生产能力为2700Nm179;h 甲醇制氢生产装置设计毕业论文.doc

生产能力为2700Nm/h 甲醇制氢生产装置设计毕业论文前 言3摘 要4设计任务书5第一章工艺设计61.1.甲醇制氢物料衡算.71.1.1依据71.1.2投料量计算71.1.3原料储液槽 (V0101)71.1.4换热器(E0101),汽化塔(T0101)、过热器(E0102)71.1.5转化器(R0101)71.1.6吸收和解析塔71.2热量恒算81.2.1气化塔顶温度确定81.2.2转化器(R0101)81.2.3过热器(E0102)91.2.4汽化塔(T0101)91.2.5换热器(E0101)91.2.6冷凝器(E0103)102.1.冷凝器的计算与选型112.1.1.设计任务112.1.2.总体设计112.1.3.热工计算112.1.4详细结构设计与强度设计172.2 结构设计172.2.1筒体172.2.2封头182.2.3管程接管补强计算（按照GB150-1998 等 面 积 补 强 法）192.2.4壳程接管补强计算（按照GB150-1998 等 面 积 补 强 法）192.2.5换热管（GB151-1999）202.2.6折流板（GB151-1999）202.2.7拉杆（GB151-1999）202.3SW6软件校核212.3.1 固定管板换热器设计计算212.3.2前端管箱筒体计算222.3.3 前端管箱封头计算232.3.4后端管箱筒体计算242.3.5 后端管箱封头计算252.3.7开孔补强计算262.3.8延长部分兼作法兰固定式管板28第三章 机器选型及管道设计393.1计量泵的选型393.1.1甲醇计量泵P0102选型393.1.2纯水计量泵P0101选型393.1.3混合原料计量泵P0103选型393.1.4吸收液用泵P0105选型403.1.5冷却水用泵P0104选型403.2管子选型（确定几种主要管道尺寸的方法如下）413.2.1材料选择413.2.2管子的规格尺寸的确定及必要的保温层设计413.4.3管件选型473.4.4管道仪表流程图483.4.5管道布置图483.4.6管道空视图48第四章自动控制方案设计494.1选择一个单参数自动控制方案494.2温度控制系统流程图及其控制系统方框图494.3如何实现控制过程的具体说明49第五章 技术经济评价505.1甲醇制氢装置的投资估算505.1.1单元设备价格估算505.2总成本费用估算与分析515.3财务评价535.3.1盈利能力分析545.3.2清偿能力分析545.3.3盈亏平衡分析55小结56参考文献56一、题目：生产能力为2700 Nm3/h甲醇制氢生产装置。 二、设计参数：生产能为2700 Nm3/h 。三、计算内容： 1、工艺计算：物料衡算和能量衡算。 2、机器选型计算。 3、设备布置设计计算。 4、管道布置设计计算。 四、图纸清单： 1、物料流程图 2、工艺流程图 3、换热器总装图4、换热器零件图 5、管道布置图 6、管道空视图 第一章 工艺设计1.1.甲醇制氢物料衡算. 1.1.1依据 甲醇蒸气转化反应方程式： CH3OHCO + 2H2 CO + H2O CO2 + H2 CH3OHF分解为CO,转化率99,CO变换转化率99,反应温度 280,反应压力为1. 5 MPa,醇水投料比1:1.5(mol)。 1.1.2投料量计算 代如转化率数据 CH3OH 0.99 CO + 1.98 2H2 +0.01 CH3OH CO + 0.99 H2O 0.99 CO2 + 0.99 H2+ 0.01 CO 合并得到 CH3OH + 0.9801 H2O 0.9801 CO2 + 2.9601 H2 + 0.01 CH3OH+ 0.0099 CO 氢气产量为: 2700m/h=120.536 kmol/h甲醇投料量为: 120.536/2.960132=1303.045 kg/h水投料量为: 1303.045/321.518=1099.444 kg/h1.1.3原料储液槽 (V0101) 进 : 甲醇 1303.045 kg/h , 水 1099.444 kg/h出: 甲醇 1303.045 kg/h , 水 1099.444kg/h1.1.4换热器(E0101),汽化塔(T0101)、过热器(E0102) 没有物流变化 1.1.5转化器(R0101) 进 : 甲醇 1303.045kg/h , 水1099.444 