【正文】 拿到任務(wù)書之后，大家就爭(zhēng)先沖進(jìn)了。 化工原理課程設(shè)計(jì)說明書 第 33 頁(yè) 共 35 頁(yè) 主要零部件匯總表 表 28 零部件匯表 項(xiàng)目 厚度 材料 備注 殼體 8mm Q235A 管板 40mm 16MnR 兼作法蘭， 焊接 封頭 8mm Q235A 筒體 法蘭 法蘭 T JB740192 墊片 墊片 GB 3985 螺柱 M16 Q235A 螺柱 M12 Q235A 殼程進(jìn)口法蘭 M16 Q235A 殼程出口法蘭 M12 Q235A 支座 A2 Q235A 管箱 150 16MnR 殼程入口接管 Q235A 殼程出口接管 Q235A 管程入口接管 Q235A 管程出口接管 6 Q235A 折流板 9 Q235A 拉桿 16MnR 化工原理課程設(shè)計(jì)說明書 第 34 頁(yè) 共 35 頁(yè) 心得體會(huì) 為期四周的課程設(shè)計(jì)，給安逸了整個(gè)暑假的我們帶來(lái)了一次較大的挑戰(zhàn)。在管板上的分程隔板深度一般不少于 4 mm,槽寬為 12mm。為了保證隔板與管箱法蘭的密封面處于同一上，在制造上常將管箱法蘭加工成半成品（密封面不加工）。 〔 4〕 分程隔板應(yīng)滿焊于管箱上。 拉桿的尺寸 〔 11〕 選擇拉桿直徑為 16mm，拉桿螺紋公稱直徑 nd 為 16mm， aL 為 20mm,bL ≥ 60mm，管板上拉桿孔深 dL 為 20mm。 圖 24 折流板 拉桿、定距管 拉桿的結(jié)構(gòu)形式 拉桿定距管結(jié)構(gòu) 〔 4〕 ： 拉桿一端用螺紋擰入管板，每?jī)蓧K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如設(shè)備圖。 。 化工原理課程設(shè)計(jì)說明書 第 31 頁(yè) 共 35 頁(yè) 折流板的管孔 ： 〔 13〕 當(dāng)換熱管外徑 d為 25mm 時(shí)，折流板管孔直徑為 ,允許偏差為 +。 折流板與殼體的間隙 〔 8〕 ： 查表得： 當(dāng)公稱直徑 DN為 500～ 900時(shí)，折流板的名義外直徑為 ，折流板允許外徑偏差為 。 折流板的安裝 ： ? ? ? ?21 4 2 0 1 0 02Bl L b m m??? ? ? ? ?????〔 1〕 其中： l —— 殼程入口接管旁 第一塊折流板距離管板非密封面的距離 ； 1L —— 殼程接管位置最小尺寸 ； 2B —— 防沖板長(zhǎng)度，無(wú)防沖板時(shí)可取 2 iBd? 。 b? ＜ ? ?cr? 同理： s? ＜ ? ?cr? 所以，本 再沸 器不需要安裝膨脹節(jié)。 224Ddi ??222 5 2 1 8 .1 64 mm??? 2523 .1 4 2 .0 2 1 0 1 4 6 6 .23008 .1 6??????????cr M P a? ? ?2?? b tbs QNA? ? ?化工原理課程設(shè)計(jì)說明書 第 30 頁(yè) 共 35 頁(yè) ? ??cr cr?? 1 4 6 6 .2 4 8 8 .73?? M Pa 其中： —— 壓桿的穩(wěn)定安全系數(shù)。焊接結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，抗拉脫力強(qiáng)，當(dāng)焊接部分滲漏時(shí)，可以補(bǔ)焊。 強(qiáng)度 焊接 是 為了保證 管板與換熱管密封性 及抗拉脫強(qiáng)度的焊接 。 600 2 8 584? ? ? ? ?LD mm 圖 23 布管圖 法蘭的選定 管板法蘭蓋的選定 由于換熱器管板是管板法蘭一體式選擇，所以管板法蘭蓋選擇 T 型板式平 焊式法蘭。 〔 1〕 本設(shè)計(jì)中，選擇換熱管心距 S=32mm，分程隔板槽兩側(cè)相鄰管中心距 nS =44mm。但殼程不易清洗，因?yàn)楸驹O(shè)計(jì) 含少量苯的甲苯溶液 走管程，所以可以選擇三角形排列。 ※選用上述管板尺寸時(shí)，若管板密封面尺寸和 螺 栓中心孔 尺寸與相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)法蘭不符合時(shí)，以標(biāo)準(zhǔn)法蘭為準(zhǔn)。 碳鋼管板的隔板槽寬度為 12mm，槽深一般不小于 4mm。 在本設(shè)計(jì)中，選定固定管板 式 換熱器兼作法蘭的管板。它除了與管子和殼體等連接外，還 是 換熱器的一個(gè)重要受壓元件。一般接管不 得突出殼體的內(nèi)表面。 11L 216 , L 166? ? ?m m m m入 口 接 管 出 口 接 管。 〔 1〕 無(wú)補(bǔ)強(qiáng)圈時(shí)，殼程接管的最小尺寸 1L （接管中心距離管板密封面的長(zhǎng)度）為： 01 ( 4 )2? ? ? ?dL b C〔 4〕 mm 其中： 0d —— 接管外徑 ； b —— 管板厚度 ； C —— 取 3 ( S ) ,CS? 為 殼 體 厚 度 且 不 小 于 50100mm。 化工原理課程設(shè)計(jì)說明書 第 21 頁(yè) 共 35 頁(yè) 接管最小位置 在換熱器設(shè)計(jì)中，為了使傳熱面積得以充分利用，殼程流體進(jìn)、出口接管應(yīng)盡量靠近兩端管板，而管箱進(jìn)、出口接管應(yīng)盡量靠近管箱法蘭，可縮短管箱殼體長(zhǎng)度，減輕設(shè)備質(zhì)量。 2 2 20 .7 8 5 6 0 0 2 8 2 7 4 3 .3 44?? ? ? ?iA D m m 化工原理課程設(shè)計(jì)說明書 第 20 頁(yè) 共 35 頁(yè) 2 220 0 . 7 8 5 2 3 2 2 5 1 1 3 8 8 2 . 74?? ? ? ? ?ndC m m 2 3 2 1 4 4 .4 0 .1 9 92 8 2 7 4 3 .3 4 1 1 3 8 2 2 .7? ???? 當(dāng)量壓差： ? ?1a s tP P P ?? ? ?〔 1〕 ? ?0. 4 0. 2 1 0. 19 9 0. 16? ? ? ? ? M P a 2 8 2 7 4 3 . 3 4 1 1 3 8 8 2 . 7 0 . 5 9 72 8 2 7 4 3 . 3 4? ??? ? ?ACA〔 1〕 管子最大應(yīng)力： ? ? 21 ?????????s tatP P GP? ??〔 1〕 ? ?0 . 4 0 . 2 ( 0 . 7 3 )1 0 . 1 60 . 1 9 9 0 . 5 9 7? ? ???????? ?? ? aMP 查得管板 ? ? 113? ? ar MP，換熱管 ? ? 113? ? at MP 所以管板的強(qiáng)度校核： max ? ? aMP＜ ??? = 換熱管的強(qiáng)度校核： ,max ? ?taMP＜ ??t? =113MPa 所以強(qiáng)度符合要求。 筒體的強(qiáng)度計(jì)算 〔 5〕 由工藝設(shè)計(jì)給定溫度 140℃，設(shè)計(jì)壓力 P=,選擇 Q235B,材料在 140℃時(shí)的許用應(yīng)力 []t? =113 MPa ,焊縫 系數(shù)取 1?? ,腐蝕 裕度 1? ? mmc,屈服強(qiáng)度235? ?s MPa ,則計(jì)算厚度 ? ?2 c it cPD P? ??? ?〔 1〕 其中： ? —— 圓筒的計(jì)算厚度 ； cP —— 圓筒的設(shè)計(jì) 內(nèi)壓， aMP ； iD —— 圓筒內(nèi)徑 ； ??t? —— 鋼板在設(shè)計(jì)溫度下的 許 用應(yīng)力， aMP ； ? —— 焊縫系數(shù) 。 封頭的設(shè)計(jì) 〔 5〕 當(dāng)公稱直徑為 600mm時(shí)，材料為 Q235A/B/C 的碳素鋼，封頭的厚度為 8 mm。 〔 1〕 碳素鋼殼體、管箱的厚度可以按標(biāo)準(zhǔn)查表 〔 1〕 查得： 當(dāng)公稱直徑為 600mm時(shí)，材料為 Q235A/B/C 的碳素鋼，殼體的厚度為 8 mm, 質(zhì)量為 120kg/m。