由于頂蓋所受的內(nèi)壓(0.7 MPa)遠(yuǎn)大于其外壓(0.1 MPa), 所以下面的分析只針對其承受內(nèi)壓的工作狀態(tài)進行分析。頂蓋的理論應(yīng)力分析頂蓋為標(biāo)準(zhǔn)橢圓型封頭, 橢圓型封頭的長軸a=500 mm, 短軸b=250 mm, 封頭的名義厚度按照前面設(shè)計值Sn =16 mm, 按照無力矩理論給出頂蓋的經(jīng)向和環(huán)向應(yīng)力分布曲線可以看出, 在距中心大約425 mm處,環(huán)向應(yīng)力等于0, 該處是環(huán)向應(yīng)力由拉應(yīng)力改變?yōu)閴簯?yīng)力的交界處, 而頂蓋開人孔位置正經(jīng)此處。以上應(yīng)力狀況是針對不開孔的封頭的。針對客戶提出反應(yīng)物料有少量粗化晶粒，在此次設(shè)計過程中特別在內(nèi)筒四周設(shè)置了擋板，增強了攪拌的均勻程度，在之后用戶反饋意見收到用戶滿意的評價。對此處曲率變化較大部位進行開孔, 必使應(yīng)力復(fù)雜化。為此對按常規(guī)設(shè)計得出的頂蓋的壁厚提出了質(zhì)疑。

(1)在橢圓封頭與圓筒的連接部位開孔, 孔邊的應(yīng)力沿圓周分布是較復(fù)雜的, 呈起伏變化。它們各個方向的應(yīng)力及各應(yīng)力分量和應(yīng)力強度等的變化情形基本是同步的, 即應(yīng)力強度的部位其薄膜應(yīng)力強度、薄膜應(yīng)力 彎曲應(yīng)力的應(yīng)力強度也均是。由于人孔的直徑較大,頂蓋直徑相對較小,且其上還開有其他接管,開人孔時,必須同時跨頂蓋和筒體,這對壓力容器設(shè)計產(chǎn)生了新的問題———頂蓋的強度設(shè)計如何解決。為此按應(yīng)力強度部位路徑來評定其它兩個應(yīng)力強度的做法是可行的。

(2)從分析結(jié)果可看出, 孔邊各方向的應(yīng)力、應(yīng)力分量、應(yīng)力強度中薄膜應(yīng)力占有的比重。為此對接管與封頭、筒體的連接焊縫的內(nèi)部質(zhì)量檢測是非常必要的, 應(yīng)補充超聲檢測的要求, 目前對這類焊縫僅作表面檢測是不的。

(3)根據(jù)分析設(shè)計標(biāo)準(zhǔn), 對有限元結(jié)果進行強度評定, 結(jié)果表明按常規(guī)設(shè)計出的頂蓋厚度不滿足強度要求, 所以進行了內(nèi)部貼補強圈的補強設(shè)計。所設(shè)計的反應(yīng)釜頂蓋結(jié)構(gòu)不僅有效地防止了泄漏,避免事故的發(fā)生, 而且降低了設(shè)備成本。

植物膠反應(yīng)釜是植物膠生產(chǎn)的專用設(shè)備。該設(shè)備采用的三層式釜體結(jié)構(gòu)和雙螺帶式攪拌裝置, 在恒溫條件下, 對固體粒狀物料進行反應(yīng)加工, 可大大提高產(chǎn)品的水合及溶解速度, 降低水不溶物含量, 使植物膠更加廣泛地應(yīng)用于各個領(lǐng)域。目前, 國內(nèi)外的植物膠反應(yīng)設(shè)備, 均是對植物膠原粉進行反應(yīng)加工, 設(shè)備產(chǎn)量低, 產(chǎn)品質(zhì)量不易保證。導(dǎo)熱油加熱反應(yīng)釜的工藝設(shè)計通常,反應(yīng)釜的工藝設(shè)計包括反應(yīng)釜的容量、熱負(fù)荷的確定以及傳熱面的計算,可以通過物料平衡、熱量平衡與傳熱計算得出。同時, 由于在原粉處理中需要使用大量的乙醇,因而對設(shè)備的防燃防爆性要求極高, 使得原粉反應(yīng)設(shè)備臺套數(shù)多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、產(chǎn)品成本高。面對巨大的國際國內(nèi)市場, 迫切需要我們研制出一種、低耗、自動化程度高、能生產(chǎn)植物膠的新型工業(yè)化成套反應(yīng)設(shè)備。

本文針對化工反應(yīng)釜作業(yè)中壓力異常升高引起的事故原因，從事故樹安全分析理論出發(fā)，對其結(jié)構(gòu)的優(yōu)化改進及有關(guān)內(nèi)容進行研究，以確保其進行化工生產(chǎn)作業(yè)的安全性。反應(yīng)釜在化工、制藥等多行業(yè)領(lǐng)域中都有較為普遍的應(yīng)用，由于其作業(yè)中存在較為復(fù)雜的固液多相混合情況，容易生成較多的熱傳遞效應(yīng)，一旦混合效果不理想就會導(dǎo)致多種問題發(fā)生，造成各種不安全事故。因此，針對反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)設(shè)計現(xiàn)狀，進行優(yōu)化與改進研究，具有十分突出的必要性。經(jīng)向和環(huán)向應(yīng)力的薄膜應(yīng)力分布曲線與薄膜應(yīng)力加彎曲應(yīng)力和總應(yīng)力的分布曲線,同一橫坐標(biāo)下的應(yīng)力相差很小,部分位置甚至重合,這說明彎曲應(yīng)力也不大,不是主要控制對象。下文將以化工反應(yīng)釜為例，根據(jù)其作業(yè)中壓力異常升高導(dǎo)致發(fā)生的原因，從事故樹安全分析理論出發(fā)，對其反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)的優(yōu)化改進進行研究，以確保其進行化工生產(chǎn)應(yīng)用的安全性。