化工設(shè)計(jì)_年產(chǎn)55萬(wàn)噸甲醇精餾車間設(shè)計(jì)_粗甲醇預(yù)熱器設(shè)計(jì)1

1、化工設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)年產(chǎn)55萬(wàn)噸甲醇精餾車間設(shè)計(jì)粗甲醇預(yù)熱器的設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：料 學(xué)校：邙剋邙哥 專業(yè)班級(jí)：斟詈101 學(xué)號(hào)：10412041 指導(dǎo)老師：卒糾vi目錄1.1設(shè)計(jì)條件及主要物性參數(shù)31. 1.1設(shè)計(jì)條件31.1.2. 主要物性參數(shù)31.2工藝設(shè)計(jì)計(jì)算41.2. 1.估算傳熱面積41.2. 2.換熱器工藝結(jié)構(gòu)51.2.3.殼體內(nèi)徑61.2. 4折流板71.2. 5.其它主要附件71.2. 6 接管71.3換熱器核算81.3. 1.熱流量核算81.3.2換熱器內(nèi)流體阻力計(jì)算101.4設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算121. 4. 1筒體及封頭壁厚計(jì)算121 .4. 2主要附件選型131.4. 3接管選型及補(bǔ)強(qiáng)

2、141 .4. 4管板的選型171.4. 5管箱的選型171.4. 6鞍座的選型181. 5主要結(jié)構(gòu)尺寸及計(jì)算結(jié)果匯總18附錄：預(yù)熱器裝配圖191.1設(shè)計(jì)條件及主要物性參數(shù)1.1.1設(shè)計(jì)條件1. 設(shè)計(jì)任務(wù)粗中醇原料預(yù)熱器設(shè)計(jì)，對(duì)冷物流粗中醇（中醇90%）進(jìn)行預(yù)熱（由40t 加熱至69 °c）,年需量60. 9萬(wàn)噸/年，壓力為0. 15mpa,要求管程和殼程壓差均 小于50kpa,設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)式列管換熱器。2. 選擇換熱器類型流體溫度的變化情況：混合流體進(jìn)口溫度為40qc，出口溫度為69 qc，壓力 為0. 15mpa,查表得對(duì)應(yīng)飽和蒸汽溫度為111. 2t。出口溫度不變，但發(fā)生相變， 轉(zhuǎn)

3、化為水。由于管程和殼程壓差均小于50kpa,且進(jìn)出口溫度變化不大。因此， 選用固定管板式換熱器。3. 流程安排因?yàn)轱柡驼羝容^清凈，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)與流速無(wú)關(guān)且冷凝液容易排出。所以 飽和蒸汽宜走殼程。而甲醇的黏度n（0.5-1） x10'3pa-so宜走管程。綜上， 甲醇走管程，水蒸氣走殼程。1. 1.2.主要物性參1. 定性溫度對(duì)于一般氣體和水等低粘度流體，其定性溫度可取流體進(jìn)出口溫度的平均 值。查表得甲醇黏度都很低，故管程液體的定性溫度為= 54.5 °c殼程飽和水蒸汽在0. 15mpa壓力下的定性溫度為f 111.2 °c。2. 各組分物性參數(shù)根據(jù)定性溫度分別查到

4、管程和殼程流體的有關(guān)物性數(shù)據(jù)。如下表表1 水蒸氣在111. 2°c i的物性參數(shù)密度p0.8585 kg/m3定壓比熱容cp4.235 kj-kg 1-k l焓ah466. 4 kj-kg '-k 1汽化熱r2228.9 kj-kg'1熱導(dǎo)率入0.685k'1黏度n0. 256x 10-3 pa-s密度p793 kg/m3定壓比熱容cp2.65 kj.kg'k-1熱導(dǎo)率入0. 187 w.m' k-1黏.度n0.49xlo3 pa-s1.2工藝設(shè)計(jì)計(jì)算1.2.1.估算傳熱面積1. 換熱器的熱流量在熱損失可以忽略不計(jì)的條件下，對(duì)于無(wú)相變的物流，換

