筒体几何尺寸的计算

下面介绍搅拌釜筒体部分的设计。

装料系数与全容积的确定

首先，需要确定装料系数以及全容积。搅拌釜在使用操作时所盛放物料的多少以体积来计，即釜体的实际操作容积用符号V0来表示。釜体的全容积V与操作容积V0相差多少，决定于装料系数Φ。三者之间的关系是：

V_0=∅·V    m3 （2.1）

Φ取决于物料的性质。如果物料在反应过程中起泡沫或成沸腾状态时，可以取Φ=0.6～0.7；如果物料在反应过程中较为平稳，可以取Φ=0.8～0.85。考虑到涂料在搅拌过程中可能会起有些许泡沫以及放出少量热量，因此，选取Φ=0.7。

已知操作容积为4m3  ，通过代入式（2.1）

得出全容积

V=V_0/∅=4/0.7≈5.71 m^3 。

长径比的选取

选取长径比，进行筒体直径的初步估算。

不同的长径比取值不同的影响：

①对搅拌功率会有影响，搅拌功率会随着长径比的减小而增大。

②对传热的影响，当使用夹套传热时，长径比的增大会使得夹套传热面积增加，进而强化传热效果。

③控制液位高度，例如发酵罐，要保证空气与发酵罐的接触时间，那么就要满足一定的液位高度。

参考表2.1长径比的推荐值。考虑到设计的搅拌釜是涂料搅拌，反应物料为固-液体系，因此，选取长径比 i=1.3。

表2.1 常用搅拌容器长径比

种类 筒体内物料类型 长径比i

反应釜、混合槽、融解槽 液-液或液-固体系 1～1.3

反应釜、分散槽 气-液体系 1～2

聚合釜 悬浮液、乳化液 2.08～3.85

搅拌发酵罐 气-液体系 1.7～2.5

确定筒体内径

筒体内径计算步骤如下。

先忽略封头的体积，按照公式（2.2）代入

D_i=∛(4V/(π·i)) （2.2）

式中 V——全容积

    i——筒体长径比，i=H/D_i

D_i=∛((4×5.71)/(π×1.3))=1.775m

Di的估算值，需要圆整到公称直径DN系列。

表2.2 压力容器筒体和封头的公称直径系列         /mm

卷制筒体的公称直径（指容器内径）

300 （350） 400 （450） 500 （550） 600

（650） 700 800 900 1000 （1100） 1200

（1300） 1400 （1500） 1600 （1700） 1800 （1900）

2000 （2100） 2200 （2300） 2400 2600 2800

3000 3200 3400 3600 3800 4000

注：括号内的直径值尽量不采用

通过查表2.2，将尺寸圆整至1800mm。即DN=1800mm。

确定封头尺寸

压力容器最为常见的封头形式为标准椭圆形式。其形式见图2.1。

选择以内径为基准的EHA型椭圆形封头。其DN=Di。一般封头与筒体的公称尺寸是一样的，方便相互间的焊接。因已知筒体Di=1800mm，所以，封头公称直径选择1800mm。