畢業(yè)設(shè)計-----酒精精餾系統(tǒng)的再沸器設(shè)計

1、<p>　　第一章 設(shè)計任務書…………………………………………………………………1 </p><p>　　1．1 設(shè)計題目…………………………………………………………………1 </p><p>　　1．2 設(shè)計任務…………………………………………………………………1 </p><p>　　1．3 設(shè)計內(nèi)容……………………………………………………

2、………………1 </p><p>　　1．4 設(shè)計要求……………………………………………………………………1 </p><p>　　1．5 設(shè)計完成時間………………………………………………………………1 </p><p>　　第二章 設(shè)計要求與方案確定……………………………….………………………2 </p><p>　　2．1 設(shè)計題

3、目與條件………………………………………………………………2 </p><p>　　2．2 設(shè)計方案的確定………………………………………………………………2 </p><p>　　第三章 再沸器工藝設(shè)計…………………….……………..………………………2 </p><p>　　3．1基本數(shù)據(jù)…………………………………………… 2</p><p>

4、;　　3．2立式熱虹吸再沸器工藝設(shè)計…………………………………………… 3</p><p>　　3．2．1管程和殼程設(shè)計條件 ………………………………………… 3</p><p>　　3．2．2物性數(shù)據(jù) ……………………………………………… 3</p><p>　　3．3計算…………………………………………… 3</p><p>　　3．3．

5、1 估算設(shè)備尺寸…………………………………………………………… 3</p><p>　　3．3．2傳熱系數(shù)的校核………………………………………… 4</p><p>　　3．3．3循環(huán)流量的校核………………………………………… 8</p><p>　　3．4工藝設(shè)計匯總表………………………………………… 13</p><p>　　第四章 再

6、沸器的結(jié)構(gòu)及強度設(shè)計……………………..……………………… 14</p><p>　　4.1 殼體、管箱殼體和封頭的設(shè)計………………………………………… 14</p><p>　　4 .1.1殼體、管箱的設(shè)計………………………………………… 14</p><p>　　4.1.2 封頭的設(shè)計………………………………………… 15</p><p>

7、;　　4.1.3強度計算……………………………………………… 15</p><p>　　4.2 進出口的設(shè)計………………………………………… 18</p><p>　　4.2.1 接管外伸長度………………………………………… 18</p><p>　　4.2.2 接管最小位置…………………………………………18</p><p>　　4.2.

8、3 接管與筒體、管箱殼體的連接………………………………19</p><p>　　4.3 管板………………………………………… 19</p><p>　　4.3.1管板的結(jié)構(gòu)………………………………………… 19</p><p>　　4.3.2 管板的尺寸………………………………………… 19</p><p>　　4.3.3固定管板的強度計算…

9、…………………………………………… 20</p><p>　　4.4 換熱管……………………………………………………… 22</p><p>　　4.5 法蘭的選定………………………………………… 23</p><p>　　4.5.1 管板法蘭蓋的選定………………………………………………23</p><p>　　4.5.2 接管法蘭的選定……

10、……………………………………………………23</p><p>　　4.6 管子與管板的連接………………………………………………………… 25</p><p>　　4.7 膨脹節(jié)………………………………………………………… 25</p><p>　　4.7.1 管束與殼體介質(zhì)壓力引起的軸向力…………………………………… 25</p><p>　

11、　4.7.2 換熱管與管板連接的拉脫力……………………………………………27</p><p>　　4.7.3管束與殼體的軸向穩(wěn)定……………………………………………27</p><p>　　4.8 折流板…………………………………………………………28</p><p>　　4.9 拉桿、定距管………………………………………………………… 29</p>&

12、lt;p>　　4.10 耳式支座的選擇………………………………………………………… 30</p><p>　　4.11 主要零部件匯總表……………………………………………………… 31</p><p>　　心得體會…………………………………………..……………………………… 32</p><p>　　參考文獻…………………………………………..……………………

13、………… 33</p><p><b>　　第一章 設(shè)計任務書</b></p><p><b>　　1.1 設(shè)計題目：</b></p><p><b>　　酒精精餾系統(tǒng)的設(shè)計</b></p><p><b>　　————再沸器設(shè)計</b></p>

14、;<p>　　1.2 設(shè)計任務：</p><p>　　1、處理能力：20000 Kg/h</p><p>　　2、進料組成：乙醇含量30%（質(zhì)量，下同），溫度20 ℃ </p><p>　　3、系統(tǒng)工藝要求：塔頂乙醇含量為88%，塔底乙醇含量《 3% ；</p><p>　　4、精餾塔操作條件：常壓,泡點進料；</p&g

15、t;<p>　　5、設(shè)備型式：浮閥塔</p><p>　　1.3 設(shè)計內(nèi)容：</p><p>　　1、再沸器的工藝設(shè)計條件的確定</p><p>　　2、再沸器的工藝設(shè)計</p><p>　　3、再沸器的結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　4、再沸器的強度設(shè)計</p><p>　　1.

