【正文】 兩流體溫度變化情況：熱流體是乙炔，進(jìn)口溫度 oC，出口溫度 40oC；冷流體（循環(huán)水）進(jìn)口溫度 30 oC，出口溫度 。在此選取的無縫鋼管 Φ 192mm 作為 換熱管。弓形折流板又可以分為單弓形、雙弓形、三弓形。 換熱器的機械設(shè)計計算 換熱流程設(shè)計 采用 1 殼程 2 管程的換熱器。其傳熱面積為： ?? tLNdF ? m2 殼體 殼體材料除要滿足一定的強度外，由于制造 過程中經(jīng)過卷板、沖壓和焊接，故要求材料有一定的塑性和可焊性，一般采用含碳量較低的 Q345R、 nR?16 等，現(xiàn)選用鋼。 （ 3）壓力 和應(yīng)力計算 筒體的最大允許工作壓力 ? ?wp ? ? ? ? ?? ?????? eitew Dp ? ???MPa 筒體設(shè)計溫度下的計算應(yīng)力 t? ? ? ? ? ?? ????? e eiet Dp ? ??MPa ? ? ???t MPa 校核 ? ?tt? ? ?? 所以滿足要求 。 圖 4 浮頭簡圖 布管限定圓直徑 LD ? ? ? ? 9 3 0 0 02 21 ?????????? bbbDD iL mm 浮頭法蘭和鉤圈的內(nèi)直徑 fiD ? ? ? ? mm9 5 020521 0 0 02 1 ???????? nifi bbDD 24 浮頭法蘭和鉤圈的外直徑 feD mm1 0 8 080 ??? ife DD 外頭蓋內(nèi)直徑 D mm1 1 0 01 0 01 0 0 01 0 0 ????? iDD 浮動管板外徑 0D mm9905210002 10 ?????? bDD i 選擇所用參數(shù)，繪制如下表格。 dA? 在布管區(qū)內(nèi)，因設(shè)置隔板槽和拉桿結(jié)構(gòu)的需要，而未能被換熱管支承的面積，mm 。 管板布管區(qū)當(dāng)量直徑 tD ???? ? tt AD 換熱管的有效長度為： L 222tnL L l?? ? ? 式中 tL? 換熱管長， mm； n?? 管板的名義厚度， mm； 2l? 換熱管與管板脹接長度或焊腳高度， mm； 根據(jù)換熱管外徑 0 19d mm? 查《管殼式熱交換器設(shè)計手冊 GB151》 [12]知管板最小厚度 m i n 19 m m? ? ? ? ?，在這里取 mm20?n? 。這是因為基礎(chǔ)水平高度有可能不一致，如果使用多個支座，將會造成支座反力分布不均勻，從而引起設(shè)備的局部應(yīng)力增大，因此采用兩個支座。 根據(jù) GB150 鋼制壓力容器鞍座設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、公稱直徑為 1000mm 的容器、其鞍座的尺寸結(jié)構(gòu)見表 5。按法蘭的材料可分為：鋼制法蘭、有色金屬法蘭。 換熱器主要工藝結(jié) 構(gòu)參數(shù)和計算結(jié)果一覽表 31 表 7 換熱器主要工藝結(jié)構(gòu)參數(shù)和計算結(jié)果一覽表 參數(shù) 管程 殼程 流率 /（ kg/h) 溫度 (進(jìn) /出） ℃ 30/38 物 性 參 數(shù) 定性溫度 /℃ 密度 /(kg/m3) 比熱容 /[kJ/(kg℃ )] 粘度 /mPas 104 104 熱導(dǎo)率 /[W/(m℃ )] 普朗特數(shù) 設(shè) 備 結(jié) 構(gòu) 參 數(shù) 型式 浮頭式 臺數(shù) 1 殼體內(nèi)徑 /mm 1000 殼程數(shù) 1 管子規(guī)格 Φ 19mm2mm 管心距 25 管長 /mm 6000 管子排列 正方形 管子數(shù)目 /根 630 折流板數(shù) 19 傳熱面積 /m2 折流板距 300 管程數(shù) 2 材質(zhì) 碳鋼 主要計算結(jié)果 管程 殼程 流速 / 1 10 傳熱膜系數(shù) /[W/(m2℃ )] 1200 熱負(fù)荷 /kW 傳熱系數(shù) /[W/(m2℃ )] 裕度 /% 32 6. 