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 Q235—B 性能 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°） 用途举例 广泛应用于常、低压压力容器的筒体、加强板、支座等方面的材料选用 0Cr18Ni9 冷、热加工性能好，无磁性和好的低温性广泛应用于化工设能。具有足够的耐晶间腐蚀能力 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h??45mm，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a?2得标准形封头，封头与直边的连
b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Di和高度H。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V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（H）。
Di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，HDi 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H由<<搅拌设备设计>>可知：
Di=3Di=2.3。
4V???1(HDi) （2-1）
有：操作容积=全容积?0.8=6.4
式中：V——操作容积，m3；H——筒体高度，m；Di——筒体内径；?1——装料系数，取值为0.8。 则： Di=34?6.4
??0.8?2.3=1.638m
将Di值圆整到标准直径，取筒体内径Di=1600mm。
2.4.2确定筒体的高度
由《搅拌设备设计》可知：
H?V?Vh4V??(?Vh) （2-2） 22?Di?Di?14式中：Vh——下封头所包含的容积，在《材料与零部件》中查得，Vh=0.617 。
H?46.4（?0.617） ??1.62.0.8=3.689m
把H1的值圆整到H=3700mm，则：
H
Di?3700?2.3 16002.5 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Dj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Di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
Di 500—600 700—800 2000—3000 Dj
Di+50 Di+100 Di+200 由此关系可取：Dj=Di+200=1600?200=1800mm。
2.5.2 确定夹套筒体高度
由于： S夹=Di?H1+S封（2-3） 则： H1=
S夹?S封? D1（2-4）
已知：传热面积S夹=12m2，封头的内表面积S封=2.98m2