年處理量為18萬噸的甲醇加熱器設(shè)計

1、論文年處理量為1.8萬噸的甲醇加熱器設(shè)計申請人：王曉磊學科（專業(yè)）：化學工程與工藝指導教師：韓小龍2016年3月網(wǎng)絡(luò)教育學院畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書專業(yè)班級層次姓名王曉磊學號 314030813160004一、畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：年處理量為1.8萬噸的甲醇加熱器設(shè)計二、畢業(yè)設(shè)計（論文）工作自2015年11月27曰起至2016年3月26_e1 止三、畢業(yè)設(shè)計（論文）基本要求：某廠每年有1.8萬噸甲醇需要由熱流體（水蒸氣）加熱到一定的溫度，本設(shè)計要求是利用熱流體（水蒸汽）給甲醇蒸汽加熱，用420k的飽和水蒸汽加熱甲醇燃料氣，甲醇年處理量為1.8萬噸（每年按300天，每天24小時連續(xù)運行），甲醇巾3

2、38k h升到393k。兩側(cè)污垢熱阻為1/8700 m，熱損失5%，初設(shè)k=58.2。利用熱傳遞過程中對流傳熱原則，設(shè)計換熱器，以供生產(chǎn)需要。設(shè)計要求：1.簡單闡述加熱器的種類、各自的優(yōu)缺點簡等。2.進行方案設(shè)計，包拈：確定設(shè)計方案，確定物性數(shù)據(jù)，計算總傳熱系數(shù)，計算傳熱面積，工藝結(jié)構(gòu)尺寸，換熱器核算，設(shè)計結(jié)果一覽表以及對整個設(shè)計的評述或設(shè)計總結(jié)等。指導教師：韓小龍網(wǎng)絡(luò)教育學院畢業(yè)設(shè)計（論文）考核評議書指導教師評語：王曉磊同學針對加熱器查閱了大量文獻，獨立設(shè)計了年處理量為1.8萬噸的甲醇加熱器。該生整個畢業(yè)論文期間都表現(xiàn)積極，對ix己要求嚴格，態(tài)度非常認真，論文書寫規(guī)范、結(jié)構(gòu)合理、結(jié)論正確，在

3、規(guī)定的期限內(nèi)完成了畢業(yè)論文中所規(guī)定的任務(wù)。同意答辯。建議成績：指導教師簽名：2016年 月日答辯小組意見：該同學針對加熱器査閱了大量文獻，獨立設(shè)計了甲醇加熱器。論文書寫規(guī)范、態(tài)度認真、結(jié)構(gòu)合理、結(jié)論正確。經(jīng)小組討論，一致同意答辯通過。負責人簽名年 月曰答辯小組成員畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會意見：同意通過！負責人簽名：年 月日論文題目：年處理量為1.8萬噸的甲醇加熱器設(shè)計 學科（專業(yè)）：化學工程與工藝 申請人：王曉磊 指導教師：韓小龍摘要論文設(shè)計一列管式換熱器，用熱流體（水蒸汽）給甲醇蒸汽加熱，用 420k的飽和水蒸汽加熱甲醇燃料氣，甲醇年處理量為1.8萬噸（每年按300 天，每天24小時連續(xù)運

4、行），甲醇由338k上升到393k。列管式換熱器在生產(chǎn)中因結(jié)構(gòu)簡單、堅固、制造較容易、處理能力大、 適應(yīng)性人、操作彈性較大而被廣泛利用，在高壓、高溫和人型裝置中使用 更為普遍。文章所設(shè)計的換熱器為公稱直徑400mm，公稱壓強2.5mp，總管數(shù) 98根；設(shè)備總重為1018kg的單管程列管式換熱器。經(jīng)過計算，本換熱器 滿足設(shè)計要求，能達到處理能力。內(nèi)容一般包括：從事這項研究工作的h的和意義；完成的工作（作者 獨立進行的研究工作的概括性敘述）；獲得的主要結(jié)論或提岀的主要觀點 （這是摘要的中心內(nèi)容）。學位論文摘要應(yīng)突出論文的新見解。關(guān)鍵詞：列管式換熱器：甲醇蒸汽：熱流體水蒸氣；論文類型：應(yīng)用研究目錄1

