【導讀】畢業(yè)論文（設計）。題目：年產30萬噸合成氨廠變換工段列管式換熱器E04102

　　

【正文】 貴州大學畢業(yè)論文（設計） 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 mA ???? 則 裕度 %20%%100 00 ?????? ??? A AAw ∴假設成立 。 貴州大學畢業(yè)論文（設計） 第 22頁 第二章 強度計算 表 殼程 管程 設計壓力 /MPa 操作壓力 /MPa 設計溫度 /℃ 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 殼體設計 殼體筒體壁厚計算與校核 筒體材料為 16MnR+0Cr18Ni10Ti，設計壓力 PC=，設計溫度T=420℃ ，內徑 Di=1400mm。查 GB151— 1999，當介質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《過程設備設計與選型基礎》得 C1=0mm，焊接系數(shù) Φ=，設計溫度下 16MnR 的許用應力MPat 93][ 1 ?? ， 屈 服 極 限 MPaS 325?? ， 0Cr18Ni10Ti 的 許 用 應 力MPat 79][ 2 ?? 。 計算厚度： ? ?mmpDpctic2??????????? 設計厚度： mmCd 2??????? 貴州大學畢業(yè)論文（設計） 第 23頁 名義厚度： mm33 1????????向上圓整Cdn ?? 有效厚度： mmCCCnne31)20(33)( 211???????????? 查 GB151— 1999，復合層金屬板的厚度不小于 3mm，即 mm42 ?? ，則復合板的許用應力： M P aetett4314793193][][][212211???????????????? 則復合板的有效厚度 mmee )431(21 ???? ??? 校核 操作溫度下復合板的許用應力 ： M P aee43148031119][][][212211???????????????? 試驗壓力值 TP ： ? ?? ?M P aPP tT 1 ??????? 壓力試驗前圓筒的薄膜應力 T? ： 貴州大學畢業(yè)論文（設計） 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 力計算 圓筒的最大允許工作壓力 ??wP ? ? ? ?M P aDPeitew351 4 0 02???????????? 因為 ? ? Cw PP ? ，所以滿足條件。 計溫度下圓筒的計算應力 t? ? ?M P aDPeeict352)351 4 0 0(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 封頭設計原則上應根據(jù)封頭在內壓作用下的應力分析以及與之相連的筒體的邊緣應力分析進行強度校核。但實際上由于按應力分析進行設計十分復雜，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)的薄膜應力或彎曲應力進行分析加以限制。對于由于各種原因所引起的邊緣應力，僅在結構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 力或彎曲應力求出的壁厚適當放大。 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線曲率變化平滑連續(xù)，應力分布比較均勻，且橢圓形封頭深 貴州大學畢業(yè)論文（設計） 第 25頁 度較半球形封頭小得多，易于沖壓成型，是目前中、低壓容器中應用較多之一，所以，選用標準橢圓形封頭。則形狀系數(shù) K=1。此時， 2)(2 ?? hHDi ，則曲面高度 mmhH 350)( ?? ，根據(jù) JB/T47462021 得，當封頭公稱直徑 DN2021mm時，直邊高度 h=25mm則 H=375mm。 圖 殼程筒體封頭 根據(jù)操作介質、設計 壓力、設計溫度等條件，選取筒體封頭材料為復合材料16MnR+0Cr18Ni10Ti 。設計壓力 PC= ，設計溫度 T=420℃ ，內徑Di=1400mm。查 GB151— 1999，當介質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《過程設備設計與選型基礎》得C1=0mm，焊接系數(shù) Φ=，設計溫度下 16MnR 的許用應力 MPat 93][ 1 ?? ，0Cr18Ni10Ti 的許用 應力 MPat 79][ 2 ?? 。 計算厚度： ? ?mmpDpctic???????????? 設計厚度： mmCd 2??????? 名義厚度： mm331????????向上圓整Cdn ?? 貴州大學畢業(yè)論文（設計） 第 26頁 有效厚度： mmCCCnne31)20(33)( 211???????????? 查 GB151— 1999，復合層金屬板的厚度不小于 3mm，即 mm42 ?? ，則復合板的許用應力： M P aetett4314793193][][][212211???????????????? 則復合板的有效厚度 mmee )431(21 ???? ??? 校核 根據(jù) GB150— 2021，標準橢圓形封頭的有效厚度不應小于封頭內直徑的%： mmD i1400%% in????? 由于 封頭 m in35 ?? ?? mme 所以，滿足最小厚度要求。 壓力及應力計算 圓筒的最大允許工作壓力 ??wP ： ? ? ? ?M P aKDPeitew 4 0 012?????????????? 因為 ? ? Cw PP ? ，所以滿足條件。 管箱 設計 貴州大學畢業(yè)論文（設計） 第 27頁 管箱 壁厚計算與校核 筒體管箱材料為 16MnR+0Cr18Ni10Ti，設計壓力 PC=，設計溫度T=330℃ ，內徑 Di=1400mm。查 GB151— 1999，當介質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《過程設備設計與選型基礎》得 C1=0mm，焊接系數(shù) Φ=，設計溫度下 16MnR 的許用應力MPat 134][ 1 ?? ，屈服極限 MPaS 325?? ， 0Cr18Ni10Ti 的許用應力MPat 82][ 2 ?? 。 計算厚度： ? ?mmpDpctic1 4 0 2??????????? 設計厚度： mmCd 2??????? 名義厚度： mm24 1????????向上圓整Cdn ?? 有效厚度： mmCCCnne22)20(24)( 211???????????? 查 GB151— 1999，復合層金屬板的厚度不小于 3mm，即 mm42 ?? ，則復合板的許用應力： 貴州大學畢業(yè)論文（設計） 第 28頁 M P aetett12642248222134][][][212211???????????????? 則復合板的有效厚度 mmee )422(21 ???? ??? 校核 操作溫度下復合板的許用應力 ： M P aee42248522147][][][212211???????????????? 試驗壓力 值 TP ： ? ?? ?M P aPP tT126??????? 壓力試驗前圓筒的薄膜應力 T? ： ? ?M P aDPeeiTT 5 2262)261 4 0 0(2?????????? 因為 M P asT 9 22 3 ????? ??? ，所以選材合格 壓力及應力計算 圓筒的最大允許工作壓力 ??wP ： ? ? ? ?M P aDPeitew241 4 0 011 2 62622???????????? 貴州大學畢業(yè)論文（設計） 第 29頁 因為 ? ? Cw PP ? ，所以滿足條件。 計溫度下圓筒的計算應力 t? ? ?M P aDPeeict 1 1262)261 4 0 0(2?????????? 因為 ? ? M p att ???? ??? ，所以滿足強度校核條件。 管箱封頭 計算與校核 封頭設計原則上應根據(jù)封頭在內壓作用下的應力分析以及與之相連的筒體的邊緣應力分析進行強度校核。但實際上由于按應力分析進行設計十分復雜，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)的薄膜應力或彎曲應力進行分析加以限制。對于由于各種原因所引起的邊緣應力，僅在結構形式上定性的加以限制，或在計算中直接引用某個參數(shù)，把按薄膜應力或彎曲應力求出的壁厚適當放大。 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線曲率變化平滑連續(xù)，應力分布比較均勻，且橢圓形封頭深度較半球形封頭小得多，易于沖壓成型，是目前中、低壓容器中應用較多之一，所以，選用標準橢圓形封頭。則形狀系數(shù) K=1。此時， 2)(2 ?? hHDi ，則曲面高度 mmhH 350)( ??