立式熱虹吸式再沸器畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、目 錄前 言4第一章 再沸器基本參數(shù)61.1、設(shè)計(jì)任務(wù)和設(shè)計(jì)條件61.2、再沸器類型的選擇61.3、流程的安排71.4、再沸器的熱流量計(jì)算71.5、流體的有效平均溫差71.6、傳熱面積的估算81.7、再沸器基本參數(shù)的初步確定81.7.1換熱器型號(hào)81.7.2折流板91.7.3拉桿111.7.4 防沖板12第二章 再沸器機(jī)械強(qiáng)度設(shè)計(jì)132.1 殼體壁厚計(jì)算132.2 管箱壁厚計(jì)算142.3 封頭壁厚計(jì)算152.4、管箱結(jié)構(gòu)162.4.1 管箱結(jié)構(gòu)尺寸確定162.4.2 管箱法蘭172.4.3 墊片182.5、固定管板計(jì)算192.6、殼體、管子與管板連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)232.6.1殼體與管板連接232.

2、6.2管子與管板連接232.7、管板與管箱連接252.8、判斷是否需要膨脹節(jié)252.9、開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)272.10、接管292.11、排氣、排液302.12、支座的選擇31第三章 結(jié)論34主要參考文獻(xiàn)34致 謝35第1章 再沸器的工藝設(shè)計(jì)1.1、 設(shè)計(jì)任務(wù)和設(shè)計(jì)條件設(shè)計(jì)一臺(tái)立式熱虹吸再沸器，以前塔頂蒸汽冷凝為熱源，加熱塔底釜液使其沸騰。前塔頂蒸汽組成：乙醇0.12，水0.88，均為摩爾分?jǐn)?shù)，釜液可視為純水。具體條件及物性如下 設(shè)計(jì)任務(wù)和設(shè)計(jì)條件如表1-1表1-1 設(shè)計(jì)任務(wù)和設(shè)計(jì)條件名稱殼程管程工作壓力mpa0.50.16設(shè)計(jì)溫度146130112冷凝量（kg/h）10908蒸發(fā)量（kg/h）83

3、53.81.2、物性數(shù)據(jù)殼程液體在定性溫度200下的物性數(shù)據(jù)：潛熱rc=1938.2kj/kg 熱導(dǎo)率c=0.663w/(m.k)黏度c=0.136mpa.s 密度 c=863.0kg/m3管程流體在定性溫度116下的物性數(shù)據(jù)：液相潛熱 rb=361.14 kj/kg 液相熱導(dǎo)率b=0.124 w/(m.k)液相黏度 b=0.24 mpa.s 液相密度 b=791 kg/m3表面張力 =0.0173n/m 液相比熱容cpb=1.6 kj/(kg.k)汽相密度 v=5.81 kg/m3 汽相黏度 v=0.009 mpa.s蒸汽壓曲線斜率（t/p）=0.00303 m2.k/kg物性數(shù)據(jù)1.3、流

4、程的安排該再沸器由于用于甲醇的蒸汽再沸，工藝設(shè)計(jì)時(shí)考慮到甲醇具有較高的清潔度，不易在管道內(nèi)產(chǎn)生污垢，具有飽和蒸汽冷凝的再沸器應(yīng)使飽和蒸汽走殼程，便于排出冷凝液，因此考慮甲醇走管程，水蒸氣走殼程。1.4、再沸器的熱流量計(jì)算查設(shè)計(jì)常用標(biāo)準(zhǔn)得水蒸氣在管道中常用速度范圍為2040m/s,本設(shè)計(jì)取30m/s，則進(jìn)口流量 (1-1)又查水蒸氣在160時(shí)密度為3.252則殼程冷凝量 (1-2)查化工原理殼程在時(shí)潛熱則熱流量 (1-3)1.5、流體的有效平均溫差 因采用逆流換熱，則 (1-4)1.6、傳熱面積的估算 根據(jù)物料性質(zhì)選取 則傳熱面積 (1-5) 圓整取1.7、再沸器基本參數(shù)的初步確定 1.7.1換

