【正文】 尺寸 外徑 /mm 壁厚 /mm 有效內(nèi)截面積 / cm 2 每米管子重量 Kg / m 25 3 各接管法蘭和墊片的設(shè)計(jì) 已知管程接管外徑 d ? 426mm ；殼程接管外徑 d ? 426mm ；排氣管和降液管外徑 d ? 25mm 。由 ?3, 25? ，螺紋深度 l2 ? 。 管板布管 中心距的求取 由 ?3, 22? ，本次設(shè)計(jì)采用正三角形排列。 149 189 ? 。 計(jì)算得： ?? Pc ? Di 1 2 ? ?? ? ? ? Pc 2 t ? ?1400 ? 1 2 ?136 ?1 ? ? 2 設(shè)計(jì)厚度 ? d ： ? d ? ? ? C 2 對腐蝕余量 C 2 ，由 ?3,12 ? ，為防止換熱器元件由于腐蝕機(jī)械磨損而導(dǎo)致厚度消減故腐 蝕余量不小于 1mm。 法蘭墊片 根據(jù) ?6, 6? ，由法蘭、墊片、螺柱、螺母材料匹配表選取纏繞墊片，石棉填充帶， 使用溫度范圍為 ? ?70 ~ 450℃ 。 ? d ? C1 ? ? ? 圓整到 ? n ? 19mm 。因此取 ?=1 。 計(jì)算得： ?? 2 ? ?? ? ? ? Pc t Pc ? Di ? ?1400 ? 2 ?149 ?1 ? 設(shè)計(jì)厚度 ? d ： ? d ? ? ? C 2 對腐蝕余量 C 2 ，由 ?3,12 ? ，為防止換熱器元件由于腐蝕機(jī)械磨損而導(dǎo)致厚度消減故腐 蝕余量不小于 1mm。筒體應(yīng)為 要經(jīng)常抽裝管束，所以殼體的內(nèi)徑偏差、同一截面上最大與最小直徑偏差以及直線度 的控制比較嚴(yán)格，因此壓力容器殼體的材料要具有良好的韌性、焊接性能和良好的熱 加工性能。 2 ?uo 2h ? ?u 2 ?1 ? ? ?p2 ? NB ? ? ? o ? 5 ? ( ? )? ? 60980Pa D? 2 2 ? 2 2 所以 ??p ? ? ?p o 39。 ? ? Ft ? Ns 式中： ?p139。 總傳熱系數(shù) K K? 1 ? 592W / (m2 ?℃) do d o bd o 1 ? Ri ? ? Ro ? ? i di di ? d m ?o 傳熱面積校核 由 ?3,89? ，根據(jù) 410 可得所計(jì)算傳熱面積 S 39。取管板利用率 ? ? ，則 殼體直徑為 D ? Pt (n ? 1) ? 2 b c ? 32 ? ( ? 1) ? 2 ? 30 ? ( mm） 其中按卷制殼體的進(jìn)級檔，可取 D ? 1400mm 折流板 采用弓形折流板，取弓形折流板圓缺高度為殼體直徑的 25%，則切去的圓缺高度 為 h ? ? 1400 ? 350(mm ) 取折流板板間距 B ? D( ? B ? D) ,則 B ? ?1400 ? 980(mm) 可取 B為1000mm 。 ?2 ? ?10?5 Pa ? s 。C 以下到 1100176。在不能降低溫度條件下，片面追求降低 CO 濃度，將會造成極大的蒸汽浪費(fèi)。這張工 藝物料流程圖就是天脊集團(tuán)合成氨裝置增產(chǎn)節(jié)能改造項(xiàng)目，針對粗煤氣中的 CO 含量 高、水碳比低的特點(diǎn)，對 CO 變換工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)與優(yōu)化。 在緒論中主要敘述了合成氨生產(chǎn)生產(chǎn)中的變換工段在本次這個天脊集團(tuán)合成氨裝置增產(chǎn)節(jié)能改造項(xiàng)目中的作用及簡單介紹。 ⑸ 采用 CAD 繪制所設(shè)計(jì)的工程圖紙。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目 ： 1500t/d 合成氨工藝粗煤氣變換工段第三變換熱交換器設(shè)計(jì)⑸ 采用CAD繪制所設(shè)計(jì)的工程圖紙。畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)要求學(xué)生完成以下任務(wù)：⑴ 了解合成氨生產(chǎn)工藝，掌握低溫甲醇洗工段的工藝流程及控制方法。學(xué)生應(yīng)交出的設(shè)計(jì)文件（論文）：1 設(shè)計(jì)說明書一份。畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)要求學(xué)生 完成以下任務(wù)： ⑴ 了解合成氨生產(chǎn)工藝，掌握粗煤氣變換工段的工藝流程及控制方法。 2 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 物 料 溫度（進(jìn)口/出口）℃ / / 操作壓力(MPa) 流量 (kg/h) 228564 變換煤氣 粗煤氣 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）主要內(nèi)容： 具體內(nèi)容包括： 1 合成氨生產(chǎn)工藝、粗煤氣變換工段工藝流程及控制方法設(shè)計(jì)； 2 評述所設(shè)計(jì)的換熱器在生產(chǎn)中的地位、作用及設(shè)備選型（附工藝流程圖） ； 3 單體設(shè)備工藝計(jì)算及初選設(shè)備輪廓尺寸（如：管徑、管長、管子數(shù)、管殼程數(shù)、 殼徑等） ； 4 設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 5 設(shè)備強(qiáng)度計(jì)算； 6 編制制造、檢驗(yàn)、安裝、運(yùn)輸?shù)燃夹g(shù)條件； 7 繪制設(shè)備總裝配圖及零件圖； 8 編制設(shè)計(jì)說明書。 