带夹套容器的结构及型式

第 3期 ·3l· 带夹套容器的结构及型式 冯 凯 (湖南化学工业 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 院，长沙410007) 摘要 本文概述了带炙套窖器的基本要求、结构及型式 关键词多k兰堂塑 b工餐 ， l 内筒的几何尺寸 带夹套的工艺容器其内筒通常是一个两端由封 头封闭起来的直立圆筒 ，筒体直边高度 (封头两切线 间的距离)与筒体直径之比一般约为 1：1。若要最大 限度加大夹套的传热和增加带雾滴气体的停留时 间，可采用细高形容器，其比例约为 2：1至4：1，如发 酵罐。结晶器常做成矮胖形，其高径比小于 1：1。 容器底部封头可做成如下几种形状： ASME准球形封头——工艺容器晟通用的封头 形式： 标准椭圆形封头——用于较高压力下 (大约 IPa以上 )： 半球形封头——用于高压下(10MPa以上)； 圆锥形封头——常用于有结晶发生的反应器， 因为圆锥形底部可使产生的固体沉淀物顺畅地流向 底部排出口； 平板封头——用于常压储存和输送容器。 2 结构材料和 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面加工 碳钢是最廉价的结构用材，由于腐蚀和可清洁 性方面的原因，碳钢的应用受到很大的限制。当容器 本体采用不锈钢时，大的夹套常用碳钢制造。 当有腐蚀和清洁性要求时，夹套容器内筒可采 用不锈钢材料。31(xSS型不锈钢常用于化学工业和制 药工业，304SS型不锈钢则常用于食品加工工业。 定型产品的反应器常采用搪玻璃，其缺点是搪 玻璃层易脆、可适用的夹套型式有限(通常只适用于 普通型)。 当不锈钢仍不适用时可采用钛、耐蚀镍基合金 等稀有金属材料，其价格为316SS型不锈钢的2至 5 倍，可用这类材料做衬里来降低成本。 内筒内表面的加工对精细化工和制药工业特别 重要，因为在容器的总成本中，内表面精加工费用起 很 20 主要影响。典型加工方法见表 1。 表 1内茼内表面典型加工方法 加工 最小磨料 粗糙度 代号 方j击 说明 粒度 (日) (微米 ) l# 研磨 60 2．5 热轧光及击氧化应 2# 80 l 6 抟轧光或光亮加工 3 磨光 l∞ l 6 无凹痕磨光 4 磨光 l，0 1 2 无 fI『】痕磨光 5 磨光 l舳 0 9 王 凹痕磨光 6 磨光 240 0 6 无凹髌磨光 7 磨光 320 0 3 抛光加工 8# 磨光 400 0 25 镜面加工 2# 7#可以在机械磨光之后再进行电抛光，这 样可改进加工表面的外观，降低粗糙度约 30％，但是 不能靠电抛光来去除凹痕、刮痕或磨纹。电抛光通常 应用于高纯度净水和蒸汽系统。 2#用于要求不高的工艺及公用工程介质容器， 5#用于一般工艺加工过程，6#用于无菌加工处理， 8#用于要求严格的、无菌的、撮终产品的生产场 合。 3 夹套及内盘管 加热或冷却夹套有以下几种型式：普通型、带扰 流喷管普通型、带导流板普通型、半圆管型和波纹 型。内筒内部还可安装螺旋形盘管。采用夹套的类型 和是否需要内部盘管由以下因素来确定：所需的传 热速率、冷却负荷和温升控制、内筒是否有衬里以及 容器的清洗要求等。 夹套可以分成几个通道以便分别输入冷却和加 热介质，通道可交替或分区使用。夹套的筒体和封头 维普资讯 http://www.cqvip.com 32 化 工 设 备 与 管 道 2000年 第 37卷 常常也分成独立的区域。大型容器可以有多个通道。 以便减小流体通过夹套时的压力降。 3．1普通型夹套 普通型(或称乎壁)夹套是工艺容器和反应器最 常用的，夹套提供环绕容器外壁单一的流动空间，夹 套与容器的间距一般在 20～5~'urn范围之内。搪玻璃 反应器总是安装普通型夹套 与其他类型夹套相比，普通型夹套的主要缺点 是在相同流率情况下所能得到的传热速率相对较 低，．这是由于夹套的流通面积相对较大而造成流体 流速过低。 3．2带扰流喷管的普通型夹套 为了增大普通夹套的传热速率，循环流体可以 通过扰流喷管沿圆周方向喷人夹套．这样就将涡旋 运动传人夹套内，结果产生与其他类型夹套中类似 的传热速率。如此增强传热所付出的代价只是增加 了流体喷入过程中泵消耗的能量。对于搪玻璃反应 器而言，通常只此选择。 3．3带螺旋导流板的普通型夹套 另一个增加普通夹套内流体有效速率的方法就 是在夹套内安装螺旋形导流板，然后把夹套安装到 容器外面，将夹套焊接到位。容器外壁与导流板之问 通常存在很小的间隙，形成换热流体的旁路，旁路量 可取总流量的 10—30％。此部分旁流不会对用于计 算传热系数的流体流速产生影响，但应参与夹套的 总热量平衡。此外，带螺旋导流板的普通夹套用于高 压循环流体时成本较高。 这种结构形式在过去很流行，特别是用于大型 发酵罐。