化工原理列管式換熱器課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　化工原理課程設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)說明書</b></p><p><b>　　日期2017/6</b></p><p>　設(shè)計(jì)題目換熱器</p><p>　學(xué) 院機(jī)電工程學(xué)院</p><p>　

2、專 業(yè)過程裝備與控制工程</p><p>　姓 名 </p><p>　學(xué) 號(hào)</p><p>　指導(dǎo)教師</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　一、化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書..........................................

3、............................................2</p><p>　　二、確定設(shè)計(jì)方案..........................................................................................................3</p><p>　　1.選擇換熱器的類型<

4、/p><p><b>　　2.管程安排</b></p><p>　　確定物性數(shù)據(jù)..........................................................................................................4</p><p>　　估算傳熱面積...........

5、...............................................................................................5</p><p><b>　　1.熱流量</b></p><p><b>　　2.平均傳熱溫差</b></p><p><b&

6、gt;　　3.傳熱面積</b></p><p><b>　　4.冷卻水用量</b></p><p>　　工藝結(jié)構(gòu)尺寸..........................................................................................................6</p>&l

7、t;p><b>　　1.管徑和管內(nèi)流速</b></p><p>　　2.管程數(shù)和傳熱管數(shù)</p><p>　　3.傳熱溫差校平均正及殼程數(shù)</p><p>　　4.傳熱管排列和分程方法</p><p><b>　　5.殼體內(nèi)徑</b></p><p>　　6.折流擋板.

8、..................................7</p><p><b>　　7.其他附件</b></p><p><b>　　8.接管</b></p><p>　　換熱器核算...............................................................

9、...............................................8</p><p><b>　　1.熱流量核算</b></p><p>　　2.壁溫計(jì)算.....................................................10</p><p>　　3.換熱器內(nèi)流體的流動(dòng)阻力<

10、;/p><p>　　結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).................................................................................................................13</p><p>　　1.浮頭管板及鉤圈法蘭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　2.管箱法蘭和管箱側(cè)殼體法蘭設(shè)計(jì)<

11、/p><p><b>　　3.管箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.固定端管板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　5.外頭蓋法蘭、外頭蓋側(cè)法蘭設(shè)計(jì)............14</p><p><b>　　6.外頭蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　7.墊片

12、選擇</b></p><p>　　8.鞍座選用及安裝位置確定</p><p><b>　　9.折流板布置</b></p><p><b>　　10.說明</b></p><p>　　強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算...............................................

13、..........................................................15</p><p><b>　　1.筒體壁厚計(jì)算</b></p><p>　　2.外頭蓋短節(jié)、封頭厚度計(jì)算</p><p>　　3.管箱短節(jié)、封頭厚度計(jì)算.................16</p><p&

14、gt;　　4.管箱短節(jié)開孔補(bǔ)強(qiáng)校核......................17</p><p>　　5.殼體接管開孔補(bǔ)強(qiáng)校核</p><p>　　6.固定管板計(jì)算......................18</p><p>　　7.浮頭管板及鉤圈.................19</p><p>　　8.無折邊球封頭計(jì)算</

15、p><p>　　9.浮頭法蘭計(jì)算.......................20</p><p>　　九、參考文獻(xiàn)..................................................................................................................20</p><p>　　一

16、、化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</p><p>　　某生產(chǎn)過程的流程如圖3-20所示。反應(yīng)器的混合氣體經(jīng)與進(jìn)料物流換熱后，用循環(huán)冷卻水將其從110℃進(jìn)一步冷卻至60℃之后，進(jìn)入吸收塔吸收其中的可溶性組分。已知混合氣體的流量為221801，壓力為6.9，循環(huán)冷卻水的壓力為0.4，循環(huán)水的入口溫度為29℃，出口的溫度為39℃，試設(shè)計(jì)一列管式換熱器，完成生產(chǎn)任務(wù)。</p><p><b>　

17、　已知：</b></p><p>　　混合氣體在85℃下的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下（來自生產(chǎn)中的實(shí)測(cè)值）</p><p>　　密度 </p><p><b>　　定壓比熱容℃</b></p><p><b>　　熱導(dǎo)率℃</b></p><p><b

