【正文】 20根。焊接為雙面對(duì)焊，100%無(wú)損檢測(cè)，焊縫系數(shù)，腐蝕余量 mm，鋼板負(fù)偏差 mm。計(jì)算厚度： mm名義厚度： mm取與筒體大端厚度相同為8 mm，封頭曲面高160 mm，直邊高40 mm。查HG205821998圖12，不需加強(qiáng)。下部為水平。查得，100℃時(shí)，材料的許用應(yīng)力 MPa。 換熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸與計(jì)算結(jié)果形式浮頭式管長(zhǎng)/mm3000殼體大端內(nèi)徑/mm800殼體小端內(nèi)徑/mm500管徑/mmΦ252管心距/mm32管數(shù)目/根106管子排列△傳熱面積/ m2管程數(shù)2第4章 再沸器結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度設(shè)計(jì) 筒體本設(shè)計(jì)主要參考GB1501998，GB1511999，HG205821998及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容。殼程阻力 m液柱= Pa，殼程阻力小于50000Pa，符合要求。⑤ 殼程摩擦壓降殼程流通面積為： m2殼程當(dāng)量直徑為： mm殼程雷諾數(shù)為： 殼程摩擦系數(shù)為：殼程質(zhì)量流速為： kg/(m2(2) 殼程阻力 再沸器壓力平衡示意圖H1：塔釜液位 (m), H2：液面與進(jìn)口管距離 (m)，HX：安裝差高 (m)，D：再沸器直徑 (m)再沸器的殼程阻力計(jì)算主要是為了計(jì)算再沸器的安裝高度，本設(shè)計(jì)利用文獻(xiàn)[20]的方法進(jìn)行計(jì)算?？芍仕O(shè)計(jì)的釜式再沸器是合適的。℃)= W/(m2所以該設(shè)計(jì)在泡核狀態(tài)運(yùn)行。 傳熱系數(shù)的校核(1) 管內(nèi)傳熱系數(shù)用文獻(xiàn)[2]式（3—107）計(jì)算 用式計(jì)算由于，故用文獻(xiàn)[2]式（3—102）計(jì)算（2）沸騰狀態(tài)的確定管內(nèi)測(cè)污垢熱阻 管外測(cè)污垢熱阻 管壁熱阻按式計(jì)算，依文獻(xiàn)[2]表3—11，碳鋼在該條件下的熱導(dǎo)率為. 首先除管外的熱阻，得： (m2殼程入口為液態(tài)進(jìn)料，設(shè)流速，則接管內(nèi)徑為： mm圓整后，取殼程入口接管內(nèi)徑為250 mm。另外，在殼程入口處應(yīng)設(shè)置防沖板。殼體小端由普通管式換熱器殼體內(nèi)經(jīng)公式估算，管板利用率70%。所以，最多可布管數(shù)為4=106根，所以110根管是合適的。K)，利用下面公式估算傳熱面積： m2選傳熱管尺寸，則用下面公式計(jì)算管數(shù)：根換熱管的排列形式主要有正三角形、正方形、轉(zhuǎn)角正三角形、轉(zhuǎn)角正方形，其結(jié)構(gòu)形式如圖示：按傳熱管按三角形排列。s)熱導(dǎo)率/（kJ/kg）1704比定壓熱容/(kJ/(kg)蒸汽黏度/(mPa 殼程與管程的設(shè)計(jì)條件殼 程管 程溫度/℃50℃195℃壓力（絕壓）/MPa流量/（kg/s）………腐蝕馀度（mm）1 估算設(shè)備尺寸(1) 傳熱面積和管數(shù)已知熱負(fù)荷W，殼程流體汽化潛熱，殼程流量。4．由于無(wú)法進(jìn)行很大的熱補(bǔ)償，不適宜溫差大，熱應(yīng)力大的場(chǎng)合。2．循環(huán)速度高，不僅傳熱膜系數(shù)高于水平式，而且有很好的防垢作用，特別適用于高分子材料。4．由于折流板及支撐板的影響，在高熱流條件下，有可能發(fā)生局部的干涸現(xiàn)象。3．管束為水平方向布置，且流動(dòng)面積易于控制，因而需要的靜壓頭較低，這就降低了塔釜的高度，對(duì)精餾塔的設(shè)計(jì)有利。2．對(duì)塔釜設(shè)計(jì)不利，往往使塔釜過(guò)大，不利于操作和開(kāi)停車。