5、熱器的熱流量由下 式確定：4>=其中6.09 xlo8 330x24= 76913kg/hdt-t2-t ,=69-40=29 k所以熱流量 0 = q”,c聲=76913 x 2.65 x 29 = 5.91 x 106 kj/h= 1641. 88kw 對(duì)于有相變化的單組份飽和蒸汽冷凝過(guò)程，其熱流量衡算可表示為中則飽和水蒸氣的用量a =u94xlq6 =2653 kg/h h rh 2228.92. 平均傳熱溫差由于在相同德流體進(jìn)出口溫度下，逆流流型具有較大的傳熱溫差，所以在工 程上，若無(wú)特殊需要，均采用逆流。故本次設(shè)計(jì)采用逆流方式。inin1112-403. 估算傳熱面積kt假設(shè)

6、k=600 w/ (m2 k)所以 a =_5.91x109_ = 49.4 m p 3600x600x55.41.2. 2.換熱器工藝結(jié)構(gòu)1. 管徑及管內(nèi)流速若選擇較小的管徑，管內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)可以提高，而且對(duì)于同樣的傳熱面積 來(lái)說(shuō)可以減小殼體直徑。但管徑小，流動(dòng)阻力大，清洗困難，設(shè)計(jì)可根據(jù)具體情 況用適宜的管徑。管內(nèi)流速的大小對(duì)表而傳熱系數(shù)及壓力降的影響較大，一般要求所選的流速 應(yīng)使流體處于穩(wěn)定的湍流狀態(tài)，即雷諾指數(shù)大于10000,對(duì)于傳熱熱阻較大的流 體后易結(jié)垢流體應(yīng)選取較大的流速。另外還要考慮在所選的流速下，換熱器應(yīng)有 適當(dāng)?shù)墓荛L(zhǎng)和管程數(shù)，并保證不會(huì)由于流體的動(dòng)力沖擊導(dǎo)致管子強(qiáng)烈振動(dòng)而損

7、壞 換熱器。綜上考慮，選用0 = 25x2.5mm無(wú)縫鋼管(20號(hào)鋼)，選取管內(nèi)流速u=lm/s。2. 確定管長(zhǎng)、管程數(shù)和總管數(shù)選定管徑和管內(nèi)流速后，可以k式確定換熱器的單程傳熱管數(shù)。n = =翌= 85.6 « 86 根d：u 3600x 793 x * x (0.025 - 2x 0.0025)2 x 1單程傳熱管長(zhǎng)度：l = - =7. 3m nx7rd() 3.14 x 86 x 0.025如果按單程計(jì)算的傳熱管長(zhǎng)度太長(zhǎng)，則應(yīng)采用多管程。確定了每程傳熱管長(zhǎng)度之后，即可求管程數(shù)。取每程傳熱管長(zhǎng)度1=4. 5 m17 3貝ij 管程數(shù) n=- = = 1.6-2 i 4.5換熱器

8、的總傳熱管數(shù)為a = ；v*zt = 2x86 = 172 (根)3. 平均傳熱溫差校正及殼程數(shù)選用多管程換熱器損失部分傳熱溫差，這種情況k的平均傳熱溫差由逆計(jì)算，其中溫差校正系數(shù)與流體的進(jìn)出口溫度有關(guān)，也與換 熱器的殼程數(shù)及管程數(shù)有關(guān)。其中熱流體的溫降_7；-r2 =111.2-111.269-40冷流體的溫升69-40111.2-40=0.407對(duì)單側(cè)溫度變化流體，逆流的平均傳熱溫差相等。即心=1，殼程數(shù)為1=£2逆=1x55.4 = 55.4 c4. 傳熱管排列傳熱管在管板上的排列冇三種基本形式，即正方形、正四邊形和同心圓排列。傳熱管的排列應(yīng)使其在整個(gè)管板上均勻而緊湊地分布，同