主要設(shè)備一覽表 表 8 主要設(shè)備一覽表 7. 定員 不同層面職能 管理層：公司領(lǐng)導(dǎo)班子主要負(fù)責(zé)戰(zhàn)略決策管理，負(fù)責(zé)對過程進(jìn)行統(tǒng) 一計劃、指揮、控制和協(xié)調(diào)；職能部室在公司領(lǐng)導(dǎo)班子的統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)下，代表公司行使管理職能，主要負(fù)責(zé)對公司所有生產(chǎn)要素進(jìn)行統(tǒng)一控制管理、對作業(yè)層進(jìn)行業(yè)務(wù)指導(dǎo)、為領(lǐng)導(dǎo)班子決策提供各種技術(shù)和信息支持。 （ 3） 明火設(shè)備必須布置在處理可燃液體或氣體設(shè)備的全年最小頻率風(fēng)向 的下側(cè)，并集中布置在裝置（車間）邊緣。其次，必須從生產(chǎn)需要出發(fā)，最大限度的滿足生產(chǎn)包括設(shè)備維修的要求。采用單層還是多層主要應(yīng)根據(jù)工藝生產(chǎn)的需要。對于為新產(chǎn)品工業(yè)化生產(chǎn)而設(shè)計的廠房，由于在生產(chǎn)過程中對于工藝路線還需不斷改進(jìn)和完善，所以一般都設(shè)計成一個高單層廠房，利用便于移動、拆裝、改建的鋼操作臺代替鋼筋混凝土操作臺或多層廠房的樓板，以適應(yīng)工 藝流程改變的需要。 （ 2） 區(qū)域地質(zhì)和工程地質(zhì)：要避開地震斷層及大斷裂交匯區(qū)和基本烈度高于八度 （不包括八度）的地震區(qū)（若必須在地震區(qū)選廠時，應(yīng)慎重選擇對抗地震有利的地形）。 （ 10） 安全防護(hù)：要符合城市及區(qū)域規(guī)劃，并滿足人防的要求。 （ 6） 交通運輸：廠址要求交通方便。從全局出發(fā)，正確處理工業(yè)與農(nóng)業(yè)、城市與鄉(xiāng)村、遠(yuǎn)期與近期以及協(xié)作配套等各種關(guān)系，并因地制宜，節(jié)約用地，不占或少占耕地及林地。長方形便于總平面圖的布置，節(jié)約用地，有利于設(shè)備排列，縮短管線，易于安排交通出入口， 36 有較多可供自然采光和通風(fēng)的墻面；但有時由于廠房總長度較長，在總圖布置有困難時，為了適應(yīng)地形的要求或者生產(chǎn)的需要，也有采用 L 形、 T 形和 Ⅱ 形的，此時應(yīng)充分考慮采光、通風(fēng)和立面等各方面的因素。第四，要考慮將來擴建及增建的余地，為今后生產(chǎn)發(fā)展、品種改革、技術(shù)改造提供方便。 （ 8） 有毒、有腐蝕性介質(zhì)的設(shè)備應(yīng)分別集中布置，并設(shè)圍堰，以便集中處理。 根據(jù)勞動定員原則，擬計劃的本集團(tuán)定員情況如表 9所示： 表 9 年產(chǎn) 50萬標(biāo) m179。 殼體接管采用平頸對焊法蘭，由于管箱、殼體、浮頭箱直徑都不一樣，因此在選用法蘭時，不能只按標(biāo)準(zhǔn)選取。我國的壓力容器法蘭自成體系、目前最新的標(biāo)準(zhǔn)為 JB/T470047072022壓力容器法蘭 [14]。容器受 重力作用時，雙鞍座臥式容器可近似看成支承在兩個鉸支點上受均布載荷的外伸簡支梁 支座的安放位置也有一定的標(biāo)準(zhǔn)，一般支座與殼體端面的距離 A， L為殼體的長度。 