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

1、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 I效接管直徑 104.2 U效接管直徑 114.3川效接管直徑 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其它主要部件一覽表 37結(jié)論 39參考文獻(xiàn) 40致謝 411引言1

2、.1文獻(xiàn)綜述國(guó)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(duì)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(guó)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(guó)內(nèi)廢水處理比較常用的方法。國(guó)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(guó)家已有較成熟的經(jīng)驗(yàn)。如英國(guó)、德國(guó)、芬蘭、荷蘭等歐洲國(guó)家均

3、已投巨資對(duì)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(guó)、澳大利亞等國(guó)家也對(duì) 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(guó)不僅在經(jīng)濟(jì)上進(jìn)入了發(fā)達(dá)國(guó)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(guó)家。國(guó)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(guó)內(nèi)外對(duì)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(shí)，即污水的集中處理（大型化）應(yīng)是城市污水處理廠建設(shè)的長(zhǎng)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(duì)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

4、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NaCI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(duì)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 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

5、水的二次污染。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(duì)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100C以下沸騰，因而可以減輕氯化鈉溶液對(duì)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?dāng)加 熱溫度一定時(shí)，真空蒸發(fā)的蒸出速度就會(huì)提高。同時(shí)真空蒸發(fā)降低

6、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。并流是溶液與蒸氣成并流， 不需要泵，成本低，但對(duì)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(chǎng)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)

7、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(huì)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)最低，故帶走的熱量最少，減少了熱量 損失。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總蒸發(fā)水量W進(jìn)料量:=4167kg h30000000F 二7200根據(jù)氯化鈉的溶解度，三

8、效出料濃度取28% 則 X0=10% X3=28%總蒸發(fā)水量f、1亠/= 4167xIX3丿W =F0 1、028 。3.2熱量衡算各效濃度估算因?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:W =W2 = W3 =W 二2679 = 893kg h3 3則各效中的溶液濃度為：X1Fx°F _W14167 0.14167 -893-12.73%X2FxoF - W1 - W24167 0.14167 -893 -893-17.50%X3FxoF - W1 - W2 - W34167 漢0.14167 -893 -893 -893-28%各效沸點(diǎn)和有效傳熱溫差的計(jì)算（1）等壓降

9、分配設(shè)蒸汽壓力按等壓降分配，取R=0.6MPa（絕壓），Pa=0.02MPa（絕壓），則每效壓降為： p = 0.6 _ 0.02 = 0.193MPa可據(jù)此求得各效二次蒸汽壓，并查得各有關(guān)參數(shù)列于下表:表3-1 各效蒸汽參數(shù)I效U效川效加熱蒸汽壓力P, MPa0.60.4070.214加熱蒸汽飽和溫度Ti，C158.7143121加熱蒸汽的汽化熱Y,kJ/kg2113.22139.92199.2二次蒸汽壓力P，MPa0.4070.2140.021二次蒸汽的飽和溫度ti，C14412261.1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 °C(2)各效蒸發(fā)器中的傳熱溫差

10、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)I效U效川效溶液濃度Xi，%12.7317.5028.00溶液密度P, kg/m3109111281204蒸發(fā)壓力P，MPa0.4070.2140.0021p 二才電,M Pa0.00540.00560.0059P' =P+ P,MPa0.41240.21960.0259在P'下的水的飽和溫度144.5125.263.9t p，C沸點(diǎn)升高，C2.348溶液的平均溫度tim，C146.8129.271.9有效傳熱溫差 加=Tj - tim， C11.913.849.1有效總傳

11、熱溫差，C74.8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。323水分蒸發(fā)量的初步計(jì)算(1)求取各效的蒸發(fā)系數(shù):i和自蒸發(fā)系數(shù)其中熱利用系數(shù)i取0.98 , 其中進(jìn)料氯化鈉溶液溫度取80 C。H i - C X：y. iHi - C ti i由表中數(shù)據(jù)代入上式得：2113.2-S0.988 , j.2 = 0.973 , j.2 = 0.9342139.9ti11tjHi -C tj 一 j由表中數(shù)據(jù)代入上式得：_ 80 -146. 0.031,”0.008 ,”0.0242139.9(2) 將各效的 冷、j代入式 Wj - ,iDi (F c-C W，-C*Wi 一1)二：iW=

