干貨:反應釜的結構詳解

充裝系數

1)充裝系數一般取0.6-0.85;

2)如物料在反應過程中呈泡沫或沸騰狀態,取0.6-0.7;

3)如物料在反應過程中比較平穩,取0.8-0.85。

介質粘度

1)低粘度介質(﹤1000CP)
Np 功率準數,ρ密度,N攪拌軸轉速,d攪拌軸直徑
P=NpρN3d5
d/D≤0.5
H/D≤1.2~1.5
2)中粘度介質(1000~10000CP)
     高粘度介質(﹥10000CP)
Kp 功率準數,μ粘度
P=Kp-μ2N2d3
H/D≤1.3~2

結構設計

1)高徑比H/D
階梯溫度:直徑越大,設備中心傳熱越差
有夾套的容器H/D﹥1
粘度越高,所需的換熱面積越大。
夾套間隙通常50~100,具體根據容器直徑選擇
裝量系數=介質容積/容器容積
攪拌罐:液—固,液—液1~1.3,氣—液1~2
聚合釜:2.08~3.85
發酵罐:1.7~2.5
2)特殊結構設計
檢查孔接管長度盡量短
高粘介質出口一定是凸緣,行程越短,越不宜堵塞。
視鏡位于封頭上一般位于法線方向上,盡量使用凸緣。
3)人孔或設備法蘭的設置
反應釜人孔設置:安裝槳葉、攪拌軸聯軸器
設備法蘭:槳葉的安裝
沒有設置設備法蘭的攪拌:漿葉可拆結構(槳葉葉比較小),可以從人孔進出。
4)擋板的設置
中、低粘度,變粘度的介質需要設置擋板
擋板寬度1/10~1/12 D
擋板高度位于充裝介質高度
中粘度介質設置角鋼封閉擋板,高溫時設置排氣孔
5)導流筒
嚴格地控制流動方向,既消除了短路現象又有助于消除死區;抑制了圓周運動的擴展,對增加湍動程度,提高混合效果也有好處
導流筒將容器截面分成面積相等的兩部分
導流筒直徑=0.7D
推導過程:πR2-πr2=πr2→r=R/1.414=0.7R
攪拌器的作用和分類
1) 混合:體系中的不同物質混合均勻。
2)攪動:物料強烈流動,提高傳熱、傳質速率。
3)懸浮:細小顆粒在液體中均勻懸浮,防止沉降、加速溶解等。
4 分散: 氣體或液體充分分散成細小氣泡或液滴,促進傳質和反應,控制粒度。
反應釜攪拌類型根據不同的攪拌方式和攪拌結構可以分為多種類型。以下是一些常見的反應釜攪拌類型:

干貨:反應釜的結構詳解的圖1

1)錨式攪拌:通過在反應釜內壁上固定錨形或刮板形的攪拌器,使反應物料在反應釜內壁上形成循環流動,從而實現攪拌效果。
2)槳葉式攪拌:通過安裝在反應釜頂部或底部的槳葉形攪拌器,使反應物料在釜內形成強烈的渦流和對流,從而實現攪拌混合效果。
3)框架式攪拌:通過安裝在反應釜壁上的框架形攪拌器,使反應物料在框架內形成循環流動,從而實現攪拌效果。
4)螺帶式攪拌螺旋葉片通過旋轉將物料向上提升,然后再自由落下,從而實現了充分混合和均勻分布。
5)螺旋式攪拌:通過在反應釜內部安裝螺旋形攪拌器,使反應物料在螺旋葉片的推動下實現循環流動和攪拌混合。
攪拌裝置的選型
1按物料粘度選型
對于低粘度液體,應選用小直徑、高轉速攪拌器,如推進式、渦輪式
對于高粘度液體,就選用大直徑、低轉速攪拌器,如螺帶式、錨式、框式
2按攪拌目的選型
對低粘度均相液體混合,主要考慮循環流量,各種攪拌器的循環流量按從大到小順序排列:推進式、渦輪式、槳式
對于非均相液-液分散過程,首先考慮剪切作用,同時要求有較大的循環流量,各種攪拌器的剪切作用按從大到小的順序排列:渦輪式、推進式、槳式
軸封裝置
軸封裝置的作用是保證工作時形成密封條件,阻止介質向外泄露的裝置。可分為填料箱密封和機械密封。
一、填料密封

干貨:反應釜的結構詳解的圖2

結構:由襯套、填料箱體、填料環、壓蓋、壓緊螺栓等組成。
原理:被裝填在攪拌軸和填料函之間環形間隙中的填料,在壓蓋壓力的作用下,沿攪拌軸表面會產生徑向壓緊力。填料中的潤滑劑在徑向壓緊力的作用下被擠出,在攪拌軸的表面形成一層極薄的液膜。這層液膜一方面使攪拌軸得到潤滑,另一方面起到阻止設備內流體漏出或外部流體滲入的作用,而達到軸向密封的目的。
二、機械密封

干貨:反應釜的結構詳解的圖3

機械密封是一種比較新型的密封結構。它的泄漏量少,使用壽命長,摩擦功率損耗小,軸或軸套不受磨損,耐振性能好,常用于高低溫、易燃易爆有毒介質的場合。但結構復雜,密封環加工精度要求高,安裝技術要求,裝拆不方便,成本高。
密封裝置使用條件:
a.通常在常壓或低壓條件下采用填料密封,一般使用壓力小于0.2MPa。
b.在一般中等壓力或抽真空情況會采用機械密封,一般壓力為負壓或4MPa。
三、磁力密封

干貨:反應釜的結構詳解的圖4

磁力密封 原理是依靠電機帶動外面磁轉子旋轉后,通過永磁體產生的磁力作用,將運動傳遞到與工作軸相連接的內磁轉子上,從而實現動力傳遞的目的。密封是通過設置在內、外面磁轉子中間氣隙的隔離密封套,將內磁轉子與工作軸一起封閉在容器內而實現的。

磁力傳動裝置密封的特點為:

1、磁力傳動密封對容器內的物料幾乎沒有影響,可達到零泄漏。

2、動力傳送軸與容器外部不相接觸,變轉矩傳遞的動密封為靜密封、密封性能可靠,在傳送運動過程中除密封隔離套受壓差的影響外,不承受其他載荷。

密封裝置使用條件:
在高壓或介質揮發性高的情況下會采用磁力密封,一般壓力超過1.4MPa以上。
兩者比較:與機械密封相比,磁力端面密封結構元件少,緊湊,安裝方便,工作能力(溫度、壓差)較高,工作可靠,磨損低,壽命更長,當然技術要求和價格也更高。
攪拌口局部應力的計算
靜載荷= 攪拌重量×9.8 N/kg
動載荷= 2倍的靜載荷
扭矩= 9553×電機額定功率/軸的轉速
安全系數:扭矩×1.6(帶固相的物料分布不均勻之類的)
干貨:反應釜的結構詳解的圖5
彎矩= 每層槳葉徑向力×各層槳懸臂長度
每層槳葉徑向力=扭矩×流體徑向力系數×103/(3/8×攪拌槳直徑)
干貨:反應釜的結構詳解的圖6
干貨:反應釜的結構詳解的圖7

干貨:反應釜的結構詳解的圖8


文章來源壓力容器設計圈

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