年處理3萬噸含NaCl廢水蒸發(fā)工藝及設(shè)備設(shè)計(jì)資料

1、2006 級河北工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)目錄1 引言 21.1 文獻(xiàn)綜述 21.2 存在的問題： 22 實(shí)施方案及主要研究手段 43 蒸發(fā)工段物料衡算與熱量衡算 53.1 物料衡算 53.2 熱量衡算 54 管徑的選擇 104.1 效接管直徑 104.2 效接管直徑 114.3 效接管直徑 125.1 第一次預(yù)熱 145.2 第二次預(yù)熱 146 蒸發(fā)器的機(jī)械設(shè)計(jì) 166.1 加熱室的設(shè)計(jì) 166.2 分離室的設(shè)計(jì) 227 大氣冷凝器的設(shè)計(jì) 347.1 需用冷卻水量 347.2 直接冷凝器的筒體直徑 347.3 各管口直徑 347.4 冷凝器的安裝高度 347.5 淋水板的設(shè)計(jì) 348 泵的選擇 369

2、 其它主要部件一覽表 37結(jié) 論 39參 考 文 獻(xiàn) 40致 謝 412006 級河北工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)1 引言1.1 文獻(xiàn)綜述1.1.1 國內(nèi)發(fā)展情況：廢水處理是利用物理、 化學(xué)和生物的方法對廢水進(jìn)行處理， 使廢水凈化， 減少污染，以至達(dá)到廢水回收、復(fù)用，充分利用水資源。我國目前的廢水處 理主要分為物理處理法、化學(xué)處理法和生物處理法 3 類。蒸發(fā)（或稱濃縮） 是指將含有非揮發(fā)性溶質(zhì)和揮發(fā)性溶劑組成的溶液進(jìn)行蒸 發(fā)濃縮的過程， 主要是利用加熱作用使溶液中一部分溶劑汽化而獲得。 所以，將 廢水用蒸發(fā)工藝處理， 不僅廢水得到了處理， 而且通過蒸發(fā)作用后原料達(dá)到一定 的濃度還可以回收利用，是目前國內(nèi)廢

3、水處理比較常用的方法。1.1.2 國外發(fā)展情況： 污水處理是經(jīng)濟(jì)發(fā)展和水資源保護(hù)不可或缺的組成部分， 其在發(fā)達(dá)國家已有 較成熟的經(jīng)驗(yàn)。如英國、德國、芬蘭、荷蘭等歐洲國家均已投巨資對因工業(yè)革命 和經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來的水污染進(jìn)行治理，日本、新加坡、美國、澳大利亞等國家也對 污水處理給予了較大投資， 特別是新加坡并沒有走先污染后治理的道路， 而是采 取經(jīng)濟(jì)與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的政策， 使該國不僅在經(jīng)濟(jì)上進(jìn)入了發(fā)達(dá)國家的行列， 而 且還是一個(gè)綠樹成蔭、碧水藍(lán)天、環(huán)境優(yōu)美的國家。國外污水處理廠建設(shè)和發(fā)展的主要特點(diǎn)為污水處理廠趨向于大型化。 國內(nèi)外 對城市污水是集中處理還是分散處理的問題已經(jīng)形成共識，即污水的集中處理

4、 （大型化） 應(yīng)是城市污水處理廠建設(shè)的長期規(guī)劃目標(biāo)。 結(jié)合不同的城市布局、 發(fā) 展規(guī)劃、地理水文等具體情況， 對城市污水處理廠的建設(shè)進(jìn)行合理規(guī)劃、 集中處 理，不僅能保證建設(shè)資金的有效使用率、 降低處理能耗， 而且有利于區(qū)域或流域 水污染的協(xié)調(diào)管理及水體自凈容量的充分利用。1.2 存在的問題：含有 NaCl廢水蒸發(fā)工藝及設(shè)備設(shè)計(jì)中存在的問題有：（ 1）能耗問題：由于 廢液中含氯化鈉的濃度較低， 要回收氯化鈉就必須先去掉大量的水分因而能耗較 大，成本過高；（ 2）腐蝕問題：氯化鈉溶液對設(shè)備的腐蝕性極強(qiáng)，其設(shè)備采用 一般金屬材料是不行的， 需要使用鈦材等特殊材料， 這又加重了氯化鈉的回收成2006

5、 級河北工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)本；（ 3）結(jié)垢問題：在蒸發(fā)回收氯化鈉的過程中，蒸發(fā)室和加熱管極易結(jié)垢， 這將使加熱管的傳熱系數(shù)降低，增加能源的消耗；（ 4）在蒸發(fā)回收氯化鈉的過 程中的二次汽中含 3- 氯丙烯、氯仿、丙烯，這三種有機(jī)物隨二次汽進(jìn)入冷凝水中 可導(dǎo)致冷凝水的二次污染。2006 級河北工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)2 實(shí)施方案及主要研究手段從操作方式可分為單效蒸發(fā)、 多效蒸發(fā)和直接接觸蒸發(fā)； 按流體循環(huán)方式可 分為不循環(huán)型蒸發(fā)、 自然循環(huán)型蒸發(fā)、 強(qiáng)制循環(huán)型蒸發(fā)、 刮膜式蒸發(fā)及離心式薄 膜蒸發(fā)。設(shè)計(jì)時(shí)針對不同的物料用不同的蒸發(fā)器。 正確的應(yīng)用不僅能提高產(chǎn)品的 質(zhì)量，又能節(jié)能降耗、降低生產(chǎn)成本、提高經(jīng)濟(jì)效

