【正文】 差 C1 mm腐蝕裕量 C2 mm焊接接頭系數(shù) f 厚度及重量計(jì)算計(jì)算厚度 d = = mm有效厚度 de =dn C1 C2= mm名義厚度 dn = mm重量 Kg壓力試驗(yàn)時(shí)應(yīng)力校核壓力試驗(yàn)類型 液壓試驗(yàn)試驗(yàn)壓力值PT = = (或由用戶輸入)MPa壓力試驗(yàn)允許通過的應(yīng)力水平 [s]T[s]T163。（按照GB1501998 等 面 積 補(bǔ) 強(qiáng) 法）接管：φ219 6 材料：20Gδ = ==d= =6mm mm=所增加的補(bǔ)強(qiáng)金屬截面積補(bǔ)強(qiáng)圈材料Q345R，外徑300mm，厚度6mm補(bǔ)強(qiáng)滿足要求。 C封頭材料：Q345R 焊接接頭系數(shù) Φ=鋼板厚度負(fù)偏差C1=,腐蝕裕量C2=,厚度附加量C= C1+ C2=.封頭的計(jì)算厚度計(jì)算選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，K=d = =考慮厚度附加量并圓整至鋼板厚度系列，取封頭名義厚度與筒體厚度相同，得材料名義厚度dn = 6mm.強(qiáng)度校核 有效厚度de =dn C1 C2=st = =[s] f=189MPa符合強(qiáng)度要求。 C筒體材料：Q345R 焊接接頭系數(shù) Φ=鋼板厚度負(fù)偏差C1=,腐蝕裕量C2=,厚度附加量C= C1+ C2=.筒體的計(jì)算厚度計(jì)算d = = 考慮厚度附加量并圓整至鋼板厚度系列，得材料名義厚度dn = 6mm.強(qiáng)度校核 有效厚度de =dn C1 C2=st = = MPa [s] f= MPa符合強(qiáng)度要求。結(jié)果如表46 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)按照GB1501998《鋼制壓力容器》進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算。4， 拉桿：采用Q235B鋼，φ16mm，共 6根5， 筒體：材料采用Q345R鋼，筒體內(nèi)徑φ500mm，厚度由GB150《鋼制壓力容器》標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算得到6， 封頭：采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭，材料采用Q345R鋼7， 管板：采用固定管板，其厚度可以按照GB151《管殼式換熱器》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，材料采用16MnII鋼確定了換熱器的結(jié)構(gòu)以后，必須對(duì)換熱器的所有受壓元件進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。換熱管排列方式為三角形排列，共排換熱管238根，另外再設(shè)6拉桿。℃/W105總傳熱系數(shù)KW/(℃/W查表45105換熱管材料導(dǎo)熱系數(shù)W/(m℃)αo=折流板圓缺部分的換熱管數(shù)nw切口上管子按圓弧比計(jì)入26β值β按表44折流板圓缺部分流通面積Ab折流板圓缺區(qū)流體流速ubm/s圓缺區(qū)平均流速umm/sum=殼程進(jìn)出口處流速uNsm/suNs=殼程摩擦因子fo查圖44折流板間錯(cuò)流管束壓降ΔpPaΔp=4 fo圓缺部分壓降ΔpPaΔp=進(jìn)出口局部壓降ΔpPaΔp=殼程壓降ΔpPaΔp=Δp+Δp+Δp殼程最大允許壓降[Δp]Pa查表4335000合理校核殼程壓降Δp＜[Δp]合理9，總傳熱系數(shù)計(jì)算內(nèi)容或項(xiàng)目符號(hào)單位計(jì)算公式或來源結(jié)果備注管內(nèi)污垢熱阻℃)參考表41800初算傳熱面積=Q/(Δt)6,換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容或項(xiàng)目符號(hào)單位計(jì)算公式或來源結(jié)果備注換熱管材料選用碳鋼無縫鋼管φ25換熱管內(nèi)，外徑；dm；換熱管管長Lm換熱管根數(shù)nn=/（πd L）238管程數(shù)根據(jù)管內(nèi)流體流速范圍選定2管程進(jìn)出口接管尺寸（外徑*壁厚）按接管內(nèi)流體流速＜3m/s 