甲醇制氫裝置冷凝器(E0103)設(shè)計(jì)

本科畢業(yè)設(shè)計(jì)2000m3/h甲醇制氫裝置冷凝器(E0103)設(shè)2000m3/h專業(yè)過程裝備與控制工程年級(jí)班別學(xué)生姓名指導(dǎo)教師2015年05月10日I荊楚理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)1概述 1.1甲醇制氫工藝簡介 11.2設(shè)計(jì)參數(shù)及介質(zhì)特性數(shù)據(jù) 12換熱器選型 23換熱器的工藝設(shè)計(jì) 23.1確定設(shè)計(jì)方案 23.1.1熱負(fù)荷及冷卻水用量計(jì)算 23.1.2傳熱平均溫度差的的計(jì)算 23.1.3計(jì)算傳熱面積 33.2計(jì)算工藝結(jié)構(gòu)尺寸 33.2.1管徑和管內(nèi)流速 33.2.2管程數(shù)和換熱管數(shù) 33.2.3平均傳熱溫差校正及殼程數(shù) 43.2.4換熱管排列和分程方法 43.2.5殼體內(nèi)徑的確定 43.2.6折流板 43.2.7接管 43.2.8換熱管束的分程 53.3接管位置最小尺寸 53.4接管尺寸 63.4.1管法蘭的選擇 63.5換熱器核算 73.5.1殼程表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 73.5.3污垢熱阻和管壁熱阻 93.5.4傳熱系數(shù) 93.5.5傳熱面積裕度 93.6換熱器內(nèi)流體的流動(dòng)阻力 3.6.1管程流體阻力 3.6.2殼程流體阻力 4換熱器的機(jī)械設(shè)計(jì) 4.1計(jì)算筒體厚度 4.1.1筒體材料的選擇 4.1.2筒體厚度 4.2計(jì)算管箱短節(jié)、封頭厚度 4.2.1后管箱短節(jié)及封頭厚度 4.2.2前管箱短節(jié)及封頭厚度 4.3殼體上開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算 4.4浮頭蓋 4.4.1浮頭蓋的設(shè)計(jì)計(jì)算 4.4.2管程壓力p,作用下(內(nèi)壓)浮頭蓋的計(jì)算： 4.4.3殼程壓力p,作用下(外壓)浮頭蓋的計(jì)算 Ⅱ荊楚理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)4.5管板設(shè)計(jì) 4.5.1管板與殼體的連接 4.5.2管板與管箱的連接 4.5.3管板材料 4.5.4管板有關(guān)參數(shù)的確定 4.5.5管板厚度計(jì)算 225拉桿與定距管 5.1拉桿的結(jié)構(gòu)形式 5.2拉桿的直徑、數(shù)量及布置 6防沖板 8分程隔板 9法蘭與墊片 9.1固定端的管箱法蘭及墊片選擇 9.2浮頭端管箱法蘭及殼體法蘭及墊片選擇 9.3殼程、管程接管法蘭型式與尺寸 9.4浮頭蓋法蘭及墊片選擇 10鞍座 10.1支反力計(jì)算 10.2鞍座的型號(hào)及尺寸 10.3鞍座的布置 11換熱器的制造與檢驗(yàn)要求 11.2管箱 11.3換熱管 11.4管板 11.5換熱管與管板的連接 11.6折流板 主要參考文獻(xiàn) 氫氣是一種重要的工業(yè)產(chǎn)品，而甲醇制氫相對(duì)于其他制氫工藝投入資金少、耗能低等條件，本設(shè)計(jì)是甲醇制氫裝置中冷凝器的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的第一半部分為工藝計(jì)算，根據(jù)甲醇制氫裝置中轉(zhuǎn)化器出來的物料物性條件作為設(shè)計(jì)條件來估算冷凝器所需要的換熱面積，從而可以選擇合適的換熱器類型，校核傳熱系數(shù)，然后計(jì)算實(shí)際所需要的換熱面積，最后計(jì)算換熱器的相關(guān)參數(shù)。設(shè)計(jì)最后進(jìn)行結(jié)構(gòu)和機(jī)械設(shè)計(jì)，由選定的換熱器類型進(jìn)行換熱器內(nèi)部零件的設(shè)計(jì)，包括：根據(jù)介質(zhì)物性選擇材料、管板厚度計(jì)算、浮頭蓋和浮頭法蘭厚度的計(jì)算、開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算等。最后設(shè)計(jì)結(jié)果可通過圖紙表現(xiàn)關(guān)于冷凝器設(shè)計(jì)的每個(gè)個(gè)環(huán)節(jié)，本設(shè)計(jì)說明書中有詳細(xì)的介紹。