浮頭式列管式換熱器課程設(shè)計

1、<p>　　化工原理課程設(shè)計說明書</p><p><b>　　列管式換熱器設(shè)計</b></p><p>　　學(xué) 生 姓 名： </p><p>　　專 業(yè)：過程裝備與控制工程</p><p>　　學(xué) 號： </p><p

2、>　　指 導(dǎo) 教 師： </p><p>　　學(xué) 院： 機電工程學(xué)院 </p><p><b>　　二〇一三年六月</b></p><p>　　化工原理課程設(shè)計任務(wù)書</p><p>　　某生產(chǎn)過程的流程如圖3-20所示。反應(yīng)器的混合氣體經(jīng)與進料物流換熱后，用循環(huán)冷卻水將

3、其從110℃進一步冷卻至60℃之后，進入吸收塔吸收其中的可溶性組分。已知混合氣體的流量為220301，壓力為6.9，循環(huán)冷卻水的壓力為0.4，循環(huán)水的入口溫度為29℃，出口的溫度為39℃，試設(shè)計一列管式換熱器，完成生產(chǎn)任務(wù)。</p><p><b>　　已知：</b></p><p>　　混合氣體在85℃下的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下（來自生產(chǎn)中的實測值）</p>

4、<p>　　密度 </p><p><b>　　定壓比熱容℃</b></p><p><b>　　熱導(dǎo)率℃</b></p><p><b>　　粘度</b></p><p>　　循環(huán)水在34℃下的物性數(shù)據(jù)：</p><p>　

5、　密度 </p><p><b>　　定壓比熱容K</b></p><p><b>　　熱導(dǎo)率K</b></p><p><b>　　粘度 </b></p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　1、

6、確定設(shè)計方案- 5 -</p><p>　　1.1選擇換熱器的類型- 5 -</p><p>　　1.2流程安排- 5 -</p><p>　　2、確定物性數(shù)據(jù)- 5 -</p><p>　　3、估算傳熱面積- 6 -</p><p>　　3.1熱流量- 6 -</p><p>　　

7、3.2平均傳熱溫差- 6 -</p><p>　　3.3傳熱面積- 6 -</p><p>　　3.4 冷卻水用量- 6 -</p><p>　　4、工藝結(jié)構(gòu)尺寸- 6 -</p><p>　　4.1管徑和管內(nèi)流速- 6 -</p><p>　　4.2管程數(shù)和傳熱管數(shù)- 6 -</p><

8、;p>　　4.3傳熱溫差校平均正及殼程數(shù)- 7 -</p><p>　　4.4傳熱管排列和分程方法- 7 -</p><p>　　4.5殼體內(nèi)徑- 7 -</p><p>　　4.6折流擋板- 8 -</p><p>　　4.7其他附件- 8 -</p><p>　　4.8接管- 8 -</p&

9、gt;<p>　　5、換熱器核算- 9 -</p><p>　　5.1熱流量核算- 9 -</p><p>　　5.1.1殼程表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)- 9 -</p><p>　　5.1.2管內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)- 9 -</p><p>　　5.1.3污垢熱阻和管壁熱阻- 10 -</p><p>　　5.1

10、.4傳熱系數(shù)- 10 -</p><p>　　5.1.5傳熱面積裕度- 10 -</p><p>　　5.2壁溫計算- 10 -</p><p>　　5.3換熱器內(nèi)流體的流動阻力- 11 -</p><p>　　5.3.1管程流體阻力- 11 -</p><p>　　5.3.2殼程阻力- 12 -</

11、p><p>　　5.3.3換熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計算結(jié)果- 12 -</p><p>　　6、結(jié)構(gòu)設(shè)計- 13 -</p><p>　　6.1浮頭管板及鉤圈法蘭結(jié)構(gòu)設(shè)計- 13 -</p><p>　　6.2管箱法蘭和管箱側(cè)殼體法蘭設(shè)計- 14 -</p><p>　　6.3管箱結(jié)構(gòu)設(shè)計- 14 -</p&g

