NaCl廢水蒸發(fā)工藝及設備設計要點

1、2006級河北工業(yè)大學畢業(yè)設計目錄1引言 21.1文獻綜述 21.2存在的問題： 22實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第一次預熱 145.2第二次預熱 146蒸發(fā)器的機械設計 166.1加熱室的設計 166.2分離室的設計 227大氣冷凝器的設計 357.1需用冷卻水量 357.2直接冷凝器的筒體直徑 357.3各管口直徑 357.4冷凝器的安裝高度 357.5淋水板的設計 358泵的選擇 379其它主要部件一覽表 38結論 40參

2、考文獻 41致謝 421引言1.1文獻綜述1.1.1國內發(fā)展情況：廢水處理是利用物理、化學和生物的方法對廢水進行處理，使廢水凈化，減少污染，以至達到廢水回收、復用，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)性溶質和揮發(fā)性溶劑組成的溶液進行蒸發(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)作用后原料達到一定 的濃度還可以回收利用，是目前國內廢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)濟發(fā)展和水資源保護不可或缺的組成部分，其在發(fā)達國家已有

3、較成熟的經(jīng)驗。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)濟發(fā)展帶來的水污染進行治理，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)濟與環(huán)境協(xié)調發(fā)展的政策，使該國不僅在經(jīng)濟上進入了發(fā)達國家的行列，而且還是一個綠樹成蔭、碧水藍天、環(huán)境優(yōu)美的國家。國外污水處理廠建設和發(fā)展的主要特點為污水處理廠趨向于大型化。國內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（大型化）應是城市污水處理廠建設的長期規(guī)劃目標。結合不同的城市布局、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進行合理規(guī)劃、集

4、中處理，不僅能保證建設資金的有效使用率、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)工藝及設備設計中存在的問題有：（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：氯化鈉溶液對設備的腐蝕性極強，其設備采用 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、

5、丙烯，這三種有機物隨二次汽進入冷凝水中 可導致冷凝水的二次污染。452實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)、強制循環(huán)型蒸發(fā)、刮膜式蒸發(fā)及離心式薄 膜蒸發(fā)。設計時針對不同的物料用不同的蒸發(fā)器。 正確的應用不僅能提高產品的 質量，又能節(jié)能降耗、降低生產成本、提高經(jīng)濟效益。本次設計選擇外加熱式蒸 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 溶液的沸點，使其在100C以下沸騰，因而可以減輕氯化鈉溶液對設備的腐蝕。 由于真空度提高后，溶液的沸點隨之下降，水分更容易由液相轉變?yōu)槠?，當?熱溫

6、度一定時，真空蒸發(fā)的蒸出速度就會提高。同時真空蒸發(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而進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、平流和錯流。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， 但熱敏性溶液應有相應措施；平流 是每效都加入原料液，適用于蒸發(fā)過程中伴有結晶析出場合； 錯流是溶液與蒸氣 在有些效成并流，而

7、在有些效間則成逆流，操作復雜，實際很少應用。本次設計 選擇并流，并流加料的優(yōu)點是：(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，就能自動從前效進入后效。(2) 由于后一效溶液的沸點較前一效為低， 故前一效的溶液進入后一效時， 會因過熱自行蒸發(fā)。因而可產生較多的二次蒸汽。(3) 由末效引出完成液，因其沸點最低，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，進料液濃度為10%處理量3萬噸/年，年工作7200小時，加熱生蒸汽表壓為 0.6 MPa，真空度0.085MPa總蒸發(fā)水量W30000000進料量：

8、F4167 kg h7200根據(jù)氯化鈉的溶解度，三效出料濃度取28%則X0=10% X3=28%'x （01、總蒸發(fā)水量 W=F1-=4167 匯 1-一1 »2679kg/h。I X3 丿< 0.28丿3.2熱量衡算3.2.1各效濃度估算因為沒有引出額外蒸汽，可假設各效的水分蒸發(fā)量相等，故有:W =W2 = W3 = W =2679 =893 kg h33則各效中的溶液濃度為：Fx°F-W4167 0.14167-893-12.73%X2FX0F - W1 - W24167 0.14167 -893 -893-17.50%X3電4128%F -W1 -W2