16、4 設(shè)計要求：</p><p>　　1、設(shè)計說明書一份；</p><p><b>　　2、設(shè)計圖紙：</b></p><p>　　a、精餾系統(tǒng)工藝流程圖一張（采用AutoCAD繪制）；</p><p>　　b、精餾塔總裝配圖一張（A1）；</p><p><b>　　3、答辯。<

17、/b></p><p>　　1.5 設(shè)計完成時間 2007.9.4～2007.9.28</p><p>　　第二章 設(shè)計要求與方案確定</p><p>　　2.1設(shè)計題目與條件</p><p>　　1、設(shè)計題目：分離乙醇－水混合液的再沸器設(shè)計。</p><p>　　2、原始數(shù)據(jù)及條件：</p

18、><p>　　生產(chǎn)能力：20000 kg/h</p><p>　　原 料：乙醇含量為 30%（質(zhì)量百分比，下同）的液體，20℃ </p><p>　　操作條件：常壓泡點進料</p><p><b>　　設(shè)備型式：浮閥塔</b></p><p>　　分離要求：塔頂乙醇含量88%</p>

19、<p>　　塔底乙醇含量不高于3%</p><p><b>　　建廠地址：南京</b></p><p>　　2.2 設(shè)計方案的確定</p><p>　　本設(shè)計的任務為分離乙醇－水混合物，由于我們所加熱的物質(zhì)是甲醇的水溶液，其黏度較小，也比較的清潔，不易結(jié)垢因此我們選用立式熱虹吸再沸器。其具有傳熱系數(shù)高、結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便、釜液在加

20、熱段停留時間比較段不易結(jié)垢、調(diào)節(jié)方便占地面積小和設(shè)備及運行費用低的顯著特點。我們設(shè)計釜液在管程中被加熱，水蒸氣在殼程中冷凝。能夠滿足我們的要求。</p><p>　　第三章-----再沸器的工藝設(shè)計</p><p><b>　　3.1.基本數(shù)據(jù)</b></p><p>　　精餾塔計算結(jié)果有塔釜釜液的數(shù)據(jù)：</p><p>

21、;<b>　　塔釜的組成與流量：</b></p><p>　　Xw=1.195%(摩爾分數(shù))</p><p>　　氣相摩爾流量= 400.68(kmol/h)</p><p>　　氣相體積流量= 7212.34(m3/h)</p><p><b>　　塔釜的溫度：</b></p>&l

22、t;p>　　塔底氣相溫度：twv=99.69℃</p><p>　　塔底液相溫度：twL=99.17℃</p><p><b>　　塔釜的壓強：</b></p><p>　　精餾段每塊塔板壓降667.9pa 塔板數(shù)：12 </p><p>　　提餾段每塊塔板壓降689.09pa 塔板數(shù)：6</p>

23、<p>　　設(shè)塔頂?shù)谋韷簽?000Pa.則塔釜壓強（表壓）：</p><p>　　p=2000+667.9×12+689.09×6=14149.34(pa)</p><p>　　由于塔底氣相，液相的溫度相差不是很大，故在設(shè)計的時候可以看成他們的溫度相同，為了計算的方便以及物性常數(shù)的查找，在設(shè)計的時候我們選取的溫度為100℃。又有塔釜乙醇的含量在1.195%，其

24、乙醇水溶液的物性常數(shù)和100度的純?nèi)芤汉芙咏Ｔ谶@里我們將塔釜溶液看成是100℃的水溶液來處理。</p><p>　　用于加熱的介質(zhì)我們用工廠中很常用的水蒸汽來加熱，我們選取120℃的飽和水蒸氣。</p><p>　　3.2立式熱虹吸再沸器的工藝設(shè)計：</p><p>　　3.2.1管程和殼程設(shè)計條件</p><p>　　表1 管程與殼程狀態(tài)

25、及設(shè)計條件</p><p>　　3.2.2物性數(shù)據(jù) ：</p><p>　　a.殼程凝液在定性溫度120℃時的物性數(shù)據(jù)[1]</p><p>　　潛熱rc(kJ/kg) ：2205.2 熱導率λc(w/(m.k)：0.685</p><p>　　黏度μc(m.pa.s) ：0.2373 密度ρc(kg/m３) ： 943.1&l

26、t;/p><p>　　b.管程釜液流體在100℃時的物性常數(shù):</p><p>　　潛熱rb(kJ/kg): 2258.4 液相熱導率λb: (w/(m.k): 0.6804</p><p>　　夜相黏度μb(m.pa.s): 0.2838 液相密度ρb(kg/m３): 958.4</p><p>　　液相定壓比熱容cpb(kJ/(Kg.

