超临界萃取技术是近现代化工中一种新型的分离技术，是目前国际上兴起的一种先进的分离工艺。所谓超临界流体是指热力学状态处于临界点(pc、Tc)之上的流体，临界点是气、液界面刚刚消失的状态点，超临界流体具有十分独特的物理化学性质，它的密度接近于液体，粘度接近于气体，具有扩散系数大、粘度小及介电常数大等特点。超临界CO2萃取是采用CO2作溶剂，超临界状态下的CO2流体密度和介电常数较大，对物质溶解度很大，并随压力和温度的变化而急剧变化，因此，不仅对某些物质的溶解度有选择性，且溶剂和萃取物非常容易分离。超临界CO2萃取设备特别适用于脂溶性、高沸点、热敏性物质的提取，广泛应用于生物、制药及食品等领域。笔者以500L超临界CO2萃取釜为例，对卡箍式快开结构的平盖、卡箍、筒体端部先按GB/T 150.3-2011附录C.7卡箍紧固结构的标准公式进行计算[1]，确定各构件的尺寸，然后在此基础上建模，利用ANSYS软件进行有限元分析。

政府支持和外部企业的投资使察布查尔县孙扎齐乡的旅游业进入了快速发展期。2016年，察布查尔县旅游总收入约1.6亿元，其中孙扎齐乡占比约60%，成为察布查尔县旅游收入的主要力量。孙扎齐乡自身经济的发展也得到了很大的推动，经济收入的构成发生了变化，除传统农牧业收入外，还有部分农家乐及手工艺品商店的经济收入、小型旅游经营实体的经济收入，部分贫困人口也随着旅游业的发展脱贫致富。

1 设备结构与参数

超临界CO2萃取釜采用卡箍式快开[2]结构，每天全压力幅循环操作4次，设计使用年限15年，属于疲劳容器。内容器筒体材料为16Mn锻件，内容器下部平底封头材料为16Mn锻件，上端平盖、筒体端部、卡箍组成快开连接结构，内壁双层堆焊E309L+E308L，以简易裙座支撑。夹套部分材料为Q345R，介质为热水，对内容器进行伴热。设备主要设计参数如下：

容器类别 Ⅲ类

设计规范 JB 4732-1995《钢制压力容器——分析设计标准》[3]

萃取釜结构 上端平盖、筒体端部、卡箍快开连接，锻焊筒体，带夹套裙座支撑结构

设计疲劳次数 21 900次

上平盖、筒体端部材料 16MnⅣ锻，内壁堆焊30408

卡箍材料 16MnⅣ锻

公称容积 500L

筒体内直径 550mm

压力变化范围 0～32MPa

研究了接种量对Y17aM3生长及生产RNA的影响，结果如图11。随着接种量逐渐增加，Y17aM3生产RNA含量逐渐提高，大于10%时Y17aM3生产RNA含量逐渐降低。因此最适接种量为10%，此时Y17aM3生长 OD600最高为 15，RNA产量最高达到 112 mg-RNA/g-DCW。

压力变化频率 每天4次

设计压力 35MPa

设计温度 90℃

大间1号机组是一座1383 MWe的先进沸水堆(ABWR)，最初计划于2007年8月启动建设，2012年3月投运。但是，由于日本颁布更为严格的抗震法规，该机组推迟至2008年5月启动建设，并计划于2014年11月投运。

主要部件材料和力学性能见表1，萃取釜结构如图1所示。

 

表1 主要部件材料和力学性能

  

部件材料设计应力强度①MPa屈服强度②MPa泊松比筒体(T≤100)16MnⅣ锻164/178305/2790.3上平盖(T>200～300)16MnⅣ锻164/167275/2530.3卡箍、筒体端部(T>100～200)16MnⅣ锻164/174295/2690.3

注：①分析设计应力强度/常规设计许用应力；②常温屈服强度/设计温度下屈服强度；T为公称厚度，mm。

  