9、-W34167 -893 -893 -8933.2.2各效沸點和有效傳熱溫差的計算（1）等壓降分配設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 =二 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

10、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 下面用表列出各相應數(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l 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沸點升高，C2.348溶液的平均溫度tim，C1

11、46.8129.271.9有效傳熱溫差& = Tj - tjm， C11.913.849.1有效總傳熱溫差，C74.8沸點升高是根據(jù)圖2-2查出蒸發(fā)器內液層高度取2.5m。323水分蒸發(fā)量的初步計算(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)i取0.98 , 其中進料氯化鈉溶液溫度取80 C。H i - C Xi H i - C tii由表中數(shù)據(jù)代入上式得：2113.2-S0.988 , ：-2 = 0.973 , j.2 = 0.9342139.9 ti11tjHi -C £ 一 由表中數(shù)據(jù)代入上式得：一：80 _146.8 一0.031 ,；

12、0.008 ,/ 0.0242139.9(2)將各效的：、i代入式 W； = “Di (F c-C W1 -C*Wi_1)J iW=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 4.187W1 4.187W2) X 0.024 X 0.98W+W+V3=2679由上面四式聯(lián)立，可解出得:W =856.7kg/hW2 =930.9 kg/hW3 =890.9 kg/hD -1371 kg/h(3) 傳熱面積S1Q1Kr t

13、1D 1Kr t131371 2113.2 101500 3600 11.9=45.09 m2S2Q2K2氏2W1 1K2進2856.7 2139.9 1031000 3600 13.82=36.90 m930.9 2199.2 103700 3600 49.1-19.34m2相對偏差：a才一19燙=57% 3%，應進行復算。Smax45.09S3Q3K3進3W 2K3進3(4) 各效有效溫差的分配列表如下：Qi ：出W、Qi -Wi表3-3各效有效溫差分配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熱負荷

14、Q=D, kJ/h8.98 X 1066.12 X 1066.60 X 106傳熱系數(shù)Ki, W (m2 K/ K i , m2 K536.5509.2947.8有效傳熱溫差20.1319.1035.56-ti =3.2.4初設值的復核(1) 由各效水分蒸發(fā)量反算各效溶液濃度x1 二FxoF _Wi4167 0.14167 -856.7= 12.59%FXoF - W1 - W24167 0.14167 -856.7 -930.9=17.51%FX0X3 _ F _W1 _W24167 0.14167 -856.7 -930.9 -890.9-27.99%(2) 反推

15、各效蒸發(fā)壓力由于各效的有效傳熱溫差與初設值有差異， 各效的溶液濃度也與初設值不同，所以各效操作壓力與等壓差的設定值不同，反推后的結果列于下表：表3-4設定值與復算值比較I效U效川效設定值反推結果設定值反推結果設定值反推結果溶液濃度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

16、度t i，c144134.2122104.961.161.1(3)各效蒸發(fā)器傳熱面積的計算表3-5結果總匯I效U效川效加熱蒸汽量D，kg/h1371856.7930.9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/(m相對偏差：A可紐才一些四=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 21.2 26.83 = 32.2m，圓整后取 S=35m。 K效傳熱溫差 ti，c

17、202031傳熱面積S=Q/( K ti)，26.8325.8226.792m4管徑的選擇4.1 I效接管直徑4.1.1加熱室按公式匸航“ di式中Vs :體積流量，ms；u :流速，m/s。(1) 料液進口直徑F:質量流量,F=4167 kg h u :料液流速，取u=1.5 m/sP :料液密度,p =1040.5 kg/m 3 (80C時溶液的密度)=0.031m = 31mm4x41673600 3.14 1.5 1040.5管子規(guī)格：© 38x 3mm管法蘭：HG20592-97 法蘭 PLDN32-0.6 RF(2) 生蒸汽進口直徑u :生蒸汽流速，取u=18 m/sD:

18、生蒸汽流量，D=1371 kg/hp :生蒸汽密度，p =3.1686 kg/m 3 (158.7 C時的蒸汽密度)di4D.3600 二 T u；4匯13713600 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/h31371. 3600 3.14 908.6 1.0P :水的密度,p =908.6kg/m3 （158.7 C時的密度

19、）=0.028m = 28mm管子規(guī)格：© 38x 3mm管法蘭：HG20592-97 法蘭 PLDN25-0.6 RF4.1.2 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，856.7 kg/hp :二次蒸汽密度，p =1.6796 kg/m 3 (134.2 C時的蒸汽密度)d" A, 3600釧u4856.73600 3.14 1.6796 18二 0.100m = 100mm管子規(guī)格：© 133x 4mm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/s

20、F-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 C時的密度）=0.027 m = 27mm仆 3310.33600 3.14 1046.3 1.5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4.2.1加熱室(1) 料液進口直徑取值與I效分離室出料口直徑相同。(2) 加熱蒸汽進口直徑U效的加熱蒸汽即為I效的二次蒸汽，故進口直徑與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=8

21、56.7 kg/hP :水的密度，p =954.8 kg/m 3 (104.9 C時的密度)二 0.018m = 18mm4 漢 856.7.3600 3.14 954.8 1.0管子規(guī)格：© 25x 2mm管法蘭：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/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時的蒸汽密度)di 4W24 930.9.3600 3.14 0.7015 化 一 0.162m "62mm管子規(guī)格：

22、9; 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-W2 :料液流量，F(xiàn)-W-W2=4167-856.7-930.9=2379.4 kg/hp :料液密度,p =1097.8 kg/m 3 （104.9 C時的密度）di=0.023m 二 23mm4 x 2379.43600 3.14 1097.8 1.5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4.3.1加熱室(1)料液進口直徑取值與U效分離器出料口直徑相同(2) 加熱蒸汽進口直徑

23、川效的加熱蒸汽即為U效的二次蒸汽，故進口直徑與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 :水的密度,p =982.6 kg/m 3 (60.1 C時的密度)4 漢 930.93600 3.14 930.9 1.0=0.018m = 18mm管子規(guī)格：© 25x 2mm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/sW:二次蒸汽流量，W=890.9 kg/hp :二次蒸汽密度，p =0.13068 kg/m 3 (

24、60.1 C時的蒸汽密度)4W3-3600 二? u4 漢 890.9.3600 3.14 0.13068 18=0.366m = 366mm管子規(guī)格：© 426x 8mm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 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時的密度)di4X488.53600 3.14 1175.2 1.5= 0.017m =17mm管子規(guī)格：© 25x 2mm管法蘭：HG20592-97

25、法蘭 PLDN20-0.6 RF5預熱器的設計5.1第一次預熱用川效產生的二次蒸汽對原料液進行第一次預熱，使原料液從20C預熱至55°C。Q =cp F :t =3.65 4167 55-20"5.32 105 kJ h假設 K 二 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換熱管長度mm計算換熱面積m24000.6476110.006015008.45.2第二次

26、預熱用I效產生的冷凝水進行第二次預熱，使原料液從55C預熱至80C設 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 -W? CpH 2O itH2O3.68 416780-55 =1371 4.342 158.7-t2jt2j =94.30CIn- - :t2(158.7 -80 )-(94.30 -55)= 56 74C ,(158.7 -80)-.ln94.30 -55S2QKt533.83 105 103800 56.74 3600=3.13m2JB/T4715-92選擇固定管板式換熱器換熱管

27、25 2.5表5-2預熱器參數(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換熱管長度mm計算換熱面積m24000.6476110.006015008.46蒸發(fā)器的機械設計6.1加熱室的設計6.1.1加熱室中換熱管的排布及殼體內徑的計算本設計采用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：I =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 = 空、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