27、K) ：4.22</p><p>　　表面張力σb(N/m): 0.06 氣相黏度μv(m.pa.s) :0.01285</p><p>　　氣相密度ρv(kg/m３) : 0.597</p><p>　　蒸汽壓曲線斜率(△t/△p) ：0.00275 (m2.k/kg) </p><p><b>　　3.3計算<

28、;/b></p><p>　　3.3.1 估算設(shè)備尺寸</p><p>　　1.用式 計算熱量Q</p><p>　　2.用式 計算傳熱溫差△tm</p><p>　　△tm= (120+237.5)-( 237.5+100)=20(k)</p><p>　　3.假設(shè)傳熱系數(shù)K=620k(W/(m2.k

29、)[2]則用式估算傳熱面積Ap為：</p><p>　　4．擬用傳熱管規(guī)格為 [3]則根據(jù)式計算傳熱管數(shù)NT為：Nt=</p><p>　　5．若將傳熱管按正三角形排列則用式 計算殼徑D</p><p>　　其中t為管心距 查表得t=32mm</p><p>　　代入數(shù)據(jù)得：a=22 , b=46 D=1515mm 取D=160

30、0mm</p><p>　　且取管程進口管直徑mm出口管直徑mm[3]</p><p>　　3．3．2傳熱系數(shù)的校核</p><p>　　a.傳熱系數(shù)KL 設(shè)傳熱管出口處汽化率xe=0.024 [4] 則用式 計算循環(huán)量</p><p><b>　　Wt=</b></p><p>　　顯熱段

31、傳熱管內(nèi)表面的傳熱系數(shù) 用式,計算傳熱管質(zhì)量流速G</p><p>　　代入數(shù)據(jù)得 G=148.3(Kg/(m2/s)</p><p>　　用式 計算Re Re= </p><p><b>　　用式計算Pr=</b></p><p>　　用式計算顯熱段傳熱管內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)αi</p><p>

32、<b>　　αi</b></p><p>　　計算管外冷凝表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 用式算冷凝的質(zhì)量流量Dc</p><p>　　用式 計算傳熱管外單位潤濕周邊上冷凝質(zhì)量流量M=</p><p>　　用式 計算冷凝膜的Re0=</p><p>　　用式 計算管外冷凝表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)</p><p><b&

33、gt;　　α0=</b></p><p>　　-------式中0.75為矯正系數(shù)。是對雙組分按單組分計算的矯正</p><p>　　污垢熱阻及管壁熱阻 沸騰側(cè)Ri= 0.0004(m2.k/w) 冷凝側(cè)Ro=0.000176(m2.k/w)</p><p>　　管壁熱阻Rw=5.12×10-5(m2.k/w)[5]</p>&

34、lt;p><b>　　用式 </b></p><p><b>　　計算顯熱段傳熱系數(shù)</b></p><p><b>　　蒸發(fā)段傳熱系數(shù)KE</b></p><p>　　計算傳熱管內(nèi)釜液的質(zhì)量流量 </p><p>　　Gh=3600×148.3=533870

35、.8(kg/(m2.h)</p><p>　　當 xe=0.024 時用式計算參數(shù)xtt</p><p>　　1/xtt =1.0473</p><p>　　由Gh及1/xtt查圖1</p><p><b>　　得αE= 1 </b></p><p>　　同理當x= 0.4xe 時計算1/xtt為

36、0.0096</p><p>　　再由Gh及1/xtt查圖1得α’= 1</p><p>　　用式 計算核沸騰壓抑因數(shù)=1</p><p><b>　　用式 </b></p><p>　　計算泡核沸騰表面 傳熱系數(shù)anb</p><p>　　用式 計算以液體單獨存在為基準的對流傳熱系數(shù)<

37、/p><p>　　計算沸騰表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) </p><p>　　用式 計算對流沸騰因子Ftp</p><p>　　用式計算兩相對流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)</p><p>　　用式 計算沸騰傳熱膜系數(shù)</p><p><b>　　用式 [6]</b></p><p>　　計算沸騰傳熱

38、系數(shù)KE</p><p>　　顯熱段和蒸發(fā)段的長度 </p><p>　　用式 計算顯熱段的長度和總長的比值</p><p>　　LBC=3×0.408=1.22(m) LCD=3-1.22=1.78(m)</p><p>　　用式 計算傳熱系數(shù)Kc </p><p>　　實際需要的傳熱面積為</

39、p><p>　　傳熱面積的欲度 利用式 得</p><p>　　3．3．3循環(huán)流量的校核</p><p><b>　　循環(huán)系統(tǒng)的推動力 </b></p><p>　　X=Xe/3=0.024/3=0.008 </p><p><b>　　計算參數(shù)xtt</b></p&

40、gt;<p>　　用式計算兩相流的液相分率RL</p><p>　　用式 計算兩相的平均密度為</p><p>　　當 x=xe=0.024時同理有參數(shù)Xtt=0.955</p><p>　　兩相流的相分率RL=0.204</p><p>　　用式計算兩相流的平均密度為=195.7</p><p>　

41、　式中的l 值參照表并根據(jù)焊接的需要取為1.2m,[7] </p><p><b>　　于是可以用式 </b></p><p><b>　　計算循環(huán)推動力</b></p><p><b>　　b 循環(huán)阻力</b></p><p>　　(1)管程進口的管阻力的計算 用式計

42、算釜液在管程進口管內(nèi)的質(zhì)量流速G為：</p><p>　　用式計算釜液在進口處的Rei為</p><p>　　用式計算進口的長度和局部阻力的當量長度Li為</p><p>　　用式計算進口管內(nèi)流體的摩擦系數(shù)為</p><p><b>　　用式計算管程阻力</b></p><p>　?。?）傳熱管顯