6、益。本次設(shè)計(jì)選擇外加熱式蒸 發(fā)器。大氣冷凝器和真空泵使得蒸發(fā)系統(tǒng)為真空蒸發(fā)，這樣降低了各效蒸發(fā)器內(nèi) 溶液的沸點(diǎn)，使其在 100以下沸騰，因而可以減輕氯化鈉溶液對設(shè)備的腐蝕。 由于真空度提高后， 溶液的沸點(diǎn)隨之下降， 水分更容易由液相轉(zhuǎn)變?yōu)槠啵?當(dāng)加 熱溫度一定時(shí)， 真空蒸發(fā)的蒸出速度就會提高。 同時(shí)真空蒸發(fā)降低了料液的飽和 溫度，這樣在很大程度上減輕了氯化按在蒸發(fā)的過程中的揮發(fā)程度， 也就是減少 了隨著二次蒸汽的凝結(jié)而進(jìn)入冷凝水中的氨氮含量。 此外蒸發(fā)的溫度降低也有利 于3-氯丙稀、氯仿、丙烯物質(zhì)的揮發(fā)，這樣使得冷凝水中含氯化鈉的量有很大程 度的降低。溶液的流程可以是并流、逆流、平流和錯(cuò)流。

7、并流是溶液與蒸氣成并流， 不需要泵， 成本低，但對粘度隨濃度迅速增加的溶液不適宜； 逆流是溶液與蒸氣 成逆流， 適用于粘度隨濃度變化較大的溶液， 但熱敏性溶液應(yīng)有相應(yīng)措施； 平流 是每效都加入原料液， 適用于蒸發(fā)過程中伴有結(jié)晶析出場合； 錯(cuò)流是溶液與蒸氣 在有些效成并流，而在有些效間則成逆流，操作復(fù)雜，實(shí)際很少應(yīng)用。本次設(shè)計(jì) 選擇并流，并流加料的優(yōu)點(diǎn)是：（1）由于后一效蒸發(fā)室的壓力較前一效為低，故溶液在效間的輸送勿需用 泵，就能自動(dòng)從前效進(jìn)入后效。（2）由于后一效溶液的沸點(diǎn)較前一效為低， 故前一效的溶液進(jìn)入后一效時(shí)， 會因過熱自行蒸發(fā)。因而可產(chǎn)生較多的二次蒸汽。（3）由末效引出完成液，因其沸點(diǎn)

8、最低，故帶走的熱量最少，減少了熱量 損失。2006 級河北工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)3 蒸發(fā)工段物料衡算與熱量衡算3.1 物料衡算已知條件：采用三效并流加料蒸發(fā)流程， 進(jìn)料液濃度為 10%，處理量 3 萬噸/ 年，年工作 7200小時(shí)，加熱生蒸汽表壓為 0.6 MPa，真空度 0.085MPa?？傉舭l(fā)水量 W：進(jìn)料量：4167kg h30000000F7200根據(jù)氯化鈉的溶解度，三效出料濃度取28%,則 x0=10%， x3=28%?？傉舭l(fā)水量1 x04167x3WF0.100.2.18 2679kg h。3.2 熱量衡算3.2.1 各效濃度估算 因?yàn)闆]有引出額外蒸汽，可假設(shè)各效的水分蒸發(fā)量相等，故有：

9、 W1 W2 W3 W 2679 893kg h33則各效中的溶液濃度為：x1Fx0F W14167 0.14167 89312.73%x2Fx 0F W1 W24167 0.14167 893 89317.50%x3Fx0F W1 W2 W34167 0.14167 893 893 89328%3.2.2 各效沸點(diǎn)和有效傳熱溫差的計(jì)算（1）等壓降分配設(shè)蒸汽壓力按等壓降分配，取 P0=0.6MPa（絕壓）， P 3=0.02MPa（絕壓） ，則每 效壓降為 : P P0 - P3 0.6 0.02 0.193MPa2006 級河北工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)可據(jù)此求得各效二次蒸汽壓，并查得各有關(guān)參數(shù)列于下

10、表：表 3-1 各效蒸汽參數(shù)效效效加熱蒸汽壓力 P， MPa0.60.4070.214加熱蒸汽飽和溫度 Ti ，158.7143121加熱蒸汽的汽化熱 ，kJ/kg2113.22139.92199.2二次蒸汽壓力 Pi ，MPa0.4070.2140.021二次蒸汽的飽和溫度 t i ，14412261.1考慮蒸汽管路的阻力，此溫度比前效的二次蒸汽溫度下降 1.0 （2）各效蒸發(fā)器中的傳熱溫差取效中的溶液濃度等于該效的出口濃度，因此以出口濃度來確定溶液的沸點(diǎn) 下面用表列出各相應(yīng)數(shù)據(jù)表 3-2 各效參數(shù)效效效溶液濃度 xi ，%12.7317.5028.00溶液密度 ， kg/m31091112