12、t;<p>　　6.4固定端管板結(jié)構(gòu)設(shè)計- 15 -</p><p>　　6.5外頭蓋法蘭、外頭蓋側(cè)法蘭設(shè)計- 15 -</p><p>　　6.6外頭蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計- 15 -</p><p>　　6.7墊片選擇- 15 -</p><p>　　6.8鞍座選用及安裝位置確定- 15 -</p><p&

13、gt;　　6.9折流板布置- 16 -</p><p>　　6.10說明- 16 -</p><p>　　7、強度設(shè)計計算- 16 -</p><p>　　7.1筒體壁厚計算- 16 -</p><p>　　7.2外頭蓋短節(jié)、封頭厚度計算- 17 -</p><p>　　7.3管箱短節(jié)、封頭厚度計算- 17

14、 -</p><p>　　7.4管箱短節(jié)開孔補強校核- 18 -</p><p>　　7.5殼體接管開孔補強校核- 19 -</p><p>　　7.6固定管板計算- 20 -</p><p>　　7.7浮頭管板及鉤圈- 21 -</p><p>　　7.8無折邊球封頭計算- 21 -</p>

15、<p>　　7.9浮頭法蘭計算- 22 -</p><p>　　參考文獻- 23 -</p><p><b>　　1、確定設(shè)計方案</b></p><p>　　1.1選擇換熱器的類型</p><p>　　兩流體溫的變化情況：熱流體進口溫度110℃ 出口溫度60℃；冷流體進口溫度29℃，出口溫度為39℃，該換

16、熱器用循環(huán)冷卻水冷卻，冬季操作時，其進口溫度會降低，考慮到這一因素，估計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。</p><p><b>　　1.2流程安排</b></p><p>　　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，將會加快污垢增長速度，使換熱器的熱流量下降，所以從總體考

17、慮，應(yīng)使循環(huán)水走管程，混和氣體走殼程。</p><p><b>　　2、確定物性數(shù)據(jù)</b></p><p>　　定性溫度：對于一般氣體和水等低黏度流體，其定性溫度可取流體進出口溫度的平均值。故殼程混和氣體的定性溫度為</p><p><b>　　T= =85℃</b></p><p>　　管程流體

18、的定性溫度為</p><p><b>　　t=℃</b></p><p>　　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)。對混合氣體來說，最可靠的無形數(shù)據(jù)是實測值。若不具備此條件，則應(yīng)分別查取混合無辜組分的有關(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)。</p><p>　　混和氣體在85℃下的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下（來自生產(chǎn)中的

19、實測值）：</p><p>　　密度 </p><p><b>　　定壓比熱容℃</b></p><p><b>　　熱導(dǎo)率℃</b></p><p><b>　　粘度</b></p><p>　　循環(huán)水在34℃ 下的物性數(shù)據(jù)：</

20、p><p>　　密度 </p><p><b>　　定壓比熱容k</b></p><p><b>　　熱導(dǎo)率k</b></p><p><b>　　粘度</b></p><p><b>　　3、估算傳熱面積</b>&l

21、t;/p><p><b>　　3.1熱流量 </b></p><p><b>　　Q1=</b></p><p>　　=220301×3.297×(110-60)=3.64×107kj/h =10098kw</p><p>　　3.2平均傳熱溫差 </p>

22、<p>　　先按照純逆流計算，得</p><p><b>　　=</b></p><p>　　3.3傳熱面積 </p><p>　　由于殼程氣體的壓力較高，故可選取較大的K值。假設(shè)K=313W/(m2·k)則估算的傳熱面積為</p><p><b>　　Ap=</b>&

23、lt;/p><p><b>　　3.4 冷卻水用量</b></p><p><b>　　m===</b></p><p><b>　　4、工藝結(jié)構(gòu)尺寸</b></p><p>　　4.1管徑和管內(nèi)流速 </p><p>　　選用Φ25×2.5較

24、高級冷拔傳熱管（碳鋼），取管內(nèi)流速u1=1.3m/s。</p><p>　　4.2管程數(shù)和傳熱管數(shù) </p><p>　　可依據(jù)傳熱管內(nèi)徑和流速確定單程傳熱管數(shù)</p><p><b>　　ns=</b></p><p>　　按單程管計算，所需的傳熱管長度為 </p><p><b>