12、0.988D+(4167 X 3.601) x( -0.031 ) X 0.98W=0.982W1+(4167 X 3.601 4.187 W” X 0.008 X 0.98W=0.934W2+ (4167X 3.601 4.187W 4.187W2) X 0.024 X 0.98W+V2+V3=2679由上面四式聯(lián)立，可解出得:'w =856.7kg/h她=930.9kg/hW3 =890.9kg/h相對(duì)偏差：A =1 -5皿=1 一19里=57%3%，應(yīng)進(jìn)行復(fù)算。Smax45.09S3D -1371kg/hQ1 D 1 31371 2113.2 10 Kr t1Kr t11500

13、3600 11.9Q2W1 1856.7 2139.9 103K2氏2一 K2 進(jìn)2-1000 3600 13.8Q3W2 2930.9 2199.2 103K3%心屯700 3600 49.1(3)傳熱面積S1S2-19.34m245.09m22=36.90mQi二氣W、Qi -Wi(4) 各效有效溫差的分配列表如下:I效U效川效加熱蒸汽量D , kg/h1371856.7930.9蒸汽的蒸發(fā)熱j , kJ/kg2113.22139.92199.2熱負(fù)荷Q=D, kJ/h8.98 X 1066.12 X 1066.60 X 106傳熱系數(shù)Ki, W (m2 K/ K

14、 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-ti =c初設(shè)值的復(fù)核(1)由各效水分蒸發(fā)量反算各效溶液濃度皿吐= 12.59%F-Wi4167 -856.7X2FxoF - W1 - W24167 0.14167 -856.7 -930.9=17.51%X3Fx。F M -W2 -W34167 7.14167 -856.7 -930.9 -890.9-27.99%(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

15、值與復(fù)算值比較I效U效川效設(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 , %12.7312.5917.5017.5128.0027.99加熱蒸汽溫度T,C158.7158.7143133.2121103.9溶液沸點(diǎn)升高，C2.02.043.188有效傳熱溫差 ti11.92013.82049.131因液柱靜壓引起的沸點(diǎn)0.50.52.82.83.23.2升高，c管路阻力的蒸汽降1.01.01.01.01.01.0溫，C二次蒸汽的溫度t i，c144134.2122104.961.161.1(3)各效蒸發(fā)器傳熱面積的計(jì)算表3-5結(jié)果總匯I效U效川效加熱蒸汽量D，kg/h1371856

16、.7930.9加熱蒸汽飽和溫度 Ti ,C158.7133.2103.9加熱蒸汽壓力R，MPa0.60.30.117蒸汽的蒸發(fā)熱，kJ/kg2113.22170.22248.3傳熱系數(shù)Ki，W/(m2 K效傳熱溫差 ti，c202031傳熱面積S=Q/( K ti)，26.8325.8226.792m相對(duì)偏差：A可紐 才一26空=0.15% ：3%，符合要求。Smax26.83各效傳熱面積比較接近，考慮到 20%勺安全系數(shù)，則傳熱面積取為1.2 26.83 = 32.2m2，圓整后取 S=35m2。4管徑的選擇4.1 I效接管直徑加熱室按公式一di u =Vs= di

17、 =4式中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/sP :料液密度,p =1040.5 kg/m 3 (80C時(shí)溶液的密度)di4F 3600 二 u ?:4x41673600 3.14 1.5 1040.5=0.031m = 31mm管子規(guī)格：© 38x 3mm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/hp :生蒸汽密度，p =3.1686 kg/m 3 (158.7 C時(shí)的蒸

18、汽密度)di4D.3600 二 T u313713600 3.14 3.1686 18=0.092m = 92mm管子規(guī)格：© 108x 4mm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 Cu :水的流速，取u=1.0 m/sD:冷凝水流量，D=1371 kg/hP :水的密度,p =908.6kg/m3 （158.7 C時(shí)的密度）/ 4D3600 二匸 u31371.3600 3.14 908.6 1.0=0.028m = 28mm管子規(guī)格：© 38x 3mm管法蘭：HG2059