9、時(shí)還有考慮流體性 質(zhì)，管箱結(jié)構(gòu)及加工制造等方面等方面的要求。一般說(shuō)來(lái)，正三角形排列在管板 面積上課排較多的傳熱管，而且管外表面的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)較大。但正三角形排列 時(shí)管外機(jī)械清洗較為閑難，而且管外流體的流動(dòng)阻力也較大。正方形排列在同樣 的管板面積上可配置的傳熱管最少，但管外易于進(jìn)行機(jī)械清洗，所以當(dāng)傳熱管外 壁需要機(jī)械淸洗時(shí)，常采用這種排列方法。同心闕排列方式的優(yōu)點(diǎn)在于靠近殼體 的地方管子分布較為均勻，在殼體直徑很小的換熱器中可排列的傳熱管數(shù)比正三 角形排列還多。由于殼外是清潔的飽和蒸汽，所以采用正三角形排列。5. 管心距管板上兩傳熱管中心距離稱為管心距。管心距的大小主要與傳熱管和管板的 連接方式

10、有關(guān)，此外還要考慮到管板強(qiáng)度和清洗外管面所需的空間。傳熱管和管板的鏈接方式有脹接和焊接兩種，當(dāng)采用脹接法，采用過(guò)小的管 心距，常會(huì)造成管板變形。而采用焊接法時(shí)，管心距過(guò)小，也很難保證焊接質(zhì)量， 因此管心距應(yīng)有一定的數(shù)值范圍，一般情況下，脹接時(shí)，取管心距t=(1.31. 5)d(j. 焊接時(shí)，取t=1.25d0=o.o175。本次設(shè)計(jì)選取焊接法。多管程結(jié)構(gòu)中，隔板占有管板部分面積。一般情況下，隔板中心到離其最近 一排管中心距離可用下式計(jì)算s = + 6 (mm)2當(dāng) d0=25mm 時(shí)，取管心距 t=l. 25d()=1.25x25=31.25 « 32州州 32各程相鄰管心距2s =

11、 2x(- + 6) = 44/77/77 26. 管束的分程方法采用多管程，則需要在管箱中安裝分程隔板。分程時(shí)，應(yīng)使各程管字?jǐn)?shù)目大 致和等，隔板形式要簡(jiǎn)單，密封長(zhǎng)度要短，一般采用偶數(shù)管程。管朿分程方法常采用平行法。1.2.3.殼體內(nèi)徑多管程換熱器殼體的內(nèi)徑與傳熱管數(shù)、管心距和管程數(shù)有關(guān):d = l.q5t其中i為管板利用率，取n=o. 8則殼體內(nèi)徑d二,.0磬493醐，整圓可取，醐1.2.4折流有列管式換熱器的殼程流體流通面積比管程流通面積大，為增大殼程流體的流 速，加強(qiáng)湍流程度，提高其表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，需設(shè)置折流板。折流板有橫向折流板和縱向折流板兩大類，其形式有弓形折流板和圓盤-圓 環(huán)形折流板

12、。弓形折流板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能優(yōu)良，在實(shí)際中最常用。弓形折流板的圓缺面可以水平或垂直裝配。水平裝配可造成流體的強(qiáng)烈擾 動(dòng)，傳熱效果好。綜上，本設(shè)計(jì)采用橫內(nèi)弓形折流板，水平裝配。折流板間距 b = 0.3d 二 0.3x500 = 150mm折流板數(shù)二- 1 = 29塊。b 1501. 2. 5.其它主要附件1. 旁路擋板在換熱器殼程，由于管朿邊緣和分程部位都不能排滿換熱管，所以在這些部 位形成旁路。為防止殼程物料從這些旁路人量短路，必要吋應(yīng)設(shè)置旁路擋板來(lái)增 大旁路的阻力，迫使物料通過(guò)管束進(jìn)行換熱。旁路擋板可用鋼板或扁鋼制成。當(dāng)換熱器直徑小于1000mm時(shí)，可將旁路擋 板分段焊在折流板之間，每塊擋板

