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——大學(xué) 《化工原理》 列管式換熱器 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 學(xué)院： 班級(jí)： 學(xué)號(hào)： 姓名： 指導(dǎo)教師： 時(shí)間： 年 月 日 目錄 一、化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)......................................................................................2 二、確定設(shè)計(jì)方案..........................................................................................................3 - 30 - 1.選擇換熱器的類型 2.管程安排 3、 確定物性數(shù)據(jù)..........................................................................................................4 4、 估算傳熱面積..........................................................................................................5 1.熱流量 2.平均傳熱溫差 3.傳熱面積 4.冷卻水用量 5、 工藝結(jié)構(gòu)尺寸..........................................................................................................6 1.管徑和管內(nèi)流速 2.管程數(shù)和傳熱管數(shù) 3.傳熱溫差校平均正及殼程數(shù) 4.傳熱管排列和分程方法 5.殼體內(nèi)徑 6.折流擋板...................................7 7.其他附件 8.接管 6、 換熱器核算..............................................................................................................8 1.熱流量核算 2.壁溫計(jì)算.....................................................10 3.換熱器內(nèi)流體的流動(dòng)阻力 7、 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).................................................................................................................13 1.浮頭管板及鉤圈法蘭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.管箱法蘭和管箱側(cè)殼體法蘭設(shè)計(jì) 3.管箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.固定端管板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5.外頭蓋法蘭、外頭蓋側(cè)法蘭設(shè)計(jì)............14 6.外頭蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7.墊片選擇 8.鞍座選用及安裝位置確定 9.折流板布置 10.說(shuō)明 8、 強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算.........................................................................................................15 1.筒體壁厚計(jì)算 2.外頭蓋短節(jié)、封頭厚度計(jì)算 3.管箱短節(jié)、封頭厚度計(jì)算.................16 4.