化工設(shè)計_年產(chǎn)55萬噸甲醇精餾車間設(shè)計_粗甲醇預(yù)熱器設(shè)計(編輯修改稿)
2024-09-30 17:17 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 7 6 5 0 .4 0 1 0 0 % 2 0 .6 % 1 5 %5 0 .4 0? ? ? ? 傳熱面積裕度 合適 ，該換熱器能夠溫差生產(chǎn)任務(wù)。 換熱器內(nèi)流體阻力計算 管程流體的阻力等于流體流經(jīng)傳熱管的直管阻力和換熱器管程局部阻力之和，即： ()t i r s p sp p p N N F? ? ? ? ? 其中直管阻力 22iiii ulp d ???? 局部阻力 22ir up ???? 為管程結(jié)垢校正系數(shù)，可近似取 ； Ns為殼程數(shù)， Np為管程數(shù)。 由 Rei=， 傳熱管相對粗糙度 ? ， 查 莫狄圖得 λ i=,流速 ui=， ? 為局部資料系數(shù)，取 3. 則 79 3 39 34 51 . 2 2i ?? ? ? ? ?P Pa 2793 r ?? ? ? ?P Pa ( 34 51 .5 11 80 .0 ) 1 2 1. 5 13 88 94 .5 P a 50 00 0PatP? ? ? ? ? ? ? 管程流體阻力在允許范圍之內(nèi)。 當殼程裝有弓形折流板時，計算阻力的方法較多。在工程中常用埃索法。 埃索法如下： ()s o i s sp p p F N? ? ? ? ? 其中流體流過折流板缺口的阻力 22(3. 5 ) 2 oiB uBpN D ?? ? ? 流體流過管束的阻力 2( 1) 2 oo o T C B up Ff N N ?? ? ? 管子排列形式對阻 力的影響 殼程流體摩擦因子 所以 2( 1) 2 oo o T C B up Ff N N ?? ? ? 20. 228 0. 5 5 172 ( 29 + 1 ) = Pa? ?? ? ? ? ? ? ? 22(3. 5 ) 2 oiB uBpN D ?? ? ? 22 ( ) 2 Pa??? ? ? ? ? 28 81 6. 7 14 87 6. 4 43 69 3. 1 50 00 0sP P a P a? ? ? ? ? 殼程流體阻力在允許范圍之內(nèi)。 設(shè)備設(shè)計計算 設(shè)計采用內(nèi)徑 iD =500mm，筒體長度 oL =4500mm 的工藝尺寸。其長徑比oiLD =9， 材料為 Q345R 鋼板，焊接結(jié)構(gòu)采用單面焊無損探傷，所以取焊接系數(shù) φ=。 設(shè)計溫度為 150℃。設(shè)計壓力 1 MPa? ? ? ，計算壓力 p MPa?? 。 當鋼板厚度在 ~ 時，鋼板負偏差 C1=。 由于鋼 鐵對于 水蒸氣 有良好的抗腐蝕性，腐蝕率在 ，且設(shè)計筒體 為單面腐蝕，故去腐蝕裕量 C2=。 對于本設(shè)計是用鋼板就卷焊的筒體以內(nèi)徑作為公稱直徑 DN= iD =500mm。假設(shè) Q345R 鋼的厚度在 3~16mm 之間，根據(jù)《 GB150— 固定式容器》查得，設(shè)計溫度下鋼板的許用應(yīng)力 []t? =183MPa。室溫強度指標 b? =510MPa， s? =345MPa。 設(shè)計壁厚：22[ ] cid t cpD Cp? ????? 1 .1 5 0 0 22 1 8 3 0 .8 1 .1???? ? ? ? 1 3 .8 9 0 .5 4 .3 9d C m m? ? ? ? ? 圓整后得名義厚度 n? =5mm。 有效厚度 12 C C mm??? ? ? ?。 設(shè)計采用 標準橢圓形封頭， 封頭曲面深度1 1254Dh ??mm，直邊高度h2=25mm。 設(shè)計厚度22[ ] t cpD Cp? ????? 1 . 1 5 0 0 22 1 8 3 0 . 8 0 . 5 1 . 1???? ? ? ? ? 