【正文】 …………………………………… 13 定性溫度和物性參數(shù)計(jì)算 …………………………………… 13 核算換熱器的傳熱面積 ……………………………………… 13 工藝結(jié)構(gòu)尺寸 ………………………………………………… 15 校核總換熱系數(shù) ……………………………………………… 17 換熱器的機(jī)械設(shè)計(jì)計(jì)算 ……………………………………… 18 換熱器主要工藝結(jié)構(gòu)參數(shù)和計(jì)算結(jié)果一覽表 ……………… 30 6. 主要設(shè)備一覽表 ……………………………………………………………… 32 7. 定員 …………………………………………………………………………… 32 不同層面職能 …………………………………………………… 32 勞動(dòng)定員的原則 ………………………………………………… 33 8. 工藝控制指標(biāo)一覽表 ………………………………………………………… 33 9. 車間設(shè)備布置 …………………………………………………………… 34 車間設(shè)備布置原則 ……………………………………………… 34 車間設(shè)備平面布置的原則 …………………………………… 35 車間設(shè)立面布置原則 …… …………………………………… 35 車間設(shè)備布置及廠址選擇 ……………………………………… 35 車間設(shè)備平面布置 …………………………………………… 35 車間設(shè)備立面布置 …………………………………………… 36 廠址選擇 ………………………………………………………… 36 圖紙 ……………………………………………………………… 37 10. 經(jīng)濟(jì)核算 ……………………………………………………………………… 37 11. 溶解乙炔各工藝操作規(guī)程 …………………………………………………… 38 電石的入、出庫操作規(guī)程 ……………………………………………… 38 電石粉末處理操作規(guī)程 ……………………………………………… 錯(cuò)誤 ! 未定義書簽。 乙炔的用途 乙炔是一種重要的有機(jī)化工原料和優(yōu)質(zhì)燃料，它的用途很廣泛如： 乙炔在高溫下分解為碳和氫，由此可 制備乙炔炭黑。如與 氯化氫、氫氰酸、乙酸加成，均可生成生產(chǎn)高聚物的原料。 干法乙炔發(fā)生是對(duì)濕法乙炔發(fā)生的改進(jìn)，通過綜合的考慮和出于對(duì)其風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估，我認(rèn)為干法乙炔發(fā)生具有很好的工業(yè)化價(jià)值。但是由于大型的乙炔發(fā)生裝置搬運(yùn)不便。這種被稱為溶解乙炔氣瓶的特殊鋼瓶的誕生，使溶解乙炔在工業(yè)上得到了更廣泛的應(yīng)用。同時(shí)，在國(guó)家 “十二五 ”規(guī)劃和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的大方針下，溶解乙炔面臨巨大的市場(chǎng)投資機(jī)遇，行業(yè)有望迎來新的發(fā)展契機(jī)。 電石的物理性質(zhì)是外觀呈灰色、棕色、紫色或黑色的固態(tài)物。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式 HC≡CH，是最簡(jiǎn)單的 炔烴 。在空氣中爆炸極限 %%（ vol）。乙炔氣從發(fā)生器頂部溢出，經(jīng)洗泥器進(jìn)入正水封后進(jìn)入換熱器和水洗塔，冷卻后的乙炔氣進(jìn)入清凈系統(tǒng)在進(jìn)入氣柜。 從中和塔出來的乙炔進(jìn)入干燥工序。 （ 3）以年工作日 300 天計(jì)算，平均每日生產(chǎn)乙炔 。根據(jù)工藝設(shè)計(jì)要求，本設(shè)計(jì)采用全密封低壓乙炔發(fā)生器 [9]作為反應(yīng)設(shè)備。 換熱器的選型與設(shè)計(jì) 型號(hào) NRY20 NRY40 NRY60 NRY80 NRY100 NRY120 NRY140 NRY160 乙炔 產(chǎn)量(m3/h) 20 40 60 80 100 120 140 160 乙炔 純度(%) C2H2 ≥98 C2H2≥98 C2H2 ≥98 C2H2 ≥98 C2H2 ≥98 C2H2 ≥98 C2H2 ≥98 C2H2 ≥98 發(fā)生器出口壓力(MPa) 發(fā)生器水溫(℃ ) ≤ 70 ≤ 70 ≤ 70 ≤ 70 ≤ 70 ≤ 70 ≤ 70 ≤ 70 電石 粒度(mm) 10200 10200 10200 10200 10200 10200 10200 10200 電石 耗量(kg/h) 95 190 285 380 475 570 665 760 乙炔壓縮機(jī)型 M2V220/25 M2V220/25 M2V220/25 M2V220/25 M2V220/25 M2V220/25 M2V220/25 M2V220/25 配用 電機(jī)(KW) 2 3 4 5 6 7 8 充瓶 壓力(MPa) 13 本設(shè)計(jì)從生產(chǎn)實(shí)際出發(fā)，根據(jù)生產(chǎn)環(huán)境及生產(chǎn)能力的需求，選擇合適的換熱器類型，然后根據(jù)具體生產(chǎn)工況，按相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，進(jìn)行基于整體結(jié)構(gòu)的工藝設(shè)計(jì)，再對(duì)相關(guān)輔助部件進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)，最 終設(shè)計(jì)出一臺(tái)滿足要求的換熱器。