5、緒論11.1選題的理論意義與實際意義11.2國內(nèi)換熱器研究現(xiàn)狀12方案設(shè)計22.1確定設(shè)計方案22.2確定物性數(shù)據(jù)22.3計算總傳熱系數(shù)32.4計算傳熱面積32.5工藝結(jié)構(gòu)尺寸32.6換熱器核算53主要構(gòu)件的設(shè)計計算及選型93.1殼體93.1.1殼體直徑93.1.2殼體壁厚93.1.3水壓校核93.1.4殼休質(zhì)量93.2龍93.2.1管板參數(shù)93.2.2管板與殼體的連接103.2.3管子在管板上的固定方式103.3拉桿103.4分程隔板113.5折流板113.5.1折流板選型113.6封頭及管箱123.6.1 封頭123.6.2 管箱123.6.3封頭法蘭及管箱法蘭124附屬件的計算及選型13

6、4.1接管及其法蘭134.2排氣、排液管134.3支座設(shè)計144.3.1支座的設(shè)計選型144.3.2支座承載能力校核145設(shè)計計算結(jié)果匯總表176沒計總結(jié)20雜21參考文獻22酣：231緒論1.1選題的理論意義與實際意義列管式換熱器是一種結(jié)構(gòu)堅固、可靠程度高、適應(yīng)性強、材料范m廣的換熱器。 因此在石油、化工生產(chǎn)中，尤其是高溫高壓等人型換熱器的主要結(jié)構(gòu)形式分類，在化 工、石油煉制等工業(yè)生產(chǎn)中，換熱器被廣泛使用。隨著化工、煉油的迅速發(fā)展，各種 新型換熱器不斷些傳統(tǒng)的換熱器的結(jié)構(gòu)也在不斷改進、更新。管式換熱器也是固定管板式換熱器中的一種，如其中的浮頭式換熱器，u型管式 換熱器等。列管式換熱器乂稱為管

7、殼式換熱器，是最典型的間壁式換熱器，歷史悠久， 心據(jù)主導作用。列管式換熱器單位體積設(shè)備所能提供的傳熱面積人，傳熱效果好，結(jié) 構(gòu)堅固，uj選用的結(jié)構(gòu)材料范闈寬廣，操作彈性大，大型裝置中普遍采用。某廠每年有1.8萬噸甲醇需要由熱流體（水蒸氣）加熱到一定的溫度，本設(shè)計任務(wù) 就是利用熱流體（水蒸汽）給甲醇蒸汽加熱，用420k的飽和水蒸汽加熱甲醇燃料氣 甲醇年處理量為1.8萬噸（每年按300天，每天24小時連續(xù)運行），甲醇由338k上升 到393k。利用熱傳遞過程中對流傳熱原則，制成換熱器，以供生產(chǎn)需要。1.2國內(nèi)換熱器研究現(xiàn)狀選擇換熱器時，要遵循經(jīng)濟，傳熱效果優(yōu)，方便清洗，復合實際需要等原則。換熱器分

8、 為幾大類：夾套式換熱器，沉浸式蛇管換熱器，噴淋式換熱器，套管式換熱器，螺旋 板式換熱器，板翅式換熱器，熱管式換熱器，列管式換熱器等。不同的換熱器適用于 不同的場合。而列管式換熱器在生產(chǎn)中被廣泛利用。它的結(jié)構(gòu)簡單、堅固、制造較容 易、處理能力大、適應(yīng)性大、操作彈性較大。尤其在高壓、高溫和大型裝置屮使用更 為普遍。所以首選列管式換熱器作為設(shè)計基礎(chǔ)。綜上所述，木設(shè)計利用熱流體（水蒸汽）給甲醇蒸汽加熱。利用熱傳遞過程中對 流傳熱原則，制成換熱器，以供生產(chǎn)需要。下圖（圖1）是工業(yè)生產(chǎn)中用到的列管式換 熱器.2方案設(shè)計用420k的飽和水蒸汽加熱甲醇燃料氣，甲醇處理量每年1.8萬噸，即為2500kg/h，

