN 和管法蘭 的公稱壓力PN ，由管法蘭標準確定 法蘭的類型

27、。,(2)管法蘭的密封面形式 管法蘭的密封面形式有突面密封面、凹凸密封面、榫槽密封 面等。密封面的形式可根據(jù)法蘭的公稱壓力和公稱直徑，由 表進行確定。 (3)墊片的設計,非金屬墊片,纏繞式墊片,墊片類型的確定與容器法蘭墊片相同，類型確定后由公稱 壓力PN、接管公稱直徑DN查管法蘭墊片的標準設計出尺 寸。管法蘭非金屬軟墊片的結(jié)構(gòu)與容器法蘭非金屬軟墊片相 似、尺寸查管法蘭非金屬軟墊片的標準。 九、管口結(jié)構(gòu) 反應釜上設有各種工藝物料進出管口、檢測反應溫度和壓,金屬包墊片,金屬墊片,力的溫度計口和壓力表口、用于觀察釜內(nèi)攪拌反應情況的視 鏡、直徑較大的反應釜上封頭還有裝拆檢修所需的人孔。上 述管口的結(jié)構(gòu)

28、和有關(guān)標準均與教材中一般容器的管口相同， 但對進出料管需要另加注意。 (1)進料管口 進料管一般都從釜頂引入，液相進料管須伸進釜內(nèi)，防止液 料沿封頭內(nèi)壁流入法蘭密封面，對密封面和釜壁產(chǎn)生局部腐 蝕。液相進料 管下端管口成 45切口，可 使小流量時液 流集中，減少靜電。,進料管結(jié)構(gòu),(2)出料管口 反應釜的出料有上出料和下出料兩種方式。當需要將釜內(nèi)液 料輸送到較高位置的 設備中去或釜內(nèi)液料 有強腐蝕性或毒性而 又無匹配的泵時，可 利用壓縮空氣或氮氣 將液料經(jīng)壓料管從上 部壓出，這就是上出 料，壓料管的結(jié)構(gòu)見 圖。為減小因攪拌而 引起的壓料管晃動，可用管卡或擋板將其固定。下出料即在,上出料管的結(jié)構(gòu)

29、,釜底中央開設一個卸料管口，適用于需將釜內(nèi)物料放入另一 個較低位置的設備。管口與夾套處的結(jié)構(gòu)如圖 。 (3)工藝接管口與儀表接管口 反應釜上的接管用于介質(zhì)的輸送和測量、控制儀表的安裝，,（a） （b） （c）,下出料管的結(jié)構(gòu),是通過設備上的管口與凸緣來實現(xiàn)的。管口與凸緣的結(jié)構(gòu)如 圖。對于焊接的法蘭管口（a），考慮安裝螺栓的方便，管 口的長度可按表選用。接管一般應采用無縫鋼管，只有壓力 低于或等于0.6MPa、DN50mm和用于無毒、非易燃、非 腐蝕性介質(zhì)時，才能考慮使用低壓流體輸送用焊接鋼管。 若接管允許插入容器內(nèi)部，則伸入的長度不低于1.5Sn，且 大于或等于6mm。螺紋管口（b）主要用來安

30、裝溫度計、壓,管口與凸緣的結(jié)構(gòu),力表，根據(jù)安裝的要求可以制成內(nèi)螺紋或外螺紋。當要求管 口長度很短時，可采用能與管法蘭直接裝配的凸緣（c）， 凸緣已有標準系列，其缺點是雙頭螺栓在螺紋孔內(nèi)折斷后， 取出比較困難。由于凸緣與管法蘭配用，聯(lián)接尺寸由選用的 管法蘭確定。 十、人孔(或固體物料進口)的設計 人孔已有標準系列，常用的人 孔標準有碳素鋼、低合金鋼 人孔（HG2151421535-95） 和不銹鋼制人孔等。設計 的人孔時，根據(jù)設備的公 稱直徑DN、公稱壓力PN、,人孔(或固體物料進口),管法蘭,接管,筒體(或封頭),墊片,封頭,手柄,DN,設計溫度、材質(zhì)、介質(zhì)及使用用要求等條件，由人孔標準確 定

31、人孔的結(jié)構(gòu)、各零件名稱、材質(zhì)及尺寸。 固體物料進口的公稱直徑DN=200，結(jié)構(gòu)與人孔基本相同。 十一、視 鏡 視鏡主要用來觀察設備內(nèi)物料及其反應情況，也可以作為液 面指示鏡。常用 的視鏡有視鏡、 帶頸視鏡和壓 力容器視鏡(分 別有帶頸與不 帶頸兩種)幾種， 結(jié)構(gòu)型式見圖。選擇視鏡時，應優(yōu)先選用不帶頸視鏡，因為,視鏡的結(jié)構(gòu)型式,該視鏡結(jié)構(gòu)簡單，不易結(jié)料，窺視范圍大；當視鏡需要斜裝 或設備直徑較小時，采用帶頸視鏡；壓力容器視鏡用于公稱 壓力較大的場合(大于0.6 )。 十二、反應釜的攪拌裝置 (1)攪拌器的型式 攪拌器的作用是推動靜止 的液料運動，維持攪拌過 程所需的流體流動狀態(tài)， 以達到攪拌的目

