[發明專利]一種中濃紙漿輸送系統立罐的設計方法

無效

• 申請號: 201210141023.5
• 申請日: 2012-05-09
• 公開（公告）號: CN102910384A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 李紅;付志遠;王道紅;莊海飛
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B65D88/02
• 分類號: B65D88/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種中濃紙漿輸送系統的關鍵設備——立罐，其罐體采用圓筒形，設計結構尺寸主要包括內徑、罐體高度和壁厚。其特征在于：

內徑采用平均流速初算，然后用中濃紙漿沿程阻力損失對平均流速進行校核，以確認內徑尺寸；

罐體高度由最大儲液高度(占罐體高度的85％)和罐體上沿安全余量高度組成，其特征在于：最大儲液高度采用氣-液兩相流動量方程和能量方程的聯立求解；

立罐壁厚t依據石油化工立式圓筒形鋼制儲罐設計規范計算。

2.根據權利要求1所述的立罐內徑，其特征是，所述平均流速u應根據流體的性質狀態和允許的壓力損失選用，其中流量Q為已知。

D=4Quπ,m---(1)]]>

對于質量濃度小于18％的紙漿，其沿程阻力損失可用公式(2)計算：

Δh＝1.64×10^-2u^0.15c^2.5D^-1????????????????????????????????????(2)

式中，Δh為每100m管長的沿程阻力損失，m/100m管長；u為流速，m/s；c為紙漿濃度，％；D為管徑，m。

所述的平均流速u采用中濃紙漿沿程阻力損失進行校核，以確認選用內徑為可行。對于平均流速u依據中濃紙漿懸浮液處于塞流流動狀態的常用流速范圍進行選取(大約在0.2～0.5m/s)；中濃紙漿沿程阻力損失依據“1m管道對應1m壓力損失”的原則進行校核，如果沿程阻力損失不滿足要求，應重新計算。

3.根據權利要求1所述的罐體高度，其特征是，所述的最大儲液高度采用氣-液兩相流動量方程和能量方程的聯立求解。

動量方程以壓降的形式表示，總壓降為：

ΔP＝ΔP_g+ΔP_a+ΔP_f?????????????????????????????????????????????(3)

其中，重力壓降

加速壓降

式中：

κ0=[1+ρlρg(1β-1)]-1---(7)]]>

G＝ρ_gv_g+ρ_lv_l????????????????????????????????????????(8)

摩擦壓降ΔP_f為紙漿流動過程中的沿程阻力損失Δh，可用公式(2)求解。

上述公式中，為沿罐體長度的平均截面含氣率，％；κ₀為質量含氣率，％；G為混合物的質量流率，kg/(m²·s)，β為容積含氣率，％；q_v為紙漿體積流量，m³/s；v_g、v_l分別為空氣流速和水的流速，m/s；ρ_g、ρ_l分別為空氣密度和水的密度，kg/m³；θ為罐體與地面的傾斜角度，對于該立罐θ＝90°；h為最大儲液高度，m。

能量方程以伯努里方程的形式表示，設立罐的進、出口面為過流斷面1和2，建立伯努里方程：h1+P1ρg+v122g=h2+P2ρg+v222g+Δh---(9)]]>

ΔP1-2=ρg(h1-h2+v12-v222g-Δh)---(10)]]>

其中，P₁、P₂分別為過流斷面1、2處的壓強，Pa；v₁、v₂分別為過流斷面1、2處的紙漿流速，m/s；h₁為最大儲液高度，用h表示，h₂＝0；Δh表示紙漿從斷面1流動到斷面2的沿程阻力損失，可用上述公式(2)計算。

綜上，根據動量方程(3)和能量方程(10)的聯立即可求出最大儲液高度h。

4.根據權利要求1所述的立罐壁厚t，其特征是，所述的立罐壁厚，其設計厚度應按下列公式計算，且取其中的較大值。

其中，t₁-儲存介質時的設計厚度，mm；t₂-儲存水時的設計厚度，mm；ρ為儲液密度，kg/m³；H為罐體高度，m；D為立罐內直徑，m；[δ]^t為設計溫度下罐壁鋼板的許用應力，MPa；[δ]為常溫下罐壁鋼板的許用應力，MPa；為焊縫系數，取0.9。C₁、C₂-鋼板厚度負偏差、腐蝕裕量。

所述的罐壁設計厚度應向上圓整至鋼板的規格厚度，同時當罐體內徑≤16m時，罐壁壁厚所取值應不小于4mm。