6.1.3 容器法兰的密封面形式 29

6.1.4 容器法兰垫片 29

6.2 工艺接管以及管法兰、垫片 30

6.2.1 工艺接管 30

6.2.2 管法兰 30

6.2.3 管法兰垫片 31

6.3 仪表、视镜的布置 32

6.3.1 温度计与压力计 32

6.3.2 视镜 32

6.4 开孔与补强 33

6.4.1 开孔范围 33

6.4.2 允许不另行补强的开孔直径 33

6.4.3 进料口与出料口补强计算 34

6.5 支座 37

6.5.1 支座的选型 37

6.5.2 支座弯矩校核 38

7 流场分析 40

7.1 实验目标的选定 40

7.2 模拟方法 40

7.3 模型的建立 40

7.4 网格划分 41

7.5 建立物理模型 42

7.6 设置边界条件、交界面 42

7.7 求解计算与后处理 42

7.8 速度云图定性分析 42

7.9 流动轨迹定性分析 43

7.10 最大速度定量分析 45

7.11 最大湍流动能定量分析 46

7.12 分析总结 46

8 总结 48

致 谢 49

参考文献 50

绪论

背景与意义

涂料行业在我国经济发展过程中起着非常关键的作用。它大范围地使用于机械、交通、化工、轻工、建筑、装潢等行业，是不能够缺少的功能材料。近几年来，我国涂料行业持续保持或高于化工行业平均利润水平的发展趋势，并且保持着稳定增长[1]。

涂料市场，由此可见需求越来越大。而在涂料生产过程中，主要是固、液相的分散、混合、溶解、传热等物理或化学的相互反应过程。而搅拌是生产过程较主要的操作单元[2]。通过搅拌使涂料充分混合，有利于提高涂料的附着力，防止出现颜色不均、发花等现象。搅拌釜式反应器在化工生产的过程设备中占有非常重要的地位，在染料、医药、食品等行业中，有大量的使用[3]。

搅拌釜便是完成涂料搅拌混合的设备。在工业生产过程中约有85%的液体与液体混合的过程在搅拌釜中完成[4]。

因此，本次设计的涂料搅拌釜有着一定的现实使用价值。

国内外研究状况

搅拌釜主要是由搅拌器、搅拌容器、密封装置三部分组成的。

搅拌器作为搅拌釜的主要部件,流体特性与叶轮速度也会影响流场[5]，近年来有对有新型的筒形搅拌器[6]、有对双层桨叶搅拌的研究[7]、有对桨叶安放角度的研究[8]等等。这些研究的目的都是为了让搅拌更加充分、均匀、效率更高[9]。

对于搅拌容器的研究较少，有向着大型容器方向进行的，也有向着小型搅拌容器进行的，趋于两极分化。

搅拌轴轴端密封，这一块的研究也较多。密封永远会是难题。泄露还会对环境造成破坏，甚至导致更严重的后果。如今，有对机械密封进行优化的干气密封[10]、螺旋槽机械密封[11]等。还有新型的磁力驱动搅拌器[12]，它有着较机械密封和填料密封更好的密封性能。

本次设计的内容与目的

本次设计的涂料搅拌釜的设计主要初始条件为：釜内混合介质为树脂涂料，密度为1100kg/m^3，粘度为1.5Pa·S，是具有中度危害的介质。搅拌釜带有夹套作为加热装置，夹套内工作介质为蒸汽。釜内与夹套的最高工作压力分别为0.8MPa和0.4MPa，最高工作温度分别为150℃和140℃，装料容积为4m3。

本次设计内容分为两块，搅拌釜的结构设计为其一，还有一部分为搅拌釜流场的模拟分析。

目的是设计出一台符合国家标准规范的搅拌釜，满足使用的工况，并且能保证设备在使用过程中的安全。在保证安全的同时，也需要研究搅拌混合效果，本次设计会分析搅拌器放置位置对于搅拌效果的影响，选择出相对较好的安放位置。

罐体与夹套的设计

搅拌釜的最大的部分为罐体部分，罐体外焊有夹套进行传热，以加速搅拌混合过程。