5、熱器型號(hào)管徑：選用較小的管子，可以提高流體的對(duì)流給熱系數(shù)，并使單位體積設(shè)備中的傳熱面積增大，設(shè)備較緊湊，單位傳熱面積的金屬耗量小，但制造麻煩，小管子易結(jié)垢，不易清洗，可用于較清潔流體，由于甲醇腐蝕性小，是清潔流體，故可選用的不銹鋼。管心距：由于管程介質(zhì)干凈，管外無(wú)需清洗，取管心距 (1-6)管長(zhǎng)：按單管程計(jì)算，取管長(zhǎng)則傳熱管管數(shù) (1-7)管子采用正三角形排列，則 (1-8)求得，則正六邊形對(duì)角線上傳熱管數(shù)目 (1-9)則單程換熱器殼體內(nèi)徑 (1-10)查標(biāo)準(zhǔn)取 1.7.2折流板 1.7.2.1選擇弓形折流板 設(shè)置折流板的目的是為了提高殼程流體的流速，增加湍動(dòng)程度，并使殼程流體垂直沖刷管束，以

6、改善傳熱，增大殼程流體的傳熱系數(shù)，同時(shí)減少結(jié)垢。 弓形折流板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能優(yōu)良，一般標(biāo)準(zhǔn)換熱器中只采用這種形式，弓形折流板切去的圓缺高度一般是殼體內(nèi)徑的10%40%，常用值為20%25%，經(jīng)驗(yàn)證明，20%的切口最為適宜，在相同的壓力降下，能提供最好的傳熱性能。 折流板間距b的選取最好使殼體直徑處的管間流動(dòng)面積與折流板切口處的有效流動(dòng)面積近似相等，這樣可以減少介質(zhì)在通過(guò)缺口前后由于流通面積的擴(kuò)大與收縮而引起的壓力損失。對(duì)于20%的切口，符合此要求的折流板間距b為殼體直徑的三分之一，一般情況下可使折流板間距不大于或小于/5. 折流板高度h初步確定 (1-11)由排管分布圖知，應(yīng)將尺寸調(diào)整到被切除管

7、孔保留到小于1/2孔位，取折流板間距b初步確定 (1-12)圓整取b=200mm 1.7.2.2 折流板厚度折流板厚度與殼體直徑、換熱管無(wú)支撐長(zhǎng)度有關(guān)，厚度選取4mm，如表1-2 表1-2 折流板厚度/mm 殼體公稱直徑換熱管無(wú)支撐長(zhǎng)度300,600,厚度159325454007004561.7.2.3折流板與殼體間隙 折流板與殼體的間隙依據(jù)制造安裝條件，在保證順利的裝入前提下，越小越好，以減少殼程中旁路損失，排列方式采用水平切口。查表4-2（化工單元過(guò)程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)）取折流板外徑允許偏差-0.5mm，如表1-3表1-3折流板外直徑/mm公稱直徑dn400,500,900,1300折流板名義

8、外直徑dn2.5dn3.5dn4.5dn6折流板外徑允許偏差-0.5-0.81.7.2.4 折流板的管孔折流板上管孔中心距等于管心距，公差為相鄰兩孔0.3mm，任意兩孔折1.00mm，折流板上管孔加工后兩端必須倒角0.545流板的管孔直徑有表4-5查得允許偏差為+0.4mm表1-4換熱器折流板管孔尺寸及允許偏差/mm 換熱管外徑d10141925折流板管孔直徑10.514.619.625.8管孔直徑允許偏差+0.40折流板結(jié)構(gòu)形式如圖1 圖1 折流板結(jié)構(gòu)形式1.7.3拉桿本設(shè)計(jì)采用拉桿定距結(jié)構(gòu)，拉桿一端用螺紋擰入管板，每?jī)蓧K折流板之間的間距用定距管固定，每根拉桿最后一塊折流板用兩個(gè)螺母鎖緊固定

