空壓機二段空冷器設(shè)計常規(guī)壓力容器設(shè)計(編輯修改稿)
2025-07-27 08:04 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 由噴淋泵、托水盤、噴淋管等組成獨立的循環(huán)系統(tǒng)。在風(fēng)機和傳熱管之間增設(shè)噴頭，少量的水噴射至傳熱管的翅片表面上，使表面溫度降至大氣溫度以下，從而滿足換熱溫差的要求，噴射到傳熱管表面的水經(jīng)過汽化可帶走大量的熱量，起到對散熱能力的補充作用。 風(fēng)機選用大風(fēng)量、低噪音、小功率的軸流風(fēng)機，循環(huán)泵選用管道泵，因此，在同等揚程和流量的情況下，常規(guī)水冷系統(tǒng)使用的離心泵的電機功率與空冷器使用的風(fēng)機和循環(huán)泵功率之和基本相當(dāng)。本空冷器設(shè)置了配電箱，可控制循環(huán)泵、風(fēng)機、噴淋泵及數(shù)字溫度顯示儀，還能和設(shè)備互鎖。 使用翅片管的原因：管內(nèi)側(cè)水的換熱很強，對流換熱系數(shù)大約 5800 W/(m2℃)，而如果不加翅片，管外空氣側(cè)換熱系數(shù)僅僅 120 W/(m2℃)，總傳熱系數(shù) k 就很低（一定低于 120：這是傳熱學(xué)中一個最基本的原理），加了翅片以后，k 就可以一下子提高幾倍，達到 700（鋼管），1100（復(fù)合管），這是增強換熱最有效、最經(jīng)濟的途徑。冷風(fēng)機主要用于食品行業(yè)中的肉食、家禽、水產(chǎn)品、果蔬、蛋奶、冷飲制品的冷卻加工和冷凍儲藏，啤酒、白酒等各種酒類和各種飲料的冷卻冷藏，另外還刻滿足化工、制藥行業(yè)、機械、電子、水電等行業(yè)工藝性冷卻加工原料和場所的冷卻需要。 空壓機二段空冷器空壓機二段空冷器一般是管殼式結(jié)構(gòu)。管內(nèi)通水，管間通空氣，通過管內(nèi)外流體的熱交換起到冷卻的作用。它可以消除前段壓縮時所產(chǎn)生的熱量，減低次段的進氣溫度，從而提高壓縮效率。影響空壓機二段空冷器冷卻效果的原因有：1)冷卻水量不足?？諝獾臒崃坎蛔阋员焕鋮s水帶走，造成下一級吸氣溫度升高，氣體密度減小，最終造成排氣量減少；2)冷卻水溫度太高。水溫高使水、氣之間溫差縮小，傳熱冷卻效果降低。即便冷卻水量不減少，也會使氣體冷卻后溫度仍然很高；3)冷卻水管內(nèi)水垢多或被泥沙、有機質(zhì)堵塞，以及空冷器氣側(cè)冷卻后有水分析出，未能及時排放，這都會影響傳熱面積或傳熱工況，影響冷卻效果。冷卻效果不好，使進入下一級的氣溫升高，影響下一級的性能曲線，使其出口壓力和流量都降低。此外，當(dāng)下級吸氣量減少時，造成前一級壓出的氣量無法全部“吃進”，很容易使前一級的工作進入喘振區(qū)，在該級發(fā)生喘振。處理方法有：檢查上水溫度及水壓，并進行調(diào)整；如上水溫度及壓力正常，就停車解體檢查，用物理、化學(xué)方法清洗空冷器或更換空冷器 [7]。2 工藝計算 原始數(shù)據(jù)操作條件 管程：設(shè)計壓力 ，入口溫度：31℃，出口溫度：42℃Mpa 殼程：設(shè)計壓力 ，入口溫度：270℃，出口溫度：42℃操作介質(zhì)：管程：冷卻水 殼程：空氣 保溫材料： 巖棉保溫厚度： 100 m結(jié)構(gòu)尺寸及開孔方位見圖 工藝設(shè)計計算 有效平均溫差 Δt 平均Δt 管 = 42℃31℃=11℃ Δt 殼 =270℃42℃=228℃ Δt 平均 = 1/2（Δt 管 + Δt 殼 ） = 1/2（11℃ + 228℃） = ℃ 計算換熱量 Q已知傳熱系數(shù) K=400W/（ ㎡℃） ，換熱面積 F=520㎡ ，則可求得：換熱量 Q = FKΔt 平均 =520400 =24856000 W 該換熱器的基本機構(gòu)參數(shù)選擇殼體內(nèi)徑：D=1200mm總管數(shù)：n=878 根管子規(guī)格尺寸： 256000mm，鋼管?管子排列方式：正三角形排列管心距：t=32mm換熱面積：F=520㎡管程數(shù): m=4殼程數(shù): m s=1每管程的流通面積：F t=8781/2 = 折流板形式：切除百分?jǐn)?shù)為 25%的弓形折流板折流板切除高度：H=25%D=300mm折流板數(shù)：N=18 塊折流板間距：h=300mm折流板的直徑:D B =1195mm折流板的厚度：δ=15mm折流板上的管孔直徑：d=26mm折流板上的管孔數(shù)：N B=790 個圓缺區(qū)內(nèi)的管數(shù)：N T，w =88 根3 結(jié)構(gòu)計算 筒體壁厚計算筒體、封頭材料均選擇 16MnR[8]。