process calculation is mainly through the calculation of the heat load to get the heat exchanger heat transfer area of the heat exchanger initially 5 identified the basic dimensions provide the basis for the next step。 一氧化碳和水蒸氣在催化劑作用下反應(yīng)生成二氧化碳和氫氣。 本次節(jié)能改造時先把來自 200的粗煤氣用液氮洗滌，在深度冷凍（100℃）下用液氮吸收少量 CO ，而且還能脫除甲烷和大部分氬，這樣可以獲得只含有惰性氣體 100cm3/m3 以下的氫氮混合氣體。 管程安排由設(shè)計(jì)任務(wù)書確定，管程走粗煤氣，殼程走變換煤氣。 平均傳熱溫差校正及殼程數(shù) 平均傳熱溫差校正系數(shù)計(jì)算如下： P= t2 ? t1 325 ? 200 ? ? T1 ? t1 ? 200 T1 ? T2 ? ? ? t2 ? t1 325 ? 200 R= 按單殼程，單管程結(jié)構(gòu)，查圖 ?3, 90? 表 44 得 13 ??t ? 平均傳熱溫差校正系數(shù)大于 ，同時殼程流體流量較大，故取單殼程合適。 o o 39。 500 傳熱面積裕度在 ? 之間合適，該換熱器能夠完成生產(chǎn)任務(wù)。 ?p139。 18 換熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算結(jié)果 參 流率 /( kg / h) 數(shù) 管 程 殼 程 228564 200/325 定性溫度 /℃ 密度 /( kg / m3 ) （出）口溫度 /℃ 壓力 / MPa ? 10 ?5 物性 定壓比熱容 /[kJ / ( kg ? ℃)] 黏度 / Pa ? s 熱導(dǎo)率 /[W / (m ? ℃)] 普朗特?cái)?shù) 型式 殼體內(nèi)經(jīng) / mm 固定管板 1400 ? 25 ? 殼程數(shù) 臺數(shù) 管心距 / mm 管子排列 折流板數(shù)/ 個 折流板間距 / mm 材質(zhì) 殼程 1734 ?4 ? 10 ?4 1 1 32 正三角形 6 1000 碳鋼 設(shè)備 結(jié)構(gòu) 參數(shù) 管徑 / mm 管長 / mm 管數(shù)目/ 根 傳熱面積 管程數(shù) 主要計(jì)算結(jié)果 / m2 6000 1200 1 管程 1867 ? 10 流速 /( m / s ) 表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 污垢熱阻 阻力 / MPa 熱流量 / kW 傳熱溫差 /℃ 傳熱系數(shù) 裕度 /% /[W /( m2 ?℃)] /[W /( m2 ?℃)] /( m 2 ?℃/W ) 592 3 .機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)壓力 取 倍的操作壓力，殼程設(shè)計(jì)壓力為： ? ? (MPa) ；管程的設(shè)計(jì)壓力 為： ? ? ( MPa )。 筒體壁厚計(jì)算 由 ?6, 43? ，對 Q345R，設(shè)厚度在 6~150mm 之間，則 ? b ? 520MPa ， ? s ? 310MPa ， 在 445℃下 ?? ? ? 149 MPa ， 對焊縫系數(shù) ? ， 查 ?4 1 ,3 t 并進(jìn)行 100% ? 采用雙面焊雙面成型， 無損檢測。取 C1 ? 。 ? gh ? 0( MPa) 故可以忽略液柱靜壓力。因此本次設(shè)計(jì)選法蘭材料為 16Mn 鍛件， 級別為Ⅱ級。 單件質(zhì) 量 Kg 25  封頭的設(shè)計(jì) 封頭選材 封頭選材與管箱一致，選用 Q345R 鋼板。取 C1 ? 。 拉桿參數(shù) 根據(jù) ?3, 74? ， 對換熱管外徑大于或等于 19mm 的管束， 可以采用拉桿定距管的型式， L 2 ? La 。 d 為換熱管外 徑。 換熱管設(shè)計(jì) 之前已經(jīng)選定換熱管的尺寸為 ? 25mm ? ，長度為 6000mm 。對于公稱壓力為 ，選擇法蘭密封面形式為凹凸面形式。 dH ? 426mm ， b ? 182mm ， S ? 18mm ， C ? 4S ? 4 ?18 ? 72mm ，取 C ? 90mm 。 根據(jù) ?6,199? ，查得螺栓的長度為： 接管法蘭螺栓尺寸 公稱通徑 DN / mm 20 400 螺紋 數(shù)量 4 16 LZR / mm （每一千件） 重量 Kg M12 M 36? 75 190 60 1520 對螺母的重量根據(jù) ?9, 208? 查得： 規(guī)格 （每一千件） 重量 Kg 接管法蘭螺母尺寸 M 36? M12 317 保溫層的設(shè)計(jì) 根據(jù) ?9, 707? 