19、2-97 法蘭 PLDN25-0.6 RF分離室(1)出汽口直徑u :二次蒸汽流速，取u=18 m/sW:二次蒸汽流量，W1 =856.7 kg/hp :二次蒸汽密度，p =1.6796 kg/m 3 (134.2 C時(shí)的蒸汽密度)4856.7.3600 3.14 1.6796 18二 0.100m 二 100mm管子規(guī)格：© 133x 4mm管法蘭：HG20592-97 法蘭 PLDN125-0.6 RF出料口直徑u :料液流速，取 u=1.5 m/sF-W:料液流量，F(xiàn)-W=4167-856.7=3310.3 kg/hp :料液密度,p =1046.3 kg/m 3 （134.2

20、 C時(shí)的密度）di4 沢 3310.33600 3.14 1046.3 1.5二 0.027 m 二 27mm管子規(guī)格：© 38x 3mm管法蘭：HG20592-97 法蘭 PLDN32-0.6 RF4.2 H效接管直徑加熱室(1) 料液進(jìn)口直徑取值與I效分離室出料口直徑相同。(2) 加熱蒸汽進(jìn)口直徑U效的加熱蒸汽即為I效的二次蒸汽，故進(jìn)口直徑與I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/sW:冷凝水流量，W=856.7 kg/hP :水的密度，p =954.8 kg/m 3 (104.9 C時(shí)的密度)di4 漢 856.7.3600 3.14

21、 954.8 1.0二 0.018m 二 18mm管子規(guī)格：© 25x 2mm管法蘭：HG20592-97 法蘭 PLDN20-0.6 RF分離室(1)出汽口直徑u :二次蒸汽流速，取u=18 m/sW:二次蒸汽流量，W=930.9 kg/hp :二次蒸汽密度，p =0.7015 kg/m 3 (104.9 C時(shí)的蒸汽密度)4 730.93600 3.14 0.7015 18=0.162m = 162mm管子規(guī)格：© 219x4mm管法蘭：HG20592-97 法蘭 PLDN200-0.6 RF出料口直徑u :料液流速，取u=1.5 m/sF-W-W :料液流量，F(xiàn)-W-W

22、=4167-856.7-930.9=2379.4 kg/hp :料液密度,p =1097.8 kg/m 3 （104.9 C時(shí)的密度）diJ42379.4*3600 匯3.14漢1097.8 江1.5=0.023m 二 23mm管子規(guī)格：© 32x 3mm管法蘭：HG20592-97 法蘭 PLDN25-0.6 RF4.3皿效接管直徑加熱室(1)料液進(jìn)口直徑取值與U效分離器出料口直徑相同(2)加熱蒸汽進(jìn)口直徑川效的加熱蒸汽即為U效的二次蒸汽，故進(jìn)口直徑與U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/sW:冷凝水流量，W=930.9 kg/hP :水

23、的密度,p =982.6 kg/m 3 (60.1 C時(shí)的密度)diJ 4 x930.9丫3600 x =0.018m = 18mm管子規(guī)格：© 25x 2mm管法蘭：HG20592-97 法蘭 PLDN20-0.6 RF分離室(1)出汽口直徑u :二次蒸汽流速，取u=18 m/sW:二次蒸汽流量，W=890.9 kg/hp :二次蒸汽密度，p =0.13068 kg/m 3 (60.1 C時(shí)的蒸汽密度)di=4W33600 F u4 匯 890.9 3600 3.14 0.13068 18=0.366m = 366mm管子規(guī)格：© 426x 8mm管法蘭：HG20592-

24、97 法蘭 PLDN400-0.6 RF(2)出料口直徑u :料液流速，取 u=1.5 m/sF-W-W2-W3 :料液流量，F(xiàn)-W-W_W3=1488.5 kg/hp :料液密度,p =1175.2 kg/m 3 (60.1 C時(shí)的密度)di:4488.53600 3.14 1175.2 1.5二 0.017m = 17mm管子規(guī)格：© 25x 2mm管法蘭：HG20592-97 法蘭 PLDN20-0.6 RF5.1第一次預(yù)熱5預(yù)熱器的設(shè)計(jì)用川效產(chǎn)生的二次蒸汽對(duì)原料液進(jìn)行第一次預(yù)熱，使原料液從20C預(yù)熱至55°C。Q =cp F :t =3.65 416755_20i=

