四效蒸发器毕业设计论文_说明书_内蒙古工业_过控专业

二一一年六月学校代码10128学号200720506048本科毕业设计说明书题目60KT/A氯碱厂四效蒸发器设计学生姓名学院化工学院系别过控系专业过程装备与控制工程班级过控072指导教师副教授摘要氯碱工业是利用电解饱和食盐水溶液制取烧碱和氯气并副产氢气的生产过程。生产过程包括盐水精制、电解和产品精制等工序，而产品精制工序又包括碱液浓缩、氯气液化和氢气的处理，其中在碱液浓缩时，需要经过蒸发（一般采用三效或四效逆流强制循环蒸发器）。本设计为60KT/A氯碱厂效外加热强制循环蒸发器。该设备由加热室（管壳式换热器）、蒸发室、循环管和强制循环泵等组成。循环管在蒸发室外部，从蒸发室锥形底下来的料液，通过循环管和强制循环泵，不断送入加热室后，再进入蒸发室蒸发并进行气液分离。在设计过程中，首先对加热室进行了强度设计计算、管板计算、膨胀节校核计算等。然后对蒸发室进行了强度设计计算。最后进行了塔体设计计算。采用效，增加了蒸汽利用率；采用外加热式，由于加热室与分离室分开，这样不仅便于清洗与更换，而且可以降低蒸发器的总高度；采用强制循环，利用外加动力（循环泵）使溶液沿一定方向作高速循环流动，而且循环速度的大小可通过调节泵的流量来控制，使得传热系数大，对于粘度较大或易结晶、结垢的物料，适应性较好。关键词氯碱工业；蒸发器；换热器；强制循环；效ABSTRACTCHLORALKALIINDUSTRYISASATURATEDSALTSOLUTIONBYELECTROLYSISOFCAUSTICSODAANDCHLORINEPREPARATIONANDPRODUCTIONOFHYDROGENBYPRODUCTPRODUCTIONPROCESS,INCLUDINGSALTREFINING,ELECTROLYTICREFININGPROCESSESANDPRODUCTS,ANDREFININGPROCESSESANDPRODUCTS,INCLUDINGLYECONCENTRATION,CHLORINEANDHYDROGENLIQUEFACTIONPROCESSING,WHICHINCONCENTRATEDALKALINESOLUTION,THENEEDTOGOTHROUGHEVAPORATIONGENERALLYUSETHETHREEWAYORFOUREFFECTCOUNTERCURRENTFORCEDCIRCULATIONEVAPORATORTHISISDESIGNEDTO60KT/ACHLORALKALIPLANTSOUTSIDEFOUREFFECTFORCEDCIRCULATIONEVAPORATORHEATINGTHEEQUIPMENTCONSISTSOFAHEATINGCHAMBERSHELLANDTUBEHEATEXCHANGER,EVAPORATIONCHAMBERANDTHECIRCULATIONPIPEFORCEDCIRCULATIONPUMPSETCCIRCULARTUBEINTHEEVAPORATIONCHAMBEROUTSIDE,FROMTHEEVAPORATIONCHAMBERTOTHELIQUIDCONESHAPEDBOTTOM,THROUGHTHECIRCULATIONPIPEANDFORCEDCIRCULATIONPUMPCONTINUOUSLYINTOTHEHEATINGCHAMBER,ANDTHENEVAPORATINGINTOTHEEVAPORATIONCHAMBERANDTHEGASLIQUIDSEPARATIONINTHEDESIGNPROCESS,THEFIRSTHEATINGCHAMBERDESIGNCALCULATIONSFORTHESTRENGTH,TUBESHEETCALCULATION,EXPANSIONJOINTCHECKINGCALCULATIONTHENTHESTRENGTHOFTHEEVAPORATIONCHAMBERDESIGNCALCULATIONSFINALLY,ATOWERDESIGNCALCULATIONSUSEOFFOUREFFECTEXTERNALHEATINGFORCEDCIRCULATIONEVAPORATOR,INCREASINGTHEUTILIZATIONOFSTEAM,THEHEATINGCHAMBERANDSEPARATIONCHAMBERSEPARATED,NOTONLYFOREASYCLEANINGANDREPLACEMENT,ANDCANREDUCETHETOTALHEIGHTOFTHEEVAPORATOR,THEEVAPORATORWHILEUSINGEXTERNALPOWERCIRCULATIONPUMPTHESOLUTIONFORHIGHSPEEDALONGTHECIRCULARFLOWOFACERTAINDIRECTION,ANDTHECIRCULATIONRATEBYADJUSTINGTHESIZEOFTHEPUMPFLOWCONTROL,MAKINGTHEHEATTRANSFERCOEFFICIENT,VISCOSITYOREASYFORCRYSTALLIZATIONFOULINGMATERIALS,GOODADAPTABILITYKEYWORDSCHLORALKALIINDUSTRYEVAPORATORHEATEXCHANGERFORCEDCIRCULATIONFOUREFFECT目录引言1第一章加热室设计计算3符号说明311设计条件912结构尺寸及参数913材料选择914壳体圆筒计算1015管箱圆筒计算1016开孔补强11161开孔所需补强面积11162有效补强范围111621有效宽度111622有效高度11163有效补强面积121631壳体有效厚度减去计算厚度之外的多余面积121632接管多余金属面积121633接管区焊缝面积121634有效补强面积1217水压试验12171壳程12172管程1218管板计算13181换热管稳定许用压力13182管板应力校核161821只有壳程设计压力，不计入膨胀变形差161822只有壳程设计压力，计入膨胀变形差181823只有管程设计压力，不计入膨胀变形差201824只有管程设计压力，计入膨胀变形差2219膨胀节校核24191膨胀节参数24192膨胀节轴向刚度25193校核计算26110其他辅助设备271101折流板271102支座271103电机27第二章蒸发室设计计算29符号说明2921设计条件3222材料选择3223筒体壁厚计算3224上锥壳壁厚计算3225设置加强圈3326加强圈的设计计算3327循环管壁厚计算3528封头厚度计算3529开孔补强36291开孔所需面积36292有效补强范围362921有效宽度362922有效高度36293有效补强面积372931壳体有效厚度减去计算厚度之外的多余面积372932接管多余金属面积372933接管区焊缝面积372934有效补强面积37210水压试验37第三章塔体设计计算39符号说明3931设计条件4032设备质量载荷计算4033风载荷与风弯矩计算41331风载荷41332自振周期43333风弯矩计算4334地震弯矩计算4335各种载荷引起的轴向应力4436塔体和裙座危险截面的强度与稳定性校核45361塔体的最大组合轴向拉应力校核45362塔体与裙座的稳定性校核4537塔体水压试验和吊装时的应力校核46371水压试验时各种载荷引起的应力46372水压试验时应力校核46373吊装时应力校核4738基础环设计47381基础环的尺寸47382基础环的应力校核47383基础环的厚度4739地脚螺栓计算48391地脚螺栓的最大拉应力48392地脚螺栓螺纹根径48结论49参考文献50谢辞51引言蒸发就是用加热的方法，将含有不挥发性溶质的溶液加热至沸腾状况，使部分溶剂汽化并被移除，从而提高溶剂中溶质浓度的单元操作。工业生产中应用蒸发操作有以下几种场合1、浓缩稀溶液直接制取产品或将浓溶液再处理（如冷却结晶）制取固体产品，例如电解烧碱液的浓缩，食糖水溶液的浓缩及各种果汁的浓缩等；2、同时浓缩溶液和回收溶剂，例如有机磷农药苯溶液的浓缩脱苯，中药生产中酒精浸出液的蒸发等；3、为了获得纯净的溶剂，例如海水淡化等。总之，在化学工业、食品工业、制药等工业中，蒸发操作被广泛应用。氯碱工业是基础化学工业之一。它的产品烧碱和氯气等涉及到国民经济及人民生活的各个领域。工程上，蒸发过程只是从溶液中分离出部分溶剂，而溶质仍留在溶液中，因此，蒸发操作即为一个使溶液中的挥发性溶剂与不挥发性溶质的分离过程。由于溶剂的汽化速率取决于传热速率，故蒸发操作属传热过程，蒸发设备为传热设备，但是，蒸发操作与一般传热过程比较，有以下特点1、溶液沸点升高由于溶液含有不挥发性溶质，因此，在相同温度下，溶液的蒸气压比纯溶剂的小，也就是说，在相同压力下，溶液的沸点比纯溶剂的高，溶液浓度越高，这种影响越显著。2、物料及工艺特性物料在浓缩过程中，溶质或杂质常在加热表面沉积、析出结晶而形成垢层，影响传热；有些溶质是热敏性的，在高温下停留时间过长易变质；有些物料具有较大的腐蚀性或较高的粘度等等。3、能量回收蒸发过程是溶剂汽化过程，由于溶剂汽化潜热很大，所以蒸发过程是一个大能耗单元操作。因此，节能是蒸发操作应予考虑的重要问题。工业上的蒸发操作基本上皆是沸腾蒸发，即将溶液加热至沸点，使之在沸腾状态下蒸发。间接热源加热容器间壁传给被蒸发的溶液，即在间壁式换热器中进行的传热过程。若蒸发产生的二次蒸汽直接冷凝不再利用，称为单效蒸发。若将二次蒸汽作为下一效加热蒸汽，并将多个蒸发器串联，此蒸发过程即为多效蒸发。