年产3万吨糖液浓缩工艺及设备设计

1、河北工业大学2013届本科毕业设计说明书河 北 工 业 大 学毕业设计说明书 作 者： 张钰 学 号： 091119 学 院： 化工学院 系(专业)： 过程装备与控制工程 题 目： 年产3万吨糖液浓缩工艺及设备设计 指导者： 刘燕 副教授 评阅者： 2013年 6月 6日河北工业大学2013届本科毕业设计说明书毕业设计（论文）中文摘要 题目：年产3万吨糖液浓缩工艺及设备设计摘 要：糖液具有医用价值和恢复体制的机能，是医药、食品必不可少的原料和添加剂。例如葡萄糖是生命活动中不可缺少的物质，直接参与人体内新陈代谢过程。能补充体内水分和糖分，具有补充体液、供给能量、补充血糖、强心利尿、解毒等作用。但

2、是在各种医药和食品的生产过程中，糖化生产的糖液浓度偏低，导致生产效率低不能达到生产的需要，因而需要通过浓缩蒸出大量水分获得高浓度糖液。本次设计采用四效错流蒸发，蒸发设备为采用强制循环的外加热式降膜蒸发器，设计中进行了工艺设计、强度设计及结构设计，绘制了糖液蒸发的工艺流程图、设备的平立面布置图以及加热室、分离室、液体分布器和大气冷凝器等设备的装配图及零部件图。 关键词：四效错流 糖液 蒸发器 降膜 毕业设计（论文）外文摘要Title:Annual output of 30,000 tons of sugar concentration process and equipment designAb

3、stract： Sugar has medical value and restore system function, is the pharmaceutical , food and essential raw materials and additives. Such as life activities glucose is indispensable substances, directly involved in the metabolic processes in the human body . To supplement the body of water and sugar

4、 , with rehydration , the supply of energy , added sugar, cardiac diuretic , detoxification effect . However, in a variety of pharmaceutical and food production process, the sugar concentration is low , resulting in low productivity ,so that it can not meet production needs, which requires a large a

5、mount of water distilled off by concentration to obtain a high concentration of sugar .The design uses four cross-flow effect evaporation , evaporation equipment for the use of forced circulation outside heated falling film evaporator , the design of process and design, strength design and structura

6、l design , drawing sugar evaporation process flow diagram , equipment and facade layout and the heating chamber , the separation chamber , liquid distributor and atmospheric condensers and other equipment assembly drawings and parts diagram .Keywords： Four efficiency crossflow Sugar Evaporator Falli

7、ng film目录1 引言11.1 物料的介绍11.2蒸发过程概述12 工艺流程图的确定22.1 蒸发过程分类选择22.1.1 单效蒸发与多效蒸发的确定22.1.2间歇蒸发与连续蒸发的确定32.2 效数的确定32.3 加料方式的选择32.4 蒸发设备的确定53 工艺计算53.1 物料衡算53.2 热量衡算63.2.2 各效溶液的浓度63.2.3 蒸发器各效压强的确定63.2.4 温差损失的确定73.2.5 各效糖液的焓值93.2.6 各效参数的确定93.2.7 热量衡算103.3 传热面积的确定113.3.1 重新分配各效有效温差113.3.2 各效参数的确定123.3.3热量衡算133.3.

8、4面积的确定143.4 蒸发器的主要结构工艺尺寸的设计153.4.1各效接管尺寸的确定153.4.2蒸发器加热室的设计233.4.3蒸发器分离室结构设计313.5 大气冷凝器的设计计算433.5.1 需要的冷却水量W的确定433.5.2 筒体直径的确定433.5.3 大气冷凝器各管口直径的确定443.5.4 淋水板参数的确定443.5.5大气腿的确定453.5.6水槽容积453.6 泵的选择45结论47参考文献48致谢491 引言1.1 物料的介绍葡萄糖（化学式C6H12O6）又称为玉米葡糖、玉蜀黍糖，甚至简称为葡糖，是自然界分布最广且最为重要的一种单糖，它是一种多羟基醛。纯净的葡萄糖为无色晶

9、体，有甜味但甜味不如蔗糖，易溶于水，微溶于乙醇，不溶于乙醚。水溶液旋光向右，故亦称“右旋糖”。葡萄糖的比甜度为0.7。葡萄糖的溶解度、黏度随温度升高而增加。葡萄糖分子中的醛基，有还原性，能与银氨溶液反应被氧化成葡萄糖酸，醛基还能被还原为己六醇，分子中有多个羟基，能与酸发生酯化反应。葡萄糖在生物体内发生氧化反应，放出热量。葡萄糖能用淀粉在酶或硫酸的催化作用下水解反应制得。 葡萄糖在一定条件下分解成为水和二氧化碳以游离或结合的形式，广泛存在于生物界。葡萄、无花果等甜果及蜂蜜中，游离的葡萄糖含量较多。正常人血浆中葡萄糖含量为3.896.11mmol/L，尿中一般不含游离葡萄糖，糖尿病患者尿中的含量变