25、5.32 105kJ h假設(shè) K =800 W (kg C)QK.：t535.32 1010800 35 3600= 5.28m2JB/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)管子根數(shù)n中心排管數(shù)管程流 通面積2m換熱管長(zhǎng)度mm計(jì)算換熱面積m24000.6476110.006015008.45.2第二次預(yù)熱用I效產(chǎn)生的冷凝水進(jìn)行第二次預(yù)熱，使原料液從55C預(yù)熱至80C設(shè) K -600W. (kg C)Q 二Cp F :t =3.68 4167 80 -55 =3.83 105 KJ h由能量守恒知F cp t -

26、W2 CpH2O tH 2O3.68 416780 -55 =1371 4.342 158.7-t2j切-94.30CInS2- - :t2(158.7 -80 )-(94.30-55)= 56 74C ,(158.7 -80 )-.ln94.30 -55QKt533.83 105 103800 56.74 3600=3.13m2JB/T4715-92選擇固定管板式換熱器換熱管25 2.5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)管子根數(shù)n中心排管數(shù)管程流 通面積2m換熱管長(zhǎng)度mm計(jì)算換熱面積m24000.6476110.006015008.46蒸發(fā)器的機(jī)械設(shè)計(jì)6.1加

27、熱室的設(shè)計(jì)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(zhǎng)3米，上下管板大概占0.1米，故換熱管的有效換熱長(zhǎng)度為：I =2.9m。每根管子的面積為： ahM0I=3.14 0.025 2.9 =0.173m2所需管子總數(shù)大概為：n二二蟲乞: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(duì)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 =1.25>d9 = 23.75mm,圓整后取 25m

28、m。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-122 (17-1)，2 38 = 476mm，圓整后D=500mm加熱室壁厚計(jì)算及水壓試驗(yàn)校核(1) 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)NaCI蒸汽，冷凝水工作壓力KPa200500進(jìn)口80工作溫度C出口134.2158.7設(shè)計(jì)壓力KPa220550設(shè)計(jì)溫度C134.2158.7傳熱面積m235(2)蒸發(fā)器壁厚計(jì)算及水壓試驗(yàn)校核所選材料為TA21)筒體壁厚計(jì)算筒體承受內(nèi)壓Pc Di2 汀 - Pc式中：計(jì)算厚度mmPc :計(jì)算壓力MPa'：焊接接頭系數(shù) =1MPa,

29、158.7 C下材料的許用應(yīng)力t t :設(shè)計(jì)溫度下的材料許用應(yīng)力為 137MPaDi :筒體內(nèi)徑 mmPcDi2丨-Pc0.55 5002 137 1-0.55=1.006mm因:in =2mm ,所以 w =2mm。負(fù)偏差，G = 0.8mm腐蝕裕量，C2 =2mm名義厚度為C1 C 4.8mm，做換熱設(shè)備時(shí)綜合考慮取=8mm.2) 封頭壁厚計(jì)算采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭Pc Di2“ -0.5pc設(shè)計(jì)溫度下的材料許用應(yīng)力MPa , 158.7 C下材料的許用應(yīng)力為137MPaPc Di2-0.5pc=1.005mm0.55 漢 5002 137 1 -0.5 0.55因 Fin =2mm，所以=

30、2mm。名義厚度為C1 C 4.8mm，標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭壁厚與筒體的壁厚取為相同，:=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 5呂式中Pt：內(nèi)壓容器的試驗(yàn)壓力，MPap :設(shè)計(jì)壓力，MPa卜I：試驗(yàn)溫度下材料許用應(yīng)力，MPat t :設(shè)計(jì)溫度下材料許用應(yīng)力，MPaPr =1.25p=1.25 0.55 1 =0.6875MPa試驗(yàn)壓力下的筒體薄膜應(yīng)力< 0.9 -式中 飛：有效厚度， 飛二-G -C2 =8-0.8-2 =5.2mm6 :常溫下材料的屈服極限，MPa，二s =205MPaPr Di