11、81204蒸發(fā)壓力 P， MPa0.4070.2140.0021p = l g,MPa0.00540.00560.0059P =P+ P,MPa0.41240.21960.0259在 P下的 水 的飽 和溫 度144.5125.263.9t P，沸點(diǎn)升高 ，2.348溶液的平均溫度 t im ，146.8129.271.9有效傳熱溫差 t Ti tim ， 11.913.849.1有效總傳熱溫差，74.8沸點(diǎn)升高是根據(jù)圖 2-2 查出 蒸發(fā)器內(nèi)液層高度取 2.5m。3.2.3 水分蒸發(fā)量的初步計(jì)算2006 級河北工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 1）求取各效的蒸發(fā)系數(shù) i和自蒸發(fā)系數(shù) i ，其中熱利用系數(shù)

12、i取 0.98， 其中進(jìn)料氯化鈉溶液溫度取 80 。H i C Tiiii H i C tii由表中數(shù)據(jù)代入上式得：2113.210.988 ， 2 0.973 ， 2 0.9341 2139.9 2 2 ti 1 titi 1 tii H i C tii由表中數(shù)據(jù)代入上式得：1 80 146.8 0.031， 2 0.008 ， 3 0.0241 2139.9 2 3（2）將各效的 i、 i、 i代入式 WiiDi （F c C W1C *Wi 1） i iW1=0.988D+（4167 3.601） （-0.031 ） 0.98W2=0.982W1+（41673.601 4.187 W1）

13、 0.008 0.98W3=0.934W2+（41673.601 4.187W14.187W2） 0.024 0.98W1+W2+W3=2679由上面四式聯(lián)立，可解出得：W1 856.7kg/hW2 930.9kg/hW3 890.9kg/hD 1371kg/h相對偏差：A 1 Smin 1 19.34 57% 3% ，應(yīng)進(jìn)行復(fù)算。 Smax45.09S3（ 3）傳熱面積Q1D131371 2113.2 103K1 t1K1 t11500 3600 11.9Q2W1 1856.7 2139.9 103K 2 t2K 2 t21000 3600 13.8Q3W2 2930.9 2199.2 10

14、3K3 t 3K 3 t3700 3600 49.1S1S2219.34m245.09m2236.90m22006 級河北工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)4）各效有效溫差的分配列表如下：效效效加熱蒸汽量 Di ，kg/h1371856.7930.9蒸汽的蒸發(fā)熱 i ，kJ/kg2113.22139.92199.2熱負(fù)荷 Qi =Di ，kJ/h8.98 1066.12 1066.60 106傳熱系數(shù) Ki， W （m2 Ki/ K i ， m2 K536.5509.2947.8有效傳熱溫差20.1319.1035.56表 3-3 各效有效溫差分配tiQitiWiQiWi3.2.4 初

15、設(shè)值的復(fù)核x1Fx 0（1）由各效水分蒸發(fā)量反算各效溶液濃度4167 0.1 12.59%F W1 4167 856.7x2Fx0F W1 W24167 0.14167 856.7 930.917.51%x3Fx0F W1 W2 W34167 0.14167 856.7 930.9 890.927.99%（2）反推各效蒸發(fā)壓力由于各效的有效傳熱溫差與初設(shè)值有差異， 各效的溶液濃度也與初設(shè)值不同， 所 以各效操作壓力與等壓差的設(shè)定值不同，反推后的結(jié)果列于下表：表 3-4 設(shè)定值與復(fù)算值比較效效效設(shè)定值反推結(jié)果設(shè)定值反推結(jié)果設(shè)定值反推結(jié)果溶液濃度 xi ，%12.7312.5917.5017.51

16、28.0027.99加熱蒸汽溫度 Ti ，158.7158.7143133.2121103.982006 級河北工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)溶液沸點(diǎn)升高，2.02.043.188有效傳熱溫差 t i，11.92013.82049.131因液柱靜壓引起的沸點(diǎn)0.50.52.82.83.23.2升高，管路阻力的蒸汽降1.01.01.01.01.01.0溫，二次蒸汽的溫度 t i，144134.2122104.961.161.13)各效蒸發(fā)器傳熱面積的計(jì)算表 3-5 結(jié)果總匯效效效加熱蒸汽量 Di ，kg/h1371856.7930.9加熱蒸汽飽和溫度 Ti ，158.7133.2103.9加熱蒸汽壓力 Pi

17、，MPa0.60.30.117蒸汽的蒸發(fā)熱 i ，kJ/kg2113.22170.22248.3傳熱系數(shù) Ki，W (m 2 K效傳熱溫差 t i，202031傳熱面積 S=Qi /( Kit i)，26.8325.8226.792 m相對偏差： A 1 Smin 1 26.79 0.15% 3% ，符合要求。 Smax26.83各效傳熱面積比較接近，考慮到 20%的安全系數(shù)，則傳熱面積取為1.2 26.83 32.2m2 ，圓整后取 S=35m2 。2006 級河北工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)4 管徑的選擇4.1 效接管直徑4.1.1 加熱室按公式 di u Vs di4式中