接管宜與殼體內(nèi)表面平齊；對于不能利用接管（或接口）進(jìn)行放氣和排液的換熱器，就在管程和殼程的最高點設(shè)置放氣口，最低點設(shè)置排液口，其最小公稱直徑為 20mm；立式換熱器可設(shè)置溢流口。 26 取 根）(4039。在不同的假定下，可得到各種不同計算方法各計算結(jié)果，在此采用 GB151 標(biāo)準(zhǔn) [12]中管板計算方法來設(shè)計計算管板。直邊段的作用是避免封頭和圓筒的連接焊縫處出現(xiàn)徑向曲率半徑突變，以改善焊縫的受力狀況。在此筒體的材料選擇 Q345R 設(shè)計溫度需用應(yīng)力 ? ? 163?t? MPa， 鋼板負(fù)偏差 1= ， 腐蝕余量 2 = 。 管子和傳熱面積 換熱管除要求具有足夠的強度外，當(dāng)采用脹管法固定時，還要求管子有良好的塑性，避免因脹接而產(chǎn)生裂縫。取弓形折流板圓 17 缺高度為殼體內(nèi)徑的 25%，則切去的圓缺高度為 h=1000=250mm, 取h=250mm。 各種排管方式簡圖見圖 1。 查相關(guān)資料取總傳熱系數(shù) ? ? ℃mW300?K 計算熱負(fù)荷 乙炔氣計算，即 kWTTCmQ p 0 5 9 5 83 6 0 0/)401 1 6(102 2 )( 32111 ???????? 式中： m1——乙炔的流量 ， m3/h； CP1——乙炔的比熱 ， kJ/kg℃ ； T1——乙炔進(jìn)口溫度 ， ℃ ； T2——乙炔出口溫度 ， ℃ ； 計算冷卻用水量 忽略熱損失，則水的用量為 )( )( 331222 ???????? TTC QmPkg/s= kg/h 式中： m2——水的質(zhì)量流量 ， kg/h； CP2——水的比熱 ， kJ/kg℃ ； T1——水進(jìn)口溫度 ， ℃ ； T2——水出口溫度 ， ℃ ； 估算傳熱面積 15 31 ?? ???? mtK QAm2 式中： K——總傳熱系數(shù) ， W/(m2 表 3 各種型號溶解乙炔設(shè)備技術(shù)參數(shù)表 根據(jù)物料衡算可知，平均每小時生產(chǎn)乙炔 ，所以選擇型號為 NRY80的乙炔發(fā)生器。 5. 溶解乙炔車間設(shè)備設(shè)計與選型 乙炔發(fā)生器的選型 乙炔發(fā)生器 [8]是用水分解電石，制取氣態(tài)乙炔的設(shè)備，是溶解乙炔生產(chǎn)裝置中的重要設(shè)備之一，乙炔發(fā)生器的性能好壞，將直接影響到成套設(shè)備的安全性能和企業(yè)的經(jīng)濟效益。 (2)年產(chǎn) 50 萬標(biāo) m3 換算成質(zhì)量及 。次氯酸鈉液自次氯酸鈉配制槽，先經(jīng)次氯酸鈉泵打入清凈 2 塔頂部，從清凈 2 塔底部流出，然后一部分自身循環(huán)，一部分經(jīng)清凈泵打入清凈 1 塔頂部，清凈 1 塔底部流出的次氯酸鈉液自身循環(huán)，從第二 9 清凈塔頂部出 來的乙炔氣進(jìn)入中和塔，用氫氧化鈉液洗滌，中和掉從電石中帶入的二氧化碳和清凈時產(chǎn)生的酸性物質(zhì)。在發(fā)生器中，電石與水發(fā)生反應(yīng)，生成乙炔氣和電石渣。熔點（ ） ℃ ，沸點 84℃ ，相對密度 (82/4℃ )，折射率，折光率 （ 0℃ ），閃點（ 開杯） ℃ ，自燃點 305℃ 。 7 乙炔 乙炔簡介 乙炔又稱 電石 氣。遇水激烈分解產(chǎn)生乙炔氣和氫氧化鈣，并 6 放出大量的熱。 2022 年以來，隨著政府刺激內(nèi)需政策效應(yīng)的逐漸顯現(xiàn)以及國際經(jīng)濟形勢的好轉(zhuǎn)，溶解乙炔下游行業(yè)進(jìn)入新一輪景氣周期從而帶來溶解乙炔市場需求的膨脹，溶解乙炔行業(yè)的銷售回升明顯，供求關(guān)系得到改善，行業(yè)盈利能力穩(wěn)步提升。 