內(nèi)置式再沸器，可使用低品位熱源。2．在真空下或接近臨界壓力下操作時(shí)，設(shè)計(jì)比較可靠。強(qiáng)制流動(dòng)再沸器的最佳應(yīng)用場(chǎng)合為有嚴(yán)重結(jié)垢傾向和有極高粘性的流體。該類再沸器的設(shè)計(jì)，應(yīng)使沸騰側(cè)的流動(dòng)均勻分布，以避免死區(qū)的出現(xiàn)，防止汽態(tài)和高沸點(diǎn)組分的積聚，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使兩相混合物以均勻的高流速流經(jīng)管板。 立式管側(cè)熱虹吸再沸器示意圖 立式殼側(cè)熱虹吸再沸器立式殼側(cè)熱虹吸再沸器（）沸騰過(guò)程發(fā)生在殼側(cè)。管徑和管長(zhǎng)的選擇應(yīng)保證有足夠的循環(huán)量，防止發(fā)生干涸。通常，塔釜液面和再沸器的上管板在一個(gè)水平面上。出口管的流通截面應(yīng)與管束總的過(guò)流面積一樣大，出口管的壓降應(yīng)小于總壓降的30%。該型再沸器適用于中等壓力、中等溫差及低靜壓頭的場(chǎng)合?？傊?，熱虹吸式再沸器是目前最廣泛應(yīng)用，使用經(jīng)驗(yàn)最豐富的再沸器形式。 塔內(nèi)置式再沸器示意圖 水平熱虹吸再沸器熱虹吸，顧名思義，是利用塔底液再沸過(guò)程密度變?。ㄖ饕遣糠制木壒剩?，從而和塔內(nèi)液體產(chǎn)生密度差，進(jìn)而獲得穩(wěn)定而持續(xù)的推動(dòng)力，使得再沸過(guò)程得以持續(xù)。換熱管束通常為雙管程的U 形管結(jié)構(gòu)，當(dāng)殼程液體較臟，為了方便清洗也可以使用浮頭式換熱管。下面就各種類型再沸器的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用作一較詳細(xì)的分析。最常用的軸向流再沸器為立式熱虹吸再沸器。再沸器就其形式而言，可分為交叉流和軸向流兩種類型。3．強(qiáng)化傳熱管的研究近年來(lái)國(guó)內(nèi)外在采用強(qiáng)化傳熱管改進(jìn)換熱器性能、提高傳傳熱效率、減少傳熱面積、降低設(shè)備投資等方面，取得了顯著的成績(jī)。2．緊湊式換熱器的研究緊湊式換熱器包括板翅、板式、板殼式等換熱器，它們具有優(yōu)異的性能，在采用多流道布置后，其優(yōu)越性更為顯著。非金屬材料方面最具有代表性的是聚四氟乙烯塑料，自美國(guó)杜邦公司于六十年代中期研究成功這種塑料換熱器以來(lái)，由于它優(yōu)越的抗腐蝕抗污垢性能，國(guó)外推廣使用很快，到了七十年代，凡是適用這種換熱器的場(chǎng)合，幾乎達(dá)到了普及的地步。4．采用新材料由于工藝條件日趨苛刻，迫切需要一些新的材料。3．高溫高壓換熱器的進(jìn)展隨著工藝的進(jìn)展和大型高溫高壓換熱器的使用越來(lái)越多。如英國(guó)HTFS開(kāi)發(fā)的TASC等程序；1975年英國(guó)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室和劍橋計(jì)算機(jī)輔機(jī)設(shè)備重心合作，按美國(guó)管殼式換熱器制造商協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)，編制管殼式換熱器機(jī)械設(shè)計(jì)程序STEM。有些程序從工藝設(shè)計(jì)開(kāi)始，直到繪出圖紙。對(duì)傳熱基礎(chǔ)理論的研究探討十分重視，一種新的動(dòng)向是：從數(shù)學(xué)模型和物理模型出發(fā)，用數(shù)學(xué)方法推導(dǎo)出精確的計(jì)算公式。因而各國(guó)都在致力于研究各種高性能換熱器及換熱元件，其中不少是國(guó)家直接下達(dá)的重點(diǎn)課題。因此，換熱器的研究倍受重視。從換熱器的設(shè)計(jì)、制造、結(jié)構(gòu)改進(jìn)到傳熱機(jī)理的試驗(yàn)研究一直都在進(jìn)行。