13、的長(zhǎng)度等于兩塊折流板間的間距。2. 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馴，引起侵蝕及振動(dòng)， 應(yīng)在流體入口處裝置防沖板，以保護(hù)換熱管。對(duì)于殼體內(nèi)社大于325mm時(shí)的折流板左、右缺口和殼體內(nèi)徑:小于600mm時(shí)的 折流板上、下缺u的換熱器，常將防沖板焊于殼體上。由于木次設(shè)計(jì)的殼體內(nèi)徑 為500mm,所以選用此方法。1.2.6接管管程流體進(jìn)出u接管：取接管內(nèi)甲醇流速 =lm/s769133600p3600x7930.0269m3 / 5則接管內(nèi)徑6/,二.=' 4><0.0269二0.185 m,圓整后取管內(nèi)徑為200mm7tll v xl殼程流體進(jìn)出u接管：取

14、接管內(nèi)流體流速=10m/6，,qi26523600x0.85850.858m3/s則接管內(nèi)徑d, = 4& = j4xq，858 = 0.331 m,圓整后取接管內(nèi)徑為350mm。 一 7tu2 v ttxl1.3換熱器核算1.3.1.熱流量核算1.殼程表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)1 0.14當(dāng)量直徑由正三角形排列得d,4a/3" 2j 271 d0.02m4(xo.0322-x0.0252x 0.025殼程流臟耐隊(duì)=戰(zhàn)10.15x0.5x(,-|) = 0.0423.殼程流體流速0.858° so 0.042320.3m/5雷諾數(shù) re。= p. = 0.02x20.3x0.85

15、85 = 350? ?0.256x10一:齊朗特?cái)?shù)prcpr) 4.235x103x0.256x10-30.685= 1.58粘度校正(7 o.i4則w喘繼72. 管程表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)2/?. =0.023re' 8 pr/z0.4當(dāng)流體被加熱時(shí)0.3當(dāng)流體被冷卻時(shí)172管程流體流通截面積：s/=-<2 = -x0.022x14 1 n 42管程流體流速w 2. = 0.996 m/s '0.027雷謀數(shù) re. = o.o2xo."6x793 =32237.880.027m0.49x10"所以 a. = 0.023 x0.1870.02x32237.88

16、°-8x6.94(,-4 =1 887.02 w/nk0.187普朗特r=2.65xl03x0.49xl(rj =6.943. 污垢熱阻和管壁熱阻管壁熱阻取決于傳熱管壁厚的材料，其值為b其中b為傳熱管壁厚，取0.0025m;人.為管壁熱導(dǎo)率，査表得碳鋼在55. 4ac下的熱導(dǎo)率x=50.41w/nvft管外側(cè)污垢熱阻=0.14xl()-3 m2 - k/w管內(nèi)側(cè)污垢熱阻/?, =0.176xl0'3 m2 - k/w50.41所以 /?,.，= 0.0025 _ 4.96 xlo-5 m2 k/w4. 傳熱系數(shù)1+0.14x10-3 + 4-96x1（）-5x25 + 0-1

17、76x1（）-3x25 +251279.2322.52020x1887.02588 w/m'-k5. 換熱器面積裕度,（/）1641.88x10s計(jì)算傳熱面積久=a =q0一 - a =50. 40 n?k 588x55.4nv實(shí)際傳熱面積 a = 7rdjnt = x0.025x4.5xl72 = 60.7650.40裕度 / = axl 00% - 60,76 50,40 xl 00% = 20.6% >15%傳熱面積裕度合適，該換熱器能夠溫差生產(chǎn)任務(wù)1.3.2換熱器內(nèi)流體阻力計(jì)算1. 管程阻力管程流體的阻力等于流體流經(jīng)傳熱管的直管阻力和換熱器管程局部阻力之 和，即:apl=

18、pi+apr)nsnpfx其中直管阻力=d 2局部阻力=匕為管程結(jié)垢校正系數(shù)，可近似取1.5; ns為殼程數(shù)，np為管程數(shù)。0 2由rei=32237.88,傳熱管相對(duì)粗糙度 = 0.01 ,查莫狄圖得入:=0. 039, 20流速ufo. 996m/s p =793kg/m3 , f為局部資料系數(shù)，取3.則 apz = 0.039xx793xq，996 = 3451.50.02paap =3x793x0.99622= 1180.0 paapr= (3451.5 + 1180.0) x 1 x 2x 1.5 二 138894.5pa<50000pa 管程流體阻力在允許范圍之內(nèi)。2. 殼程