43、熱段的阻力 用式計算釜液傳熱管內(nèi)的質(zhì)量流速G為</p><p>　　用式 計算釜液在傳熱管內(nèi)流動時的Re為</p><p>　　用式 計算進口管內(nèi)流體的流動的摩擦系數(shù) 為</p><p>　　用式 計算傳熱管顯熱段的阻力為</p><p>　?。?）傳熱段的蒸發(fā)的阻力 氣相流動作用力的 計算</p><p&g

44、t;　　用式計算氣相在傳熱管內(nèi)的質(zhì)量流速 為</p><p>　　用式計算氣相在傳熱管內(nèi)的流動的為</p><p>　　用式計算氣相在傳熱管內(nèi)的流動摩擦系數(shù)為</p><p>　　用式計算氣相在傳熱管內(nèi)的流動阻力為</p><p>　　液相流動阻力 的計算 用式 計算液相在傳熱管內(nèi)的質(zhì)量流速為</p><p>　

45、　用式 計算液相在傳熱管內(nèi)的Rel為</p><p>　　用式計算在傳熱管內(nèi)的液相摩擦系數(shù)為</p><p>　　用式 計算液相在傳熱管內(nèi)的液相流動阻力為</p><p>　　用式計算計算傳熱管內(nèi)兩相流動阻力為</p><p>　　（4）蒸發(fā)段管程內(nèi)因動量變化引起的阻力 管程內(nèi)流體的的質(zhì)量流速G為 148.3㎏/(㎡.s ) 用式計算

46、蒸發(fā)段內(nèi)因動量變化引起的阻力系數(shù)M為 </p><p>　　用式計算蒸發(fā)段管程內(nèi)因動量引起的阻力 為</p><p>　　管程出口管阻力 氣相流動阻力的 </p><p>　　計算用式 計算管程出口管中氣、液相總質(zhì)量流速G為</p><p>　　用式計算管程出口管中氣相質(zhì)量流速為</p><p>　　用式 計算管程

47、出口管的長度和局部阻力當量長度的和 為</p><p>　　用式 計算管程出口管中氣相的流動ReV為</p><p>　　用式計算管程出口管中氣相流動的摩擦系數(shù)為</p><p>　　用式計算管程出口中氣相流動阻力 為</p><p>　　液相流動阻力 的計算</p><p>　　用式 計算管程出口管中液相質(zhì)量流速為

48、</p><p>　　用式 計算管程出口管中液相的流動ReL為</p><p>　　用式 計算管程出口管中液相流動的摩擦系數(shù)為</p><p>　　用式計算管程出口中液相流動阻力為</p><p>　　用式計算管程出口、管中兩相流動阻力 為</p><p>　　用式 計算系統(tǒng)的阻力 為</p><p

49、>　　循環(huán)推動力與循環(huán)阻力的比值</p><p>　　循環(huán)推動里略大于循環(huán)的阻力 說明所設(shè)的出口汽化率 基本上正確的 因此所設(shè)計的再沸器可以滿足傳熱過程對循環(huán)流量的要求</p><p>　　3．4工藝設(shè)計匯總表</p><p>　　表2 工藝設(shè)計匯總表</p><p>　　第四章 再沸器的結(jié)構(gòu)及強度設(shè)計</p>&l

50、t;p>　　4.1 殼體、管箱殼體和封頭的設(shè)計</p><p>　　4 .1.1殼體、管箱的設(shè)計</p><p>　　一般來說當殼體直徑≥400mm時，采用板材卷制殼體和管箱殼體。其直徑系列應與封頭、連接法蘭的系列相匹配，以便于法蘭，封頭的選型。一般情況下，當直徑＜1000mm時，直徑相差100mm為一個系列（如500、600、700）。</p><p>　　

51、碳素鋼殼體、管箱的厚度可以按標準查表查得：[8]</p><p>　　當公稱直徑為1600mm時，材料為Q-235A/B/C的碳素鋼，殼體的厚度為8 mm,</p><p>　　質(zhì)量為317kg/m;管箱的厚度為8mm,質(zhì)量為120kg/m， 管箱的長度為150mm。</p><p>　　4.1.2 封頭的設(shè)計</p><p><b&g

52、t;　　⑴封頭的厚度選定</b></p><p>　　當公稱直徑為1600mm時，材料為Q-235A/B/C的碳素鋼，封頭的厚度為8 mm。</p><p><b>　?、品忸^的選定</b></p><p>　　根據(jù)EHB標準橢形封頭的尺寸與質(zhì)量，當公稱直徑為1600mm時，選定封頭的曲面高度為400mm，直邊高度為25mm，內(nèi)表面

53、積F為2.901 ，容積V為0.586 ，厚度為8mm，質(zhì)量G為179kg。[9]</p><p><b>　　4.1.3強度計算</b></p><p><b>　?、偻搀w壁厚的計算</b></p><p>　　由工藝設(shè)計給定溫度120℃，設(shè)計壓力P=0.2Mpa,選擇Q-235-B,材料在120℃時的許用應力=113