關(guān)鍵詞：換熱器管板浮頭蓋浮頭法蘭Hydrogenisakindofimportantindustrialproducts,hydrogenandmethanolcomparedwithotherhydrogenproductionprocess,lessinvestmeconsumptionconditionofthisdesignisthedesignofthecondenserinmethanolhydrogenproductionunit.Designcalculationforthefirsthalfpartoftheprocess,accordingtothemethanolconverterinhydrogenproductiondeviceofmatericonditionstoestimatetherequiredcondenserheattransferarea,thuscanchooparametersoftheheatexchanger.Designthestructureandmechanicaldesign,accordingtotheselectedtypeofheatexchangerheatexchangerinternalcomponents(suchastotakeover,baffle,tubesheet,etc.)design,includireinforcementcalculation,etc.Thefinaldesignresultbydrawings.Keywords:heatexchangerFloatingheadflangeoffloatingheadheat1甲醇制氫裝置冷凝器設(shè)計(jì)甲醇制氫裝置設(shè)計(jì)采用甲醇裂解、吸收法脫二氧化碳和變壓吸附工藝，增加吸附法的目的是為了提高氫氣的回收率，同時(shí)在需要二氧化碳時(shí)，也可以得到高純度的二氧化碳。本工藝流程大致經(jīng)過以下步驟：甲醇與水按配比進(jìn)入原料液儲(chǔ)罐，通過計(jì)量泵進(jìn)入換熱器(EO101)預(yù)熱，然后在汽化塔(T0101)汽化，再經(jīng)換熱器(E0102)過熱到反應(yīng)溫度進(jìn)入轉(zhuǎn)化器(R0102),轉(zhuǎn)化生成的氫氣、二氧化碳以及為反應(yīng)的甲醇和水蒸氣等首先與原料液換熱冷卻(E0101),然后經(jīng)水冷器(EO103)冷凝分離甲醇和水，這部分水和甲醇可以進(jìn)入原料液儲(chǔ)罐，水冷分離后氣體進(jìn)入吸收塔，經(jīng)碳酸丙烯酯吸收分離二氧化碳，吸收飽和的吸收液進(jìn)入解析塔降壓解析后循環(huán)使用，最后進(jìn)入PSA進(jìn)一步分離參與的二氧化碳一氧化碳以及其他雜質(zhì)得到一定純度要求的氫氣。其工藝流程圖如圖1.1E0103冷凝器是甲醇制氫裝置的重要設(shè)備，其主要作用是通過溫度相對(duì)較低的水帶走溫度相對(duì)較高的熱流體，包括兩個(gè)方面的變化：的冷卻和冷凝。這兩個(gè)過程可以滿足工藝給定指標(biāo)。1.2設(shè)計(jì)參數(shù)及介質(zhì)特性數(shù)據(jù)本設(shè)計(jì)需要冷凝的混合氣有較大的溫差應(yīng)力存在而且操作壓力較高，混合氣體有輕微的腐蝕性故混合氣體走殼程，冷卻水走管程。(1)殼程：混合氣入口：280℃,出口：25℃(甲醇484.23kg/h,水408.57kg/h,二氧化碳645.98kg/h,一氧化碳8.39kg/h,氫氣89.29kg/h)壓力：1.5MPa(2)管程：循環(huán)水入口：20℃,出口：30℃壓力：0.5MPaCPC02=10.47KJ/(Kg.K)CPH2=14.65KJ/(Kg.K)CPCO=4.19KJ/(Kg.K)22換熱器選型在冷凝器中混合氣體介質(zhì)從280℃降溫到25℃。由于傳熱溫差較大，而浮頭式換熱器中浮頭可拆卸，管束與殼體的受熱變形互不影響，因而不會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力，必要時(shí)可以把管束從殼體內(nèi)抽出來，因此初步選為浮頭式換熱器。浮頭式換熱器的典型結(jié)構(gòu)如圖2.1圖2.1浮頭式換熱器3換熱器的工藝設(shè)計(jì)3.1確定設(shè)計(jì)方案在冷凝器的設(shè)計(jì)計(jì)算中，根據(jù)本設(shè)計(jì)給定的設(shè)計(jì)條件選擇合適的換熱器，其次計(jì)算換熱的傳熱面積。