9、，這種形式易于調(diào)節(jié)折流板之間夾緊程度，在穿進(jìn)換熱管后，各折流板處于相對(duì)自由狀態(tài)。拉桿直徑由表4-7查得取16mm拉桿數(shù)量由表4-8查得取4mm因?yàn)檎哿靼彘g距b=200mm所以拉桿長(zhǎng)度選取3根 (1-13) 1根 (1-14)拉桿結(jié)構(gòu)形式如圖2圖2 拉桿結(jié)構(gòu)形式 1.7.4 防沖板為了防止殼程物料進(jìn)口處流體對(duì)換熱管表面的直接沖刷，引起腐蝕及振動(dòng)，應(yīng)在流體入口處裝置防沖板，以保護(hù)換熱管。防沖板在殼體內(nèi)的位置，應(yīng)使防沖板周邊與殼體內(nèi)壁形成的流通面積為殼程進(jìn)口接管截面積的11.25倍。也就是接管與殼體內(nèi)表面形成的馬鞍形和防沖板平面間形成圓柱形側(cè)面積，實(shí)際上接管管徑確定后，就是一個(gè)防沖板與殼體內(nèi)壁的高度

10、h的確定，一般規(guī)定h=（1/41/3）接管外徑，則 (1-15)圓整取h=20mm防沖板為不銹鋼時(shí)最小厚度取4mm防沖板結(jié)構(gòu)形式如圖3圖3 換熱器防沖板結(jié)構(gòu)形式第二章 再沸器機(jī)械強(qiáng)度設(shè)計(jì) 2.1 殼體壁厚計(jì)算 根據(jù)工藝條件，殼程設(shè)計(jì)壓力為，焊接采用雙面對(duì)接焊局部無(wú)損探傷，焊接接頭系數(shù)，材料用q235-b， ， 取鋼板厚度負(fù)偏差，腐蝕余量，則 (2-1)則壁厚 (2-2)考慮到換熱器立體擺放，殼體上需要安裝支座，為此適當(dāng)增加筒體壁厚，且對(duì)合金鋼最小壁厚要求，取筒體名義厚度為，水壓試驗(yàn)壓力為 (2-3)則 (2-4)所用q235-b材料在常溫是，則 (2-5)因故水壓強(qiáng)度滿足要求氣壓試驗(yàn) (2-6

11、) (2-7)故氣壓試驗(yàn)滿足要求2.2 管箱壁厚計(jì)算 再沸器管箱選用材料q235-b，該材料在設(shè)計(jì)溫度下，焊接采用雙面對(duì)接焊局部無(wú)損探傷，焊接接頭系數(shù)，設(shè)計(jì)壓力，鋼板厚度負(fù)偏差，腐蝕余量，則 (2-8) 管箱名義厚度為 (2-9) 圓整取 水壓試驗(yàn)壓力 (2-10) 則 (2-11) 所用材料q235-b在常溫時(shí)，則 (2-12)因，故水壓試驗(yàn)滿足要求氣壓試驗(yàn) (2-13)則 (2-14)因，故水壓試驗(yàn)滿足要求 2.3 封頭壁厚計(jì)算封頭采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，材料采用q235-b，則 (2-15)由于管箱壁厚取6mm故封頭厚度圓整取6mm在此情況了壓力試驗(yàn)一般都滿足要求標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭結(jié)構(gòu)形式如圖4