管箱短節(jié)開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)校核......................17 5.殼體接管開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)校核 6.固定管板計(jì)算......................18 7.浮頭管板及鉤圈.................19 8.無(wú)折邊球封頭計(jì)算 9.浮頭法蘭計(jì)算.......................20 九、參考文獻(xiàn)..................................................................................................................20 一、化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 某生產(chǎn)過(guò)程的流程如圖3-20所示。反應(yīng)器的混合氣體經(jīng)與進(jìn)料物流換熱后，用循環(huán)冷卻水將其從110℃進(jìn)一步冷卻至60℃之后，進(jìn)入吸收塔吸收其中的可溶性組分。已知混合氣體的流量為231801，壓力為6.9，循環(huán)冷卻水的壓力為0.4，循環(huán)水的入口溫度為29℃，出口的溫度為39℃，試設(shè)計(jì)一列管式換熱器，完成生產(chǎn)任務(wù)。 已知： 混合氣體在85℃下的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下（來(lái)自生產(chǎn)中的實(shí)測(cè)值） 密度 定壓比熱容℃ 熱導(dǎo)率℃ 粘度 循環(huán)水在34℃下的物性數(shù)據(jù)： 密度 定壓比熱容K 熱導(dǎo)率K 粘度 二、確定設(shè)計(jì)方案 1． 選擇換熱器的類型 兩流體溫的變化情況：熱流體進(jìn)口溫度110℃ 出口溫度60℃；冷流體進(jìn)口溫度29℃，出口溫度為39℃，該換熱器用循環(huán)冷卻水冷卻，冬季操作時(shí)，其進(jìn)口溫度會(huì)降低，考慮到這一因素，估計(jì)該換熱器的管壁溫度和殼體溫度之差較大，因此初步確定選用浮頭式換熱器。 2． 管程安排 從兩物流的操作壓力看，應(yīng)使混合氣體走管程，循環(huán)冷卻水走殼程。但由于循環(huán)冷卻水較易結(jié)垢，若其流速太低，將會(huì)加快污垢增長(zhǎng)速度，使換熱器的熱流量下降，所以從總體考慮，應(yīng)使循環(huán)水走管程，混和氣體走殼程。 三、確定物性數(shù)據(jù) 定性溫度：對(duì)于一般氣體和水等低黏度流體，其定性溫度可取流體進(jìn)出口溫度的平均值。故殼程混和氣體的定性溫度為 T= =85℃ 管程流體的定性溫度為 t=℃ 根據(jù)定性溫度，分別查取殼程和管程流體的有關(guān)物性數(shù)據(jù)。對(duì)混合氣體來(lái)說(shuō)，最可靠的無(wú)形數(shù)據(jù)是實(shí)測(cè)值。若不具備此條件，則應(yīng)分別查取混合無(wú)辜組分的有關(guān)物性數(shù)據(jù)，然后按照相應(yīng)的加和方法求出混和氣體的物性數(shù)據(jù)。 混和氣體在85℃下的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下（來(lái)自生產(chǎn)中的實(shí)測(cè)值）： 密度 定壓比熱容 =3.297kj/kg?℃ 熱導(dǎo)率 =0.0279w/m?℃ 粘度 =1.510-5Pa?s 循環(huán)水在34℃ 下的物性數(shù)據(jù)： 密度 =994.3㎏/m3 定壓比熱容 =4.174kj/kg?K 熱導(dǎo)率 =0.624w/m?K 粘度 =0.74210-3Pa?s 四、估算傳熱面積 1.熱流量 Q1= =2318013.297(110-60)=3.82107kj/h =10614.554kw 2. 平均傳熱溫差 先按照純逆流計(jì)算，得 = 3. 傳熱面積 由于殼程氣體的壓力較高，故可選取較大的K值。假設(shè)K=320W/(㎡k)則估算的傳熱面積為 Ap= 4.冷卻水用量 m== 五、工藝結(jié)構(gòu)尺寸 1．管徑和管內(nèi)流速 選用Φ252.5較高級(jí)冷拔傳熱管（碳鋼），取管內(nèi)流速u1=1.3m/s。 2．管程數(shù)和傳熱管數(shù) 可依據(jù)傳熱管內(nèi)徑和流速確定單程傳熱管數(shù) Ns= 按單程管計(jì)算，所需的傳熱管長(zhǎng)度為 L= 按單程管設(shè)計(jì)，傳熱管過(guò)長(zhǎng)，宜采用多管程結(jié)構(gòu)。