一种高压有机玻璃反应釜制造技术

技术编号:15100368 阅读:147 留言:0更新日期:2017-04-08 03:36
本实用新型专利技术提供了一种高压有机玻璃反应釜,包括筒体、通过螺纹连接在所述筒体上下两端的端盖,所述筒体为有机玻璃筒体,所述端盖包括一体设置的圆形平盖及平盖封头,所述端盖为不锈钢端盖,所述筒体与所述端盖连接处螺纹的高度均设置为30mm,本实用新型专利技术提供的这种高压有机玻璃反应釜,可用于天然气水合物合成与分解实验研究,为天然气水合物的合成与分解提供一种可视化实验装置。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种用于天然气水合物合成与分解的实验装置,具体为一种高压有机玻璃反应釜
技术介绍
天然气水合物被公认为21世纪的重要后续能源,主要分布在海洋和冻土带,是一种洁净能源,是自然界中天然气存在的一种特殊形式,分布范围广、规模大、能量密度高、可燃烧。由于天然气水合物主要存在于海洋和冻土带,在开发和利用天然气水合物资源的过程中,海底的低温高压条件很适合水合物生成,出现水合物堵塞管道的问题,严重影响水合物的开发,甚至造成严重的事故。因此,研究天然气水合物的合成对开发和利用天然气水合物资源中的天然气有重要的意义。天然气水合物合成与分解的实验研究,常采用不锈钢反应釜,不锈钢材料能承受水合物合成的介质条件和温压条件,但不能观察到水合物合成与分解的状态变化,不能实现实验的可视化。
技术实现思路
本技术实施例的目的在于提供一种高压有机玻璃反应釜,可实现天然气水合物合成与分解过程的可视化研究,掌握水合物合成与分解的状态变化。本技术采用技术方案如下:本技术提供了一种高压有机玻璃反应釜,包括筒体、通过螺纹连接在所述筒体上下两端的端盖,所述筒体为有机玻璃筒体,所述端盖包括一体设置的圆形平盖及平盖封头,所述端盖为不锈钢端盖,所述筒体与所述端盖连接处螺纹的高度均设置为30mm。进一步,所述筒体的内直径为60mm、高度为107mm,筒体中部无螺纹部分壁厚为7.9mm,筒体端部加螺纹部分壁厚为9mm。进一步,所述端盖包括一体设置的圆形平盖及平盖封头,所述圆形平盖的厚取为12mm,所述平盖封头厚度为3mm。进一步,所述螺纹包括外螺纹和内螺纹,所述螺纹的外直径为78mm、中直径为76.7mm、内直径为75.8mm、螺距为2mm、工作高度为1.1mm,所述外螺纹牙底宽度为1.5mm、牙顶宽度为0.25mm,所述内螺纹牙底宽度为1.75mm、牙顶宽度为0.5mm,螺纹圈数为15圈,有效旋合圈数为13圈。本技术这种高压有机玻璃反应釜的设计方法为首先根据实验的需求,确定反应釜的设计参数,再分别对筒体、端盖及筒体与端盖的螺纹连接进行设计和分析计算,主要包括各设计参数、结构设计及强度校核计算。反应釜的设计参数如下:设计容积:300mL;高径比:1~2;设计温度:-5~50℃;设计压力:12MPa;工作压力:10MPa;工作温度:0~30℃;工作介质:去离子水、天然气;主体材质:304不锈钢、PMMA。这种高压有机玻璃反应釜的设计方法具体包括以下步骤:步骤1,确定反应釜筒体内径和高度根据高径比和容积,选取一初始内径Di,根据得到高度H。步骤2,确定筒体的厚度及强度校核内压筒体厚度计算公式为:式中,[σ]t——设计温度下材料的许用应力;Di——圆筒内径;pc——计算压力,取12MPa;φ——焊接接头系数,此处无焊接接头,取φ=1;代入数据得,得出筒体计算厚度δ;将筒体计算厚度圆整,得到有效厚度δe。圆筒的强度校核为:步骤3,确定端盖的径向厚度及强度校核端盖的厚度计算公式为:式中,[σ]t——设计温度下材料的许用应力;Dc——圆筒外径,Dc=Di+2δe。其他各参数指代同步骤1,带入数据,将结果圆整,得出端盖的径向厚度。端盖的强度校核同步骤2。步骤4,确定端盖的底部厚度δp及强度校核计算公式为:δp=DcKpc[σ]tφη,]]>其中,K——平封头结构特征系数,可查表得到;Dc——筒体外径;η——开孔削弱系数,Σdi——沿径向截面上各开孔宽度总和;其他参数指代同步骤1,代入数据得端盖的底部厚度并将其圆整得δp;端盖的强度校核为:σeq=Dc2·Kpcδp2η≤[σ]t;]]>步骤5,螺纹挤压强度校核螺纹挤压强度σp校核公式:内外螺纹均为,σp=F1A=F/zπd2h≤[σp];]]>其中,F为轴向挤压力;z为有效螺纹圈数;F1为一圈螺纹平均所受的轴向力,F1=F/z;A为挤压面积,A=πd2h=πD2h;h为螺纹工作高度;d2为外螺纹中径;D2为内螺纹中径;步骤6,螺纹抗剪切强度校核抗剪切部位为螺纹的根部,其中内螺纹为螺纹大径处,外螺纹为螺纹小径处。