图1 萃取釜结构示意图

2 平盖、卡箍、筒体端部强度计算

根据设计条件和实际工程经验[4]，O形橡胶圈自密封环外径DG=DC=574mm，平盖、卡箍、筒体端部卡紧环内直径D1=D3=826mm，平盖、筒体端部外直径D0=D2=880mm，平盖中部厚度δp=215mm，平盖卡紧环厚度h=h1=80mm，根部过渡圆弧半径r1=14mm；卡箍外直径D4=1100mm，卡紧环特征长度l1=95mm，根部过渡圆弧半径r2=16mm；筒体端部卡紧环特征长度l2=88mm，根部过渡圆弧半径r3=14mm，其他符号说明见GB/T 150.3-2011附录C.7。全自紧式密封结构，卡紧环无倾斜角，没有预紧载荷[5]。平盖、卡箍、筒体端部总轴向载荷：

 

2.1 平盖应力计算

由JB 4732-1995(2005年确认)第9章螺栓连接平盖计算厚度倒推变换得平盖中心弯曲应力σ计算公式(取卡箍卡紧环中径为螺栓中心圆直径)：

 

由F+Fa引起的弯矩 M=(F+Fa)H

σm

对一段时间内的一组事件的某一共性问题，原因、故障等共有的特点，进行统计分析以寻找所关心的事件某一特点的发展趋势的分析过程。要做趋势分析的事件组内的每一事件可以是做过根本原因分析的也可以不是。狭义上来讲，趋势分析只需找到不利趋势，不需要深入分析。

平盖卡紧环根部a-a环向截面的当量应力如下：

弯曲应力

剪切应力

班会课上我发给每人32开大的信笺5张，要求：请找你身边熟悉的任何五位同学，每人用一张纸尽量找出他/她的闪光点（性格品行、学习生活劳动、为人处世等）写出一两点，最好有理有据（简单事件概述），格式“×××同学：在我心中你是……的人，记得那天……（每当……时你总是……）”，下面落款真实姓名，表扬人就要大方。我还提醒他们写的这些会给对方及其家长看到的。

当量应力 σoa

弯矩

Yang：It’s impossible.Master，you can’t do it.She is my daughter.I cannot sell her.

2.2 卡箍应力计算

按GB/T 150.3-2011附录C.7卡箍紧固结构计算公式，对卡箍a-a和b-b环向截面的当量应力进行强度校核。

a-a环向截面的当量应力如下：

=199474.42N·mm/mm

按GB/T 150.3-2011附录C.7卡箍紧固结构计算公式，平盖纵向截面的弯曲应力σm：

=620400698.3 N·mm

沿中性面单位长度上的弯矩M1

拉应力

b-b环向截面的当量应力如下：

采用SPSS18.0软件处理，计数资料行χ2检验，采用n（%）表示，计量资料行t检验，采用（±s）表示，P＜0.05差异有统计学意义。

弯曲应力

当量应力σoa=σma+σa=117.47MPa<0.9[σ]t

=156.6MPa

最大弯矩

= 116.03MPa<0.7[σ]t=116.9MPa

弯曲应力

剪切应力

当量应力σob

质量监管组的总满意率96%，常规调剂组的总满意率72%，组间总满意率对比，差异有统计学意义（P＜0.05）。见表1。

=156.6MPa

2.3 筒体端部应力计算

按GB/T 150.3-2011附录C.7卡箍紧固结构计算公式，对筒体端部a-a和b-b环向截面的当量应力进行强度校核。

在养殖户使用某些产品出现问题或有异议时，监测检验有时成为了不负责任的业务人员，甚至公司拖延时间、搪塞推脱的工具（用监测数据把养殖户搞的晕头转向无话可说）。有的时候直接成为销售的工具：用抗体监测等的所谓结果来攻毁他人、推销自己想推销的产品。这种情况下实际的监测结果已经不再重要，重要的是对业务员推销产品有没有帮助。从而出现不该出现的畸形怪事，没有监测，造数据说监测，或将真数据修改为假数据。