根據(jù)本設(shè)計(jì)實(shí)際情況，采用非標(biāo)設(shè)計(jì)，現(xiàn)取傳熱管長(zhǎng)l=7m，則該換熱器的管程數(shù)為 Np= 傳熱管總根數(shù) Nt=6272=1254 3. 傳熱溫差校平均正及殼程數(shù) 平均溫差校正系數(shù)： R= P= 按單殼程，雙管程結(jié)構(gòu)，查【化學(xué)工業(yè)出版社《化工原理》（第三版）上冊(cè)】：圖5-19得： 平均傳熱溫差 K 由于平均傳熱溫差校正系數(shù)大于0.8，同時(shí)殼程流體流量較大，故取單殼程合適。 4. 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,隔板兩側(cè)采用正方形排列。見(jiàn)【化學(xué)工業(yè)出版社《化工原理》（第三版）上冊(cè)】：圖6-13。 取管心距t=1.25d0，則 t=1.2525=31.25≈32㎜ 隔板中心到離其最.近一排管中心距離： S=t/2+6=32/2+6=22㎜ 各程相鄰管的管心距為44㎜。 管數(shù)的分程方法，每程各有傳熱管627根，其前后管程中隔板設(shè)置和介質(zhì)的流通順序按【化學(xué)工業(yè)出版社《化工原理》（第三版）上冊(cè)】：圖6-8選取。 5．殼體內(nèi)徑 采用多管程結(jié)構(gòu)，進(jìn)行殼體內(nèi)徑估算。取管板利用率η=0.75 ，則殼體內(nèi)徑 為： D=1.05t 按卷制殼體的進(jìn)級(jí)檔，可取D=1400mm 筒體直徑校核計(jì)算： 殼體的內(nèi)徑應(yīng)等于或大于（在浮頭式換熱器中）管板的直徑，所以管板直徑 的計(jì)算可以決定殼體的內(nèi)徑，其表達(dá)式為： 管子按正三角形排列： 取e=1.2=1.225=30mm =32 （39-1）+2 30 =1276mm 按殼體直徑標(biāo)準(zhǔn)系列尺寸進(jìn)行圓整： =1400mm 6．折流擋板 采用圓缺形折流擋板，去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=0.251400=350m，故可取h=350mm 取折流板間距B=0.3D，則 B=0.31400=420mm，可取B為450mm。 折流板數(shù)目 折流板圓缺面水平裝配，見(jiàn)圖：【化學(xué)工業(yè)出版社《化工原理》（第三版）上冊(cè)】：圖6-9。 7．其他附件 拉桿數(shù)量與直徑選取，本換熱器殼體內(nèi)徑為1400mm，故其拉桿直徑為Ф16拉桿數(shù)量8，其中長(zhǎng)度5950mm的六根，5500mm的兩根。 殼程入口處，應(yīng)設(shè)置防沖擋板。 8．接管 殼程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)氣體流速為u1=10m/s，則接管內(nèi)徑為 圓整后可取管內(nèi)徑為300mm。 管程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)液體流速u2=2.5m/s，則接管內(nèi)徑為 圓整后去管內(nèi)徑為360mm 六、換熱器核算 1． 熱流量核算 （1）殼程表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 用克恩法計(jì)算，見(jiàn)式【化學(xué)工業(yè)出版社《化工原理》（第三版） 上冊(cè)】：式（5-72a）： 當(dāng)量直徑，依【化學(xué)工業(yè)出版社《化工原理》（第三版）上冊(cè)】：式（5-73a）得 = 殼程流通截面積： 殼程流體流速及其雷諾數(shù)分別為 普朗特?cái)?shù) 粘度校正 （2）管內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)： 管程流體流通截面積： 管程流體流速： 雷諾數(shù)： 普朗特?cái)?shù)： （3） 污垢熱阻和管壁熱阻： 【化學(xué)工業(yè)出版社《化工原理》（第三版）上冊(cè)】：表5-5?。? 管外側(cè)污垢熱阻 管內(nèi)側(cè)污垢熱阻 管壁熱阻按【化學(xué)工業(yè)出版社《化工原理》（第三版）上冊(cè)】：圖5-4查得碳鋼在該條 件下的熱導(dǎo)率為50w/(mK)。