由于設(shè)計壓力 小于 5 MPa，所以可忽略不計。cp計算厚度： mDti .][??????式中：270℃時 16MnR 的許用應(yīng)力 利用插值法求得 ??t?焊縫系數(shù) =名義厚度： ，圓整 6mm。mCn ?????有效厚度： ，圓整 5mm。e 4??根據(jù) GB151,直徑 1200mm 的筒體最小壁厚為 12mm，所以有效厚度取 12mm。 名義厚度 ： ，圓整 14mm。n ?????最小厚度校核： ，mCmDni 13)(422mi ?????滿足要求。筒體水壓試驗校核：校驗公式為： ?????eiT2DP??式中 =1 =；??PT是內(nèi)壓容器實驗壓力取 ；P 是設(shè)計壓力 ；是實驗溫度下的材料的許用壓力 163MPa??? 有效厚度 m12e??則 ??aT .????材料的屈服應(yīng)力 =325MPa，規(guī)定液壓試驗中此應(yīng)力的值不得超過該試驗溫度下s材料屈服強度的 90%，由上述數(shù)據(jù)可知： =325=，???s?所以筒體水壓試驗強度足夠。 封頭壁厚計算封頭采用長短軸比值為 2 的標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭。圖 橢圓形封頭由于設(shè)計壓力 小于 5 MPa，所以可忽略不計。cp計算厚度： mDti .][??????式中：270℃時 16MnR 的許用應(yīng)力 利用插值法求得 ；??t?焊縫系數(shù) =；名義厚度： ，圓整 4mm。mCn ?????有效厚度： ，圓整 3mm。e 44??根據(jù) GB151,直徑 1200mm 的封頭的最小厚度為 12mm，所以有效厚度取 12mm。 名義厚度 ： ，圓整 14mm。n ?????最小厚度校核： ，mDmCin % ????滿足要求。封頭水壓試驗校核：校驗公式為： ?????eiT2DP??式中 =1 =；??PT是內(nèi)壓容器實驗壓力取 ；P 是設(shè)計壓力 ；是實驗溫度下的材料的許用壓力 163MPa；??? 有效厚度 ；m12e??則： ??aT .????材料的屈服應(yīng)力 =325MPa，規(guī)定液壓試驗中此應(yīng)力的值不得超過該試驗溫度下s材料屈服強度的 90%，由上述數(shù)據(jù)可知： =325=，???s?所以封頭水壓試驗強度足夠。綜上所述，取筒體和封頭的壁厚為 14mm。 開孔補強計算 型號為 φ51012mm , l=180mm 的接管(1) 補強及補強方法判別a：補強判別根據(jù)《過程設(shè)備設(shè)計》表 4－14，允許不另行步強的最大接管外徑為φ89mm，本開孔外徑為 φ510mm，故需另行考慮其補強 [9]。開孔補強的形式：外加強平齊接管 結(jié)構(gòu)簡單,制造與檢驗方便開孔補強的結(jié)構(gòu)：補強板搭焊結(jié)構(gòu)b：補強計算方法判別開孔直徑： mCdi ????本筒體開孔直徑 d=＜ Di=600mm,且 d≤520mm，滿足等面積法開孔補強計算的適用條件，故可用等面積法進行開孔補強計算。(2) 開孔所需補強面積a：筒體計算厚度由于筒體有效厚度取值為 12mm，所以計算厚度為： ???圓 整 值?b：開孔所需補強面積先計算強度削弱系數(shù) fr：????rtnrf?接管有效厚度為 mCntt ???開孔所需補強面積按《過程設(shè)備設(shè)計》式（4－76）確定 ????2et mfdAr ??????????(3) 有效補強范圍a：有效寬度 B，按《過程設(shè)備設(shè)計》式（4－79）確定 取 大 值??????????mdmnt .?故 B=b：有效高度外側(cè)有效高度 h1，按《過程設(shè)備設(shè)計》式（4－80）確定??取 小 值實 際 外 伸 高 度 ????????故 =內(nèi)側(cè)有效高度 h2，按《過程設(shè)備設(shè)計》式（4－81）確定??取 小 值實 際 內(nèi) 伸 高 度 ????????故 =0(4) 有效補強面積a：筒體多余金屬面積筒體有效厚度 m12e??筒體多余金屬面積 A1，按《過程設(shè)備設(shè)計》式（4－82）確定????????
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