9、 甲醇由338k上升到393k。設(shè)計條件：1. 兩側(cè)污垢熱阻為1/8700 m2. 熱損失5%。3. 初設(shè) k=58.22.1確定設(shè)計方案(1) 選擇換熱器的類型 兩流體溫度變化情況：熱流體進u溫度420k, hiu溫度420k。冷流體進ui溫度338k,出u溫度393k。從兩流體溫度來看，估計換熱器的管壁溫度和殼體壁溫之差不會很大，因此初步 確定選用固定管板式換熱器。(2) 流動空間及流速的確定由于該換熱器是具有飽和蒸汽冷凝的換熱器，且蒸汽較清潔，它對清洗無耍求， 故應(yīng)使用水蒸汽走殼程，以便排除冷凝液。所以甲醇走管程，水蒸汽走殼程。選用(b 25x2.5的碳鋼管，取管內(nèi)流速取ui=20m/s

10、。2.2確定物性數(shù)據(jù)定性溫度：由于甲醇的粘度較小，其定性溫度對取流體進口溫度的平均值。t=甲醇的定性溫度為:338 + 393 2=365.5/5：管程流體的定性溫度為：根據(jù)定性溫度，分別查取殼程和管程流體的冇關(guān)物性數(shù)據(jù)。 水蒸汽在420k下的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如卜：密度p o=2.3585kg/m3定正比熱容 cpo=1.92kj/(kg - °c)導熱系數(shù)x。=0.0260 w/(m °c)粘度u o=0.000148 pa s潛熱=2128.8kj/kg甲醇在365.5k下的物性數(shù)據(jù)： 密度p i=1.09kg/m3定壓比熱容 cpi=1.34kj/(kg - °

11、c)導熱系數(shù) i=0.0256 w/(m - °c)粘度 =0.0000164 pa-s2.3計算總傳熱系數(shù)(1) 熱流量w 尸2500kg/hq-wicpi a ti=2500x 1.34 x (393-338)=184250 kj/h=51 18 kw qi=51.18 1.05=53.74kw(2) 平均傳熱溫差=c420 - 338) -(420-393) 叫420-338111420-393(3) 水蒸汽流量 = l«45=1 r 2128.8(4) 總傳熱系數(shù)k由于殼程較大，k可取較大值，令初設(shè)值為58.2kw/n?k2.4計算傳熱面積么丄=m4xw，=18 6

12、53a2x49.31考慮 15%的面積裕度，s=1.15xsh=1.15x 18.65=21.45m22.5工藝結(jié)構(gòu)尺寸(1) 管徑和管內(nèi)流速選用4)25x2.5傳熱管(碳鋼)，取管內(nèi)流速ui=20m/s(2) 傳熱管數(shù)依據(jù)傳熱管內(nèi)徑和流速確定單程傳熱管數(shù)if 25003600x1吻_w1 根f m 3.14x0.025x0.025x20(2-1)(2-2)(2-3)根據(jù)列管式換熱器傳統(tǒng)標準選用nt=98根.(3) 計算管長及管程數(shù)。21.45所需單程長度3.14x0.025x98根裾傳統(tǒng)換熱器管長可取3米單程換熱器=2.63m(4) 平均傳熱溫差校正及殼程數(shù)平均 d=tcb-l)+2.5d傳

13、熱溫差校正系數(shù)(2-7)420-420393-338p = 0.67420-338按單殼程溫差校正系數(shù)應(yīng)查有關(guān)圖表?？傻?1。平均傳熱溫差(2-8)=1x49.51=49.5(c(5) 傳熱管排列和分程方法采用組合排列法，即每程內(nèi)均按正三角形排列。取管心距t=1.25dg,則t=l .25 x 25=31.2532(mm)橫過管朿屮心線的管數(shù)14 = 1.18 = 10.89m 1 啪(29)得到各程之間可排列10支管，即正六邊形可排6層。則實際排管數(shù)設(shè)為102根, 其屮4根拉桿，則實際換熱器為98根(6) 殼體內(nèi)徑殼體內(nèi)徑為：對于三角形排列b:1佩得 d=378mm圓整可取d=400mm(7