18、>　　粘度</b></p><p>　　循環(huán)水在34℃下的物性數(shù)據(jù)：</p><p>　　密度 </p><p><b>　　定壓比熱容K</b></p><p><b>　　熱導(dǎo)率K</b></p><p><b>　　粘度<

19、;/b></p><p><b>　　二、確定設(shè)計(jì)方案</b></p><p><b>　　選擇換熱器的類型</b></p><p>　　兩流體溫的變化情況：熱流體進(jìn)口溫度110℃ 出口溫度60℃；冷流體進(jìn)口溫度29℃，出口溫度為39℃，該換熱器用循環(huán)冷卻水冷卻，冬季操作時(shí)，其進(jìn)口溫度會(huì)降低，考慮到這一因素，估計(jì)該換

20、熱器的管壁溫度和殼體溫度之差較大，因此初步確定選用浮頭式換熱器。</p><p><b>　　管程安排</b></p><p>　　從兩物流的操作壓力看，應(yīng)使混合氣體走管程，循環(huán)冷卻水走殼程。但由于循環(huán)冷卻水較易結(jié)垢，若其流速太低，將會(huì)加快污垢增長(zhǎng)速度，使換熱器的熱流量下降，所以從總體考慮，應(yīng)使循環(huán)水走管程，混和氣體走殼程。</p><p>&

21、lt;b>　　三、確定物性數(shù)據(jù)</b></p><p>　　定性溫度：對(duì)于一般氣體和水等低黏度流體，其定性溫度可取流體進(jìn)出口溫度的平均值。故殼程混和氣體的定性溫度為</p><p><b>　　T= =85℃ </b></p><p>　　管程流體的定性溫度為</p><p><b>　　t=

22、℃</b></p><p>　　根據(jù)定性溫度，分別查取殼程和管程流體的有關(guān)物性數(shù)據(jù)。對(duì)混合氣體來說，最可靠的無形數(shù)據(jù)是實(shí)測(cè)值。若不具備此條件，則應(yīng)分別查取混合無辜組分的有關(guān)物性數(shù)據(jù)，然后按照相應(yīng)的加和方法求出混和氣體的物性數(shù)據(jù)。</p><p>　　混和氣體在85℃下的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下（來自生產(chǎn)中的實(shí)測(cè)值）：</p><p>　　密度

23、 </p><p>　　定壓比熱容 =3.297kj/kg?℃</p><p>　　熱導(dǎo)率 =0.0279w/m?℃</p><p>　　粘度 =1.5×10-5Pa?s</p><p>　　循環(huán)水在34℃ 下的物性數(shù)據(jù)：</p><p>　　密度=994.3㎏

24、/m3</p><p>　　定壓比熱容=4.174kj/kg?K</p><p>　　熱導(dǎo)率 =0.624w/m?K</p><p>　　粘度 =0.742×10-3Pa?s</p><p><b>　　四、估算傳熱面積</b></p><p><

25、;b>　　1.熱流量 </b></p><p><b>　　Q1=</b></p><p>　　=221801×3.297×(110-60)=3.66×107kj/h =10166.667kw</p><p><b>　　平均傳熱溫差 </b></p><

26、p>　　先按照純逆流計(jì)算，得</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　傳熱面積 </b></p><p>　　由于殼程氣體的壓力較高，故可選取較大的K值。假設(shè)K=320W/(㎡k)則估算的傳熱面積為</p><p><b>　　Ap=</b&g

27、t;</p><p>　　4.冷卻水用量 m==</p><p><b>　　五、工藝結(jié)構(gòu)尺寸</b></p><p>　　1．管徑和管內(nèi)流速 選用Φ25×2.5較高級(jí)冷拔傳熱管（碳鋼），取管內(nèi)流速u1=1.3m/s。</p><p>　　2．管程數(shù)和傳熱管數(shù) 可依據(jù)傳熱管內(nèi)徑和流速確定單程傳熱

