华中赛区湖北民族硒都锦鲤团队1 3设备设计说明书

第一章总 第一章总 第二章塔设备设 2.1塔设备设计依 2.2塔设备简 2.3反应产物预分塔设 2.3.1塔设备选择要 2.4塔设备设计（以T0401为例 2.4.1塔设备设计步 2.4.2Aspen设 2.4.3设计条 2.4.4塔径的计 2.4.5溢流装 2.5塔板结构设 2.6塔板流体力学验 2.6.1压力验 2.8塔机械工程设 2.8.1塔高的计 2.8.2接管的计 2.8.3塔体和封头选 2.8.5裙座的设 2.8.6塔设备附 1 2.9.1设计依 2.9.2新型塔板简 第三章换热器设 2.9.1设计依 2.9.2新型塔板简 第三章换热器设 3.1换热器设计依 3.2换热器简 3.3换热器选用原 3.3.1基本要 3.3.2介质流 3.3.3终端温 3.3.4流速确 3.3.5压力 3.3.6传热膜系 3.3.7污垢系 3.3.8换热 3.4换热器选型实例 3.4.1使用软 3.4.2设计条件的确 3.4.3 design模 design模式结果分 Rating模 3.4.7结构参数设 3.4.8强度校 3.4.9换热器条件 3.5换热器选型实例 3.5.1使用软 3.5.2设计条件的确 2 design模 design模式结果分 Rating模 design模 design模式结果分 Rating模 3.5.7结构参数设 3.5.8强度校 3.5.9换热器条件 3.6新型封头的运 3.6.1设计依 3.6.2新型封头介 第四章储罐及回流罐的选 4.1概 4.2储罐选型依 4.3储罐系 4.3.1储罐系 4.4储罐的选 4.5原料储罐的选 4.5.2乙酸储罐的选 4.6产品储罐的选 4.6.1乙炔的基本性 4.6.2工艺要 4.6.3选型结 4.7产品储罐的选 4.7.2工艺要 4.7.3选型结 4.8回流罐的选 34.8.1T0203回流 4.8.2T0205回流 4.8.3T0206回流 4.8.4T0401回流 4.8.1T0203回流 4.8.2T0205回流 4.8.3T0206回流 4.8.4T0401回流 第五章气液分离器的设 5.1设计依 5.2气液分离器的分 5.2.1立式和卧式重力分离 5.3设计目 5.4气液分离器的设计 5.4.1气液分离器工艺参 5.4.2类型选 5.4.3尺寸设 第六章泵的选 6.1泵的概 6.2泵的类型及特 6.3泵的选型原 6.4选型依 6.4.2工艺参 6.4.3现场条 6.5泵（P0402）选 6.5.1进出口流 6.5.2扬程计 6.5.3选型结 第七章压缩机选 7.1概述及选型依 47.2压缩机类型及特 7.3选型原 7.2压缩机类型及特 7.3选型原 7.4选型示例（压缩机 7.4.1工艺条 7.4.2工艺计 7.4.3选型结 5第一 过程设备的基本要 过程设第一 过程设备的基本要 过程设备设计的作过程设备设计与选型的主要内（2）确定设备的材质。根据工艺操作条件（温度、压力、介质的性质）6些设备包括换热器系列、容器系列、搪玻璃设备系列以及圆泡罩、F1求（如防爆口、人孔、手孔、卸料口、液面计接口等些设备包括换热器系列、容器系列、搪玻璃设备系列以及圆泡罩、F1求（如防爆口、人孔、手孔、卸料口、液面计接口等7第二设备设2.1塔设备设计依2-1内容出版日期及标准《压力容150-第二设备设2.1塔设备设计依2-1内容出版日期及标准《压力容150-《压力容器封头25198-《钢制管法兰、垫片和紧固件HG/T20592~20635-2.2塔设备简8《补强圈 JB/T4736-《化工配管用无缝及焊接钢管尺寸选用系列 HG/T20553-《塔式容器 NB/T47041-《化工设备设计全书——塔设备 