合理選取φ1596選取殼程數(shù)m1換熱管排列形式分程隔板槽兩側(cè)正方形排列，其余正三角形排列正三角形排列換熱管中心距SmS=管束中心排管數(shù)=（外加6根拉桿）殼體內(nèi)徑m=S（1）+（12）d換熱管長徑比L/L/合理實(shí)排換熱器管根數(shù)n作圖或按計(jì)算244折流板型式選定單弓形折流板折流板外徑m按GB1511999折流板缺口弦高h(yuǎn)m取h=折流板間距Bm取B=（～1）折流板數(shù)=L/B114殼程進(jìn)出口接管尺寸（外徑*壁厚）m合理選取φ2196選取7，管程傳熱與壓降計(jì)算內(nèi)容或項(xiàng)目符號(hào)單位計(jì)算公式或來源結(jié)果備注管程流速m/s=4/(nπ)管程雷諾數(shù)=/20371換熱器壁溫℃假定92管程流體給熱系數(shù)W/(℃)按定性溫度查物性表 冷卻水，混合氣體的粘度；Pa1， 原始數(shù)據(jù)計(jì)算內(nèi)容或項(xiàng)目符號(hào)單位計(jì)算公式或來源結(jié)果備注管程流體名稱冷卻水殼程流體名稱混合氣體冷卻水的進(jìn)出口溫度；℃給定20；30混合氣體的進(jìn)出口溫度；℃給定；40冷卻水混合氣體工作壓力；MPa給定；混合氣體的質(zhì)量流量kg/s給定2，定性溫度與物性參數(shù)計(jì)算內(nèi)容或項(xiàng)目符號(hào)單位計(jì)算公式或來源結(jié)果備注混合氣體的定性溫度℃=()/2 冷卻水的定性溫度℃=(+)/225冷卻水，混合氣體密度；kg/按定性溫度查物性表997；冷卻水，混合氣體比熱容；J/(kg安排水、甲醇、二氧化碳和氫氣的混合氣走殼程，冷卻水走管程。由于介質(zhì)換熱溫差不大，在工藝和結(jié)構(gòu)上均無特殊要求，因此選用固定管板式換熱器。：H=2135KJ/kg,總冷凝熱 Q=Hm==水顯熱變化Q= cmt=()= Q=Q+Q+ Q=冷卻介質(zhì)為循環(huán)水，采用中溫型涼水塔，則溫差△T=10℃用水量 w=Q/( ct)= ()=122563kg/h第二章 設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算和選型 　　根據(jù)給定的工藝設(shè)計(jì)條件，此設(shè)計(jì)有相變熱、冷流體間換熱的管殼式換熱器設(shè)計(jì)任務(wù)。K) c kJ/(kg液體混合物升溫所需熱量Q= cmt=(+) (17525)=管程：沒有相變化，同時(shí)一般氣體在一定的溫度范圍內(nèi)，熱容變化不大，以恒定值計(jì)算，這里取各種氣體的比定壓熱容為： kJ/(kg175 ℃ 甲醇H = Q=+= kJ/h以300℃導(dǎo)熱油c計(jì)算 c= kJ/(kgK)則導(dǎo)熱油用量 w=Q/(ct)=()=141484kg/h(E0102) 甲醇和水的飽和蒸氣在過熱器中175℃過熱到280℃,此熱量由導(dǎo)熱油供給.氣體升溫所需熱量為:Q= cmt=(+) (280175)=導(dǎo)熱油c= kJ/(kgK), c=(kg p水 = 　　　　　　　　　p總 = 再設(shè) T=175℃ 　 p甲醇=。 代如轉(zhuǎn)化率數(shù)據(jù) CH3OH —→ CO↑ + 2H2↑ + CH3OH CO + H2O　—→ CO2↑ + H2↑+ CO↑ 合并得到 CH3OH + H2O —→　 CO2↑ + H2↑ + CH3OH+ CO 氫氣產(chǎn)量為: 2700m/h= kmol/h甲醇投料量為: ⅹ32= kg/h水投料量為: ⅹⅹ18= kg/h (V0101) 進(jìn) : 甲醇 kg/h , 水 kg/h出: 甲醇 kg/h , 水 (E0101),汽化塔(T0101)、過熱器(E0102) 沒有物流變化 (R0101) 進(jìn) : 甲醇 , kg/h , 出 : 生成 CO ⅹⅹ44 = H ⅹⅹ2 = CO ⅹⅹ28 = 剩余甲醇 ⅹⅹ32 = 剩余水 ⅹⅹ18= kg/h 總計(jì) kg/h 吸收塔的總壓為1．5MPa, MPa ,操作溫度為常溫(25℃). 此時(shí),每m ，二氯化碳在碳酸丙烯酯中的溶解度數(shù)據(jù)見表1一l及表1—2。 管道布置設(shè)計(jì)計(jì)算。 機(jī)器選型計(jì)算。 二、設(shè)計(jì)參數(shù)：生產(chǎn)能為2700 Nm3/h 。