3.1.1熱負(fù)荷及冷卻水用量計(jì)算Q1=Cpm(T1-T2)=(10.47×645.98+14.65×89.29+4.19×8.39)×(280-25)=2067000KJ/h(2)混合氣體中甲醇的量很小可忽略不計(jì)，1.5MPa下的水的冷凝熱為H=2135KJ/Kg,總冷凝熱Q2=H×m=2135×408.57=872000KJ/h水顯熱變化Q3=Cpm(T1-T2)=4.19×408.57則冷卻水用量W=Q/(Cp△t)=80560.86Kg/h3.1.2傳熱平均溫度差的的計(jì)算根據(jù)流動(dòng)方向，分為逆流、并流、錯(cuò)流和折流。在逆流操作時(shí)，換熱效率高，所以逆流操作在工程中經(jīng)常采用，在本設(shè)計(jì)中首先按逆流計(jì)算，然后再進(jìn)行校正。先求逆流時(shí)的傳熱平均溫度差：△t?=T-t?,△t?=T?-t;33.1.3計(jì)算傳熱面積3.2計(jì)算工藝結(jié)構(gòu)尺寸3.2.1管徑和管內(nèi)流速(1)管徑表3.1管殼式換熱器常用流速的范圍流體的種類一般液體易結(jié)垢液體氣體流速m/s管程殼程3.2.2管程數(shù)和換熱管數(shù)貝4本設(shè)計(jì)選擇正三角形排列，主要是考慮提高管板的利用率。n=1.19√N(yùn)=1.19×√640≈30(根)h=0.25×800=200mm3.2.7接管5(2)管程流體進(jìn)、出口接管根據(jù)溫度計(jì)算，使進(jìn)出口接管內(nèi)徑相等，接管內(nèi)冷卻水流速：u=1m/s3.2.8換熱管束的分程在這里首先要先提到管箱。其目的是為了使流體在換熱管中分布均勻以及式流體聚集起來流出換熱器，另外流體起到的作用是改變流體運(yùn)動(dòng)方向。本換熱器選擇多程隔板的安置形式的管箱便于管程的排列安裝。采用平行分法是為了接管的安裝，而且平行分法可以令管箱內(nèi)物料填放充足。3.3接管位置最小尺寸殼程接管位置最小尺寸，如圖3.1所示圖3.1殼程接管位置其中：L——?dú)こ探庸芪恢米钚〕叽?，mm;C——補(bǔ)強(qiáng)圈外邊緣至管板(或法蘭)與殼體連接焊縫之間的距離，mm,取C≥4S(S為殼體厚度，mm)且≥30mm。在本設(shè)計(jì)中殼程接管有補(bǔ)強(qiáng)圈，計(jì)算可得取L?=600mm。管程接管位置最小尺寸，如圖3.2所示6取C≥4S(S為管箱殼體厚度，mm)且≥30mm。3.4接管尺寸接管尺寸循環(huán)水進(jìn)口循環(huán)水冷卻水進(jìn)口冷卻水筒體排液口高度/mm位置尺寸/mm材料3.4.1管法蘭的選擇(2)管法蘭密封墊片和緊固件各接管墊片標(biāo)記如下：7循環(huán)水接管：HG20606墊片RF200-1.6XB450;名稱公稱尺寸連接尺寸法蘭外徑D螺栓孔中心圓螺栓孔直徑L螺栓數(shù)量n(個(gè))螺栓Th冷卻水接管8M16混合氣接管8M2O排液口4M12表3.2墊片尺寸公稱尺寸DN墊片內(nèi)徑D,墊片外徑D,墊片厚度T包邊寬度b3333.5.1殼程表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)8擋板缺口處的弓形面積減去管束所占的面積：A?=f?-βf,式中β——管束所占面積與等邊三角形面積之比A?=f?-βf,=0.25-0.25×0.524=0.12m2殼程流體流速及雷諾數(shù)為：普朗克數(shù)為：粘度校正為：3.5.2管內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)管程流體流通截面積：管程流體流速93.5.3污垢熱阻和管壁熱阻3.5.5傳熱面積裕度3.6換熱器內(nèi)流體的流動(dòng)阻力3.6.1管程流體阻力回彎阻力損失為：管箱進(jìn)出口壓力損失為：總阻力損失為：=(62.5.45+1124.7)×1.4×4+612.38=43.6.2殼程流體阻力管束壓力損失為：N?=19正三角形排列F=0.5Nc=30缺口壓力損失為：總阻力為：△p?=△po?+△p?=14+12.9≈27Pa所以殼程流體阻力在允許范圍之內(nèi)。