内螺纹剪切面面积为πDB,外螺纹剪切面面积πd1b,其中,B、b分别为内、外螺纹牙底宽度。螺纹剪切强度τ校核公式:外螺纹,τ=F1A=F/zπd1b;]]>内螺纹,τ=F1A=F/zπDB;]]>其中,F为轴向剪切力;z为有效螺纹圈数;F1为一圈螺纹平均所受的轴向力,F1=F/z;A为剪切面积,内螺纹A=πDB,外螺纹A=πd1b;b为外螺纹螺纹牙底宽度;B为内螺纹螺纹牙底宽度;d1为外螺纹小径;D为内螺纹大径;步骤7,螺纹抗弯曲强度校核抗弯曲危险截面为螺纹牙根部,螺纹弯曲强度σb校核公式:内螺纹,σb=3FhπDB2z]]>外螺纹,σb=3Fhπd1b2z]]>其中,F为轴向力;z为有效螺纹圈数;F1为一圈螺纹平均所受的轴向力,F1=F/z;步骤8,螺纹自锁性判定自锁性要求:螺旋升角当量摩擦角当量摩擦系数f——螺旋副的滑动摩擦系数,无量纲,定期润滑条件下,可取0.13~0.17;β——牙侧角,为牙型角α的一半,β=α/2;n——螺纹螺旋线数,为便于制造,一般n≤4,这里取n=1步骤9,螺杆强度校核筒体与端盖的连接不考虑预紧力,只考虑轴向载荷,对于只受轴向载荷的空心筒体螺栓连接,螺栓所受拉应力为:σ=Fπd12/4-πd02/4≤[σ]]]>其中,F为轴向载荷;d1为外螺纹小径;d0为筒体内径;步骤10,基于步骤1-9计算的各类参数设计筒体和端盖,最后将筒体和端盖通过螺纹拧和到一起,得到高压有机玻璃反应釜。步骤11,利用有限元软件对高压有机玻璃反应釜进行参数、强度验证。本技术的有益效果:本技术提供一种高压有机玻璃反应釜,可实现天然气水合物合成与分解过程的可视化研究,掌握水合物合成与分解的状态变化,为天然气水合物实验研究提供一种新方法;而一般高压反应釜由于反应釜材料为不锈钢材料,不透明,不能实现过程的可视化,因而不能观察到过程中的状态变化。能够实现过程的可视化是此高压有机玻璃反应釜优于一般高压反应釜之处。另外,本设计选用有机玻璃材料设计反应釜,属于非标准件的设计,无标准可查。此外,利用有限元软件对反应釜进行分析验证,得到本设计得到的高压有机玻璃反应釜满足实验要求,从而验证了本设计的可行性。附图说明图1为本技术结构示意图;图2为本技术筒体结构示意图;图3为本技术端盖结构示意图;图中:1、筒体;2、上端盖;3、下端盖。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图,对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本技术保护的范围。如图1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压有机玻璃反应釜,其特征在于:包括筒体、通过螺纹连接在所述筒体上下两端的端盖,所述筒体为有机玻璃筒体,所述端盖包括一体设置的圆形平盖及平盖封头,所述端盖为不锈钢端盖,所述筒体与所述端盖连接处螺纹的高度均设置为30mm。

【技术特征摘要】
1.一种高压有机玻璃反应釜,其特征在于:包括筒体、通过螺纹连接在所述筒体上下两端的端盖,所述筒体为有机玻璃筒体,所述端盖包括一体设置的圆形平盖及平盖封头,所述端盖为不锈钢端盖,所述筒体与所述端盖连接处螺纹的高度均设置为30mm。2.根据权利要求1所述的一种高压有机玻璃反应釜,其特征在于:所述筒体的内直径为60mm、高度为107mm,筒体中部无螺纹部分壁厚为7.9mm,筒体端部加螺纹部分壁厚为9mm。3.根据权利要求1所述的一种高压有机玻璃反应釜,其特...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘艳军袁娇黄志强陈豪姚玖江戴海龙赵雨佳赵金洲
申请(专利权)人:西南石油大学
类型:新型
国别省市:四川;51

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