每千克加热蒸汽所能蒸发的水的千克数成为蒸汽经济程度，它表示在蒸发操作中，加热蒸汽所利用的经济程度，在多效蒸发操作中，由于二次蒸汽的多次被利用，因此随着效数的增加，蒸汽经济程度亦相应地增大。蒸发设备又称蒸发器。是通过加热使溶液浓缩或从溶液中析出晶粒的设备。主要由加热室和蒸发室两个部分组成。加热室是用蒸汽将溶液加热并使之沸腾的部分，但有些设备则另有沸腾室。蒸发室又称分离室，是使气液分离的部分。加热室或沸腾室中沸腾所产生的蒸气带有大量的液沫，到了空间较大的分离室，液沫由于自身凝聚或室内的捕沫器等的作用而得以与蒸气分离。蒸气常用真空泵抽引到冷凝器进行凝缩，冷凝液由器底排出。循环型蒸发器的特点是溶液在蒸发器内作循环流动。根据造成液体循环的原理的不同，又可将其分为自然循环和强制循环两种类型。前者是借助在加热室不同位置上溶液的受热程度不同，使溶液产生密度差而引起的自然循环；后者是依靠外加动力使溶液进行强制循环。外热式蒸发器的结构特点是加热室与分离室分开，这样不仅便于清洗与更换，而且可以降低蒸发器的总高度。因其加热管较长（管长与管径之比为50100），同时由于循环管内的溶液不被加热，故溶液的循环速度大，可达15M/S。强制循环型蒸发器，这种蒸发器是利用外加动力（循环泵）使溶液沿一定方向作高速循环流动。循环速度的大小可通过调节泵的流量来控制。一般循环速度在25M/S以上。这种蒸发器的优点是传热系数大，对于粘度较大或易结晶、结垢的物料，适应性较好，但其动力消耗较大。本设计为60KT/A氯碱厂效外加热强制循环蒸发器。第一章加热室设计计算符号说明A开孔削弱所需要的补强截面积,（开孔补强）2MB补强有效宽度，MMD开孔直径，MM强度削弱系数RF接管外侧有效补强高度，MM1H接管内侧有效补强高度，MM2壳体开孔处的计算厚度，MM壳体开孔处的有效厚度，MME接管有效厚度，MMT壳体开孔处的名义厚度，MMN接管名义厚度，MMT接管计算厚度，MMT试验压力，MPA（水压试验）TP设计压力，MPA容器元件材料在试验温度下的许用应力，MPA容器元件材料在设计温度下的许用应力，MPAT试验压力下圆筒的应力，MPAT圆筒内直径，MMID筒体的有效厚度，MME圆筒材料试验温度下的屈服点，MPAS圆筒的焊接接头系数壳程圆筒内直径横截面积，（管板计算）A2M隔板槽面积，D2管板开孔后面积，1圆筒壳壁金属横截面积，SA2管板布管区面积，TMA换热管管壁金属的横截面积，2系数C系数管板布管区的当量直径，MMTD换热管外径，MMD壳体法兰材料的弹性模量，MPAFE管板材料弹性模量，MPAP壳程圆筒材料的弹性模量，MPAS换热管材料的弹性模量，MPATE系数1G系数LE系数LI系数2G系数3换热管加强系数K壳体法兰与圆筒的旋转刚度参数F管箱圆筒与法兰的旋转刚度参数FK旋转刚度参数F管板周边布管区无量宽度K换热管有效长度，MML换热管与管板胀接长度或焊脚高度，MML管板总弯矩系数M管板第一弯矩系数1管板第二弯矩系数2换热管根数N有效压力组合，MPAAP边界效应压力组合，MPAB当量压力组合，MPAC壳程设计压力，MPASP管程设计压力，MPATP壳体不带波形膨胀节时，换热管束与圆筒刚度比Q换热管与管板连接的拉脱力，MPAQ许用拉脱力，MPA换热管中心距，MMS制造环境温度，0T沿长度平均的壳程圆筒金属温度，S沿长度平均的换热管金属温度，T管板边缘剪切系数V壳程圆筒材料线膨胀系数S换热管材料线膨胀系数T系数换热管与壳程圆筒的热膨胀变形差管板计算厚度，MM壳程圆筒厚度，MMS换热管壁厚，MMT管板刚度削弱系数系数管板强度削弱系数壳程圆筒轴向应力，MPAC管板径向应力，MPAR管板布管区周边处的径向应力，MPAR管板径向应力系数R管板布管区周边处径向应力系数R换热管轴向应力，MPAT在设计温度时，壳程圆筒材料的许用应力，MPATC换热管稳定许用应力，MPAR在设计温度时，管板材料的许用应力，MPATR在设计温度时，换热管材料的许用应力，MPAT边界效应压力组合系数BM管板边缘力矩系数系数管板布管区周边剪切应力系数P管板布管区周边剪切应力系数系数W系数腐蚀裕量（膨胀节校核）2C系数P系数F系数DC波纹管平均直径，MMMD波纹管直边段平均直径，MMO波纹管直边段与波纹内径，MMB直边段加强圈平均直径，MMCD容器圆筒外直径，MMTO室温下波纹管材料的弹性模量，MPABE设计温度下波纹管材料的弹性模量，MPAT设计温度下加强圈材料的弹性模量，MPATC容器壳体材料在设计温度下的弹性模量，MPATSE一个波的轴向位移，MM1E波纹管波高，MMH系数K波纹管直边段长度，MM4L波纹管波的长度，MML直边段加强圈长度，MMC波纹管长度，MML波纹管的层数M波纹管的波数N设计压力，MPAP试验压力，MPAT许用外力，MPAP波纹管一层材料的名义厚度，MMS波纹管第一层材料的有效厚度，MM0直边段加强圈的有效厚