近幾年來(lái)?yè)Q熱器及傳熱技術(shù)的發(fā)展主要表現(xiàn)在下列幾個(gè)方面。2．計(jì)算機(jī)的使用 應(yīng)用計(jì)算機(jī)不僅節(jié)省了人力、提高了效率，而且可以進(jìn)行最優(yōu)化設(shè)計(jì)與控制，使其達(dá)到最大技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能。計(jì)算機(jī)自動(dòng)繪圖機(jī)只需十幾分鐘即可繪出一張標(biāo)準(zhǔn)換熱器圖紙。這一程序不但可對(duì)TEMA標(biāo)準(zhǔn)中的所有“R”、“C”、“B”三類換熱器進(jìn)行各種設(shè)計(jì)計(jì)算，列出一系列不同參數(shù)以供選擇，而且能自動(dòng)繪出換熱器的平面布置圖，到1978年底已能提供全部TEMA標(biāo)準(zhǔn)換熱器的制造施工圖。煉油廠加氫換熱器就是一個(gè)例子。在換熱器制造中，由于鈦具有很高的抗腐蝕性能、高的強(qiáng)度限和屈服限，且比重小、重量輕，又有一定的抗污塞性，因此西德在含氯溶液中采用了鈦制換熱器，在煉油廠中使用鈦制冷卻器和冷凝器。1．余熱回收裝置的研究工業(yè)余熱的利用潛力很大,對(duì)生產(chǎn)影響顯著，主要是：1000℃左右的高溫?zé)崃考捌涓邏耗芰康暮侠砝?，這是石油化學(xué)工業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)之一。板式換熱器需要改進(jìn)密封結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)板片的強(qiáng)度，研究新的墊片材料以提高操作溫度和操作壓力是今后發(fā)展的重點(diǎn)。強(qiáng)化傳熱管同時(shí)也是利用低溫位熱量的關(guān)鍵部件。在交叉流類型中，相變過(guò)程全部發(fā)生在殼程。當(dāng)熱虹吸再沸器的循環(huán)量不夠時(shí)，則使用泵來(lái)增加循環(huán)量，這時(shí)，稱之為強(qiáng)制流動(dòng)再沸器。 釜式再沸器釜式再沸器（）殼體為大小端圓柱形殼體結(jié)構(gòu)，通過(guò)錐形殼連接。釜式再沸器非常適合應(yīng)用在汽化量大，沸點(diǎn)范圍寬的場(chǎng)合。熱虹吸再沸器是自然循環(huán)式，不需要外加能源，易于控制，所以幾乎可以用于任何精餾裝置中。水平熱虹吸再沸器（），其加熱介質(zhì)在管內(nèi)流動(dòng)，管程即可以是單流程，也可以是多流程。 水平熱虹吸再沸器示意圖 立式管側(cè)熱虹吸再沸器即立式熱虹吸再沸器（），是應(yīng)用范圍最廣泛的再沸器形式。出口管既可由沿軸向的大直徑彎管和塔連接，也可采用管箱側(cè)面開(kāi)口。對(duì)于真空條件，— 倍，這樣可減少再沸器的過(guò)冷長(zhǎng)度。立式熱虹吸式再沸器仍然屬于固定管板式換熱器，是無(wú)法對(duì)熱應(yīng)力進(jìn)行補(bǔ)償?shù)?。殼?cè)裝有折流板，以使流體縱向流動(dòng)。該類型再沸器的最佳應(yīng)用場(chǎng)合為中等壓力、中等溫差條件下的純組分的蒸發(fā)，且加熱介質(zhì)必須放在管內(nèi)側(cè)的工況，例如加熱介質(zhì)壓力很大的情況。因?yàn)楸每梢允沽黧w保持很高的流速和非常低的蒸發(fā)率，使結(jié)垢的速率大大減小。3．無(wú)熱應(yīng)力，結(jié)構(gòu)可靠，清洗方便。2．省去了殼體及連接管路等附件，是所有類型再沸器中造價(jià)最低的。3．不適宜經(jīng)常拆洗維護(hù)。1．不宜用于粘性大、有特殊結(jié)垢傾向的介質(zhì)。對(duì)于大型熱虹吸再沸器，為了使流動(dòng)分布均勻，往往需設(shè)多個(gè)管口和連接管件，這也勢(shì)必增加了再沸器的造價(jià)。1．垂直管不易拆卸、清洗及維修,尤其是管程結(jié)垢不易清洗。