5.5.1 支座选型 37

    5.5.2 支座校核 38

6 焊缝结构的设计 40

7 盘管结构优化 41

  7.1 数值模拟 41

    7.1.1 几何模型 41

    7.1.2 流体力学模型、参数与边界条件 41

  7.2 模拟结果 42

    7.2.1 管间隙的影响 42

    7.2.2 离底高度的影响 43

结 论 45

致 谢 46

参 考 文 献 47

绪论

反应釜的广义理解即有物理或化学反应的容器，通过对容器的结构设计与参数配置，实现工艺要求的加热、蒸发、冷却及低高速的混配功能。反应釜广泛应用于石油、化工、橡胶、农药、染料、医药、食品，用来完成硫化、硝化、氢化、烃化、聚合、缩合等工艺过程的压力容器。此次课题为硝化反应釜的设计，釜内介质为发烟硝酸与发烟硫酸混合液，根据要求设计出一个合适的反应釜。通过此次反应釜的设计，能够熟练掌握查阅文献资料、收集相关数据、正确选择公式，正确系统地认识各种不同的反应釜及其适用范围，了解其设计过程和基本结构，掌握其设计方法及设计内容，运用所学到的知识解决设计时遇到的实际问题，为以后的工作积累宝贵的实践经验。

硝化反应釜中的硝化反应是强放热反应，其具有放热量大,反应速率快,反应易发生失控,硝化产物多易燃易爆的特性,控制不好会引起爆炸。因而热量的移除是控制硝化反应的突出问题之一。硝化要求保持适当的反应温度，以避免生成多硝基物和氧化等副反应。为了保持一定的硝化温度，通常要求硝化反应器具有良好的传热装置。硝化过程在液相中进行，通常采用釜式反应器。根据硝化剂和介质的不同，可采用搪瓷釜、钢釜、铸铁釜或不锈钢釜。用混酸硝化时为了尽快地移去反应热以保持适宜的反应温度,除利用夹套冷却外,还在釜内安装冷却蛇管。产量小的硝化过程大多采用间歇操作。产量大的硝化过程可连续操作，采用釜式连续硝化反应器或环型连续硝化反应器,实行多台串联完成硝化反应。

硝化反应过程广泛应用于国防工业中高性能含能材料的合成,高性能含能材料是生产制造混合炸药、发射药、固体推进剂的基本材料，其多由化学合成的方法制造，化学合成中常常用到硝化反应过程。但由于硝化反应的强放热，易发生失控，是国家首批重点监管的 15 种危险化工工艺之一。所以硝化反应釜的合理设计非常重要。如果盘管排布过于紧密，物料混合、传热状况不能满足工艺要求，反应效果不理想。因此，必须对反应釜内流场进行分析，以完成对盘管排布的优化设计。本文根据硝化反应过程的特殊性，通过反应釜的合理设计来尽可能消除或降低硝化过程的危害因素，为硝化反应釜设计提供一种指导性思路和实用的方法。文献综述

1 罐体与夹套的设计

1.1 罐体与夹套的结构设计

1.2 罐体几何尺寸计算

1.2.1 装料量与全容积

    装料量V0表示一次操作时装填物料的多少，通过V0确定筒体全容积V，二者间的关系是：