【正文】 選用該型號泵較合適。( )? 4 2 ???rt 174 140 3 ???rt 348 MPa 換熱管軸向應(yīng)力? ? ?t c aP G G P? ? ????? ???1 2 2 ???tt 92 ? ??cr 3 ???tt 276 ? ??cr MPa 殼 程圓筒軸向應(yīng)力? ? ?c s t aAA P Q G P? ? ??[ ( )( ) ]1 2 ? ???ct ? ?3??ct MPa 換熱管與管板連接拉脫應(yīng)力 q=??dlat [q] 46 3[q]焊接 [q]脹接 138 MPa 計算結(jié)果 管板名義厚度 ?n 50 mm 管板校核通過 甲醇制氫生產(chǎn)裝置設(shè)計畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書 窄面整體 (或帶頸松式 )法蘭計算 計算單位 南京工業(yè)大學過程裝備與控制工程系 設(shè)計條件 簡圖 設(shè)計壓力 p MPa 計算壓力 pc MPa 設(shè)計溫度 t ? C 軸向外載荷 F N 外力矩 M 殼 材料名稱 16MnR(正火 ) 體 許用應(yīng)力 nt[]? MPa 法 材料名稱 16MnR(熱軋 ) 許用 [?]f MPa 蘭 應(yīng)力 [?]tf MPa 材料名稱 40MnVB 螺 許用 [?]b MPa 應(yīng)力 [?]tb MPa 栓 公稱直徑 d B mm 螺栓根徑 d 1 mm 數(shù)量 n 24 個 Di Do 墊 結(jié)構(gòu)尺寸 Db D外 D內(nèi) δ 0 mm Le LA h δ 1 材料類型 軟墊片 N m y(MPa) 壓緊面形狀 1a,1b b DG 片 b0≤ = b0 b0≤ = ( D外 +D內(nèi) )/2 b0 b= 0b b0 = D外 2b 螺栓受力計算 預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷 Wa Wa=π bDGy= N 操作狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷 Wp Wp = Fp + F= N 所需螺栓總截面積 Am Am = max (Ap ,Aa ) = mm2 實際使用螺栓總截面積 Ab Ab = 214dn? = mm2 力矩計算 操 FD = i2D pc = N LD= LA+ 1 = mm MD= FD LD = 作 FG = Fp = N LG= ( Db DG ) = mm MG= FG LG = Mp FT = FFD = N LT=(LA + ?1 + LG ) = mm MT= FT LT = 外壓 : Mp = FD (LD LG )+FT(LTLG )。 ,按 ?h/Di,?f”/Di , 查 GB1511999圖 25 蘭 系數(shù) ?39。 換熱管管長 L m 選用 3m標準管長 換熱管根數(shù) n 30 2 9 8 ???? ??dLn Ao 325(圓整 ) 管程數(shù) Ni 根據(jù)管內(nèi)流體流速范圍選定 1 管程進出口接管尺寸 (外徑 *壁厚 ) djt*Sjt m 按接管內(nèi)流體流速合理選取 Φ 60 管程結(jié)構(gòu)殼程數(shù) Ns 1 換熱管排列形式 正三角形排列 正三角形排列 換熱管中心距 S m S= 分程隔板槽兩側(cè)中心距 Sn 按標準 管束中心排管數(shù) nc ?? nnc （外加六根拉桿） 21 殼體內(nèi)徑 Di m Di=S(Nc1)+(1~2)d 0． 7 換熱器長徑比 L/ Di L/ Di 合理 甲醇制氫生產(chǎn)裝置設(shè)計畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書 外殼 結(jié)構(gòu)設(shè)計 按照 GB1501998《鋼制壓力容器》進行結(jié)構(gòu)設(shè)計計算。( Kkmolkj ， T=，δ A=2， yA=，代入上式，可得空間時間： τ = （ 5）計算所需反應(yīng)器的容積 VR=τ VO 甲醇制氫生產(chǎn)裝置設(shè)計畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書 進料氣的總體積流量為： VO=+= m3 /h= /s 則可得所需反應(yīng)器的容積為： VR=τ VO= = （ 6）計算管長 由文獻可知，氣體在反應(yīng)器內(nèi)的空塔流速為 ，考慮催化劑填層的空隙率對氣體空塔速度的影響，取流動速度為μ =，則反應(yīng)管的長度為： l=τ u= 3600 = 根據(jù) GB151 推薦的換熱管長度，取管長 l=3m。 