化工設(shè)計(jì)年產(chǎn)55萬噸甲醇精餾車間設(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)化工設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 年產(chǎn)年產(chǎn) 5555 萬噸甲醇精餾車間設(shè)萬噸甲醇精餾車間設(shè)計(jì)計(jì)粗甲醇預(yù)熱器的設(shè)計(jì)粗甲醇預(yù)熱器的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名：學(xué)生姓名： 學(xué)校：學(xué)校： 專業(yè)班級(jí)：專業(yè)班級(jí)：101101 學(xué)號(hào)：學(xué)號(hào)：1041204110412041 指導(dǎo)老師：指導(dǎo)老師： 目錄目錄1.11.1 設(shè)計(jì)條件及主要物性參數(shù)設(shè)計(jì)條件及主要物性參數(shù) .2 21.1.11.1.1 設(shè)計(jì)條件設(shè)計(jì)條件.2 21.1.2.1.1.2.主要物性參數(shù)主要物性參數(shù) .3 31.21.2 工藝設(shè)計(jì)計(jì)算工藝設(shè)計(jì)計(jì)算 .3 31.2.1.1.2.1.估算傳熱面積估算傳熱面積 .3 31.2.2.1.2.2.換熱器工藝結(jié)構(gòu)換熱器

2、工藝結(jié)構(gòu) .4 41.2.3.1.2.3.殼體內(nèi)徑殼體內(nèi)徑 .6 61.2.41.2.4 折流板折流板.6 61.2.5.1.2.5.其它主要附件其它主要附件 .7 71.2.61.2.6 接管接管.7 71.31.3 換熱器核算換熱器核算 .7 71.3.1.1.3.1.熱流量核算熱流量核算 .7 71.3.21.3.2 換熱器內(nèi)流體阻力計(jì)算換熱器內(nèi)流體阻力計(jì)算 .10101.41.4 設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算 .11111.4.11.4.1 筒體及封頭壁厚計(jì)算筒體及封頭壁厚計(jì)算.11111 1 .4.2.4.2 主要附件選型主要附件選型.13131.4.31.4.3 接管選型及補(bǔ)強(qiáng)接管選型

3、及補(bǔ)強(qiáng).13131 1 .4.4.4.4 管板的選型管板的選型.16161.4.51.4.5 管箱的選型管箱的選型.17171.4.61.4.6 鞍座的選型鞍座的選型.18181.51.5 主要結(jié)構(gòu)尺寸及計(jì)算結(jié)果匯總主要結(jié)構(gòu)尺寸及計(jì)算結(jié)果匯總 .1818附錄：預(yù)熱器裝配圖附錄：預(yù)熱器裝配圖.19191 1. .1 1 設(shè)計(jì)條件設(shè)計(jì)條件及主要物性參數(shù)及主要物性參數(shù)1 1.1.1.1.1 設(shè)計(jì)條設(shè)計(jì)條件件1.設(shè)計(jì)任務(wù)粗甲醇原料預(yù)熱器設(shè)計(jì)，對(duì)冷物流粗甲醇（甲醇 90%）進(jìn)行預(yù)熱（由 40 oc加熱至 69 oc） ，年需量 60.9 萬噸/年，壓力為 0.15mpa，要求管程和殼程壓差均小于 50k

4、pa，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 40 oc，出口溫度為 69 oc，壓力為 0.15mpa，查表得對(duì)應(yīng)飽和蒸汽溫度為 111.2 oc。出口溫度不變，但發(fā)生相變，轉(zhuǎn)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 （0.5-1）10-3pas。宜走管程。綜上，甲醇走管程，水蒸氣走殼程。1.1.2.1.1.2.主要主要物性參數(shù)物性參數(shù)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

