【正文】 ??? MPa 設(shè)計溫度許用應(yīng)力 ???t MPa 試驗溫度下屈服點 ?s MPa 鋼板負(fù)偏差 C1 mm 腐蝕裕量 C2 mm 焊接接頭系數(shù) ? 厚度及重量計算 計算厚度 ? = = mm 有效厚度 ?e =?n C1 C2= mm 名義厚度 ?n = mm 重量 Kg 壓力試驗時應(yīng)力校核 壓力試驗類型 液壓試驗 試驗壓力值 PT = = (或由用戶輸入 ) MPa 壓力試驗允許通過 的應(yīng)力水平 ???T ???T? ?s = MPa 試驗壓力下 圓筒的應(yīng)力 ?T = = MPa 校核條件 ?T? ???T 校核結(jié)果 合格 壓力及應(yīng)力計算 最大允許工作壓力 [Pw]= = MPa 設(shè)計溫度下計算應(yīng)力 ?t = = MPa ???t? MPa 校核條件 ???t? ≥ ?t 結(jié)論 合格 PD Pc itc2[ ]? ??[][]??tp DT i ee.( ).??? ?22? ? ??e ti e[ ]( )D?P Dc i ee( )???2 內(nèi)壓橢圓封頭校核 計算單位 南京工業(yè)大學(xué)過程裝備與控制工程系 計算條件 橢圓封頭簡圖 計算壓力 Pc MPa 設(shè)計溫度 t ? C 內(nèi)徑 Di mm 曲面高度 hi mm 材料 16MnR(熱軋 ) (板材 ) 試驗溫度許用應(yīng)力 ??? MPa 設(shè)計溫度許用應(yīng) 力 ???t MPa 鋼板負(fù)偏差 C1 mm 腐蝕裕量 C2 mm 焊接接頭系數(shù) ? 厚度及重量計算 形狀系數(shù) K = 16 2 2 2???? ???????????Dhii = 計算厚度 ? = KPD Pc it c2 0 5[ ] .? ?? = mm 有效厚度 ?e =?n C1 C2= mm 最小厚度 ?min = mm 名義厚度 ?n = mm 結(jié)論 滿足最小厚度要求 重量 Kg 壓 力 計 算 最大允許工作壓力 [Pw]= 2 0 5[ ] .? ???t ei eKD? = MPa 結(jié)論 合格 延長部分兼作法蘭固定式管板 設(shè)計單位 南京工業(yè)大學(xué)過程裝備與控制工程系 設(shè) 計 計 算 條 件 簡 圖 設(shè)計壓力 ps MPa 設(shè)計溫度 Ts 350 C? 平均金屬溫度 ts 314 ?C 裝配溫度 to 15 ?C 殼 材料名稱 16MnR(正火 ) 設(shè)計溫度下許用應(yīng)力 [?]t 134 Mpa 程 平均金屬溫度下彈性模量 Es +05 Mpa 平均金屬溫度下熱膨脹系數(shù)?s mm/mm?C 圓 殼程圓筒內(nèi)徑 Di 700 mm 殼 程 圓 筒 名義厚 度 ?s 6 mm 殼 程 圓 筒 有效厚 度 ?se mm 筒 殼體法蘭設(shè)計溫度下彈性模量 Ef’ +05 MPa 殼程圓筒內(nèi)直徑橫截面積 A= ? Di2 +05 mm2 殼程圓筒金屬橫截面積 As=??s ( Di+?s ) 9403 mm2 管 設(shè)計壓力 pt MPa 箱 設(shè)計溫度 Tt 300 ?C 圓 材料名稱 筒 設(shè)計溫度下彈性模量 Eh +05 MPa 管箱圓筒 名義 厚度 (管箱為高頸法蘭取法蘭頸部大小端平均值 )?h 16 mm 管箱圓筒 有效 厚度 ?he 4 mm 管箱法蘭設(shè)計溫度下彈性模量 Et” +05 MPa 材料名稱 20G(正火 ) 換 管子平均溫度 tt 230 ?C 設(shè)計溫度下管子材料許用應(yīng)力 [?]tt 92 MPa 設(shè)計溫度下管子材料屈服應(yīng)力 ?st 147 MPa 熱 設(shè)計溫度下管子材料彈性模量 Ett +05 MPa 平均金屬溫度下管子材料彈性模量 Et +05 MPa 平均金屬溫度下管子材料熱膨脹系數(shù) ?t mm/mm?C 管 管子外徑 d 