a-a环向截面的当量应力如下：

拉应力

由F+Fa引起的弯矩 M=(F+Fa)H1

1.3.1 适应症 ①治疗：曲霉菌、念珠菌（包括氟康唑耐药株）等引起的侵袭性真菌病以及宿主因素和GM/G试验阳性驱动的诊断治疗[3-5]；②预防：造血干细胞移植患者、粒缺持续>10d或化疗的血液恶性肿瘤患者、使用免疫抑制剂的器官移植患者、高危HIV感染患者以及腹膜炎患者预防真菌感染[3-5，8，9]。

=686063545.9 N·mm

沿中性面单位长度上的弯矩M1

=311305.5 N·mm/mm

=116.9MPa

弯矩M5=0

弯曲应力

当量应力σoa=σma+σa=117.88MPa<0.9[σ]t

=156.6MPa

b-b环向截面的当量应力如下：

弯曲应力

剪切应力

当量应力σob

但他的父母反对他爱这个。在众人眼里，那是低一等的戏子才干的活，就是做个农民种田养猪，也比像他们那样四处奔波还不定能吃上一口饭的强。虽然他父母似乎后来也略略有些后悔，事实上这样的民间艺人，凭一身技艺，除了可以吃饱肚子穿暖衣，还少些农民种田的苦，谁知道儿子生那场大病不是因着之前为一大家子太苦太累把自己身体给搞垮了，早知还不如让他去当这样的“戏子”呢。

=156.6MPa

3 平盖、卡箍、筒体端部的有限元分析

采用ANSYS 15.0软件进行平盖、卡箍、筒体端部局部静力学分析，为保证模型不发生导入错误，使用Workbench平台中Geometry模块建立三维实体模型。为了对局部结构进行应力分析，根据实际结构的力学对称性和计算目的，取平盖、卡箍、筒体端部局部的四分之一建立计算模型(图2)，添加16Mn材料的弹性模量和泊松比。

高校图书馆领导应重视馆员的继续教育，针对馆员的工作所需，关注馆员的生活品质，按照其个性化需求和职业发展的需要进行投资，提供有计划有组织有步骤的学习计划，诸如学习能力的培养、创新能力的建设、信息技术能力的造就等方面开展期限短次数多的教育培训。

  

图2 局部结构三维实体模型

在添加载荷和边界条件之前对模型划分网格，将网格划分(Mesh)设置中设置为保持中间节点，进行网格划分，对筒体、平盖与卡箍利用Refinement进行加密网格，共划分单元294 087个，包含节点数424 860个。最终单元为四面体带中间节点网格，等同于Solide92单元，网格细密程度满足线性化路径节点要求。

为保证模型受力情况接近实际受力情况，对零件接触部分设置不同接触类型。该结构受力为情况如下：平盖和筒体端部受到设备内压，平盖出现轴向运动趋势，将力通过平盖与卡箍接触面传递到卡箍上，卡箍受力后发生轴向移动趋势，筒体端部与卡箍接触面提供卡箍约束反力，使卡箍受到轴向拉力和来自与平盖、筒体端部轴向接触面的弯矩。通过以上分析，平盖，卡箍都有运动趋势，关键考虑卡箍与平盖、筒体端部接触压力，最终设置以下接触：平盖与卡箍轴向接触面设置frictional有摩擦的接触，设置摩擦系数为0.1；筒体端部与卡箍轴向接触面设置frictional有摩擦的接触，设置摩擦系数为0.1；平盖与筒体端部设置frictionless无摩擦的单边接触；平盖与卡箍两个径向接触面设置frictionless无摩擦的单边接触；筒体端部与卡箍两个径向接触面设置frictionless无摩擦的单边接触。以上接触都是接触面可分离的接触类型，最大限度的模拟了部件真实受力情况。接触面设置如图3所示。

  

