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这次课题研究的方向主要是针对低聚体介质的预缩聚合釜，设备内最高工作压力为2.50Mpa，设备内工作温度为295℃。夹套最高工作压力为2.00Mpa，夹套的工作温度为330℃。设备总容积为2.0m3，传热面积为5m2。搅拌器功率为1.5KW，转速为15转/分。
1.2 课题研究的目的和意义
预缩聚合釜主要是PET合成工艺中重要的一个反应容器，(PET)是聚酯类高分子化合物Polyethylene terephthalate ，是由对苯二甲酸（PTA）和乙二醇（EG）经过缩聚产生聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET），其中的部分PET再通过水下切粒而最终生成。当纤文级聚酯切片用于制造涤纶短纤文和涤纶长丝，是供给涤纶纤文企业加工纤文及相关产品的原料，涤纶作为化纤中产量最大的品种，占据着化纤行业近80%的市场份额，因此聚酯系列的市场变化和发展趋势是化纤行业关注的重点。同时聚酯还有瓶类、薄膜等用途，广泛应用于包装业、电子电器、医疗卫生、建筑、汽车等领域。
利用有限元力学分析, 可以改良器械的力学性能以及优化器械的设计。除了实验方法外, 利用有限元法对器械进行的模拟力学实验具有时间短、费用少、可处理复杂条件、力学性能测试全面及其重复性好等优点。
1.3 文献综述
1.3.1 聚合釜研究进展及发展趋势
1.3.2 搅拌传动装置研究现状及发展
1.3.3 有限元法的发展现状
有限元法是R.Courant于1943年首先提出的。自从提出有限元概念以来,有限元理论及其应用迅速发展。过去不能解决或能解决但求解精度不高的问题,都得到新的解决方案。传统FEM假设:分析域是无限的;材料是同质的,甚至在大部分的分析中认为材料是各向同性的;对边界条件简化处理。但实际问题往往是分析域有限、材料各向异性或边界条件难以确定等。为解决这类问题,美国学者提出用GFEM解决分析域内含有大量孔洞特征的问题;比利时学者提出用HSM解决实际开裂问题。在FEM应用领域不断扩展、求解精度不断提高的同时,FEM也从分析比较向优化设计方向发展。印度Mahanty博士用ANSYS对拖拉机前桥进行优化设计,结果不但降低了约40%的前桥自重,还避免了在制造过程中的大量焊接工艺,降低了生产成本。 FEM在国内的应用也十分广泛。自从我国成功开发了国内第一个通用有限元程序系统JIGFEX后,有限元法渗透到工程分析的各个领域中,从大型的三峡工程到微米级器件都采用FEM进行分析,在我国经济发展中拥有广阔的发展前景。 目前在进行大型复杂工程结构中的物理场分析时,为了估计并控制误差,常用基于后验误差估计的自适应有限元法。基于后处理法计算误差,与传统算法不同,将网格自适应过程分成均匀化和变密度化2个迭代过程。在均匀化迭代过程中,采用均匀网格尺寸对整体区域进行网格划分,以便得到一个合适的起始均匀网格;在变密度化迭代过程中只进行网格的细化操作,并充分利用上一次迭代的结果,在单元所在的曲边三角形区域内部进行局部网格细化,保证了全局网格尺寸分布的合理性,使得不同尺寸的网格能光滑衔接,从而提高网格质量。整个方案简单易行,稳定可靠,数次迭代即可快速收敛,生成的网格布局合理,质量高。
2 筒体和夹套的设计
2.1 罐体和夹套的结构设计
罐体一般选用立式圆筒形容器，有顶盖、筒体和罐底组成，通过支座安装在平台或基础上。罐底通常选用椭圆形封头。顶盖在受压状态下操作时常选用椭圆形封头，而对于常压或操作压力不大而直径较大的设备，顶盖可以采用薄钢板制造的平盖，并在薄钢板上加设一些型钢（槽钢和工字钢）制的横梁，用来支撑搅拌器及其传动装置。
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