kg/h , 总计2402.489kg/h出 : 生成 CO 1303.045/320.980144 =1756.032kg/h H 1303.045/322.96012 =241.071kg/h CO 1303.045/320.009928 =11.288kg/h 剩余甲醇 1303.045/320.0132 =13.031kg/h 剩余水 1099.444-1303.045/320.980118=381.067 kg/h 总计 2402.489 kg/h1.1.6吸收和解析塔 吸收塔的总压为15MPa,其中CO的分压为0.38 MPa ,操作温度为常温(25). 此时,每m 吸收液可溶解CO11.77 m.此数据可以在一般化工基础数据手册中找到，二氯化碳在碳酸丙烯酯中的溶解度数据见表1一l及表12。解吸塔操作压力为0.1MPa, CO溶解度为2.32,则此时吸收塔的吸收能力为: 11.77-2.32=9.450.4MPa压力下 =pM/RT=0.444/0.0082(273.15+25)=7.20kg/ mCO体积量 V=1756.032/7.20=243.893m/h据此,所需吸收液量为 243.893/9.45=25.809 m/h考虑吸收塔效率以及操作弹性需要,取吸收量为 25.809m/h=77.427m/h可知系统压力降至0.1MPa时,析出CO量为243.893m/h=1756.032kg/h.7、PSA系统 略.8、各节点的物料量综合上面的工艺物料衡算结果,给出物料流程图及各节点的物料量,1.2热量恒算 1.2.1气化塔顶温度确定 要使甲醇完全汽化，则其气相分率必然是甲醇40%,水60%(mol),且已知操作压力为1.5MPa,设温度为T,根据汽液平衡关系有： 0.4p甲醇 + 0.6 p水=1.5MPa 初设 T=170 p甲醇=2.19MPa; p水 =0.824MPa p总 =1.3704MPa 1.5MPa 再设 T=175 p甲醇=2.4MPA; p水 0.93MPa p总 =1.51MPa 蒸气压与总压基本一致，可以认为操作压力为1.5MPa时，汽化塔塔顶温度为175 1.2.2转化器(R0101) 两步反应的总反应热为49.66kJ/mol,于是,在转化器内需要供给热量为: Q=1303.0450.99/321000(-49.66) =-2.00210kJ/h此热量由导热油系统带来,反应温度为280,可以选用导热油温度为320,导热油温度降设定为5,从手册中查到导热油的物性参数,如比定压热容与温度的关系,可得:c=4.18680.68=2.85kJ/(kgK), c=2.81kJ/(kgK)取平均值 c=2.83 kJ/(kgK)则导热油用量 w=Q/(ct)=2.00210/(2.835)=141484kg/h1.2.3过热器(E0102) 甲醇和水的饱和蒸气在过热器中175过热到280,此热量由导热油供给.气体升温所需热量为:Q= cmt=(1.901303.045+4.821099.444) (280-175)=8.1610kJ/h导热油c=2.826 kJ/(kgK), 于是其温降为: t=Q/(cm)= 8.1610/(2.826141484)=2.04导热油出口温度为: 315-2.1=312.91.2.4汽化塔(T0101) 认为汽化塔仅有潜热变化。175 甲醇H = 727.2kJ/kg 水 H = 203IkJ/kg Q=1303.045727.2+20311099.444=3.1810 kJ/h以300导热油c计算 c=2.76 kJ/(kgK)t=Q/(cm)= 3.1810/(2.76141484)=8.14则导热油出口温度 t=312.9-8.14=304.8导热油系统温差为T=320-304.8=15.2 基本合适.1.2.5换热器(E0101) 壳程：甲醇和水液体混合物由常温（25 ）升至175 ，其比热容数据也可以从手册中得到，表1 一5 列出了甲醇和水液体的部分比定压热容数据。