18、Vs ：體積流量， m3 s;u ：流速， m/s 。1）料液進(jìn)口直徑F：質(zhì)量流量， F=4167 kg hu ：料液流速，取 u=1.5 m/s：料液密度 , =1040.5 kg/m 3（80時(shí)溶液的密度）di4F3600 u4 41673600 3.14 1.5 1040.50.031m 31mm管子規(guī)格： 383mm管法蘭： HG20592-97 法蘭 PLDN32-0.6 RF（2） 生蒸汽進(jìn)口直徑u ：生蒸汽流速，取 u=18 m/sD：生蒸汽流量， D=1371 kg/h：生蒸汽密度， =3.1686 kg/m 3（158.7 時(shí)的蒸汽密度）di4D3600 u4 1371360

19、0 3.14 3.1686 180.092m 92mm管子規(guī)格： 1084mm管法蘭： HG20592-97 法蘭 PLDN100-0.6 RF（3）冷凝水排出口直徑 生蒸汽在飽和溫度下冷凝，故冷凝水溫度取 158.7 u ：水的流速，取 u=1.0 m/s D：冷凝水流量， D=1371 kg/h102006 級河北工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)：水的密度， =908.6kg/m3(158.7 時(shí)的密度)4D3600 u4 13713600 3.14 908.6 1.00.028m 28mm管子規(guī)格： 383mm管法蘭： HG20592-97 法蘭 PLDN25-0.6 RF4.1.2 分離室(1) 出汽

20、口直徑u ：二次蒸汽流速，取 u=18 m/sW1：二次蒸汽流量， W1 856.7 kg/h：二次蒸汽密度 , =1.6796 kg/m 3(134.2 時(shí)的蒸汽密度)4 856.73600 3.14 1.6796 180.100m 100mm管子規(guī)格： 1334mm管法蘭： HG20592-97 法蘭 PLDN125-0.6 RF(2) 出料口直徑u ：料液流速，取 u=1.5 m/sF-W1：料液流量， F-W1=4167-856.7=3310.3 kg/h：料液密度 , =1046.3 kg/m 3(134.2 時(shí)的密度)di4 3310.33600 3.14 1046.3 1.50.

21、027 m 27mm管子規(guī)格： 383mm管法蘭： HG20592-97 法蘭 PLDN32-0.6 RF4.2 效接管直徑4.2.1 加熱室(1) 料液進(jìn)口直徑 取值與效分離室出料口直徑相同。(2) 加熱蒸汽進(jìn)口直徑 效的加熱蒸汽即為效的二次蒸汽，故進(jìn)口直徑與效二次蒸汽出口直徑相 同。112006 級河北工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(3) 冷凝水排出口直徑u ：水的流速，取 u=1.0 m/sW1：冷凝水流量， W1=856.7 kg/h：水的密度， =954.8 kg/m 3(104.9 時(shí)的密度)di4 856.73600 3.14 954.8 1.00.018m 18mm管子規(guī)格： 252mm管法

22、蘭： HG20592-97 法蘭 PLDN20-0.6 RF4.2.2 分離室(1) 出汽口直徑u ：二次蒸汽流速，取 u=18 m/sW2：二次蒸汽流量， W2=930.9 kg/h：二次蒸汽密度， =0.7015 kg/m 3(104.9 時(shí)的蒸汽密度)4 930.93600 3.14 0.7015 180.162m 162mm管子規(guī)格： 2194mm管法蘭： HG20592-97 法蘭 PLDN200-0.6 RF(2) 出料口直徑u ：料液流速，取 u=1.5 m/sF-W1-W2：料液流量， F-W1-W2=4167-856.7-930.9=2379.4 kg/h：料液密度 , =1

23、097.8 kg/m 3(104.9 時(shí)的密度)di4 2379.43600 3.14 1097.8 1.50.023m 23mm管子規(guī)格： 323mm管法蘭： HG20592-97 法蘭 PLDN25-0.6 RF4.3 效接管直徑4.3.1 加熱室(1) 料液進(jìn)口直徑取值與效分離器出料口直徑相同122006 級河北工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(2) 加熱蒸汽進(jìn)口直徑效的加熱蒸汽即為效的二次蒸汽，故進(jìn)口直徑與效二次蒸汽出口直徑相同。(3) 冷凝水排出口直徑u ：水的流速，取 u=1.0 m/sW2：冷凝水流量， W2=930.9 kg/h：水的密度 , =982.6 kg/m 3(60.1 時(shí)的密度)d

24、i4 930.93600 3.14 930.9 1.00.018m 18mm管子規(guī)格： 252mm管法蘭： HG20592-97 法蘭 PLDN20-0.6 RF4.3.2 分離室(1) 出汽口直徑u ：二次蒸汽流速，取 u=18 m/sW3：二次蒸汽流量， W3=890.9 kg/h：二次蒸汽密度 , =0.13068 kg/m 3(60.1 時(shí)的蒸汽密度)di4W33600 u4 890.93600 3.14 0.13068 180.366m 366mm管子規(guī)格： 4268mm管法蘭： HG20592-97 法蘭 PLDN400-0.6 RF(2) 出料口直徑u ：料液流速，取 u=1.5