28、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, 六角形內管數(shù)為217,弓形部分的管數(shù)為24。取管間距 t =1.25d1.25 19 = 23.75mm,圓整后取 25mm。最外層管子的中心到殼體內壁的距離 e = 2d。= 2 19二38mm殼體內徑 D = t nc - 12 2 (17 - 1) 2 38 二 476mm，圓整后D=500mm6.1.2加熱室壁厚計算及水壓試驗校核(1)1效設計條件表6-1設計條件表名稱管程殼程工作介質NaCl蒸汽，冷凝水工作壓力KPa200500進口80工作溫度C出口134.2158.7設計壓力KPa2

29、20550設計溫度C134.2158.7傳熱面積m235(2)蒸發(fā)器壁厚計算及水壓試驗校核所選材料為TA21) 筒體壁厚計算筒體承受內壓Pc 漢 D.式中、：計算厚度mmPc :計算壓力MPaMPa, 158.7 C下材料的許用應力'：焊接接頭系數(shù)=1t t :設計溫度下的材料許用應力為 137MPaDi :筒體內徑 mmPcDj2丨-Pc0.55 5002 137 1-0.55=1.006mm因 Fin =2mm ,所以：=2mm。負偏差，G = 0.8mm腐蝕裕量，C2mm名義厚度為 C1 C 4.8mm ,做換熱設備時綜合考慮取二8mm .2) 封頭壁厚計算采用標準橢圓形封頭Pc

30、 Di2“ -0.5pcU :設計溫度下的材料許用應力MPa , 158.7 C下材料的許用應力為 137MPaPc Di2-0.5pc0.55 漢 5002 137 1 -0.5 0.55=1.005mm因=2mm，所以=2mm名義厚度為r =-G C2 = 4.8mm，標準橢圓形封頭壁厚與筒體的壁厚取為相同，:，n =8mm ,由化工設備機械基礎表 8-12查得，直邊高度為h = 25mm(3) 水壓試驗壓力及強度校核殼程水壓試驗壓力及強度校核Pt MP口式中Pr：內壓容器的試驗壓力，MPaP :設計壓力，MPaJ1：試驗溫度下材料許用應力，MPa：設計溫度下材料許用應力，MPafrPt

31、=1.25 p J 1.25 0.55 1 = 0.6875MPa試驗壓力下的筒體薄膜應力FT Di 、飛乞 0.9 J式中飛：有效厚度，飛=S -G-C2 =8 -0.8- 2 =5.2mm二s :常溫下材料的屈服極限，MPa， J=205MPaPt Di2e0.68755005.2272-33.28MPa0.9 6=0.9 1 205 = 184.5 > ；T 所以水壓試驗安全。管程水壓試驗壓力及強度校核Pt =1.25p 百 式中R：內壓容器的試驗壓力，MPaP :設計壓力， MPa-1 :試驗溫度下材料許用應力，MPat t :設計溫度下材料許用應力，MPaPt=1.25 0.2

32、2 1 =0.275MPa試驗壓力下的筒體薄膜應力式中飛：有效厚度，飛=-：n -G-C2 =8-0.8-2=：5.2mm二s :常溫下材料的屈服極限，MPa，二=205MPaP Di 、e2e0.275500 5.22匯5.2= 13.36MPa0.9 6 =0.9 1 205=184.5 ；T所以水壓試驗安全。6.1.3管板的確定管板厚度為32 mm o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 M166.1.4折流板設計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

33、5塊，厚度為10mm o折流板名義外直徑為 DN - 4.5 =500 - 4.5 = 495.5mm缺口弦高 h =0.25Dj =0.25 500= 125mm弓形高度 500 -125 =375mm6.1.5拉桿、定距管設計根據(jù)GB151-1999中表43和表44查得，拉桿直徑為12m m,共4個，均布在管 束的外邊緣。6.1.6補強計算川效加熱室蒸汽進口219 4的開孔補強計算(1)補強方法判別：開孔直徑 d = dj 2 C = 207 2 2.8 二 212.6mm本筒體開孔直徑d =212.6 ：D_ =250mm,且乞520mm2滿足等面積發(fā)開孔補強計算的適用條件，故可用等面積

