聚丁二烯乳胶夹套反应釜应力与疲劳有限元分析研究

任子奇，董金善

（南京工业大学 机械与动力工程学院，江苏 南京 211816）

反应釜大多在高温、高压工况下运行，处理介质多为有毒、有害的危险物质，其安全设计要求普遍高于一般容器。通常情况下，化工容器的设计应符合强度及刚度要求，而对为化学反应提供反应场所的反应容器，则还需要考虑工艺流程对设备的温度要求［1-4］。

夹套容器在化工行业中使用较多。夹套是反应容器的重要组成部分，具有加热或冷却物料以及将内筒物料温度维持在特定范围的作用。夹套一般设置在设备筒体或封头的外侧，使用焊接或法兰方式连接［5-8］。夹套反应釜主要由本体内筒体、外夹套和内列管组成，因内筒体的内、外侧都受压且内侧压力较大，因此内筒体壁厚的设计比较复杂，设计的合理性将直接决定夹套的安全性、使用寿命、材料的消耗量及经济技术指标［9-10］。

国内外很多学者采用有限元分析方法研究夹套反应釜的应力分布规律及局部结构的优化。LEUNG V P等［11］利用有限元方法对夹套反应釜进行了结构优化设计。SCHMIDT F等［12］采用有限元方法对反应容器进行了数值计算。王海秀［13］利用有限元软件ANSYS，以反应釜为对象进行了应力分析和结构优化，使结构尺寸更为合理。

文中以某公司的聚丁二烯乳胶（PBL）夹套反应釜为例，借助ANSYS建立模型，利用结构线弹性处理问题的特点，对该反应釜模型进行应力强度分析计算、疲劳寿命评定及搅拌偏转角度校核。

1 PBL夹套反应釜结构尺寸与设计参数

PBL夹套反应釜结构示意见图1。……