31、、e2壯0.6875500 5.22P.2= 33.28MPa0.9 ；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Pr =1.25p 匚j 式中P:內(nèi)壓容器的試驗(yàn)壓力，MPap :設(shè)計(jì)壓力，MPaU：試驗(yàn)溫度下材料許用應(yīng)力，MPat t :設(shè)計(jì)溫度下材料許用應(yīng)力，MPaPt=1.25 0.22 1= 0.275MPa試驗(yàn)壓力下的筒體薄膜應(yīng)力式中 乜：有效厚度， 飛=-G -C2 =8-0.8-2 =5.2mm6 :常溫下材料的屈服極限， MPa， j=205MPa= =£=13,6MPa2 5.20.9 匚 s =0.

32、9 1 205 =184.5 二T所以水壓試驗(yàn)安全。管板的確定管板厚度為32 mm 0材料為TA2管板兼做法蘭。根據(jù)JB/T4701-2000查得，法蘭外徑D=615mmD=580mm d=18mm 螺柱選用 M16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10mmo折流板名義外直徑為 DN - 4.5二500 - 4.5 = 495.5mm缺口弦高 h =0.25Dj =0.25 500 =125mm弓形高度 500 -125 = 375mm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12mm，

33、共4個(gè)，均布在管 束的外邊緣。補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算川效加熱室蒸汽進(jìn)口219 4的開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算(1)補(bǔ)強(qiáng)方法判別：開孔直徑 d = dj 2 C = 2072 2.8 二 212.6mm本筒體開孔直徑d = 212.6 ： B二250mm,且乞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)。(2) 開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積AA"、. * 2、et 1 - fr式中:筒體計(jì)算厚度，、：二2mm* :接管厚度9 :接管有效厚度， 七- C = 6 - 2.8二3.2mmfr :強(qiáng)度削弱系數(shù),A 二 d、 2、p1fr= 212.6 2 2 2 3.21 -1=425.2 mm(3

34、) 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 二 425.2mmb. 有效高度外側(cè)有效高度h,h| = . d、nt 212.6 635.72mmm = 150mm實(shí)際外伸高度故入=35.72mm內(nèi)側(cè)有效高度h2h2 Vd、n=怎212.6 6 =35.72mmh2 = 0實(shí)際內(nèi)伸高度故 h2 =0（4）有效補(bǔ)強(qiáng)面積a. 封頭多余金屬面積封頭有效厚度y二n-C = 5.2mm圭寸頭多余金屬面積AA =（B -d -忌）2§et（§e -我 口 - fr

35、 ）二 425.2 -212.65.2 -2 -02=680.32mmb. 接管多余金屬面積0.55 207接管計(jì)算厚度21371 _0.55 """mmmPcdi接管多余金屬面積AA =2h e t fr 2h2 飛七2 f=2 35.723.2 -0.4161 02=198.89mmc. 接管區(qū)焊縫面積（焊腳取6.0mm ）1 2 A =2 6.0 6.0 = 36.00mm2d. 有效補(bǔ)強(qiáng)范圍代=A1 A2 A3-680.32 198.89 36.002二 915.21mmAe 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)。支座

36、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10 1500 9.81 10 -10.19KNk n0.80 汶 2據(jù) JB/T4725-92 表 3 選 B2螺栓分布圓直徑* = J(Di +2靳 +2念 2 (b2 2/ 2 +2(123 )=點(diǎn)500 2 8 2 6 2 -100 -2 6 22180-40=800mm6.2分離室的設(shè)計(jì)川效分離室(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/m3,所以二次蒸汽的體積流量為 Vs 89091.900m3 s 。0.130

37、68 漢 3600取 & =0.017 m s?v-0.017-0.0171204 -0.130681204=1.64m. s1 二D；Uv 二Vs4二 1.215mD，4乂 二 4 1.9i二uv. 3.14 1.64圓整為1300 mm筒體高度H =1.6Dj = 2080mm，圓整為2100mm(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 C1) 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= 8mm,有效厚度氣= 8-2.8 = 5.2mmR=0.9Di=0.91300 =1170mmd5 2于是 A =0.125=0.1250.000

