2 盘管结构

普通反应釜通常首先考虑利用夹套进行换热，一般少用盘管进行换热，但硝化体系放热速度快，易发生二次分解副反应，由于盘管具有相对较高的传热系数，合理布局釜内盘管，能强化流体传热过程，灵活迅速调节温度，提升反应釜的安全，因此硝化反应釜中推荐增加盘管进行换热。当夹套的换热面积足够时，也需要增加盘管，因当反应温度升高过快时，盘管能够较快地降低温度，从而避免发生飞温失控，但此时盘管按照常规设计即可。同时整体夹套加工方便，焊缝较少，操作安全性好，整体夹套加釜内盘管可以作为硝化反应釜的基本换热配置。保持物料浓度和温度的均一对反应进程和产品质量的控制起决定性作用，同时也对安全生产有重要意义。设计具有良好搅拌、传热性能的强放热反应釜是实现上述目标的关键所在，然而，硝化反应的特殊性增加了设计难度。若盘管排布过于紧密，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，必须对盘管的

排布进行优化设计。盘管结构如图6所示

 盘管结构    

盘管结构参数有:外径D、盘管厚度δ、长度L、盘管数n、每个盘管的排数N、盘管之间的水平间距XP,垂直间距YP、盘管的排列方式(顺排、错排)、盘管的材质(导热系数λ,内表面粗糙度ε)等。赵龙[7]等通过数学模型的求解,定性分析了盘管式蓄冰槽的盘管结构参数对蓄冰槽性能的影响。通过定量分析,得出盘管外径与盘管间距之间存在一个最佳比例,并经拟合得到无量纲结构参数D/ p与蓄冰槽容量的关系式。

由于普遍使用的激光测速(LDV)和粒子图像测速(PIV)对被测流体的透光度要求严格，盘管的存在显著增加了搅拌槽内流场测试的难度，此外，实际反应釜中盘管的更换难度也较大，因而到目前为止，只有少数学者开展了盘管结构、排布对釜内流动状况影响的研究。周俊超[8]等利用计算流体力学软件FLUENT对盘管排布较密集，且物料不能浸没全部盘管的工艺条件进行了数值模拟，考察了盘管的空间排布对反应釜内物料的流动状况的影响，并提出较小的管间隙和离底高度阻碍盘管外侧物料轴向和径向的流动，釜内物料混合、传热效果差。而大多学者还是以计算流体力学(CFD)模拟为主。方德明[9]等采用 CFD 技术指导反应釜内搅拌器结构进行设计和改进，模拟了反应釜中的流场形态，通过混合过程的两相流计算得到固相体积分数的分布情况和变化规律，并在此基础上预测了混合时间。

3 密封结构

搅拌反应釜的密封除了各种接管的静密封外，还要考虑搅拌轴与封头之间的动密封，由于搅拌轴是转动的，而反应釜的封头是静止的，在搅拌轴伸出封头处必须进行密封，以阻止釜内介质向外泄露或阻止空气进入反应釜内，这种运动件和静止件之间的密封称为动密封。压力反应釜搅拌轴动态密封技术问题一直是人们研究的难题之一，特别在含有易燃、易爆、有毒、有害物质的反应釜动态密封中显得尤为重要。下面对最常用的机械密封和新型的磁流体密封作简单介绍：

1.1机械密封

机械密封是解决旋转轴密封的一种较好的密封形式,它与填料密封相比,具有密封性能可靠,泄漏量小,使用寿命长,动力消耗少,使用范围广,不需要经常维修等优点。目前已广泛应用在化工、炼油、食品等工业中,有效地解决了跑、冒、滴、漏等问题,机械密封的推广应用已取得显著的经济效益和社会效益。

机械密封是一种带有缓冲机构,并通过与旋转轴大体垂直并做相对转动的两个密封端面进行密封的装置.根据不同的使用条件,机械密封有不同的结构形式,其基本结构型式如图7所示。机械密封工作的最显著特点就是动环和静环之间的接触和相对运动，因此把它列为接触型动密封的一种。顾炳其[10]对机械密封使用周期短的原因进行了深入分析，提出了改进轴径向载荷、增加冷却效果、增加机械密封轴刚性，取消冷却槽夹套、改进机械密封结构等方案并进行了实施，延长了使用周期。