近几年来，半圆管盘管在大多数生产应用中 取代了带导流板的普通型夹套。 3．4 半圆管盘管 系采用公称直径为 5O、8o或 113(3的管子的 l／2 或 1／3圆周盘旋焊在容器外表面而构成，相邻半圆 管的间隔为 30～50ram。 该盘管给热系数很高，并适合高压操作 (2IVlPa 以上)。由于传热翅片效应，相邻盘管的间隙部分仍 然能起传热作用，对全部传热面积(包括盘管未覆盖 部分)的传热总效率一般平均取为95％。 3．5波纹夹套 其结构类似普通型夹套，将夹套制成波纹形状， 按方格或交错形式塞焊到内筒外表面上。当允许使 用较轻的夹套材料时，由于有塞焊的支承可增加夹 套的强度。塞焊波纹的存在提供了流体湍动的起源． 增强了传热。夹套内可安装导流板以增加流速。波纹 夹套可获得类似于半圆管盘管和带导流板普通型夹 套的传热速率。 3，6内部盘管 内部盘管可以和外部夹套一并使用或取代夹套， 其传热系数相对较高，缺点是盘管特别是盘管的支 承件的表面难于清洗 4 搅拌器 搅拌器的基本作用是促进容器内物料的混合，还 可强化容器壁上的传热。搅拌可附带加热容器内物 料，这对诸如发酵罐等有高速搅拌的容器来说很重 要。局部的加热作用(例如产品过热)对很高粘度物 科的生产操作具有特殊的意义。容器内可安装挡板 以阻止搅拌器造成的物料的圆周运动。 依据搅拌桨外缘与容器壁之间的距离，搅拌器可 分为非接近型及紧密型，根据物料的性质和所需混 合状态的要求进行选择。 4．1非接近型搅拌器 包括涡轮桨及螺旋桨搅拌器，其桨径为容器直径 的 25～50％。通常安装在一根立轴上，有 2～8片桨 叶位于同一叶芯上。桨叶可以垂直方向安装，或者倾 斜一个角度；桨面可以是平直的，或者制成向后弯曲 的形状。多个涡轮可安装在一根轴上。 涡轮搅拌器用于一般中、低粘度 (最高 0．02Pa· s)的物料。带角度的桨用于增强垂直方向的混合，向 后弯曲的桨叶用于增强径向的混合并可减少流体的 阻力。螺旋桨式搅拌器用于增强中、低粘度流体在垂 直方向的混合 4．2紧密型搅拌器 包括螺旋式 和锚 式搅拌器 ，常用于高粘 度 (0．IPa·s以上)物料，如食品和化妆品生产。螺旋式 搅拌器与器壁的间隙一般在 0～50ram范围之内，可 增强物料在器壁处的混合和垂直方向的循环流动。 锚式搅拌器的应用与螺旋式相类似。紧密型搅拌器 可以安装刮板，用于加工热敏及高粘度物料。 5 容器配管系统 维普资讯 http://www.cqvip.com 第 3期 ① 3 变 压 气 化 炉 的 疲 劳 计 算 旦竖 翟 疲 朽 搜 关键词 塑、盟 霞惩，嫖乞朽 文 1 前言 变压煤气化是在常压间歇固定床气化工艺基础 上改进而来的一种新型气化工艺 其工艺过程为：在 2．5分钟内变压气化炉经过常压空气吹风、压力蒸汽 升压、上吹、下吹、二次上吹、加压空气吹净、卸压7 个过程，制得 0．9MPa含大量水蒸汽的粗煤气经干法 除尘、脱硫后直接送人变换工段。与常压气化和加压 气化相比较，变压煤气化具有节省蒸汽、减少电耗、 不需要氧气：投资少等优点，可广泛用于以煤为原料 的中小型氮肥厂和城市煤气 作为整个工艺的关键设备，变压气化炉始终处 于一种高循环交变载荷状态，受力十分复杂，因此其 疲劳计算也不同于常规设计。 2 设计条件 变压气化炉结构如图 l所示。 i一 1一上部筒体 2一水夹套 3一太法兰 4一下部筒体 圈 l变压气化炉结构示意图 主要设计参数： 包括物料进、出口管线，辅助物料(如溶剂、吹扫 用氮气)进口管线，夹套和盘管介质的进、出管线、安 全和放空管线，以及现场清洗系统。 容器的排气管集中安装在顶封头上。底封头上 集中安装排放口，一般应避免穿过夹套，但需要时偶 尔也可穿越。 应特别注意以下几点：插入容器中的管子需设 独立支架和抗冲击板；加强气体鼓泡管和螺旋盘管 的支承；若容器上使用了测压传感器，则所有接管都 要采用柔性连接。 由于装有盘管、气体鼓泡管、挡板和搅拌器，容 器内部可能变得杂乱，其结构性能可能会出现f 题， 应该在确定技术条件的过程中及早提出来。 6 外部加热和冷却系统 通常，容器夹套提供了用于冷却的冷却水和／或 用于加热的蒸汽或热水。从加热切换到冷却需要排干 和泵回加热介质，并接着输入冷却介质。70年代 后 广泛使用了单一系统，即通过直接热交换来加热或冷 却单一的循环传热介质。 ．D．a3-：~og 1 顾芳珍等编，《化工设备设计基础》，天津，天津太学出版社、1994 2 阵甘棠等蝙，《化学反应技术基础》．北京，科学出版杜 ．1％1 3 John Garvin．“Understand the Thermal Design of Ja&eted Vessels‘’ Chemical Engineering Pr ，June，1999．Vol 95．No．6 维普资讯 http://www.cqvip.com