塔型项填料板式空塔气（生产能力液-气安装、检造塔型项填料板式空塔气（生产能力液-气安装、检造2.3反应产物预分塔设2.3.1塔设备选择要9材 金属及非金属材料均 一般用金属材持液 较 较塔效 较稳定、效率较压 较 塔型选择一般原2-3填料板式对于热敏性物料 塔型选择一般原2-3填料板式对于热敏性物料的蒸馏分离，因新型填的持液量较小，压降小，故可优先选择空操作下的填料塔容易发泡的物料，宜选用填料塔 填料塔可采用非金属材料，如陶瓷、塑 料，因为板式塔可选用液流通道较等 的塔板，堵塞的危险较小在分离程度要求高的情况下，因某些新 板式塔的塔盘种类和选2-4塔盘类优缺适用场浮阀宽舌型 板式塔的塔盘种类和选2-4塔盘类优缺适用场浮阀宽舌型塔盘类塔板效处理能 操作弹压结成泡罩 复 浮动喷射 压降小处理量大浮板易脱落、效率较 低、塔板效率 数较泡罩 较成熟操作稳阻力大、处理能力 筛3舌型3因构造简单、易于制造，浮阀塔的造价一般为泡罩塔的60%～80筛3舌型3因构造简单、易于制造，浮阀塔的造价一般为泡罩塔的60%～80浮阀 一 2.4塔设备设计（以T0401为例2.4.1塔设备设计步2-2.4塔设备设计（以T0401为例2.4.1塔设备设计步2-名用CUP-2-7SW6- AspenPlus 汽相质量汽相密液相粘流量，到积流量积流量液相温塔度，到流量，来度，来度，到度，来度，到达来到度，来张力，来1-3579汽相质量汽相密液相粘流量，到积流量积流量液相温塔度，到流量，来度，来度，到度，来度，到达来到度，来张力，来1-3579 2.4.3设计条该塔工作压力为1bar，设计压力取其工作压力1.1倍，因此设计压力为2-8设备直理论加料2.4.3设计条该塔工作压力为1bar，设计压力取其工作压力1.1倍，因此设计压力为2-8设备直理论加料项设计压力设计温度理论塔板位2-9进塔顶出塔底出质量流各组分质乙 体积流量 摩尔流量 醋水醋酸乙各组分摩尔流乙醋水醋酸乙2.4.4塔径的计2-液相气相质液相密气相密液醋水醋酸乙各组分摩尔流乙醋水醋酸乙2.4.4塔径的计2-液相气相质液相密气相密液相体气相体混合液量流流面张 醋 乙 各组分摩醋酸乙 醋 乙 各组分质醋酸乙 若设气体流通截面上的适宜气速为u'，当塔内处理的气体体积流量为VS若设气体流通截面上的适宜气速为u'，当塔内处理的气体体积流量为VSA'VS/u塔板的计算中，通常是以泛点气速f作为uu'(0.6~LufV 计算,其中的 由史密斯关联图(式中C为气体负荷因子，由C=2-L0.03949 V 一般常压塔取ℎ𝐿50~100𝑚𝑚，减压塔取ℎ𝐿25~30𝑚𝑚度ℎ𝐿80𝑚𝑚，则液滴沉降高度为液相表面张力0.02NL0.03949 V 一般常压塔取ℎ𝐿50~100𝑚𝑚，减压塔取ℎ𝐿25~30𝑚𝑚度ℎ𝐿80𝑚𝑚，则液滴沉降高度为液相表面张力0.02N/m时的气体负荷因子C20=0.14m/s，由于所处理的HT-hL=720mm0.02325340.14lcC L871.6023.04821ufV取u47.02239D2.4.5溢流装板距 2-液体流量塔径——2-液体流量塔径——2-2 9以 70以U形 单流 双流 阶梯流本次可取lw=0.7DAfD，D22.52AT44本次可取lw=0.7DAfD，D22.52AT44;0.090.09 0.44mAf;弓形降液管宽度Wd0.15D0.152.50.38mAf0.440.810.966s由于停留时间4s溢流堰长0.7D0.72.5 0.03949LW2-3可得，E=1.05，则堰上液层高度ℎ𝑜𝑤可由下式计22.841.050.039493600 可得，E=1.05，则堰上液层高度ℎ𝑜𝑤可由下式计22.841.050.039493600 w出口堰高hlhow0.080.056不畅，压力降增大，导致液泛发生的情况。