為了將這種危險性大的氣體穩(wěn)定地貯存在鋼瓶中，直到 1896 年在法國發(fā)明了 一種特殊的鋼瓶，在瓶中填滿一種多孔物質(zhì)，并在多孔物質(zhì)上浸潤丙酮作為溶劑，當(dāng)乙炔被壓縮充入瓶中時，由于溶劑吸附在多孔物質(zhì)的毛細(xì)孔中，而高壓乙炔又被溶解在溶劑中，從而達(dá)到安全貯存、運輸和使用的目的。乙炔在被工業(yè)生產(chǎn)大量應(yīng)用時，它的來源主要依靠使用電石的發(fā)生裝置來供給。干法乙炔發(fā)生是對濕法乙炔發(fā)生的改進(jìn)。在 20 世紀(jì) 60 年代前，乙炔是有機合成的最重要原料，現(xiàn)仍為重要原料之一。在當(dāng)今迅猛發(fā)展的國民經(jīng)濟中占有及其重要的地位，是國家大力發(fā)展和推廣的一項新工藝。 電石 ………………………………………………………………… 錯誤 !未定義書簽。 學(xué) 生 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文） 2022 年 6 月 10 日課題名稱 年產(chǎn) 50 萬標(biāo) m3 溶解乙炔工藝設(shè)計 姓 名 賴志強 學(xué) 號 090810327 院 系 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院 專 業(yè) 化學(xué)工程與工藝 指導(dǎo)教師 尹志芳 ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ 2022 屆學(xué)生 畢業(yè)設(shè)計 (論文 )材料 （四） 目 錄 摘要 ………………………………………………………………………………錯誤 ! 未 定 義 書 簽 。 電石的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì) ……………………………………… 5 丙酮 ………………………………………………………………… 6 丙酮的性質(zhì) ………………………………………………………… 6 丙酮的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)格 …………………………………………… 6 乙炔 ……………………………………………………………… 7 乙炔簡介 …………………………………………………………… 7 乙炔的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì) ……………………………………… 7 乙炔的化工 產(chǎn)出指標(biāo) ……………………………………………… 7 3. 生產(chǎn)工藝 …………………………………………………………………… 7 生產(chǎn)工藝流程圖 ………………………………………………… 7 流程簡述 ………………………………………………………… 7 乙炔反應(yīng)的化學(xué)原理 ……………………………………………… 8 乙炔生產(chǎn)的工序工藝概述 ………………………………………… 8 4. 物料衡算 ……………………………………………………………………… 9 5. 溶解乙炔車間設(shè)備設(shè)計與選型 ………………… …………………………… 11 5 .1 乙炔發(fā)生器的選型 …………………………………………… 11 5 . 2 換熱器的選型與設(shè)計 ………………………………………… 1 2 確定設(shè)計方案 ……………