生產(chǎn)能力為2700Nm179。/h 甲醇制氫生產(chǎn)裝置設(shè)計(jì)畢業(yè)論文前 言 3摘 要 4設(shè)計(jì)任務(wù)書 5第一章 工藝設(shè)計(jì) 6. 7 7 7 (V0101) 7(E0101),汽化塔(T0101)、過熱器(E0102) 7(R0101) 7 7 8 8(R0101) 8(E0102) 9(T0101) 9(E0101) 9(E0103) 10 11 11 11 11 17 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 17 17 18（按照GB1501998 等 面 積 補(bǔ) 強(qiáng) 法） 19（按照GB1501998 等 面 積 補(bǔ) 強(qiáng) 法） 19（GB1511999） 20（GB1511999） 20（GB1511999） 20 21 固定管板換熱器設(shè)計(jì)計(jì)算 21 22 前端管箱封頭計(jì)算 23 24 后端管箱封頭計(jì)算 25 26 28第三章 機(jī)器選型及管道設(shè)計(jì) 39 39 39 39 39 40 40（確定幾種主要管道尺寸的方法如下） 41 41 41 47 48 48 48第四章　自動(dòng)控制方案設(shè)計(jì) 49 49 49 49第五章 技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià) 50 50 50 51 53 54 54 55小結(jié) 56參考文獻(xiàn) 56一、題目：生產(chǎn)能力為2700 Nm3/h甲醇制氫生產(chǎn)裝置。三、計(jì)算內(nèi)容： 工藝計(jì)算：物料衡算和能量衡算。 設(shè)備布置設(shè)計(jì)計(jì)算。 四、圖紙清單： 物料流程圖 工藝流程圖 換熱器總裝圖換熱器零件圖 管道布置圖 管道空視圖 第一章 工藝設(shè)計(jì). 甲醇蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)方程式： 　　　　　　　　　　　CH3OH—→CO↑ + 2H2↑ 　　　　　　　　　　 CO + H2O —→CO2↑ + H2 CH3OHF分解為CO,轉(zhuǎn)化率99％,CO變換轉(zhuǎn)化率99％,反應(yīng)溫度 280℃,反應(yīng)壓力為1. 5 MPa,醇水投料比1:(mol)。, ,則此時(shí)吸收塔的吸收能力為: = =pM/RT=[(+25)]=CO體積量 V=據(jù)此,所需吸收液量為 考慮吸收塔效率以及操作彈性需要,取吸收量為 ,PSA系統(tǒng) 略.各節(jié)點(diǎn)的物料量綜合上面的工藝物料衡算結(jié)果,給出物料流程圖及各節(jié)點(diǎn)的物料量, 要使甲醇完全汽化，則其氣相分率必然是甲醇40%,水60%(mol),設(shè)溫度為T,根據(jù)汽液平衡關(guān)系有： + p水= 初設(shè) T=170℃　　 p甲醇=。 p水 　　　　　　　　 p總 = 蒸氣壓與總壓基本一致，汽化塔塔頂溫度為175℃ (R0101) ,于是,在轉(zhuǎn)化器內(nèi)需要供給熱量為: Q=() =此熱量由導(dǎo)熱油系統(tǒng)帶來,反應(yīng)溫度為280℃,可以選用導(dǎo)熱油溫度為320℃,導(dǎo)熱油溫度降設(shè)定為5℃,從手冊(cè)中查到導(dǎo)熱油的物性參數(shù),如比定壓熱容與溫度的關(guān)系,可得:c==(kgK)取平均值 c= kJ/(kgK), 于是其溫降為: t=Q/(cm)= ()=℃導(dǎo)熱油出口溫度為: =℃(T0101) 認(rèn)為汽化塔僅有潛熱變化。K)t=Q/(cm)= ()=℃則導(dǎo)熱油出口溫度 t==℃導(dǎo)熱油系統(tǒng)溫差為T==℃ 基本合適.(E0101) 殼程：甲醇和水液體混合物由常溫（25 ℃ ）升至175 ℃ ，其比熱容數(shù)據(jù)也可以從手冊(cè)中得到，表1 一5 列出了甲醇和水液體的部分比定壓熱容數(shù)據(jù)。K) kJ/(kgK)則管程中反應(yīng)后氣體混合物的溫度變化為：t=Q/(cm)=(++)=℃換熱器出口溫度為 =℃(E0103) ① CO, CO, H的冷卻Q=cmt=(++) ()=② CHOH的量很小，在此其冷凝和冷卻忽略不計(jì)。 ①確定結(jié)構(gòu)形式。 ②合