同时，液体通过此间隙最大速度uoL 0.376m/l 1.75 由于uoL=0.376m/s<0.4m/s，故设计合理2.5塔板结构设c.分布区宽度WS'0.08m;脱气区宽度WS为d0=0.039m。初取阀孔动能因数F0=12u6.87m/oV 856N3.140.0392d 44为d0=0.039m。初取阀孔动能因数F0=12u6.87m/oV 856N3.140.0392d 44已知降液管宽度Wd0.38m，分布区宽度WS'取0.08m;脱气区宽度WS取=2[𝑥√𝑅2−𝑥2+180𝑅2𝑎𝑟𝑐𝑠𝑖𝑛xDWW1.25-0.380.08 2RDW1.250.05C2A2[0.791.220.7921.22sin1(0.79)]a取同一横排的阀孔中心距𝑡′=75𝑚𝑚t 856由于双溢流鼓泡区面积比单溢流小，故t值应该比计算值小，取由于塔直径D=2.5m，按同一横排的阀孔中心距t75mm，相邻两排间的距离t=20mm等腰三角形由于双溢流鼓泡区面积比单溢流小，故t值应该比计算值小，取由于塔直径D=2.5m，按同一横排的阀孔中心距t75mm，相邻两排间的距离t=20mm等腰三角形叉排方式得到最终的浮阀数。 塔板流体力学验2.6.1压力验1、塔板压塔板压降可用下式计算临界孔速 11因阀孔气速u0=6.87m/s,大于其临界阀孔气速𝑢0𝑐，故干板阻力计算式为23.048212871.602hdv可取充气系数为β=0.5，为则板上气液层阻力hlhwhow由于表面张力引起的阻力较小，此处忽略不计单板压降hfhdhl0.040.04PhfLg0.08871.6029.81可知压降在合理范围内2、溢流液泛校为防止降液管液泛现象发生，需控制降液管内液层高度𝐻𝑑≤∅(𝐻𝑇+ℎ𝑊)，略液面落差的影响，不设进口堰，可利用下式计算Lh S1.750.05lwh0Hdhwhowhfh0.0560.0240.080.03取降液管中泡沫层相对密度为∅=0.5，则有Hd'HH0.50.80.024TWHd满足𝐻𝑑≤∅(𝐻𝑇+ℎ𝑊) +1.36𝐿𝑆Hd'HH0.50.80.024TWHd满足𝐻𝑑≤∅(𝐻𝑇+ℎ𝑊) +1.36𝐿𝑆𝑍𝐿𝜌𝐿−F×ZLDWd2.50.38AA2A4.91-20.444.03m f0.145K=1.0，得7.02239 1.36LVSS100% 100%FL10.145KCF2-项数值及说备塔间距-塔径 适宜气速u’/m·s--溢流堰出-降液管底隙高-开孔率阀孔动能-孔心距-降适宜气速u’/m·s--溢流堰出-降液管底隙高-开孔率阀孔动能-孔心距-降液管内清液层高度-液体在降液管内停留时间 排间距 相邻二横排的中心线距临界阀孔气速u0c/m·s- 阀孔气速u0/m·s- 浮阀数/ 等腰三角形叉板上液层高度 溢流堰长 塔板 双溢流降液 分块式塔2-2-2-92-92-10CupTowerT03012.8塔2-10CupTowerT03012.8塔机械工程设2.8.1塔高的计NN42（包括塔顶和塔底人孔数 取HF=1（包括塔顶和塔底人孔数 取HF=1m。5 V HB0.785 0.785H=HD+(N-2-H21.52.52H=23.7+3.5+2×(0.5+0.04)=2.8.2接管的计接管的方位见塔设备的条件图，尺寸计算如下1、塔顶蒸汽接取塔顶蒸汽流,提取AspenV=25920.5m³/h，则管Vd10.785uv圆整后选取管子规格为实际2.8.2接管的计接管的方位见塔设备的条件图，尺寸计算如下1、塔顶蒸汽接取塔顶蒸汽流,提取AspenV=25920.5m³/h，则管Vd10.785uv圆整后选取管子规格为实际流Vuv0.785d2（1.4812、回流取回流液体流，液相体积L=90.67m³/h，则回流管径Vd20.785u（1.49v圆整后取管