10、化较大。血液或尿中游离葡萄糖含量的测定，是临床常规检验的一个项目。葡萄糖在生物学领域具有重要地位，是活细胞的能量来源和新陈代谢中间产物是生物体内新陈代谢不可缺少的营养物质，即生物的主要供能物质。植物可通过光合作用产生葡萄糖。在糖果制造业和医药领域有着广泛应用。在食品、医药工业上可直接使用，在印染制革工业中作还原剂，在制镜工业和热水瓶胆镀银工艺中常用葡萄糖作还原剂。工业上还大量用葡萄糖为原料合成维生素C(抗坏血酸）。随着广大人民生活水平的提高，葡萄糖作为蔗糖的替代品应用于食品工业，为葡萄糖的应用开拓了更为广阔的领域。1.2蒸发过程概述蒸发概念：含不挥发性溶质的溶液在沸腾条件下受热，使部分溶剂汽化

11、为蒸汽的操作，即浓缩溶液的单元操作。蒸发操作广泛应用于化工、轻工、制药、食品等许多工业中。蒸发在葡萄糖生产上也是一个重要工序，淀粉经糖化中和和过滤出来的液体虽然是很透明的糖液，但它的浓度是十分稀淡的。这样稀淡的糖液，不可能在糖液中结出葡萄糖，因此就必须将糖液加热沸腾，蒸出大量水分，使浓缩到要求的浓度。因此用蒸发的方法蒸出大量水分。2 工艺流程图的确定2.1 蒸发过程分类选择按蒸发操作压力的不同，可将蒸发过程分为常压、加压和减压（真空）蒸发。对于大多数无特殊要求的溶液，采用常压、加压或减压操作均可。但对于热敏性料液，例如抗生素溶液、果汁等的蒸发，为了保证产品质量，需要在减压条件下进行。葡萄糖稀溶

12、液的蒸发，不宜采用常压蒸发，因为这样虽然能蒸去水分，但糖液继续在100浓缩，将增加糖液的色泽，而且会使糖液破坏。因此常压蒸法只适用于糖液过滤脱色时的加热，而糖液的蒸发须采用真空蒸发。真空蒸发的优点是：溶液沸点降低，在加热蒸汽温度一定的条件下，蒸发器传热 的均温度差增 大，于是传热面积减小由于溶液沸点降低，可以利用低压蒸汽或废热蒸汽作为加热蒸汽溶液沸点低，可防止热敏性物料的变性或分解由于温度低，系统的热损失小。但另一方面，由于沸点降低，溶液的粘度大，使蒸发的传热系数减小，同时，减压蒸发时，造成真空需要增加设备和动力2.1.1 单效蒸发与多效蒸发的确定根据二次蒸汽是否用作另一蒸发器的加热蒸汽，可将

13、蒸发过程分为单效蒸发和多效蒸发。若前一效的二次蒸汽直接冷凝而不再利用，称为单效蒸发。若将二次蒸汽引至下一蒸发器作为加热蒸汽，将多个蒸发器串联，使加热蒸汽多次利用的蒸发过程称为多效蒸发。为了提高蒸汽的经济性，降低蒸发的单元蒸汽消耗量，使二次蒸汽进一步利用，因此应采用多效蒸发。2.1.2间歇蒸发与连续蒸发的确定根据蒸发的过程模式，可将其分为间歇蒸发和连续蒸发。间歇蒸发系指分批进料或出料的蒸发操作。间歇操作的特点是：在整个过程中，蒸发器内溶液的浓度和沸点随时间改变，故间歇蒸发为非稳态操作。通常间歇蒸发适合于小规模多品种的场合，而连续蒸发适合于大规模的生产过程。综上所述和对糖液蒸发的实际考虑应采用连续