34、法進行開孔補強計。(2) 開孔所需補強面積AA = d、2 撫 et 1 - fr式中:.:筒體計算厚度，、：=2 mm“：接管厚度-et :接管有效厚度，-：et = rt - C = 6 - 2.8 二 3.2mmfr強度削弱系數(shù),frIA 二d、.2、et 1 - fr= 212.6 2 2 2 3.21 -1=425.2 mm(3) 有效補強范圍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. 有效高度外側有效高度h135.72mm取小值) Jh, = 一d

35、nt 二,212.6 6 二=150mm實際外伸高度故入=35.72mm內側有效高度h2h2 二.d nt :212.6 6 =3572mm 取小值h2 = 0實際內伸高度故 h2 =0(4) 有效補強面積a. 封頭多余金屬面積封頭有效厚度 飛二-n-C = 5.2mm圭寸頭多余金屬面積AiA =(B -d-忌)2§et(§e -我 I1 _ fr )二 425.2 -212.65.2 - 2 -02=680.32mmb. 接管多余金屬面積0.55 207接管計算厚度0.416mm2 137 1 - 0.55MPcdi1 = r-pc接管多余金屬面積AA =2h、et 、t

36、 fr 2h2、et -。2 f=2 35.723.2-0.416 1 02=198.89mmc. 接管區(qū)焊縫面積(焊腳取6.0mm)1 2 氏=26.0 6.0 =36.00mm2d. 有效補強范圍Ae = A1 A2 A3-680.32 198.89 36.002=915.21mmAe A -開孔后不需另行補強。因最大開孔不需要補強，所以所有接管都不需另行補強。6.1.7支座的選取采用B型懸掛式支座，四個考慮水壓試驗時設備總重量M -1500kg支座承受載荷 Q 二10= 1500 9.81 10 =10.19KNk n0.80 汶 2據(jù) JB/T4725-92 表 3 選 B2螺栓分布圓

37、直徑* = J(Di +2靳 +2禺2 -(b2 -2/ 2 +2(123 )=J(500+2x8+2x6 2 (100 2x6 f +2x(18040)=800mm6.2分離室的設計6.2.1川效分離室(1)分離室直徑的確定通過查表可得壓強為0.02 MPa時蒸汽的密度為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 89091.900 m3 s。0.13068 漢 3600取 kv = 0.017 m sUv = kvPv丿0.5= 0.017 =0.017%0.51204-O.1 3068】=1.64m/s1204Di4 1.91.21

38、5m3.14 1.64圓整為1300 mm2100mm筒體高度H =1.6Di = 2080mm，圓整為(2) 分離室壁厚計算選材料TA2設計壓力0.1MP設計溫度 60.1 C1) 橢圓形封頭壁厚計算采用標準橢圓形封頭因承受外壓，假設其名義厚度 “ =8mm，有效厚度氣=8 - 2.8 =5.2mmR=0.9Dj =0.9 1300 = 1170mmd5 2于是 A = 0.1250.1250.00056R11702 2B EA 1.09 105 0.0008 = 40.3MPa3 3aIp二B-=40 竺 0.178MPa . 0.1,且接近。故、n =8mm R 11702）錐形封頭設計

39、取 ri=0.15Di，貝U ri=195mm a =30 °。查表 8-30 得，H = 0.906D 二 1177.8mm假®、n =8mm,、e =8-2-0.8 =5.2mm當量圓筒的當量厚度 -y = cos= 4.5mm當量長度Lc = r si n=Lx其中Dl 7 1-2Di二（1 - co泊）L1300漢 1-2=1247mm1 j1 jLxDl - Ds ctg1247 - 200 ctg30 = 907mm2 2.Lc =195 sin309072理=1247552mm于是552=0.46D01320D01320_ 4.5查圖 9-7得，A =0.00