12、圖4 標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭結(jié)構(gòu)2.4、管箱結(jié)構(gòu) 2.4.1 管箱結(jié)構(gòu)尺寸確定管箱的作用是把由管道來(lái)的管程流體均勻分布到各傳熱管和把管內(nèi)流體匯集在一起送出，本設(shè)計(jì)采用單程換熱器，其結(jié)構(gòu)如圖5圖5 管箱結(jié)構(gòu)形式 管箱所要確定的尺寸主要是由排管圖確定的分程隔板位置尺寸，由殼程直徑?jīng)Q定的管箱直徑以及管箱長(zhǎng)度尺寸，管箱長(zhǎng)度尺寸的確定是以保證流體分布均勻、流速合理以及強(qiáng)度因素來(lái)限定最小長(zhǎng)度，而已制造安裝方便來(lái)限制最大長(zhǎng)度的。還要求管箱上各相鄰焊縫之間距離大于或等于4s，且應(yīng)大于或等于50mm，s為管箱壁厚，單程管箱采用軸向接管時(shí)，接管中心線上的管箱長(zhǎng)度應(yīng)大于或等于接管內(nèi)徑的1/3. 即 (2-16) 綜合考慮管

13、箱應(yīng)有足夠空間來(lái)均勻輸送流體，由標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭曲面高度，直邊高度為25mm，質(zhì)量為14.57kg 取，則管箱筒節(jié)長(zhǎng)為250mm 2.4.2 管箱法蘭換熱器常采用的法蘭結(jié)構(gòu)形式為：平焊法蘭及對(duì)焊法蘭。法蘭封面形式：平面、凸凹面和榫槽面。法蘭的結(jié)構(gòu)形式和密封面形式，應(yīng)根據(jù)使用介質(zhì)、設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度、公稱直徑等因素來(lái)決定。 設(shè)備法蘭標(biāo)準(zhǔn)有： jb/t 4701 甲型平焊法蘭 jb/t 4702 乙型平焊法蘭 jb/t 4703 長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭甲型平焊法蘭選用的壓力范圍為0.251.6mpa ,乙型平焊法蘭選用的壓力范圍為0.254mpa，長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭選用的壓力范圍為0.66.4mpa。法蘭尺寸如表1

14、-5表1-5甲型平焊法蘭系列尺寸/mm公稱直徑dn法蘭螺柱規(guī)格數(shù)量5006305905555455423523m2020根據(jù)設(shè)計(jì)條件，管箱法蘭選取甲型平焊法蘭，如圖6圖6 管箱法蘭結(jié)構(gòu)2.4.3 墊片 設(shè)備墊片標(biāo)準(zhǔn)主要有：jb/t 4704 非金屬軟墊片 jb/t 4705 纏繞墊片jb/t 4706 金屬包墊片一般情況下非金屬軟墊片適用于甲型平焊法蘭、乙型平焊法蘭、長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭，法蘭密封面形式為光滑密封面和凹凸密封面，纏繞墊片適用于乙型平焊法蘭、長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭，法蘭密封面形式為光滑密封面、凹凸密封面、榫槽密封面。金屬包墊片適用于乙型平焊法蘭和長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭，法蘭密封面形式為光滑密封面、凹凸密封面

15、、榫槽密封面。墊片的外徑d、內(nèi)徑d，按相應(yīng)墊片標(biāo)準(zhǔn)選取。也可按所選用的法蘭的密封面形式、尺寸定取，這時(shí)可由公稱直徑定墊片的內(nèi)徑d，在參考標(biāo)準(zhǔn)給出的法蘭墊片寬度求得墊片外徑d。墊片的選擇要綜合考慮操作介質(zhì)的性質(zhì)、操作壓力、操作溫度以及需要密封程度，對(duì)墊片本身要考慮墊片性能，壓緊面形式，螺栓力大小以及拆裝后復(fù)用的次數(shù)，對(duì)高溫高壓的情況一般多采用金屬墊片，中溫中壓可采用金屬與非金屬組合式或非金屬墊片，中、低壓情況多采用非金屬墊片，高真空或深冷溫度下以采用金屬墊片為宜。根據(jù)條件要求，再沸器屬于低壓容器，根據(jù)工作壓力0.3mpa，工作溫度130，所以采用密封墊圈寬20mm的石棉橡膠墊片（平形），厚度為3