25、;　　L=</b></p><p>　　按單程管設(shè)計，傳熱管過長，宜采用多管程結(jié)構(gòu)。根據(jù)本設(shè)計實際情況，采用非標設(shè)計，現(xiàn)取傳熱管長l=7m，則該換熱器的管程數(shù)為</p><p><b>　　Np=（管程）</b></p><p>　　傳熱管總根數(shù) NT=596×2=1192（根）</p><

26、p>　　4.3傳熱溫差校平均正及殼程數(shù) </p><p><b>　　平均溫差校正系數(shù)：</b></p><p><b>　　R=</b></p><p><b>　　P=</b></p><p>　　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

27、冊】：圖5-19得：</p><p>　　平均傳熱溫差 K </p><p>　　由于平均傳熱溫差校正系數(shù)大于0.8，同時殼程流體流量較大，故取單殼程合適。</p><p>　　4.4傳熱管排列和分程方法 </p><p>　　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【化學(xué)工業(yè)出版社《化工原理》（第三版）上

28、冊】：圖6-13。</p><p>　　取管心距t=1.25d0，則 </p><p>　　t=1.25×25=31.25≈32（mm）</p><p>　　隔板中心到離其最近一排管中心距離：</p><p>　　S=t/2+6=32/2+6=22（mm）</p><p>　　各程相鄰管的管心距為44mm。&

29、lt;/p><p>　　管束的分程方法，每程各有傳熱管596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】：圖6-8選取。</p><p>　　4.5殼體內(nèi)徑 </p><p>　　采用多管程結(jié)構(gòu)，進行殼體內(nèi)徑估算。取管板利用率η=0.7 ，則殼體內(nèi)徑為：</p><p><b>　　D=1.

30、05t</b></p><p>　　按卷制殼體的進級檔，可取D=1400mm</p><p><b>　　筒體直徑校核計算：</b></p><p>　　殼體的內(nèi)徑應(yīng)等于或大于（在浮頭式換熱器中）管板的直徑，所以管板直徑的計算可以決定殼體的內(nèi)徑，其表達式為：</p><p>　　管子按正三角形排列：</

31、p><p>　　取e=1.2=1.225=30mm</p><p>　　=32 （39-1）+2 30 =1276mm 按殼體直徑標準系列尺寸進行圓整：</p><p><b>　　=1400mm</b></p><p>　　4.6折流擋板 </p><p>　　采用圓缺形折流擋板，去折流板圓

32、缺高度為殼體內(nèi)徑的25%，則切去的圓缺高度為</p><p>　　h=0.25×1400=350m，故可取h=350mm</p><p>　　取折流板間距B=0.3D，則 </p><p>　　B=0.3×1400=420mm，可取B為450mm。</p><p><b>　　折流板數(shù)目（塊）</b>

33、;</p><p>　　折流板圓缺面水平裝配，見圖：【化學(xué)工業(yè)出版社《化工原理》（第三版）上冊】：圖6-9。</p><p>　　4.7其他附件 </p><p>　　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Ф12拉桿數(shù)量8，其中長度5950mm的六根，5500mm的兩根。</p><p>　　殼程入口處，應(yīng)設(shè)置

34、防沖擋板。</p><p><b>　　4.8接管</b></p><p>　　殼程流體進出口接管：取接管內(nèi)氣體流速為u1=10m/s，則接管內(nèi)徑為</p><p><b>　　（m）</b></p><p>　　圓整后可取管內(nèi)徑為300mm。</p><p>　　管程流體進

35、出口接管：取接管內(nèi)液體流速u2=2.5m/s，則接管內(nèi)徑為</p><p><b>　?。╩）</b></p><p>　　圓整后去管內(nèi)徑為360mm</p><p><b>　　5、換熱器核算</b></p><p><b>　　5.1熱流量核算</b></p>

36、<p>　　5.1.1殼程表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) </p><p>　　用克恩法計算，見式【化學(xué)工業(yè)出版社《化工原理》（第三版） 上冊】：式（5-72a）：</p><p>　　當量直徑，依【化學(xué)工業(yè)出版社《化工原理》（第三版）上冊】：式（5-73a）得</p><p><b>　　=</b></p><p><