度，MMC考虑成形过程中厚度减薄时，波纹管一层材料的有效厚度MMPS容器圆筒名义厚度，MMS容器圆筒有效厚度，MM0内衬套名义厚度，MMTS内压引起直边段加强圈周向薄膜应力，MPAC内压引起波纹管直边段周向薄膜应力，MPAZ内压引起波纹管周向薄膜应力，MPA1内压引起波纹管径向薄膜应力，MPA2内压引起波纹管径向弯曲应力，MPA3轴向位移引起波纹管径向薄膜应力，MPA4轴向位移引起波纹管径向弯曲应力，MPA5设计温度下波纹管材料的许用应力值，MPAT设计温度下波纹管材料的屈服点，MPATS11设计条件设计条件管程壳程设计压力，MPA01008操作压力，MPA003007设计温度，100135操作温度，80105壳程圆筒金属温度，ST160换热管金属温度，T140介质碱液水蒸汽腐蚀余量C2，MM22程数11焊接接头系数08508512结构尺寸及参数换热器公称直径DN2000，即20IDM换热管规格0385,7L换热管排管根数19N换热管为正三角形排列，管心距52S换热管与管板的连接形式强度焊加贴胀13材料选择以下数据查自GB1501998壳体圆筒材料16MNR查表41，170设计温度下许用应力1607CMPA查表F5，160金属温度下弹性模量39SE查表F6，151金属温度下平均线膨胀系数61540S管箱圆筒材料16MNR查表41，150设计温度下许用应力1507CMPA查表F5,135金属温度下弹性模量39NE换热管材料20查表43，160设计温度下许用应力16028CMPA查表F1,160设计温度下屈服应力07查表F5，140设计温度下弹性模量3194TE查表F6，140金属温度下平均线膨胀系数6810S管板材料16MNR查表41，常温下许用应力153MPA查表F1，160设计温度下许用应力607查表F5，160金属温度下弹性模量31920PFEPA膨胀节材料0CR18NI9查表41,170设计温度下许用应力1704BM查表F1,170设计温度下屈服应力528SPA查表F5，170设计温度下弹性模量17039BE查表F6,常温下弹性模量32B14壳体圆筒计算圆筒计算厚度080542217SIPDM壳程设计压力，MPASP名义厚度考虑开孔补强及结构设计要求，取16SNM15管箱圆筒计算圆筒计算厚度020693217851TITPD管程设计压力，MPATP名义厚度考虑大开孔采用整体加厚补强，取16HNM16开孔补强计算最大开孔是否需要补强161开孔所需补强面积先计算强度削弱系数,RF130782TNRR接管有效厚度42ETNTCM开孔直径290ID开孔所需补强面积为21369ETRADF162有效补强范围1621有效宽度290418BDM26149NTM取二者中的大值，所以08B1622有效高度外侧有效高度1H149024NTHDM（实际外伸高度）2M取小值，故15H内侧有效高度224904NTHDM（实际内伸高度）0M取小值2163有效补强面积1631壳体有效厚度减去计算厚度之外的多余面积121EETRABDF280946460782195M1632接管多余金属面积2122ETRETRAHFHCF250398704131633接管区焊缝面积（焊脚取100MM）2312AM1634有效补强面积212379504137916EM故无需补强A17水压试验171壳程试验压力125081TTPMPA水压试验校核247192TIEDA合适090853TSMP172管程试验压力1250125TTPPA水压试验校核012542782TIEPDMPA合适0985TS18管板计算181换热管稳定许用应力查GB1511999附录J表，得换热管的回转半径1126IM换热管受压失稳当量长度80CRLM系数3229413127TRSEC查GB1511999，当时806CRRLIC223149457TCRCRMPAI合格0TCRTMPA壳程圆筒内直径横截面积22623143140IDAM在布管区范围内设隔板和拉杆结构的需要，而未能被换热管支承的面积0D管板开孔后的面积22621383146091504ANM系数15975圆筒壳壁金属横截面积5231462010SISAD管板布管区面积22620860861395031TDANSAM一根换热管管壁金属的截面积，查GB1511999附录J得23987A换热管管壁金属的总横截面积5139287410NA系数145970862NAA布管区的当量直径1430819564TDM管板布管区的当量直径与壳程圆筒内直径之比195860792TI系数，按和查GB1511999图25和图26CWHIDFI，无法兰，故16HM0F按，查得208IFI，45C01W管箱圆筒与法兰的旋转刚度参数1965222FHKE按，查GB1511999图25得608HID0FID45C壳体法兰与圆筒的旋转刚度参