25 mm 管子壁厚 ?t 2 mm 注： 管子根數(shù) n 351 換熱管中心距 S 32 mm 換 一根管子金屬橫截面積 a d? ??? ?t t( ) mm2 換熱管長度 L 3000 mm 管子有效長度 (兩管板內(nèi)側(cè)間距 ) L1 2900 mm 管束模數(shù) Kt = Et na/LDi 3790 MPa 管子回轉(zhuǎn)半徑 2t2 )2( ???? ddi mm 熱 管子受壓失穩(wěn)當(dāng)量長度 lcr 10 mm 系數(shù) Cr = tsttE ?? /2 比值 lcr /i 管子穩(wěn)定許用壓應(yīng)力 ( ilC crr?? ) 22 )(2][ il Ecrtcr ?? ? MPa 管 管子穩(wěn)定許用壓應(yīng)力 (C licrr ? ) ?????? ??rcrtscr C il212][ ?? MPa 材料名稱 16MnR(正火 ) 設(shè)計溫度 tp 350 ?C 管 設(shè)計溫度下許用應(yīng)力 ???rt 116 MPa 設(shè)計溫度下彈性模量 Ep +05 MPa 管板腐蝕裕量 C2 2 mm 管板輸入厚度 ?n 50 mm 管板計算厚度 ? 48 mm 隔板槽面積 (包括拉桿和假管區(qū)面積 )Ad 0 mm2 板 管板強(qiáng)度削弱系數(shù) ? 管板剛度削弱系數(shù) ? 管子加強(qiáng)系數(shù) K D E na E L2 1 318? . /i t p? ?? K = 管板和管子連接型式 焊接 管板和管子脹接 (焊接 )高度 l mm 脹接許用拉脫應(yīng)力 [q] MPa 焊接許用拉脫應(yīng)力 [q] 46 MPa 管 材料名稱 16MnR(正火 ) 管箱法蘭厚度 ?f 46 mm 法蘭外徑 Df 860 mm 箱 基本法蘭力矩 Mm +07 N?mm 管程壓力操作工況下法蘭力 Mp +07 N?mm 法蘭寬度 2/)(iff DDb ?? 80 mm 法 比值 ?h i/D 比值 ?f i/D 系數(shù) C (按 ?h/Di ,?f”/Di , 查 GB1511999圖 25) 蘭 系數(shù) ?”(按 ?h/Di ,?f”/Di ,查 GB1511999圖 26) 旋轉(zhuǎn)剛度 ]22[121 h3iffifff ?? EDbD bEK ??????????? MPa 材料名稱 16MnR(正火 ) 殼 殼體法蘭厚度 ?f39。 滿足支座本體允許載荷的要求。 水平力取 pe 與 pw 兩者的大值，即 P＝ Pe+=+*3366= 支座安裝尺寸為 D： D= mmslbD ni 8 6 7)(2)2()22( 122223 ??????? ??? 式中， 2? 為耳式支座側(cè)板厚度； 3? 為耳式支座襯板厚度。 q0 為基本風(fēng)壓，假設(shè)該填料塔安裝在南京地區(qū)，南京地區(qū)的 q0 ＝ 550N/m2 。支座材料 Q235－ A*F。 根據(jù)筒徑選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭直邊高： 25 曲邊高： 200 壁厚： 6 換熱管（ GB1511999） 管子材料： 16MnR 根據(jù)上節(jié)中計算的管子內(nèi)徑選用尺寸：φ 25 2 管長： 3000 根數(shù)： 345 實排根數(shù)： 351（外加 6 根拉桿） 排列形式：正三角形 中心距： 32 管束中心排管數(shù)： 21 長徑比： 管程數(shù)據(jù) 管程數(shù)： 1 管程氣體流速： 1m/s 進(jìn)出口接管尺寸：φ 60 接管材料： 16Mn 法蘭類型：板式平焊法蘭（ HG2059397） 法蘭材料： 20R DN 法蘭外徑 中心孔直徑 法蘭厚度 法蘭內(nèi)徑 螺栓孔直徑 螺栓孔數(shù) 螺紋規(guī)格 50 140 110 16 59 14 4 M12 表 33 