液体混合物升温所需热量Q= cmt=(1303.0453.14+1099.4444.30) (175-25)=13.2310kJ/h管程：没有相变化，同时一般气体在一定的温度范围内，热容变化不大，以恒定值计算，这里取各种气体的比定压热容为： c10.47 kJ/(kgK) c14.65 kJ/(kgK) c 4.19 kJ/(kgK)则管程中反应后气体混合物的温度变化为：t=Q/(cm)=13.2310/(10.471756.032+14.65241.071+4.19381.067)=56.26换热器出口温度为 280-56.26=223.741.2.6冷凝器(E0103) CO, CO, H的冷却Q=cmt=(10.471756.032+14.65241.071+1.0411.288) (223.7-40)=4.0310kJ/h CHOH的量很小，在此其冷凝和冷却忽略不计。压力为1.5MPa时水的冷凝热为：H=2135KJ/kg,总冷凝热 Q=Hm=2135381.067=8.1410kJ/h水显热变化Q= cmt=4.19381.067(223.7-40)=2.9310kJ/h Q=Q+Q+ Q=5.1410kJ/h冷却介质为循环水，采用中温型凉水塔，则温差T=10用水量 w=Q/( ct)= 5.1410/(4.1910)=122563kg/h第二章 设备设计计算和选型2.1.冷凝器的计算与选型2.1.1.设计任务 根据给定的工艺设计条件，此设计有相变热、冷流体间换热的管壳式换热器设计任务。 2.1.2.总体设计 确定结构形式。由于介质换热温差不大，在工艺和结构上均无特殊要求，因此选用固定管板式换热器。 合理安排流程。安排水、甲醇、二氧化碳和氢气的混合气走壳程，冷却水走管程。 2.1.3.热工计算 热工设计的计算步骤与结果列于下各表中。1， 原始数据计算内容或项目符号单位计算公式或来源结果备注管程流体名称冷却水壳程流体名称混合气体冷却水的进出口温度；给定20；30混合气体的进出口温度；给定223.7；40冷却水混合气体工作压力；MPa给定0.3；1.5混合气体的质量流量kg/s给定0.6672，定性温度与物性参数计算内容或项目符号单位计算公式或来源结果备注混合气体的定性温度=()/2 131.85冷却水的定性温度=(+)/225冷却水，混合气体密度；kg/按定性温度查物性表997；1.74冷却水，混合气体比热容；J/(kg)按定性温度查物性表4180；2580冷却水，混合气体导热系数；W/(m)按定性温度查物性表 0.680.11冷却水，混合气体的粘度；Pas按定性温度查物性表8.93710-53.2510-4冷却水，混合气体普朗特数；查表或计算5.594；0.76323,物料与热量衡算计算内容或项目符号单位计算公式或来源结果备注换热器效率0.98负荷QW见汽化塔热量衡算5.14106冷却水的质量流量kg/s见过热器热量衡算34.054，有效平均温差计算内容或项目符号单位计算公式或来源结果备注冷流体蒸发对数平均温差t=(-t)/ln(t/t)76.5流程型式初步确定12型管壳式换热器1壳程2管程参数RR=（-）/（-）18.37参数PP=（-）/(-)0.0491温度校正系数查图4-21有效平均温差t=76.55，初算传热面积计算内容或项目符号单位计算公式或来源结果备注初选总传热系数W/()参考表4-1800初算传热面积=Q/(t)83.9876,换热器结构设计计算内容或项目符号单位计算公式或来源结果备注换热管材料选用碳钢无缝钢管252.5换热管内，外径；dm0.02；0.025换热管管长Lm4.5换热管根数nn=/（d L）238管程数根据管内流体流速范围选定2管程进出口接管尺寸（外径*壁厚）按接管内流体流速3m/s 合理选取1596选取壳程数m1换热管排列形式分程隔板槽两侧正方形排列，其余正三角形排列正三角形排列换热管中心距SmS=1.25d或按标准40.032管束中心排管数=1.1（外加6根拉杆）17.183壳体内径m=S（-1）+（1-2）d0.6换热管长径比L/L/7.5合理实排换热器管根数n作图或按计算244折流板型式选定单弓形折流板折流板外径m按GB151-19990.5955折流板缺口弦高hm取h=0.200.12折流板间距Bm取B=（0.21）0.3折流板数=L/B-114壳程进出口接管尺寸（外径*壁厚）m合理选取2196选取7，管程传热与压降计算内容或项目符号单位计算公式或来源结果备注管程流速m/s=4/(n)0.91管程雷诺数=/20371换热器壁温假定92管程流体给热系数W/()=0.023/4345.81管程进出口处流速m/s42.012管程摩擦因子查图4-30.0084管内摩擦压降Pa=4L/()7240.6回弯压降Pa=4/23302.46进出口局部压降Pa=1.5/23027