28、管數(shù)</p><p><b>　　Ns=</b></p><p>　　按單程管計(jì)算，所需的傳熱管長(zhǎng)度為 </p><p><b>　　L=</b></p><p>　　按單程管設(shè)計(jì)，傳熱管過長(zhǎng)，宜采用多管程結(jié)構(gòu)。根據(jù)本設(shè)計(jì)實(shí)際情況，采用非標(biāo)設(shè)計(jì)，現(xiàn)取傳熱管長(zhǎng)l=7m，則該換熱器的管程數(shù)為</p

29、><p><b>　　Np=</b></p><p>　　傳熱管總根數(shù) Nt=600×2=1200</p><p>　　傳熱溫差校平均正及殼程數(shù) </p><p><b>　　平均溫差校正系數(shù)：</b></p><p><b>　　R=</b

30、></p><p><b>　　P=</b></p><p>　　按單殼程，雙管程結(jié)構(gòu)，查【化學(xué)工業(yè)出版社《化工原理》（第三版）上冊(cè)】：圖5-19得：</p><p>　　平均傳熱溫差 K </p><p>　　由于平均傳熱溫差校正系數(shù)大于0.8，同時(shí)殼程流體流量較大，故取單殼程合適。</p>&

31、lt;p>　　傳熱管排列和分程方法 </p><p>　　采用組合排列法,即每程內(nèi)均按正三角形排列,隔板兩側(cè)采用正方形排列。見【化學(xué)工業(yè)出版社《化工原理》（第三版）上冊(cè)】：圖6-13。</p><p>　　取管心距t=1.25d0，則 t=1.25×25=31.25≈32㎜</p><p>　　隔板中心到離其最.近一排管中心距離：</p&g

32、t;<p>　　S=t/2+6=32/2+6=22㎜</p><p>　　各程相鄰管的管心距為44㎜。</p><p>　　管數(shù)的分程方法，每程各有傳熱管600根，其前后管程中隔板設(shè)置和介質(zhì)的流通順序按【化學(xué)工業(yè)出版社《化工原理》（第三版）上冊(cè)】：圖6-8選取。</p><p>　　5．殼體內(nèi)徑 采用多管程結(jié)構(gòu)，進(jìn)行殼體內(nèi)徑估算。取管板利用率η=0

33、.75 ，則殼體內(nèi)徑</p><p><b>　　為：</b></p><p><b>　　D=1.05t</b></p><p>　　按卷制殼體的進(jìn)級(jí)檔，可取D=1400mm</p><p><b>　　筒體直徑校核計(jì)算：</b></p><p>　　

34、殼體的內(nèi)徑應(yīng)等于或大于（在浮頭式換熱器中）管板的直徑，所以管板直徑 的計(jì)算可以決定殼體的內(nèi)徑，其表達(dá)式為：</p><p>　　管子按正三角形排列：</p><p>　　取e=1.2=1.225=30mm</p><p>　　=32 （38-1）+2 30 =1244mm 按殼體直徑標(biāo)準(zhǔn)系列尺寸進(jìn)行圓整：</

35、p><p><b>　　=1400mm</b></p><p>　　6．折流擋板 采用圓缺形折流擋板，去折流板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的25%，則切去的圓缺高度為</p><p>　　h=0.25×1400=350m，故可取h=350mm</p><p>　　取折流板間距B=0.3D，則 B=0.3×14

36、00=420mm，可取B為450mm。</p><p><b>　　折流板數(shù)目</b></p><p>　　折流板圓缺面水平裝配，見圖：【化學(xué)工業(yè)出版社《化工原理》（第三版）上冊(cè)】：圖6-9。</p><p><b>　　7．其他附件 </b></p><p>　　拉桿數(shù)量與直徑選取，本換熱器殼

37、體內(nèi)徑為1400mm，故其拉桿直徑為Ф16拉桿數(shù)量8，其中長(zhǎng)度5950mm的六根，5500mm的兩根。</p><p>　　殼程入口處，應(yīng)設(shè)置防沖擋板。</p><p><b>　　8．接管</b></p><p>　　殼程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)氣體流速為u1=10m/s，則接管內(nèi)徑為</p><p>　　圓整后可取管