图3 模型接触面设置

在有限元模型上设置约束和载荷：内表面施加内压载荷，筒体下端面通过圆柱坐标系施加轴向位移约束，模型对称面施加无摩擦对称约束，根据加载和约束条件进行模型分析计算，可以得到计算模型的应力分析结果。计算得到各局部结构Tresca应力云图如图4所示。

  

图4 局部结构Tresca应力云图

按照JB 4732-1995中表1的规定对各种应力类型及其组合应力进行应力强度评定。为了便于公式计算结果与有限元计算结果的比较，根据模型受力云图(图4)进行卡箍、平盖和筒体端部沿厚度方向的路径选取，路径选取示意图如图5所示，进行线性化处理并根据分析出的结果进行应力评定。

各截面的应力强度评定结果见表2。根据JB 4732-1995进行应力强度评定。局部一次薄膜应力强度极限为1.5KSm；一次薄膜加一次弯曲应力

  

图5 路径选取示意图

强度极限为1.5KSm；一次薄膜应力强度加二次弯曲应力强度极限为3.0Sm，Sm为许用应力强度。当水压试验时组合载荷系数K取1.25，气压试验时组合载荷系数K取1.15，其他工况下K取1.00，应力结果校核合格。经第三强度理论应力云图分析得到，筒体、平盖与卡箍轴向接触面存在压应力，平盖和卡箍存在弯曲应力，局部出现大的应力集中，但只限于零件表层，只会影响到疲劳寿命，对结构强度无影响，筒体出现局部薄膜应力和弯曲应力。接触面压应力如图6所示。

 

表2 各截面应力计算结果

  

路径位置SⅡ/MPa1.5KSm/MPaSⅣ/MPa3.0Sm/MPa评定结果A-A卡箍侧面97.1246287.1492合格B-B卡箍侧面71.5246290.2492合格C-C卡箍侧面70.8246292.7492合格D-D卡箍上部124.1246263.2492合格E-E卡箍下部126.5246263.1492合格F-F筒体端部59.6246218.2492合格G-G筒体端部轴向152.2246291.3492合格H-H平盖轴向155.3246108.2492合格I-I平盖轴向57.924681.3492合格J-J筒体直边205.0246301.0492合格K-K平盖中心10.4246128.0492合格

  

图6 接触面压应力

4 结束语

笔者对某公司设计制造的超临界CO2萃取釜卡箍快开的非标结构进行了设计研究，根据设计条件建立三维模型，并利用有限元分析ANSYS 15.0软件Workbench平台对设计条件下的装配体结构进行了静力学分析。在应力分析结果的基础上，对各应力出现峰值的各危险截面进行分析

校核，确定了所设计的卡箍快开结构的尺寸，并通过O形橡胶密封圈和弹簧储能密封圈双重密封，结构具有自紧作用，密封可靠，萃取釜开闭方便，并且在设计过程中对该结构进行了优化设计，使设备结构简单、尺寸紧凑，降低了制造和安装的困难度。在该设备制造过程中，一次性水压试验合格，对该快开结构进行了试验验证，为今后此类设备的卡箍式快开结构设计提供理论依据和参考。

基于校准的模型参数以及流域强人为干扰时期的气象资料，运用NAM模型模拟了1981—2008年的流域径流深，模拟值见表2。

参 考 文 献

[1] GB/T 150.1～150.4-2011，压力容器 [S].北京：中国标准出版社，2011.

[2] 李永泰，王文仲，张红梅，等.卡箍式快开釜分析设计[J].压力容器，2016，33(6)：18～25.

[3] JB 4732-1995.钢制压力容器——分析设计标准(2005年确认)[S].北京：新华出版社，2005.

[4] 杜勇，杨维清，郑欣杰，等.快开式密封连接高压萃取釜的研制[J].石油和化工设备，2012，15(8)：24～25.

[5] 董金善，顾伯勤.超临界萃取釜快开式密封连接结构设计[J].压力容器，2008，25(5)：13～15，29.