管程压降Pa=(+)+17787.3管程最大允许压降Pa查表4-335000校核管程压降合理8、壳程传热与压降计算内容或项目符号单位计算公式或来源结果备注壳程当量直径DmD=0.1121横过管束的流通截面积AA0.0394壳程流体流速um/su=9.73壳程雷诺数ReRe=58391.8壳程流体给热系数oW/()o=0.3621656.92折流板圆缺部分的换热管数nw切口上管子按圆弧比计入26值按表4-40.112折流板圆缺部分流通面积Ab0.02756折流板圆缺区流体流速ubm/s13.91圆缺区平均流速umm/sum=11.634壳程进出口处流速uNsm/suNs=11.94壳程摩擦因子fo查图4-40.041折流板间错流管束压降pPap=4 fo1084.49圆缺部分压降pPap=695.13进出口局部压降pPap=1.5183.06壳程压降pPap=p+p+p1962.68壳程最大允许压降pPa查表4-335000合理校核壳程压降pp合理9，总传热系数计算内容或项目符号单位计算公式或来源结果备注管内污垢热阻/W查表4-517.610-5管外污垢热阻/W查表4-517.610-5换热管材料导热系数W/(m)查表3448.85管壁热阻/W5.7110-5总传热系数KW/()按式4-221094.310传热面积与壁温核算计算内容或项目符号单位计算公式或来源结果备注需要传热面积AA=61.4实有传热面积A实A实=nd(L-2S)设管板厚度为0.03m82.99校核传热面积AA =A实/ A135热流体传热面积按式4-25126.5冷流体传热面积按式4-2658.9管壁计算温度按式4-2492.7校核管壁温度=-0.7结论设计符合要求2.1.4详细结构设计与强度设计确定所有零部件的尺寸和材料，并对换热设备所有受压元件进行强度计算1， 换热流程设计：采用壳程为单程，管程为双程的结构型式2， 换热管及其排列方式：采用252.5的无缝钢管，材料为20G号钢。换热管排列方式为三角形排列，共排换热管238根，另外再设6拉杆。3， 折流板：采用通用的单弯形折流板，材料为Q235-B钢，板厚4mm，板数14块。4， 拉杆：采用Q235-B钢，16mm，共 6根5， 筒体：材料采用Q345R钢，筒体内径500mm，厚度由GB150钢制压力容器标准计算得到6， 封头：采用标准椭圆封头，材料采用Q345R钢7， 管板：采用固定管板，其厚度可以按照GB151管壳式换热器标准进行设计，材料采用16MnII钢确定了换热器的结构以后，必须对换热器的所有受压元件进行强度计算。对钢制的换热器，按照GB150钢制压力容器标准进行设计。结果如表4-62.2 结构设计按照GB150-1998钢制压力容器进行结构设计计算。2.2.1筒体(1) 筒体内径:600mm计算压力：P=1.7MPa 设计温度取228 C筒体材料：Q345R 焊接接头系数 =1.0钢板厚度负偏差C1=0.3,腐蚀裕量C2=1.0mm,厚度附加量C= C1+ C2=1.3mm.筒体的计算厚度计算d = = 2.8mm考虑厚度附加量并圆整至钢板厚度系列，得材料名义厚度dn = 6mm.强度校核 有效厚度de =dn - C1- C2=4.7mmst = = 109.36 MPa s f= 183.00 MPa符合强度要求。（2）根据筒径选用非金属软垫片：石棉橡胶板 垫片厚度：3mm 垫片外径:642mm 垫片内径：604mm根据筒体名义厚度选用甲型平焊法兰（JB4702） 法兰材料：Q345R DN法兰外径中心孔直径法兰厚度螺栓孔直径螺纹规格螺栓数量600mm730mm690mm40mm23mmM2024表3-2 筒体法兰数据2.2.2封头封头内径：600mm设计压力：P=0.4MPa 设计温度取35 C封头材料：Q345R 焊接接头系数 =0.85钢板厚度负偏差C1=0.3,腐蚀裕量C2=1.0mm,厚度附加量C= C1+ C2=1.3mm.封头的计算厚度计算选用标准椭圆形封头，K=1.0d = =0.75mm考虑厚度附加量并圆整至钢板厚度系列，取封头名义厚度与筒体厚度相同，得材料名义厚度dn = 6mm.强度校核 有效厚度de =dn - C1- C2=4.7mmst = =25.63MPas f=189MPa符合强度要求。