25、 m/s F-W1-W2-W3：料液流量， F-W1-W2-W3=1488.5 kg/h ：料液密度 , =1175.2 kg/m 3(60.1 時(shí)的密度)di4 1488.53600 3.14 1175.2 1.50.017m 17mm管子規(guī)格： 252mm管法蘭： HG20592-97 法蘭 PLDN20-0.6 RF132006 級河北工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)5 預(yù)熱器的設(shè)計(jì)5.1 第一次預(yù)熱用效產(chǎn)生的二次蒸汽對原料液進(jìn)行第一次預(yù)熱， 使原料液從 20預(yù)熱至55。Q cp F t 3.65 4167 55 20 5.32 105 kJ h假設(shè) K 800 W (kg C)則 S1QKt535.3

26、2 105 103800 35 36005.28m2JB/T4715-92 選擇固定管板式換熱器 換熱管 25 2.5表 5-1 預(yù)熱器參數(shù)表公稱直 徑 DN/mm公稱壓力PN/MPa管程數(shù)NP管子根數(shù) n中心排管數(shù)管程流 通面積2m換熱管長 度 mm計(jì)算換熱 面積 m24000.6476110.006015008.45.2 第二次預(yù)熱 用效產(chǎn)生的冷凝水進(jìn)行第二次預(yù)熱，使原料液從 55預(yù)熱至 80 設(shè) K 600W (kg C)Q cp F t 3.68 4167 80 55 3.83 105 KJ h 由能量守恒知F cp t W2 cpH2O tH 2O3.68 4167 80 55 13

27、71 4.342 158.7 t2jt2 j 94.30tmt1 t2lnt2158.7 80 94.30 55 56.74158.7 80 56.74 ln94.30 55S2QKt533.83 105 103800 56.74 36003.13m2JB/T4715-92 選擇固定管板式換熱器換熱管 25 2.5142006 級河北工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)表 5-2 預(yù)熱器參數(shù)表公稱直 徑 DN/mm公稱壓力PN/MPa管程數(shù)NP管子根數(shù) n中心排管數(shù)管程流 通面積2m換熱管長 度 mm計(jì)算換熱 面積 m24000.6476110.006015008.4152006 級河北工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)6 蒸發(fā)器

28、的 機(jī)械 設(shè)計(jì)6.1 加熱室的設(shè)計(jì)6.1.1 加熱室中換熱管的排布及殼體內(nèi)徑的計(jì)算本設(shè)計(jì)采用 25 2.0的管子，全管長 3 米，上下管板大概占 0.1 米，故換熱管的有效換熱長度為： l 2.9m 。每根管子的面積為： a d0l 3.14 0.025 2.9 0.173m2所需管子總數(shù)大概為： n A 35 201根a 0.173本蒸發(fā)器中換熱管按正六邊形排列，通過查 GB151-1999，并為了獲得較大 的操作彈性，選擇所需管子總數(shù)最大為 241根的排列方式， 其正六邊形的數(shù)目為 8，對角線上換熱管數(shù)為 17，六角形內(nèi)管數(shù)為 217，弓形部分的管數(shù)為 24。取管間距 t 1.25d0 1

29、.25 19 23.75mm，圓整后取 25mm 。最外層管子的中心到殼體內(nèi)壁的距離 e 2d0 2 19 38mm殼體內(nèi)徑 D t nc 1 2e 2 （17 1） 2 38 476mm ，圓整后D=500m。m6.1.2 加熱室壁厚計(jì)算及水壓試驗(yàn)校核（1）效設(shè)計(jì)條件表 6-1 設(shè)計(jì)條件表名稱管程殼程工作介質(zhì)NaCl蒸汽，冷凝水工作壓力KPa200500進(jìn)口80工作溫度出口134.2158.7設(shè)計(jì)壓力KPa220550設(shè)計(jì)溫度134.2158.7傳熱面積352） 蒸發(fā)器 壁厚計(jì)算及水壓試驗(yàn)校核162006 級河北工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)所選材料為 TA2。1) 筒體壁厚計(jì)算筒體承受內(nèi)壓pc Di2

30、tpc式中 ：計(jì)算厚度 mmpc ：計(jì)算壓力MPa：焊接接頭系數(shù) =1t ：設(shè)計(jì)溫度下的材料許用應(yīng)力為 137MPaMPa ， 158.7 下材料的許用應(yīng)力Di ：筒體內(nèi)徑 mmpc Di2 tpc0.55 5002 137 1 0.551.006mm因 min 2mm ，所以2mm。負(fù)偏差， C1 0.8mm腐蝕裕量， C2 2mm名義厚度為 nC1 C2 4.8mm ，做換熱設(shè)備時(shí)綜合考慮取 n 8mm.2) 封頭壁厚計(jì)算采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭pc Di2 t0.5pc：設(shè)計(jì)溫度下的材料許用應(yīng)力 MPa ，158.7 下材料的許用應(yīng)力為 137MPapc Di2 t0.5pc1.005mm0.