40、05822B EA 1.09 105 0.00058 =42 MPa3 3r i64 5c =43.6=0.14MPa 0.1，且接近。D01320所以，假設的厚度合格。3）筒體壁厚因承受外壓，初設筒體的名義厚度n =10mm,查表知，負偏差腐蝕裕度 C2 =2mm。有效厚度 ,=10 - 2.8= 7.2mm。筒體外徑 D0 = 口 - 2-：n = 1320mm0筒體的計算長度 L =1177 8 +25 + 1 漢325+25 +2080 = 3416mm 3Dg 1320=183 20屬于薄壁圓筒LD0塑.2.591320查圖 9-7得，A =0.000262 25B EA 1.09

41、100.00025 =19 MPa3 367 2pl=B 二=19 0.104MPa 0.1,且接近。D。1320所以，假設的厚度合格。綜合考慮，筒體與封頭取相同壁厚=10mm。試驗壓力：b 1PT =1.25 p | t 1.25 0.1 1 =0.125MPa£7 J（3）水壓試驗校核試驗壓力下的筒體薄膜應力式中 =；e :有效厚度，嗎='G -'C? =10'0.8-'2 = 7.2mm亠：常溫下材料的屈服極限，MPa， 6 =205MPaCTP Di 、e2'e0.12513007.22 漢 7.2= 11.35MPa0.9 6 =0.

42、9 1 205 =184.5MPa因-t乞0.9 G，所以水壓試驗安全（4）開口補強計算蒸汽出口 426 8的開孔補強計算1）補強方法判別：開孔直徑 d=dj 2C-410 2 2. 415.6mm本筒體開孔直徑d =415.6 ： Di =650mm,且乞520mm2滿足等面積發(fā)開孔補強計算的適用條件，故可用等面積法進行開孔補強計 算。2）開孔所需補強面積AA=d、2、.、et 1 - fr式中：筒體計算厚度，"'=2mm* :接管厚度-et :接管有效厚度，-：et = -：nt - C = 6 - 2.8 = 3.2mm強度削弱系數(shù),fr= 415.6 2 2 2 7.

43、21 -12= 831.2mm3）有效補強范圍a.有效寬度B取大值B =2d =2 173.6 =831.2mmB =d 2、n 2、nt =415.6 2 10 2451.6mm故 B 二 831.2mmb.有效高度外側有效高度h1取小值h| = . d、nt = 415.6 8 = 60.11mmh250mm實際外伸高度故 0 =60.11mm內側有效高度h2h2 二 Jd、nt 二,415.6 8 = 60.11mmh2 = 0實際內伸高度故 h2 =04）有效補強面積a. 封頭多余金屬面積封頭有效厚度 飛-：n -C = 7.2mm圭寸頭多余金屬面積AiA =(B -d) 2§

44、;et(§eI1 - fr )二 831.2-415.67.2 -2 -02= 2161.12mmb. 接管多余金屬面積接管計算厚度乜pcdi0.1x410-t廠-0.15mm2 4 n - Pc2 137 1-0.1接管多余金屬面積A2A =2h、et 、t fr 2h2、et C2 f=2 60.115.2 -0.15 1 02=607.11mmc. 接管區(qū)焊縫面積(焊腳取6.0mm)1 2 民=26.0 6.0 = 36.00mm2d. 有效補強范圍代二 A A2 A3= 2161.12 607.11 36.00二 2804.23mm2Ae A .開孔后不需另行補強。因最大開孔

45、不需要補強，所以所有接管都不需另行補強。(5) 支座的選擇采用B型懸掛式支座，四個考慮水壓試驗時設備總重量M = 3500kg支座承受載荷 Q =吐 10 3500 9.8110； =21.46KNk n0.80 漢 2據(jù) JB/T4725-92 表 3 選 B4螺栓分布圓直徑=Di 2 n 2 3 2 - b2-2-2 2 2I2 一$= J(1300 + 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。6.2.2 U效分離室（1）分離室直徑的確定通過查表可得