強(qiáng)制流動(dòng)換熱器1．由于油泵提供能量，管內(nèi)流體流速快，不易結(jié)垢，適合嚴(yán)重結(jié)垢和極高粘性的流體1．泵的造價(jià)和能源的消耗都很高。根據(jù)熱平衡，殼程汽化量=，體積流量：m179。s)液相密度/(kg/m179。K)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。其中a是正六邊形數(shù)，b為正六邊形對(duì)角線上管數(shù)。這樣，就可通過(guò)文獻(xiàn)[2] 50頁(yè)的表37查得管心距t=32 mm，隔程相鄰管的管心距為44 mm。殼體小端直徑為： mm。 (3) 接管尺寸管箱接管。殼程出口接管。K)/W與對(duì)應(yīng)的傳熱溫差為：℃沸騰側(cè)傳熱溫差為：℃管外沸騰形式還與對(duì)比壓力有關(guān)。(4) 管外傳熱系數(shù)利用莫斯廷斯基公式計(jì)算： W/m2= kcal/(m2K)(5) 總傳熱系數(shù) 總傳熱系數(shù)由下式求得： W/(m2 阻力校核(1) 管程阻力 管程阻力應(yīng)用范寧公式進(jìn)行計(jì)算，直管部阻力為。其中：① 入口管壓降入口管流通面積： m2入口管流速： m/s入口管質(zhì)量流速： kg/(m2s) m液柱⑥ 計(jì)算安裝高度由平衡關(guān)系可知：，取= m。 工藝設(shè)計(jì)結(jié)果工藝設(shè)計(jì)主要對(duì)換熱面積進(jìn)行計(jì)算，并對(duì)管內(nèi)和管外的傳熱系數(shù)進(jìn)行校核，結(jié)果裕度合適，能滿足設(shè)計(jì)要求。由工藝計(jì)算可知，筒體大端內(nèi)徑為800 mm，不用圓整。焊接為雙面對(duì)焊，100%無(wú)損檢測(cè)，焊縫系數(shù)，腐蝕余量 mm，鋼板負(fù)偏差 mm。錐殼大端為800 mm，小端500 mm。為了緩解局部應(yīng)力，在錐殼周圍圓弧過(guò)渡。 管箱 短節(jié)由工藝設(shè)計(jì)知，管箱直徑與筒體小端相同，為500 mm。 圖 計(jì)算厚度： mm設(shè)計(jì)厚度： mm名義厚度： mm對(duì)16MnR，鋼板的負(fù)偏差為0，因?qū)Φ睾辖痄撝频娜萜饕?guī)定，包括腐蝕裕度的最小厚度不小于3mm，加上1mm的腐蝕裕度，名義厚度應(yīng)到4mm，由鋼板材料標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，名義厚度取和筒體一樣8mm。 JB/T47062000，y=62 MPa，m=。(1) 操作工況操作狀態(tài)螺栓載荷： N結(jié)構(gòu)特征系數(shù)：計(jì)算厚度： mm(2) 預(yù)緊工況預(yù)緊狀態(tài)螺栓載荷： N結(jié)構(gòu)特征系數(shù)：計(jì)算厚度： mm(3) 考慮分程隔板利用公式： 其中：為平板蓋在設(shè)計(jì)溫度下的彈性模量： MPa為平板蓋中心許可撓度： 為螺栓總面積： mm2= mm設(shè)計(jì)管箱平蓋封頭厚度為50mm。 法蘭管箱上焊接兩個(gè)容器法蘭， JB/T47032000，與筒體法蘭連接的法蘭，出于結(jié)構(gòu)原因， JB/T47032000。安裝于平蓋封頭上部，對(duì)稱安裝，夾角60176。 補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)均采用等面積補(bǔ)強(qiáng)法，接管按照GB/T81632008選取。 殼體進(jìn)料接管設(shè)計(jì)管程接管內(nèi)徑為250mm，用的接管（DN250）?？紤]制造方便，補(bǔ)強(qiáng)片選DN2508Q235R JB/T47362002。計(jì)算厚度： mm有效厚度： mm開(kāi)孔直徑： mm接管有效補(bǔ)強(qiáng)寬度： mm接管外側(cè)有效補(bǔ)強(qiáng)高度： mm需要補(bǔ)強(qiáng)面積： 可做補(bǔ)強(qiáng)面積：