冷凝器的主要計(jì)算結(jié)果以及結(jié)構(gòu)參數(shù)如表：參數(shù)殼程管程流率kg/h進(jìn)/出口溫度/℃壓力MPa物性定性溫度/℃密度/(kg/m3)定壓比熱容/J/(kg·k)粘度/(Pa·s)熱導(dǎo)率/(W/m·K)普朗特?cái)?shù)材質(zhì)設(shè)備結(jié)構(gòu)參形式浮頭式換熱器殼程數(shù)2殼體內(nèi)徑/mm臺(tái)數(shù)1管徑/mm管心距/mm管長/mm管子排列正三角形管數(shù)目/根折流板數(shù)/個(gè)數(shù)傳熱面積/m2折流板間距管程數(shù)4主要計(jì)算結(jié)果殼程管程流速/(m/s)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)/(W/(m2·K)污垢熱阻/(m2·K/W)阻力/Pa熱流量/W傳熱溫差/℃面積裕度/%4換熱器的機(jī)械設(shè)計(jì)4.1計(jì)算筒體厚度4.1.1筒體材料的選擇4.1.2筒體厚度(1)確定計(jì)算參數(shù)(2)確定筒體厚度設(shè)計(jì)厚度為：δ?=δ+C?=4.5+2=6.5mm(3)校核水壓試驗(yàn)壓力采用液壓試驗(yàn)，試驗(yàn)應(yīng)力現(xiàn)校核試驗(yàn)壓力，筒體δ=δ-C?=8-2=6mm(4)最大允許工作壓力及應(yīng)力計(jì)算設(shè)計(jì)溫度下計(jì)算的應(yīng)力σ'[o]φ=158.6×0.85=134.81MPa>σ',筒體名義厚度合格。查GB151-1999《鋼制壓力容器》知所得筒體厚度滿足工藝生產(chǎn)要求。4.2計(jì)算管箱短節(jié)、封頭厚度4.2.1后管箱短節(jié)及封頭厚度(1)確定計(jì)算參數(shù)管箱與殼體材料相同，為Q345R。由前面計(jì)算可知，有浮頭蓋的設(shè)計(jì)計(jì)算可得后管箱短節(jié)內(nèi)徑D,=800+100=900mm,計(jì)算壓力P=P=0.5MPa,設(shè)計(jì)溫度為280℃。(2)確定管箱短節(jié)厚度則管箱短節(jié)有效厚度δ=δ-C?=8-2=6mm荊楚理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(3)封頭厚度的計(jì)算封頭名義厚度δ=δ+Cl+C2+△=8mm,δ=δ-C?=8-2=6mmD?×0.15%=900×0.15%=1.2mm<δ,采用液壓試驗(yàn)，試驗(yàn)應(yīng)力可得封頭的型號(hào)參數(shù)如下：DN900標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭參數(shù)總深度內(nèi)表面積A(m2)容積(m3)4.2.2前管箱短節(jié)及封頭厚度焊接方式：選為雙面焊對(duì)接接頭，局部無損探傷，故焊接系數(shù)φ=0.85;(4)封頭厚度的計(jì)算在本設(shè)計(jì)中選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，其形狀系數(shù)K=1,材料與管箱短節(jié)相同。故封頭計(jì)算厚度,合格采用液壓試驗(yàn)，試驗(yàn)應(yīng)力而0.9φR=0.9×0.85×345=263.925MPa>σ?,可得封頭的型號(hào)參數(shù)如下：DN800標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭參數(shù)DN(mm)總深度H(mm)內(nèi)表面積A(m2)容積(m3)4.3殼體上開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算補(bǔ)強(qiáng)判別：根據(jù)GB150-2011《壓力容器》,允許不另行補(bǔ)強(qiáng)的最大接管外徑是φ89mm,本換熱器開孔外徑為300mm,因此需要另行考慮其補(bǔ)強(qiáng)。強(qiáng)度削弱系數(shù)：fr=0.794l接管有效厚度：δ=δ-C=8-2=6mr開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積按下式計(jì)算：A=dδ+2δδ(1-f,)=1379.624mm2①有效寬度B:②有效高度：①殼體多余金屬面積：殼體有效厚度：δ=δ-C=8-2=6mm則多余的金屬面積A?為：=183.792mm2②接管多余金屬面積：接管計(jì)算厚度：A?=A?=2h,(δ-δ)f+2h?(δ?-C?)f=228.79mm2④有效補(bǔ)強(qiáng)面積：A=A?+A?+A?=183.729+228.79+36=448.6mm2D?=300mm?補(bǔ)強(qiáng)圈的厚度為：4.4浮頭蓋本浮頭式換熱器浮頭端采用B型鉤圈式浮頭，而浮頭蓋使用了球冠形封頭。4.4.1浮頭蓋的設(shè)計(jì)計(jì)算球冠形封頭、浮頭法蘭應(yīng)分別在管程壓力p,作用下和殼程壓力p,作用下進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，選擇其計(jì)算數(shù)據(jù)大的為計(jì)算厚度。