37、b>　　殼程流通截面積：</b></p><p>　　殼程流體流速及其雷諾數(shù)分別為</p><p><b>　　普朗特數(shù)</b></p><p><b>　　粘度校正 </b></p><p>　　5.1.2管內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)</p><p>　　管程流體流

38、通截面積：</p><p><b>　　管程流體流速：</b></p><p><b>　　雷諾數(shù)：</b></p><p><b>　　普朗特數(shù)：</b></p><p>　　5.1.3污垢熱阻和管壁熱阻 </p><p>　　【化學(xué)工業(yè)出版社《

39、化工原理》（第三版）上冊】：表5-5?。?lt;/p><p><b>　　管外側(cè)污垢熱阻 </b></p><p><b>　　管內(nèi)側(cè)污垢熱阻 </b></p><p>　　管壁熱阻按【化學(xué)工業(yè)出版社《化工原理》（第三版）上冊】：圖5-4查得碳鋼在該件下的熱導(dǎo)率為50w/(m·K)。所以</p><

40、;p>　　5.1.4傳熱系數(shù) </p><p>　　5.1.5傳熱面積裕度</p><p><b>　　計算傳熱面積Ac：</b></p><p>　　該換熱器的實際傳熱面積為Ap</p><p>　　該換熱器的面積裕度為</p><p>　　傳熱面積裕度合適，該換熱器能夠完成生產(chǎn)任務(wù)。&l

41、t;/p><p><b>　　5.2壁溫計算</b></p><p>　　因為管壁很薄，而且壁熱阻很小，故管壁溫度可按式計算。由于該換熱器用循環(huán)水冷卻，冬季操作時，循環(huán)水的進口溫度將會降低。為確?？煽?，取循環(huán)冷卻水進口溫度為15℃，出口溫度為39℃計算傳熱管壁溫。另外，由于傳熱管內(nèi)側(cè)污垢熱阻較大，會使傳熱管壁溫升高，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，

42、殼體和傳熱管間壁溫差可能較大。計算中，應(yīng)該按最不利的操作條件考慮，因此，取兩側(cè)污垢熱阻為零計算傳熱管壁溫。于是有：</p><p>　　式中液體的平均溫度和氣體的平均溫度分別計算為</p><p>　　0.4×39+0.6×15=24.6℃</p><p>　　(110+60)/2=85℃ </p><p>　　5858w

43、/m2·K</p><p>　　891.3w/m2·K</p><p><b>　　傳熱管平均壁溫</b></p><p><b>　　℃</b></p><p>　　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 ℃。</p>&

44、lt;p>　　該溫差較大，故需要設(shè)溫度補償裝置。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。</p><p>　　5.3換熱器內(nèi)流體的流動阻力</p><p>　　5.3.1管程流體阻力</p><p><b>　　, , </b></p><p>　　由Re=34841，傳熱管對粗糙度0.01，查

45、莫狄圖:【化學(xué)工業(yè)出版社《化工原理》（第三版）上冊】：圖1-27得，流速ui=1.3m/s，, 所以</p><p>　　管程流體阻力在允許范圍之內(nèi)。</p><p>　　5.3.2殼程阻力 </p><p><b>　　按式計算</b></p><p><b>　　, , </b></p

46、><p><b>　　流體流經(jīng)管束的阻力</b></p><p><b>　　F=0.5</b></p><p>　　0.5×0.2435×38×(14+1)×=70757Pa</p><p>　　流體流過折流板缺口的阻力</p><p>

47、　　, B=0.45m , D=1.4m</p><p><b>　　Pa</b></p><p><b>　　總阻力</b></p><p>　　70757+41100=1.12×Pa</p><p>　　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。</p&g

48、t;<p>　　5.3.3換熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計算結(jié)果</p><p><b>　　6、結(jié)構(gòu)設(shè)計</b></p><p>　　6.1浮頭管板及鉤圈法蘭結(jié)構(gòu)設(shè)計 </p><p>　　由于換熱器的內(nèi)徑已確定，采用標準內(nèi)徑?jīng)Q、定浮頭管板外徑及各結(jié)構(gòu)尺寸（參照《化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計》（化學(xué)工業(yè)出版社出版）：第四章第一節(jié)及GB1