54、Mpa ,焊縫系數(shù)取,腐蝕裕度,屈服強度,則計算厚度</p><p><b>　　其中：</b></p><p>　　——圓筒的計算厚度；````</p><p>　　——圓筒的設(shè)計內(nèi)壓，；</p><p><b>　　——圓筒內(nèi)徑；</b></p><p>　　——

55、鋼板在設(shè)計溫度下的需用應力，；</p><p><b>　　——焊縫系數(shù)。</b></p><p><b>　　計算厚度 </b></p><p>　　鋼板負偏差：[10]</p><p>　　因3-0.8>1.2 所以</p><p><b>　　設(shè)計厚度

56、 </b></p><p><b>　　名義厚度 </b></p><p><b>　　有效厚度 </b></p><p><b>　　水壓試驗壓力 </b></p><p>　　水壓實驗應力校核 </p><p><b>

57、;　　水壓強度滿足要求</b></p><p>　　氣密實驗壓力 [11]</p><p>　?、谕忸^蓋短節(jié)、封頭厚度計算</p><p>　　外頭蓋內(nèi)徑,其余條件和筒體一樣.</p><p><b>　　短節(jié)計算厚度</b></p><p>　　因3-0.8>1.2 所以&l

58、t;/p><p><b>　　短節(jié)設(shè)計厚度 </b></p><p><b>　　短節(jié)名義厚度 </b></p><p><b>　　有效厚度 </b></p><p>　　水壓實驗應力校核 </p><p>　　外頭蓋封頭選用標準橢圓形封頭.<

59、;/p><p><b>　　封頭計算壁厚 </b></p><p><b>　　封頭名義厚度 </b></p><p>　　取用名義厚度與短節(jié)相同,取</p><p>　　③管箱短節(jié)、封頭厚度計算</p><p>　　由工藝設(shè)計給定參數(shù)為:設(shè)計溫度100℃,設(shè)計壓力0.1Mp

60、a,選用Q235-B鋼板, 材料在100℃時的許用應力=113 Mpa ,焊縫系數(shù)取,腐蝕裕度,[12],則</p><p><b>　　計算厚度 </b></p><p>　　因3-0.8>1.2 所以</p><p><b>　　設(shè)計厚度 </b></p><p><b&g

61、t;　　名義厚度 </b></p><p>　　結(jié)合考慮開孔補強及結(jié)構(gòu)需要取</p><p><b>　　有效厚度 </b></p><p>　　壓力實驗強度在這種情況下一定滿足.</p><p>　　管箱封頭取用厚度與短節(jié)相同，取</p><p>　?、芄芟涠坦?jié)開孔補強的校核&l

62、t;/p><p>　　開孔補強用等面積補強法,由工藝設(shè)計給定的接管尺寸為入口接管尺寸,出口接管尺寸,選用20號熱扎碳素鋼,,</p><p>　　對進口管進行補強計算</p><p><b>　　接管計算厚度</b></p><p><b>　　接管有效厚度 </b></p><p

63、><b>　　開孔直徑 </b></p><p>　　接管有效補強寬度 </p><p>　　接管外側(cè)有效補強高度 </p><p><b>　　需要補強面積 </b></p><p>　　可以作為補強的面積為 </p><p>　　因為 故無需補強</

64、p><p>　　用與進口管同樣的方法計算,經(jīng)演算出口管同樣不需要補強.</p><p>　　⑤殼體接管開孔補強的校核</p><p>　　開孔補強用等面積補強法,由工藝設(shè)計給定的接管尺寸為入口接管尺寸,出口接管尺寸,選用20號熱扎碳素鋼,</p><p>　　對進口管進行補強計算</p><p><b>　　接管

65、計算厚度</b></p><p><b>　　接管有效厚度 </b></p><p><b>　　開孔直徑 </b></p><p>　　接管有效補強寬度 </p><p>　　接管外側(cè)有效補強高度 </p><p><b>　　需要補強面積 &

66、lt;/b></p><p>　　可以作為補強的面積為 </p><p>　　因,故不需要作另外補強.同理,對于出口管仍然不需要補強.</p><p>　　4.2 進出口的設(shè)計</p><p>　　4.2.1 接管外伸長度</p><p>　　在工藝設(shè)計中，已經(jīng)得到：管程的入口接管尺寸為mm，管程的出口接管尺寸為

67、mm，殼程的入口接管為mm，殼程的出口接管為mm.</p><p>　　查表得接管的外伸高度：管程入口接管為200mm, 管程出口接管為250mm殼程入口接管為200mm,殼程出口接管為150mm。 [13]</p><p>　　4.2.2 接管最小位置</p><p>　　在換熱器設(shè)計中，為了使傳熱面積得以充分利用，殼程流體進、出口接管應盡量靠近兩端管板，而管箱

68、進、出口接管應盡量靠近管箱法蘭，可縮短管箱殼體長度，減輕設(shè)備質(zhì)量。然而，為了保證設(shè)備的制造、安裝、管口距地的距離也不能靠得太近，它受到最小位置的限制。</p><p>　　⑴殼程接管位置的最小尺寸</p><p>　　無補強圈時，殼程接管的最小尺寸（接管中心距離管板密封面的長度）為：</p><p><b>　　mm</b></p>