5、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 406954.52ct殼程飽和水蒸汽在 0.15mpa 壓力下的定性溫度為 。111.2ht 2.各組分物性參數(shù)根據(jù)定性溫度分別查到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 111.2oc 下的物性參數(shù)密度 0.8585 kg/m3定壓比熱容 cp 4.235 kjkg-1k-1焓 h 466.4 kjkg-1k-1汽化熱 r 2228.9 kjkg-1熱導(dǎo)率 0.685 wm-1 k-1黏度 0.25610-3 pas表 2 甲醇在 54.5下的物性參數(shù)密度 793 kg/m3定壓比熱容 cp2.65 kjk

6、g-1k-1熱導(dǎo)率 0.187 wm-1 k-1黏度 0.4910-3 pas1.21.2 工藝設(shè)計(jì)計(jì)算工藝設(shè)計(jì)計(jì)算1.2.1.2.1.1.估算傳熱面積估算傳熱面積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)于無相變的物流，換熱器的熱流量由下式確定： = 其中 kg/h86.09 1076913330 24mq=t2-t1=69-40=29 k所以 熱流量kj/h=1641.88kw676913 2.65 295.91 10mpq ct 對(duì)于有相變化的單組份飽和蒸汽冷凝過程，其熱流量衡算可表示為 h hd r則飽和水蒸氣的用量 kg/h65.94 1026532228.9hhdr2.平均

7、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，若無特殊需要，均采用逆流。故本次設(shè)計(jì)采用逆流方式。=55.4 1212(111.269)(111.240)111.269lnln111.240mttttt3.估算傳熱面積 ，假設(shè) k=600 w/（m2k）pak t所以 m295.91 1049.43600 600 55.4pa1.2.1.2.2.2.換熱器工藝結(jié)構(gòu)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說可以減小殼體直徑。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

8、面?zhèn)鳠嵯禂?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)而損壞換熱器。綜上考慮，選用無縫鋼管（20 號(hào)鋼） ，選取管內(nèi)流速25 2.5mmu=1m/s。2. 確定管長、管程數(shù)和總管數(shù)選定管徑和管內(nèi)流速后，可以下式確定換熱器的單程傳熱管數(shù)。根227691385.6863600 793(0.0252 0.0025)144viqnd u 單程傳熱管長度：=7.3m0psalnd49.43.14 86

9、0.025如果按單程計(jì)算的傳熱管長度太長，則應(yīng)采用多管程。確定了每程傳熱管長度之后，即可求管程數(shù)。取每程傳熱管長度 l=4.5 m則 管程數(shù) 7.3n1.624.5ll換熱器的總傳熱管數(shù)為（根）2 86172tnnn3.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，這種情況下的平均傳熱溫差由計(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mtmtt逆t換熱器的殼程數(shù)及管程數(shù)有關(guān)。其中 1221=ttrtt熱流體的溫降冷流體的溫升111.2 111.2069402111=tttpt冷流體的溫升兩流體最初溫差69400.407111.240對(duì)單側(cè)溫度變化流體，逆流的平均傳熱溫差相等。

10、即=1，殼程數(shù)為 1t=1 55.455.4mtmtt逆4.傳熱管排列傳熱管在管板上的排列有三種基本形式，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。一般說來，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)械清洗較為困難，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)械清洗時(shí)，常采用這種排列方法。同心圓排列方式的優(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

11、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)d0，焊接時(shí)，取 t=1.25d0=0.0175 。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)

12、算（mm）62ts 當(dāng) do=25mm 時(shí) ，取管心距 t=1.25d0=1.25 25=31.2532mm各程相鄰管心距3222 (6)442smm6.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)目大致相等，隔板形式要簡單，密封長度要短，一般采用偶數(shù)管程。管束分程方法常采用平行法。1.2.31.2.3. .殼體內(nèi)徑殼體內(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)： 其中 為管板利用率，取 =0.81.05tndt則殼體內(nèi)徑 mm，整圓可取 500 mm1721.05 324930.8d 1.2.41.2.4 折流板折流板列管式換熱器的殼程流體流通面

13、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。弓形折流板結(jié)構(gòu)簡單，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)采用橫向弓形折流板，水平裝配。折流板間距0.30.3 500150bdmm折流板數(shù)塊。4500129150bn 1.2.51.2.5. .其它主要附件其它主要附件1.旁路擋板在換熱器殼程，由于管束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大量短路，必要時(shí)應(yīng)