16、mm。2.5、固定管板計(jì)算 管板比起圓平板其受力復(fù)雜得多，且這些力往往難以估計(jì)，本設(shè)計(jì)采用bs法計(jì)算管板強(qiáng)度，bs法是把管板當(dāng)作承受均布載荷且放置在彈性基礎(chǔ)上的圓板，計(jì)入孔削弱的影響，計(jì)算最大彎曲應(yīng)力，管板孔直徑和允差如下表1-6 表1-6換熱管和管板孔直徑允許偏差/mm換熱管外徑10141925允許偏差級(jí)0.150.20級(jí)0.200.40管板管孔直徑級(jí)10.2014.2519.2525.25級(jí)10.3014.4019.4025.40允許偏差級(jí)+0.15級(jí)+0.15+0.20又要求知，本設(shè)計(jì)壓力屬低壓，故選用級(jí) 管板采用q235-b，換熱管采用20號(hào)碳素鋼假設(shè)管板厚度取 b=35mm總換熱換管

17、數(shù)量 n=121一根管壁金屬的橫截面積為 (2-17)開孔強(qiáng)度削弱系數(shù)（單程） 兩管板間換熱管有效長(zhǎng)度l估取2000mm計(jì)算系數(shù)k (2-18) 則k=3.86 按管板簡(jiǎn)支考慮，依k值查圖4-45、圖4-46、圖4-47得 又查得q235-b和20號(hào)鋼的彈性模量為 筒體殼壁金屬的橫截面積 (2-19)筒體內(nèi)徑截面積 (2-20)管板上管孔所占的總截面積 (2-21)則管子與筒體剛度比 (2-22)系數(shù) (2-23)系數(shù) (2-24)查得筒體、管子的線膨脹系數(shù)為 則換熱管與殼體總膨脹差為 (2-25) 則最大壓差 (2-26) 則當(dāng)量壓差為 (2-27) 則管板最大應(yīng)力 (2-28)管子最大應(yīng)力

18、 (2-29)或 (2-30)管板采用q235-b 換熱管采用20號(hào)鋼 管板，管子強(qiáng)度校核 故管板厚度滿足強(qiáng)度要求，考慮管板雙面腐蝕取，則取實(shí)際管板厚度為39mm管板結(jié)構(gòu)形式如圖7圖7 兼作法蘭管板結(jié)構(gòu)圖2.6、殼體、管子與管板連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.6.1殼體與管板連接 管板與殼體的連接依換熱器的結(jié)構(gòu)形式分為可拆連接及不可拆連接，可拆連接主要用于浮頭式、u形管式和填料函式換熱器的固定端管板，不可拆連接在剛性結(jié)構(gòu)換熱器中采用，其兩端管板的內(nèi)側(cè)面直接焊在殼體上，而根據(jù)兩端管板的外側(cè)面連接形式又分為管板兼作法蘭和不兼作法蘭，前者用于管側(cè)介質(zhì)壓力及密封性能要求不高的場(chǎng)合即通常稱為固定管板式換熱器，后者多用

19、于管側(cè)壓力很高或密封性能要求也高的高壓高溫?fù)Q熱器中。本設(shè)計(jì)采用的是延長(zhǎng)部分兼作法蘭的管板，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，采用角焊縫，結(jié)構(gòu)如圖8圖8 兼作法蘭的管板與殼體的連接結(jié)構(gòu) 2.6.2管子與管板連接為了防止管子與管板連接處的破壞，必須正確選擇連接形式和制造工藝，防止管束振動(dòng)，對(duì)于有高溫介質(zhì)沖刷的部位，采取適當(dāng)?shù)母魺岱雷o(hù)結(jié)構(gòu)，對(duì)于溫差壓力過(guò)大的采取有效的補(bǔ)償措施，管子與管板的連接形式有強(qiáng)度脹接、強(qiáng)度焊接與脹焊接混合結(jié)構(gòu)。本設(shè)計(jì)采用強(qiáng)度焊接連接，能保證換熱管與管板連接的密封性能及抗拉脫強(qiáng)度的焊接，管子和管板的焊接目前采用廣泛，由于管孔不需開槽，而且管孔的粗糙度要求不高，管子端部不需要退火和磨光，因此加工方便