19、阻力當(dāng)殼程裝有弓形折流板時(shí)，計(jì)算阻力的方法較多。在工程中常用埃索法。 埃索法如下：其中流體流過(guò)折流板缺的阻力aa = a(3.5-¥)gi流體流過(guò)管朿的阻力凡=ffontcnb + )-1.1a1 尸 <ie3娜i孫管子排列形式對(duì)阻力的影響0.4 <訪腳梅4590.5正三ftj杉?xì)こ塘黧w摩擦因子a -> 550)所以他= /7；ac(ai)f=0.5 x 5 x 3507.77°228 x 1.1 x 172()5 x (29+1) x o.8585 20.3 =28816.7 paa = n8(3.5-2b=29x(3.5_)x2l14876楠0.5ap

20、 = 28816.7 + 14876.4 二 43693.1 pd < 50000pd殼程流體阻力在允許范圍之內(nèi)。1.4設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算1.4.1筒體及封頭壁厚計(jì)算1. 筒體壁厚設(shè)計(jì)采用內(nèi)徑=500mm，筒體長(zhǎng)度=4500mm的:k藝尺寸。其長(zhǎng)徑比=9,材料為q345r鋼板，焊接結(jié)構(gòu)采用單面焊無(wú)損探傷，所以取焊接系數(shù)小a=0.8。設(shè)計(jì)溫度為150dc。設(shè)計(jì)壓力p = l.lxl = l.lalftz,計(jì)算壓力pc = p = ampao當(dāng)鋼板厚度在4.55.5mm時(shí)，鋼板負(fù)偏差cl=0.5mm。由于鋼鐵對(duì)于水蒸氣有良好的抗腐蝕性，腐蝕率在0.1mm/a以下，>1.設(shè)計(jì)簡(jiǎn)體為單面腐蝕，故

21、去腐蝕裕量c2=2.0mm。對(duì)于本設(shè)計(jì)是用鋼板就卷焊的筒體以內(nèi)徑作為公稱直徑dn=z),.=500mm。假設(shè)q345r鋼的厚度在316mm之間，根據(jù)gb150 固定式容器查得，設(shè)計(jì)溫 度下鋼板的許用應(yīng)力o7=183mpa。室溫強(qiáng)度指標(biāo)=510mpa, <7、=345mpa。設(shè)計(jì)壁厚:隊(duì) +cw(p-pc 21.1x500"2x183x0.8-1.1 =3.89mm8d + c 3.89 + 0.5 = 4.39mm圓整后得名義厚度么=5mm。有效厚度氏=么-c,-c2= 2.5mm2.封頭壁厚設(shè)計(jì)采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，封頭曲面深度= 125mm,直邊高度h2=25mmo設(shè)計(jì)厚度么

22、=2(jy(p-q.5pc+ c21.1x500ih 22x183x0.8-0.5x1.13.88mmsd +c, = 3-88 + 0.5 = 4.38/77/zzi員i整后得名義厚度么=5mm。 有效厚度么二么-c,-c2= 2.5mm o3. 筒體及封頭水壓強(qiáng)度校核試驗(yàn)壓力 pt =1.25p = 1.25x1.1 = 1.38mp6z, 有效厚度<5>2.5mm，強(qiáng)度指標(biāo)<7、=345mpa,0.9o =0.9x345 = 310.5mp>壓力試驗(yàn)時(shí)的應(yīng)力fr =pt(dt+氏)_ 1.38x(500 + 2.5) _ -2x25x08- =173 ampa因?yàn)?/p>

23、oy <0.9ct、，所以筒體及封頭滿足水壓試驗(yàn)的強(qiáng)度要求。1 .4. 2主要附件選型1. 折流板木設(shè)計(jì)折流樣板為有弓形缺口的圓形板，直輕為500mm,厚度為10mm。缺 u弓形高度為圓形板直徑的約1/4,本設(shè)計(jì)圓整為150mm。折流擋板上換熱管孔 直徑為25.8mm,共有172-43=129個(gè)。選擇折流擋板間距b=150mm。折流擋板 數(shù)nb=29塊。2. 拉桿折流板一般采用拉桿與定距管等元件與管板固定，其固定形式有全焊接結(jié) 構(gòu)、拉桿定距管結(jié)構(gòu)、定距螺栓拉桿等。本設(shè)計(jì)采用拉桿定距管結(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，每根拉桿上最后一塊折流板與拉桿焊接。這