49、51）。結(jié)構(gòu)尺寸為：</p><p><b>　　浮頭管板外徑：</b></p><p>　　浮頭管板外徑與殼體內(nèi)徑間隙：取（見《化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計》（化學(xué)工業(yè)出版社出版）：表4-16）；</p><p>　　墊片寬度：按《化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計》（化學(xué)工業(yè)出版社出版）:表4-16：取 </p><p>　　

50、浮頭管板密封面寬度：</p><p>　　浮頭法蘭和鉤圈的內(nèi)直徑：</p><p>　　浮頭法蘭和鉤圈的外直徑：</p><p><b>　　外頭蓋內(nèi)徑：</b></p><p><b>　　螺栓中心圓直徑：</b></p><p>　　其余尺寸見圖6-1。</p>

51、;<p><b>　　圖6-1</b></p><p>　　6.2管箱法蘭和管箱側(cè)殼體法蘭設(shè)計</p><p>　　依工藝條件：管側(cè)壓力和殼側(cè)壓力中的高值，以及設(shè)計溫度和公稱直徑1400，按JB4703-92長頸對焊法標準選取。并確定各結(jié)構(gòu)尺寸，圖6-1（a）所示。</p><p><b>　　6.3管箱結(jié)構(gòu)設(shè)計<

52、/b></p><p>　　選用B型封頭管箱，因換熱器直徑較大，且為二管程，其管箱最小長度可不按流道面積計算，只考慮相鄰焊縫間距離計算：</p><p>　　取管箱長為1300mm，管道分程隔板厚度取14mm，管箱結(jié)構(gòu)如圖6-1（a）所示。</p><p>　　6.4固定端管板結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　依據(jù)選定的管箱法蘭，管箱側(cè)法蘭

53、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)如圖6-1（b）所示。</p><p>　　6.5外頭蓋法蘭、外頭蓋側(cè)法蘭設(shè)計</p><p>　　依工藝條件，殼側(cè)壓力、溫度及公稱直徑；按JB4703-93長頸法蘭標準選取并確定尺寸。</p><p>　　6.6外頭蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　外頭蓋結(jié)構(gòu)圖6-2所示。軸向尺寸由

54、浮動管板、鉤圈法蘭及鉤圈強度計算確定厚度后決定。</p><p>　　圖6-2 圖6-3</p><p><b>　　6.7墊片選擇</b></p><p>　　a.管箱墊片 根據(jù)管程操作條件（循環(huán)水壓力，溫度34）選石棉橡膠墊。結(jié)構(gòu)尺寸圖6-3所示：</p>&

55、lt;p>　　b.外頭蓋墊片 根據(jù)殼程操作條件（混合氣體，壓力，溫度85），選纏繞式墊片，墊片（JB4705-92） 纏繞式墊片。</p><p>　　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，以浮動管板結(jié)構(gòu)確定墊片結(jié)構(gòu)尺寸為1390mm；厚度為3mm;JB4706-92金屬包墊片。</p><p>　　6.8鞍座選用及安裝位置確定</p>

56、<p>　　鞍座選用JB/T4712-92鞍座BI1400-F/S；</p><p>　　安裝尺寸如《化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計》（化學(xué)工業(yè)出版社出版）：圖4-44所示 </p><p><b>　　其中：</b></p><p><b>　　?。?lt;/b></p><p>　

57、　6.9折流板布置 </p><p>　　折流板尺寸：外徑：；厚度取8mm</p><p>　　前端折流板距管板的距離至少為850mm；結(jié)構(gòu)調(diào)整為900mm；圖6-1（c）</p><p>　　后端折流板距浮動管板的距離至少為950mm；</p><p>　　實際折流板間距B=450mm，計算折流板數(shù)為14塊。</p>&l

58、t;p><b>　　6.10說明</b></p><p>　　在設(shè)計中由于給定壓力等數(shù)及公稱直徑超出JB4730-92，長頸對焊法蘭標準范圍，對殼體及外頭蓋法蘭無法直接選取標準值，只能進行非標設(shè)計強度計算。</p><p><b>　　7、強度設(shè)計計算</b></p><p><b>　　7.1筒體壁厚計算