数10120672FSKWE壳体带波形膨胀节时，换热管与壳程圆筒的热膨胀变形差设定换热器制造环境温度05T66018418015TST4130波形膨胀节刚度51280EXKNM壳体不带波形膨胀节时，换热管束与圆筒刚度比94391422056TSENAQA假定管板厚度8NM壳程腐蚀裕量2MM管板有效厚度0276换热管有效长度9832LM壳体带波形膨胀节时，换热管束与圆筒刚度比1054SEXEXTEAKQNA系数06493678根据GB1511999表27因设置膨胀节，故系数1EXTQ0429380613548209647管板强度削弱系数管板刚度削弱系数换热管加强系数1122018943981383206ITPDENAKL管板周边不分布管区无量纲宽度18109741TKK，符合GB1511999中573的规定0旋转刚度参数65273FFFK管束模数1894032981636TTIENAKLD旋转刚度无量纲参数50414FFTK管板第一弯矩系数按和查GB1511999图27得1MF106M管板第二弯矩系数按和查GB1511999图28（A）得2EXQ56系数按和查GB1511999图29得2GKF253G系数按和查GB1511999图30得0001353Q系数101648058FM182管板应力校核1821只有壳程设计压力，而管程设计压力，不计入膨胀变形差SP0TP，0TE壳程设计压力08SMA当量压力组合108CSTPPA有效压力组合6730854ASTTEMPA边界效应压力组合4519BSC边界效应压力组合系数3341007BAPM管板边缘力矩系数314B管板边缘剪切系数328051064710V管板总弯矩系数2126754M系数3043604581LEMGK系数，当时，按K和M，查GB1511999图31（A）实线，LI知，故系数LILE12LIG管板布管区周边剪切应力系数421064710413589PEXVQ管板径向应力系数144120129304RPEXVG管板布管区周边处径向应力系数442313346210275481RPEXMVKQ管板径向应力224097509376IRADPMPA合格1518TRRMPA管板布管区周边处的径向应力2036AIRRPDKM合格15148TRRPA管板布管区周边处剪切应力409752319586002447AIPPPDMPA合格0518TPRMPA换热管轴向应力（位于管束周边处换热管轴向应力）2153064173589804029EXTCAGVQP162MPA合格01862TTMPA1822只有壳程设计压力，而管程设计压力，计入膨胀变形差。S0T壳程设计压力0SP当量压力组合18CSTPA有效压力组合ASTTPE6367803029314018940492边界效应压力组合3458BSPCMPA边界效应压力组合系数33190190475842BAM管板边缘力矩系数38B管板边缘剪切系数30190908V管板总弯矩系数1268256M系数30439018LEGK系数，当时，按和查GB1511999图31A得LIK16LI知，故系数LILEG0LIG管板布管区周边剪应力系数2139812074405PEXVQ管板径向应力系数1120271603514RPEXVGQ管板布管区周边处径向应力系数2313390270593481RPEXMVK管板径向应力2204975003526IRADP167M合格34826TRRPA管板布管区周边处的径向应力22103AIRRPDKMMPA合格34860TRRPA管板布管区周边处剪切应力97548219586070AIPPPD035M合格114823TPRMPA壳程圆筒轴向应力6204975103984210352TASEXVAPQG067M换热管轴向应力（位于管束周边处换热管轴向应力）21EXTCAVPQG5309813549882093169MPA合格30286350TTMPA换热管与管板的焊脚高度按GB1511999中5832的规定，L5MM换热管与管板的拉脱力298037162145TAQADL合格90TMP1823只有管程设计压力，而壳程设计压力，不计入膨胀变形差TPS，0TE管程设计压力01TA当量压力组合0364CSTPMPA有效压力组合298012986ASTTEMPA边界效应压力组合01540157BSTPCP边界效应压力组合系数389043104975286BBAM管板边缘力矩系数31BM管板边缘剪切系数480540271V管板总弯矩系数12627561M系数308LEGK系数，当时，按和查GB1511999图31（A）实线得LI014LI知，故系数LILEGLIG管板布管区周边剪切应力系数211027103443589PEXVQG管板径向应力系数112021403214RPEXV管板布管区周边处径向应力