24、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)，是列管換熱器最常用的形式。拉桿直徑為16mm,每個(gè)折流擋板上有4個(gè)。3. 防沖板防沖板在殼體a的位置，應(yīng)使防沖板周邊與殼體內(nèi)壁所形成的流通面積為殼 程進(jìn)口接管截面積的11.25倍，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h1的確定，一般規(guī)定1)接管外徑。所以取高度70mm。43防沖板直徑應(yīng)人于接管外徑50mm，取300mm。厚度為4. 5mmo1.4.3接管選型及補(bǔ)強(qiáng)1.甲醇進(jìn)料管甲醇進(jìn)料流量為 = 0.0269m3 / s ,接管內(nèi)徑為200mm。采用(/)= 200mmx6mm的低合金無(wú)縫鋼管，接管長(zhǎng)

25、度為150mm。配用具有突而密封的帶頸對(duì)焊法蘭，法 蘭標(biāo)記：hg20595-09 法蘭 wn200-2. 5 rf q235-b。本設(shè)計(jì)選用式=2oomm，壁厚久=6mm的接管，由標(biāo)準(zhǔn)查得補(bǔ)強(qiáng)圈尺1*為外徑 d2=400mm,內(nèi)徑 dl=212mm。開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算如下：(1) 不計(jì)焊縫系數(shù)的筒體計(jì)算壁厚pcdi 1.1x500肩-代 2x183-1.1(2) 開孔所需補(bǔ)強(qiáng)的而積a開孔直徑：d+ 2c = 200 + 2x (0.5 + 2) = 205mm開孔所需的補(bǔ)強(qiáng)面積：4 = 6/=205x15.1= 309.55歷？(3) 有效寬度bb = 2d = 2x205 = 410mm 外側(cè)有效

26、高度'h'= ydsn= 7205x6 = 35.07mm(4) 有效補(bǔ)償面積& =奍+夾+為式中a1一殼體有效厚度減去計(jì)算厚度之外的多余面積，mm2a2一一接管有效厚度減去計(jì)算厚度之外的多余面積，mm2a3焊縫金屬截面積，mm2其中 4 = (b-d)(么-8)-2smse -5 )(1 - x)接管材料選擇與筒體相同的材料(q345r)進(jìn)行補(bǔ)償，故乂 =1。 代入上式得 a, =(410-205)(2.5 -1.51) = 202.95mm2接管計(jì)算厚度$ = = _二q.llmm w(p-pc 2x183x0.8-1.1a, = 2帆-st-c)fr +聯(lián)nt-c

27、2-c)fr= 2x35.07x(6-0.77-2.5)=i s6.51mm1 ?a, = 2xx6x6 = 36m”r 2有效補(bǔ)強(qiáng)面積 ae =養(yǎng) + a2 + a, = 202.95 + 186.57 + 36 = 425.52mm2 因?yàn)閍e>a 所以開孔不需加補(bǔ)強(qiáng)。2. 甲醇出料管采用0 = 2oommx6mm的低合金無(wú)縫鋼管，接管長(zhǎng)度為150mm。配用具有突面密封的帶頸對(duì)焊法蘭，法蘭標(biāo)記：hg20595-09法蘭wn200-2. 5 rf q235-b。 無(wú)需補(bǔ)強(qiáng)。3. 水蒸氣進(jìn)料管水蒸氣進(jìn)料流量為 =0.858zzz3/5 ,接管內(nèi)徑為350mm。釆用卜350mmx6mm的低

