列管式換熱器課程設(shè)計(jì).doc
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——大學(xué) 《化工原理》 列管式換熱器 課程設(shè)計(jì)說明書 學(xué)院: 班級(jí): 學(xué)號(hào): 姓名: 指導(dǎo)教師: 時(shí)間: 年 月 日 目錄 一、化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書......................................................................................2 二、確定設(shè)計(jì)方案..........................................................................................................3 - 30 - 1.選擇換熱器的類型 2.管程安排 3、 確定物性數(shù)據(jù)..........................................................................................................4 4、 估算傳熱面積..........................................................................................................5 1.熱流量 2.平均傳熱溫差 3.傳熱面積 4.冷卻水用量 5、 工藝結(jié)構(gòu)尺寸..........................................................................................................6 1.管徑和管內(nèi)流速 2.管程數(shù)和傳熱管數(shù) 3.傳熱溫差校平均正及殼程數(shù) 4.傳熱管排列和分程方法 5.殼體內(nèi)徑 6.折流擋板...................................7 7.其他附件 8.接管 6、 換熱器核算..............................................................................................................8 1.熱流量核算 2.壁溫計(jì)算.....................................................10 3.換熱器內(nèi)流體的流動(dòng)阻力 7、 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).................................................................................................................13 1.浮頭管板及鉤圈法蘭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.管箱法蘭和管箱側(cè)殼體法蘭設(shè)計(jì) 3.管箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.固定端管板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5.外頭蓋法蘭、外頭蓋側(cè)法蘭設(shè)計(jì)............14 6.外頭蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7.墊片選擇 8.鞍座選用及安裝位置確定 9.折流板布置 10.說明 8、 強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算.........................................................................................................15 1.筒體壁厚計(jì)算 2.外頭蓋短節(jié)、封頭厚度計(jì)算 3.管箱短節(jié)、封頭厚度計(jì)算.................16 4.管箱短節(jié)開孔補(bǔ)強(qiáng)校核......................17 5.殼體接管開孔補(bǔ)強(qiáng)校核 6.固定管板計(jì)算......................18 7.浮頭管板及鉤圈.................19 8.無折邊球封頭計(jì)算 9.浮頭法蘭計(jì)算.......................20 九、參考文獻(xiàn)..................................................................................................................20 一、化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 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231801,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)。 已知: 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) 密度 定壓比熱容℃ 熱導(dǎo)率℃ 粘度 循環(huán)水在34℃下的物性數(shù)據(jù): 密度 定壓比熱容K 熱導(dǎo)率K 粘度 二、確定設(shè)計(jì)方案 1. 選擇換熱器的類型 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。 2. 管程安排 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。 三、確定物性數(shù)據(jù) 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 T= =85℃ 管程流體的定性溫度為 t=℃ 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)。 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): 密度 定壓比熱容 =3.297kj/kg?℃ 熱導(dǎo)率 =0.0279w/m?℃ 粘度 =1.510-5Pa?s 循環(huán)水在34℃ 下的物性數(shù)據(jù): 密度 =994.3㎏/m3 定壓比熱容 =4.174kj/kg?K 熱導(dǎo)率 =0.624w/m?K 粘度 =0.74210-3Pa?s 四、估算傳熱面積 1.熱流量 Q1= =2318013.297(110-60)=3.82107kj/h =10614.554kw 2. 平均傳熱溫差 先按照純逆流計(jì)算,得 = 3. 傳熱面積 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 Ap= 4.冷卻水用量 m== 五、工藝結(jié)構(gòu)尺寸 1.管徑和管內(nèi)流速 選用Φ252.5較高級(jí)冷拔傳熱管(碳鋼),取管內(nèi)流速u1=1.3m/s。 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管數(shù) Ns= 按單程管計(jì)算,所需的傳熱管長(zhǎng)度為 L= 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 Np= 傳熱管總根數(shù) Nt=6272=1254 3. 傳熱溫差校平均正及殼程數(shù) 平均溫差校正系數(shù): R= 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: 平均傳熱溫差 K 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。 4. 傳熱管排列和分程方法 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。 