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摘 要 本文叙述了在深海管道玻璃微珠复合聚氨酯弹性体保温原材料组分（玻璃微珠与聚醚混合料）搅拌、真空脱气装置的型式、特点及其在设计、选择中值得注意的一些问题，介绍了设备设计中一些参数的选择及计算方法。
关键词 玻璃微珠；聚醚混合料；真空脱气设备；研制
中图分类号：TQ323 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）15-0019-01
在无机粒子填充聚合物体系中，无机粒子在聚合物基体中的分散及两相的界面形态，是影响填充体系力学性能的重要因素。聚合物与无机粒子混合时进入的空气在浇注固化过程中没有脱出，将在浇注材料的内部或表面形成气孔。气孔的存在将极大影响聚合物材料的机械性能和保温性能。因此，玻璃微珠复合聚氨酯组分（玻璃微珠混与聚醚混合料）的真空脱气是影响复合聚氨酯弹性体保温层机械性能、保温性能的主要因素。玻璃微珠添加到复合聚醚的过程中，混合器型式、混合速度、真空脱气都是直接影响玻璃微珠与复合聚醚混合物质量的关键参数。
根据试验室数据及小型试验装置的试验，我们研制了复合聚氨酯组分（玻璃微珠与复合聚醚混合物）真空脱气设备。
1 玻璃微珠与聚醚多元醇的真空脱气设备
在真空脱气装置中为了提高脱气效果，可以采用以下四种方式进行脱气。
1.1 双螺旋搅拌脱气
1.2 圆筒喷膜剪切器
启动真空泵对脱气系统中的脱气罐进行抽真空，当罐内的真空度达到所需要的数值时，把需要脱气的玻璃微珠与复合聚醚的混合物通过转子泵送到安装在真空脱气罐顶部的可调式圆筒喷膜剪切器，玻璃微珠与复合聚醚的混合物经过可调式圆简喷膜剪切器后呈薄膜状降落到真空脱气罐中，玻璃微珠与复合聚醚的混合物中的气体在其降落的过程中被脱除。薄膜剪切器的开口量对脱气的效果有很大影响，因此在设备选型过程中应注意通径和开口度调节范围。
1.3 容器保温夹套升温
当压力不变升高液体温度时，溶于液体的气体体积增大，反之随着温度升高，初始阻力也会略有减小，当浮力大于初始阻力时，气泡开始上升。在上升过程中，气泡四周的压力在减小，因而在上升过程中气泡体积会不断增大，浮力不断增加，从而加速气泡上升直达到液面，气泡爆炸，放出气体。此外，当温度升高时，材料的粘度系数，表面张力系数也降低，温度越高，气泡体积、浮力增大，直到克服吸附力，离开壁面上升。在上升过程中，随着四周压力减小，体积膨胀，浮力随着进一步增大，因而加速了气泡上升速度直到升到液面而爆炸放出气体。
玻璃微粉与聚醚混合物的最高加热温度为45℃，按照天津塘沽冬季室内温度-5℃的条件，罐体容积3000 L，罐体厚度
50 mm聚氨酯泡沫保温进行设计计算。
按照物料的粘度、导热系数、罐体材料等参数的计算结果是：罐体容积3000 L时，夹套面积5 m3，加热功率6 kW，加热介质为离子水，循环水量3000 kg/h，自动控温，外壳聚氨酯泡沫
50 mm保温可以满足换热量要求。
1.4 降低容器内液面上压力（抽真空）
在温度不变的情况下降低压力，即：在不抽空的前提下，将液体中的气泡都提升到距液面较近的位置，此时，溶于液体内的气体体积会增大，随之浮力增加。当浮力于初始阻力时，浮力克服阻力，这时液体里的气泡靠浮力上升，并且随之上升，压力减小，体积进一步膨胀，浮力不断增大，上升速度也越来越快直到液面上。
采用真空度为-0.08 Mpa以上作为设计指标。循环泵进料口的可调式薄膜剪切器的开度为0.1 mm～0.3 mm。罐体容积3000 L，处理量2500 L/0.5h。
2 主要设备
2.1 真空脱气罐
体积3 m3，由椭圆形封头、直径1.3 m圆形筒体、椭圆形封头做罐底和双螺带搅拌器组成。搅拌器转速0 rpm ～120 rpm变频调速，双螺带螺旋升角为20°，搅拌功率15 kW。
2.2 真空泵
型号为2X-30A的旋片式真空泵，极限真空6×10-2Pa，抽气速度30 L/s，转速450 rpm，功率3 kW。采用真空压力传感器对真空泵工作状态进行自动控制。
2.3 循环及输送泵
ZB3A-66不锈钢凸轮转子泵，每百转排量66升/100r，转速100 rpm～400 rpm，功率5.5 kW。
2.4 真空缓冲罐
容积100 L，底部为锥形，上部安装真空压力表、放气阀，底部安装排空阀。
3 结束语
玻璃微珠与聚醚的混合物经上述真空脱气装置脱气后，其在搅拌过程中混合进入的空气被脱出，作为复合聚氨酯的A组分（玻璃微珠与聚醚的混合物）与B组分（异氰酸酯）浇注反应后的保温层无表面和内部气孔，复合聚氨酯的机械性能、保温性能经检测符合相关标准要求。
参考文献
[1]张平亮.螺旋螺带式搅拌器的设计及计算[J].化工装备技术，1997，18（6）.
[2]李多民.润滑脂后处理脱气工艺及设备研究[J].润滑与密封，2000（3）.
[3]王壮.真空脱气原理和技术[J].真空，1998（4）.