子规格为实际流Vuv0.785d2（1.5023、进料取进料管液体流速，液相体积流量Vd30.785u（1.51v圆整后Vuv0.785d2实际流（1.5234、塔底液体出料管取料液流速，液相体积L=109m³/h，Vd40.785u（1.53v圆整后取管子规格Vuv0.785d2实际流（1.5445、塔底气体进料管取气体流速，气相Vd40.785u（1.53v圆整后取管子规格Vuv0.785d2实际流（1.5445、塔底气体进料管取气体流速，气相体积流L18466m³/h，则进Vd50.785u（1.55v圆整后取管子规格Vuv0.785d2实际流52.8.3塔体和封头选精馏塔内操作压力为0.11MPa，操作温度为95℃，从耐腐蚀性和抗压耐温面考虑，因此选择Q345R作为塔体和封头的材料 筒体及封头壁厚计1、筒体壁厚计该塔内径为2.5m，设计压力取P==0.11MPa；设计温度取95℃。焊缝接头系取𝜙=0.85已知该设计温度下，14Cr1MoR在厚度6~16mm时，[δ]t故由圆筒计算公式 0.11 0.86mmt21890.852C不锈钢腐蚀裕量可取2mm，钢板负偏差可取0.3mm，名义厚度至少取6mm于塔体较高，考虑风载荷、地震载荷的影响，底部截面轴向压应力较大，通过计算，最终选择塔体壁厚为10mm2、封头壁厚计对于标准椭圆封头厚度 0.11 0.86mm21890.850.5t2C1-GB150.3- 0.11 0.86mm21890.850.5t2C1-GB150.3-C 试验温度许用应力设计温度许用应力试验温度下屈服点焊接接头系数 pc =2[]t =e=n-C1-C2=n=GB150.3-C 设计温度许用应力pT1.25p[]= GB150.3-C 设计温度许用应力pT1.25p[]= 的应力水平TT0.90ReL=pT.(DieT 2e =T2e[]t[pw]=(Die)=设计温度下计算应pc(Diet =t试验温度许用应力焊接接头系数[pT1.25p[]0.4379T0.90ReL=pT.(KDi0.5试验温度许用应力焊接接头系数[pT1.25p[]0.4379T0.90ReL=pT.(KDi0.5ehT 2eh =T1 D262i K= i= Kpc h=2[]t0.5 =eh=nh-C1-C2=min=nh=压 2[]t[pw]=KDi0.5eh=1-GB150.3-C 设计温度许用应力试验温度许用应力焊接接头系数[pT1.25p[1-GB150.3-C 设计温度许用应力试验温度许用应力焊接接头系数[pT1.25p[]0.4379T0.90ReL=pT.(KDi0.5ehT 2eh =T1 D262i K= i=2.8.5裙座的设焊接长度：l2n裙座筒体上端面至塔釜椭圆封头切线距离2.8.5裙座的设焊接长度：l2n裙座筒体上端面至塔釜椭圆封头切线距离h100mmR50mm Kpc h=2[]t0.5 =eh=nh-C1-C2=min=nh=压 2[]t[pw]=KDi0.5eh=管距裙座筒体上部的距离为180mm。管距裙座筒体上部的距离为180mm。18mm裙座底部截面内径接形式℃2应力裙座与筒体连接段在裙座上同一高度处较大孔个数0裙座较大孔中心高度裙座上较大孔（或宽度）0裙座上较大孔引出管厚度00地脚螺栓材料名称地脚螺栓材料许用应力0地脚螺栓个8地脚螺栓公称直径全部筋板块相邻筋板最大外侧间距筋板内侧间盖板上地脚螺栓孔直径有垫板上地脚螺栓孔直径基础环板外裙座与筒体连接段在裙座上同一高度处较大孔个数0裙座较大孔中心高度裙座上较大孔（或宽度）0裙座上较大孔引出管厚度00地脚螺栓材料名称地脚螺栓材料许用应力0地脚螺栓个8地脚螺栓公称直径全部筋板块相邻筋板最大外侧间距筋板内侧间盖板上地脚螺栓孔直径有垫板上地脚螺栓孔直径基础环板外基础环板名义厚度裙座与筒操作质 