38、內(nèi)徑為300mm。</p><p>　　管程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)液體流速u2=2.5m/s，則接管內(nèi)徑為</p><p>　　圓整后去管內(nèi)徑為350mm</p><p><b>　　六、換熱器核算</b></p><p><b>　　熱流量核算</b></p><p>　

39、　（1）殼程表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 用克恩法計(jì)算，見式【化學(xué)工業(yè)出版社《化工原理》（第三版） 上冊(cè)】：式（5-72a）：</p><p>　　當(dāng)量直徑，依【化學(xué)工業(yè)出版社《化工原理》（第三版）上冊(cè)】：式（5-73a）得</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　殼程流通截面積：</b></p>

40、;<p>　　殼程流體流速及其雷諾數(shù)分別為</p><p><b>　　普朗特?cái)?shù)</b></p><p><b>　　粘度校正 </b></p><p>　?。?）管內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)：</p><p>　　管程流體流通截面積：</p><p><b>

41、　　管程流體流速：</b></p><p><b>　　雷諾數(shù)：</b></p><p><b>　　普朗特?cái)?shù)：</b></p><p>　　污垢熱阻和管壁熱阻： </p><p>　　【化學(xué)工業(yè)出版社《化工原理》（第三版）上冊(cè)】：表5-5?。?lt;/p><p&

42、gt;<b>　　管外側(cè)污垢熱阻 </b></p><p><b>　　管內(nèi)側(cè)污垢熱阻</b></p><p>　　管壁熱阻按【化學(xué)工業(yè)出版社《化工原理》（第三版）上冊(cè)】：圖5-4查得碳鋼在該條 </p><p>　　件下的熱導(dǎo)率為50w/(m·K)。所以</p><p>　?。?）

43、傳熱系數(shù)有：</p><p><b>　　傳熱面積裕度：</b></p><p><b>　　計(jì)算傳熱面積Ac：</b></p><p>　　該換熱器的實(shí)際傳熱面積為：</p><p>　　該換熱器的面積裕度為</p><p>　　傳熱面積裕度合適，該換熱器能夠完成生產(chǎn)任務(wù)。

44、</p><p><b>　　壁溫計(jì)算</b></p><p>　　因?yàn)楣鼙诤鼙?，而且壁熱阻很小，故管壁溫度可按式?jì)算。由于該換熱器用循環(huán)水冷卻，冬季操作時(shí)，循環(huán)水的進(jìn)口溫度將會(huì)降低。為確?？煽?，取循環(huán)冷卻水進(jìn)口溫度為15℃，出口溫度為39℃計(jì)算傳熱管壁溫。另外，由于傳熱管內(nèi)側(cè)污垢熱阻較大，會(huì)使傳熱管壁溫升高，降低了殼體和傳熱管壁溫之差。但在操作初期，污垢熱阻較小，殼

45、體和傳熱管間壁溫差可能較大。計(jì)算中，應(yīng)該按最不利的操作條件考慮，因此，取兩側(cè)污垢熱阻為零計(jì)算傳熱管壁溫。于是有：</p><p>　　式中液體的平均溫度和氣體的平均溫度分別計(jì)算為</p><p>　　0.4×39+0.6×15=24.6℃</p><p>　　(110+60)/2=85℃ </p><p><b>

46、;　　5858w/㎡·K</b></p><p>　　935.7w/㎡·K</p><p><b>　　傳熱管平均壁溫</b></p><p><b>　　℃</b></p><p>　　殼體壁溫，可近似取為殼程流體的平均溫度，即T=85℃。殼體壁溫和傳熱管壁溫之差為

47、 ℃。</p><p>　　該溫差較大，故需要設(shè)溫度補(bǔ)償裝置。由于換熱器殼程壓力較大，因此，需選用浮頭式換熱器較為適宜。</p><p>　　3．換熱器內(nèi)流體的流動(dòng)阻力</p><p><b>　?。?）管程流體阻力</b></p><p><b>　　, , </b></p>&l