所以 （4） 傳熱系數(shù)有： （5） 傳熱面積裕度： 計(jì)算傳熱面積Ac： 該換熱器的實(shí)際傳熱面積為： 該換熱器的面積裕度為 傳熱面積裕度合適，該換熱器能夠完成生產(chǎn)任務(wù)。 2. 壁溫計(jì)算 因?yàn)楣鼙诤鼙?，而且壁熱阻很小，故管壁溫度可按式?jì)算。由于該換熱器用循環(huán)水冷卻，冬季操作時(shí)，循環(huán)水的進(jìn)口溫度將會(huì)降低。為確?？煽?，取循環(huán)冷卻水進(jìn)口溫度為15℃，出口溫度為39℃計(jì)算傳熱管壁溫。另外，由于傳熱管內(nèi)側(cè)污垢熱阻較大，會(huì)使傳熱管壁溫升高，降低了殼體和傳熱管壁溫之差。但在操作初期，污垢熱阻較小，殼體和傳熱管間壁溫差可能較大。計(jì)算中，應(yīng)該按最不利的操作條件考慮，因此，取兩側(cè)污垢熱阻為零計(jì)算傳熱管壁溫。于是有： 式中液體的平均溫度和氣體的平均溫度分別計(jì)算為 0.439+0.615=24.6℃ (110+60)/2=85℃ 5858w/㎡K 935.7w/㎡K 傳熱管平均壁溫 ℃ 殼體壁溫，可近似取為殼程流體的平均溫度，即T=85℃。殼體壁溫和傳熱管壁溫之差為 ℃。 該溫差較大，故需要設(shè)溫度補(bǔ)償裝置。由于換熱器殼程壓力較大，因此，需選用浮頭式換熱器較為適宜。 3．換熱器內(nèi)流體的流動(dòng)阻力 （1）管程流體阻力 , , 由Re=34841，傳熱管對(duì)粗糙度0.01，查莫狄圖:【化學(xué)工業(yè)出版社《化工原理》（第三版）上冊(cè)】：圖1-27得，流速=1.3m/s, , 所以： 管程流體阻力在允許范圍之內(nèi)。 （2） 殼程阻力： 按式計(jì)算 , , 流體流經(jīng)管束的阻力 F=0.5 0.50.241939(14+1)=86095.6Pa 流體流過(guò)折流板缺口的阻力 , B=0.45m , D=1.4m Pa 總阻力 86095.6+48672=1.35Pa 由于該換熱器殼程流體的操作壓力較高，所以殼程流體的阻力也比較適宜。 （3）換熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表： 參數(shù) 管程 殼程 流率 915486.2 231801 進(jìn)/出口溫度/℃ 29/39 110/60 壓力/MPa 0.4 6.9 物性 定性溫度/℃ 34 85 密度/（kg/m3） 994.3 90 定壓比熱容/[kj/（kg?K）] 4.174 3.297 粘度/（Pa?s） 0.742 1.5 熱導(dǎo)率（W/m?K） 0.624 0.0279 普朗特?cái)?shù) 4.96 1.773 設(shè)備結(jié)構(gòu)參數(shù) 形式 浮頭式 殼程數(shù) 1 殼體內(nèi)徑/㎜ 1400 臺(tái)數(shù) 1 管徑/㎜ Φ252.5 管心距/㎜ 32 管長(zhǎng)/㎜ 7000 管子排列 正三角形排列 管數(shù)目/根 1254 折流板數(shù)/個(gè) 14 傳熱面積/㎡ 689.1 折流板間距/㎜ 450 管程數(shù) 2 材質(zhì) 碳鋼 主要計(jì)算結(jié)果 管程 殼程 流速/（m/s） 1.3 5.2 表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)/[W/（㎡?K）] 5858 935.7 污垢熱阻/（㎡?K/W） 0.0006 0.0004 阻力/ MPa 0.04285 0.135 熱流量/KW 10615 傳熱溫差/K 48.3 傳熱系數(shù)/[W/（㎡?K）] 400 裕度/% 26% 七、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1、浮頭管板及鉤圈法蘭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： 由于換熱器的內(nèi)徑已確定，采用標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)徑?jīng)Q、定浮頭管板外徑及各結(jié)構(gòu)尺寸（參照《化工單元過(guò)程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)》（化學(xué)工業(yè)出版社出版）：第四章第一節(jié)及GB151）。結(jié)構(gòu)尺寸為： 浮頭管板外徑： 浮頭管板外徑與殼體內(nèi)徑間隙：?。