m0m01m02m03m04m05ma最小质 m0m010基础环板名义厚度裙座与筒操作质 m0m01m02m03m04m05ma最小质 m0m010.2m02m03m04ma风弯矩MIIPl/2 (l /2) (l /2) 88nMII(2/T)2Ym(hh)(h 横风向弯矩Mca knMII(2/T)2 m(hh)(h T k横风向弯矩Mca k顺风向弯矩 顺风向弯矩 max(MII,(MII)2(MII)2组合风弯 88nMIIF(hh 地震弯 k 注:计及高振型时,此项按B.24计0000偏心弯 Meme0000最大弯矩 max(MIInMIIF(hh 地震弯 k 注:计及高振型时,此项按B.24计0000偏心弯 Meme0000最大弯矩 max(MIIM,MII0.25MIIM 需横风向计算时 max(MIIM,MII0.25MIIM 88nFmhF00/mh(i1,2,..,n ii k垂直地震 k000011PcDi/ (mIIgFII)/D i 4MII/ i (mIIgFII)/D i31PTDi/ mIIg/D i 4(0.3MIIM)/ iBA223123A312BA223123A312A42(pT9.81Hw)(Diei)/1:ijiji=1操作工 j=1设计压力或试验压力下引起的轴向应力（拉i=2检修工 j=2重力及垂直地震力引起的轴向应力（压i=3液压试验工况 []t设计温度下i=1操作工 j=1设计压力或试验压力下引起的轴向应力（拉i=2检修工 j=2重力及垂直地震力引起的轴向应力（压i=3液压试验工况 []t设计温度下材料许用应力B设温度轴向稳定的应力许用值注2:A1:轴向最大组合拉应 A2:轴向最大组合压应A3:液压试验时轴向最大组合拉应 A4:液压试验时轴向最大组合压应注3:单位如下质量: 弯矩: 应力:(D4D4Z 基础环板抗弯断面模 (D2D2Ab 基础环板面 max(M b,M 基础环板计算力 xbmax y M00/Z(mgF00)/b max0 中大0.3M0M)/Z g/ 受风载时基础环板与基础表面间虚拟的最大拉应力M00Mm min M000.25M00MmgF 0 d 4BAb 地脚螺栓需要的螺纹小 筋板压应力 nl1G'z 盖板最大应 4(l'd)2(l 筋板压应力 nl1G'z 盖板最大应 4(l'd)2(l'd) 对接接头横截面Dit对接接头抗弯断面模数D /it4MJ mJJgFJmax D Dit it搭接接头抗剪断面模数Z otMJ mJJgFJmax 0.3MJJ mJJ e 000m0.3MJJ mJJ e 000m0m01m02m03m04m05mamminm010.2m02m03m04mammaxm01m02m03m04mamwsss2.8.6塔设备附pr1.25PP(D)0.9 2.8.6塔设备附pr1.25PP(D)0.9 e风载对直立容器总的横推力N地震载荷对直立容器总的横推力N00s新型组合导向浮阀塔板的2.9.1设计依压塔的应用[J]2004,32(1)2.9.2新型塔板简新型组合导向浮阀塔板的2.9.1设计依压塔的应用[J]2004,32(1)2.9.2新型塔板简L≤60m3m·h(5)2-2-第三热器设3.1换热器设计依内容出版日期及标准《热交换GB/T151-第三热器设3.1换热器设计依内容出版日期及标准《热交换GB/T151-《化工配管用无缝及焊接钢管尺寸选用系列HG/T20553-《容器支JB/T4712-3.2换热器简《补强圈 JB/T4736-《钢制管法兰、垫片和紧固件 HG/T20592~20635-《压力容器 GB150-《化工设备设计全书—换热器 