其直徑系列應(yīng)與封頭、連接法蘭的系列相匹配，以便于法蘭，封頭的選型。 工藝設(shè)計(jì)匯總表 表 12 工藝設(shè)計(jì)匯總表 設(shè)備名稱 再沸器 殼程 管程 物料名稱 進(jìn)口 水蒸氣 混合液 出口 水 氣液混合物 質(zhì)量流量 /（ Kg/h） 進(jìn)口 出口 操作溫度 /℃ 進(jìn)口 140 110 出口 140 110 苯摩爾分?jǐn)?shù) 熱流量 Q/kw 操作壓力（絕） /Mpa 定性溫度 tm/℃ 140 110 液體物性參數(shù) 比定壓熱容 Cp/(kJ/()) 熱導(dǎo)率 r/(W/()) 密度 p/(kg/m3) /() 表面張力243。 w? －管壁熱導(dǎo)率， d. 用式 11? ? ? ? ???oo w oi owoiiK Rdd R dRd d di 〔 1〕 計(jì)算顯熱段傳熱系數(shù) KL 化工原理課程設(shè)計(jì)說明書 第 7 頁(yè) 共 35 頁(yè) 45521. 718 10 25 4. 133 6 10 25251(577 .6 21 21 2319. 02 10 )395 .0 3 W /( m .k )???? ? ? ?? ? ??? ? ??LK 蒸發(fā)段傳熱系數(shù) KE 計(jì)算傳熱管內(nèi)釜液 Gh=3600 = (kg/() a. 當(dāng) xe= 時(shí) ,用式 0. 9 0. 5 0. 1[ (1 ) / ] ( / ) ( / )? ? ? ? ? ?tt v vbbX x x〔 1〕 ? ? 0 .9 0 . 0 .1 3 2 0 .1 3 2 ( 6 .2 7 8 0 .1 6 ) ( 0 .2 4 6 0 .0 0 9 )??ttX = 計(jì)算 1/xtt=1/= 由 Gh及 1/xtt查圖 329得α E= 當(dāng) x= 1/xtt= 再由 Gh及 1/xtt查圖 329 得 a’ = b. 用式 39。 c. 污垢熱阻及管壁熱阻 沸騰側(cè) Ri= 104 105 管壁熱阻 ??ww bR〔 1〕 =247。232=(1/()) 用式 Re??M4〔 1〕 計(jì)算冷凝膜的 Re0 Re0=4247。247。247。= 化工原理課程設(shè)計(jì)說明書 第 6 頁(yè) 共 35 頁(yè) 用式 0 .8 0 .4iii0 .0 2 3 R e Prd???〔 1〕 計(jì)算顯熱段傳熱管內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) α i=18388 247。 NT－傳熱管數(shù) . 用式 Re??ibdG 〔 1〕 計(jì)算 Re=247。232= kg/() 式中： s0－管內(nèi)流通截面積 ,m2。247。= kg/s 式中： Db－蒸發(fā)質(zhì)量流量， kg/s。 t－管心距， mm d0－傳熱管外徑， mm 且取管程進(jìn)口管直徑 D0=159mm,出口管直徑 D0=219mm 傳熱系數(shù) KL 設(shè)傳熱管出口處汽化率 xe= 則用式 ? bt eDW x 〔 1〕 計(jì)算循環(huán)量 Wt=247。247。 換熱管數(shù) 擬用傳熱管規(guī)格為 ∮ 25 2mm ，管長(zhǎng) L=3000mm，則根據(jù)式 ?? PT OAN dL 〔 1〕 計(jì)算傳熱管數(shù) NT= 247。505247。 傳熱溫差 用式 ? ? ?m bt T t 〔 1〕 計(jì)算傳熱溫差△ tm=140110=30℃ 式中： T－殼程水蒸氣冷凝溫度； tb－釜液的泡點(diǎn)。 設(shè)計(jì)條件及物性參數(shù) 管程和殼程設(shè)計(jì)條件如下表 表 11 管程與殼程狀態(tài)及設(shè)計(jì)條件 殼程 管程 溫度 /℃ 140 110