20、，也不需要像脹接那樣一定得和管板有硬度差，在高壓、高溫條件下還可考慮選用強(qiáng)度高的低合金管等，在高溫高壓下能保證連接處得緊密性和抗拉脫性，當(dāng)管子焊接處有滲漏可以補(bǔ)焊，管子破漏，可以用專門刀具劃掉焊縫，重新更換新管子，基于以上要求和特點(diǎn)，故選擇強(qiáng)度焊接連接，結(jié)構(gòu)如圖9圖9 換熱器管板與管子連接2.7、管板與管箱連接 管板與管箱連接多數(shù)是靠法蘭連接，形式很多，隨著溫度，壓力及耐腐蝕情況不同而異，在設(shè)計(jì)中應(yīng)合理選擇不同連接形式，對(duì)設(shè)備的制造，安全以及節(jié)約材料有重要的意義。 固定管板式換熱器的管板與管箱法蘭連接形式比較簡(jiǎn)單，除了滿足工藝上要求選擇一定的密封面形式外，按壓力、溫度來(lái)選用法蘭結(jié)構(gòu)形式，本設(shè)計(jì)

21、采用平面密封形式，平面密封形式使用于管程操作壓力小于1.6mpa，且對(duì)密封性要求不高的情況，結(jié)構(gòu)如圖10圖10 固定管板式換熱器管板與管箱的連接2.8、判斷是否需要膨脹節(jié)膨脹節(jié)是裝在固定管板式換熱器上的撓性構(gòu)件，依靠這樣易變形的撓性構(gòu)件對(duì)管子與殼體的熱膨脹差進(jìn)行補(bǔ)償，以此來(lái)緩解和降低殼體與管子因溫差而引起的溫差應(yīng)力管殼壁溫差所產(chǎn)生的軸向力 (2-31)其中 (2-32) (2-33)則 (2-34)壓力作用于殼體上的軸向力 (2-35)其中 (2-36)則 (2-37)壓力作用在管子上的軸向力 (2-38)則殼體最大應(yīng)力 (2-39)換熱管最大應(yīng)力 (2-40)又因 (2-41）故滿足設(shè)計(jì)要求

22、，本換熱器不需要設(shè)置膨脹節(jié)2.9、開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)由于各種工藝和結(jié)構(gòu)上的要求，不可避免地要在容器上開孔并安裝接管，開孔以后，除削弱器壁的強(qiáng)度外，在殼體和接管的連接處，因結(jié)構(gòu)的連接性被破壞，會(huì)產(chǎn)生很高的局部應(yīng)力，給容器的安全操作帶來(lái)隱患，因此壓力容器設(shè)計(jì)必須充分考慮開孔的補(bǔ)強(qiáng)問(wèn)題。壓力容器接管補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)通常采用局部補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)，主要有補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)、壁厚補(bǔ)強(qiáng)和整鍛件補(bǔ)強(qiáng)。而開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則有等面積補(bǔ)強(qiáng)和極限分析補(bǔ)強(qiáng)，一般設(shè)計(jì)都用等面積補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，壓力容器常常存在各種強(qiáng)度裕量，例如接管和殼體實(shí)際厚度往往大于強(qiáng)度需要的厚度，接管根部有填角焊縫，焊接接頭系數(shù)小于1但開孔位置不在焊縫上，這些因素相當(dāng)于對(duì)殼體進(jìn)行了局