28、合金無(wú)縫鋼管，接管長(zhǎng)度為15chnm。配用具有突而密封的帶頸對(duì)焊法蘭，法蘭標(biāo)記：hg20595-09法蘭wn350-2. 5 rf q235-b。本設(shè)計(jì)選用式=350mm，壁厚么=6mm的接管，由標(biāo)準(zhǔn)査得補(bǔ)強(qiáng)圈尺寸為外徑 d2=620mm,內(nèi)徑 dl=362mm。開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算如下：（1）不計(jì)焊縫系數(shù)的筒體計(jì)算壁厚p<di 二 ux500 = 15.1mm 231 - pc 2x183-1.1(2) 開孔所需補(bǔ)強(qiáng)的面積a開孔直徑：d = 350 + 2x(0.5 + 2) = 355mm開孔所需的補(bǔ)強(qiáng)面積：a = d = 355x5a= 536.05/麗2(3) 有效寬度bb = 2d =

29、 2x355 = 7l0mm 外側(cè)冇效高度'h = yjd3nl = a/355x6 = 46.15mm(4) 有效補(bǔ)償面積= a, + a2 + a3其中 4 = (b-d)(么-8)-2sm(se - 5)(1 -乂)接管材料選擇與筒體相同的材料(q345r)進(jìn)行補(bǔ)償，故/,.=1。代入上式得 a, =(710- 355)(2.5 -1.51) = 351 a5mm接管計(jì)算厚度4ped1.1x3552sl(p-pc 2x183x0.8 1.11.34mma2 = 2帆stc)fr + 2h-c2-c)fr2/7,(-oz +o 2x46.15x(6 1.34-2.5)=199.37

30、mm21 9a, = 2xx6x6 = 36mnr 3 2有效補(bǔ)強(qiáng)面積 ae = a + a + 4 =351.45 + 199.37 + 36 = 586.82麵2 因?yàn)閍e>a所以開孔不需加補(bǔ)強(qiáng)。4. 水蒸氣出料管采用0 = 35ommx6mm的低合金無(wú)縫鋼管，接管長(zhǎng)度為150mm。配用具有突面密封的帶頸對(duì)焊法蘭，法蘭標(biāo)記：iig20595-09法蘭wn350-2. 5 rf q235-b。 無(wú)需補(bǔ)強(qiáng)。5. 排氣管采用0 = 32mmx3.5mm的低合金無(wú)縫鋼管，接管長(zhǎng)度為150mm。配用具有突面密封的帶頸對(duì)焊法蘭，法蘭標(biāo)記：hg20595-09法蘭wn25-2. 5 rf q235

31、-b。 無(wú)需補(bǔ)強(qiáng)。6. 排污管采用0 = 32mmx3.5mm的低合金無(wú)縫鋼管，接管長(zhǎng)度為150mm。配用具有突面密封的帶頸對(duì)焊法蘭，法蘭標(biāo)記：hg20595-09法蘭wn25-2. 5 rf q235-b。 無(wú)需補(bǔ)強(qiáng)。1 .4. 4管板的選型1. 左管板(1) 管板厚度選用固定管板兼作法蘭形式。管板與殼程圓筒連為整體，期延長(zhǎng)部分兼做法 蘭，與管箱用螺柱、墊片連接；管板材料選用16mn。當(dāng)設(shè)計(jì)壓力為impa,殼體 內(nèi)徑為500mm時(shí)，查表得管板的厚度6=34mm。(2) 管板形狀：管板同時(shí)起到法蘭的作用，密封面為凸面，可以和管箱的法蘭(密封面為凹面) 連接。管板直徑與管箱法蘭的相同，為700m

32、m。外周均布24個(gè)(d20螺孔。(3) 管板的開孔左管板共有172個(gè)安裝換熱管的幵孔和4個(gè)拉桿安裝孔以及1道管程隔板密 封槽。2. 右管板右管板厚度及形狀與左管板一致。有172個(gè)安裝換熱管的開孔，但沒(méi)有拉桿 安裝孔及管程隔板密封槽。1.4. 5管箱的選型1.左管箱(1) 左管箱短節(jié)左管箱短節(jié)為圓柱筒體，內(nèi)徑與壁厚選擇與設(shè)備殼體相同。左管箱短節(jié)連接 甲醇進(jìn)、出管口。選擇左管箱短節(jié)的長(zhǎng)度為管口接管公稱直徑的兩倍，即200x2=400mm。選擇q345r材料制作。左管箱短節(jié)的標(biāo)記:筒體dn500 5 =5 l=400o(2) 左管箱封頭選擇公稱直徑為500mm的標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭。壁厚5mm。材質(zhì)也是q3