14、蒸发。2.2 效数的确定多效蒸发蒸汽与冷却水消耗量举例： 单效 双效 三效 四效 五效单位蒸汽消耗量(D/W)min，kg/kg 1.1 0.57 0.4 0.3 0.27冷却水消耗量(G/W)min，kg/kg 13.5 6.57 4.5 3.38 2.7随着效数增加，汽耗量和水耗量会不断减少，但不是效数越多越好，这主要受两方面因素限制。设备投资与设备折旧费的限制 设备投资几乎与效数成正比增加，而能耗的减少（蒸汽耗量与水耗量的减少）却与效数成弱比例。当因节能而省下的开支不足以补偿设备折旧费的增加时，增加效数就失去经济价值。此外在投资有限时，其效数也受限制。温度差的限制 首效的加热蒸汽压力和末

15、效的真空度都有一定限制，所以装置的总温差是一定的。多效蒸发器组成的每一效中都有沸点升高引起的温差损失，以及其他温差损失。而各效的有效温差与各效的温差损失之和等于总温差，因此各个单效的有效温差就要比总温差小得多。虽然n效蒸发器组成的总传热面积n倍于单效蒸发器，但在相同总温差下，其生产能力却要低于单效蒸发器。因此必须合理选取蒸发效数，使操作费和设备费之和为最少。综上所述和对实际经济费用和技术的考虑确定为四效蒸发。2.3 加料方式的选择按溶液与蒸汽相对流向的不同，多效蒸发有3种常见的加料方式。并流 工业上最常见的加料模式。溶液与蒸汽流动方向相同，由第一效顺序流至末效。 优点：溶液从压力和温度较高的蒸

16、发器流向压力和温度较低的蒸发器，故溶液在效间的输送可以利用效间的压差，而不需要泵送。同时，当前一效溶液流入温度和压力较低的后一效时，会产生自蒸发（闪蒸），因而可以多产生一部分二次蒸汽。此外，此法的操作简便，工艺条件稳定。缺点：随着溶液从前一效逐效流向后面各效，其浓度增高，而温度反而降低，致使溶液的粘度增加，蒸发器的传热系数下降。因此，对于随浓度的增加其粘度变化很大的料液不宜采用并流。逆流 溶液的流向与蒸汽的流向相反，即加热蒸汽由第一效进入，而原料液由末效进入，由第一效排出。优点：随溶液的浓度沿着流动方向的增高，其温度也随之升高。因此因浓度增高使粘度增大的影响大致与因温度升高使粘度降低的影响相抵

17、，故各效溶液的粘度较为接近，各效的传热系数也大致相同。 缺点：溶液在效间的流动是由低压流向高压，由低温流向高温，必须用泵输送，故能量消耗大。此外，各效（末效除外）均在低于沸点下进料，没有自蒸发，与并流法相比，所产生的二次蒸汽量较少。逆流加料法适合于粘度随温度和浓度变化较大的溶液，但不适合于处理热敏性物料。平流 平流法系指原料液平行加入各效，完成液亦分别自各效排出。蒸汽的流向仍由第一效流向末效。适合于处理蒸发过程中有结晶析出的溶液。例如某些无机盐溶液的蒸发，由于过程中析出结晶而不便于在效间输送，则宜采用此法。错流 加料的方式可既有并流又有逆流.。此法的目的是利用两者的优点而避免或减轻其缺点。但错

18、流法操作较为复杂。由糖液蒸发的设备不易结垢和腐蚀，平流中产品效率低，所以不宜用平流；糖液不属于热敏性物料，而逆流适用于热敏性物料的蒸发，所以可选用逆流；又因为首效温度可能大于糖液沸点，使糖液变质。因此综合考虑选用错流。 由以上两方面确定采用四效错流的工艺流程。2.4 蒸发设备的确定按技术要求采用多效降膜真空蒸发工艺。降膜蒸发器 原料液由加热管的顶部加入。溶液在自身重力作用下沿管内壁呈膜状下流，并被蒸发浓缩，汽液混合物由加热管底部进入分离室，经气液分离后，完成液由分离器的底部排出。特点：不易结垢。产生的蒸汽通常是与液膜并流往下。由于汽化表面很大，蒸汽中的液沫夹带量较少。消除了由静压引起的有效传热

19、温差损失问题，蒸发器的压降也很小，在低温下有较高的传热速率。宜用在多效蒸发系统之中。可以蒸发浓度较高的溶液，对于粘度较大的物料也能适用。但对于易结晶或易结垢的溶液不适用。3 工艺计算3.1 物料衡算各效水分蒸发量的计算年产3万吨，年工作时间为8000小时。由任务书知x0=30%, x2=50%因此可得进料量3.2 热量衡算3.2.1 总蒸发量为采用错流加料，过程中没有没有蒸汽的浪费，则设各效的蒸发量相等。因此各效的蒸发量为3.2.2 各效溶液的浓度根据流程图料液走向为4-3-1-2各效溶液浓度为 3.2.3 蒸发器各效压强的确定由任务书知可提供的生蒸汽压力为0.3MPa0.5Mpa，因此选用加

