【導(dǎo)讀】畢業(yè)論文（設(shè)計）。題目：年產(chǎn)30萬噸合成氨廠變換工段列管式換熱器E04102

　　

【正文】 1999， 取合成氣污垢熱阻 w/00 2 ℃?? mRa ，變換氣組成大致相同，近似取 w/00 17 2 ℃?? mRa 管壁熱阻 )/( 0 kwCmbR ?? ? ，換熱管采用 Φ32 冷拔無縫鋼管，查 GB150— 2020 得， 鋼的導(dǎo)熱系數(shù) Cmkw 0/ 3 ???? 。 則管壁熱阻 wCmbR / 1032 0533 ??????? ?? 傳熱系數(shù) K0 傳熱系數(shù) Ko按下式 計算 iiim AARaARARaAAK2000100111 ?? ????? iioim AAAARaAARRaK20001011 ?? ???????? 式中： 0 0 1 7 5 2 2 8 24 3 3 5 63 1 9 4 9102 0 0 0)( 0 8226 6 5 3 6102 0 0 0)( 0 8220 5 5 6 20821262620?????????????????????????????immiiRaRaRmldnAmldnAmA???? wCmK/)(0 1 5 3 1 9 3 65 2 2 8 20 5 5 6 26 6 5 1 3 60 5 5 6 20 0 1 7 3 1 9 4 90 5 5 6 0 1 7 4 3 5 6110250??????????? ?則 )/()/( 00 220 Chmk c a lCmwK ?????? 貴州大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 21頁 核算傳熱面積 A0 按傳熱基本方程式計算需要的管外傳熱面積mtKQA ???00 20 1 1 4 3 26 0 3 14 2 0 2 3 6 4 6 1 7 6 mA ???? 則 裕度 %20%%100 00 ?????? ??? A AAw ∴假設(shè)成立 。 貴州大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 22頁 第二章 強度計算 表 殼程 管程 設(shè)計壓力 /MPa 操作壓力 /MPa 設(shè)計溫度 /℃ 420 330 操作溫度 /℃ ～ ～ 260 流量 /kgh1 物料 變換氣 煤氣 程數(shù) 2 2 換熱面積 /m2 殼體設(shè)計 殼體筒體壁厚計算與校核 筒體材料為 16MnR+0Cr18Ni10Ti，設(shè)計壓力 PC=，設(shè)計溫度 T=420℃ ，內(nèi)徑 Di=1400mm。查 GB151— 1999，當(dāng)介質(zhì)為壓縮腐蝕氣體的碳素鋼制換熱器時，腐蝕余量不小于 1mm，在此取 C2=2mm， 查《過程設(shè)備設(shè)計與選型基礎(chǔ)》得 C1=0mm，焊接系數(shù) Φ=，設(shè)計溫度下 16MnR 的許用應(yīng)力 MPat 93][ 1 ?? ，屈服極限 MPaS 325?? ， 0Cr18Ni10Ti 的許用應(yīng)力 MPat 79][ 2 ?? 。 計算厚度： ? ?mmpDpctic2??????????? 設(shè)計厚度： mmCd 2??????? 名義厚度： 貴州大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 23頁 mm33 1????????向上圓整Cdn ?? 有效厚度： mmCCCnne31)20(33)( 211???????????? 查 GB151— 1999，復(fù)合層金屬板的厚度不小于 3mm，即 mm42 ?? ，則復(fù)合板的許用應(yīng)力： M P aetett4314793193][][][212211???????????????? 則復(fù)合板的有效厚度 mmee )431(21 ???? ??? 校核 操作溫度下復(fù)合板的許用應(yīng)力 ： MPaee 1 4431480311 1 9][][][212211???????????????? 試驗壓力值 TP ： ? ?? ?M P aPP tT 1 ??????? 壓力試驗前圓筒的薄膜應(yīng)力 T? ： 貴州大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 24頁 ? ?M P aDPeeiTT9 9 3 0352)351 4 0 0(2?????????? 因為 M P asT 9 22 3 ????? ??? ，所以選材合格 壓力及應(yīng)力計算 圓筒的最大允許工作壓力 ??wP ? ? ? ?M P aDPeitew3514002???????????? 因為 ? ? Cw PP ? ，所以滿足條件。 計溫度下圓筒的計算應(yīng)力 t? ? ?MPaDPeeict352)351400(2?????????? 因為 ? ? M p att ???? ??? ，所以滿足強度校核條件。 殼體筒體 封頭 計算與校核 封頭設(shè)計原則上應(yīng)根據(jù)封頭在內(nèi)壓作用下的應(yīng)力分析以及與之相連的筒體的邊緣應(yīng)力分析進行強度校核。但實際上由于按應(yīng)力分析進行設(shè)計十分復(fù)雜，所以規(guī)定中對于僅受靜載荷的一般封頭，僅以遠離封頭地區(qū)的薄膜應(yīng)力或彎曲應(yīng)力進行分析加以限制。