列管式換熱器課程設(shè)計(jì)

1、大學(xué)大學(xué)化工原理化工原理列管式換熱器列管式換熱器課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)學(xué)院：學(xué)院：班級(jí)：班級(jí)：學(xué)號(hào)：學(xué)號(hào)：姓名：姓名：指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師：時(shí)間：時(shí)間： 年年 月月 日日無(wú)目錄目錄一、化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)一、化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū).2二、二、確定設(shè)計(jì)方案確定設(shè)計(jì)方案.31.選擇換熱器的類型2.管程安排三、三、確定物性數(shù)據(jù)確定物性數(shù)據(jù).4四、四、估算傳熱面積估算傳熱面積.51.熱流量2.平均傳熱溫差3.傳熱面積4.冷卻水用量五、五、工藝結(jié)構(gòu)尺寸工藝結(jié)構(gòu)尺寸.61.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.77.其他附件8

2、.接管六、六、換熱器核算換熱器核算.81.熱流量核算2.壁溫計(jì)算.103.換熱器內(nèi)流體的流動(dòng)阻力七、七、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).131.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).146.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(shuō)明八、八、強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算.151.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.164.管箱短節(jié)開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)校核.175.殼體接管開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)校核6.固定管板計(jì)算.187.浮頭管板及鉤圈.198.無(wú)折邊球封頭計(jì)算9.浮頭法蘭計(jì)算.20

3、九、參考文獻(xiàn)九、參考文獻(xiàn).20無(wú)一、化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)一、化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)某生產(chǎn)過(guò)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 231801kg h，壓力為 6.9MPa，循環(huán)冷卻水的壓力為 0.4MPa，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(lái)自生產(chǎn)中的實(shí)測(cè)值）密度3190kg m定壓比熱容13.297pckj kg熱導(dǎo)率10.0279w m粘度511.5 10Pa s

4、循環(huán)水在 34下的物性數(shù)據(jù)：密度31994.3kg m定壓比熱容14.174pckj kgK熱導(dǎo)率10.624w mK粘度310.742 10Pa s無(wú)二、確定設(shè)計(jì)方案二、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

5、，所以從總體考慮，應(yīng)使循環(huán)水走管程，混和氣體走殼程。無(wú)三、確定物性數(shù)據(jù)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(mén)=260110=85管程流體的定性溫度為t=3422939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(lái)說(shuō)，最可靠的無(wú)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(wú)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(lái)自生產(chǎn)中的實(shí)測(cè)值） ：密度31/90mkg定壓比熱容1pc=3.297kj/kg熱導(dǎo)率1=0.0279w/m粘度1

6、=1.510-5Pas循環(huán)水在 34 下的物性數(shù)據(jù)：密度1=994.3 /m3定壓比熱容1pc=4.174kj/kgK熱導(dǎo)率1=0.624w/mK粘度1=0.74210-3Pas無(wú)四、估算傳熱面積四、估算傳熱面積1.熱流量Q1=111tcmp=2318013.297(110-60)=3.82107kj/h =10614.554kw2.平均傳熱溫差先按照純逆流計(jì)算，得mt=K3 .48296039110ln)2960()39110(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=2176.6863 .4832010614554mtK

7、Qm4.冷卻水用量m=ipitcQ1=hkgskg/2 .915486/3 .2541010174. 4106145543無(wú)五、工藝結(jié)構(gòu)尺寸五、工藝結(jié)構(gòu)尺寸1 管徑和管內(nèi)流速選用252.5較高級(jí)冷拔傳熱管 （碳鋼） ， 取管內(nèi)流速u(mài)1=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=6273 . 102. 0785. 0)3 .9943600/(2 .915486422udVi按單程管計(jì)算，所需的傳熱管長(zhǎng)度為L(zhǎng)=mndAsop14627025. 014. 376.686按單程管設(shè)計(jì)，傳熱管過(guò)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=7

8、m，則該換熱器的管程數(shù)為Np=2714lL傳熱管總根數(shù)Nt=6272=12543.傳熱溫差校平均正及殼程數(shù)平均溫差校正系數(shù)：R=5293960110ttT-T1221P=124. 0291102939tTtt1112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：96. 0t平均傳熱溫差46.448.30.96塑mtmttK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(jiàn)【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