根据筒径选用标准椭圆形封头直边高：25mm 曲边高：125mm 壁厚：6mm2.2.3管程接管补强计算（按照GB150-1998 等 面 积 补 强 法）接管：159 6 材料：20G = =0.8mmd=150.2mm=6mm mm0.78=425.8 mm2补强满足要求,不需另加补强。2.2.4壳程接管补强计算（按照GB150-1998 等 面 积 补 强 法）接管：219 6 材料：20G = =1.44mmd= 210.2mm=6mm mm0.765=594.35mm2所增加的补强金属截面积补强圈材料Q345R，外径300mm，厚度6mm补强满足要求。2.2.5换热管（GB151-1999）管子材料：20G 根据上节中计算的管子内径选用尺寸：252.5 管长：4500 根数：238实排根数：244（外加6根拉杆） 排列形式：正三角形 中心距：32 管束中心排管数：17 长径比：9 2.2.6折流板（GB151-1999）材料：Q235-B 形式：单弓形 外直径：600 管孔直径：25.4缺口弦高：120mm 间距：300 mm 板数：14 厚度：4mm2.2.7拉杆（GB151-1999）直径：16 螺纹规格：M16 根数；62.3SW6软件校核2.3.1 固定管板换热器设计计算固定管板换热器设计计算 计算单位南京工业大学过程装备与控制系统 设 计 计 算 条 件 壳 程管 程设计压力 1.7MPa设计压力 0.4MPa设计温度 228设计温度 35壳程圆筒内径 600 mm管箱圆筒内径600mm材料名称Q345R材料名称Q345R 简 图 计 算 内 容壳程圆筒校核计算前端管箱圆筒校核计算前端管箱封头(平盖)校核计算后端管箱圆筒校核计算后端管箱封头(平盖)校核计算管箱法兰校核计算开孔补强设计计算管板校核计算2.3.2前端管箱筒体计算前端管箱筒体计算计算单位南京工业大学过程装备与控制系统计算条件筒体简图计算压力 Pc 0.40MPa设计温度 t 35.00 C内径 Di 600.00mm材料 Q345R ( 板材 )试验温度许用应力 s 189.00MPa设计温度许用应力 st 189.00MPa试验温度下屈服点 ss 345.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 1.00mm焊接接头系数 f 0.85厚度及重量计算计算厚度 d = = 0.75mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 4.70mm名义厚度 dn = 6.00mm重量 26.90Kg压力试验时应力校核压力试验类型 液压试验试验压力值PT = 1.25P = 0.5000 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.90 ss = 310.50MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 37.84 MPa校核条件 sT sT校核结果 合格压力及应力计算最大允许工作压力 Pw= = 2.49729MPa设计温度下计算应力 st = = 25.73MPastf 160.65MPa校核条件stf st结论 筒体名义厚度大于或等于GB151中规定的最小厚度6.00mm,合格2.3.3 前端管箱封头计算前端管箱封头计算计算单位 南京工业大学过程装备与控制系统计算条件椭圆封头简图计算压力 Pc 0.40MPa设计温度 t 35.00 C内径 Di 600.00mm曲面高度 hi 175.00mm材料 Q345R (板材)设计温度许用应力 st 189.00MPa试验温度许用应力 s 189.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 1.00mm焊接接头系数 f 0.85厚度及重量计算形状系数 K = = 0.8231计算厚度 d = = 0.62mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 4.70mm最小厚度 dmin = 3.00mm名义厚度 dn = 6.00mm结论 满足最小厚度要求重量 21.94 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 Pw= = 3.04318MPa结论 合格2.3.4后端管箱筒体计算后端管箱筒体计算计算单位南京工业大学过程装备与控制系统计算条件筒体简图计算压力 Pc 0.40MPa设计温度 t 35.00 C内径 Di 600.00mm材料 Q345R ( 板材 )试验温度许用应力 s 189.00MPa设计温度许用应力 st 189.00MPa试验温度下屈服点 ss 345.