38、56R1170220.0008 二 40.3MPaB EA 1.09 10533MB訂40鑰心78昭.。.1,且接近。故“8mm。2）錐形封頭設(shè)計(jì)取 ri=0.15Di，貝U ri=195mm a =30 °。 查表 8-30 得, H -0.906D =1177.8mm假設(shè)、n =8mm,飛=8 - 2 -0.8 =5.2mm當(dāng)量圓筒的當(dāng)量厚度當(dāng)量長(zhǎng)度Lc二r sin ：其中Dl =Dj 1 _2匸Di1 -cos：-13001 -2便 1 - cos3013001247mm11 LXDL - DS ctg1247 200 ctg30 = 907mm22 907 f 200二 Lc

39、 =195 匯 sin30°+1 + | = 552mm2 i 1247丿于是=0.46=293D01320' c 4.5查圖 9-7 得，A =0.000582 2B EA 1.09 105 0.00058= 42MR3 3r i 64.5P 亠 B 亍二 43.6 1320 二 0.14MPa 0.1，且接近。 ID 01320所以，假設(shè)的厚度合格。3）筒體壁厚C 0.8mm。因承受外壓，初設(shè)筒體的名義厚度10mm，查表知，負(fù)偏差腐蝕裕度 C2 =2mm。有效厚度飛=10 -2.8=7.2mm。筒體外徑 D0 =Dj - 2-：n =1320mm。4筒體的計(jì)算長(zhǎng)度 L =

40、1177.8 25 1 325 25 2080 = 3416mm3Dg 1320匚 T2"=183 20屬于薄壁圓筒LD034.2.591320查圖 9-7 得，A =0.000262 25B EA 1.09 105 0.00025 = 19MR3 367 2pl=B 二=19 0.104MPa 0.1,且接近。Do1320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。（3）水壓試驗(yàn)校核試驗(yàn)壓力:P =1.25p41.25 0.1 1 "125MPa試驗(yàn)壓力下的筒體薄膜應(yīng)力Z 0.9式中、e :有效厚度，飛=、n -G -C2 =10 -0.8-2=

41、 7.2mm6：常溫下材料的屈服極限， MPa，二s=205MPaPtD 一 °1251300 72 ".35MPa2 7.20.9 匚 s =0.9 1 205 =184.5MPa因匚T乞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 = dj 2 C = 410 2 2.8 二 415.6mm本筒體開孔直徑d =415.6 ：2 = 650mm,且乞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AAd 2、.et 1- fr式中、：筒體計(jì)算厚度，”&

42、#39;=2mm* :接管厚度y :接管有效厚度，-：nt - C = 6 - 2.8 二 3.2mmfr :強(qiáng)度削弱系數(shù),A =d、2、et 1 fr= 415.6 2 2 2 7.21 -12= 831.2mm3）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 二 831.2mmb. 有效高度外側(cè)有效高度h,A = .d'nt 二 415.6 8 = 60.11mm1- nt取小值h250mm實(shí)際外伸高度取大值故 0 = 60.11mmh2 二d ' nt =41

43、5.6 8 =60.11mm 取小值內(nèi)側(cè)有效高度h2h2 = 0實(shí)際內(nèi)伸咼度故 h2 =04）有效補(bǔ)強(qiáng)面積a. 封頭多余金屬面積封頭有效厚度飛二-C = 7.2mm圭寸頭多余金屬面積AA =(B - d)2§et(§e口 一 fr )二 831.2-415.67.2 -2 -02 = 2161.12mmb. 接管多余金屬面積0.1 410接管計(jì)算厚度0.15mm2 137 1-0.1乂Pcdi1二疋u接管多余金屬面積AA =2h e t fr 2h2、etC2 f=2 60.115.2 -0.151 02=607.11mmc. 接管區(qū)焊縫面積(焊腳取6.0mm )1 2 A

44、 =26.0 6.0 = 36.00mm2d. 有效補(bǔ)強(qiáng)范圍代二A A人= 2161.12 607.11 36.00二 2804.23mm2Ae 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 吐"3 103500 9.81 10； =21.46KN k n0.80 匯 2據(jù) JB/T4725-92 表 3 選 B4螺栓分布圓直徑=Di ' 2 n ' ' (b2 '2'-2' 2 匚 2 2= J(1300