31、55 5002 137 1 0.5 0.55因 min 2mm ，所以2mm。名義厚度為 nC1 C2 4.8mm ，標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭壁厚與筒體的壁厚取為相172006 級河北工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)同， n 8mm ，由化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)表 8-12 查得，直邊高度為 h 25mm（3）水壓試驗(yàn)壓力及強(qiáng)度校核 殼程水壓試驗(yàn)壓力及強(qiáng)度校核PT 1.25p t式中 PT : 內(nèi)壓容器的試驗(yàn)壓力， MPap ：設(shè)計(jì)壓力， MPa：試驗(yàn)溫度下材料許用應(yīng)力， MPat ：設(shè)計(jì)溫度下材料許用應(yīng)力， MPaPT 1.25p1.25 0.55 1 0.6875MPa試驗(yàn)壓力下的筒體薄膜應(yīng)力PT Di e2e0.9式中

32、e ：有效厚度， e n C1 C2 8 0.8 2 5.2mms ：常溫下材料的屈服極限， MPa， s 205MPaPT Di e2e0.6875 500 5.22 5.233.28MPa0.9 s 0.9 1 205 184.5 T 所以水壓試驗(yàn)安全。管程水壓試驗(yàn)壓力及強(qiáng)度校核PT 1.25p t式中 PT : 內(nèi)壓容器的試驗(yàn)壓力， MPap ：設(shè)計(jì)壓力， MPa：試驗(yàn)溫度下材料許用應(yīng)力， MPa182006 級河北工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)t ：設(shè)計(jì)溫度下材料許用應(yīng)力， MPaPT1.25p t1.25 0.22 10.275MPa試驗(yàn)壓力下的筒體薄膜應(yīng)力PT Di e2e0.9式中 e ：有效

33、厚度， e n C1 C2 8 0.8 2 5.2mms ：常溫下材料的屈服極限， MPa， s 205MPaPT D2i e e 0.275 500 5.2 13.36MPa2 5.20.9 s 0.9 1 205 184.5 T 所以水壓試驗(yàn)安全。6.1.3 管板的確定 管板厚度為 32mm 。材料為 TA2 管板兼做法蘭。根據(jù) JB/T4701-2000 查得，法蘭外徑 D=615m，m D1=580mm， d=18mm，螺柱選用 M16。6.1.4 折流板設(shè)計(jì) 折流板形式為單弓形，根據(jù) GB151-1999中表 41 和表 42，取板間距為 500mm ， 共 5 塊，厚度為 10mm

34、。折流板名義外直徑為 DN 4.5 500 4.5 495.5mm缺口弦高 h 0.25Di 0.25 500 125mm弓形高度 500 125 375mm6.1.5 拉桿、定距管設(shè)計(jì)根據(jù) GB151-1999中表 43和表 44查得，拉桿直徑為 12 mm，共 4個(gè)，均布在管 束的外邊緣。6.1.6 補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算效加熱室蒸汽進(jìn)口 219 4 的開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算(1) 補(bǔ)強(qiáng)方法判別：192006 級河北工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)開孔直徑 d di 2 C 207 2 2.8 212.6mm本筒體開孔直徑 d 212.6 Di 250mm，且 520mm2滿足等面積發(fā)開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算的適用條件，故可用等面積法進(jìn)行開

35、孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì) 。(2) 開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積 AA d 2 et 1 fr式中 : 筒體計(jì)算厚度， 2mmnt ：接管厚度et ：接管有效厚度， et nt C 6 2.8 3.2mmfr：強(qiáng)度削弱系數(shù)，tnA d 2 et 1 fr212.6 2 2 2 3.2 1 1425.2mm3）有效補(bǔ)強(qiáng)范圍a. 有效寬度 BB 2d 2 212.6 425.2mmB d 2 n 2 nt 212.6 2 8 2 6 240.6mm故 B 425.2mmb. 有效高度 外側(cè)有效高度 h1h1 d nt 212.6 6 35.72mm h1 150mm 實(shí)際外伸高度故 h1 35.72mm內(nèi)側(cè)有效高度 h2h2

36、d nt 212.6 6 35.72mmh2 0 實(shí)際內(nèi)伸高度故 h2 0202006 級河北工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（4）有效補(bǔ)強(qiáng)面積a. 封頭多余金屬面積封頭有效厚度 e n C 5.2mm封頭多余金屬面積 A1A1 B d e 2 et e 1 fr425.2 212.6 5.2 2 02680.32mm2b. 接管多余金屬面積0.55 207接管計(jì)算厚度2 137 1 0.55 0.416mmpcdit 2 tn pc接管多余金屬面積 A2A2 2h1 et t fr 2h2 et C2 fr2 35.72 3.2 0.416 1 02198.89mm2c. 接管區(qū)焊縫面積（焊腳取 6.0mm