無損探傷，故①=1,則因?yàn)橛?jì)算厚度太小，為了安裝方便取其厚度為δ=4m4.4.3殼程壓力p,作用下(外壓)浮頭蓋的計(jì)算將球冠形封頭當(dāng)作球殼進(jìn)行計(jì)算，具體過程如下：滿足穩(wěn)定要求，故δ=6mm合適。綜合在內(nèi)壓作用和外壓作用下所能滿足要求的厚度，取浮頭蓋的厚度為δ=6mm。4.5管板設(shè)計(jì)管板是管殼式換熱器最重要的零部件之一。4.5.1管板與殼體的連接由于浮頭式換熱器要求管束能夠從殼體中抽出進(jìn)行清洗和維修，采用可拆式連接方式。4.5.2管板與管箱的連接如圖4.1所示為三種最常見的固定管板換熱器的管板與管箱法蘭連接形式。在本設(shè)計(jì)中，選用圖(c)的連接方式，法蘭的密封面采用凹凸面密封，法蘭形式為長頸法蘭。圖4.1管板與管箱的連接方式4.5.3管板材料在本設(shè)計(jì)中根據(jù)流體性質(zhì)，考慮輕微腐蝕，選用Q245R。假設(shè)管板計(jì)算厚度δ=40mm。4.5.4管板有關(guān)參數(shù)的確定(1)計(jì)算殼程圓筒內(nèi)直徑橫截面積A(2)圓筒殼壁金屬的橫截面積A、A,=π?(D,+δ?)=π×8x(800+8)=20296.96mm2(3)一根換熱管管壁金屬的橫截面積a由前面可知換熱管總數(shù)n=640根，na=640×106.8=68352mm2(4)兩管板間換熱管有效長度LL=l-2b=6000-2×25=5950mm(5)管束模數(shù)K,荊楚理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)則(6)管子回轉(zhuǎn)半徑il=2B=2×240=480mm。查得管子材料屈服應(yīng)力σ=205MPa,比值l/i=480/6.05=79.33,(8)管板開孔后面積A(9)管板布管區(qū)面積AS,——隔板槽兩側(cè)相鄰管中心距，由表4-1取38mm。表4-1隔板槽兩側(cè)相鄰管中心距換熱管外徑d,S換熱管外徑d,則A?=n't(S,-0.866t)=30×25×(38-0.866×管板布管區(qū)面積(10)管板布管區(qū)的當(dāng)量直徑D,系數(shù)λ為4.5.5管板厚度計(jì)算符號(hào)說明：φ———管板的支撐系數(shù)，取1/20t———管板計(jì)算厚度，mm;A———管板鉆孔孔心距，25mm;[σ,]———設(shè)計(jì)溫度下材料的許用抗彎強(qiáng)度，4MPa;d———管外徑，32mm;計(jì)算過程：=52mm拉桿定距管結(jié)構(gòu)；拉桿與折流板點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)。當(dāng)管板比較薄時(shí)，也可采用其他的連接結(jié)構(gòu)。由于此時(shí)換熱管的外徑為19mm,因此選5.2拉桿的直徑、數(shù)量及布置其具體尺寸如下所示拉桿的直徑d拉桿螺紋公稱直徑dnb拉桿的數(shù)量26其中拉桿的長度L按需要確定。拉桿應(yīng)盡量均勻布置在管束的外邊緣。防沖板是在換熱器中為了防止流體直接沖刷管子而引起管子振動(dòng)失穩(wěn)和腐蝕而設(shè)置的。因?yàn)榛旌蠚怏w具有輕微腐蝕性，故需要設(shè)置防沖擋板。7鉤圈鉤圈的型式查GB151可知選為B型鉤圈，其圖示如下：8分程隔板9法蘭與墊片9.1固定端的管箱法蘭及墊片選擇標(biāo)記：法蘭-FM800-0.50JB/T4703-2000表4-2長頸對(duì)焊法蘭相關(guān)參數(shù)DD?ad高頸尺寸，mm法蘭盤厚度δ質(zhì)量kg螺柱HhδR規(guī)格數(shù)量M16根據(jù)殼程操作條件，選纏繞式墊片：墊片915mm×800mmJB/T4705-92纏繞式墊片9.2浮頭端管箱法蘭及殼體法蘭及墊片選擇管箱法蘭尺寸(mm)工稱通徑連接尺寸C法蘭厚度C法蘭頸法蘭外徑D螺栓孔中心圓直徑K螺栓孔直徑L螺栓孔數(shù)量N螺紋NRM33*2(2)墊片選擇根據(jù)殼程操作條件，選纏繞式墊片：墊片915mm×800mmJB/T4705-92纏繞式墊片9.3殼程、管程接管法蘭型式與尺寸帶頸對(duì)焊鋼制管法蘭公稱通徑鋼管外徑(法蘭焊端外徑)連接尺寸法蘭厚度C法蘭頸法蘭高度H法蘭理論重量徑D法蘭外徑D螺栓孔中心圓直徑K螺栓孔直徑L螺栓孔數(shù)量n螺紋NSRABAB8M2OM2O8根據(jù)殼程操作條件，選纏繞式墊片：墊片1060mm×900mmJB/T4705-92纏繞式墊片9.4浮頭蓋法蘭及墊片選擇標(biāo)記：法蘭-FM900-1.60JB/T4703-2000表4-3長頸對(duì)焊法蘭相關(guān)參連接尺寸，mmDad高頸尺寸，mm法蘭盤厚度δ質(zhì)量kg螺柱HhδR規(guī)格數(shù)量M2710鞍座10.1支反力計(jì)算=2×0.785×802×5.2×7.85=410.16kg(2)圓筒的質(zhì)量管箱的短節(jié)部分；y=7850kg/m3。