真空反应釜即能够让物料在真空条件下进行物化反应的综合反应容器,广泛应用于 PBT 聚酯生产、真空浓缩蒸发等工艺中。在许多情况下,反应工艺要求对反应釜进行局部加热,而釜体与部件间连接处的真空密封圈通常有最高工作温度的限制,因此,掌握加热过程中釜体各部分的温度分布,就成为合理设计反应釜结构和加热工艺、确保反应釜密封性能的关键环节。真空反应釜釜体温度变化涉及固体传热、固气两相换热2 个过程,一般可通过理论计算、数值模拟、实验测量等方式进行研究。其中,理论计算能精确描述问题,具有明确的物理意义,但不适于处理复杂的几何条件; 数值模拟成本低、易于实现且能够得到清晰直观的数据,但准确性需要理论或实验数据的验证; 实验研究能得到真实可靠的现象和结果,但往往操作复杂、成本较高。近年来,采用理论与模拟结合的方式对反应釜结构设计与传热问题进行分析逐渐成为一种常用的研究手段,如梁佰强等基于 ANSYS 进行了高真空钎焊炉温度场的数值模拟研究,建立了三维瞬态非线性分析模型并进行了模拟,仿真结果与实测数值差别很小; 陈晓英等利用 FLUENT 对螺旋导流夹套卧式反应釜传热性能进行模拟计算,得到夹套冷却介质和内壁的温度变化及流场分布; 周俊超利用 FLUENT 对盘 管排布较密集、物料不能浸没全部盘管的工艺条件进 行了数值模拟,考察了盘管管间隙和离底高度对釜内 流动情况的影响,根据研究结果设计的反应釜已应用于实际反应中。
本文以中部加热的卧式圆柱形真空反应釜作为研究对象,在假设反应釜外部温度恒定、内表面绝热的条 件下,对加热过程中釜体温度变化进行理论计算与数 值模拟研究,在验证数值模拟精度的基础上,考察加热 区温度、对流换热系数对釜体温度变化的影响。结果可用于指导中段加热的真空反应釜设计。