9、 t=1.25d0，則 t=1.2525=31.2532 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=0.75 ，則殼體內(nèi)徑無(wú)為：D=1.05tmmNT137457 . 0/12543205. 1/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iD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

10、決定殼體的內(nèi)徑，其表達(dá)式為：e21ntDci）（管子按正三角形排列：3912541 . 1N1 . 1ntc取 e=1.20d=1.225=30mmiD=32（39-1）+230 =1276mm按殼體直徑標(biāo)準(zhǔn)系列尺寸進(jìn)行圓整：iD=1400mm6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1414.5145070001NB折流板間距傳熱管長(zhǎng)折流板圓缺面水平裝配，見(jiàn)圖： 【化學(xué)工業(yè)出版社化工原理 （第三版）

11、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16 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302. 01014. 3)903600/(23180144VD1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u(mài)2=2.5m/s，則接管內(nèi)徑為361. 05 . 214. 3)3 .9943600/(2 .91548642D圓整后去管內(nèi)徑為 360mm無(wú)六、換熱器核算六、換熱器核算1熱流量核算（1）

12、殼程表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)用克恩法計(jì)算，見(jiàn)式【化學(xué)工業(yè)出版社化工原理 （第三版）上冊(cè)】 ：式（5-72a） ：14. 03155. 0010)(PrRe36. 0wed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ed=mddtoo02. 0423 422殼程流通截面積：1378. 0)32251 (1400450)1 (StdBDoo殼程流體流速及其雷諾數(shù)分別為smuo/2 . 51378. 0)903600/(231801624000105 . 1902 . 502. 0udRe50eo普朗特?cái)?shù)773. 10279. 0105 . 110297. 3cPr53p粘度校正

13、1)(14. 0wKmwo23155. 0/7 .935773. 162400002. 00279. 036. 0（2）管內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)：4 . 08 . 0PrRe023. 0iiid管程流體流通截面積：1969. 02125402. 0785. 02iS管程流體流速：smui/3 . 11969. 0)3 .9943600/(2 .915486無(wú)雷諾數(shù)：34841)10742. 0/(3 .9943 . 102. 0Re3普朗特?cái)?shù)：96. 4624. 010742. 010174. 4Pr33K/585896. 43484102. 0624. 0023. 024 . 08 . 0mwi（3

14、）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 取：管外側(cè)污垢熱阻wkmRo/0004. 02管內(nèi)側(cè)污垢熱阻wkmRi/0006. 02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wkmRw/00005. 0500025. 02（4） 傳熱系數(shù)eK有：K/4027 .93510004. 05 .222500005. 020250006. 0205858251)1(12mwRddRddRddKoomowioiiioe（5）傳熱面積裕度：計(jì)算傳熱面積 Ac：2317 .5463 .48402

15、10554.10614mtKQAmec該換熱器的實(shí)際傳熱面積為pA：21 .68912547025. 014. 3mlNdATop該換熱器的面積裕度為%267 .5467 .5461 .689ccpAAAH傳熱面積裕度合適，該換熱器能夠完成生產(chǎn)任務(wù)。無(wú)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ncnmcwwtTt11計(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。為確保可靠，取循環(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

16、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：ncnmcwwtTt11式中液體的平均溫度mt和氣體的平均溫度分別計(jì)算為mt0.439+0.615=24.6mT(110+60)/2=85ic5858w/Koh935.7w/K傳熱管平均壁溫3 .32wt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7 .523 .3285t。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spsritFNNppp)(1sN,2Np,22ud

17、lpiii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04. 0i，流速iu=1.3m/s,3/3 .994mkg, 所以：無(wú)Papi57.1176223 .9943 . 102. 0704. 02Paupr55.252023 . 13 .9943222Pap.4428495 . 12)5.525207.511762(1管程流體阻力在允許范圍之內(nèi)。（2）殼程阻力：按式計(jì)算ssiosNFppp)(,1sN,1sF流體流經(jīng)管束的阻力2) 1(2oBTCoouNNFfpF=0.52419. 05880005228. 0of3