37、 ）12A3 2 6.0 6.0 36.00mm232d. 有效補(bǔ)強(qiáng)范圍Ae A1 A2 A3680.32 198.89 36.002915.21mm2Ae A 開孔后不需另行補(bǔ)強(qiáng)。因最大開孔不需要補(bǔ)強(qiáng)，所以所有接管都不需另行補(bǔ)強(qiáng)。6.1.7 支座的選取采用 B 型懸掛式支座，四個(gè)考慮水壓試驗(yàn)時(shí)設(shè)備總重量 M 1500kg支座承受載荷 Q M g 10 3 1500 9.81 10 3 10.19KNk n 0.80 2據(jù) JB/T4725-92 表 3 選 B2212006 級河北工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)螺栓分布圓直徑Di 2 n 2 3 2 b2 2 2 2 2 l2 s1500 2 8 2 6

38、2 100 2 6 2 2 180 40 800mm6.2 分離室的設(shè)計(jì)6.2.1 效分離室（1）分離室直徑的確定通過查表可得壓強(qiáng)為 0.02 MPa時(shí)蒸汽的密度為 0.13068 kg/m 3，溶液的密度 為 1204 kg/m 3，所以二次蒸汽的體積流量為 Vs 890.91.900m3 s 。0.13068 3600取 kv 0.017 m suv kvlvv0.0170.0171204 0.1306812041.64m s1 Di2uv Vs41.215mDi4Vs4 1.9i uv 3.14 1.64圓整為 1300 mm筒體高度 H 1.6Di 2080mm ，圓整為 2100mm

39、。2）分離室壁厚計(jì)算 選材料 TA2 設(shè)計(jì)壓力 0.1MP設(shè)計(jì)溫度 60.1 1）橢圓形封頭壁厚計(jì)算采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭因承受外壓，假設(shè)其名義厚度 n 8mm ，有效厚度 e 8 2.8 5.2mmR 0.9Di 0.9 1300 1170mm5.2于是 A 0.125 e 0.125 0.00056R 1170222006 級河北工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)0.0008 40.3MPa2 2 5B EA 1.09 105 33p B Re 40 151.720 0.178MPa 0.1，且接近。故 n 8mm。2) 錐形封頭設(shè)計(jì)取 r i =0.15Di ，則 r i =195mm；30 。查表 8-30

40、 8 得， H 0.906D 1177.8mm假設(shè) n 8mm， e 8 2 0.8 5.2mm當(dāng)量圓筒的當(dāng)量厚度c e cos 4.5mm當(dāng)量長度 Lc r sinLX21DDLs其中 DL Di 1 2 r L i Di1 cos1300 1 2195 1 cos3013001247mmC1 0.8mm 。11LXDL DS ctg1247 200 ctg30 907mm22907 200Lc 195 sin30 1 552mmc 2 1247于是Lc 552 0.46, D0 1320 293 D0 1320 c 4.5查圖 9-7 8得， A 0.0005822B EA 1.09 10

41、5 0.00058 42MPa3 3 a c4.5p B Dc 43.6 1320 0.14MPa 0.1 ，且接近。 D01320所以，假設(shè)的厚度合格。3) 筒體壁厚因承受外壓， 初設(shè)筒體的名義厚度 n 10mm ，查表知，負(fù)偏差 腐蝕裕度 C2 2mm 。有效厚度 e 10 2.8 7.2mm 。23筒體外徑 D0 Di 2 n 1320mm 。2006 級河北工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)筒體的計(jì)算長度 L 1177.8 25 1 325 25 2080 3416mm3D0 1320e 7.2183 20屬于薄壁圓筒LD03416 2.591320查圖 9-7 8得， A 0.000262 2 5B

42、EA 1.09 105 0.00025 19MPa3 3 a7.2p B e 19 7.2 0.104MPa 0.1，且接近。 D01320 a所以，假設(shè)的厚度合格。 綜合考慮，筒體與封頭取相同壁厚 n 10mm 。試驗(yàn)壓力：3) 水壓試驗(yàn)校核PT 1.25p t 1.25 0.1 1 0.125MPa試驗(yàn)壓力下的筒體薄膜應(yīng)力PT Die 0.9 s2e式中PT Die 0.125 1300 7.2 11.35MPa2e2 7.2e ：有效厚度， e n C1 C2 10 0.8 2 7.2mms ：常溫下材料的屈服極限， MPa， s 205MPa0.9 s 0.9 1 205 184.5M

43、Pa因 T 0.9 s ，所以水壓試驗(yàn)安全(4) 開口補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算蒸汽出口 426 8 的開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算1) 補(bǔ)強(qiáng)方法判別：開孔直徑 d di 2 C 410 2 2.8 415.6mm242006 級河北工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)本筒體開孔直徑 d 415.6 Di 650mm，且 520mm2 滿足等面積發(fā)開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算的適用條件，故可用等面積法進(jìn)行開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì) 算。2) 開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積 AA d 2 et 1 fr式中 : 筒體計(jì)算厚度， 2mmnt ：接管厚度et ：接管有效厚度， et nt C 6 2.8 3.2mmfr：強(qiáng)度削弱系數(shù)，取大值A(chǔ) d 2 et 1 fr415.6 2 2 2 7.2