23、部加強(qiáng)，降低了薄膜應(yīng)力從而也降低了開孔處得最大應(yīng)力，因此，對(duì)于滿足一定條件的開孔接管，可以不予補(bǔ)強(qiáng)。gb150規(guī)定，當(dāng)在設(shè)計(jì)壓力小于或等于2.5mpa的殼體上開孔，兩相鄰開孔中心的間距（對(duì)曲面間距以弧長(zhǎng)計(jì)算）大于兩孔直徑之和的兩倍，且接管公稱直徑小于或等于89mm時(shí)，只要接管最小厚度滿足下表要求，就不另行補(bǔ)強(qiáng)，不另行補(bǔ)強(qiáng)尺寸如表1-7 表1-7不另行補(bǔ)強(qiáng)的接管最小厚度/mm接管公稱直徑253238454857657689最小厚度3.54.05.06.0所以依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，甲醇出口管需要進(jìn)行開孔補(bǔ)強(qiáng)校核，等面積補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)方法主要用于補(bǔ)強(qiáng)圈結(jié)構(gòu)的補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算，基本原則就是使有效補(bǔ)強(qiáng)的金屬面積等于或大于開孔所削

24、弱的金屬面積。等面積補(bǔ)強(qiáng)法是以無(wú)限大平板上開小圓孔的孔邊應(yīng)力分析作為其理論依據(jù)，但實(shí)際的開孔接管時(shí)位于殼體而不是平板上，殼體總有一定的曲率，為減少實(shí)際應(yīng)力集中系數(shù)與理論分析結(jié)果之間的差異，必須對(duì)開孔的尺寸和形狀給予一定的限制。gb150對(duì)開孔最大直徑做了如下限制圓筒上開孔的限制，其內(nèi)徑時(shí)，開孔最大直徑，且;當(dāng)其內(nèi)徑時(shí)，開孔最大直徑，且。開孔補(bǔ)強(qiáng)采用等面積補(bǔ)強(qiáng)法，由工藝設(shè)計(jì)給定的接管尺寸為，考慮實(shí)際情況選20號(hào)鋼，。接管計(jì)算厚度 (2-42)接管有效厚度 (2-43)開孔直徑 (2-44)接管有效補(bǔ)強(qiáng)寬度 接管外側(cè)有效補(bǔ)強(qiáng)高度 (2-45)需補(bǔ)強(qiáng)面積 (2-46) 可以作為補(bǔ)強(qiáng)的面積為 (2-4

25、7) (2-48)因 (2-49)故該接管補(bǔ)強(qiáng)的強(qiáng)度足夠，不需要另設(shè)補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)2.10、接管（1）按要求取殼程進(jìn)汽口管為 殼程出汽口管為 管程進(jìn)口管為 管程出口管為（2） 接管伸出長(zhǎng)度確定 接管伸出殼體（或管箱殼體）外壁的長(zhǎng)度，主要考慮法蘭形式、焊接操作條件、螺栓拆裝，有無(wú)保溫及保溫厚度等因素決定，一般最短應(yīng)符合下式 其中h為接管法蘭厚度，為接管法蘭的螺母厚度，為保溫層厚度，為接管伸出長(zhǎng)度 接管法蘭選用帶頸平焊鋼制管法蘭 蒸汽進(jìn)口法蘭 so50(b)-ff 冷凝水出口法蘭so32(b)-ff 甲醇進(jìn)口法蘭 so80(b)-ff 甲醇出口法蘭 so150(b)-ff 則蒸汽進(jìn)口伸出長(zhǎng)度 (2-50