48、t;p>　　由Re=34841，傳熱管對(duì)粗糙度0.01，查莫狄圖:【化學(xué)工業(yè)出版社《化工原理》（第三版）上冊(cè)】：圖1-27得，流速=1.3m/s,</p><p><b>　　, 所以：</b></p><p>　　管程流體阻力在允許范圍之內(nèi)。</p><p><b>　　殼程阻力： </b></p>

49、<p><b>　　按式計(jì)算</b></p><p><b>　　, , </b></p><p><b>　　流體流經(jīng)管束的阻力</b></p><p><b>　　F=0.5</b></p><p>　　0.5×0.2419&#

50、215;38×(14+1)×=83888.0Pa</p><p>　　流體流過折流板缺口的阻力</p><p>　　, B=0.45m , D=1.4m</p><p><b>　　Pa</b></p><p><b>　　總阻力</b></p><p>

51、　　83888.0+48672=1.33×Pa</p><p>　　由于該換熱器殼程流體的操作壓力較高，所以殼程流體的阻力也比較適宜。</p><p>　?。?）換熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算結(jié)果見下表：</p><p><b>　　七、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　1、浮頭管板及鉤圈法蘭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：</

52、p><p>　　由于換熱器的內(nèi)徑已確定，采用標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)徑?jīng)Q、定浮頭管板外徑及各結(jié)構(gòu)尺寸（參照《化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)》（化學(xué)工業(yè)出版社出版）：第四章第一節(jié)及GB151）。結(jié)構(gòu)尺寸為：</p><p><b>　　浮頭管板外徑：</b></p><p>　　浮頭管板外徑與殼體內(nèi)徑間隙：?。ㄒ姟痘卧^程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)》（化學(xué)工業(yè)出版社出版）：表4-

53、16）；</p><p>　　墊片寬度：按《化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)》（化學(xué)工業(yè)出版社出版）:表4-16：</p><p><b>　　取 </b></p><p>　　浮頭管板密封面寬度：</p><p>　　浮頭法蘭和鉤圈的內(nèi)直徑：</p><p>　　浮頭法蘭和鉤圈的外直徑：</p&

54、gt;<p><b>　　外頭蓋內(nèi)徑：</b></p><p><b>　　螺栓中心圓直徑：</b></p><p>　　其余尺寸見《化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)》（化學(xué)工業(yè)出版社出版）：圖4-50。</p><p>　　2、管箱法蘭和管箱側(cè)殼體法蘭設(shè)計(jì)：</p><p>　　依工藝條件

55、：管側(cè)壓力和殼側(cè)壓力中的高值，以及設(shè)計(jì)溫度和公稱直徑1400，按JB4703-92長(zhǎng)頸對(duì)焊法標(biāo)準(zhǔn)選取。并確定各結(jié)構(gòu)尺寸，見《化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)》（化學(xué)工業(yè)出版社出版）：圖4-50（a）所示。</p><p><b>　　3、管箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：</b></p><p>　　選用B型封頭管箱，因換熱器直徑較大，且為二管程，其管箱最小長(zhǎng)度可不按流道面積計(jì)算，只考慮相鄰焊

56、縫間距離計(jì)算：</p><p>　　取管箱長(zhǎng)為1300mm，管道分程隔板厚度取14mm，管箱結(jié)構(gòu)如《化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)》（化學(xué)工業(yè)出版社出版）：圖4-50（a）所示。</p><p>　　固定端管板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：</p><p>　　依據(jù)選定的管箱法蘭，管箱側(cè)法蘭的結(jié)構(gòu)尺寸，確定固定端管板最大外徑為：D=1506mm；結(jié)構(gòu)如《化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)》（化學(xué)工

57、業(yè)出版社出版）：圖4-50（b）所示。</p><p>　　5、外頭蓋法蘭、外頭蓋側(cè)法蘭設(shè)計(jì)：</p><p>　　依工藝條件，殼側(cè)壓力、溫度及公稱直徑；按JB4703-93長(zhǎng)頸法蘭</p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)選取并確定尺寸。</p><p><b>　　外頭蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：</b></p><p>　