系数231365023104481RPEXMVKQG管板径向应力2204975003266IRADP154M合格8TRRPA管板布管区周边处的径向应力221063AIRRPDKMMA合格5483TRRPA管板布管区周边处剪切应力09752861958602347AIPPPD48M合格05127TPRPA壳程圆筒轴向应力2CTASEXVAPQG604975102731409860538837MPA05140TCCPA换热管轴向应力（位于管束周边处换热管轴向应力）21EXTCAGVQP53027135489064206938742MPA合格1128TTPA换热管与管板的焊脚高度按GB1511999中5832的规定，5LM换热管与管板连接的拉脱力74239841015TAQADL合格629TMP1824只有管程设计压力，而壳程设计压力，计入膨胀变形差TP0S管程设计压力01TA当量压力组合364CSTPA有效压力组合28ASTTPEM边界效应压力组合0154015017BSTCPA边界效应压力组合系数73404956238BAPM管板边缘力矩系数7B管板边缘剪切系数48053740183VM管板总弯矩系数12625641MV系数304308LEGK系数，当时，按和，查GB1511999图31（A）得LIM14LI知，故系数LILEG0LIG管板布管区周边剪切应力系数211813244059PEXVQ管板径向应力系数11223014324RPEXVG管板布管区周边处径向应力系数23160230198481RPEXMVKQ管板径向应力2204975003626IRADP175M合格3482TRRPA管板布管区周边处的径向应力221069AIRRPDKMMPA合格34860TRRPA管板布管区周边处剪切应力049756238195860237AIPPPD46M合格1514823TPRMPA壳程圆筒轴向应力2CTASEXVAPQG604975108331462805379MPA3817045TCCMPA换热管轴向应力（位于管束周边处换热管轴向应力）21EXTCAGVQP53018354906462389382MPA合格13850TTPA换热管与管板的焊脚高度按GB1511999中5832的规定，5LM换热管与管板连接的拉脱力823974815TAQMADL合格61290TP19膨胀节校核191膨胀节参数膨胀节型号膨胀节HFWC（A）200010101GB16749199720BDNM10SM4HC2010OBDSM45MH15E42102WRS，N53LM4120152964BPMDS192膨胀节轴向刚度41507152BLKS2043WH06132159MPDS220按,查GB16749图62得WH2MPDS058PC按,查GB16749图63得1F按,查GB16749图64得2HMPDS20DC一个波的轴向刚度3321509469177810TPMBETFSCDEKH2834/N193校核计算计算校核许用值组合工况下的参数计算值设计压力P,MPA00800800圆筒轴向应力，MPAC015067837079轴向位移，MM1SCEXAK105012053024062直边段周向薄膜应力2TOBCTCPDEKMS106TBMPA31631600波纹管周向薄膜应力1122057MPPHSW106TBMPA2488248800波纹管径向薄膜应力2PHS106TBMPA31931900应力校核波纹管径向弯曲应力23PPHCMS18518500位移应力轴向伸缩变形引起的波纹管径向薄膜应力2143BPFESEHC023100045117轴向伸缩变形引起的波纹管径向弯曲应力2153BPDESCEH979432519595060，MPA23P53108TS50450400，MPA45D102442520045177组合应力,MPA07RPD24S135407220045177110其他辅助设备1101折流板选弓形折流板，且缺口朝上，在最低处开通气口。折流板最小间距一般不小于圆筒内直径的五分之一，且不小于50MM,则最小间距为400MM。1102支座加热室支座可按JB/T4712选用鞍式支座。