14、設(shè)置旁路擋板來增大旁路的阻力，迫使物料通過管束進(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，每塊擋板的長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刷，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)徑大于 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、下缺口的換熱器，常將防沖板焊于殼體上。由于本次設(shè)計(jì)的殼體內(nèi)徑為 500mm，所以選用此方法。1.2.6 接管接管管程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)甲醇流速，11/um s 。31769130.0269/360

15、03600 793mqqms則接管內(nèi)徑 m，圓整后取管內(nèi)徑為 200mm11144 0.02690.1851vqdu殼程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)流體流速，210/um s 3226520.858/3600 0.8585qms則接管內(nèi)徑 m，圓整后取接管內(nèi)徑為22244 0.8580.3311vqdu350mm。1.31.3 換熱器核算換熱器核算1.3.1.熱流量核算熱流量核算 1.殼程表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)010.550.14300.36()erwhrpde當(dāng)量直徑由正三角形排列得 22003424etddd=2234(0.0320.025 240.020.025m殼程流通截面積20.025(1)0.1

16、5 0.5 (1)0.04230.032oodsbdmt殼程流體流速0.85820.3/0.0423vooqum ss雷諾數(shù)0030.02 20.3 0.8585re3507.770.256 10deu普朗特?cái)?shù)334.235 100.256 10pr1.580.685pc粘度校正 0.14()1w則w/k10.55300.6850.363507.771.5811279.230.02h 2.管程表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 0.80.023reprniiihd 當(dāng)流體被加熱時(shí) 當(dāng)流體被冷卻時(shí)管程流體流通截面積：2221720.020.027442tiinsdmn管程流體流速m/s0.02690.9960.027

17、iu 雷諾數(shù)30.02 0.996 793re32237.880.49 10i普朗特?cái)?shù)332.65 100.49 10pr6.940.187所以 w/m2k0.80.40.1870.02332237.886.941887.020.02ih 3.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 wwbr其中 b 為傳熱管壁厚，取 0.0025m；為管壁熱導(dǎo)率，查表得碳鋼在 55.4下的熱導(dǎo)率 =50.41w/管外側(cè)污垢熱阻 m2k/w300.14 10r 管內(nèi)側(cè)污垢熱阻 m2k/w30.176 10ir0.40.3n所以 m2k/w50.00254.96 1050.41wr4.傳熱系數(shù)傳

18、熱系數(shù)0000011cwimiiikr drddrhddhd533114.96 10250.176 1025250.14 101279.2322.52020 1887.02588 w/m2k=5.換熱器面積裕度計(jì)算傳熱面積=50.40 m2ccmakt31641.88 10588 55.4實(shí)際傳熱面積 m200.025 4.5 17260.76tad ln裕度=100%ccaaha60.7650.40100%20.6%15%50.40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

19、程局部阻力之和，即： ()tirspsppp n n f 其中直管阻力22iiiiulpd局部阻力22irup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)。由 rei=32237.88，傳熱管相對(duì)粗糙度 ，查莫狄圖得 i=0.039,0.20.0120流速 ui=0.996m/s =793kg/m3 ，為局部資料系數(shù)，取 3.則 pa 24.5793 0.9960.0393451.50.022ip pa2793 0.99631180.02r p(3451.5 1180.0) 1 2 1.5138894.5pa 500)所以2(1)2oootcbupff nn20.228

20、0.50.8585 20.30.5 5 3507.771.1 172(29+1)=28816.72pa 22(3.5)2oibubpnd 22 0.150.8585 20.329 (3.5)14876.40.52pa28816.7 14876.443693.150000sppapa殼程流體阻力在允許范圍之內(nèi)。1 1.4.4 設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算 1 1.4.1.4.1 筒體及封頭壁厚計(jì)算筒體及封頭壁厚計(jì)算1.筒體壁厚設(shè)計(jì)采用內(nèi)徑=500mm，筒體長度=4500mm 的工藝尺寸。其長徑比idol=9，材料為 q345r 鋼板，焊接結(jié)構(gòu)采用單面焊無損探傷，所以取焊接系數(shù) oild=0.8。設(shè)計(jì)