20、热蒸汽压强为P0=450Kpa，冷凝器中的操作压强为P4=10Kpa。由化工原理（姚玉英版）附录10，查得当P0=450Kpa时蒸汽温度和汽化潜热以及焓为T0=147.7 r0= 2125.63 kJ/kg H = 2747.802kJ/kg各效压强按等压降计算因此求得各效二次蒸汽压力为：第一效 第二效 第三效 第四效 由各效的二次蒸汽压力从化工原理（姚玉英版）附录10，查得相应的二次蒸汽的温度和汽化潜热为表1 效数参数1234二次蒸汽压强Pi/Kpa34023012010二次蒸汽温度Ti/137.7124.4104.545.3汽化潜热ri kJ/kg2155.462193.082246.82

21、388.9焓kJ/kg2734.6182715.52684.22578.3763.2.4 温差损失的确定1）因溶液蒸汽压下降引起的温差损失由化学工程手册第九章图2-2查得，糖液不同质量分数对应的常压沸点升高表2质量分数%42.865037.533.33常压下的沸点升高/32.10.60.4由公式得各效的修正系数由公式得 2）降膜蒸发器液柱静压引起的忽略不计 3）二次蒸汽阻力损失 取1总=3.81+2.457+0.618+0.24+4=11.285有效总温差：t=(148-46)-11.285=90.715各效溶液温度效 效 效 效 各效的有效温差3.2.5 各效糖液的焓值由化学化工数据手册（有

22、机卷）14.2.7图14.2查得糖液的比热容为Cp0=3.37kJ/kgCp1=3.0 kJ/kgCp2=2.77 kJ/kgCp3=3.16 kJ/kgCp4=3.27 kJ/kg由化工原理（姚玉英版）公式5-12 当溶液的稀释热可以忽略时因此3.2.6 各效参数的确定效数0效效效效效二次蒸汽温度（）147.7137.7124.4104.545.3浓度（%）3042.865037.533.33溶液温度（）148.645141.51126.857105.11845.54有效温差（）6.199.84318.28257.96传热系数（）1200120014002000汽化潜热r(kJ/kg)212

23、5.632158.3362196.092249.32391.04加热蒸汽的焓Hi(kJ/kg)2747.8022734.6182715.52684.22578.376冷凝水的焓hw(kJ/kg)146.09636.0589.63530.32442.77溶液的焓h(kJ/kg)185.35424.53351.39332.17148.923.2.7 热量衡算效 )效 效效 将各参数带入上式得3.3 传热面积的确定公式 效传热面积： 效传热面积： 效传热面积： 效传热面积： 四效传热面积相差太大,需重新分配3.3.1 重新分配各效有效温差重复上述计算三次，得第四次复算有效温差为3.3.2 各效参数的

24、确定效数0效效效效效二次蒸汽温度（）147.7109.359286.306461.772545.3浓度（%）3042.425037.8833.71溶液温度（）148.645111.163187.859562.468245.783有效温差（）33.947620.499622.838214.9895传热系数（）1200120014002000汽化潜热r(kJ/kg)2125.632236.3972294.3282353.2922391.038加热蒸汽的焓Hi(kJ/kg)2747.8022692.3232653.4942609.5612578.376冷凝水的焓hw(kJ/kg)146.09622.

25、2824458.6333361.4521 258.5415 溶液的焓h(kJ/kg)185.35333.4893243.3708196.1501148.79483.3.3热量衡算效 )效 效效将各参数带入上式得3.3.4面积的确定公式 效传热面积： 效传热面积： 效传热面积： 效传热面积： 因此各效传热面积相差不大，合格，综合考虑热量损失最终确定各效的换热面积均为30 m23.4 蒸发器的主要结构工艺尺寸的设计3.4.1各效接管尺寸的确定效蒸发室接管尺寸的确定1 蒸汽进出口直径的计算 进口由标准查得生蒸汽压力P1MPa(绝压)时，流速介于1520m/s，取u=20m/s，流量D=0.512kg

26、/s，生蒸汽密度体积流量根据公式求得d=0.1162 m参考无缝钢管设计标准，选用规格为DN1251405的钢管。管法兰：HG20592-2009 法兰 PL DN125-0.6 RF 出口二次蒸汽流量，二次蒸汽密度,时流速介于1530m/s，取u=15m/s体积流量根据公式求得d=0.1776 m选用规格为DN200 2196的钢管。管法兰：HG20592-2009 法兰 PL DN200-0.6 RF2 料液进出口直径的计算 进口选取流速为u=1m/s，流量，料液密度由化学化工数据手册（有机卷）查得体积流量根据公式求得d=0.0553 m选用规格为DN65 764的不锈钢管。管法兰：HG2