69、<p>　　其中：——接管外徑；</p><p><b>　　——管板厚度；</b></p><p><b>　　——取。</b></p><p>　　本設(shè)計取C=100mm。</p><p><b>　　。</b></p><p>　　⑵

70、管箱接管位置的最小尺寸</p><p>　　無補強圈時，管程接管的最小位置為：</p><p><b>　　mm</b></p><p>　　4.2.3 接管與筒體、管箱殼體的連接</p><p>　　接管與殼體、管箱殼體（包括封頭）連接的結(jié)構(gòu)形式，采用插入式焊接結(jié)構(gòu)。一般接管不得突出殼體的內(nèi)表面。</p>

71、<p><b>　　4.3 管板</b></p><p>　　4.3.1管板的結(jié)構(gòu)</p><p>　　管板是管殼式換熱器的一個重要元件。它除了與管子和殼體等連接外，還式換熱器的一個重要受壓元件。對管板的設(shè)計，除了滿足強度要求外，同時應合理的考慮其結(jié)構(gòu)設(shè)計。</p><p>　　在本設(shè)計中，選定固定式管板換熱器兼作法蘭的管板。管板與

72、法蘭連接的密封面為凸面，分成隔板的拐角處，倒角為。</p><p>　　碳鋼管板的隔板槽寬度為12mm，槽深一般不小于4mm。[14]</p><p>　　4.3.2 管板的尺寸</p><p><b>　?、殴馨宓淖钚『穸龋?lt;/b></p><p>　　當管板和換熱管采用脹接時，管板的最小厚度（不包括腐蝕裕度）應滿足下

73、表[15]：</p><p><b>　?、乒馨宓某叽纾?lt;/b></p><p>　　查表，得到殼程壓力大于管程壓力的碳鋼換熱管板尺寸如下：</p><p>　　當殼程壓力不大于1.0 ,管程壓力不大于0.6 ，公稱直徑DN為1600mm時：</p><p>　　D=1760mm,D1=1715mm,D2=1676mm,

74、D3=1597mm,D4=1653mm,D5=1600mm,C=18.5mm,d2=27mm,</p><p>　　=52mm,b=62mm,鏍柱（栓）規(guī)格M24，數(shù)量44。[13]</p><p>　　※選用上述管板尺寸時，若管板密封面尺寸和鏍栓中心孔尺寸與相應標準法蘭不符合時，以標準法蘭為準。</p><p>　　4．3．3固定管板強度計算</p>

75、<p>　　固定管板厚度設(shè)計采用BS法</p><p>　　查換熱器手冊,管板厚度 總換熱管數(shù)量 </p><p>　　一根管壁金屬的橫截面積為</p><p>　　開孔強度削弱系數(shù)(單程) [6]</p><p>　　兩管板之間換熱管有效長度(除掉兩管板厚)L取2876</p><p><

76、b>　　計算系數(shù)K</b></p><p>　　查圖得： </p><p><b>　　管板最大應力：</b></p><p><b>　　其中：</b></p><p>　　——筒體內(nèi)徑截面積，mm2；</p><p>　　——管板上管孔所占的總

77、截面積，mm2。</p><p><b>　　當量壓差： </b></p><p><b>　　管子最大應力：</b></p><p><b>　　查得管板，換熱管</b></p><p>　　所以管板的強度校核： ＜1.5</p><p>　　換熱

78、管的強度校核： ＜</p><p><b>　　所以強度符合要求。</b></p><p><b>　　4.4 換熱管</b></p><p>　　⑴換熱管的規(guī)格和尺寸偏差[16]</p><p><b>　?、茡Q熱管的排列形式</b></p><p

79、>　　選用等邊三角形排列，因為此排列方法使用最普遍，管子間距相等，所以在同一管板面積上課排列最多的管子數(shù)，而且便于管板的劃線和鉆孔。但殼程不易清洗，因為本設(shè)計江河水走管程，所以可以選擇三角形排列。</p><p><b>　?、菗Q熱管心距</b></p><p>　　換熱管中心距，最小應為管子外徑的1.25倍；多管程的分程隔板處的換熱管中心距，最小應為換熱管中心

80、距加隔板槽密封面的寬度，以保證管間小橋在脹接時有足</p><p><b>　　夠強度。</b></p><p>　　本設(shè)計中，選擇換熱管心距S=32mm。</p><p><b>　?、炔脊芟薅▓A</b></p><p>　　布管限定圓為管束最外層換熱管中心圓直徑</p><p

81、>　　在管板式換熱器中，布管限定圓</p><p>　　其中：——換熱器筒體內(nèi)直徑，mm；</p><p>　　——固定管板換熱器管束最外層換熱管外表面至殼體內(nèi)壁的最短距離且不小于8mm。</p><p><b>　　4.5 法蘭的選定</b></p><p>　　4.5.1 管板法蘭蓋的選定</p>

82、<p>　　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</p><p><b>　　焊式法蘭。[17]</b></p><p>　　4.5.2 接管法蘭的選定</p><p>　　管程入口接管處法蘭： mm</p><p>　　管程出口接管處法蘭： mm</p><p