ㄒ?jiàn)《化工單元過(guò)程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)》（化學(xué)工業(yè)出版社出版）：表4-16）； 墊片寬度：按《化工單元過(guò)程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)》（化學(xué)工業(yè)出版社出版）:表4-16： 取 浮頭管板密封面寬度： 浮頭法蘭和鉤圈的內(nèi)直徑： 浮頭法蘭和鉤圈的外直徑： 外頭蓋內(nèi)徑： 螺栓中心圓直徑： 其余尺寸見(jiàn)《化工單元過(guò)程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)》（化學(xué)工業(yè)出版社出版）：圖4-50。 2、管箱法蘭和管箱側(cè)殼體法蘭設(shè)計(jì)： 依工藝條件：管側(cè)壓力和殼側(cè)壓力中的高值，以及設(shè)計(jì)溫度和公稱直徑1400，按JB4703-92長(zhǎng)頸對(duì)焊法標(biāo)準(zhǔn)選取。并確定各結(jié)構(gòu)尺寸，見(jiàn)《化工單元過(guò)程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)》（化學(xué)工業(yè)出版社出版）：圖4-50（a）所示。 3、管箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： 選用B型封頭管箱，因換熱器直徑較大，且為二管程，其管箱最小長(zhǎng)度可不按流道面積計(jì)算，只考慮相鄰焊縫間距離計(jì)算： 取管箱長(zhǎng)為1300mm，管道分程隔板厚度取14mm，管箱結(jié)構(gòu)如《化工單元過(guò)程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)》（化學(xué)工業(yè)出版社出版）：圖4-50（a）所示。 4、 固定端管板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： 依據(jù)選定的管箱法蘭，管箱側(cè)法蘭的結(jié)構(gòu)尺寸，確定固定端管板最大外徑為：D=1506mm；結(jié)構(gòu)如《化工單元過(guò)程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)》（化學(xué)工業(yè)出版社出版）：圖4-50（b）所示。 5、外頭蓋法蘭、外頭蓋側(cè)法蘭設(shè)計(jì)： 依工藝條件，殼側(cè)壓力、溫度及公稱直徑；按JB4703-93長(zhǎng)頸法蘭 標(biāo)準(zhǔn)選取并確定尺寸。 6、 外頭蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： 外頭蓋結(jié)構(gòu)如《化工單元過(guò)程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)》（化學(xué)工業(yè)出版社出版）：圖4-51所示。軸向尺寸由浮動(dòng)管板、鉤圈法蘭及鉤圈強(qiáng)度計(jì)算確定厚度后決定，見(jiàn)《化工單元過(guò)程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)》（化學(xué)工業(yè)出版社出版）：圖4-51。 7、墊片選擇： a.管箱墊片： 根據(jù)管程操作條件（循環(huán)水壓力，溫度34）選石棉橡膠墊。結(jié)構(gòu)尺寸如《化工單元過(guò)程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)》（化學(xué)工業(yè)出版社出版）：圖4-39（b）所示： b.外頭蓋墊片： 根據(jù)殼程操作條件（混合氣體，壓力，溫度85），選纏繞式墊片， 墊片：（JB4705-92） 纏繞式墊片。 c.浮頭墊片： 根據(jù)管殼程壓差，混合氣體溫度確定墊片為金屬包石棉墊，以浮動(dòng)管 板結(jié)構(gòu)確定墊片結(jié)構(gòu)尺寸為1390mm；厚度為3mm;JB4706-92金屬 包墊片。 8、 鞍座選用及安裝位置確定： 鞍座選用JB/T4712-92鞍座BI1400-F/S； 安裝尺寸如《化工單元過(guò)程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)》（化學(xué)工業(yè)出版社出版）：圖4-44所示 其中： ?。? 