46、壓強為0.117 MPa時蒸汽的密度為0.682 kg/m 3,溶液的密度 為1128 kg/m 3，所以二次蒸汽的體積流量為 Vs二 930.90.3792 ms。0.682 x 3600取 kv = 0.017 m s0.5=0.017二 0.0171128i -0.68211280.5二 0.69m. sr:D'Uv 7=0.836mD，4Vs =4 0.3792i 二Uv 3.14 0.69圓整為900 mm筒體高度H =1.6Di =1440mm，圓整為1500mm（2）分離室壁厚計算選材料TA2設計壓力0.1MP設計溫度103.9 C1）橢圓形封頭壁厚計算采用標準橢圓形封頭

47、因承受外壓，假設其名義厚度=8mm，有效厚度飛=8-2.8 = 5.2mmR =0.9Dj =0.9 900 = 810mm65 2于是 A = 0.1250.1250.0008R8102 25B EA 1.09 100.0008 = 58MPa33p 丨=B = 580.37 MPaR 810假設其名乂厚度：n = 6mm，有效厚度、；e = 6 - 2.8 = 3.2mmR 二 0.9Dj =0.9 900 二 810mm于是 A =0.125工=0.125 空=0.00049R810225B EA 1.09 100.00049 = 35.6MPa3 3p 丨=B -e = 35 0.14

48、MPa 0.1，且接近。故= 6mm R8102）錐形封頭設計取 ri=0.15Di，貝U ri=135mm a =30 °。查表 8-30得，H =0.906D = 815.4mm假設、n 二 6mm,、e = 6- 2 - 0.8二 3.2mm當量圓筒的當量厚度 =飛cos= 2.77mm當量長度L，rsin號其中Dl二 864mmrI135心-塔 1 900 I 贏 1cos301 1 jLxDl - D$ ctg864 - 200 ctg 30 二 575mm2 2575*135 sin30 T1200 二 422mm.864于是Lc422D0912= 0.46,D0 = _

49、9t2 =329 c 2.77查圖9-7得，A =0.0006225B EA 1.09 100.0006 =43.6MPa33Pl-B ： -43.6 277=0.13MPa 0.1，且接近 D。912所以，假設的厚度合格。3）筒體壁厚因承受外壓，初設筒體的名義厚度-6mm，查表知，鋼板負偏差 G =：0.8mm腐蝕裕度 C2 = 2mm。有效厚度-：e = 6 - 2.8 = 3.2mm。筒體外徑 D0 二 口 2 912mm。1筒體的計算長度 L =144025 - 250 25 815.4 = 2389mm3D?285 20屬于薄壁圓筒LD02389912= 2.62查圖 9-7得，A

50、=0.000152 25B EA 1.09 105 0.00015 =11MPa3 3D。=113.2912= 0.04MPa ： p所以，假設的厚度不合格，需重新計算。經(jīng)計算 :n =8mm滿足要求（3）水壓試驗校核圉心-）蘭0.9帖s2'e試驗壓力：FT=1.25pf =1.25 0.1 1 =0.125MPa試驗壓力下的筒體薄膜應力式中-e :有效厚度，飛=n - G - C2 =8 -0.8 - 2 - 5.2mm二S :常溫下材料的屈服極限，MPa， J=205MPa-°.125900 52 =10.88MPa2'e2 5.20.9 一 0.9 1 205 =184.5MPa因；T _0.9 G，所以水壓試驗安全(4) 支座的選擇采用B型懸掛式支座，四個考慮水壓試驗時設備總重量M = 1500 kg支座承受載荷 Q10 J500 9.81 10 -10.19KNk n0.80 匯2據(jù) JB/T4725-92 表 3 選 B2螺栓分布圓直徑=Di 2 n 2 3 _ b? _ 2 22 12-3900 2 8 2 6 2 - 100 - 2 6 2 2 180-