3.3换热器选用原3.3.1基本要3.3.2介质3.3换热器选用原3.3.1基本要3.3.2介质流3.3.3终端温3.3.4流速确3-流体在直管内常见3.3.3终端温3.3.4流速确3-流体在直管内常见适壳程内的常见适宜流冷却水（淡水低粘度油油类蒸3.3.5压力气液混合流 高粘度油 油类蒸 冷却用海 低粘度油 物 流速 物 流速3-压力降0~0.7(MPa表压下同3.3.6传热膜系传热面两侧的传热膜系数13-压力降0~0.7(MPa表压下同3.3.6传热膜系传热面两侧的传热膜系数1、2如相差很大时，值较小的一侧将成为控制传热效果的主要因素，设计换热器时，应尽量增大较小这一侧的传热膜系数，最好能使两侧的值大体相等。计算传热面积时，常以小的一侧为基准。增加3.3.7污垢系3.3.8换热 真空（0~0.1MPa绝压 3-4材钢管标外径×厚度碳GB8163-不锈GB2270-3-4材钢管标外径×厚度碳GB8163-不锈GB2270- 换热器选型实例3.4.1使用软3-名用AspenDesignand 换热器选型实例3.4.1使用软3-名用AspenDesignandRating3.4.2设计条件的确3-温质量流气相质量流股名主要组/(率热流体出热流体入 SW6- AspenPlus 冷流体出一般有：设计压力=（绝对压力-外界大气压）×安全阀系数（1.05~1.1，壳程设计压力=0.1×1.1=0.11MPa,管程设计压力=0.1×1.1=0.11MPa,130~200℃，冷流体出一般有：设计压力=（绝对压力-外界大气压）×安全阀系数（1.05~1.1，壳程设计压力=0.1×1.1=0.11MPa,管程设计压力=0.1×1.1=0.11MPa,130~200℃，EDR热阻经验系数，有机物的污垢系数为0.00018𝑚2·K/W。物管壳进口温度出口温度 物 冷流 热流冷流体入 醋酸、乙炔设计压力换热面积2-管程主要物介质名组质量流二氧化乙醋壳程主要物介质名二氧化乙设计压力换热面积2-管程主要物介质名组质量流二氧化乙醋壳程主要物介质名二氧化乙乙醋3.4.3 design模EDR醋酸乙 丙 乙 硫化 醋酸乙 乙 硫化 选用材 设计温度 尺/类1并1串13-尺/类1并1串13-3-面积/台(有效 24.2m2壳数/台1面积/壳(有效 design模式结果分 design模式结果分1.75m/s，1.88m/s Rating模 Rating模式结果分 Rating模式结果分1.3m/s，1.8m/s，3.4.7结构参数设嵌入后焊接，适合于壳体压力不高的场合（4）传热嵌入后焊接，适合于壳体压力不高的场合（4）传热换热管规格φ19×2mm，排列方式为正三角形分布，中心距为23mm，通过管修正后，换热管根数986mAspen如图（5）折流（6）换热管固定成管束，用拉杆将折流板固定在合适的位置上，拉杆用螺母固2、换热器结构形式及尺寸一3-8换热器确定换E0301型号BEM400-0.11-34.6-6/19-1-3、折流板形式3-8换热器确定换E0301型号BEM400-0.11-34.6-6/19-1-3、折流板形式与间距一本换热器采用单弓形折流板，折流板的间距为600mm，板数为84、接管尺寸及方壳程进口接管尺寸为φ219×6mm，出口接管尺寸管程进口接管尺寸为φ219×7mm，出口接管尺寸为接管的方位见图2-13换热器结构示意3.4.8强度校1、设备筒体厚度校3-9筒体厚内压圆筒校计算单中航一集团航空动力控制系统研究计算所依据的标GB150.3-计算条筒体简C 试验温度许用应力设计温度许用应力试验温度下屈服点焊接接头系数 pc =2[]tC 试验温度许用应力设计温度许用应力试验温度下屈服点焊接接头系数 pc =2[]t =e=n-C1-C2=n pT1.25p[]= 的应力水平TT0.90ReL=pT.