27、0592-2009 法兰 PL DN65-0.6 RF 出口选取流速为u=1m/s，流量，料液密度由化学化工数据手册（有机卷）查得体积流量根据公式求得d=0.0513 m选用规格为DN65 764的不锈钢管。管法兰：HG20592-2009 法兰 PL DN65-0.6 RF3 分离室二次蒸汽出口直径的计算和加热室出口取相同管径，即DN200 2196 的钢管。管法兰：HG20592-2009 法兰 PL DN200-0.6 RF4 冷凝水出口直径的计算选择流速u=1m/s，流量D=0.5119kg/s，密度。体积流量根据公式求得d=0.0266m选用规格为DN32 423的钢管。管法兰：HG

28、20592-2009 法兰 PL DN32-0.6 RF 其他相关接管 由经验值分析选取不凝气接管DN50 573.5，排净口接管DN25 323.5，压力表接管DN20253，温度计接管M272。效蒸发室接管尺寸的确定1 蒸汽进出口直径的计算 进口为一效二次蒸汽出口，故选择用规格为DN2002196的钢管。管法兰：HG20592-2009 法兰 PL DN200-0.6 RF 出口二次蒸汽流量，二次蒸汽密度,时流速介于1530m/s，取u=15m/s体积流量根据公式求得d=0.2911 m选用规格为DN300 3256的钢管。管法兰：HG20592-2009 法兰 PL DN300-0.6

29、RF2 料液进出口直径的计算 进口为一效料液出口，故选用规格为DN65 764的不锈钢管。管法兰：HG20592-2009 法兰 PL DN65-0.6 RF 出口选取流速为u=1m/s，流量，料液密度由化学化工数据手册（有机卷）查得体积流量根据公式求得d=0.0464 m选用规格为DN50 604的不锈钢管。管法兰：HG20592-2009 法兰 PL DN50-0.6 RF3 分离室二次蒸汽出口直径的计算和加热室出口取相同管径，即DN300 3258 的钢管管法兰：HG20592-2009 法兰 PL DN300-0.6 RF4 冷凝水出口直径的计算选择流速u=1m/s，流量=0.3009

30、kg/s，密度。体积流量根据公式求得d=0.0201m选用规格为DN25 323.5的钢管。管法兰：HG20592-2009 法兰 PL DN25-0.6 RF 其他相关接管 由经验值分析选取不凝气接管DN50 573.5，排净口接管DN25 323.5，压力表接管DN25 323.5，温度计接管M272。效蒸发室接管尺寸的确定1 蒸汽进出口直径的计算 进口为二效二次蒸汽的出口，故参考无缝钢管设计标准，选用规格为DN3003256的钢管。管法兰：HG20592-2009 法兰 PL DN300-0.6 RF 出口二次蒸汽流量，二次蒸汽密度,时流速介于1530m/s，取u=15m/s体积流量根据

31、公式求得d=0.4507 m选用规格为DN500 5088的钢管。管法兰：HG20592-2009 法兰 PL DN500-0.6 RF2 料液进出口直径的计算 进口选取流速为u=1m/s，流量，料液密度由化学化工数据手册（有机卷）查得体积流量根据公式求得d=0.0571 m选用规格为DN65 764的不锈钢管。管法兰：HG20592-2009 法兰 PL DN65-0.6 RF 出口为一效料也进口，故选用规格为DN65 764的不锈钢管。管法兰：HG20592-2009 法兰 PL DN65-0.6 RF3 分离室二次蒸汽出口直径的计算和加热室出口取相同管径，即DN500 5088 的钢管。

32、管法兰：HG20592-2009 法兰 PL DN500-0.6 RF4 冷凝水出口直径的计算选择流速u=1m/s，流量=0.3706kg/s，密度。体积流量根据公式求得d=0.0221m选用规格为DN25 343的钢管。管法兰：HG20592-2009 法兰 PL DN25-0.6 RF其他相关接管 由经验值分析选取不凝气接管DN50 573.5，排净口接管DN25 323.5，压力表接管DN20 253，温度计接管M272。效蒸发室接管尺寸的确定1 蒸汽进出口直径的计算 进口为三效二次蒸汽出口，故参考无缝钢管设计标准，选用规格为DN5005088的钢管。管法兰：HG20592-2009 法

