加熱反應(yīng)釜的工藝設(shè)計(jì)（電加熱導(dǎo)熱油爐）
1.1 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(duì)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(duì)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。這些結(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(duì)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(duì)于以蒸汽加熱的大型反應(yīng)釜無疑是有其*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。
如1.1所述, 因油加熱反應(yīng)釜傳熱系數(shù)相對(duì)較低,應(yīng)盡可能布置較多的傳熱面。在保持容積不變的前提下, 適當(dāng)減小筒體直徑可以增大傳熱面。
1.2 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。為了提高給熱系數(shù), 必須增加流體的擾動(dòng), 使流體處于湍流狀態(tài)。常采用的辦法是將夾套做成外蛇管式結(jié)構(gòu), 在夾套中裝設(shè)導(dǎo)流板或擾流噴嘴。在設(shè)計(jì)的過程中從某化工廠了解到, 在高溫及溫
變較大的情況下, 不銹鋼半圓蛇管與釜壁因溫差應(yīng)力有焊點(diǎn)開焊的現(xiàn)象, 因此, 我們從加工制造角度和安全性考慮, 采用了導(dǎo)流板結(jié)構(gòu)。
如1.2所述, 熱油的熱容量較大, 因此在布置內(nèi)蛇管冷卻面時(shí), 應(yīng)適當(dāng)增大冷卻面。樹脂反應(yīng)完成后采用外設(shè)板式冷卻器進(jìn)行zui終的冷卻。
1.3 熱負(fù)荷的確定
熱負(fù)荷的確定應(yīng)將工藝需熱量及反應(yīng)釜傳熱面的設(shè)計(jì)綜合考慮。對(duì)間歇式反應(yīng)釜來說, 工藝需熱量按zui大需熱階段計(jì)算, 但這不能作為zui終的熱負(fù)荷。熱負(fù)荷必須根據(jù)反應(yīng)釜的傳熱計(jì)算得出, 即Q=KF△t,式中:Q=熱負(fù)荷W;F換熱面積時(shí)m2；傳熱系數(shù)W/（m2*K）；△t 有效溫差K.在設(shè)備尺寸確定后, 換熱面積F已固定。要增大換熱量, 就要從提高油溫和增加流速著手使K與△t增大, 以適應(yīng)工藝的需要。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, 這樣往往造成電加熱導(dǎo)熱油爐容量偏大。
1.4二次油泵的選擇
導(dǎo)熱油加熱反應(yīng)釜的加熱流程如圖2所示。
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(duì)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。
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