【正文】 …………………………………… 13 定性溫度和物性參數(shù)計算 …………………………………… 13 核算換熱器的傳熱面積 ……………………………………… 13 工藝結構尺寸 ………………………………………………… 15 校核總換熱系數(shù) ……………………………………………… 17 換熱器的機械設計計算 ……………………………………… 18 換熱器主要工藝結構參數(shù)和計算結果一覽表 ……………… 30 6. 主要設備一覽表 ……………………………………………………………… 32 7. 定員 …………………………………………………………………………… 32 不同層面職能 …………………………………………………… 32 勞動定員的原則 ………………………………………………… 33 8. 工藝控制指標一覽表 ………………………………………………………… 33 9. 車間設備布置 …………………………………………………………… 34 車間設備布置原則 ……………………………………………… 34 車間設備平面布置的原則 …………………………………… 35 車間設立面布置原則 …… …………………………………… 35 車間設備布置及廠址選擇 ……………………………………… 35 車間設備平面布置 …………………………………………… 35 車間設備立面布置 …………………………………………… 36 廠址選擇 ………………………………………………………… 36 圖紙 ……………………………………………………………… 37 10. 經濟核算 ……………………………………………………………………… 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 ……………………………………………… 錯誤 ! 未定義書簽。 乙炔的用途 乙炔是一種重要的有機化工原料和優(yōu)質燃料，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，均可生成生產高聚物的原料。 干法乙炔發(fā)生是對濕法乙炔發(fā)生的改進，通過綜合的考慮和出于對其風險的評估，我認為干法乙炔發(fā)生具有很好的工業(yè)化價值。但是由于大型的乙炔發(fā)生裝置搬運不便。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用。同時，在國家 “十二五 ”規(guī)劃和產業(yè)結構調整的大方針下，溶解乙炔面臨巨大的市場投資機遇，行業(yè)有望迎來新的發(fā)展契機。 電石的物理性質是外觀呈灰色、棕色、紫色或黑色的固態(tài)物。結構簡式 HC≡CH，是最簡單的 炔烴 。在空氣中爆炸極限 %%（ vol）。乙炔氣從發(fā)生器頂部溢出，經洗泥器進入正水封后進入換熱器和水洗塔，冷卻后的乙炔氣進入清凈系統(tǒng)在進入氣柜。 從中和塔出來的乙炔進入干燥工序。 （ 3）以年工作日 300 天計算，平均每日生產乙炔 。根據(jù)工藝設計要求，本設計采用全密封低壓乙炔發(fā)生器 [9]作為反應設備。 換熱器的選型與設計 型號 NRY20 NRY40 NRY60 NRY80 NRY100 NRY120 NRY140 NRY160 乙炔 產量(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 乙炔壓縮機型 M2V220/25 M2V220/25 M2V220/25 M2V220/25 M2V220/25 M2V220/25 M2V220/25 M2V220/25 配用 電機(KW) 2 3 4 5 6 7 8 充瓶 壓力(MPa) 13 本設計從生產實際出發(fā)，根據(jù)生產環(huán)境及生產能力的需求，選擇合適的換熱器類型，然后根據(jù)具體生產工況，按相關設計規(guī)范，進行基于整體結構的工藝設計，再對相關輔助部件進行機械設計，最 終設計出一臺滿足要求的換熱器?！?)； tm——有效平均溫差 ， ℃ ； Q——熱負荷 ， kw； 考慮 15%的面積裕度， 1 ???? AA m2 工藝結構尺寸 管徑和管內流速 對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 排管方式簡圖 在此，選擇正方形排列，主要是考慮這種排列便于進行機械清洗。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 19130060001 ???BN 校核總換熱系數(shù) （ 1）管程對流傳熱系數(shù) 0 .8 0 .40. 02 3 R e P rii id?? ? 式中 id ——管子的內徑， 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，要求管子可焊性好，一般采用優(yōu)質碳鋼，以保證管子質量，一般對于無腐蝕性或腐蝕性不大的流體可采用 10 號鋼和 20 號鋼管，在強腐蝕性流體 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。 