14、) 折流板來用弓形折流板，取弓形折流板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的25%，則切去的圓缺高度 為 h = 0.25x400=100mm，故可取 h= 100 mm。取折流板間距 b=0.5d, mb=0.3x400=200mm,可取 b 為 200。折流板數(shù)仏=傳熱管長/折流板間距-1=3000/200-1=14供)折流板圓缺而水平裝配。(8) 接管殼程流體進出口接管：取接管外水蒸汽流速為u=l.o m/s,則接管內(nèi)徑為、w /4 x90.88/c%00x 2.3589 a(2-10)tmtto查表取殼程流體進岀口接管內(nèi)徑為100 mm管程流體進出門接管：取接管內(nèi)甲醇流速u = 20 m/s,則接管內(nèi)徑

15、為mx2500/c3600xlwa20bn查表取管程流體進岀口接管內(nèi)徑200mm查表得到符合國家標準的換熱器g 400 1-2.5-17.3 公稱直徑：400mm公稱壓強：2.5mp總管數(shù)：& =98根；管間距：t=32mm管子鵬財：z5x2.5x3000«i管子排列方式：正三角形排列傳熱面積：17.3管程數(shù)：n=1每管程的流通面積：4=0.0308«12.6換熱器核算(1)熱量核算殼程對流傳熱系數(shù)對閥缺形折流板，可采用以不公式(2-12)查衣得：入=0.6843w/(m2°c)"=919.882kg/u=ql«cl(pa sr=212

16、8.8kj/kgo 壁溫為418.7k 由以上計算得n=10(取整) 代入上式整理得：,21218x919.8s1 x9.81x0.684?、w a=0725x( 10«x0.148xl00.025xl.7 (2-13)=2705.68w/m2 °c管內(nèi)對流傳熱系數(shù)為 乂因為£/<< =3000/20=150 >60 <x = 0.023®*"(2-14)流體被加熱n取0.4。 管程流通面積：3lm(0.02>ax98 = 0.0308m3(2-15)管程流體流速及其雷諾數(shù)分別為:2500/(3600x1.09)r

17、e0.03 明0-02 x 20,69x1.090-0164x1020.69n/ff=2.75x10*(2-16)普蘭特準數(shù)：134xl0jx0.(n64xl04ft =0.02s60.86(2-17)= 0.23x0.02k0.02(2.75xl04)mx0.86m =»ctw7(ma c)(2-18)傳熱系數(shù)k由已知可得管壁內(nèi)外側(cè)污垢熱阻為1/8700 » 管壁熱阻< 0025j? h-2-b久 /w(2-19)5x1it5 (n? tc)/wjsr=-a_ + *zl4-0.02598.0x0.=75-5»xm，c)傳熱面積s:q53.74x 101+

18、丄戸+ hlo湖+1醐+丄 8700 0.0200.02252705.68(2-20)=14.%jw<75.55x49.51該換熱器的實際傳熱而積sp:，|«講=3. m x o.w5x3x « « 23.明按照國家標準換熱器g 400 1-2.5-17.3取其實際傳熱面積=17.3 該換熱器的面積裕度為：(2-21)(2-22)s.-s17 3-14 36tf = -?xiook= 20.56k14.36(2-23)k2(2-24)(2-25)查莫狄圖得(2-26)(2-27)(2-28)(2-29)(2-30)(2-31)(2-32)(2-33)(2-3

19、4)(2-35)(2-36)(2-37)傳熱而積裕度合適，該換熱器能夠完成生產(chǎn)任務(wù)。 （2）換熱器內(nèi)流體的壓力降管程流動阻力e api=（ap,+ ap2）ftnsnpns=l，np=l，ft=1.4p01由 re=27500104,傳熱管相對粗糙度s = o.lznm = = 0.005, d, 20入 i = 0.035 w/m*流速 ui=20.69m/s，p = 1.09kg/m3,所以：.0 l pu：2 ._31.09x20.692 . . o. _a/?. = z 1 = 0.035 xx= 1224.83pt/z d 20.022apr=3x = 3xlr = 699.91pf

