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1.2.4 超临界设备技术现状
尽管采用超临界流体CO2进行无水染色在德国、美国、世界其它国家以及中国已经申请了不少专利，但是目前工艺流程设计上大多存在着以下问题：
(1) 一些专利把染色的高压容器，画成了与低压容器类似的形式，在外形上直径与高度的尺寸相当，说明了他们并未理解高压容器的设计要点，高压容器的直径扩大一倍，其截面积变为原来四倍，其危险程度、所需的壁厚、设备的投资呈指数关系上升，所以高压容器的直径在满足要求的前提下应该尽可能小，以降低危险程度、降低容器的壁厚、减少投资费用，而长度可以设法加长，长度增加一倍，其两端的封头、密封结构等，均不需改动，其容积，即生产能力也增加一倍，而投资却只增加大大低于1倍，因为两端的密封结构都不需变动，所增加的长度均为净工作容积。
(2) 这些专利并未考虑了封头的快开形式，还是常规的法兰结构。由于纱锭的染色，其一批原料，往往在一个小时内可以完成，必须频繁地拆卸其封头，以装卸纱锭。常规的螺栓法兰结构不易拆卸，耗时要比染纱的时间长的多，使得正常生产难以进行。必须考虑在高压下的快开结构，既能迅速地打开封头，装卸纱锭，又能迅速地密封。郑来久等人提出了一种超临界CO2染色实验装置及工艺流程，但是其染色釜的封头使用的是螺栓连接，不宜达到实际生产中的快开要求。而超临界流体染色（SFD）除了有不消耗水的优点外，还有印染时间短的优点，如果装取纱锭时装卸装备花去的相当多的时间，对超临界的工业化是很不利的，因为效率是企业追求的一个重要目标。
(3) 目前国内外的装置大都是实验室规模的小型装置，染色釜较小，有的只能装下很少的纱线或布料，不能满足工业生产的要求。
1.3 本课题主要任务
本文工作为染色釜、染料罐及其附件的设计，主要内容如下：
(1) 根据JB 4732、ASME VIII-2 对染色釜和染料罐的筒体进行设计。
(2) 根据JIS 8284-1993及相关标准设计染色釜的法兰与封头，并进行疲
劳设计和强度校核。
(3) 选用橡胶与金属组合密封，根据标准与设计手册选择设计O形圈以及沟槽尺寸，并根据文献资料设计三角铜环。
(4) 设计布液管和管道，并进行强度校核。
2 染色釜的设计
2.1 材料选择
染色釜由三个部分组成：
(1)筒体，筒体内必须容纳纱锭，由于纱锭的外径为140mm，筒体内径选为170mm。筒体长度为2m。由于单纯增加长度，不增加两端封头及阀门等数量，而生产能力将随着工作容积的增加而成倍增加。这将是放大设计的主要原则。
(2)封头，封头应起高压密封作用。封头和筒体的密封应该是自紧密封。封头深入筒体，承受压力后，密封圈受压膨胀，抵紧筒体内壁，起密封作用。由于需要频繁装卸纱锭，封头应该是快开结构。
(3)法兰，法兰起固定封头的作用，在筒体承受内压时，法兰应该承受封头所受到的轴向载荷。法兰以凸出的齿抵紧封头上凸出的齿，起承受封头上由高压产生的轴向载荷。法兰与筒体采用整体联接。
压力容器在承压状态下进行工作，有一些还会同时处于高温、低温或腐蚀工况，故条件较为苛刻。如果压力容器在使用过程中发生破坏事故，将会造成严重的后果。所以，为了保证压力容器能够安全稳定运行，对钢材的选取有相应的要求。压容器选材时，不仅要考虑材料的强度，也要考虑材料的韧性，脆断往往是发生在高强度低韧性的材料上。同时，也要考虑材料的化学性能，如防腐蚀能力，根据工作环境、工作介质的腐蚀情况 来选取相应的耐腐蚀材料。
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