18、912541 . 11 . 15 . 05 . 0TTCNN14BNsm/.25u0op0.50.241939(14+1)2.25902=86095.6Pa流體流過(guò)折流板缺口的阻力2)25 . 3(2oBiuDBNp, B=0.45m ,D=1.4m486722.2590)4 . 145. 025 . 3(142ipPa總阻力sp86095.6+48672=1.35510Pa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。無(wú)（3）換熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表：參數(shù)管程殼程流率915486.2231801進(jìn)/出口溫度/29/39110/60壓力/MPa0.46.9物性定性

19、溫度/3485密度/（kg/m3）994.390定壓比熱容/kj/（kgK）4.1743.297粘度/（Pas）0.7423101.5510熱導(dǎo)率（W/mK）0.6240.0279普朗特?cái)?shù)4.961.773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/252.5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）1.35.2表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)/W/（K）5858935.7污垢熱阻/（K/W）0.00060.0004阻力/ MPa0.042850.135熱流量/KW

20、10615傳熱溫差/K48.3傳熱系數(shù)/W/（K）400裕度/%26%無(wú)七、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(guò)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：mm1390521400b2DD1i0浮頭管板外徑與殼體內(nèi)徑間隙：取mm5b1（見(jiàn)化工單元過(guò)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(guò)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mm16bn浮頭管板密封面寬度：.5mm175 . 1b

21、bn2浮頭法蘭和鉤圈的內(nèi)直徑：mm135816521400bb2DDn1ifi）（）（浮頭法蘭和鉤圈的外直徑：1480mm80400180DDi0f外頭蓋內(nèi)徑：1500mm1004001100DDi螺栓中心圓直徑：mm14352/14801390/2DDDf00b）（）（其余尺寸見(jiàn)化工單元過(guò)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(jiàn)化工單元過(guò)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

22、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：mm1297503503771002320hhdC2hL21gfgmin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(guò)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(guò)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）無(wú)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

23、稱直徑mm1500DN；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(guò)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(jiàn)化工單元過(guò)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a0.4Mp，溫度 34C。）選石棉橡膠墊。結(jié)構(gòu)尺寸如化工單元過(guò)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：1400mm.d 1508mm;Db.外頭蓋墊片：根據(jù)殼程操作條件（混合氣體，壓力a6.9Mp，溫度

24、85C。） ，選纏繞式墊片，墊片：mm1500mm1609（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1390mmmm1358； 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(guò)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：mm40206700.60.6L0L6700LB，?。簃m1350LL4000mmLCCB，9、折流板布置：折流板尺寸：外徑：mm1392814008DD

25、N；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(jiàn)化工單元過(guò)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(shuō)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(wú)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。無(wú)八、強(qiáng)度設(shè)計(jì)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 85C。， 設(shè)計(jì)壓力等于工作壓力為 6.9Map，選低合金結(jié)構(gòu)鋼板 16MnR卷制，查得材料 85C

26、。時(shí)許用應(yīng)力 atMp163； 過(guò)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2C=1mm；對(duì) 16MnR鋼板的負(fù)偏差1C=0根據(jù)過(guò)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：= cticP2DP從而：計(jì)算厚度：=5.735.965.8016321400.96mm設(shè)計(jì)厚度：5.73615.735C2dmm名義厚度：mm5.736C1dn圓整取mm38n有效厚度：mm37CC21ne水壓試驗(yàn)壓力： atcTMp25.681.965.21P5.21P所選材料的屈服應(yīng)力asMp325水式實(shí)驗(yàn)應(yīng)力校核：aeeiTt.5Mp167372371400

27、25.682DP）（）（asaMp25.62483255.80.90.90.5Mp167水壓強(qiáng)度滿足氣密試驗(yàn)壓力：acT.9Mp6PP2、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= cticP2DP=mm3 .38.965.8016321500.96短節(jié)設(shè)計(jì)壁厚：9.3mm318.33CSS2d短節(jié)名義厚度：無(wú)39.3mmCSS1dn圓整取nS=40mm有效厚度：9mm3CCSS21ne壓力試驗(yàn)應(yīng)力校核：aeeiTt.2Mp17039239150025.682DP）（）（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= cticP