83、>　　殼程入口接管處法蘭： mm</p><p>　　殼程出口接管出法蘭： mm</p><p>　　4.6 管子與管板的連接</p><p>　　在本設(shè)計中，管板與管子的連接形式采用強度脹接。</p><p>　　強度脹接是指管板與換熱管連接處的密封性和拉脫強度均由脹接來保證的連接。脹接結(jié)構(gòu)簡單，管子修補容易。</p>

84、<p>　　管孔開槽的目的是提高抗拉脫力及增強密封性。</p><p>　　換熱管外伸長度查表得：</p><p>　　換熱管外徑為25mm時，伸出長度，槽深0.5。[11]</p><p><b>　　4.7 膨脹節(jié)</b></p><p>　　判斷固定管板換熱器是否需要安裝膨脹節(jié)，需從管束與殼體的軸向強度及

85、管板連接處的拉脫力、軸向穩(wěn)定三方面綜合考慮：</p><p>　　4.7.1 管束與殼體介質(zhì)壓力引起的軸向力</p><p>　　由管程和殼程介質(zhì)壓力引起的軸向力</p><p>　　由介質(zhì)壓力引起的殼壁上軸向力和管壁上軸向力：</p><p><b>　　殼體內(nèi)的拉應力：</b></p><p>

86、;<b>　　管束內(nèi)的拉應力：</b></p><p>　　由于，所以，也因為殼體和管束的彈性應變是相等的</p><p><b>　　拉脫力：</b></p><p><b>　　查表得： </b></p><p><b>　　，， </b></p

87、><p><b>　　碳素鋼的彈性模量：</b></p><p>　　殼體與換熱器的軸向應力和</p><p><b>　　同理：</b></p><p>　　4.7.2 換熱管與管板連接的拉脫力</p><p>　　當換熱管與管板采用脹接方法連接時，管子拉脫應力q應滿足：<

88、;/p><p><b>　　其中：</b></p><p>　　——一根換熱管的橫截面積，；</p><p>　　——換熱管外徑，mm；</p><p>　　——脹接長度，mm。</p><p>　　需用應力拉脫力的值為：</p><p>　　管端卷邊或管板孔開槽時，</

89、p><p>　　4.7.3管束與殼體的軸向穩(wěn)定</p><p><b>　　換熱管的臨界應力：</b></p><p><b>　　其中： </b></p><p>　　——截面圖形的慣性半徑，mm；</p><p>　　——壓桿的計算長度，mm。</p>&l

90、t;p><b>　　其中：</b></p><p>　　——壓桿的穩(wěn)定安全系數(shù)。對于鋼件其=1.8～3。</p><p>　?。?同理：＜ 所以，本冷凝器不需要安裝膨脹節(jié)。</p><p><b>　　4.8 折流板</b></p><p>　　本冷凝器選擇水平單弓形的弓形折流板。<

91、/p><p><b>　　⑴折流板的安裝：</b></p><p><b>　　其中：</b></p><p>　　——殼程入口接管旁第一塊折流板距離管板非密封面的距離；</p><p>　　——殼程接管位置最小尺寸；</p><p>　　——防沖板長度，無防沖板時可取。<

92、/p><p><b>　?、普哿靼迮帕蟹绞剑?lt;/b></p><p>　　選擇水平切口排列方式，這種方式造成流體激烈擾動，有利于增大傳熱系數(shù)。</p><p>　　⑶折流板與殼體的間隙：</p><p>　　查表得：當公稱直徑DN為1300～〈1700時，折流板的名義外直徑為DN-8，折流板允許外徑偏差為-1.2。</

93、p><p><b>　?、日哿靼搴穸?lt;/b></p><p>　　當殼體公稱直徑DN為〉1500～≤2000，換熱管無支撐長度>300 ≤600mm時，折流板的厚度取10mm。[9]</p><p><b>　　⑸折流板的管孔：</b></p><p>　?、僬哿靼宓墓芸字睆胶凸頪12]<

94、/p><p>　　當換熱管外徑d為25mm時，折流板管孔直徑為25.8mm,允許偏差為+0.40mm。</p><p><b>　?、诠芸字行木?lt;/b></p><p>　　選擇管孔中心距為32mm，公差為相鄰兩孔+0.30mm，任意兩孔為±1.00mm。、</p><p><b>　　③管孔加工<

95、/b></p><p>　　折流板上管孔加工后兩端必須倒角。</p><p>　　4.9 拉桿、定距管</p><p><b>　?、爬瓧U的結(jié)構(gòu)形式</b></p><p><b>　　拉桿定距管結(jié)構(gòu)：</b></p><p>　　拉桿一端用螺紋擰入管板，每兩塊折流板之

96、間的間距用定距管固定，每</p><p>　　根拉桿上最后一塊折流板與拉桿焊接如設(shè)備圖。這種形式易于調(diào)節(jié)折流板之間的松緊程度，在穿進換熱管后，各折流板處于相對自由狀態(tài)。</p><p><b>　　⑵拉桿的尺寸</b></p><p>　　選擇拉桿直徑為16mm，拉桿螺紋公稱直徑為16mm，為20mm,≥60mm，管板上拉桿孔深為20mm。[1