9、折流板布置： 折流板尺寸： 外徑：；厚度取8mm 前端折流板距管板的距離至少為850mm；結(jié)構(gòu)調(diào)整為900mm；見(jiàn)《化工單元過(guò)程 及設(shè)備課程設(shè)計(jì)》（化學(xué)工業(yè)出版社出版）：圖4-50（c） 后端折流板距浮動(dòng)管板的距離至少為950mm； 實(shí)際折流板間距B=450mm，計(jì)算折流板數(shù)為12塊。 10、說(shuō)明: 在設(shè)計(jì)中由于給定壓力等數(shù)及公稱直徑超出JB4730-92，長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭標(biāo)準(zhǔn)范圍，對(duì)殼體及外頭蓋法蘭無(wú)法直接選取標(biāo)準(zhǔn)值，只能進(jìn)行非標(biāo)設(shè)計(jì)強(qiáng)度計(jì)算。 八、強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算 1、筒體壁厚計(jì)算：由工藝設(shè)計(jì)給定設(shè)計(jì)溫度85，設(shè)計(jì)壓力等于工作壓力為6.9M，選低合金結(jié)構(gòu)鋼板16卷制，查得材料85時(shí)許用應(yīng)力；《過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)》（第二版）化學(xué)工業(yè)出版社。 取焊縫系數(shù)=0.85，腐蝕裕度=1mm；對(duì)16鋼板的負(fù)偏差=0 根據(jù)《過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)》（第二版）化學(xué)工業(yè)出版社：公式（4-13）內(nèi)壓圓筒計(jì)算厚度公式： = 從而： 計(jì)算厚度：=mm 設(shè)計(jì)厚度：mm 名義厚度： 圓整取 有效厚度： 水壓試驗(yàn)壓力： 所選材料的屈服應(yīng)力 水式實(shí)驗(yàn)應(yīng)力校核： 水壓強(qiáng)度滿足 氣密試驗(yàn)壓力： 2、外頭蓋短節(jié)、封頭厚度計(jì)算： 外頭蓋內(nèi)徑=1500mm，其余參數(shù)同筒體： 短節(jié)計(jì)算壁厚： S== 短節(jié)設(shè)計(jì)壁厚： 短節(jié)名義厚度： 圓整取=40mm 有效厚度： 壓力試驗(yàn)應(yīng)力校核： 壓力試驗(yàn)滿足試驗(yàn)要求。 外頭蓋封頭選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭： 封頭計(jì)算壁厚： S== 封頭名義厚度： 取名義厚度與短節(jié)等厚： 3、管箱短節(jié)、封頭厚度計(jì)算： 由工藝設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)為：設(shè)計(jì)溫度為34，設(shè)計(jì)壓力為0.4M，選用16MnR鋼板，材料許用應(yīng)力，屈服強(qiáng)度，取焊縫系數(shù)=0.85，腐蝕裕度=2mm 計(jì)算厚度： S== 設(shè)計(jì)厚度： 名義厚度： 結(jié)合考慮開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)及結(jié)構(gòu)需要取 有效厚度： 壓力試驗(yàn)強(qiáng)度在這種情況下一定滿足。 管箱封頭取用厚度與短節(jié)相同，取 4、 管箱短節(jié)開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)校核 開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)采用等面積補(bǔ)強(qiáng)法，接管尺寸為，考慮實(shí)際情況選20號(hào)熱軋?zhí)妓劁摴?，?1mm 接管計(jì)算壁厚： mm 接管有效壁厚： 開(kāi)孔直徑： 接管有效補(bǔ)強(qiáng)高度： B=2d=2363.7=727.4mm 接管外側(cè)有效補(bǔ)強(qiáng)高度： 需補(bǔ)強(qiáng)面積：A=dS=363.71.94=705.6 可以作為補(bǔ)強(qiáng)的面積： 該接管補(bǔ)強(qiáng)的強(qiáng)度足夠，不需另設(shè)補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)。 5、殼體接管開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)校核： 開(kāi)孔校核采用等面積補(bǔ)強(qiáng)法。