1103电机选用Y355M16/160型轴流泵，其主要参数为介质允许固体颗粒大小02MM；含量18介质允许温度150叶片数4只叶轮直径450MM泵进口压力24KGF/2M外形尺寸26008801050第二章蒸发室设计计算符号说明厚度附加量MMC圆筒或球壳的内直径MMID圆筒或球壳的外直径MMO压力MPACP圆筒或球壳的计算厚度MM圆筒或球壳的名义厚度MMN圆筒或球壳的有效厚度MME设计温度下圆筒或球壳的计算应力MPAT设计温度下圆筒或球壳材料的许用应力MPAT焊接接头系数A系数（加强圈的设计）加强圈的横截面积，S2MB系数C厚度附加量，MM圆筒内直径，MMID圆筒外直径，MMOE设计温度下材料的弹性模量，MPAI加强圈与壳体组合段所需惯性矩，4M加强圈与壳体起加强作用的有效段的组合截面对通过与壳体轴线平行的SI该截面形心轴的惯性矩，4ML圆筒计算长度，MM从加强圈中心线到相邻两侧加强圈中心线距离之和的一半，若与凸形S封头相邻，在长度中还应计入封头曲面深度的1/3，MM计算外压力，MPACP圆筒的名义厚度，MMN圆筒的有效厚度，MME设计温度下圆筒或管子材料的许用应力，MPAT设计温度下圆筒或管子材料的屈服点，MPATS设计温度下圆筒或管子材料的02屈服强度，MPA02TA开孔削弱所需要的补强截面积,（开孔补强）2MB补强有效宽度，MMD开孔直径，MM强度削弱系数RF接管外侧有效补强高度，MM1H接管内侧有效补强高度，MM2壳体开孔处的计算厚度，MM壳体开孔处的有效厚度，MME接管有效厚度，MMT壳体开孔处的名义厚度，MMN接管名义厚度，MMT接管计算厚度，MMT试验压力，MPA（水压试验）TPP设计压力，MPA容器元件材料在试验温度下的许用应力，MPA容器元件材料在设计温度下的许用应力，MPAT试验压力下圆筒的应力,MPAT筒体的有效厚度，MME圆筒材料在试验温度下的屈服点，MPAS21设计条件设计压力01MPA（受外压且无安全控制装置，取设计压力01MPA）设计温度100物料名称碱液、水蒸汽腐蚀裕量2MM焊接接头系数085保温材料岩棉保温毡（厚度100MM）22材料选择筒体材料选用0CR18NI9,设计温度下的许用应力查1表41得（616MM）1037MPA循环管材料选用Q235B，取加热室管程设计温度下的许用应力查1表41得（4516MM）T23筒体壁厚计算假设名义厚度，则16NM16283ENCM25032504OIEDM筒体计算壁厚计算，124506OL63812OED查图46得系数A0000071,A落在设计温度下材料线的左方，则用式427计算许用压力P520718902333OEEPMPAD显然，故需设置加强圈。C24上锥壳壁厚计算材料选用16MNR设计温度100设计压力01CPMA（内插法）5189E钢号厚度MM常温强度指标10016MNRGB6654616510BMPA345SPA170TMPA假设锥壳名义厚度，1NCMC2M计算OSECNC86201，4609852EOLD549OECD查图46得系数A00001，A落在设计温度下材料线的左方，则用式（427）计算许用外压力P520189028334OECEPMPAD显然，故需设置加强圈。25设置加强圈将无加强圈时的计算长度上均布5个加强圈，故此时计算长度L2700MM，则，270546OLD02643801OED由GB1501998表插值得A000035再查GB1501998表得B44MPA401538OEBPDP大于且接近于，故合适C26加强圈的设计计算选择加强圈为9020MM的扁钢，加强圈两侧的表面腐蚀裕量均为1MM，加强圈的计算尺寸为9018MM。计算加强圈横截面积及组合惯性矩SA加强圈两侧筒体起加强作用的宽度0505264136OEBDM加强圈的横截面积2129813SA加强圈的惯性矩34102IM筒体起加强作用的截面积22461378A筒体起加强作用部分的惯性矩34291IM形心离XX轴的距离A（见下图）2456045611378SAA计算加强圈与壳体组合段的惯性矩221456SSIAAIA29015649378156732计算B值02364137COSEPDAL查GB1501998图65得A000027计算所需惯性矩2109OSESDLAI256473216070277310比较，故满足要求。SI27循环管壁厚计算（DI1200MM）材料选用16MNR，设计温度100，设计压力01CPMA120427852ITTCDM考虑低合金钢制容器最小厚6MM，且加上腐蚀裕度，大开孔的补强，取10M28封头厚度计算下锥壳厚度计算（受内压无折边锥壳）按过程设备设计图419锥壳需要加强，按式计算，2CIRTQPD其中值查图420得，计算得Q193Q43RM椭圆封头厚度取16MM即可。29开孔补强计算最大开孔是否需要补强291开孔所需面积先计算强度削弱系数，取RF1703TNRR1RF接管有效厚度为28ETNTCM开孔直径2104ID开孔所需补强面积（受外压）205512045371ETRAFDM292有效补强范围2921有效宽度B210428DM2156NTBDM取二者中的大值，所以B2408MM2922有效高度外侧有效高度1H1204973NTHDM实际外伸高度35M取小值1内侧有效高度2H2041973NTHDM（实际内伸高度）M取小值2293有效补强面积2931壳体有效厚度减去计算厚度之外的多余面积121EETRABDF2408375M2932接管多余金属面积接管计算厚度0542CITTNPD接管多余金属面积2A212ETRETRHFHCF097385416M2933接管区焊缝面积（焊脚高度6MM）31263AM2934有效补强面积123451672310982EM因为，故开孔无需另行补强。