2)椭圆形封头
椭圆形封头,如图2.2(b)所示,是由半个椭球面和一个短圆筒组成,由于封头的椭球部分经线曲率变化平滑连续,故应力分布比较均匀,且椭圆形封头深度较半球形封头小得多,易于冲压和成型,是目前中、低压容器中应用较多的封头之一。受内压椭圆形通体封头中的应力,包括由内压引起的薄膜应力和封头与圆筒连接处不连续应力,都与椭圆封头长轴与短轴的比例有关。目前,工程上一般都采用限制椭圆形封头最小厚度的方法,如GB150规定标准椭圆封头的有效厚度应不小于封头内直径的0.15%,非标准椭圆形封头的有效厚度应不小于0.30%。
(a)半球形封头 (b)椭圆形封头 (c)碟形封头
图2.2封头类型
3)碟形封头
碟形封头,如图2.2(c)所示,是带折边的球面封头,由半径为RI球面体、半径为r的过渡环壳和短圆筒等三部分组成。在工程中使用并不理想。但过渡环壳的存在降低了封头的深度,方便了成型加工,且压制碟形封头的钢模加工简单,因此,在某些场合仍可以代替椭圆形封头的使用
4)球冠形封头
碟形封头当r=0时,即成为球冠形封头,它是部分球面与圆筒直接相连,因而结构简单、制造方便,常用于容器中两独立受压室的中间封头,也可用作端盖。由于球面与圆筒连接部分没有转角过渡,所以在连接处附近的封头和圆筒上都存在相当大的不连续应力。
综上所述,本次设计选用椭圆形封头。
2.3 确定几何尺寸
2.3.1 釜体直径的计算
釜体的基本尺寸是内径Di和高度H,它们的尺寸首先要满足工艺设计要求。对于反应釜,设备容积式主要决定参数,根据化工原理知识,搅拌功率与搅拌器直径的五次方成正比,而搅拌器的直径往往需要随容器直径的增大而增加,因此在同样的容积下,反应釜的直径太大时不适宜的,但某些有待定要求的反应釜如发酵罐之类,为了使通入罐中的空气能与发酵液充分接触,需要一定的液体高度,故筒体的高度不宜太矮[11]。
根据实践经验,集中反应釜的H/D 如表2.1所示。
表2.1 反应釜的H/D 值
种类 釜内物料类型 H/D
一般反应釜 液—液相或液—固相物料 1~1.3
气—液相物料 1~2
发酵罐类 气—液相物料 1.7~2.5
在确定反应釜直径及高度时,还根据反应釜操作时所允许的装料程度—装料系数η等予以综合考虑,通常装料系数η可取0.6~0.85;如果物料在反应过程中产生泡沫或成沸腾状态,应取较低值,一般为0.6~0.7;若反应状态平稳,可取0.8~0.85(物料粘度大时,可取最大值)。因此,釜体容积V与操作容积V 应有如下关系:V=η V 工程实际中,要合理选用装料系数,以尽量提高设备利用率。
对于直立反应釜来说,釜体容积通常是指圆柱形筒体及下封头所包含的容积之和,根据釜体容积V和物料性质,选定H1/D1值,估算筒体内径D1,由公式(2.1)和(2.2)求得。
可得,D1=1323mm
式中:V——釜体容积,m³(本次设计的釜体容积为2m³);
H——筒体高度,m;
D ——筒体内径,m;
H1/D1由表2.1得,并根据实际情况取H1/D1=1.1。
将计算结果圆整为标准直径D1=1300mm。
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