44、1 12831.2mm23）有效補(bǔ)強(qiáng)范圍a. 有效寬度 BB 2d 2 173.6 831.2mmB d 2 n 2 nt 415.6 2 10 2 8 451.6mm故 B 831.2mmb. 有效高度 外側(cè)有效高度 h1h1d nt 415.6 8 60.11mm1 nt 取小值h1 250mm 實(shí)際外伸高度故 h1 60.11mm內(nèi)側(cè)有效高度 h2h2d nt415.6 8 60.11mm 取小值h2 0 實(shí)際內(nèi)伸高度故 h2 0254) 有效補(bǔ)強(qiáng)面積2006 級河北工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)a. 封頭多余金屬面積封頭有效厚度 e n C 7.2mm封頭多余金屬面積 A1A1 B d e 2 et

45、 e 1 fr831.2 415.6 7.2 2 022161.12mm2b. 接管多余金屬面積0.1 410接管計(jì)算厚度0.15mm2 137 1 0.1pcdit 2 tn pc接管多余金屬面積 A2A2 2h1 et t fr 2h2 et C2 fr2 60.11 5.2 0.15 1 02607.11mm2c. 接管區(qū)焊縫面積（焊腳取 6.0mm ）12A3 2 6.0 6.0 36.00mm232d. 有效補(bǔ)強(qiáng)范圍Ae A1 A2 A32161.12 607.11 36.002804.23mm2Ae A 開孔后不需另行補(bǔ)強(qiáng)。因最大開孔不需要補(bǔ)強(qiáng)，所以所有接管都不需另行補(bǔ)強(qiáng)。（5）支

46、座的選擇采用 B 型懸掛式支座，四個(gè)考慮水壓試驗(yàn)時(shí)設(shè)備總重量 M 3500kg支座承受載荷 Q M g 10 3 3500 9.81 10 3 21.46KNk n 0.80 2據(jù) JB/T4725-92 表 3 選 B4螺栓分布圓直徑262006 級河北工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)Di 2 n 2 3b2 2 22 l2 s1221300 2 12 2 8 2 160 2 10 2 2290 70 1772.67mm（6）視鏡的選擇根據(jù) HGJ501-86-20,選視鏡 Pg10，Dg100，2 個(gè)。6.2.2 效分離室（1）分離室直徑的確定通過查表可得壓強(qiáng)為 0.117 MPa 時(shí)蒸汽的密度為 0.6

47、82 kg/m 3，溶液的密度 930.9為 1128 kg/m 3，所以二次蒸汽的體積流量為 Vs 930.90.3792m3 s 。0.682 3600取 kv 0.017 m suv kvlvv0.0170.0171128 0.682 11280.69m s2Di uv Vs44 0.37923.14 0.690.836m圓整為 900 mm筒體高度 H 1.6Di 1440mm ，圓整為 1500mm。（2）分離室壁厚計(jì)算選材料 TA2設(shè)計(jì)壓力 1.1 （0.117 0.1） 0.0187MPa設(shè)計(jì)溫度 103.9 1）筒體壁厚計(jì)算筒體承受內(nèi)壓pc Di2 tpc式中 ：計(jì)算厚度mmp

48、c ：計(jì)算壓力 MPa272006 級河北工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)：焊接接頭系數(shù) =1t ：設(shè)計(jì)溫度下的材料許用應(yīng)力 MPa，133.2 下材料的許用應(yīng)力為 137MPaDi ：筒體內(nèi)徑 mmpcD i2 tpc0.0187 9002 137 1 0.01870.06mm因 min 2mm ，所以2mm。負(fù)偏差， C1 0.8mm腐蝕裕量， C2 2mm名義厚度為 nC1 C2 4.8mm ，做換熱設(shè)備時(shí)綜合考慮取 n 8mm2) 帶折邊錐形封頭壁厚計(jì)算當(dāng) pc 5MP，可用簡化式計(jì)算壁厚，即f0 pc Di2t取 ri 0.15Di 0.15 900 135mm ， 30 時(shí)，由表 8-14 8 查

49、得 f 0=1.11。f0 pc D i2t1.11 0.0187 9002 137 10.104mm因 min 2mm ，所以2mm。負(fù)偏差， C1 0.8mm腐蝕裕量， C2 2mm名義厚度為 nC1 C2 4.8mm ，做換熱設(shè)備時(shí)綜合考慮取 n 8mmpc D i2 t0.5pc3) 標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭壁厚計(jì)算0.062mm0.0187 9002 137 1 0.0187 0.5因 min 2mm ，所以2mm。282006 級河北工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)負(fù)偏差， C1 0.8mm腐蝕裕量， C2 2mm名義厚度為 nC1 C2 4.8mm ，做換熱設(shè)備時(shí)綜合考慮取 n 8mm3）水壓試驗(yàn)校核PT D2i e e 0.9試驗(yàn)壓力：PT 1.25p t 1.25 0.0187 1 0.0234MPa試驗(yàn)壓力下的筒體薄膜應(yīng)力式中 e ：有效厚度， e n C1 C2 8 0.8 2 5.2mms ：常溫下材料的屈服極限， MPa， s 205MPaPT Die2e0.023