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 1.00mm焊接接头系数 f 0.85厚度及重量计算计算厚度 d = = 0.75mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 4.70mm名义厚度 dn = 6.00mm重量 17.93Kg压力试验时应力校核压力试验类型 液压试验试验压力值PT = 1.25P = 0.5000 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.90 ss = 310.50MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 37.84 MPa校核条件 sT sT校核结果 合格压力及应力计算最大允许工作压力 Pw= = 2.49729MPa设计温度下计算应力 st = = 25.73MPastf 160.65MPa校核条件stf st结论 筒体名义厚度大于或等于GB151中规定的最小厚度6.00mm,合格2.3.5 后端管箱封头计算后端管箱封头计算计算单位 南京工业大学过程装备与控制系统计算条件椭圆封头简图计算压力 Pc 0.40MPa设计温度 t 35.00 C内径 Di 600.00mm曲面高度 hi 175.00mm材料 Q345R (板材)设计温度许用应力 st 189.00MPa试验温度许用应力 s 189.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 1.00mm焊接接头系数 f 0.85厚度及重量计算形状系数 K = = 0.8231计算厚度 d = = 0.62mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 4.70mm最小厚度 dmin = 3.00mm名义厚度 dn = 6.00mm结论 满足最小厚度要求重量 21.94 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 Pw= = 3.04318MPa结论 合格2.3.6壳程圆筒计算壳程圆筒计算计算单位南京工业大学过程装备与控制系统计算条件筒体简图计算压力 Pc 1.70MPa设计温度 t 228.00 C内径 Di 600.00mm材料 Q345R ( 板材 )试验温度许用应力 s 189.00MPa设计温度许用应力 st 174.04MPa试验温度下屈服点 ss 345.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 1.00mm焊接接头系数 f 1.00厚度及重量计算计算厚度 d = = 2.94mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 4.70mm名义厚度 dn = 6.00mm重量 394.53Kg压力试验时应力校核压力试验类型 液压试验试验压力值PT = 1.25P = 2.1250 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.90 ss = 310.50MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 136.70 MPa校核条件 sT sT校核结果 合格压力及应力计算最大允许工作压力 Pw= = 2.70543MPa设计温度下计算应力 st = = 109.36MPastf 174.04MPa校核条件stf st结论 筒体名义厚度大于或等于GB151中规定的最小厚度6.00mm,合格2.3.7开孔补强计算开孔补强计算计算单位南京工业大学过程装备与控制系统接 管: A1, 1596计 算 方 法 : GB150-1998 等 面 积 补 强 法, 单 孔设 计 条 件简 图计算压力 pc0.4MPa设计温度35壳体型式圆形筒体壳体材料名称及类型Q345R板材壳体开孔处焊接接头系数0.85壳体内直径 