58、　外頭蓋結(jié)構(gòu)如《化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)》（化學(xué)工業(yè)出版社出版）：圖4-51所示。軸向尺寸由浮動(dòng)管板、鉤圈法蘭及鉤圈強(qiáng)度計(jì)算確定厚度后決定，見《化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)》（化學(xué)工業(yè)出版社出版）：圖4-51。</p><p><b>　　7、墊片選擇：</b></p><p><b>　　a.管箱墊片：</b></p><p

59、>　　根據(jù)管程操作條件（循環(huán)水壓力，溫度34）選石棉橡膠墊。結(jié)構(gòu)尺寸如《化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)》（化學(xué)工業(yè)出版社出版）：圖4-39（b）所示：</p><p><b>　　b.外頭蓋墊片：</b></p><p>　　根據(jù)殼程操作條件（混合氣體，壓力，溫度85），選纏繞式墊片，</p><p>　　墊片：（JB4705-92） 纏繞式

60、墊片。</p><p><b>　　c.浮頭墊片：</b></p><p>　　根據(jù)管殼程壓差，混合氣體溫度確定墊片為金屬包石棉墊，以浮動(dòng)管</p><p>　　板結(jié)構(gòu)確定墊片結(jié)構(gòu)尺寸為1390mm；厚度為3mm;JB4706-92金屬</p><p><b>　　包墊片。</b></p>

61、;<p>　　鞍座選用及安裝位置確定：</p><p>　　鞍座選用JB/T4712-92鞍座BI1400-F/S；</p><p>　　安裝尺寸如《化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)》（化學(xué)工業(yè)出版社出版）：圖4-44所示 </p><p><b>　　其中：</b></p><p><b>

62、;　　?。?lt;/b></p><p><b>　　9、折流板布置：</b></p><p><b>　　折流板尺寸：</b></p><p>　　外徑：；厚度取8mm</p><p>　　前端折流板距管板的距離至少為850mm；結(jié)構(gòu)調(diào)整為900mm；見《化工單元過程</p>

63、<p>　　及設(shè)備課程設(shè)計(jì)》（化學(xué)工業(yè)出版社出版）：圖4-50（c）</p><p>　　后端折流板距浮動(dòng)管板的距離至少為950mm；</p><p>　　實(shí)際折流板間距B=450mm，計(jì)算折流板數(shù)為12塊。</p><p><b>　　10、說明:</b></p><p>　　在設(shè)計(jì)中由于給定壓力等數(shù)及公稱直

64、徑超出JB4730-92，長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭標(biāo)準(zhǔn)范圍，對(duì)殼體及外頭蓋法蘭無法直接選取標(biāo)準(zhǔn)值，只能進(jìn)行非標(biāo)設(shè)計(jì)強(qiáng)度計(jì)算。</p><p><b>　　八、強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算</b></p><p>　　1、筒體壁厚計(jì)算：由工藝設(shè)計(jì)給定設(shè)計(jì)溫度85，設(shè)計(jì)壓力等于工作壓力為6.9M，選低合金結(jié)構(gòu)鋼板16卷制，查得材料85時(shí)許用應(yīng)力；《過程設(shè)備設(shè)計(jì)》（第二版）化學(xué)工業(yè)出版社。</p

65、><p>　　取焊縫系數(shù)=0.85，腐蝕裕度=1mm；對(duì)16鋼板的負(fù)偏差=0</p><p>　　根據(jù)《過程設(shè)備設(shè)計(jì)》（第二版）化學(xué)工業(yè)出版社：公式（4-13）內(nèi)壓圓筒計(jì)算厚度公式： </p><p>　　= 從而：</p><p><b>　　計(jì)算厚度：=mm</b><

66、/p><p><b>　　設(shè)計(jì)厚度：mm</b></p><p>　　名義厚度： 圓整取</p><p><b>　　有效厚度：</b></p><p><b>　　水壓試驗(yàn)壓力：</b></p><p><b>　　所選材料的屈服應(yīng)力<