作者简介
杜宝银（1963-），高级工程师，1984年毕业于吉林大学焊接专业，现从事管道工程技术工作。
关键词 玻璃微珠；聚醚混合料；真空脱气设备；研制
中图分类号：TQ323 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）15-0019-01
在无机粒子填充聚合物体系中，无机粒子在聚合物基体中的分散及两相的界面形态，是影响填充体系力学性能的重要因素。聚合物与无机粒子混合时进入的空气在浇注固化过程中没有脱出，将在浇注材料的内部或表面形成气孔。气孔的存在将极大影响聚合物材料的机械性能和保温性能。因此，玻璃微珠复合聚氨酯组分（玻璃微珠混与聚醚混合料）的真空脱气是影响复合聚氨酯弹性体保温层机械性能、保温性能的主要因素。玻璃微珠添加到复合聚醚的过程中，混合器型式、混合速度、真空脱气都是直接影响玻璃微珠与复合聚醚混合物质量的关键参数。
根据试验室数据及小型试验装置的试验，我们研制了复合聚氨酯组分（玻璃微珠与复合聚醚混合物）真空脱气设备。
1 玻璃微珠与聚醚多元醇的真空脱气设备
在真空脱气装置中为了提高脱气效果，可以采用以下四种方式进行脱气。
1.1 双螺旋搅拌脱气
1.2 圆筒喷膜剪切器
启动真空泵对脱气系统中的脱气罐进行抽真空，当罐内的真空度达到所需要的数值时，把需要脱气的玻璃微珠与复合聚醚的混合物通过转子泵送到安装在真空脱气罐顶部的可调式圆筒喷膜剪切器，玻璃微珠与复合聚醚的混合物经过可调式圆简喷膜剪切器后呈薄膜状降落到真空脱气罐中，玻璃微珠与复合聚醚的混合物中的气体在其降落的过程中被脱除。薄膜剪切器的开口量对脱气的效果有很大影响，因此在设备选型过程中应注意通径和开口度调节范围。
1.3 容器保温夹套升温
当压力不变升高液体温度时，溶于液体的气体体积增大，反之随着温度升高，初始阻力也会略有减小，当浮力大于初始阻力时，气泡开始上升。在上升过程中，气泡四周的压力在减小，因而在上升过程中气泡体积会不断增大，浮力不断增加，从而加速气泡上升直达到液面，气泡爆炸，放出气体。此外，当温度升高时，材料的粘度系数，表面张力系数也降低，温度越高，气泡体积、浮力增大，直到克服吸附力，离开壁面上升。在上升过程中，随着四周压力减小，体积膨胀，浮力随着进一步增大，因而加速了气泡上升速度直到升到液面而爆炸放出气体。
玻璃微粉与聚醚混合物的最高加热温度为45℃，按照天津塘沽冬季室内温度-5℃的条件，罐体容积3000 L，罐体厚度
50 mm聚氨酯泡沫保温进行设计计算。
按照物料的粘度、导热系数、罐体材料等参数的计算结果是：罐体容积3000 L时，夹套面积5 m3，加热功率6 kW，加热介质为离子水，循环水量3000 kg/h，自动控温，外壳聚氨酯泡沫
50 mm保温可以满足换热量要求。
1.4 降低容器内液面上压力（抽真空）
在温度不变的情况下降低压力，即：在不抽空的前提下，将液体中的气泡都提升到距液面较近的位置，此时，溶于液体内的气体体积会增大，随之浮力增加。当浮力于初始阻力时，浮力克服阻力，这时液体里的气泡靠浮力上升，并且随之上升，压力减小，体积进一步膨胀，浮力不断增大，上升速度也越来越快直到液面上。
采用真空度为-0.08 Mpa以上作为设计指标。循环泵进料口的可调式薄膜剪切器的开度为0.1 mm～0.3 mm。罐体容积3000 L，处理量2500 L/0.5h。
2 主要设备
2.1 真空脱气罐
体积3 m3，由椭圆形封头、直径1.3 m圆形筒体、椭圆形封头做罐底和双螺带搅拌器组成。搅拌器转速0 rpm ～120 rpm变频调速，双螺带螺旋升角为20°，搅拌功率15 kW。
2.2 真空泵
型号为2X-30A的旋片式真空泵，极限真空6×10-2Pa，抽气速度30 L/s，转速450 rpm，功率3 kW。采用真空压力传感器对真空泵工作状态进行自动控制。
2.3 循环及输送泵
ZB3A-66不锈钢凸轮转子泵，每百转排量66升/100r，转速100 rpm～400 rpm，功率5.5 kW。
2.4 真空缓冲罐
容积100 L，底部为锥形，上部安装真空压力表、放气阀，底部安装排空阀。
3 结束语
玻璃微珠与聚醚的混合物经上述真空脱气装置脱气后，其在搅拌过程中混合进入的空气被脱出，作为复合聚氨酯的A组分（玻璃微珠与聚醚的混合物）与B组分（异氰酸酯）浇注反应后的保温层无表面和内部气孔，复合聚氨酯的机械性能、保温性能经检测符合相关标准要求。
参考文献
[1]张平亮.螺旋螺带式搅拌器的设计及计算[J].化工装备技术，1997，18（6）.
[2]李多民.润滑脂后处理脱气工艺及设备研究[J].润滑与密封，2000（3）.
[3]王壮.真空脱气原理和技术[J].真空，1998（4）.
作者简介
杜宝银（1963-），高级工程师，1984年毕业于吉林大学焊接专业，现从事管道工程技术工作。