殼體表面溫度超過 50 度時要加保溫層， 查的應(yīng)該選用超細(xì)玻璃棉為 保溫材料，計(jì)算得到保溫層的厚度為 145mm。根據(jù) ?3,19? ，對放氣口和降液口，其最小公稱直徑為 ? 20mm 。 拉桿孔設(shè)計(jì) 29 拉桿與管板采用螺紋連接。 管板結(jié)構(gòu) 由 ?3,142? ，選擇 e 型的連接方式即：管板與殼程圓筒連接為整體，其延伸部分兼 作法蘭，與管箱用螺柱墊片連接。 Pr ? ? P ? ?? ? t ?? ? 193 ? 。對粗煤氣 ? gh ? 0( MPa) 故可以忽略液柱靜壓力。 其尺寸與結(jié)構(gòu)如下： 23 凸面 凹面 管箱法蘭尺寸 公稱直徑 DN / mm 1400 法 蘭/ mm D 1650 D1 1580 D2 1529 D3 109 D4 1506 ? 130 H 235 h 64 a 26 a1 23 法蘭 螺柱 ?1 28 ?2 42 R 18 d 39 規(guī)格 M36 數(shù)量 60 對接筒體 最小厚度 ? o / mm 22 法蘭質(zhì)量 / Kg 凹面 凸面 法蘭型式 根據(jù) ?6,18? ，對 DN ? 1400mm, M 36的法蘭選擇 I 型。取 C1 ? 。 筒體壁厚計(jì)算 由 ? 4, 45? ，對 Q345R，設(shè)厚度在 3~16mm 之間，則 ? b ? 510MPa ， ? s ? 345MPa ， 在 335℃下 ?? ? ? 146 MPa ， 對焊縫系數(shù) ? ， 查 ?4 1 ,3 t 并進(jìn)行 100% ? 采用雙面焊雙面成型， 無損檢測。 ? gh ? ? ? ? ? 10?4 (MPa ) 而殼程設(shè)計(jì)壓力為 MPa ， ?10?4 ? ? 5% ，故可以忽略液柱靜壓力。 筒體壁厚 筒體選材 筒體是換熱器的主要受壓元件，筒體大多是由鋼板冷（熱）卷制而成。 對 正 三 角 形 排 列 ， nc ? 1 . 1 n? ? 1 . 1 ?1 2； 0 0 3 8 . 1 NB ——折流擋板數(shù) NB ? 5 ； h ——折流擋板間距 h ? 1 ； u o ——按殼程流通截面積 A0 計(jì)算的流速， u ? / s o ? ?p1 ? F ? f 0 ? nc ? NB ? 1? ? ? ? ? ? (5 ? 1) ? ? 60980 Pa 2 2 39。 1 ? ?p239。已知管壁厚 b ? ,碳鋼在該條件 下的熱導(dǎo)率為 50W (m ?℃)。 殼體直徑 采用多管程結(jié)構(gòu)，殼體直徑可由 ?3,92? 式 415 估算。 ?2 ? / (m ?℃)。 管殼式換熱器的應(yīng)用范圍很廣，適應(yīng)性很強(qiáng)，其允許壓力可以從高真空到 ，溫度可以從100176。在要求變換氣中 CO 濃度一定的條件下，降低反應(yīng)溫度是降低蒸汽用 量的必要手段。Mechanical Design 目 錄 …………………………................................................................... 10 變換工段的說明 ....................................................................... 10 2 工藝設(shè)計(jì) .................................................................................................. 12 確定設(shè)計(jì)方案 ........................................................................... 12 管程安排 .................................................................... 12 確物性數(shù)據(jù) ............................................................................... 12 估算傳熱面積 ........................................................................... 12 熱流量（忽略熱損失） ............................................ 12 粗煤氣用量（忽略熱損失） .................................... 13 平均傳熱溫差 ..........................…….......................... 13 工藝結(jié)構(gòu)尺寸 .......................................................................... 13 管徑和管內(nèi)流速 ........................................................ 13 管程數(shù)和傳熱管數(shù) .................................................... 13 平均傳熱溫差校正及殼程數(shù)