取管心距t=1.25d0,則 t=1.2525=31.25≈32㎜ 隔板中心到離其最.近一排管中心距離: S=t/2+6=32/2+6=22㎜ 各程相鄰管的管心距為44㎜。 管數(shù)的分程方法,每程各有傳熱管627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。 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=0.75 ,則殼體內(nèi)徑 為: D=1.05t 按卷制殼體的進(jìn)級(jí)檔,可取D=1400mm 筒體直徑校核計(jì)算: 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: 管子按正三角形排列: 取e=1.2=1.225=30mm =32 (39-1)+2 30 =1276mm 按殼體直徑標(biāo)準(zhǔn)系列尺寸進(jìn)行圓整: =1400mm 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 h=0.251400=350m,故可取h=350mm 取折流板間距B=0.3D,則 B=0.31400=420mm,可取B為450mm。 折流板數(shù)目 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。 7.其他附件 拉桿數(shù)量與直徑選取,本換熱器殼體內(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。 殼程入口處,應(yīng)設(shè)置防沖擋板。 8.接管 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 圓整后可取管內(nèi)徑為300mm。 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 圓整后去管內(nèi)徑為360mm 六、換熱器核算 1. 熱流量核算 (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): 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 = 殼程流通截面積: 殼程流體流速及其雷諾數(shù)分別為 普朗特?cái)?shù) 粘度校正 (2)管內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù): 管程流體流通截面積: 管程流體流速: 雷諾數(shù): 普朗特?cái)?shù): (3) 污垢熱阻和管壁熱阻: 【化學(xué)工業(yè)出版社《化工原理》(第三版)上冊(cè)】:表5-5?。? 管外側(cè)污垢熱阻 管內(nèi)側(cè)污垢熱阻 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 件下的熱導(dǎo)率為50w/(mK)。所以 (4) 傳熱系數(shù)有: (5) 傳熱面積裕度: 計(jì)算傳熱面積Ac: 該換熱器的實(shí)際傳熱面積為: 該換熱器的面積裕度為 傳熱面積裕度合適,該換熱器能夠完成生產(chǎn)任務(wù)。 2. 壁溫計(jì)算 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??煽浚⊙h(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: 式中液體的平均溫度和氣體的平均溫度分別計(jì)算為 0.439+0.615=24.6℃ (110+60)/2=85℃ 5858w/㎡K 935.7w/㎡K 傳熱管平均壁溫 ℃ 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 ℃。 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。 3.換熱器內(nèi)流體的流動(dòng)阻力 (1)管程流體阻力 , , 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, , 所以: 管程流體阻力在允許范圍之內(nèi)。 (2) 殼程阻力: 按式計(jì)算 , , 流體流經(jīng)管束的阻力 F=0.5 0.50.241939(14+1)=86095.6Pa 流體流過折流板缺口的阻力 , B=0.45m , D=1.4m Pa 總阻力 86095.6+48672=1.35Pa 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。 (3)換熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算結(jié)果見下表: 參數(shù) 管程 殼程 流率 915486.2 231801 進(jìn)/出口溫度/℃ 29/39 110/60 壓力/MPa 0.4 6.9 物性 定性溫度/℃ 34 85 密度/(kg/m3) 994.3 90 定壓比熱容/[kj/(kg?K)] 4.174 3.297 粘度/(Pa?s) 0.742 1.5 熱導(dǎo)率(W/m?K) 0.624 0.0279 普朗特?cái)?shù) 4.96 1.773 設(shè)備結(jié)構(gòu)參數(shù) 形式 浮頭式 殼程數(shù) 1 殼體內(nèi)徑/㎜ 1400 臺(tái)數(shù) 1 管徑/㎜ Φ252.5 管心距/㎜ 32 管長(zhǎng)/㎜ 7000 管子排列 正三角形排列 管數(shù)目/根 1254 折流板數(shù)/個(gè) 14 傳熱面積/㎡ 689.1 折流板間距/㎜ 450 管程數(shù) 2 材質(zhì) 碳鋼 主要計(jì)算結(jié)果 管程 殼程 流速/(m/s) 1.3 5.2 表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)/[W/(㎡?K)] 5858 935.7 污垢熱阻/(㎡?K/W) 0.0006 0.0004 阻力/ MPa 0.04285 0.135 熱流量/KW 10615 傳熱溫差/K 48.3 傳熱系數(shù)/[W/(㎡?K)] 400 裕度/% 26% 七、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1、浮頭管板及鉤圈法蘭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì): 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: 浮頭管板外徑: 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4-16); 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: 取 浮頭管板密封面寬度: 浮頭法蘭和鉤圈的內(nèi)直徑: 浮頭法蘭和鉤圈的外直徑: 外頭蓋內(nèi)徑: 螺栓中心圓直徑: 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。 2、管箱法蘭和管箱側(cè)殼體法蘭設(shè)計(jì): 依工藝條件: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。 3、管箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì): 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,只考慮相鄰焊縫間距離計(jì)算: 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。 4、 固定端管板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì): 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)工業(yè)出版社出版):圖4-50(b)所示。 5、外頭蓋法蘭、外頭蓋側(cè)法蘭設(shè)計(jì): 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 標(biāo)準(zhǔn)選取并確定尺寸。 