A210水压试验（外压容器）1250125TPMPA水压试验校核132722TIEDPA（）合适0985068T025M第三章塔体设计计算符号说明基础环的面积，MM2（基础环设计）BA基础环截面系数，MM2Z混凝土基础上的最大压应力，MPAMAXB基础环厚度，MMS基础环材料的许用应力，MPAB计算力矩，SMNM塔器的最小质量，KGMIN塔器底部00截面的地震弯矩，0ENM地脚螺栓承受的最大拉应力，MPAB地脚螺栓材料的许用应力，MPABT地脚螺栓螺纹根径，MM1D地脚螺栓个数N地脚螺栓腐蚀余量，MM2C31设计条件塔体内直径50IDM塔高近似取29H设置地区基本风压N/M2；地震设防烈度为8度；近震；类场地土；04Q地面粗糙度为A类；介质密度1200KG/M3塔外保温层厚度为100MM；保温材料的密度为110KG/M3筒体，封头材料选用0CR18NI9,16MNR裙座材料选用Q235B，塔体与封头C2MM；裙座C2MM32设备质量载荷计算塔体与裙座质量KG0154M内件质量KG2保温层质量KG036物料质量KG4185M附属件质量KG2A充水质量KG370W偏水质量KG0EM容器的操作质量KG2546塔段011223344顶塔段长度/MM1160393550005000700001/IMKG260090001140011400160002I_100135003/IK_3003823825364IMG_34008117810366380/IAK67022402850285039900I327045548324425137021876各塔段最小质量/KG327011540146321473221876全塔操作质量/KG02546M全塔最小质量/KGIN33风载荷与风弯矩计算331风载荷塔段号12345，MM1L1160393550005000700020242024206420862114IV07807807808050834ZI00200780029505761IF11711713815216321IZIVKF10271105140618272507,0QNM500500500500500EID645264526852680041481K0707070707IPN283210339209392974237700各计算段的水平风力根据JB/T47102005钢制塔式容器式817计算61201IIIEKQFLD式中水平风力，NIP基本风压值查GB50009得呼市地区基本风压值0205QNM塔体体形系数取1K107K计算各段风振系数2I22IIVF脉动增大系数，由查简明手册表164201549105QT内插法求得24体形系数可由简明手册表166内插法求得ZI脉动影响系数可由简明手册表165内插法求得IV各计算段长度IL风压高度变化系数可由简明手册表167内插法求得IF塔式容器各计算段有效直径MMEID笼式扶梯与塔顶管线布置成180，各计算段有效直径按钢制式818计算034022EIISIPSKD式中第I段外直径，MMI圆筒保温层厚度，MMSI笼式扶梯当量宽度，MM取3K340KM操作平台当量宽度，MM可由下式求得4402AL332自振周期根据JB/T47102005钢制塔式容器规定必须考虑高振型影响，等直径等壁厚塔式容器自振周期根据钢制式85计算601391TEIMHTED632540910S333风弯矩计算00截面风弯矩09127WMNM11截面风弯矩522截面风弯矩29840W34地震弯矩计算设备总高度22095MM全部操作质量02546MKG结构综合系数ZC重力加速度2981/GS地震影响系数091MAXST查简明手册表162得第二组类场地土、近震03GT查简明手册表162得设计地震烈度8级时MAX45则091MAX48GTH任意截面距00截面距离MM，则00截面由基本振型引起的地震弯矩为010665049825069825353EIZMCGH962410NM11截面由基本振型引起的地震弯矩为13525351025847ZEICGMHH25980698325310110469578NM22截面由基本振型引起的地震弯矩为2352535102514ZEICGMHH946N以上计算的是塔的基本振型的结果，应根据前三振型分别计算其水平地震力和地震弯矩，然后根据振型组合方法确定作用于K质点处的最大地震力及地震弯矩，这样的计算方法显然很复杂，工程上常采用一种简化的近似算法，按第一振型的计算结果估算地震弯矩，即1125EEM则00截面地震弯矩为009781NM11