℃ )； tm——有效平均溫差 ， ℃ ； Q——熱負(fù)荷 ， kw； 考慮 15%的面積裕度， 1 ???? AA m2 工藝結(jié)構(gòu)尺寸 管徑和管內(nèi)流速 對(duì)一定的傳熱面積而言，傳熱管徑越小，換熱器單位體積的傳熱面積越大。 圖 1 排管方式簡(jiǎn)圖 在此，選擇正方形排列，主要是考慮這種排列便于進(jìn)行機(jī)械清洗。在這里取折流板間距 3 0 01 0 0 ???? DB mm 則折流板數(shù)量： （塊）折流板間距 傳熱管長(zhǎng) 19130060001 ???BN 校核總換熱系數(shù) （ 1）管程對(duì)流傳熱系數(shù) 0 .8 0 .40. 02 3 R e P rii id?? ? 式中 id ——管子的內(nèi)徑， m； 管程雷諾數(shù) 41 40 .0 1 5 1 1 0 0 0R e 2 .1 1 07 .2 7 4 1 0idu ?? ??? ? ? ??水水 管程普朗特準(zhǔn)數(shù) 3 411 4 . 1 7 4 1 0 7 . 2 7 4 1 0Pr 4 . 8 50 . 6 2 6 5Cp ?? ? ? ? ?? ? ?水水 故管程對(duì)流傳熱系數(shù)： 0 . 8 0 . 4 4 0 . 8 0 . 40 . 6 2 6 50 . 0 2 3 R e Pr = 0 . 0 2 3 ( 2 . 1 1 0 ) 4 . 8 5 5 1 8 3 . 60 . 0 1 5iiid?? ? ? ? ? ? ? 0W/(m. C) （ 2）殼程對(duì)流傳熱系數(shù) 殼程流通截面積 0 ??????? ?????????? ?? tdhDS im2 式中 h——折流擋板間距， m； t——管中心距， mm。焊接固定時(shí)，要求管子可焊性好，一般采用優(yōu)質(zhì)碳鋼，以保證管子質(zhì)量，一般對(duì)于無腐蝕性或腐蝕性不大的流體可采用 10 號(hào)鋼和 20 號(hào)鋼管，在強(qiáng)腐蝕性流體 的情況下，可采用不銹鋼（ rC1 18 iN 9 iT ）、鋼、鋁等無縫管石墨管、聚四氟乙炔管等。 筒體簡(jiǎn)圖如下： 圖 2 筒體簡(jiǎn)圖 計(jì)算厚度 ? ? mmpDp ct ic ???? ???? ??? 可知筒體內(nèi)徑 1000?iD mm查《化工壓力容器設(shè)計(jì) ——方法、問題和要點(diǎn)》 ?? 耐壓試驗(yàn)壓力系數(shù)；對(duì)于鋼和有色金屬，液壓試驗(yàn)時(shí) ?? 。由于封頭的橢球部分經(jīng)線曲率變化平滑連續(xù)，故應(yīng)力分布比較均勻，且橢圓形封頭深度較半球形封頭小的多，易于沖壓成型，是目前中、低壓容器中應(yīng)用較多的封頭之一。 （ 1） 結(jié)構(gòu)如圖所示， 序號(hào) 項(xiàng)目 單位 數(shù)值 序號(hào) 項(xiàng)目 單位 數(shù)值 1 b mm 8 5 布管限 定圓直徑 LD 931 mm 2 1b mm 5 6 封頭球面內(nèi)半徑 Rt 800 mm 3 nb mm 20 7 4 2b mm 8 25 圖 5 管板簡(jiǎn)圖 對(duì)于正方形排列，布管簡(jiǎn)圖如圖 6。 ?n 則 ? ? ? ? 239。 接管直徑計(jì)算 ： 殼程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)變換氣流速為 u=10m/s,則接管內(nèi)徑為 m0 4 6 )2 6 6 0 0( ?? ??????Vd 查 GB/T173952022 取管子 mm9mm50 ?? 管程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)循環(huán)水流速 u= m/s,則接管內(nèi)徑為 m0 7 0 ) 9 43 6 0 0(4 4 9 8 6 8 044 ?? ??????Vd 查 GB/T173952022 取管子 mm9mm71 ?? 其他結(jié)構(gòu)選擇 （ 1） 換熱器支座 選擇和設(shè)計(jì) 鞍式支座如圖 7 所示。 置于對(duì)稱分布的鞍座上臥式容器所受的外力包括載荷和支座反力。下表為壓力容器法蘭分類表。 ?接管法蘭 管箱接管采用平頸對(duì)焊法蘭 。