175 ℃ 甲醇 H = Q=? +2031? =? 106 kJ/h 以 300℃ 導(dǎo)熱油 cp 計算 cp =(kg本設(shè)計采用甲醇裂解 +吸收法脫二氧化碳 +變壓吸附工藝，增加吸收法的目的是為了提高氫氣的回收率，同時在需要二氧化碳時，也可以方便的得到高純度的二氧化碳。 （ 3） 所用原料甲醇易得，運輸、貯存方便。 K) 取平均值 cp =(kg有理想氣體狀態(tài)方程 pV=nRT，可分別計算出進料氣中甲醇和水的體積流量： 甲醇的體積流量 VA 為： VA= * )(* 3 1 4*6 ?? m3/h 水的體積流量 VB為： VB= * )(**6 ??m3/h 進料氣的總質(zhì)量為： mo= += kg/h 甲醇制氫生產(chǎn)裝置設(shè)計畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書 （ 2）計算反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率 進入反應(yīng)器時甲醇的流量為 kg/h，出反應(yīng)器時甲醇的流量為 kg/h，則甲醇的轉(zhuǎn)化率 xAf為： xAf= %99%100* ?? 即反應(yīng)過程中消耗甲醇的物質(zhì)的量為： 99%= （ 3）計算反應(yīng)體系的膨脹因子 由體系的化學反應(yīng)方程式可知，反應(yīng)過程中氣體的總物質(zhì)的量發(fā)生了變化，可求出膨脹因子δ A。 根據(jù)計算所得的管子內(nèi)徑，按前述換熱設(shè)備設(shè)計選擇合適的管子型號和所需的管數(shù)及布管方式。 形式： A3 型 高度： 200 底板： L1:125 b1:80 δ 1： 8 s1:40 筋板： L2:100 b2:100 δ 2： 5 墊板： L3： 20 b3:160 δ 3： 6 e:24 地角螺栓規(guī)格： M24 螺栓孔直徑： 27 1管板 甲醇制氫生產(chǎn)裝置設(shè)計畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書 材料： 16MnR 換熱管管孔直徑： 25 拉桿管孔直徑： 18 厚度： 50 外徑： 860 甲醇制氫生產(chǎn)裝置設(shè)計畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書 內(nèi)筒體內(nèi)壓計算 計算單位 南京工業(yè)大學過程裝備與控制工程系 計算條件 筒體簡圖 計算壓力 Pc MPa 設(shè)計溫度 t ? C 內(nèi)徑 Di mm 材料 16MnR(正火 ) ( 板材 ) 試驗溫度許用應(yīng)力 ??? MPa 設(shè)計溫度許用應(yīng)力 ???t MPa 試驗溫度下屈服點 ?s MPa 鋼板負偏差 C1 mm 腐蝕裕量 C2 mm 焊接接頭系數(shù) ? 厚度及重量計算 計算厚度 ? = PD Pc it c2[ ]? ?? = mm 有效厚度 ?e =?n C1 C2= mm 名義厚度 ?n = mm 重量 Kg 壓力試驗時應(yīng)力校核 壓力試驗類型 液壓試驗 試驗壓力值 PT = [][]??t = (或由用戶輸入 ) MPa 壓力試驗允許通過 的應(yīng)力水平 ???T ???T? ?s = MPa 試驗壓力下 圓筒的應(yīng)力 ?T = p DT i ee.( ).??? ?2 = MPa 校核條件 ?T????T 校核結(jié)果 合格 壓力及應(yīng)力計算 最大允許工作壓力 [Pw]= 2? ? ??e ti e[ ]( )D? = MPa 設(shè)計溫度下計算應(yīng)力 ?t = P Dc i ee( )???2 = MPa ???t? MPa 校核條件 ???t?