33、兰 PL DN500-0.6 RF 出口二次蒸汽流量，二次蒸汽密度,时流速介于1530m/s，取u=15m/s体积流量根据公式求得d=0.4919 m选用规格为DN500 5088的钢管。管法兰：HG20592-2009 法兰 PL DN500-0.6 RF2 料液进出口直径的计算 进口选取流速为u=1m/s，流量，料液密度由化学化工数据手册（有机卷）查得体积流量根据公式求得d=0.0626m选用规格为DN65 764的不锈钢管。管法兰：HG20592-2009 法兰 PL DN65-0.6 RF 出口为三效料液进口，故选用规格为DN65 764的不锈钢管。管法兰：HG20592-2009 法

34、兰 PL DN65-0.6 RF3 分离室二次蒸汽出口直径的计算和加热室出口取相同管径，即DN500 5088 的钢管。管法兰：HG20592-2009 法兰 PL DN500-0.6 RF4 冷凝水出口直径的计算选择流速u=1m/s，流量=0.3776kg/s，密度。体积流量根据公式求得d=0.0209m选用规格为DN25 343的钢管。管法兰：HG20592-2009 法兰 PL DN35-0.6 RF 其他相关接管 由经验值分析选取不凝气接管DN50 573.5，排净口接管DN25 323.5，压力表接管DN20 253，温度计接管M272。3.4.2蒸发器加热室的设计加热室中换热管的排

35、布及壳体直径的计算因为,则各效加热室面积取值为36，换热管选取规格为192mm，管心距为25mm,不锈钢管子。初步估计所需的管子数为因加热管固定在管板上，考虑管板厚度所占据的传热面积，则计算时的管长应用（L0.1）m.加热管排列方式取正三角形，固定管板式。由GB151得中心距。因此取换热管中心距。管束排数选为9层，共217根。按化工原理(姚玉英 版）4-79求取管束中心线上的管数由化工原理(姚玉英 版）4-78计算加热室内径管束中心线上最外层管的中心至壳体内壁的距离故 因此取 换热管管数为217根。效加热室的结构内设计1 效筒体的厚度计算（工作压力为140Kpa,设计温度为110）材料采用Q3

36、45R厚度计算 式中： 计算厚度 计算压力 焊接接头系数 =0.85（双面焊局部无损探伤） 设计温度下的材料许用应力 筒体内径500 mm设计压力取工作压力的1.051.10倍，因此取设计压力为150由过程设备设计附录D-1查得110下Q345R的许用应力为189筒体厚度为由HG/T20580查得，负偏差，腐蚀裕量。名义厚度 对低合金钢制的容器，规定不包括腐蚀裕量的最小厚度应不小于3mm，若加上2mm腐蚀裕量，名义厚度至少应取5mm，由于钢材标准规格取6mm,又由于GB151-1999中规定低合金钢制圆筒的最小厚度（）为6mm。因此最终取加热室筒体的名义厚度为有效厚度2 效封头的厚度计算（不锈

37、钢0Cr18Ni9）选用标准椭圆形封头，则K=1封头的计算厚度查取封头在设计温度下的许用应力=137MPa，焊接接头系数=0.85对于不锈钢由HG/T20580查得，负偏差，腐蚀裕量名义厚度由于GB151-1999中规定高合金钢制圆筒的最小厚度（）应不小于3.5mm。因此最终取封头的名义厚度为，有效厚度封头的其余各参数：容积，重量，直边高度，曲边高度3 效加热室与封头水压试验及其壳体应力校核计算 加热室与封头水压试验式中: 内压容器的试验压力， 设计温度下的材料许用应力 , 试验温度下材料许用应力， 因此有效厚度为试验压力下筒体的薄膜应力由过程设备设计附录D-1查得，因为 ，所以水压试验安全。

38、封头水压试验式中: 内压容器的试验压力， 设计温度下的材料许用应力 , 试验温度下材料许用应力， 因此有效厚度为试验压力下筒体的薄膜应力由过程设备设计附录D-1查得，因为 ，所以水压试验安全 效加热室接管的补强计算蒸汽出口219X6的开孔补强计算(若开口最大的出料口不需要补强则都不需要补强)A补强方法的判别开孔直径因此，满足等面积法开孔补强计算要求。筒体计算厚度B开孔所需补强面积式中：接管有效厚度 强度削弱系数，由于接管和筒体材料相同所以C有效补强范围有效宽度B（取大值）取有效高度外侧有效高度h1(取小值）取内侧有效高度h2(取小值）取D有效补强面积圆筒多余金属面积接管多余金属面积接管计算厚度

