由于反應(yīng)罐攪拌器組件由多點(diǎn)支撐, 而且在常規(guī)設(shè)計(jì)時(shí)考慮了機(jī)架、減速機(jī)和電機(jī)共同作用在頂蓋上壓力的影響和局部開(kāi)孔的影響, 對(duì)封頭進(jìn)行了整體補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì), 所以有限元建模時(shí), 為了簡(jiǎn)化分析, 不考慮它們的影響, 只考慮跨頂蓋和筒體開(kāi)人孔的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。由于結(jié)構(gòu)具有對(duì)稱性, 所以取其1/2 作為研究對(duì)象。筒體與接管長(zhǎng)度的取值都大于2.5 RT(R為接管與筒體半徑, T為接管與筒體的厚度), 筒體和封頭的厚度取值為13.4 mm(封頭成型后的實(shí)際厚度減去腐蝕裕量), 接管厚度為9 mm。材料特性人孔接管、筒體和封頭的材質(zhì)均為0Cr18Ni9,設(shè)計(jì)壓力為0.8 MPa, 工作壓力為0.7MPa, 設(shè)計(jì)溫度為200 ℃, 工作溫度為180 ℃,腐蝕余量為1 mm，在筒體底部的橫截面上施加軸向固定約束，對(duì)稱面上施加對(duì)稱約束, 并在筒體底部橫截面上一點(diǎn)(其坐標(biāo)為(0, -475, 513.4))約束X方向的位移, 以防模型發(fā)生該方向的剛體運(yùn)動(dòng)。在封頭、筒體及人孔筒節(jié)的內(nèi)表面上施加內(nèi)壓載荷0.8MPa, 在人孔筒節(jié)的外端面上施加等效應(yīng)力9.1MPa

反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)型式的確定木材工業(yè)用合成樹(shù)脂的制造過(guò)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(lái)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?！@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(lái)說(shuō), 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(shuō), 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(wú)疑是有其優(yōu)越性的; 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。

從反應(yīng)釜控制的實(shí)際來(lái)說(shuō)，其具有非線性和延遲性特點(diǎn)，復(fù)雜性很強(qiáng)，增加了溫度控制的難度。特性分析如下：

①?gòu)幕瘜W(xué)反應(yīng)的實(shí)際來(lái)說(shuō)，供熱系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生很多的變化，變化過(guò)程極易受外界環(huán)境因素的影響，而且化學(xué)反應(yīng)過(guò)程變化趨勢(shì)具有差異性，所以使得反應(yīng)釜成為非線性系統(tǒng)，溫度控制的難度增加。

②化工生產(chǎn)中的反應(yīng)釜不僅體積大，而且熱容量很大，實(shí)際運(yùn)行中隨時(shí)會(huì)產(chǎn)生吸熱反應(yīng)與放熱反應(yīng)，所以進(jìn)行采集時(shí)會(huì)增加過(guò)程時(shí)間。

③反應(yīng)釜內(nèi)發(fā)生聚合反應(yīng)時(shí)，生產(chǎn)用的化工原料也會(huì)發(fā)生變化，引發(fā)過(guò)程與物質(zhì)變化，產(chǎn)生系列反應(yīng)，比如吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)等，生產(chǎn)的復(fù)雜性較強(qiáng)。