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由于釜式反應(yīng)器攪拌器組件由多點(diǎn)支撐, 而且在常規(guī)設(shè)計(jì)時(shí)考慮了機(jī)架、減速機(jī)和電機(jī)共同作用在頂蓋上壓力的影響和局部開孔的影響, 對封頭進(jìn)行了整體補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì), 所以有限元建模時(shí), 為了簡化分析, 不考慮它們的影響, 只考慮跨頂蓋和筒體開人孔的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。由于結(jié)構(gòu)具有對稱性, 所以取其1/2 作為研究對象。筒體與接管長度的取值都大于2.5 RT(R為接管與筒體半徑, T為接管與筒體的厚度), 筒體和封頭的厚度取值為13.4 mm(封頭成型后的實(shí)際厚度減去腐蝕裕量), 接管厚度為9 mm。材料特性人孔接管、筒體和封頭的材質(zhì)均為0Cr18Ni9,設(shè)計(jì)壓力為0.8 MPa, 工作壓力為0.7MPa, 設(shè)計(jì)溫度為200 ℃, 工作溫度為180 ℃,腐蝕余量為1 mm,在筒體底部的橫截面上施加軸向固定約束,對稱面上施加對稱約束, 并在筒體底部橫截面上一點(diǎn)(其坐標(biāo)為(0, -475, 513.4))約束X方向的位移, 以防模型發(fā)生該方向的剛體運(yùn)動(dòng)。為此對接管與封頭、筒體的連接焊縫的內(nèi)部質(zhì)量檢測是非常必要的,應(yīng)補(bǔ)充超聲檢測的要求,目前對這類焊縫僅作表面檢測是不的。在封頭、筒體及人孔筒節(jié)的內(nèi)表面上施加內(nèi)壓載荷0.8MPa, 在人孔筒節(jié)的外端面上施加等效應(yīng)力9.1MPa
以廢材作燃料的熱油爐在人造板生產(chǎn)廠得到較為普遍的采用, 從而使一些工廠考慮省去蒸汽鍋爐, 采用導(dǎo)熱油作為制膠反應(yīng)釜的加熱介質(zhì)。我們在某工程中應(yīng)廠方要求設(shè)計(jì)了以導(dǎo)熱油為加熱介質(zhì)的反應(yīng)釜, 取得了較好的效果?,F(xiàn)將反應(yīng)釜工藝設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的一些問題介紹如下: 導(dǎo)熱油加熱反應(yīng)釜的特征與蒸汽加熱反應(yīng)釜相比, 油加熱反應(yīng)釜有下列特征其中金屬壁的熱阻很小, 可以忽略不計(jì)。采用導(dǎo)熱油作加熱介質(zhì)時(shí),1 / a 。與R do 均較蒸汽加熱為大。飽和蒸汽冷凝時(shí)給熱系數(shù)a 為9 30 一17 5 0w / (m2·K ) ( 8 0 0 0 一1 5 0 0 0 k e a l / (m2·h· ℃ ) ) ;水強(qiáng)制湍流給熱系數(shù)a 為1 0 50 一5 8 0 0W /(濘·K ) ( 9 0 0 一5 o o o k e a l / (時(shí)·h· ℃ ) ), 油因粘度較水大, 。采用這種釜體結(jié)構(gòu),可有效地保證釜內(nèi)溫度,使物料在溫度下進(jìn)行反應(yīng)。要更低一些.
反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)型式的確定木材工業(yè)用合成樹脂的制造過程對反應(yīng)狀態(tài)的要求并不很嚴(yán)格, 反應(yīng)物粘度也不高, 因此對反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)、攪拌器型式以及傳熱面布置的適應(yīng)性較強(qiáng)。早期普遍采用錨式攪拌的搪玻璃反應(yīng)釜; 近來隨著反應(yīng)釜容積的增大, 夾套傳熱、內(nèi)蛇管冷卻、復(fù)合式攪拌的不銹鋼反應(yīng)釜, 以及板殼式內(nèi)置加熱、冷卻器, 推進(jìn)式攪拌的不銹鋼反應(yīng)釜也得到廣泛采用。不考慮設(shè)備的傳熱設(shè)計(jì),或?qū)挻蛘玫靥岢鰺嶝?fù)荷是不可取的,這樣往往造成鍋爐或熱油爐容量偏大?!@些結(jié)構(gòu)不一, 攪拌型式各異的反應(yīng)釜均能生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品;
但對于油加熱反應(yīng)釜來說, 結(jié)構(gòu)型式選擇的要點(diǎn)在于是否適應(yīng)加熱介質(zhì)(導(dǎo)熱油) 的特性。比如說, 內(nèi)置式板殼加熱器換熱效果好, 且反應(yīng)釜筒體所承受外壓大為降低( 如不需減壓脫水, 則不承受外壓), 筒體壁厚可以減小, 耗材少, 造價(jià)低, 對于以蒸汽加熱的大型反應(yīng)釜無疑是有其優(yōu)越性的; 但用于油加熱反應(yīng)釜, 加熱器內(nèi)置就有一定的風(fēng)險(xiǎn), 而且板殼式加熱器的焊接有一定難度, 因此這種結(jié)構(gòu)是不適用的。另外, 熱油溫度較高,材料以不銹鋼為宜。經(jīng)綜合考慮, 我們選用了夾套加熱、內(nèi)置蛇管冷卻、復(fù)合式攪拌的結(jié)構(gòu)型式。三類容器在設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)和使用管理方面提出嚴(yán)格要求,以防止意外事故的發(fā)生。
二次油泵的流量根據(jù)熱負(fù)荷及熱油進(jìn)出口溫度確定。進(jìn)出口溫差越小, 傳熱越穩(wěn)定; 但油泵流量就需增大。對制膠反應(yīng)釜的傳熱要求而言, 進(jìn)出口溫差不必太小。二次油泵的揚(yáng)程應(yīng)根據(jù)通過反應(yīng)釜及相應(yīng)管路系統(tǒng)的壓降確定。為防止高溫?zé)嵊托孤? 必需注意油泵的密封, 以采用屏蔽泵為宜。我國目前已能生產(chǎn)性能優(yōu)良的導(dǎo)熱油, 如上海浩海精細(xì)化工有限公司生產(chǎn)的Ln〕系列導(dǎo)熱油, 使用溫度可達(dá)30 0 一350 ℃ , 閃點(diǎn)為1 80 一2 0 ℃ 。選擇適當(dāng)?shù)呐铺柤盁嵊瓦M(jìn)口溫度, 裝置可以在低于閃點(diǎn)20 ℃的條件下運(yùn)行, 無須因使用熱油而考慮防爆。熱油溫度很高, 必須注意保溫, 防止。管道及閥門均應(yīng)保證無泄漏, 閥門的選用尤需注意。按照導(dǎo)熱油使用說明, 裝置區(qū)內(nèi)要配備適用的消防器材。加熱面與冷卻面的配置簡單的夾套中,流體處于自然流動(dòng)狀態(tài),傳熱情況不良。