21、溫度為 150。設(shè)計(jì)壓力，計(jì)算壓力1.1 11.1pmpa 。1.1cppmpa當(dāng)鋼板厚度在 4.55.5mm 時(shí)，鋼板負(fù)偏差 c1=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，且設(shè)計(jì)筒體為單面腐蝕，故去腐蝕裕量 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=500mm。id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=183mpa。室溫強(qiáng)度指標(biāo) t=510mpa，=345mpa。bs設(shè)計(jì)壁厚：22 cidtcp dcp 1.1 50022 183 0.8 1.1 3.89

22、mm13.890.54.39dcmm圓整后得名義厚度=5mm。n有效厚度。122.5enccmm2.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mm，直邊高度11254dh h2=25mm。設(shè)計(jì)厚度22 0.5cidtcp dcp 1.1 50022 183 0.80.5 1.1 3.88mm13.880.54.38dcmm圓整后得名義厚度=5mm。n有效厚度。122.5enccmm3.筒體及封頭水壓強(qiáng)度校核試驗(yàn)壓力，1.251.25 1.11.38tppmpa有效厚度=2.5mm，強(qiáng)度指標(biāo)=345mpa，es0.90.9 345310.5smpa壓力試驗(yàn)時(shí)的應(yīng)力()2tietepd 1.3

23、8 (5002.5)2 2.5 0.8 173.4mpa因?yàn)?，所以筒體及封頭滿足水壓試驗(yàn)的強(qiáng)度要求。0.9ts1 1 .4.2.4.2 主要附件選型主要附件選型1.折流板本設(shè)計(jì)折流擋板為有弓形缺口的圓形板，直徑為 500mm,厚度為 10mm。缺口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

24、管板，每兩塊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 防沖板在殼體內(nèi)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)口接管截面積的倍，實(shí)際上接管管徑確定后，就是一個(gè)防沖板與11.25殼體內(nèi)壁的高度 h1 的確定，一般規(guī)定接管外徑。所以取高度111()43h 70mm。 防沖板直徑應(yīng)大于接管外徑 50mm，取 300mm。厚度為 4.5mm。 1 1.4.3.4.3 接管選型及補(bǔ)強(qiáng)接管選型及補(bǔ)強(qiáng)1.甲醇

25、進(jìn)料管甲醇進(jìn)料流量為，接管內(nèi)徑為 200mm。采用310.0269/qms的低合金無縫鋼管，接管長度為 150mm。配用具有突面密封的2006mmmm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=200mm，壁厚=6mm 的接管，由標(biāo)準(zhǔn)查得補(bǔ)強(qiáng)圈尺寸為idm外徑 d2=400mm，內(nèi)徑 d1=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 1.1 50015.12 2 183 1.1citcp dmmp（2）開孔所需補(bǔ)強(qiáng)的面積 a 開孔直徑：22002 (0.52)205iddcmm 開孔所需的補(bǔ)強(qiáng)面積：2205 15.

26、1309.55admm（3）有效寬度 b 22 205410bdmm 外側(cè)有效高度1h 1205 635.07mhdmm（4）有效補(bǔ)償面積123aeaaa 式中 a1殼體有效厚度減去計(jì)算厚度之外的多余面積，2mm a2接管有效厚度減去計(jì)算厚度之外的多余面積，2mm a3焊縫金屬截面積，2mm 其中1(b-d)()2()(1)emeraf 接管材料選擇與筒體相同的材料（q345r）進(jìn)行補(bǔ)償，故=1。rf 代入上式得 21(410205)(2.5 1.51)202.95amm 接管計(jì)算厚度1.1 2050.772 2 183 0.8 1.1cttcp dmmp 21222 ()2()nttrntr