32、的。攪拌 器的主要部件是槳葉，因 此槳葉的幾何形狀、尺寸、數(shù)量及轉(zhuǎn)速對攪拌器的功能和攪 拌效果有重要影響。常見的攪拌器型式如圖所示。攪拌器的 尺寸按標準HG/T212391中規(guī)范的主要參數(shù)確定。攪拌器 的型式的選擇可參考攪拌器選用表。,視 鏡,布魯馬金式,齒片式,平直葉圓盤渦輪,錨 式,框 式,螺帶式,螺桿式,折葉開啟渦輪,推進式,彎葉圓盤渦輪,槳 式,彎葉開啟渦輪,(2)攪拌軸直徑的設計 攪拌軸的強度計算 反應釜的攪拌軸承受扭轉(zhuǎn)和彎曲（或拉伸）的聯(lián)合作用，其 中以扭轉(zhuǎn)作用為主。在設計圓軸直徑時，假定軸發(fā)生純扭轉(zhuǎn) 變形，用強度條件進行初步計算。然后用增加安全系數(shù)，降 低材料的許用應力以彌補由于

33、忽略彎曲等作用所引起的誤 差。 若圓軸傳遞的功率為 、轉(zhuǎn)速為 則圓軸受到的外力偶矩為： (N mm) 攪拌軸產(chǎn)生的最大扭矩 由強度條件 得：,在靜載荷作用下，鋼材的 與其 有如下關(guān)系: 考慮到攪拌軸除受扭轉(zhuǎn)作用外，還受到彎曲等的作用，因此 值常取的更低一些。幾種常用軸材料的 按下表選用。 攪拌軸的剛度校核 攪拌軸在運轉(zhuǎn)過程中不能產(chǎn)生過大的扭轉(zhuǎn)變形，否則會引起,振動，造成軸封失效。因此要將軸的扭轉(zhuǎn)變形限制在一定的 許可范圍內(nèi)，為此，需要對攪拌軸進行剛度校核。過程如 下： 1)由 計算出最大單位長度的扭轉(zhuǎn)角 2)將 與許用單位長度的扭轉(zhuǎn)角 進行比較，若 ， 則剛度足夠；反之，則剛度不夠，攪拌軸直徑

34、需要重新設 計，直至滿足剛度條件為止。 攪拌抽臨界轉(zhuǎn)速校核計算 攪拌軸上驅(qū)動攪拌器運轉(zhuǎn)時，可能由于結(jié)構(gòu)不對稱、材質(zhì)不 均勻、加工安裝有誤差，會使旋轉(zhuǎn)件偏離其幾何軸線而產(chǎn)生 離心力，使軸受到周期性載荷的干擾。當周期載荷的頻率與 攪拌軸的自然頻率接近時，軸將產(chǎn)生劇烈振動，這種現(xiàn)象稱,為軸的共振。產(chǎn)生共振時，攪拌鈾的轉(zhuǎn)速稱為臨界轉(zhuǎn)速。軸 的臨界轉(zhuǎn)速可以有許多個，最低的一個稱為一階臨界轉(zhuǎn)速， 還有二階、三階。工程上將工作轉(zhuǎn)速低于一階臨界轉(zhuǎn)速 的軸稱為剛性軸，超過臨界轉(zhuǎn)速的軸稱為撓性軸。軸的轉(zhuǎn)速 接近臨界轉(zhuǎn)速工作時，引起的強烈振動使軸和有關(guān)的零部件 失效其至破壞而造成試車事故。計算攪拌軸的臨界轉(zhuǎn)速是為

35、了使其工作轉(zhuǎn)速避開臨界轉(zhuǎn)速，防止軸發(fā)生失穩(wěn)破壞。一般 常用的攪拌軸，常設計成剛性軸，使其工作轉(zhuǎn)速 (0.75 0.8) ( 為軸的一階臨界轉(zhuǎn)速)。反應釜的攪拌軸轉(zhuǎn)速 200 時，應作臨界轉(zhuǎn)速校核計算。 (3)攪拌軸長度的設計 攪拌軸的長度 近似由釜外長度 、釜內(nèi)未浸入液體的長度,、浸入液體的長度 三部分構(gòu)成。即： 其中 （ 機架高； M減速機輸出軸長度） （ 釜體筒體的長度； 封頭深度； Hi 液體的裝填高度） 液體裝填高度Hi 的確定： 釜體筒體的裝填高度: 式中 操作容積 液體的總裝填高度: 攪拌槳的攪拌效果和攪拌效率與其在釜體的位置和液柱高度 有關(guān)。攪拌槳浸入液體內(nèi)的最佳深度為： 浸入液