管程法蘭數(shù)據(jù) 殼程數(shù)據(jù) 殼程數(shù)： 1 殼程液體流速： 進(jìn)出口接管尺寸：φ 114 2 接管材料： 16Mn 法蘭類型：板式平焊法蘭（ HG2059397） 法蘭材料： 16MnR DN 法蘭外徑 中心孔直徑 法蘭厚度 法蘭內(nèi)徑 螺栓孔直徑 螺栓孔數(shù) 螺紋規(guī)格 100 210 170 18 116 18 4 M16 表 34 殼程法蘭數(shù)據(jù) 1折流板（ GB1511999） 材料： 16MnR 形式：單弓形 外直徑： 管孔直徑： 缺口弦高： 140 間距： 330 板數(shù)： 8 厚度： 6 1拉桿（ GB1511999） 直徑： 16 螺紋規(guī)格： M16 根數(shù)； 6 1耳座（ JB/T472592） （ 7）耳式支座選用及驗算 由于 該吸收塔相對結(jié)構(gòu)較小，故選用結(jié)構(gòu)簡單的耳式支座。 筒體 (1) 筒體內(nèi)徑 :700mm 設(shè)計壓力： Pc = wp = 設(shè)計溫度取 350? C 筒體材料： 16MnR 焊接接頭系數(shù) Φ= 鋼板厚度負(fù)偏差 C1=0,腐蝕裕量 C2=,厚度附加量 C= C1+ C2=. 筒體的計算厚度計算 δ = PDPc it c2[ ]? ??= *13 4*2 70 0* ??mm 考慮厚度附加量并圓整至鋼板厚度系列，得材料名義厚度 ?n = mmn 6?? 強(qiáng)度校核 有效厚度 ?e =?n C1 C2=5mm ?t = P Dc i ee( )???2 = *2 )5700(* ?? MPa ???t ?=134 MPa 符合強(qiáng)度要求。d m 。 根據(jù)計算所得的管子內(nèi)徑，按前述換熱設(shè)備設(shè)計選擇合適的管子型號和所需的管數(shù)及布管方式。 m2 OC/W 根據(jù)傳熱學(xué)，反應(yīng)器的傳熱系數(shù)為： K=1/（ i1α dtd 2? + oα1 +λt +Rf） 由于 dtd 2? 的值接近于 1，對 K 帶來的誤差小于 1%；鋼管的傳熱很快，對 K的影響也很小，故可將上式簡化為： K=1/（ i1α + oα1 +Rf） = 1 ??? W/（ m2 OC/W 和 m2 OC），管內(nèi)側(cè)的對流給熱系數(shù)為α i=80 W/（ m2 反應(yīng)過程中所需的熱量由導(dǎo)熱油供給，反應(yīng)器同時作為換熱器使用，根據(jù) GB151， 320oC時鋼的導(dǎo)熱系數(shù)為λ =（ m 反應(yīng)器內(nèi)的實際氣速為： u=τl= sm /3600* 3 ? （ 7）計算反應(yīng)熱 甲醇制氫的反應(yīng)實際為兩個反應(yīng)的疊合，即 CH3OH=CO+CO+H2O=CO2+H2+ 反應(yīng)過程中的一氧化碳全部由甲醇分解而得，由化學(xué)反應(yīng)式可知，每轉(zhuǎn)化 1kmol 的甲醇就可生成 1kmol 的一氧化碳，則反應(yīng)過程中產(chǎn)生的一氧化碳的物質(zhì)的量為 。 h)， R= )有理想氣體狀態(tài)方程 pV=nRT，可分別計算出進(jìn)料氣中甲醇和水的體積流量： 甲醇的體積流量 VA 為： VA= * )(**6 ?? m3/h 水的體積流量 VB為： VB= * )(**6 ?? m3/h 進(jìn)料氣的總質(zhì)量為： mo= += kg/h （ 2）計算反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率 進(jìn)入反應(yīng)器時甲醇的流量為 kg/h，出反應(yīng)器時甲醇的流量為 kg/h，則甲醇的轉(zhuǎn)化率 xAf為： xAf= %99%100* ?? 即反應(yīng)過程中消耗甲醇的物質(zhì)的量為： 99%= kmol/h （ 3）計算反應(yīng)體系的膨脹