67、/b></p><p><b>　　水式實(shí)驗(yàn)應(yīng)力校核：</b></p><p><b>　　水壓強(qiáng)度滿足</b></p><p><b>　　氣密試驗(yàn)壓力：</b></p><p>　　2、外頭蓋短節(jié)、封頭厚度計(jì)算：</p><p>　　外頭蓋內(nèi)徑

68、=1500mm，其余參數(shù)同筒體：</p><p><b>　　短節(jié)計(jì)算壁厚：</b></p><p><b>　　S==</b></p><p><b>　　短節(jié)設(shè)計(jì)壁厚：</b></p><p><b>　　短節(jié)名義厚度：</b></p>

69、<p><b>　　圓整取=40mm</b></p><p><b>　　有效厚度：</b></p><p><b>　　壓力試驗(yàn)應(yīng)力校核：</b></p><p>　　壓力試驗(yàn)滿足試驗(yàn)要求。 </p><p>　　外頭蓋封頭選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭：</p>

70、<p><b>　　封頭計(jì)算壁厚：</b></p><p><b>　　S==</b></p><p><b>　　封頭名義厚度：</b></p><p>　　取名義厚度與短節(jié)等厚：</p><p>　　3、管箱短節(jié)、封頭厚度計(jì)算：</p><p

71、>　　由工藝設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)為：設(shè)計(jì)溫度為34，設(shè)計(jì)壓力為0.4M，選用16MnR鋼板，材料許用應(yīng)力，屈服強(qiáng)度，取焊縫系數(shù)=0.85，腐蝕裕度=2mm</p><p><b>　　計(jì)算厚度：</b></p><p><b>　　S==</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)厚度：</b><

72、;/p><p><b>　　名義厚度：</b></p><p>　　結(jié)合考慮開孔補(bǔ)強(qiáng)及結(jié)構(gòu)需要取 </p><p><b>　　有效厚度：</b></p><p>　　壓力試驗(yàn)強(qiáng)度在這種情況下一定滿足。</p><p>　　管箱封頭取用厚度與短節(jié)相同，取</p&

73、gt;<p>　　4、 管箱短節(jié)開孔補(bǔ)強(qiáng)校核</p><p>　　開孔補(bǔ)強(qiáng)采用等面積補(bǔ)強(qiáng)法，接管尺寸為，考慮實(shí)際情況選20號(hào)熱軋?zhí)妓劁摴?，?1mm </p><p><b>　　接管計(jì)算壁厚：</b></p><p><b>　　mm</b></p><p><b&

74、gt;　　接管有效壁厚：</b></p><p><b>　　開孔直徑：</b></p><p><b>　　接管有效補(bǔ)強(qiáng)高度：</b></p><p>　　B=2d=2363.7=727.4mm</p><p>　　接管外側(cè)有效補(bǔ)強(qiáng)高度：</p><p>　　需

75、補(bǔ)強(qiáng)面積：A=dS=363.71.94=705.6</p><p>　　可以作為補(bǔ)強(qiáng)的面積：</p><p>　　該接管補(bǔ)強(qiáng)的強(qiáng)度足夠，不需另設(shè)補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)。</p><p>　　5、殼體接管開孔補(bǔ)強(qiáng)校核：</p><p>　　開孔校核采用等面積補(bǔ)強(qiáng)法。選取20號(hào)熱軋?zhí)妓劁摴?lt;/p><p>　　鋼管許用應(yīng)力：， =1mm

76、</p><p><b>　　接管計(jì)算壁厚：</b></p><p><b>　　接管有效壁厚：</b></p><p><b>　　開孔直徑：</b></p><p><b>　　接管有效補(bǔ)強(qiáng)厚度：</b></p><p>　　B

77、=2d=2306.6=613.2mm</p><p>　　接管外側(cè)有效補(bǔ)強(qiáng)高度：</p><p><b>　　需要補(bǔ)強(qiáng)面積：</b></p><p>　　A=d=306.635.75=10960.95 </p><p>　　可以作為補(bǔ)強(qiáng)的面積為：</p><p>　　