20、llapi= (api+ap2) ft nsnp= (1224.83+699.91) x1.4x1x1= 2694.64pa （符合設(shè)計要求） 管程壓力降在允許范岡之內(nèi)。殼程壓力降：a6=lft=l流體流經(jīng)管束的阻力：2紙' = /7x( 乂+1)|其中：f=0.5fo=5.0x193.75_°-228=1.505n(. =i.in5 =l.lx9805 = 1090.88/(3600x2.3585) a ,a。，un = 0.608/77/50.0176p =0.45 x 1.505 x 10 x 15 x (2.3585 x 0.6082)/2 =49.21 pa 流體流

21、過折流板缺口的阻力：2 p尸nb (3.5-)d 2= 19x (3.5-) x(2.3585x0.6082)/2=25.09pa 總壓降：xpo= (a p)+a p2)fs ns=(49.21+25.09) xlxl = 74.3pa (符合設(shè)計要求)其中，fs為殼程壓強降的校正系數(shù)，對于氣體取1;ns為串聯(lián)的殼程數(shù)，取1。由于換熱器殼程殼程流體的操作壓力較低，所以計算得的殼程壓力降也比較適宜。主要構(gòu)件的設(shè)計計算及選型3.1殼體3.1.1殼體直徑根據(jù)前而的工藝計算，本次設(shè)計采用的換熱器殼體內(nèi)徑di=400 mm。查閱結(jié)構(gòu)與零部件（上）p123,表1-1-86的無縫鋼管制作筒體吋容器的公稱直

22、徑，本次采用公稱直徑為dn=450mmx8mm的殼體，則do=466mm, di=450mm。3.1.2殼體壁厚由于所設(shè)計的換熱器為屮低壓容器，故可取設(shè)計壓力為f=1.6mpa;查表得許用應(yīng)力erf =113mpa 考慮到使用年限，取腐蝕裕量c2 = 1.0mms 1 + (?，=1'6x400+ io = 5amm m).66 (mm)(3-1)2af- pc -2xh3xo.8-1.6實際選用板厚名義厚度為sn。8 n = 6 4- q +a式中根據(jù)s在4.5到5.5之間q = 0.5mm 圓整后：s n=5.4+0.5+a 6(mm)3.1.3水壓校核由過程設(shè)備設(shè)計p193公式(

23、4-88), (4-89)，得:_ 1.25 x 0.4 x 0.45 + (0.008 - 0.001 - 0.0008) 2x(0.008-0.001-0.0008)= 18.15 mpa而 0.9 4)o s=0.9x0.9x235=190.35mpa 因為0><0.9 4)o s,所以水壓試驗時強度足夠。 3.1.4殼體質(zhì)量殼體k:度=3m(3-3)質(zhì)量=7850x3x3.14x (0.42 0.3942) /4=88.07kg注：個別數(shù)據(jù)來源于后續(xù)步驟。詳見附閣。3.2管板3.2.1管板參數(shù)根據(jù)殼體a徑尺寸，查閱換熱器設(shè)計手冊p161,表1-6-9管板尺寸表，由于 沒有適

24、合本次沒計的標準管板，根據(jù)非標準設(shè)計得管板相關(guān)參數(shù)。具體參數(shù)列于下表:表3-1管板參數(shù)（管板按非標準設(shè)計）參數(shù)名稱參數(shù)值管板且徑da/mm450管板外徑d/mm565管板厚度ba/mm38螺栓孔直徑d2/mm18螺栓規(guī)格m16x80螺栓數(shù)量n2/個12螺栓孔高度bf/mm28管板螺栓孔間距dmm530管板法直徑df/mm565管板螺栓內(nèi)側(cè)邊叫跑d4/mm487管孔直徑di/mm19管孔數(shù)/個100換熱管外伸長度/mm5管板體積/m30.00591管板質(zhì)量/kg46.39注：管板體積v-dn2f +0.006d42 +0.004/ dbaii(3-4)(3-5)=0.00591 m3單塊管板質(zhì)量