97、4]</p><p>　　4.10 耳式支座的選擇</p><p><b>　　1.容器總質(zhì)量</b></p><p>　　2.初定支座型號及數(shù)量并計算安裝尺寸</p><p>　　容器總重約31.63KN,若選A型支座,考慮總重不大,A2型一個支座即可承受60KN,為穩(wěn)定計取A2支座3個,根據(jù)耳座及筒體尺寸得:<

98、/p><p><b>　　3.確定水平力</b></p><p>　　根據(jù)抗震δ度,取[8]</p><p>　　4.支座反力Q對器壁作用的外力矩M</p><p>　　4.11 主要零部件匯總表</p><p><b>　　心 得 體 會</b></p><

99、p>　　一個月的課程設(shè)計終于要接近尾聲了，這一個月或許是我們大學以來最辛苦的一段日子，好象歷盡了人世間的悲歡。但通過這次課程設(shè)計，我基本掌握了如何運用所學知識或?qū)W習渠道來解決實際問題，這一點還是讓我很高興，相當有成就感的。</p><p>　　老實的說，剛開始拿到這個設(shè)計題目，我還真不知道應該從什么地方開始，好象大家伙都是這樣。在平時，全班同學是不會不約而同的直奔學校圖書館，借書、查找文獻的``據(jù)會這么難找

100、？！</p><p>　　在翻遍兩個教室的參考書之后，終于查齊數(shù)據(jù)進行設(shè)計計算，因為我們的設(shè)計很多參數(shù)具有不定性，所以很多只能通過不斷的嘗試，幸好以前的計算機知識幫了個大忙，通過編程后設(shè)置數(shù)據(jù)，調(diào)試，就可以輕松完成這項工藝設(shè)計了。</p><p>　　接下來強度設(shè)計使我們再一次陷入了迷茫了，郁悶了幾天之后，再一次靈光閃現(xiàn)，通過努力完成任務。</p><p>　　就這

101、樣，假設(shè)，計算，發(fā)現(xiàn)錯誤，重新假設(shè)，重新計算，交流，探討，整個營造了一股前所未有的磚研氣氛。也正是這種氛圍，讓我們對之前的知識有溫故知新之感。</p><p>　　接著就是設(shè)計設(shè)備圖的繪制，由于以前沒有這方面的基礎(chǔ)，所以進度很慢，只能通過自己慢慢摸索和與 同學之間討論才能解決，在大概兩三天之后對于AutoCAD的命令工具等很多都開始熟悉了，這也是這次課程設(shè)計的一大大的收獲。</p><p>

102、;　　寫到這，猛地竟然有一種喜悅，一絲悲哀。喜的是重壓之下感覺到非常充實，悲的是以前的學習與現(xiàn)在是大相徑庭。也許，人就是要有點遺憾，才會懂得珍惜所得所悟，然后不斷的向前邁步。</p><p>　　特別值得一提的是，合作是非常重要的。以前，我固然明白這個道理，但是，絕對沒現(xiàn)在了解得深刻。如果沒有大家在一起交流，探討，真不知道還得弄多久，就是再多給一個月，大家也未必能弄出個啥出來。我想，以后即使投入了工作，也務必保持

103、一顆謙卑的心，向周遭的人學習。</p><p>　　不知不覺地，這一天又要結(jié)束了?？傊?，課程設(shè)計讓我對大學的學習有了新的認識，同時加強了自己對書本知識很實際時間如何聯(lián)系的認識，收獲很大。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　1 馮伯華.化學工程手冊(2).化學工業(yè)出版社. </p><p>

104、　　2 劉光啟，馬連湘，劉杰.化學化工物性數(shù)據(jù)手冊.化學工業(yè)出版社.</p><p>　　3王國勝.化工原理課程設(shè)計.大連理工大學出版社.</p><p>　　4中國石化集團上海工程有限公司．化工工藝設(shè)計手冊第三版（上冊）．化學工業(yè)出版社.</p><p>　　5洪國寶.換熱器設(shè)計.上海科學技術(shù)出版社.</p><p>　　6錢頌文.換熱器設(shè)

105、計手冊. 化學工業(yè)出版社.</p><p>　　7 董大勤．化工設(shè)備機械基礎(chǔ)（二版）．化學工業(yè)出版社．</p><p>　　8 匡國柱，史啟才.化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計.化學工業(yè)出版社.</p><p>　　9中國石化集團上海工程有限公司．化工工藝設(shè)計手冊第三版（下冊）．化學工業(yè)出版社．</p><p>　　10 鄭津洋，董其伍，桑芝富.過

106、程設(shè)備設(shè)計.化學工業(yè)出版社.</p><p>　　11 朱有庭，曲文海，于浦義.化工設(shè)備設(shè)計手冊（上冊）.化學工業(yè)出版社.</p><p>　　12 徐建成，宗士增，吳欣.工程制圖.國防工業(yè)出版社.</p><p>　　13 潘永亮，劉玉良.化工設(shè)備機械設(shè)計基礎(chǔ).科學出版社.</p><p>　　14 陳英南，劉玉蘭.常用化工單元設(shè)備的設(shè)計.