III封頭的質(zhì)量是兩個(gè)封頭質(zhì)量相加：m?=102.7+120.1=86.7kgIV附件(如接管、法蘭、浮頭蓋等)質(zhì)量取為全部質(zhì)量的20%:m?=20%(m?+m?+m?)=331.8kg水壓試驗(yàn)時(shí)總質(zhì)量：m=410.16+1026.9+222.8+331.8+3431=5422.66kg水壓試驗(yàn)時(shí)支座反力：10.2鞍座的型號(hào)及尺寸根據(jù)支反力查JB/T4712-92選擇鞍座的型號(hào)為：DN800、120°包角重型帶墊板鞍式支座，材料選用Q235-C。鞍座尺寸公稱直徑允許載荷鞍座高度h底板腹板筋板墊板螺栓間距鞍座質(zhì)量增加100mm高度增加的質(zhì)量(kg)δ弧長e6810.3鞍座的布置時(shí)，取Lg=(0.4～0.6)L;時(shí)，取Lg=(0.5～0.7)L;如圖10.1所示，為鞍座安裝位置。圖10.1鞍座安裝位置(2)布置選用兩個(gè)鞍式支座，固定式和滑動(dòng)式支座各一個(gè)。標(biāo)記分別為：固定式支座安裝在靠近冷卻水進(jìn)出口，兩支座距離4400mm,支座螺栓孔中心距管板密封面1000mm。(1)圓筒內(nèi)直徑允許偏差①用板材卷制時(shí)，內(nèi)直徑允許偏差可通過外圓周長加以控制，其外圓周長允許偏差為10mm;下偏差為零。②用鋼管作圓筒時(shí)，其尺寸允許偏差應(yīng)符合GB/T8163和GB/T14976的規(guī)定。(2)圓筒同一斷面上，最大直徑與最小直徑之差為e≤0.5%DN,且：當(dāng)DN≤1200mm時(shí)，其值不大于5mm;當(dāng)DN≤1200mm時(shí)，其值不大于5mm;在本設(shè)計(jì)中其值不大于5mm。(3)圓筒直線度允許偏差為L/1000(L為圓筒總長),且：當(dāng)L≤6000mm時(shí)，其值不大于4.5mm;當(dāng)L>6000mm當(dāng)時(shí)，其值不大于8mm。在本設(shè)計(jì)中其值不大于4.5mm。(5)殼體內(nèi)壁凡有礙管束順利裝入或抽出的焊縫均應(yīng)磨至與母材表面齊平。(6)在殼體上設(shè)置接管或其他附件而導(dǎo)致殼體變形較大，影響管束順利安裝時(shí)應(yīng)采取防止(7)插入式接管、管接頭等，除圖樣另有規(guī)定外，不應(yīng)伸出管箱、殼體和頭蓋的內(nèi)表面。管箱短節(jié)與接管和管箱法蘭組焊時(shí)，應(yīng)以法蘭端面為基準(zhǔn)。且螺孔應(yīng)與設(shè)備主軸中心線跨中。管箱隔板組裝前，須將管箱內(nèi)和隔板結(jié)合的環(huán)焊縫部位鏟磨齊平，并把隔板和管箱經(jīng)測(cè)量、劃線、調(diào)整好間隙后再裝焊。組裝、焊接管箱隔板，靠近密封面50mm區(qū)域需焊透，換熱管管端外表面應(yīng)除銹。用于焊接時(shí)，管端清理長度應(yīng)不小于管外徑，且不小于25mm.11.4管板(1)管板孔直徑及允許偏差按GB151-1999《管殼式換熱器》規(guī)定。(2)孔橋?qū)挾绕罟馨迳嫌泻芏喙芸?，其孔心距尺寸偏差的大小直接影響焊管和脹管的施工質(zhì)量，所以限制鉆孔背面的孔橋?qū)挾绕睿员阌跈z查。終鉆(出鉆)一側(cè)管板表面，相鄰兩管孔之間的終鉆后應(yīng)抽查不小于600管板中心角區(qū)域內(nèi)的孔橋?qū)挾?，B值得合格率應(yīng)不小于96%,允許的最小寬度的數(shù)量應(yīng)控制在4%之內(nèi)，超過上述合格率時(shí)，應(yīng)全管板檢查。(3)本設(shè)計(jì)中換熱管與管板焊接連接，管孔表面粗糙度R。值不大于25μm。11.5換熱管與管板的連接熱器容易滲透的地方，若連接質(zhì)量不好，則直接影響工藝操作的正常進(jìn)行。(1)連接部位的換熱管和管板孔表面應(yīng)清理干凈，不應(yīng)留有影響焊接連接質(zhì)量的毛刺、鐵(2)焊渣及凸出于換熱管內(nèi)壁的焊瘤均應(yīng)清除。焊縫缺陷的返修，應(yīng)清除缺陷后焊補(bǔ)。