27、ahc fhcc f 12 ()0nttrhc f 2 35.07 (60.772.5) 2186.57mm 23126 6362amm 有效補(bǔ)強(qiáng)面積2123202.95 186.5736425.52aeaaamm 因?yàn)?aea 所以開孔不需加補(bǔ)強(qiáng)。2.甲醇出料管采用的低合金無縫鋼管，接管長度為 150mm。配用具有突2006mmmm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。無需補(bǔ)強(qiáng)。3.水蒸氣進(jìn)料管水蒸氣進(jìn)料流量為，接管內(nèi)徑為 350mm。采用320.858/qms的低合金無縫鋼管，接管長度為 150mm。配用具有突面密封的3506m

28、mmm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=350mm，壁厚=6mm 的接管，由標(biāo)準(zhǔn)查得補(bǔ)強(qiáng)圈尺寸為idm外徑 d2=620mm，內(nèi)徑 d1=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 1.1 50015.12 2 183 1.1citcp dmmp（2）開孔所需補(bǔ)強(qiáng)的面積 a 開孔直徑：23502 (0.52)355iddcmm 開孔所需的補(bǔ)強(qiáng)面積：2355 15.1536.05admm（3）有效寬度 b 22 355710bdmm 外側(cè)有效高度1h 1355 646.15mhdmm（4）有效補(bǔ)償面積123

29、aeaaa 其中1(b-d)()2()(1)emeraf 接管材料選擇與筒體相同的材料（q345r）進(jìn)行補(bǔ)償，故=1。rf 代入上式得 21(710355)(2.5 1.51)351.45amm 接管計(jì)算厚度1.1 3551.342 2 183 0.8 1.1cttcp dmmp 21222 ()2()nttrntrahc fhcc f 12 ()0nttrhc f 2 46.15 (6 1.342.5) 2199.37mm 23126 6362amm 有效補(bǔ)強(qiáng)面積2123351.45 199.3736586.82aeaaamm 因?yàn)?aea 所以開孔不需加補(bǔ)強(qiáng)。4.水蒸氣出料管采用的低合金無

30、縫鋼管，接管長度為 150mm。配用具有突3506mmmm面密封的帶頸對(duì)焊法蘭，法蘭標(biāo)記：hg20595-09 法蘭 wn350-2.5 rf q235-b。無需補(bǔ)強(qiáng)。5.排氣管采用的低合金無縫鋼管，接管長度為 150mm。配用具有突323.5mmmm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。無需補(bǔ)強(qiáng)。6.排污管采用的低合金無縫鋼管，接管長度為 150mm。配用具有突323.5mmmm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。無需補(bǔ)強(qiáng)。1 1 .4.4.4.4 管板的選型管板的選型1

31、.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 1mpa，殼體內(nèi)徑為 500mm 時(shí)，查表得管板的厚度 =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 700mm。外周均布 24 個(gè) 20 螺孔。（3）管板的開孔左管板共有 172 個(gè)安裝換熱管的開孔和 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，但沒有拉桿安裝孔及管程隔板密封槽。 1

32、 1.4.5.4.5 管箱的選型管箱的選型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)的長度為管口接管公稱直徑的兩倍，即2002=400mm。選擇 q345r 材料制作。左管箱短節(jié)的標(biāo)記：筒體 dn500 =5 l=400。（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 q345r。標(biāo)記：eha 5005-q345r jb/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

33、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) 20 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)長度為 100mm，標(biāo)記：筒體 dn500 =5 l=100。右管箱無隔

34、板。 1 1.4.6.4.6 鞍座的選型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。本設(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 460mm，寬150mm，厚 10mm。筋板長 250mm，寬 120mm，厚 8mm。墊板弧長 590mm，寬 240mm，厚 6mm。腹部厚 8mm。鞍座標(biāo)記為：/4712.1 200