33、45r。標(biāo) 記：eha500x5-q345rjb/t 4746-2010。（3）左管箱隔板由于管程壓強(qiáng)降較小，用公式計(jì)算隔板厚度會(huì)小于gb151規(guī)定的隔板最小厚 度（換熱器公稱直徑=600時(shí)，碳鋼隔板的最小厚度為10mm）,所以直接選擇隔 板厚度為10mm。數(shù)量為1塊隔板。材料為q235-b。（4）左管箱法蘭及密封墊片法蘭選擇甲型平焊容器法蘭，公稱直徑500mm,公稱壓力2.5mpa，密封面 為凹面（fm）,與凸密封面的左管板連接。外周均布24個(gè)（d20螺孔，用m20雙頭 螺柱與左管板連接。標(biāo)記：hg20595-09法蘭wn500-2. 5 fm q235-b密封墊片選擇甲型平焊容器法蘭用非金

34、屬軟墊片，公稱直徑500mm,公稱壓 力 2.5mpa。2. 右管箱右管箱封頭、法蘭及密封墊片與左管箱一致。短節(jié)長(zhǎng)度為100mm,標(biāo)記：筒 體dn500 8 =5 l=100o右管箱無(wú)隔板。1.4.6鞍座的選型鞍座分為輕型（a）和重型（b）兩大類，每種形式的鞍座又分為固定支座（f） 和滑動(dòng)支座（s）,在一臺(tái)容器上f型和s型總是配對(duì)使用。木設(shè)計(jì)選用bi型雙鞍座，其中一個(gè)為f型，另一個(gè)為s型。設(shè)計(jì)高度為 200mm,其承載能力一般不必進(jìn)行驗(yàn)算。查表得，公稱直徑在500900mm時(shí)， 其允許載荷為155kn,包角為120度，筋板數(shù)為2。底板長(zhǎng)460mm,寬150mm, 厚10mm。筋板長(zhǎng)250mm,

35、寬120mm,厚8mm。墊板弧長(zhǎng)590mm，寬240mm， 厚6mm。腹部厚8mm。鞍座標(biāo)記為：/ 74712.1-2007鞍座b/500 - fjb/74712.1-2007鞍座 b/500 - s換熱器總長(zhǎng)為5300mm,換熱器管束松lq=4500mm，一般當(dāng)么3000mm時(shí)， 取兩鞍座間距 = （0.50.7）4。本設(shè)計(jì)取0.6。即兩鞍座間距 = o.6lo = 0.6x4500 = 2700mm。1.5主要結(jié)構(gòu)尺寸及計(jì)算結(jié)果匯總表3換熱器主耍結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算結(jié)果參數(shù)管程殼程流率/(kg/h)769132652進(jìn)/出u溫度廣c40/69111萬(wàn) 111.2壓力/kpa10001000定性溫

36、度/°c54.5111.2密度/(kg/m3)7930.8585物 定壓比熱容/kj/(kg，k)2.654.235性黏度/pa.s0.49xl0'30.256xl0"3熱導(dǎo)率/w/(m-k)0.1870.685普朗特?cái)?shù)6.941.58形式固定管板式臺(tái)數(shù)1殼體直徑:/mm500殼程數(shù)1管徑/mm4)25x2.5管心距/mm32設(shè)管長(zhǎng)/mm備45000管子排列a結(jié)管數(shù)目/根172折流板數(shù)/個(gè)29秦勾參 傳熱面積/m2 數(shù)折流板間距bu./b,/mm150殼體及封頭壁厚/mm5拉桿數(shù)/個(gè)4左管箱長(zhǎng)度/mm400$ '管/mm100管程數(shù)2材質(zhì)q345r碳鋼主要計(jì)算結(jié)果管程殼程流述/(m/s)0.99620.3表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)/w/( m2-k)1887.021279.23污垢熱阻/( m2-k/w)0.00001760.00014阻力/kp