59、</b></p><p>　　由工藝設(shè)計給定設(shè)計溫度85，設(shè)計壓力等于工作壓力為6.9M，選低合金結(jié)構(gòu)鋼板16卷制，查得材料85時許用應(yīng)力；《過程設(shè)備設(shè)計》（第三版）化學(xué)工業(yè)出版社。</p><p>　　取焊縫系數(shù)=1，腐蝕裕度=1mm；對16鋼板的負偏差=0</p><p>　　根據(jù)《過程設(shè)備設(shè)計》（第三版）化學(xué)工業(yè)出版社：公式（4-13）內(nèi)壓圓筒計算

60、厚度公式： </p><p>　　= 從而</p><p><b>　　計算厚度：=mm</b></p><p><b>　　設(shè)計厚度：mm</b></p><p>　　名義厚度： 圓整取</p><p><b>

61、　　有效厚度：</b></p><p><b>　　水壓試驗壓力：</b></p><p><b>　　所選材料的屈服應(yīng)力</b></p><p><b>　　水式實驗應(yīng)力校核：</b></p><p><b>　　水壓強度滿足</b><

62、/p><p><b>　　氣密試驗壓力：</b></p><p>　　7.2外頭蓋短節(jié)、封頭厚度計算 </p><p>　　外頭蓋內(nèi)徑=1500mm，其余參數(shù)同筒體：</p><p><b>　　短節(jié)計算壁厚：</b></p><p><b>　　S==</b

63、></p><p><b>　　短節(jié)設(shè)計壁厚：</b></p><p><b>　　短節(jié)名義厚度：</b></p><p><b>　　圓整取=36mm</b></p><p><b>　　有效厚度：</b></p><p>

64、<b>　　壓力試驗應(yīng)力校核：</b></p><p>　　壓力試驗滿足試驗要求。 </p><p>　　外頭蓋封頭選用標準橢圓封頭：</p><p><b>　　封頭計算壁厚：</b></p><p><b>　　S==</b></p><p>&l

65、t;b>　　封頭名義厚度：</b></p><p>　　取名義厚度與短節(jié)等厚：</p><p>　　7.3管箱短節(jié)、封頭厚度計算s</p><p>　　由工藝設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)為：設(shè)計溫度為34，設(shè)計壓力為0.4M，選用16MnR鋼板，材料許用應(yīng)力，屈服強度，取焊縫系數(shù)=0.85，腐蝕裕度=2mm</p><p><b&

66、gt;　　計算厚度：</b></p><p><b>　　S==</b></p><p><b>　　設(shè)計厚度：</b></p><p><b>　　名義厚度：</b></p><p>　　結(jié)合考慮開孔補強及結(jié)構(gòu)需要取 </p><p

67、><b>　　有效厚度：</b></p><p>　　壓力試驗強度在這種情況下一定滿足。</p><p>　　管箱封頭取用厚度與短節(jié)相同，取</p><p>　　7.4管箱短節(jié)開孔補強校核</p><p>　　開孔補強采用等面積補強法，接管尺寸為，考慮實際情況選20號熱軋?zhí)妓劁摴?，?1mm </

68、p><p><b>　　接管計算壁厚：</b></p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　接管有效壁厚：</b></p><p><b>　　開孔直徑：</b></p><p><b>　　接管有效

69、補強高度：</b></p><p>　　B=2d=2363.7=727.4mm</p><p>　　接管外側(cè)有效補強高度：</p><p>　　需補強面積：A=dS=363.71.94=705.6</p><p>　　可以作為補強的面積：</p><p>　　該接管補強的強度足夠，不需另設(shè)補強結(jié)構(gòu)。<

70、/p><p>　　7.5殼體接管開孔補強校核</p><p>　　開孔校核采用等面積補強法。選取20號熱軋?zhí)妓劁摴?lt;/p><p>　　鋼管許用應(yīng)力：， =1mm</p><p><b>　　接管計算壁厚：</b></p><p><b>　　接管有效壁厚：</b></p&

71、gt;<p><b>　　開孔直徑：</b></p><p><b>　　接管有效補強厚度：</b></p><p>　　B=2d=2306.6=613.2mm</p><p>　　接管外側(cè)有效補強高度：</p><p><b>　　需要補強面積：</b><