39、接管区焊缝面积（焊脚取）因为，所以开孔不需要另行补强。开口最大的接管不需要补强，则其他接管不需要补强4 折流板设计由GB151-1999，5.9.5.2查得，折流板间距一般不小于圆筒内直径的五分之一，且不小于50mm，板间距最大跨度为1500mm。因此取板间距为h=500mm。由表34查得折流板最小厚度为10mm，折流板名义直径为DN-3.5折流板为单弓形，缺口高度h=0.2Di，即h=0.2500=100mm。5 管板的确定由GB151-1999(5.6.2)查得，当时，管板最小厚度因此取管板厚度为20mm，采用胀接连接法6 支座的选取由JB/T4712选用B型耳式支座（材料Q235A）加热

40、室质量充满加热室所需水质量总质量加热室实际安装4个支座，但考虑支座安装形式和承重的影响，按3个支座计算。则每个支座承受载荷根据JB/T4712，选用B1型耳式支座。7 拉杆设计由GB151(5.10.1)拉杆的结构形式，选取拉杆定距管结构。由表43得拉杆直径为12mm，数量为4根，均匀布置在管数的外边缘。效加热室的结构内设计效筒体的厚度计算（工作压力为70Kpa,设计温度为90）材料采用Q345R由GB151-1999中规定低合金钢制圆筒的最小厚度（）为6mm。因此假设取加热室筒体的名义厚度为。有效厚度筒体计算长度筒体外径属于薄壁圆筒查过程设备设计图4-6得A=0.000096， A值的点位于

41、曲线的左侧，因此因此满足要求。筒体和封头的厚度一样水压试验校核，强度校核，各个零部件的选取与效相似效加热室的结构内设计效筒体的厚度计算（工作压力为25Kpa,设计温度为65）材料采用Q345R由GB151-1999中规定低合金钢制圆筒的最小厚度（）为6mm。因此假设取加热室筒体的名义厚度为。有效厚度筒体计算长度筒体外径属于薄壁圆筒查过程设备设计图4-6得A=0.000096。A值的点位于曲线的左侧，因此因此满足要求。筒体和封头的厚度一样水压试验校核，强度校核，各个零部件的选取与效相似效加热室的结构内设计效筒体的厚度计算（工作压力为70Kpa,设计温度为90）材料采用Q345R由GB151-19

42、99中规定低合金钢制圆筒的最小厚度（）为6mm。因此假设取加热室筒体的名义厚度为。有效厚度筒体计算长度筒体外径属于薄壁圆筒查过程设备设计图4-6得A=0.000096。A值的点位于曲线的左侧，因此因此满足要求。筒体和封头的厚度一样水压试验校核，强度校核，各个零部件的选取与效相似3.4.3蒸发器分离室结构设计因为可以与料液接触，所以采用不锈钢。汽液分离室为圆筒形容器，顶部是标准椭圆形封头，底部是锥形封头。效分离室尺寸的确定 筒体高度及直径的确定气速：式中：蒸发室中蒸汽平均上升速度，m/s； 、 料液和蒸汽的密度，kg/m3； 雾沫携带因子查得 , 根据公式圆整取圆筒高度取为 H=2.5D=225

43、0mm 筒体厚度计算设计压力，焊接接头系数，选则材料为不锈钢，由过程设备设计查得， 对高合金钢制的容器，规定不包括腐蚀裕量的最小厚度应不小于2mm，若加上0mm腐蚀裕量，名义厚度至少应取2mm，由于钢材标准规格取2mm,又由于GB151-1999中规定高合金钢制圆筒的最小厚度（）为6mm。因此最终取加热室筒体的名义厚度为有效厚度 封头设计分离室上封头选用标准椭圆封头（不锈钢），则K=1，综合考虑取封头的其余各参数：DN900，容积，直边高度，曲边高度，质量分离室下封头选用锥形封头锥形封头采用不锈钢材，选择半锥角为60的CHC型带折边锥形封头。由化工容器及设备简明手册查得封头的其余各参数DN90

44、0，容积，直边高度，锥体高度，质量，圆弧半径支座的选取由JB/T4712选用B型耳式支座（材料Q235A）加热室质量充满分离室所需水质量总质量加热室实际安装4个支座，但考虑支座安装形式和承重的影响，按3个支座计算。则每个支座承受载荷根据JB/T4712，选用B3型耳式支座。 分离室水压试验校核式中: 内压容器的试验压力， 设计温度下的材料许用应力 , 试验温度下材料许用应力， 因此有效厚度为试验压力下筒体的薄膜应力由过程设备设计附录D-1查得，因为 ，所以水压试验安全效分离室尺寸的确定 筒体高度及直径的确定气速：式中：蒸发室中蒸汽平均上升速度，m/s； 、 料液和蒸汽的密度，kg/m3； 雾沫