(3)換熱管與管板的強(qiáng)度焊焊接接頭，接施焊前應(yīng)按GB151-1999《管殼式換熱器》中附B的管孔數(shù)不得超過4%。(2)折流板外圓表面粗糙度R。值不大于25μm,外圓面兩側(cè)的尖角應(yīng)倒鈍。(3)應(yīng)去除折流板上的任何毛刺。到此，換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及強(qiáng)度計(jì)算已經(jīng)基本結(jié)束?？梢哉f，換熱器的主要設(shè)計(jì)計(jì)算已經(jīng)完成，其計(jì)算結(jié)果將通過裝配圖、部件圖以及零件圖表現(xiàn)出來。主要參考文獻(xiàn)[1]賈紹義，柴誠敬主編.化工原理課程設(shè)計(jì)[M].天津大學(xué)出版社.2003.[3]方書起主編.化工設(shè)備課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M].北京.化學(xué)工業(yè)出版社.2010.[4]國家醫(yī)藥管理局上海醫(yī)藥設(shè)計(jì)院編[M].化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè).化學(xué)工業(yè)出版社.[5]錢頌文.換熱器設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京.化學(xué)工業(yè)出版社.2002.NewplateheatexchangeroptimizationSelectionW.LubandS.A.TassoubDepartmentofMechanicalEngineering,SchoolofEngineeringandDesign,BrunelUniversity,Uxbridge,Middlesex,UK.[Abstract]:TheplateheatexchangerSelectionisbasedontheoptimizationoftheuseofheatexchangersandintheprocessoftheparametersandNTU=KA/MC=△t/△tm,thatis,transferunitsofNTUandthetemperaturedifferencethan(theaveragetemperaturedifference--Heattransferinpower)chooseplateshapes,plateheatexchangerandthetypeofstructure.[Keywords]:theaveragetemperaturedifferencebetweenNTFromtheformulaQ=K△tmA,△TM=1/A?A(T1-T2)dAknowable,meantemperaturedifference△TMisthedrivingforceforheattransfer,flowform,suchastoctemperature,thesurvalue,canheatexchangeheatexchanger.Theaveragetemperatureisamoreintuitiveconcept,butIntheheattransferunitoftheintroductionofafewdimensionlessparametersNTU,knownasthenumberoftransferunits,itsaidplateheatexchangerofthetotalthermalconductivity(heatexchangerheatresistanceofthecountdown)andtheratiooffluidheatcapacityNTU=KA/MC,itsaidinrelationtoheatfluidflow,heattransfercapacityoftheheatexchangerofthesizeoftheheatexchangerthatis,non-dimensional"heattransfercapability."TheKA/MC=△t/△tm,where△t/△tmknownasthetemperaturedifoftheprocessusedNTUpthatlefttheconditionsofheattransferequipmentusedNTUEsaid.NTUpisfluidtemperaturechangesintemperatureandtheaverageratiothatisused1℃△tmofseveralchangesinthevalueoffluidtemperaturechanges,when△tmlarge,NTUpissmallwhen△tmhours,ithasbecomebiggerThetendency.Onthecontraprocess,△tmofthelargertemperaturechanges,NTUpsmaller,its△tmstemperature(seetable1).Plateheatexchanger,theoptimaldesign,isknownNTUEtemperaturedifferencethantheconditions,todetermineareasonablemodel,processesandheattransferarea,equivalenttoNTUpNTUE.△tm大△tm小NTUp小NTUp大NTUp大NTUp小△tm的溫度變化大△tm的溫度變化小secondarywater13-MorethanfivecasesoftheprocessNTUp(seetable2)Table2heatingair-conditioningprocessofNTUp過程N(yùn)TUpabCdetheheatandthecombinationofheattransferunits,thetotallengthofheattransferprocessisthelengthandnumberofunitsoftheproduct.WhenthetotalnumberofNTUEis,ifthenumberofprocessesforevery1NTUe,thenNTUE=n·NTUe(wherenisthenumberofprocWhenNTUe=NTUE=NTUp,theheatexchangerforone-way.IfNTUe<NTUp,theheatexchangerformanyprocesses,itshouldbedesignedtotargetn.Aseachplateofone-wayNTUevalueisessentiallyfixedvalue,suchasineTable2fortheflowof25m3/hoftheone-wayNTUeplateheatexchangerfor17squaremeters.FromNTUe=A·K/MCtellsusthatwhenNTUetobeonduty,A·Kisinverselyproportional,stilleexample,whenK=500kcal/m2·h·℃time,A=1.67×25000/500=83.5m2,theprocessofn=83.5/17≈5.WhenK=2500kcal/m2·h·℃time,A=16.7squaremeters,theflowofn=1.EachprocessNTUeasfollows:K=500,NTUe=NTUE/n=0.33,K=2500when,NTUe=1.67.So,canbeobtainedunderNTUetheflowofheatexchangers,heattransfercoefficientandheattransferarea.Fromtheabovewecanseethatiftheplateheatexchangerdesignunreasonableandlikelytoheattransferareaistoolarge,mayalsobepartiresistance.1.5plateheatexchangermanufacturingandtechnologicalprogress,platetypeofincrease,raisingtheplateheatexchangerofthevariousprocessesofadaptation.(1)theNTU(8),small△tm(1～2)theplandheatpumpunitsevaporator,condenserrequirements.Fromtheaboveanalysisknow,△tmisthedrivingforceofheattransfer,if△tmsmall,meansthatthedriverofsmall,toachievetheheattransferbetweenthetwofluid,wemustincreaseheattransfercoefficient,increasingheattransferarea,inordertoHeattomakeuptoolarge,istheonlyincreaseheattransfercoefficientK.(2)smallNTU(~0.3～2),the