72、/p><p>　　A=d=306.635.75=10960.95</p><p>　　可以作為補強的面積為：</p><p>　　尚需另加補強的面積為：</p><p><b>　　補強圈厚度：</b></p><p>　　實際補強圈與筒體等厚： ； 則另行補強面積：</p>&

73、lt;p>　　同時計算焊縫面積后，該開孔補強的強度的足夠。</p><p><b>　　7.6固定管板計算</b></p><p>　　固定管板厚度設(shè)計采用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：</p><p>　　開孔溫度削弱系數(shù)（雙程）：</p><p>

74、　　兩管板間換熱管有效長度(除掉兩管板厚)L取6850mm</p><p><b>　　計算系數(shù)K：</b></p><p><b>　　K=3.855</b></p><p>　　接管板筒支考慮，依K值查《化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計》化學(xué)工業(yè)出版社：圖4-45， 圖4-46，圖4-47得：</p><

75、p><b>　　管板最大應(yīng)力:</b></p><p><b>　　或</b></p><p><b>　　筒體內(nèi)徑截面積：</b></p><p>　　管板上管孔所占的總截面積：</p><p><b>　　系數(shù)</b></p>&l

76、t;p><b>　　系數(shù)</b></p><p><b>　　殼程壓力：</b></p><p><b>　　管程壓力:</b></p><p><b>　　當量壓差：</b></p><p>　　管板采用16Mn鍛：</p><

77、p>　　換熱管采用10號碳系鋼：</p><p><b>　　管板管子程度校核：</b></p><p>　　管板計算厚度滿足強度要求。考慮管板雙面腐蝕取，隔板槽深取4mm，實際管板厚為108mm。</p><p>　　7.7浮頭管板及鉤圈</p><p>　　浮頭式換熱器浮頭管板的厚度不是由強度決定的，按結(jié)構(gòu)取8

78、0mm；鉤圈采用B型。</p><p>　　材料與浮頭管板相同，設(shè)計厚度按浮頭管板厚加16mm，定為96mm。如圖7-1（a）、（b）</p><p><b>　　圖7-1</b></p><p>　　7.8無折邊球封頭計算</p><p>　　封頭上面無折邊球形封頭的計算接外壓球殼計算，依照GB151-89方法計算。選

79、用16MnR析，封頭Ri=1100mm封頭外側(cè) 85。C 氣體，內(nèi)側(cè)為 34。C 循環(huán)水，取壁溫45。C。假設(shè)名義厚度Sn=50m；雙面腐蝕取C2=3mm，鋼板主偏差C1=1.2m；</p><p><b>　　當量厚度 : </b></p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　封頭外半徑

80、: ，</b></p><p><b>　　計算系數(shù):</b></p><p>　　依據(jù)所選16MnR材料，溫度，A系數(shù)查外壓圓筒，球殼厚度計算得：B=176</p><p><b>　　計算許用外壓力</b></p><p><b>　　7.9浮頭法蘭計算</b>

81、</p><p>　　按GB151-89相關(guān)規(guī)定。因此法蘭出于受壓狀態(tài)。計算過程取法蘭厚度150mm。結(jié)構(gòu)見圖7-1（c）</p><p><b>　　下表為設(shè)計匯總：</b></p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]譚天恩，竇梅，周明華等編著.《化工原理》（第三版）

82、，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.4；</p><p>　　[2]鄭津洋，董其伍，桑芝富主編.《過程設(shè)備設(shè)計》（第三版），北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.6；</p><p>　　[3]匡國柱，史啟才編著.《化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計》，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002；</p><p>　　[4] GB 150-1998.鋼制壓力容器[S] .北京：中國標準出版社，

83、2003；</p><p>　　[5] GB 151-1999.管殼式換熱器[S] .北京：中國標準出版社，2004；</p><p>　　[6] GB4557.1——84機械制圖圖紙幅面及格式；</p><p>　　[7]濮良貴，紀名剛.機械設(shè)計第八版[M]，北京：高等教育出版社，2006；</p><p>　　[8]成大先.機械設(shè)計手冊第