對于由于各種原因所引起的邊緣應(yīng)力，僅在結(jié)構(gòu)形式上定性的加以限制，或在計算中直接引用某個參數(shù)，把按薄膜應(yīng)力或彎曲應(yīng)力求出的壁厚適當(dāng)放大。 壓力容器封頭的種類較多，分為凸形封頭、錐殼、變徑段、平蓋及緊縮口等，其中凸形封頭包括半球形封頭、橢圓形封頭、蝶形封頭和球冠形封頭。由于橢圓形封頭的橢球部分 經(jīng)線曲率變化平滑連續(xù)，應(yīng)力分布比較均勻，且橢圓形封頭深 貴州大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 25頁 度較半球形封頭小得多，易于沖壓成型，是目前中、低壓容器中應(yīng)用較多之一，所以，選用標(biāo)準橢圓形封頭。則形狀系數(shù) K=1。此時， 2)(2 ?? hHDi ，則曲面高度 mmhH 350)( ?? ，根據(jù) JB/T47462020 得，當(dāng)封頭公稱直徑 DN2020mm時，直邊高度 h=25mm則 H=375mm。 圖 殼程筒體封頭 根據(jù)操作介質(zhì)、設(shè)計 壓力、設(shè)計溫度等條件，選取筒體封頭材料為復(fù)合材料16MnR+0Cr18Ni10Ti 。設(shè)計壓力 PC= ，設(shè)計溫度 T=420℃ ，內(nèi)徑Di=1400mm。查 GB151— 1999，當(dāng)介質(zhì)為壓縮腐蝕氣體的碳素鋼制換熱器時，腐蝕余量不小于 1mm，在此取 C2=2mm，查《過程設(shè)備設(shè)計與選型基礎(chǔ)》得C1=0mm，焊接系數(shù) Φ=，設(shè)計溫度下 16MnR 的許用應(yīng)力 MPat 93][ 1 ?? ，0Cr18Ni10Ti 的許用 應(yīng)力 MPat 79][ 2 ?? 。 計算厚度： ? ?mmpDpctic1 4 0 ???????????? 設(shè)計厚度： mmCd 2??????? 名義厚度： mm331????????向上圓整Cdn ?? 貴州大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 26頁 有效厚度： mmCCCnne31)20(33)( 211???????????? 查 GB151— 1999，復(fù)合層金屬板的厚度不小于 3mm，即 mm42 ?? ，則復(fù)合板的許用應(yīng)力： M P aetett4314793193][][][212211???????????????? 則復(fù)合板的有效厚度 mmee )431(21 ???? ??? 校核 根據(jù) GB150— 2020，標(biāo)準橢圓形封頭的有效厚度不應(yīng)小于封頭內(nèi)直徑的%： mmD i1 4 0 0%% in????? 由于 封頭 m in35 ?? ?? mme 所以，滿足最小厚度要求。 壓力及應(yīng)力計算 圓筒的最大允許工作壓力 ??wP ： ? ? ? ?M P aKDPeitew2?????????????? 因為 ? ? Cw PP ? ，所以滿足條件。 管箱 設(shè)計 貴州大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 27頁 管箱 壁厚計算與校核 筒體管箱材料為 16MnR+0Cr18Ni10Ti，設(shè)計壓力 PC=，設(shè)計溫度T=330℃ ，內(nèi)徑 Di=1400mm。查 GB151— 1999，當(dāng)介質(zhì)為壓縮腐蝕氣體的碳素鋼制換熱器時，腐蝕余量不小于 1mm，在此取 C2=2mm，查《過程設(shè)備設(shè)計與選型基礎(chǔ)》得 C1=0mm，焊接系數(shù) Φ=，設(shè)計溫度下 16MnR 的許用應(yīng)力MPat 134][ 1 ?? ，屈服極限 MPaS 325?? ， 0Cr18Ni10Ti 的許用應(yīng)力 MPat 82][ 2 ?? 。 計算厚度： ? ?mmpDpctic 3 421 4 0 2??????????? 設(shè)計厚度： mmCd 2??????? 名義厚度： mm24 1????????向上圓整Cdn ?? 有效厚度： mmCCCnne22)20(24)( 211???????????? 查 GB151— 1999，復(fù)合層金屬板的厚度不小于 3mm，即 mm42 ?? ，則復(fù)合板的許用應(yīng)力： M P aetett12642248222134][][][212211???????????????? 貴州大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 28頁 則復(fù)合板的有效厚度 mmee )422(21 ???? ??? 校核 操作溫度下復(fù)合板的許用應(yīng)力 ： MPaee 3 7422485221 4 7][][][212211???????????????? 試驗壓力值 TP ： ? ?? ?M P aPP tT126??????? 壓力試驗前圓筒的薄膜應(yīng)力 T? ： ? ?M P aDPeeiTT 5 2262)261 4 0 0(2??????????