6、 外頭蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì): 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。 7、墊片選擇: a.管箱墊片: 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: b.外頭蓋墊片: 根據(jù)殼程操作條件(混合氣體,壓力,溫度85),選纏繞式墊片, 墊片:(JB4705-92) 纏繞式墊片。 c.浮頭墊片: 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 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 包墊片。 8、 鞍座選用及安裝位置確定: 鞍座選用JB/T4712-92鞍座BI1400-F/S; 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 其中: ?。? 9、折流板布置: 折流板尺寸: 外徑:;厚度取8mm 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 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) 后端折流板距浮動(dòng)管板的距離至少為950mm; 實(shí)際折流板間距B=450mm,計(jì)算折流板數(shù)為12塊。 10、說明: 在設(shè)計(jì)中由于給定壓力等數(shù)及公稱直徑超出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。 八、強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算 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。 取焊縫系數(shù)=0.85,腐蝕裕度=1mm;對(duì)16鋼板的負(fù)偏差=0 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: = 從而: 計(jì)算厚度:=mm 設(shè)計(jì)厚度:mm 名義厚度: 圓整取 有效厚度: 水壓試驗(yàn)壓力: 所選材料的屈服應(yīng)力 水式實(shí)驗(yàn)應(yīng)力校核: 水壓強(qiáng)度滿足 氣密試驗(yàn)壓力: 2、外頭蓋短節(jié)、封頭厚度計(jì)算: 外頭蓋內(nèi)徑=1500mm,其余參數(shù)同筒體: 短節(jié)計(jì)算壁厚: S== 短節(jié)設(shè)計(jì)壁厚: 短節(jié)名義厚度: 圓整取=40mm 有效厚度: 壓力試驗(yàn)應(yīng)力校核: 壓力試驗(yàn)滿足試驗(yàn)要求。 外頭蓋封頭選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭: 封頭計(jì)算壁厚: S== 封頭名義厚度: 取名義厚度與短節(jié)等厚: 3、管箱短節(jié)、封頭厚度計(jì)算: 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 計(jì)算厚度: S== 設(shè)計(jì)厚度: 名義厚度: 結(jié)合考慮開孔補(bǔ)強(qiáng)及結(jié)構(gòu)需要取 有效厚度: 壓力試驗(yàn)強(qiáng)度在這種情況下一定滿足。 管箱封頭取用厚度與短節(jié)相同,取 4、 管箱短節(jié)開孔補(bǔ)強(qiáng)校核 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 接管計(jì)算壁厚: mm 接管有效壁厚: 開孔直徑: 接管有效補(bǔ)強(qiáng)高度: B=2d=2363.7=727.4mm 接管外側(cè)有效補(bǔ)強(qiáng)高度: 需補(bǔ)強(qiáng)面積:A=dS=363.71.94=705.6 可以作為補(bǔ)強(qiáng)的面積: 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)。 5、殼體接管開孔補(bǔ)強(qiáng)校核: 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? 鋼管許用應(yīng)力:, =1mm 接管計(jì)算壁厚: 接管有效壁厚: 開孔直徑: 接管有效補(bǔ)強(qiáng)厚度: B=2d=2306.6=613.2mm 接管外側(cè)有效補(bǔ)強(qiáng)高度: 需要補(bǔ)強(qiáng)面積: A=d=306.635.75=10960.95 可以作為補(bǔ)強(qiáng)的面積為: 尚需另加補(bǔ)強(qiáng)的面積為: 補(bǔ)強(qiáng)圈厚度: 實(shí)際補(bǔ)強(qiáng)圈與筒體等厚: ; 則另行補(bǔ)強(qiáng)面積: 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。 6、固定管板計(jì)算: 固定管板厚度設(shè)計(jì)采用BS法。假設(shè)管板厚度b=100mm。 總換熱管數(shù)量 n=1254; 一根管壁金屬橫截面積為: 開孔溫度削弱系數(shù)(雙程): 兩管板間換熱管有效長(zhǎng)度(除掉兩管板厚)L取6850mm 計(jì)算系數(shù)K: K=3.855 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, 圖4-46,圖4-47得: 管板最大應(yīng)力: 或 筒體內(nèi)徑截面積: 管板上管孔所占的總截面積: 系數(shù) 系數(shù) 殼程壓力: 管程壓力: 當(dāng)量壓差: 管板采用16Mn鍛: 換熱管采用10號(hào)碳系鋼: 管板管子程度校核: 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 管板厚為108mm。 7、浮頭管板及鉤圈: 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。 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。 8、無折邊球封頭計(jì)算: 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 ; 當(dāng)量厚度 : , 封頭外半徑: , 計(jì)算系數(shù): 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:B=176 計(jì)算許用外壓力 9、浮頭法蘭計(jì)算: 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) 下表為設(shè)計(jì)匯總: 名稱 尺寸/mm 材料 名稱 尺寸/mm 材料 筒體壁厚 筒體補(bǔ)強(qiáng)圈厚 外頭蓋短節(jié)厚 外頭蓋封頭厚 管箱短節(jié)厚 管箱封頭厚 管箱分程隔板厚 38 38 40 40 8 8 14 16MnR 16MnR 16MnR 16MnR 16MnR 16MnR 16MnR 管程接管 殼程接管 固定管板厚 浮頭管板厚 鉤圈厚 無折邊球封頭 浮頭法蘭厚 108 80 96 50 150 20 20 16Mn鍛 16Mn鍛 16Mn鍛 16MnR 16Mn鍛 九、參考文獻(xiàn): 1. 《化工原理》(第三版)化學(xué)工業(yè)出版社出版 2. GB4557.1——84機(jī)械制圖圖紙幅面及格式 3. GB150——98鋼制壓力容器 4. 化工部六院編,化工設(shè)備技術(shù)圖樣要求,化學(xué)工業(yè)設(shè)備設(shè)計(jì)中心站,1991年。 5. 《過程設(shè)備設(shè)計(jì)》(第二版)化學(xué)工業(yè)出版社 6. 《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- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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