25、：m=0.00591 x7850=46.39kg3.2.2管板與殼體的連接管板兼作法蘭，固定板與殼體采用不可拆焊接式，管板與封失采用法蘭連接。3.2.3管子在管板上的固定方式采用焊接法在管板上固定管子。根據(jù)換熱器設(shè)計手冊p172,表1-6-20,管子 伸出l（度約為5mm。3.3拉桿本換熱器殼體內(nèi)徑為450mm,查閱化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計p135,表 4-7和表4-8得：拉桿螺紋公稱直徑：,=16 m m拉桿長：li=2.930m l?=2.780m= 3.14 x4(0.5652 - 0.0182 x 12)x 0.028 + 0.006x 0.4872 + 0.004x 0.452-0

26、.0192x0.038x100前螺紋長la=20mm 后螺紋長lb=60mm 拉桿數(shù)：4根拉桿質(zhì)量:m=7850x (2 x 2.930+2 x 2.780) x3.14 x 0.0162/4=18.02 kg (3-6)拉桿外套w定距管，規(guī)格與換熱管一樣，長度：li =2.77 m, l2=2.67m。粗略計算定距管質(zhì)量m=7850x (2 x 2.77+2 x 2.67) x 3.14 x (0.0252 0.022)/4=15.09 kg(3-7)3.4分程隔板查閱化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計p127,表4-1,因木此設(shè)計換熱器的公稱宵 校di=450mm<600 ,對于破鋼，得隔板

27、厚度力：b=10mm。分程隔板o260+25+112+5+32 10=424mm,其中10mm為管箱嵌入法蘭深度， 5mm為隔板嵌入管板深度。分程隔板質(zhì)量以長方體板粗略估計：m=0.450x0.424x0.010x7850=14.84kg3.5折流板3.5.1折流板選型本次設(shè)計的冷卻器采用弓形折流板。如右圖所示。前面第四章第四節(jié)已算!li:折流板數(shù)nb=19塊圓缺高度h=110 mm板間距b= 150mm圖3-2折流板查閱換熱器設(shè)計手冊p182,表1-6-26和表1-6-33，得:折流板直徑da=(450 3.5 0.5)mm=446mm折流板厚度 c = 5 mm。折流板的管孔，按gb151

28、規(guī)定i級換熱器，管孔直徑=19+0.4=19.4nmi 查換熱器設(shè)計手冊p184公式計算：圓缺部分面積：' =0.20738 x=0.20738 x 0.4462 = 0.0413 m2(3-8)折流板體釈v-d,2n, +-d.2n 4 1 14 "(3-9)x0.4462-0.0413x0.02542x100 +x0.0162x4x 0.005=0.000316 m3(3-10)折流板質(zhì)量：m=19x 0.000316 x 7850=47.13 kg3.6封頭及管箱3.6.1封頭查閱材料與零部件p332,表2-1-9,本換熱器采用橢圓型封頭（jb115473）兩 個，材料

29、采用高合金鋼，公稱直徑dg=450mm （以外徑為公稱直徑），曲面高度h1 = 112mm,直邊高度 h2=25mm，厚度=8111111,重量=16.61<。一個焊接于管箱，一個焊接于法蘭。3.6.2管箱管箱長l=260mm，管箱外徑=450mm （按非標準設(shè)計），壁厚=8mm管箱質(zhì)量：m=3.14x 0.450 x 0.260 x 0.008 x 7850=23.07 kg。3.6.3封頭法蘭及管箱法蘭查閱材料與零部件（上）p386,表2-2-22,采用凹法蘭，在公稱壓力1.01.6mpa 范岡內(nèi)，選取的法蘭參數(shù)為d=565mm,公稱直徑=450mm，孔間距di=510mm,d=48

30、2mm?？字睆?25mm，厚度b=32mm,法蘭重量=17.80kg。所用螺栓規(guī)格m22x90mm,螺栓數(shù)目：12。一個法蘭焊接在管箱，再與前管板連接；另一個法蘭焊接在封頭，與后管板連接。附屬件的計算及選型4.1接管及其法蘭根據(jù)流體力學與傳熱p207,接管直徑公式，同吋也考慮到接管內(nèi)的流體流速 力相應(yīng)管、殼程流速的1.21.4倍。殼程流體進出li接管：取接管內(nèi)水的流速為ui=0.51m/s，則接管內(nèi)徑為(4-1)4vz = 4x20620/(3600x996.0) =0 12 m 3.14x0.51 m取標準管徑為125 mm查表材料與零部件(上)p655表2-8-1,取管的外徑=133mm,