78、尚需另加補(bǔ)強(qiáng)的面積為：</p><p><b>　　補(bǔ)強(qiáng)圈厚度：</b></p><p>　　實(shí)際補(bǔ)強(qiáng)圈與筒體等厚： ； 則另行補(bǔ)強(qiáng)面積：</p><p>　　同時(shí)計(jì)算焊縫面積后，該開孔補(bǔ)強(qiáng)的強(qiáng)度的足夠。</p><p><b>　　6、固定管板計(jì)算：</b></p><

79、p>　　固定管板厚度設(shè)計(jì)采用BS法。假設(shè)管板厚度b=100mm。</p><p>　　總換熱管數(shù)量 n=1254； 一根管壁金屬橫截面積為：</p><p>　　開孔溫度削弱系數(shù)（雙程）：</p><p>　　兩管板間換熱管有效長(zhǎng)度(除掉兩管板厚)L取6850mm</p><p><b>　　計(jì)算系數(shù)K：</b>

80、;</p><p><b>　　K=3.855</b></p><p>　　接管板筒支考慮，依K值查《化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)》化學(xué)工業(yè)出版社：圖4-45， </p><p>　　圖4-46，圖4-47得：</p><p><b>　　管板最大應(yīng)力:</b></p><p>

81、;<b>　　或</b></p><p><b>　　筒體內(nèi)徑截面積：</b></p><p>　　管板上管孔所占的總截面積：</p><p><b>　　系數(shù)</b></p><p><b>　　系數(shù)</b></p><p>&l

82、t;b>　　殼程壓力：</b></p><p><b>　　管程壓力:</b></p><p><b>　　當(dāng)量壓差：</b></p><p>　　管板采用16Mn鍛：</p><p>　　換熱管采用10號(hào)碳系鋼：</p><p><b>　　管板

83、管子程度校核：</b></p><p>　　管板計(jì)算厚度滿足強(qiáng)度要求?？紤]管板雙面腐蝕取，隔板槽深取4mm，實(shí)際</p><p>　　管板厚為108mm。</p><p>　　7、浮頭管板及鉤圈：</p><p>　　浮頭式換熱器浮頭管板的厚度不是由強(qiáng)度決定的，按結(jié)構(gòu)取80mm； 鉤圈采用B型。</p><

84、;p>　　材料與浮頭管板相同，設(shè)計(jì)厚度按浮頭管板厚加16mm，定為96mm。</p><p>　　8、無折邊球封頭計(jì)算：</p><p>　　封頭上面無折邊球形封頭的計(jì)算接外壓球殼計(jì)算，依照GB151-89方法計(jì)算。選用 16MnR析，封頭封頭外側(cè) 85 氣體，內(nèi)側(cè)為 34 循環(huán)水，取壁溫45。假設(shè)名義厚度；雙面腐蝕取mm，鋼板主偏差 ；</p><p>&l

85、t;b>　　當(dāng)量厚度 : </b></p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　封頭外半徑: ，</b></p><p><b>　　計(jì)算系數(shù):</b></p><p>　　依據(jù)所選16MnR材料，溫度，A系數(shù)查外壓圓筒，球殼厚度計(jì)算得

86、：B=176</p><p><b>　　計(jì)算許用外壓力</b></p><p><b>　　9、浮頭法蘭計(jì)算：</b></p><p>　　按GB151-89相關(guān)規(guī)定。因此法蘭出于受壓狀態(tài)。計(jì)算過程取法蘭厚度150mm。結(jié)構(gòu)見《化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)》化學(xué)工業(yè)出版社：圖4-52（C）</p><p

87、><b>　　下表為設(shè)計(jì)匯總：</b></p><p><b>　　九、參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　1． 《化工原理》（第三版）化學(xué)工業(yè)出版社出版</p><p>　　2． GB4557.1——84機(jī)械制圖圖紙幅面及格式</p><p>　　3． GB150——98鋼制壓力容器&l