28、5 . 02DP=.822mm37.96.505.8016321500.96封頭名義厚度：38.822mm137.822CCSS21n取名義厚度與短節(jié)等厚：40mmSn3、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 34C。，設(shè)計(jì)壓力為 0.4Map，選用 16MnR 鋼板，材料許用應(yīng)力 atMp170，屈服強(qiáng)度asMp345，取焊縫系數(shù)=0.85，腐蝕裕度2C=2mm計(jì)算厚度：S= cticP2DP=1.94mm.405.80170214000.4設(shè)計(jì)厚度：3.94mm24.91CSS2d名義厚度：3.94mmCSS1dn結(jié)合考慮開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)及結(jié)構(gòu)需要取8mmSn有效厚度：6m

29、m2-8CCSS21ne壓力試驗(yàn)強(qiáng)度在這種情況下一定滿足。無(wú)管箱封頭取用厚度與短節(jié)相同，取8mmSn4、 管箱短節(jié)開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)校核開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)采用等面積補(bǔ)強(qiáng)法，接管尺寸為9377，考慮實(shí)際情況選 20 號(hào)熱軋?zhí)妓劁摴?atMp130，9377，2C=1mm接管計(jì)算壁厚： 8.60.405.801302377.40P2DPSctictmm接管有效壁厚：6.65mm0.159-1-9CCSS21ntet開(kāi)孔直徑：.7mm3635.32292377C2ddi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：.2mm579.7363dShnt1需補(bǔ)強(qiáng)面積：A=dS=363.71.9

30、4=705.62mm可以作為補(bǔ)強(qiáng)的面積：2e1.6mm14764.916.7363.4727S)-(Sd-BA）（）（）（2ret12.3mm522170/1308.605.66.2572fSt-S2hA）（）（221.6mm705A.91998.3522.61476AA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(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)校核：開(kāi)孔校核采用等面積補(bǔ)強(qiáng)法。選取 20 號(hào)熱軋?zhí)妓劁摴?2325鋼管許用應(yīng)力： atMp137，2C=1mm接管計(jì)算壁厚： mm8.976.9113723256.9P2DPSctict接管有效壁厚：9.2mm0.1512-1-12CCSS21ntet開(kāi)孔直徑：06

31、.6mm35.101212122325C2ddi）（無(wú)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：60.7mm1206.63dShnt1需要補(bǔ)強(qiáng)面積：A=d=306.635.75=10960.952mm可以作為補(bǔ)強(qiáng)的面積為：2e1383.25mm5.7353706.63613.2)-(d-BA）（）（）（2ret12119.4mm170/1378.97.2960.72fSt-S2hA）（）（尚需另加補(bǔ)強(qiáng)的面積為：221410458.3mm119.4-383.25-10960.95A-A-AA補(bǔ)強(qiáng)圈厚度：.3mm363252 .613.310458dBAS04k

32、實(shí)際補(bǔ)強(qiáng)圈與筒體等厚：mm38Sk；則另行補(bǔ)強(qiáng)面積：20K4.6mm10951325.261338)d-(BSA）（2242110960.95mmAmm5.211454.610951.41195.2383AAA同時(shí)計(jì)算焊縫面積3A后，該開(kāi)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?？倱Q熱管數(shù)量n=1254；一根管壁金屬橫截面積為：2222i20.6mm17620254dd4a）（）（開(kāi)孔溫度削弱系數(shù)（雙程） ：.50兩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：5.8141006850.50.6176125410

33、014002.31LbnabD2.31Ki2K=3.855接管板筒支考慮，依 K 值查化工單元過(guò)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：2.8G-0.65,G, 9 . 2G321無(wú)管板最大應(yīng)力:a2tsatMp4 .5707.605.60.40.961.4633.201GPPP1）（）（）（或a3tsat.2Mp10107.60.82.40.961.4633.201GPPP1）（）（筒體內(nèi)徑截面積：222imm153860014004D4A管板上管孔所占的總截面積：2220mm8 .6155552541254d4nC系數(shù).601538600.86155551538600AC-A系數(shù).240.8615