31、管厚 仲出尚度=150mm。接管質(zhì)量=3.14 x 0.129 x 0.004 x 0.15 x 7850=1.91kg(4-2)進水u采用凸法蘭，出水u采用凹法蘭，杏閱材料與零部件p380,表2-2-19, 取法蘭直徑= 235 mm，厚度b=10mm，螺栓孔間距d! =200mm，d2=178mm,孔直徑 = 18mm。法蘭重量：門法蘭=1.54kg,凸法蘭=2.42kg，螺栓規(guī)格：m16,螺栓數(shù)量為由于0叫2=996.0*0.512=259.06<22001/(01.52)，故不需防沖板。管程流體進出口接管：取接管內(nèi)空氣的流速為uo=10m/s,則接管閃徑為/<14x6439

32、.,4/(360031111)=q142 m(4-3)- mi() v3.14x10取標準管徑為150 mm查表材料與零部件p132無縫鋼管(yb231-70)，取管的外徑=159mm，管厚 =4.5mm ,查閱材料與零部件(上p655表2-8-1，仲出高度= 150mm。接管質(zhì)量=3.14 x 0.1545 x 0.0045 x 0.15 x 7850=2.57kg(4-4)進氣口采用凹法蘭，出氣口采用凸法蘭。查閱材料與零件p380,表2-2-19,法蘭的直徑=260mm,厚度b=12mm,螺 栓孔間距di=225mm，d2=202mm，孔直徑=18mm。法蘭重量：凹法蘭=2.181，|&#

33、176;| 法蘭=2.75kg,螺栓規(guī)格：m16,數(shù)量為8。4.2排氣、排液管查表材料與零部件p123無縫鋼管(yb231-70),取排氣液管：外徑=45mm, 管停=3.5mm，仲出高度=80mm。(4-5)質(zhì)量=7850 x3.14x 0.045 x 0.0035 x 0.08=0.29kg。查閱材料與零部件p384，表2-2-23,配套法蘭：選用凸法蘭，dh=45mm，厚 度 b=20mm，d=145mm, dj=l 10mm, d2=88mm,質(zhì)量 m = 2.34kg04.3支座設(shè)計4.3.1支座的設(shè)計選型查材料與零部件（上）p627-628,表2-7-1鞍式支座尺寸當公稱直徑=45

34、0mm 吋，bi=160mm，l=420mm, b= 120mm, b=90mm，m=200mm,質(zhì)量=13.6kga=0.2 x 3=0.6m，支座間距=30002 x 52 x 600=1790mm。4.3.2支座承載能力校核 （1）換熱器的質(zhì)暈統(tǒng)計于下表：表4-1換熱器的質(zhì)量統(tǒng)計序號部件數(shù)量單位重量/kg承暈/kg1亮體(yb231-70)263.17263.172管板246.3992.783殼程接管21.913.824殼程接管 法蘭2凹 3.08/凸 4.847.925管程接管22.575.146管程接管 法蘭2凹 4.36/凸 5.59.867排氣液管20.290.588排氣液管法蘭

35、22.344.689隔板114.8414.8410封頭216.6033.211封頭法蘭117.8017.8012傳熱管1004.1641613拉桿2/29.24 / 8.7818.0214定距管l127.6815.09l227.4115折流板192.4847.1316管箱123.0723.0717管箱法蘭117.8017.8018支座213.627.2換熱器總$s/kg1018.1(2)傳熱管和拉桿所占的體積粗略為：v2=3.14x (0.025/2) 2x2.914x 104=0.149m3 殼體體積為：h14x (0.450/2) 2x2.914 = 0.463m3 忽略隔板體積，水充滿整

36、個換熱器吋的總重為：m總= 1018.1+ (0.463-0.149) x 996.0= 1330.84kg。(4-6)(4-7)(4-8)(3)殼體剛度校核 已知公式：2(a)<-qxx < a)-qxa < x< l-a) ql-qxl- a<x<l(4-9)m(x) =-x2(x<a)22 2 2(4-10)、x、lqx今(l-a<x<l)小于該鞍式支座的最大載荷14噸。換熱器的受力可簡化為如圖:彎矩圖為：l=1.790m, m&=1018.1kg，g=9.81n/kg。m自校正為1020kg。取 a=0.34l=0.34x