筒體簡圖如下： 圖 2 筒體簡圖 計算厚度 ? ? mmpDp ct ic ???? ???? ??? 可知筒體內徑 1000?iD mm查《化工壓力容器設計 ——方法、問題和要點》 ?? 耐壓試驗壓力系數(shù)；對于鋼和有色金屬，液壓試驗時 ?? 。由于封頭的橢球部分經線曲率變化平滑連續(xù)，故應力分布比較均勻，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、低壓容器中應用較多的封頭之一。 （ 1） 結構如圖所示， 序號 項目 單位 數(shù)值 序號 項目 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 封頭球面內半徑 Rt 800 mm 3 nb mm 20 7 4 2b mm 8 25 圖 5 管板簡圖 對于正方形排列，布管簡圖如圖 6。 ?n 則 ? ? ? ? 239。 接管直徑計算 ： 殼程流體進出口接管：取接管內變換氣流速為 u=10m/s,則接管內徑為 m0 4 6 )2 6 6 0 0( ?? ??????Vd 查 GB/T173952022 取管子 mm9mm50 ?? 管程流體進出口接管：取接管內循環(huán)水流速 u= m/s,則接管內徑為 m0 7 0 ) 9 43 6 0 0(4 4 9 8 6 8 044 ?? ??????Vd 查 GB/T173952022 取管子 mm9mm71 ?? 其他結構選擇 （ 1） 換熱器支座 選擇和設計 鞍式支座如圖 7 所示。 置于對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 領導班子 經理 3 1 3 市場管理部 部長 1 1 1 干事 3 1 3 技術開發(fā)部 部長 1 1 1 干事 3 1 3 人力資源部 部長 1 1 1 財務管理部 部長 1 1 1 保衛(wèi) 2 1 2 企業(yè)管理部 部長 1 1 1 干事 3 1 3 生產管理部 部長 1 1 1 干事 4 1 4 機動能源部 部長 1 1 1 干事 3 1 3 安全環(huán)保部 部長 1 1 1 干事 3 1 3 凈化崗位 班長 1 4 4 工人 2 4 8 壓縮干燥崗位 班長 1 4 4 工人 2 4 8 充裝崗位 班長 1 4 4 8. 工藝控制指標一覽表 各種工藝控制指標如表 10 所示。 （ 9） 設備安全通道、人流、物流方向應錯開。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（設備裝置能露天布置的盡量露天布置，建筑物能合并的應盡量合并）。 車間設備立面布置 化工廠廠房可根據(jù)工藝流程的需要設計成單層、多層或單層與多層相結合的形式。 注意資源合理開發(fā)和綜合利用、節(jié)約能源、節(jié)約勞動力；注意環(huán)境保護和生態(tài)平衡、保護風景和名勝古跡；同時，還要做到有利生產、方便生活、便于施工，并提供有多個可供選擇的方案進行比較和評價。 （ 7） 給水排水：廠址宜靠近水源，保證供水的可靠性，并滿足對水質，水量，水溫的要求。 （ 9） 生活區(qū)：有污染氣體排放的工廠應位于生活區(qū)的下風方向，并與廠區(qū)有一定的防護地 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。有時因受建設場地的限制或者為了節(jié)約用地，也有設計成多層的。多層廠房占地少但造價高，而單層廠房占地多但造價低。 車間設備平面布置的原則 車間平面布置首先必須適合全廠總平面布置的要求，應盡可能使個車間的平面布置在總體上達到協(xié)調、整齊、緊湊、美觀，相互融合，渾成一體。 （ 2） 根據(jù)地形、主導風向等條件進行設備布置，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）。因為本設計管內水流速為sm1?u ，所以不需要設計防沖擋板。壓力容器的法蘭分類種類很多。在此次設計中我們對注滿水時的靜重情況進行校核計算。 圖 7 鞍式支座圖 28 在本換熱器設計過程中，令 mm3000?BL 且令 mm15001 ?? cc LL 查 JB/ 標準 [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構： 臥式設備一般采 用兩個鞍座。 管板布管區(qū)內開孔后的面積為： 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。結構如 GB1511999 圖 18 a[12]型管板所示。 已 知條件：計算壓力 ?p MPa，內徑 1000 毫米，板材 Q345R. 設計溫度許用應力 163MPa 焊接接頭系數(shù) 標準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 浮頭設計計算 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)換熱器筒體內徑 1000?iD mm 查 GB1511999《管殼式換熱器》表 46[8]可得封頭球面內半徑 800