反应釜设计的结论

本文对适用于强放热反应的搅拌釜进行了传热过程研究和设计。总体研究思路是先进行传热实验，得到实验数据和规律；再进行CFD数值模拟，通过比较实验和模拟结果验证模拟方法的可靠性；最后改变结构参数进行模拟，研究其对传热效果的影响。研究得到结论后，结合设计手册与所得结论，针对某强放热反应的反应釜进行优化设计，该釜已投入实际生产且运行良好。

(1)对装有五个不同螺距盘管的搅拌釜进行对流传热过程实验，得到6个转速下共30组传热特性数据，用Wilson法处理得到盘管外侧的对流传热系数。结果显示，转速越大，传热效果越好，且转速对管外对流传热系数影响显著；螺距越大，传热效果越好，但螺距对管外对流传热系数影响较小，螺距为3倍管外径的管外对流传热系数仅比1．67倍管外径的大10．1％。这个结论为反应釜的设计提供了可靠的设计依据。

(2)对搅拌釜内的传热过程进行CFD数值模拟，采用分段模拟策略，在接近真实的前提下节省了大量计算时间。从多个方面证明了模拟方法的可靠性，盘管出口温度模拟结果与实验结果的偏差在O．5K以内，管外对流传热系偏差在15％以内，模拟所得功率准数与Bates图查得值接近。此外，管外对流传热系随螺距变化的趋势也与实验结果一致，充分证明了模拟方法的可靠性。

(3)利用所建立的模拟方法，改变搅拌釜的结构参数进行模拟研究，得到一些结论。搅拌桨桨径对传热影响较大，在设计范围内尽量采用大桨径搅拌桨；从传热的角度看，盘管中心与釜壁的距离并不是越大越好，小的空隙反而有利于传热；双列盘管可以在增加换热面积的同时提高传热效果；双层桨加强了釜中心的流动混合，但盘管的传热效果并没有提高。

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