36、體攪拌軸長度的確定：,當 時為最佳裝填高度；當 時，需要設置兩層 攪拌槳。 十三、反應釜的傳動裝置 帶攪拌器的反應釜，需要電動機和傳動裝置來驅(qū)動攪拌器轉(zhuǎn),Hi,2Hi/3,2Hi/3,Hi,傳動裝置一般安放在釜體的頂部。通常采用立式布置。如圖 所示。電動機的轉(zhuǎn)速較高，通過減速機可將轉(zhuǎn)速降至工藝要 求的攪拌轉(zhuǎn)速，再通過聯(lián)軸器帶動攪拌軸轉(zhuǎn)動。 (1)電動機的選用 反應釜傳動裝置上的電動機選用問題， 主要是確定電動機的系列、功率、轉(zhuǎn) 速、安裝方式及防爆要求等幾項內(nèi)容。 電動機的系列 反應釜常用的電動機系列有： Y（異步電動機）、YB（隔爆型異步 電動機）、YX（改進型異步電動機） 等幾種，其特點和使

37、用范圍可查閱有 關(guān)手冊。一般異步電動機的同步轉(zhuǎn)速,反應釜的傳動裝置,電動機,減速機,聯(lián)軸器,機 架,攪拌軸,按電動機的極數(shù)分成幾檔，如3000、1500、1000、700 及600 等，其中1500 的電動機價格較低，供應較 普遍，應用最廣泛。 電動機的功率 電動機的功率必須滿足攪拌器的運轉(zhuǎn)功率、傳動裝置及軸封 裝置因摩擦而損耗的功率等要求，還要考慮在操作過程中可 能出現(xiàn)不利條件造成功率過大的因素。 電動機的功率可按下式確定： 電動機功率； 攪拌器功率； 軸封裝置的摩擦 損失； 傳動裝置的機械效率,軸封裝置因摩擦而造成的功率損失與其結(jié)構(gòu)有關(guān)，填料密封 的功率損失約為攪拌器功率的10%，機械密封

38、的功率損失一 般為填料密封的1015%。傳動裝置的機械效率也與其結(jié)構(gòu) 有關(guān)，一般為0.70.98。 (2)電動機的安裝型式 電動機的安裝一般有如圖所示的幾種型式，選用時可根據(jù)所 選的減速機和機架對電動機安裝位置的安排確定。,電動機的安裝型式,（a）B3型,（b）B5型,（c）B35型,（d）V1型,（e）V15型,(2)減速機的選用 反應釜用的立式減速機主要有：三角皮帶減速機、兩級齒輪 減速機、擺線針齒行星減速機、蝸桿減速機、諧波減速機等 幾種。,擺線針齒行星減速機,三角皮帶減速機,蝸桿減速機,兩級齒輪減速機,攪拌軸轉(zhuǎn)速較高的一般選用三角皮帶減速機或兩級齒輪減速 機，轉(zhuǎn)速較低的選用擺線針輪減速

39、機。由于攪拌轉(zhuǎn)速大多在 100 以下，同時擺線針輪減速機具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積 小、重量輕、效率高、減速比大、壽命長、故障少、過載能 力強、耐沖擊等優(yōu)點，所以擺線針輪減速機獲到廣泛應用。 (3)聯(lián)軸器的選擇 聯(lián)軸器類型：剛性凸緣聯(lián)軸器 、剛性夾殼聯(lián)軸器 、彈性圓 柱銷聯(lián)軸器,剛性凸緣聯(lián)軸器,剛性夾殼聯(lián)軸器,彈性圓柱銷聯(lián)軸器,幾種聯(lián)軸器的性能,(4)傳動裝置的機架,反應釜立式傳動裝置是通過機架安裝在釜體封頭上的。 機架是一個帶有上、下法蘭的殼體，上法蘭與減速機底板相聯(lián)；下法蘭與封頭上的底座相聯(lián)。聯(lián)軸器、軸封裝置等零部件安裝在殼體的空腔內(nèi)。一般釜用傳動裝置的機架，按攪拌傳動裝置系統(tǒng)組合 HG2156395標,準系列中列出的有無支點機架、單支點機架和雙支點機架兩 種，可供選用。,無支點機架,單支點機架,雙支點機架,(5)底 座 底座焊接在釜體的上封頭上，也可用以連接減速機和軸的密 封裝置。根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，底座可分為整體式和分裝式。結(jié) 構(gòu)見教材。 十四、反應釜的軸封裝置 反應釜的密封有兩種：一種是靜密封，如法蘭聯(lián)接的密封； 另一種是動密封，軸封屬于動密封。反應釜中應用的軸封結(jié) 構(gòu)主要有兩大類，填料箱密封和機械密封。 (1)填料箱密封 填料密封的結(jié)構(gòu)填料箱密封的結(jié)構(gòu)大體如圖所示，它是由襯