≥ ?t 結(jié)論 合格 甲醇制氫生產(chǎn)裝置設(shè)計畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書 內(nèi)壓橢圓封頭校核 計算單位 南京工業(yè)大學過程裝備與控制工程系 計算條件 橢圓封頭簡圖 計算壓力 Pc MPa 設(shè)計溫度 t ? C 內(nèi)徑 Di mm 曲面高度 hi mm 材料 16MnR(熱軋 ) (板材 ) 試驗溫度許用應(yīng)力 ??? MPa 設(shè)計溫度許用應(yīng)力 ???t MPa 鋼板負偏差 C1 mm 腐蝕裕量 C2 mm 焊接接頭系數(shù) ? 厚度及重量計算 形狀系數(shù) K = 16 2 2 2???? ???????????Dhii = 計算厚度 ? = KPD Pc it c2 0 5[ ] .? ?? = mm 有效厚度 ?e =?n C1 C2= mm 最小厚度 ?min = mm 名義厚度 ?n = mm 結(jié)論 滿足最小厚度要求 重量 Kg 壓力計算 最大允許工作壓力 [Pw]= 2 05[ ] .? ???t ei eKD? = MPa 結(jié)論 合格 甲醇制氫生產(chǎn)裝置設(shè)計畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書 延長部分兼作法蘭固定式管板 設(shè)計單位 南京工業(yè)大學過程裝備與控制工程系 設(shè)計計算條件 簡圖 設(shè)計壓力 ps MPa 設(shè)計溫度 Ts 350 C? 平均金屬溫度 ts 314 ?C 裝配溫度 to 15 ?C 殼 材料名稱 16MnR(正火 ) 設(shè)計溫度下許用應(yīng)力 [?]t 134 Mpa 程 平均金屬溫度下彈性模量Es +05 Mpa 平均金屬溫度下熱膨脹系數(shù) ?s mm/mm?C 圓 殼程圓筒內(nèi)徑 Di 700 mm 殼程圓筒名義厚度 ?s 6 mm 殼程圓筒有效厚度 ?se mm 筒 殼體法蘭設(shè)計溫度下彈性模量 Ef’ +05 MPa 殼程圓筒內(nèi)直徑橫截面積 A=?Di2 +05 mm2 殼程圓筒金屬橫截面積 As=??s(Di+?s) 9403 mm2 管 設(shè)計壓力 pt MPa 箱 設(shè)計溫度 Tt 300 ?C 圓 材料名稱 筒 設(shè)計溫度下彈性模量 Eh +05 MPa 管箱圓筒 名義 厚度 (管箱為高頸法蘭取法蘭頸部大小端平均值 )?h 16 mm 管箱圓筒 有效 厚度 ?he 4 mm 管箱法蘭設(shè)計溫度下彈性模量 Et” +05 MPa 材料名稱 20G(正火 ) 換 管子平均溫度 tt 230 ?C 設(shè)計溫度下管子材料許用應(yīng)力 [?]tt 92 MPa 設(shè)計溫度下管子材料屈服應(yīng)力 ?st 147 MPa 熱 設(shè)計溫度下管子材料彈性模量 Ett +05 MPa 平均金屬溫度下管子材料彈性模量 Et +05 MPa 平均金屬溫度下管子材料熱膨脹系數(shù) ?t mm/mm?C 管 管子外徑 d 25 mm 管子壁厚 ?t 2 mm 甲醇制氫生產(chǎn)裝置設(shè)計畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書 注： 甲醇制氫生產(chǎn)裝置設(shè)計畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書 管子根數(shù) n 351 換熱管中心距 S 32 mm 換 一根管子金屬橫截面積 a d? ??? ?t t( ) mm2 換熱管長度 L 3000 mm 管子有效長度 (兩管板內(nèi)側(cè)間距 ) L1 2900 mm 管束模數(shù) Kt = Et na/LDi 3790 MPa 管子回轉(zhuǎn)半徑 2t2 )2( ???? ddi mm 熱 管子受壓失穩(wěn)當量長度 lcr 10 mm 系數(shù) Cr = tsttE ?? /2 比值 lcr /i 管子穩(wěn)定許用壓應(yīng)力 ( ilC crr?? ) 22 )(2][ il Ecrtcr ?? ? MPa 管 管子穩(wěn)定許用壓應(yīng)力 ( C licrr ? ) ?????? ??rcrtscr C il212][ ?? MPa 材料名稱 16MnR(正火 ) 設(shè)計溫度 tp 350 ?C 管 設(shè)計溫度下許用應(yīng)力 ???rt 116 MPa 設(shè)計溫度下彈性模量 Ep +05 MPa 管板腐蝕裕量 C2 2 mm 管板輸入厚度 ?n 50 mm 管板計算厚度 ?