26、) 蒸汽出口伸出長(zhǎng)度 (2-51) 甲醇進(jìn)口伸出長(zhǎng)度 (2-52) 甲醇出口伸出長(zhǎng)度 (2-53)上述估算后應(yīng)圓整到標(biāo)準(zhǔn)尺寸由表4-12的接管伸出長(zhǎng)度圓整 （3）接管安裝位置最小尺寸確定 不帶補(bǔ)強(qiáng)圈 (2-54) 為考慮焊縫影響，一般取倍殼體壁厚且不小于50100mm則蒸汽進(jìn)口 (2-55) 蒸汽出口 (2-56)接管安裝結(jié)構(gòu)尺寸如圖11圖11 殼程接管安裝位置2.11、排氣、排液為提高傳熱效率，排除或回收工作殘夜（氣），凡不能借助其他接管排氣、排液的換熱器殼程和管程的最高、最低點(diǎn)，分別設(shè)置排氣、排液接管，排氣、排液接管的端部必須與殼體和管箱殼體內(nèi)壁平齊。立式換熱設(shè)備，殼程的介質(zhì)為蒸汽時(shí)，排氣

27、可采用在筒體上部開設(shè)不小于16mm的孔，排液時(shí)在筒體底部開設(shè)小孔，排氣管選用，排液管選用換熱管殼程排液口如圖12，排汽口如圖13圖12 換熱管排液口圖13 換熱管排汽口2.12、支座的選擇 支座是用來(lái)支承容器及設(shè)備重量，并使其固定在某一位置的壓力容器附件，在某些場(chǎng)合還受到風(fēng)載荷、地震載荷等動(dòng)載荷的作用，壓力容器支座的結(jié)構(gòu)形式很多，根據(jù)容器自身的安裝形式，支座可以分為兩大類:立式容器支座和臥式容器支座，因本設(shè)計(jì)采用的是立式再沸器，故選用立式容器支座。立式容器有耳式支座、支承式支座、腿式支座和裙式支座等四種支座，中、小型直立容器采用前三種支座，高大的塔設(shè)備則廣泛采用裙式支座。耳式支座又稱懸掛式支座

28、，它由筋板和支腳板組成，廣泛用于反應(yīng)釜及立式換熱器等直立設(shè)備上，優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、輕便，但對(duì)器壁會(huì)產(chǎn)生較大的局部應(yīng)力，因此，當(dāng)容器較大或器壁較薄時(shí)，應(yīng)在支座與器壁間加一不銹鋼墊板耳式支座分為a型（短臂）和b型（長(zhǎng)臂）兩類，每類又有帶墊板和不帶墊板兩種，不帶墊板的分別以an和bn表示，b型耳式支座有較大安裝尺寸，當(dāng)容器外面包有保溫層，或者將容器直接放置在樓板上時(shí)，宜選用b型。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，采用b型耳式支座。查標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭重為 (2-57)筒體、管板重量估算 (2-58)法蘭重量估算 (2-59)管子重量估算 (2-60)介質(zhì)、甲醇溶液重量估算 (2-61)則設(shè)備總質(zhì)量為 (2-62)取水平地震力 (

29、2-63)水平風(fēng)載荷 (2-64) 則耳式支座實(shí)際承受載荷的近似計(jì)算 (2-65)由jb/t 4725-92，耳式支座主要尺寸如表1-7 表1-7耳式支座主要尺寸 mm 允許載荷q,kn容器公稱直徑dn高度h底板墊板103006001251006063016012562020500100016012580840200160624允許載荷q,kn支座號(hào)b型筋板地腳螺栓支座質(zhì)量ma型an型b型bn型10116080524m201.70.72.51.6202180100624m203.01.54.32.8 由計(jì)算和標(biāo)準(zhǔn)耳式支座主要尺寸選取b型20kn耳式支座，耳式支座結(jié)構(gòu)形式如圖14圖14 換熱器筒體耳式支座結(jié)構(gòu)形式第三章 結(jié)論此次設(shè)計(jì)全面了解了換熱器的工作原理和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，熟練地應(yīng)用了autocad繪圖軟件。在設(shè)計(jì)初期，翻譯了英文