Di600mm壳体开孔处名义厚度n6mm壳体厚度负偏差 C10.3mm壳体腐蚀裕量 C21mm壳体材料许用应力t189MPa 接管实际外伸长度150mm接管实际内伸长度0mm接管材料20G(热轧)接管焊接接头系数1名称及类型管材接管腐蚀裕量1mm补强圈材料名称凸形封头开孔中心至封头轴线的距离mm补强圈外径mm补强圈厚度mm接管厚度负偏差 C1t 0.75mm补强圈厚度负偏差 C1r mm接管材料许用应力t151.1MPa补强圈许用应力tMPa开 孔 补 强 计 算壳体计算厚度 0.748mm接管计算厚度t0.195 mm补强圈强度削弱系数 frr0接管材料强度削弱系数 fr0.799开孔直径 d150.5mm补强区有效宽度 B301 mm接管有效外伸长度 h130.05mm接管有效内伸长度 h20 mm开孔削弱所需的补强面积A 113.8mm2壳体多余金属面积 A1588 mm2接管多余金属面积 A2194.8mm2补强区内的焊缝面积 A336 mm2A1+A2+A3=818.8 mm2 ，大于A，不需另加补强。补强圈面积 A4mm2A-(A1+A2+A3)mm2结论: 补强满足要求,不需另加补强。开孔补强计算计算单位南京工业大学过程装备与控制系统接 管: A2, 2196计 算 方 法 : GB150-1998 等 面 积 补 强 法, 单 孔设 计 条 件简 图计算压力 pc1.7MPa设计温度228壳体型式圆形筒体壳体材料名称及类型Q345R板材壳体开孔处焊接接头系数1壳体内直径 Di600mm壳体开孔处名义厚度n6mm壳体厚度负偏差 C10.3mm壳体腐蚀裕量 C21mm壳体材料许用应力t174MPa 接管实际外伸长度150mm接管实际内伸长度0mm接管材料20G(热轧)接管焊接接头系数1名称及类型管材接管腐蚀裕量1mm补强圈材料名称Q345R凸形封头开孔中心至封头轴线的距离mm补强圈外径300mm补强圈厚度6mm接管厚度负偏差 C1t 0.75mm补强圈厚度负偏差 C1r 0.3mm接管材料许用应力t123.2MPa补强圈许用应力t174MPa开 孔 补 强 计 算壳体计算厚度 2.945mm接管计算厚度t1.439 mm补强圈强度削弱系数 frr1接管材料强度削弱系数 fr0.708开孔直径 d210.5mm补强区有效宽度 B421 mm接管有效外伸长度 h135.54mm接管有效内伸长度 h20 mm开孔削弱所需的补强面积A 627.2mm2壳体多余金属面积 A1365.1 mm2接管多余金属面积 A2141.4mm2补强区内的焊缝面积 A336 mm2A1+A2+A3=542.5 mm2 ，小于A，需另加补强。补强圈面积 A4461.7mm2A-(A1+A2+A3)84.66mm2结论: 补强满足要求。2.3.8延长部分兼作法兰固定式管板延长部分兼作法兰固定式管板 设计单位 南京工业大学过程装备与控制系统 设 计 计 算 条 件 简 图设计压力 ps1.7MPa设计温度 Ts 228平均金属温度 ts132装配温度 to15壳材料名称Q345R设计温度下许用应力st174Mpa程平均金属温度下弹性模量 Es 2.011e+05Mpa平均金属温度下热膨胀系数as1.175e-05mm/mm圆壳程圆筒内径 Di 600mm壳 程 圆 筒 名义厚 度 ds6mm壳 程 圆 筒 有效厚 度 dse4.7mm筒壳体法兰设计温度下弹性模量 Ef1.926e+05MPa壳程圆筒内直径横截面积 A=0.25 p Di22.827e+05mm2壳程圆筒金属横截面积 As=pds ( Di+ds )8929mm2管设计压力pt0.4MPa箱设计温度Tt35圆材料名称Q345R筒设计温度下弹性模量 Eh2.06e+05MPa管箱圆筒名义厚度(管箱为高颈法兰取法兰颈部大小端平均值)dh6mm管箱圆筒有效厚度dhe4.7mm管箱法兰设计温度下弹性模量 Et”2.054e+05MPa材料名称20G(热轧)换管子平均温度 tt25设计温度下管子材料许用应力 stt123.2MPa设计温度下管子材料屈服应力sst184.8MPa热设计温度下管子材料弹性模量 Ett1.843e+05MPa平均金属温度下管子材料弹性模量 Et1.919e+05MPa平均金属温度下管子材料热膨胀系数at1.094e-05mm/mm管管子外径 d25mm管子壁厚dt2.5mm管子根数 n23