溶解乙炔 工廠崗位定員 部 門 職 位 人數(shù) /班 班 數(shù) 人數(shù)小計(jì) 領(lǐng)導(dǎo)班子 經(jīng)理 3 1 3 市場(chǎng)管理部 部長(zhǎng) 1 1 1 干事 3 1 3 技術(shù)開發(fā)部 部長(zhǎng) 1 1 1 干事 3 1 3 人力資源部 部長(zhǎng) 1 1 1 財(cái)務(wù)管理部 部長(zhǎng) 1 1 1 保衛(wèi) 2 1 2 企業(yè)管理部 部長(zhǎng) 1 1 1 干事 3 1 3 生產(chǎn)管理部 部長(zhǎng) 1 1 1 干事 4 1 4 機(jī)動(dòng)能源部 部長(zhǎng) 1 1 1 干事 3 1 3 安全環(huán)保部 部長(zhǎng) 1 1 1 干事 3 1 3 凈化崗位 班長(zhǎng) 1 4 4 工人 2 4 8 壓縮干燥崗位 班長(zhǎng) 1 4 4 工人 2 4 8 充裝崗位 班長(zhǎng) 1 4 4 8. 工藝控制指標(biāo)一覽表 各種工藝控制指標(biāo)如表 10 所示。 （ 9） 設(shè)備安全通道、人流、物流方向應(yīng)錯(cuò)開。但這些一定要最有效的利用車間的建 筑面積（包括空間）和土地（設(shè)備裝置能露天布置的盡量露天布置，建筑物能合并的應(yīng)盡量合并）。 車間設(shè)備立面布置 化工廠廠房可根據(jù)工藝流程的需要設(shè)計(jì)成單層、多層或單層與多層相結(jié)合的形式。 注意資源合理開發(fā)和綜合利用、節(jié)約能源、節(jié)約勞動(dòng)力；注意環(huán)境保護(hù)和生態(tài)平衡、保護(hù)風(fēng)景和名勝古跡；同時(shí)，還要做到有利生產(chǎn)、方便生活、便于施工，并提供有多個(gè)可供選擇的方案進(jìn)行比較和評(píng)價(jià)。 （ 7） 給水排水：廠址宜靠近水源，保證供水的可靠性，并滿足對(duì)水質(zhì)，水量，水溫的要求。 （ 9） 生活區(qū)：有污染氣體排放的工廠應(yīng)位于生活區(qū)的下風(fēng)方向，并與廠區(qū)有一定的防護(hù)地 帶。便于排除雨水，不受洪水，海潮的影響或大型水壩潰壩的威脅。有時(shí)因受建設(shè)場(chǎng)地的限制或者為了節(jié)約用地，也有設(shè)計(jì)成多層的。多層廠房占地少但造價(jià)高，而單層廠房占地多但造價(jià)低。 車間設(shè)備平面布置的原則 車間平面布置首先必須適合全廠總平面布置的要求，應(yīng)盡可能使個(gè)車間的平面布置在總體上達(dá)到協(xié)調(diào)、整齊、緊湊、美觀，相互融合，渾成一體。 （ 2） 根據(jù)地形、主導(dǎo)風(fēng)向等條件進(jìn)行設(shè)備布置，有效的利用車間建筑面積（包括空間）和土地（盡量采用露天布置及建筑物能合并者盡量合并）。因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)管內(nèi)水流速為sm1?u ，所以不需要設(shè)計(jì)防沖擋板。壓力容器的法蘭分類種類很多。在此次設(shè)計(jì)中我們對(duì)注滿水時(shí)的靜重情況進(jìn)行校核計(jì)算。 圖 7 鞍式支座圖 28 在本換熱器設(shè)計(jì)過程中，令 mm3000?BL 且令 mm15001 ?? cc LL 查 JB/ 標(biāo)準(zhǔn) [13]，在 DN 15 00 m m ~ 20 00 mm、 120o 包角重型帶墊板或不帶墊板鞍式支座結(jié)構(gòu)： 臥式設(shè)備一般采 用兩個(gè)鞍座。 管板布管區(qū)內(nèi)開孔后的面積為： 221 ???? dnAA t ? 一根換熱管管壁金屬橫截面積為： ? ? 0 6??? tt da ??? 式中 t?? 換熱管壁厚， mm。結(jié)構(gòu)如 GB1511999 圖 18 a[12]型管板所示。 已 知條件：計(jì)算壓力 ?p MPa，內(nèi)徑 1000 毫米，板材 Q345R. 設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力 163MPa 焊接接頭系數(shù) 標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的形狀系數(shù)公式： K 2ii1K = 2 = 1 .062Dh??????? ?????? 求封頭的曲面高度 hi 25041 ??ii DHmm 則封頭的計(jì)算厚度 ? ? ????? ????? ct ic pDKp???mm 封 頭的有效厚度 ??????? CCne ?? mm 允許最大工作壓力 23 ? ? ? ? ???? ?????? eitew KDp ????MPa 比較可知 :合格 浮頭設(shè)計(jì)計(jì)算 根據(jù) GB1511999《管殼式換熱器》 [12]選用鉤圈式浮頭，浮頭端蓋選用球冠形封頭，根據(jù)換熱器筒體內(nèi)徑 1000?iD mm 查 GB1511999《管殼式換熱器》表 46[8]可得封頭球面內(nèi)半徑 800