1 3 .8 8 0 .5 4 .3 8d C m m? ? ? ? ? 圓整后得名義厚度 n? =5mm。 有效厚度 12 C C mm??? ? ? ?。 試驗壓力 1. 25 1. 25 1. 1 1. 38Tp p M P a? ? ? ?， 有效厚度 e? =，強度指標 s? =345MPa， 0 .9 0 .9 3 4 5 3 1 0 .5s M P a? ? ? ? 壓力試驗時的應(yīng)力 ()2T i eT epD ?? ???? 1. 38 (50 0 2. 5)2 2. 5 0. 8??? ?? ? 因為 ??? ，所以筒體及封頭滿足水壓試驗的強度要求。 1 . 本設(shè)計 折流擋板為有弓形缺口的圓形板，直徑為 500mm,厚度為 10mm。缺口弓形高度為圓形板直徑的約 1/4，本設(shè)計圓整為 150mm。折流擋板上換熱管孔直徑為 ，共有 17243=129 個。選擇折流擋板間距 B=150mm。折流擋板數(shù) NB =29 塊 。 折流板一般采用拉 桿與定距管等元件與管板固定，其固定形式有全焊接結(jié)構(gòu)、拉桿定距管結(jié)構(gòu)、定距螺栓拉桿等。 本設(shè)計采用拉桿定距管結(jié)構(gòu)。拉桿一端用螺紋擰入管板，每兩塊折流板之間的間距用定距管固定，每根拉桿上最后一塊折流板與拉桿焊接。這種形式易于調(diào)節(jié)折流板之間夾緊程度，在穿進換熱管后，各折流板處于相對自由狀態(tài)，是列管 換熱器最常用的形式。 拉桿直徑為 16mm，每個折流擋板上有 4 個 。 防 沖板在殼體內(nèi)的位置，應(yīng)使防沖板周邊與殼體內(nèi)壁所形成的流通面積為殼程進口接管截面積的 1~ 倍，實際上接管管徑確定后，就是一個防沖板與殼體內(nèi)壁的高度 H1的確定，一般規(guī)定1 11( ~ )43H ?接管外徑。所以取高度 70mm。 防沖板直徑應(yīng)大于接管外徑 50mm，取 300mm。厚度為 。 甲醇進料流量為 31 /q m s? ，接管 內(nèi)徑為 200mm。采用 200 6mm mm? ??的低合金無縫鋼管，接管長度為 150mm。配用具有突面密封的帶頸對焊法 蘭，法蘭標記： HG2059509 法蘭 RF Q235B。 本設(shè)計選用 id =200mm，壁厚 m? =6mm 的 接管 ，由標準查得補強圈尺寸為外徑 D2=400mm，內(nèi)徑 D1=212mm。 開孔補強計算如下： （ 1）不計焊縫系數(shù)的筒體計算壁厚 1 . 1 5 0 0 1 5 . 12 [ ] 2 1 8 3 1 . 1cit cpD mmp? ? ?? ? ?? ? ? （ 2）開孔所需補強的面積 A 開孔直徑： 2 20 0 2 ( 0. 5 2) 20 5id d C m m? ? ? ? ? ? ? 開孔所需的補強面積： 22 0 5 1 5 .1 3 0 9 .5 5A d m m?? ? ? ? （ 3）有效寬度 B 2 2 2 0 5 4 1 0B d m m? ? ? ? 外側(cè)有效高度 1h 1 2 0 5 6 3 5 . 0 7mh d m m?? ? ? ? （ 4）有效補償面積 1 2 3Ae A A A? ? ? 式中 A1—— 殼體有效厚度減去計算厚度之外的多余面積， 2mm A2—— 接管有效厚度減去計算厚度之外的多余面積， 2mm A3—— 焊縫金屬截面積， 2mm 其中 1 ( B d ) ( ) 2 ( ) (1 )e m e rAf? ? ? ? ?? ? ? ? ? 接管材料選擇與筒體相同的材料（ Q345R）進行補償，故 rf =1。 代入上式得 21 (4 1 0 2 0 5 ) (2 . 5 1 . 5 1 ) 2 0 2 . 9 5A m m? ? ? ? 接管計算厚度 1 .1 2 0 5 0 .7 72 [ ] 2 1 8 3 0 .8 1 .1ct t cpd mmp? ?? ??
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