反应釜工作压力为0.7 MPa, 设计压力取0.8 MPa, 腐蚀裕量取1 mm, 钢板负偏差取0.8 mm,材料的许用应力为130 MPa, 按GB150— 1998《钢制压力容器》设计出顶盖的厚度约为5 mm。再按照文献[ 1]的设计方法, 考虑到顶盖密集开孔的削弱和搅拌器等附件重量的影响, 对顶盖进行整体补强设计, 终顶盖厚度圆整到8 mm。按外压容器设计因为反应釜工作时可能出现负压, 约为-0.077MPa, 设计时必须考虑筒体的失稳现象, 需按外压容器设计壁厚。夹套的工作压力为0.6 MPa, 设计外压取为0.7 MPa。按外压容器设计出筒体的名义厚度为14 mm, 为取材一致和开孔补强, 故将顶盖厚度取与筒体相同。终决定采用如图1所示的结构,使筒体与顶盖采用焊接连接结构,为了方便内件的装卸和检修,在一侧开了一个426mm×10mm的人孔。同样, 考虑顶盖密集开孔的削弱和搅拌器等附件重量的影响, 顶盖厚度取16 mm。根据以上分析, 顶盖的名义厚度的设计值16mm。

由于实验室不锈钢反应釜搅拌器组件由多点支撑, 而且在常规设计时考虑了机架、减速机和电机共同作用在顶盖上压力的影响和局部开孔的影响, 对封头进行了整体补强设计, 所以有限元建模时, 为了简化分析, 不考虑它们的影响, 只考虑跨顶盖和筒体开人孔的复杂结构。由于结构具有对称性, 所以取其1/2 作为研究对象。筒体与接管长度的取值都大于2.5 RT(R为接管与筒体半径, T为接管与筒体的厚度), 筒体和封头的厚度取值为13.4 mm(封头成型后的实际厚度减去腐蚀裕量), 接管厚度为9 mm。反应釜在化工、制药等多行业领域中都有较为普遍的应用，由于其作业中存在较为复杂的固液多相混合情况，容易生成较多的热传递效应，一旦混合效果不理想就会导致多种问题发生，造成各种不安全事故。材料特性人孔接管、筒体和封头的材质均为0Cr18Ni9,设计压力为0.8 MPa, 工作压力为0.7MPa, 设计温度为200 ℃, 工作温度为180 ℃,腐蚀余量为1 mm，在筒体底部的横截面上施加轴向固定约束，对称面上施加对称约束, 并在筒体底部横截面上一点(其坐标为(0, -475, 513.4))约束X方向的位移, 以防模型发生该方向的刚体运动。在封头、筒体及人孔筒节的内表面上施加内压载荷0.8MPa, 在人孔筒节的外端面上施加等效应力9.1MPa

开孔边缘沿接管环向各向总应力及应力强度的变化情况可以看出:

1)内外壁相贯线应力强度沿横坐标的变化趋势基本相似, 且内部相贯线的应力强度值要比外部的大得多, 应力强度值大约在接管环向90°附近(该位置为封头没有开孔时环向应力为零的位置);

2)应力强度出现极值的位置与图5径向、经向与环向总应力出现极值的位置基本一致。在0°～ 45°范围, 随着环向应力的减小, 应力强度也在逐渐减小, 在0°附近环向应力达到负的值, 应力强度出现了一个极大值,而其余两个应力几乎保持不变或者发生缓慢的变化;在45°～ 90°范围内, 随着径向和经向应力快速增加, 并达到值, 应力强度在此范围内也快速增加, 在90°附近, 随着这两个应力达到值, 应力强度也出现了值, 此时环向应力几乎保持不变;在90°～ 125°范围, 径向与经向应力快速下降, 应力强度也随着快速减小且达到一个值, 在该范围环向应力同样几乎保持不变;在125°～ 180°范围内, 径向与经向应力基本保持不变, 而环向应力的快速增加, 在180°出现一个极大值, 而应力强度也继续增加, 在180°相应地出现了一个极大值。众所周知,在化学制药行业中,反应釜是很关键的设备,但由于在反应的过程中往往物料十分复杂,且有许多介质具有很强的腐蚀性,因此反应釜的选材就尤为重要,如果选材不当,设备就会受到各种腐蚀,直接影响其使用寿命。

单位体积加热介质的所含热量大1耐的O.S M P a ( 压力) 蒸汽的热烩约为8 0 0 0U ( 1 9 0 0 k e a l ) :1耐温度160 ℃ 导热油的热烩约为251 o o U( 6 0 0 0 0 k e a l )。即在加热介质进口阀门关闭后, 油加热反应釜仍保留较大的热量。当油温高于反应物温度时, 仍能传导热量。对于既需要加热又需冷却的制胶反应釜来说, 布置冷却面时应考虑此因素。对于温度需要急剧变化的装置来说可考虑增设将热油及时导出(如冷油置换) 的系统。.加热介质温度高油温一般为160 ℃ 以上。对于搅拌器的日常维护，必须要摆动量的控制，保证摆动量参数处于合理范围内。从安全出发, 对反应釜及管路系统要注意密封, 采用耐油、耐压、耐高温的材料, 防止热油泄漏。导热油加热反应釜的工艺设计通常, 反应釜的工艺设计包括反应釜的容量、热负荷的确定以及传热面的计算, 可以通过物料平衡、热量平衡与传热计算得出。这里主要谈的是与“ 油加热” 相关的一些注意点。