選取20號(hào)熱軋?zhí)妓劁摴? 鋼管許用應(yīng)力：， =1mm 接管計(jì)算壁厚： 接管有效壁厚： 開(kāi)孔直徑： 接管有效補(bǔ)強(qiáng)厚度： B=2d=2306.6=613.2mm 接管外側(cè)有效補(bǔ)強(qiáng)高度： 需要補(bǔ)強(qiáng)面積： A=d=306.635.75=10960.95 可以作為補(bǔ)強(qiáng)的面積為： 尚需另加補(bǔ)強(qiáng)的面積為： 補(bǔ)強(qiáng)圈厚度： 實(shí)際補(bǔ)強(qiáng)圈與筒體等厚： ； 則另行補(bǔ)強(qiáng)面積： 同時(shí)計(jì)算焊縫面積后，該開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)的強(qiáng)度的足夠。 6、固定管板計(jì)算： 固定管板厚度設(shè)計(jì)采用BS法。假設(shè)管板厚度b=100mm。 總換熱管數(shù)量 n=1254； 一根管壁金屬橫截面積為： 開(kāi)孔溫度削弱系數(shù)（雙程）： 兩管板間換熱管有效長(zhǎng)度(除掉兩管板厚)L取6850mm 計(jì)算系數(shù)K： K=3.855 接管板筒支考慮，依K值查《化工單元過(guò)程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)》化學(xué)工業(yè)出版社：圖4-45， 圖4-46，圖4-47得： 管板最大應(yīng)力: 或 筒體內(nèi)徑截面積： 管板上管孔所占的總截面積： 系數(shù) 系數(shù) 殼程壓力： 管程壓力: 當(dāng)量壓差： 管板采用16Mn鍛： 換熱管采用10號(hào)碳系鋼： 管板管子程度校核： 管板計(jì)算厚度滿足強(qiáng)度要求?？紤]管板雙面腐蝕取，隔板槽深取4mm，實(shí)際 管板厚為108mm。 7、浮頭管板及鉤圈： 浮頭式換熱器浮頭管板的厚度不是由強(qiáng)度決定的，按結(jié)構(gòu)取80mm； 鉤圈采用B型。 材料與浮頭管板相同，設(shè)計(jì)厚度按浮頭管板厚加16mm，定為96mm。 8、無(wú)折邊球封頭計(jì)算： 封頭上面無(wú)折邊球形封頭的計(jì)算接外壓球殼計(jì)算，依照GB151-89方法計(jì)算。選用 16MnR析，封頭封頭外側(cè) 85 氣體，內(nèi)側(cè)為 34 循環(huán)水，取壁溫45。假設(shè)名義厚度；雙面腐蝕取mm，鋼板主偏差 ； 當(dāng)量厚度 : ， 封頭外半徑: ， 計(jì)算系數(shù): 依據(jù)所選16MnR材料，溫度，A系數(shù)查外壓圓筒，球殼厚度計(jì)算得：B=176 計(jì)算許用外壓力 9、浮頭法蘭計(jì)算： 按GB151-89相關(guān)規(guī)定。因此法蘭出于受壓狀態(tài)。計(jì)算過(guò)程取法蘭厚度150mm。結(jié)構(gòu)見(jiàn)《化工單元過(guò)程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)》化學(xué)工業(yè)出版社：圖4-52（C） 下表為設(shè)計(jì)匯總： 名稱 尺寸/mm 材料 名稱 尺寸/mm 材料 筒體壁厚 筒體補(bǔ)強(qiáng)圈厚 外頭蓋短節(jié)厚 外頭蓋封頭厚 管箱短節(jié)厚 管箱封頭厚 管箱分程隔板厚 38 38 40 40 8 8 14 16MnR 16MnR 16MnR 16MnR 16MnR 16MnR 16MnR 管程接管 殼程接管 固定管板厚 浮頭管板厚 鉤圈厚 無(wú)折邊球封頭 浮頭法蘭厚 108 80 96 50 150 20 20 16Mn鍛 16Mn鍛 16Mn鍛 16MnR 16Mn鍛 九、參考文獻(xiàn)： 1． 《化工原理》（第三版）化學(xué)工業(yè)出版社出版 2． GB4557.1——84機(jī)械制圖圖紙幅面及格式 3． GB150——98鋼制壓力容器 4． 化工部六院編，化工設(shè)備技術(shù)圖樣要求，化學(xué)工業(yè)設(shè)備設(shè)計(jì)中心站，1991年。 5． 《過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)》（第二版）化學(xué)工業(yè)出版社 6． 《化工單元過(guò)程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)》化學(xué)工業(yè)出版社