45、 + 2x12 +2x8) (160 2x10) +2(290 70) -1772.67mm(6)視鏡的選擇根據(jù) HGJ501-86-20,選視鏡 U Pg10, Dg100 , 2 個(gè)。6.2.2 U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0.682 kg/m 3,溶液的密度 為1128 kg/m3,所以二次蒸汽的體積流量為 Vs 93090.3792m3 s。0.682x3600取 kv = 0.017 m s=0.017= 0.017'1128 -0.682< 1128=0.69 m, s44 0.3792.3.14 0.69=0.8

46、36 m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 C1）筒體壁厚計(jì)算筒體承受內(nèi)壓Pc Di一式中-:計(jì)算厚度mmPc :計(jì)算壓力MPa'：焊接接頭系數(shù)=1t t :設(shè)計(jì)溫度下的材料許用應(yīng)力 MPa ,133.2 C下材料的許用應(yīng)力為 137MPaDi :筒體內(nèi)徑 mmPcDi=0.06mm0.0187 9002 137 1-0.0187因:.min =2mm，所以"=2mm。負(fù)偏差，G = 0.8mm腐蝕裕量，C2 =2mm名義

47、厚度為C1 C 4.8mm，做換熱設(shè)備時(shí)綜合考慮??； 8mm2）帶折邊錐形封頭壁厚計(jì)算當(dāng)Pc< 5MP可用簡(jiǎn)化式計(jì)算壁厚，即foPcDj2V 1 '取 r =0.15Di =0.15 900 = 135mm，: =30 時(shí)，由表 8-14查得 f 0=1.11 0f。PcDj2 1 '1.11 0.0187 9002 137 1二 0.104mm因、：min =2mm，所以=2mm。負(fù)偏差，G = 0.8mm腐蝕裕量，C2 =2mm名義厚度為C1 C 4.8mm，做換熱設(shè)備時(shí)綜合考慮取=8mmPc。匚2 1_0.5pc3）標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭壁厚計(jì)算二 0.062mm0.0187

48、7002 137 1 -0.0187 0.5因；-min =2mm，所以人=2mm。負(fù)偏差，G = 0.8mm腐蝕裕量，C2 =2mm名義厚度為Ci C 4.8mm ,做換熱設(shè)備時(shí)綜合考慮取= 8mm（3）水壓試驗(yàn)校核試驗(yàn)壓力：FT =1.25卩斗=1.25 0.0187 仁 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 = 5.2mm二：常溫下材料的屈服極限，MPa，-205MPaPt Di 、e0.0234900 5.22 漢 5.2= 2.037MPa0.9 匚 s =0.9 1 205

49、 =184.5MPa因-T乞0.9,所以水壓試驗(yàn)安全。（4）支座的選擇采用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 = 1500 kg支座承受載荷 0=也_ 10 1500 9.81 1O=1O.19KN k n0.80 漢 2據(jù) JB/T4725-92 表 3 選 B2螺栓分布圓直徑Di 2、n 2、32 一 b22、2 2 2 12 -81=,900 2 8 2 6 2 - 100 -2 6 22180-40=1203.8mm（5）視鏡的選擇根據(jù) HGJ501-86-20,選視鏡 U Pg10, Dg100 , 2 個(gè)。6.2.3 I效分離室(1)分離室直徑的確定各效分離室中蒸汽速度uv可按下式估算式中Uv :蒸發(fā)室中蒸汽平均上升速度訂、凡：溶液和蒸汽的密度kg m3kv :霧沫攜帶因子，對(duì)于水溶液取為0.017 ms通過查表可得壓強(qiáng)為0.3 MPa寸蒸汽的密度為1.6501 kg/m3,溶液的密度為1074 kg/m3,所以二次蒸汽的體積流量為856.73,Vs0.1442m3 s。1.6501 3600取 kv =0.017 m sUv = kv0.5= 0.017 =0.017、0.51074 - 1.650110744 二 Di2% =Vs4=0.654m4Vs _4 0.1442' 二uv. 3.14 0.4