45、携带因子查得 , 根据公式圆整取圆筒高度取为H=2.5D=3m 筒体厚度计算设计压力 假设其名义厚度为6mm有效厚度筒体外径属于薄壁圆筒查过程设备设计图4-6得A=0.00022查过程设备设计图4-6得B=28因此满足要求。 封头设计分离室上封头选用标准椭圆封头（不锈钢），由于筒体承受外压，则假设其名义厚度为6mm。有效厚度因此满足要求。封头的其余各参数：DN1200，容积，直边高度，曲边高度，质量分离室下封头选用锥形封头锥形封头采用不锈钢材，选择半锥角为60的CHC型带折边锥形封头。由化工容器及设备简明手册查得封头的其余各参数DN1200，容积，直边高度，锥体高度，质量，圆弧半径 支座的选取

46、由JB/T4712选用B型耳式支座（材料Q235A）加热室质量充满分离室所需水质量总质量加热室实际安装4个支座，但考虑支座安装形式和承重的影响，按3个支座计算。则每个支座承受载荷根据JB/T4712，选用B4型耳式支座。 分离室水压试验校核(外压)式中: 内压容器的试验压力， 因此有效厚度为试验压力下筒体的薄膜应力由过程设备设计附录D-1查得，因为 ，所以水压试验安全效分离室尺寸的确定 筒体高度及直径的确定气速：式中：蒸发室中蒸汽平均上升速度，m/s； 、 料液和蒸汽的密度，kg/m3； 雾沫携带因子查得 , 根据公式圆整取圆筒高度取为H=2.5D=4m 筒体厚度计算设计压力 假设其名义厚度为

47、6mm有效厚度筒体外径属于薄壁圆筒查过程设备设计图4-6得A=0.0001因此满足要求。 封头设计分离室上封头选用标准椭圆封头（不锈钢），由于筒体承受外压，则假设其名义厚度为6mm。有效厚度因此满足要求。封头的其余各参数：DN1600，容积，直边高度，曲边高度，质量分离室下封头选用锥形封头锥形封头采用不锈钢材，选择半锥角为60的CHC型带折边锥形封头。由化工容器及设备简明手册查得封头的其余各参数DN1600，,容积，直边高度，锥体高度，质量，圆弧半径 支座的选取由JB/T4712选用B型耳式支座（材料Q235A）加热室质量充满分离室所需水质量总质量加热室实际安装4个支座，但考虑支座安装形式和承

48、重的影响，按3个支座计算。则每个支座承受载荷根据JB/T4712，选用B4型耳式支座。 分离室水压试验校核(外压)式中: 内压容器的试验压力， 因此有效厚度为试验压力下筒体的薄膜应力由过程设备设计附录D-1查得，因为 ，所以水压试验安全效分离室尺寸的确定 筒体高度及直径的确定气速：式中：蒸发室中蒸汽平均上升速度，m/s； 、 料液和蒸汽的密度，kg/m3； 雾沫携带因子查得 , 根据公式圆整取圆筒高度取为H=2.5D=4.5m 筒体厚度计算设计压力 假设其名义厚度为8mm有效厚度筒体外径属于薄壁圆筒查过程设备设计图4-6得A=0.00012查过程设备设计图4-6得B=26因此满足要求。 封头设

49、计分离室上封头选用标准椭圆封头（不锈钢），由于筒体承受外压，则假设其名义厚度为8mm。有效厚度因此满足要求。封头的其余各参数：DN1800，容积，直边高度，曲边高度，质量分离室下封头选用锥形封头锥形封头采用不锈钢材，选择半锥角为60的CHC型带折边锥形封头。由化工容器及设备简明手册查得封头的其余各参数DN1800，容积，直边高度，锥体高度，质量，圆弧半径 支座的选取由JB/T4712选用B型耳式支座（材料Q235A）加热室质量充满分离室所需水质量总质量加热室实际安装4个支座，但考虑支座安装形式和承重的影响，按3个支座计算。则每个支座承受载荷根据JB/T4712，选用B5型耳式支座。 分离室水压试验校核(外压)式中: 内压容器的试验压力， 因此有效厚度为试验压力下筒体的薄膜应力由过程设备设计附录D-1查得，因为 ，所以水压试验安全3.5 大气冷凝器的设计计算3.5.1 需要的冷