37、1.790 0.6086(m),此時mnwx=-:=0025mgl=0025x 1020 x 9 81 x 1.790=705.94nm(4-11)8 2抗彎截面模暈：m.=705.94/0.0013=0.543mpa<o-=133mpa(4-12)(4-13)故此殼體適用。5設(shè)計計算結(jié)果匯總表換熱器的工藝設(shè)計結(jié)果一覽表：表5-1換熱器的工藝設(shè)計結(jié)果一覽表參數(shù)管程殼程流量，kg/h2500物性操作溫度，°c65/120147/147定性溫度，°c92.5147流體密度， kg/m31.092.3585定壓比熱容， kj/(kg.k)2128.81.34黏度，pa.s0

38、.0164xl0-30.148xl(r3傳熱系數(shù)，w/ (m2-°c)0.02560.0260普朗特數(shù)設(shè)備結(jié)構(gòu)參數(shù)形式列管式臺數(shù)1殼體內(nèi)徑，mm400殼程數(shù)1管徑，mm025x2.5管心距，mm32管長，mm3000管子排列三角形管數(shù)目，根98折流板數(shù)14傳熱面積，m217.32折流板間距，mm200管程數(shù)1材質(zhì)碳鋼主要計算結(jié)果管程殼程流速，m/s20.690.608表而傳熱系數(shù)，w/ (m2-°c)98.672705.68污垢系數(shù)，m2 k/w1/87001/8700阻力降，pa2694.6473.43熱流量，kw53.74傳熱溫差，k49.51傳熱系數(shù)，w/ (m2-&

39、#176;c)75.55裕度20.61計算及結(jié)構(gòu)設(shè)計的主耍結(jié)果和主耍尺寸匯總于下表：表5-2結(jié)構(gòu)設(shè)汁的主要結(jié)果和主要尺、r匯總表工藝參數(shù)管程殼程質(zhì)量流量/(kg/h)6439.1420620進/出口溫度廠c25/33148/42操作壓力/mpa1.10.3物性參數(shù)定性溫度/°c9529密度/(kg/m3)11.36996.0定壓比熱熔/kj/(kg k)1.0094.175粘度/(pa s)2.17x10'58.21x10-4熱導率/w/(m k)0.03170.601普朗特準數(shù)0.69157.03藝主要計算結(jié)果流速/(m/s)7.950.389污垢熱阻/m2.k/w0.00

40、03440.000172阻力(壓降)/mpa5436.876671.03對流傳熱系數(shù) /w/(m2-k)281.746408.1總傳熱系數(shù)/w/(m2-k)237.80均傳熱溫差/°c51.26熱流:m/kw191.3傳熱而積裕度/%17.84設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計程數(shù)21推薦使用材料碳鋼碳鋼換熱器型式岡定管板式臺數(shù)1売體內(nèi)徑/mm450傳熱面積/m215.69管徑/mm025x2.5折流板型式上下管數(shù)/根100折流板數(shù)/個19管長/mm3000折流板間距/mm150管子排列方式切口高度/mm110管間距/mm32封失x2個do=450mm封頭法蘭dn=450mm隔板b=10mm拉桿x4根d=16mm支座(jb1167-81)a型管箱(非標準)do=450mm管箱法蘭dh=450mm定距管025x2管板請參閱說明書p11殼程接管中 125x4殼程接管法a2.dh=235mm管程接管0 150x4.5管程接管法dh=260min排氣液管045x3.5排氣液管法az.轟dh=45mm注設(shè)備總重取整為1018kg6 設(shè)計總結(jié)此次論文設(shè)計題h是“年處理量為1.8萬噸的甲醇加熱器設(shè)計”，這學 期學習了與化工設(shè)計相關(guān)的課程，印象還比較深。另外，從圖書館借閱的 兒本書也非常具宥參考性，所以總體來說這次課程設(shè)計沒