35、7500jb tbif鞍座 /4712.1 2007500jb tbis鞍座 換熱器總長為 5300mm，換熱器管束長=4500mm，一般當(dāng)0l時(shí)，取兩鞍座間距。本設(shè)計(jì)取 0.6。03000lmm0(0.5 0.7)bll即兩鞍座間距。00.60.6 45002700bllmm 1 1.5.5 主要結(jié)構(gòu)尺寸及計(jì)算結(jié)果匯總主要結(jié)構(gòu)尺寸及計(jì)算結(jié)果匯總表 3 換熱器主要結(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)/出口溫度/oc40/69111.2/111.2壓力/kpa10001000定性溫度/oc54.5111.2密度/(kg/m3)7930.8585定壓比熱容/kj/(

36、kgk)2.654.235黏度/pas0.4910-30.25610-3熱導(dǎo)率/w/(mk)0.1870.685物性普朗特?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/mm252.5管心距/mm32管長/mm45000管子排列管數(shù)目/根172折流板數(shù)/個(gè)29傳熱面積/m260.76折流板間距/mm150殼體及封頭壁厚/mm5拉桿數(shù)/個(gè)4左管箱長度/mm400右管箱長度/mm100設(shè)備結(jié)構(gòu)參數(shù)管程數(shù)2材質(zhì)q345r 碳鋼主要計(jì)算結(jié)果管程殼程流速/(m/s)0.99620.3表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)/w/( m2k)1887.021279.23污垢熱阻/( m2k/w)0.00001

37、760.00014阻力/kpa13.89443.693熱流量/kw1641.88傳熱溫差/k55.4傳熱系數(shù)/w/( m2k)588裕度/%20.6附錄：預(yù)熱器裝配圖附錄：預(yù)熱器裝配圖252423222120191817161098765432115141312114172116148212412931.2143214424.50.030.17886710.51.444.082.5l=4380q345r20件號(hào)圖號(hào)或標(biāo)準(zhǔn)號(hào)名 稱數(shù)量材料備注重總重量（kg）化工設(shè)計(jì)院 職責(zé) 設(shè)計(jì) 制圖 校對(duì) 審核審定簽 名日期設(shè)計(jì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段施工圖比例共 頁第 頁b01-111r-00粗甲醇預(yù)熱器裝配圖dn50

38、0 5300拉桿 16螺母m20接管 212 6雙頭螺柱m20130非金屬墊片g6-500總重：3890kg符號(hào)公稱尺寸連接尺寸標(biāo)準(zhǔn)連接面形式用途或名稱abdef25pn25d n200hg20595-09pn25d n350hg20595-09pn25d n25hg20595-09pn25d n350hg20595-09甲醇出口水蒸氣進(jìn)口排氣口排污口水蒸氣出口甲醇進(jìn)口管 口 表工作壓力/mpa設(shè)計(jì)壓力/mpa物料名稱焊縫系數(shù) 容器類別11.1粗甲醇0.8工作溫度設(shè)計(jì)溫度腐蝕裕度/mm1501502技術(shù)特性表1.本設(shè)備按照國家勞動(dòng)總局壓力容器安全監(jiān)察規(guī)定及gb150-2011固定式壓力容器技術(shù)條件進(jìn)行制造、試驗(yàn)和驗(yàn)收。2.焊接采用電弧焊，焊條型號(hào)用e5016焊條。3.焊接接頭形式及尺寸除圖中注明外，對(duì)接焊縫按jb/z105-73,角焊縫按設(shè)計(jì)規(guī)定附錄d，接管與殼體及殼體之間焊接采用全焊透結(jié)構(gòu)，法蘭焊接按相應(yīng)法蘭標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定。4.對(duì)接焊縫進(jìn)行局部探傷，符合gb3325-87中的級(jí)為合格。5.本設(shè)備需進(jìn)行整體熱處理，以清除殘余應(yīng)力。6.熱處理后設(shè)備以1.38mpa表壓進(jìn)行水壓試驗(yàn)，合格后再以1.4mpa表壓進(jìn)行氣密性試驗(yàn)。7.水壓試驗(yàn)后，應(yīng)進(jìn)行表面裂縫檢查，檢查部位為殼體對(duì)接焊縫，熱影響