(DieT 2e =3-GB150.3-Mm 试验温度许用应力M设计温度许用应力M试验温度下屈服点Mmm焊接接头系数 pc =2[]t =3-GB150.3-Mm 试验温度许用应力M设计温度许用应力M试验温度下屈服点Mmm焊接接头系数 pc =2[]t =e=n-C1-C2=n T2e[]t[pw]=(Die)=pc(Diet =t3-GB150.3-C 设计温度许用应力试验温度许用应力pT1.25p[]= 3-GB150.3-C 设计温度许用应力试验温度许用应力pT1.25p[]= 的应力水平TT0.90ReL=pT.(DieT 2e =T2e[]t[pw]=(Die)=pc(Diet =t焊接接头系数[pT1.25p[]0.1600T0.90ReL=pT.(KDi焊接接头系数[pT1.25p[]0.1600T0.90ReL=pT.(KDi0.5ehT 2eh =T1 D262i K= i= Kpc h=2[]t0.5 =eh=nh-C1-C2=min=nh=压 2[]t[pw]=KDi0.5eh=GB150.3-C 试验温度许用应力设计温度许用应力试验温度下屈服点焊接接头系数 pc =2[]t =eGB150.3-C 试验温度许用应力设计温度许用应力试验温度下屈服点焊接接头系数 pc =2[]t =e=n-C1-C2=n=pT=1.25p[]=0.1600 (或由用户输的应力水平TT0.90ReL=pT.(DieT 2e =T2e[]t[pw]=(Die)=pc(Diet =3-GB150.3-C 设计温度许用应力试验温度许用应力焊接接头系数[pT1.25p[]3-GB150.3-C 设计温度许用应力试验温度许用应力焊接接头系数[pT1.25p[]0.1600T0.90ReL=pT.(KDi0.5ehT 2eh =Tt3-设计单 设计温度平均金属温度t0装配温度ts51 D3-设计单 设计温度平均金属温度t0装配温度ts51 D262i K= i= Kpc h=2[]t0.5 =eh=nh-C1-C2=min=nh=压 2[]t[pw]=KDi0.5eh=数s1.016e-5Di壳程圆筒名义厚度壳程圆筒有效厚度壳程圆筒内直径横截面积A=0.25mmAs=sDi+smm材料名称:设计温度th箱圆筒名义厚度管箱圆筒有效厚度数s1.016e-5Di壳程圆筒名义厚度壳程圆筒有效厚度壳程圆筒内直径横截面积A=0.25mmAs=sDi+smm材料名称:设计温度th箱圆筒名义厚度管箱圆筒有效厚度材料名称:管子平均温度0管子外径管子壁厚2管子根数换热管中心tst平均金属温度下管子材料热膨胀系数1.016e-mmat(dt换热管长度换热管有效长度(两管板内侧间距)管管子回转半径i0.25d2d2t管子受压失稳当量长度2Et/系数Cr 比值i C管管子回转半径i0.25d2d2t管子受压失稳当量长度2Et/系数Cr 比值i C t管子稳定许用压应力( i 1.5(lcr Rt liCcr []creL1cr管子稳定许用压应 ( i 1.5 2Cr材料名称:设计温度trE设计温度下弹性模 5管板腐蚀裕量0管板输入厚度管板计算厚度管板分程处面积0At0.866nS2AdAtnS2Ad(正管板布管区当量直径Dt 4At/AlAt0.25nd4E 管板开孔抗弯刚 =(管板材料波桑比p9E管箱圆筒抗弯刚度D12(1hhe2)(管箱圆筒材料波桑比h 7K43(12 管箱圆筒常数 E壳程圆筒抗弯刚度D12(1se2E管箱圆筒抗弯刚度D12(1hhe2)(管箱圆筒材料波桑比h 7K43(12 管箱圆筒常数 E壳程圆筒抗弯刚度D12(1se2)(壳程圆筒材料波桑比s 7K43(12 壳程圆筒常数 换热管束与不带膨胀节壳体刚度之比QEtna(EsAs换热管束与带膨胀节壳体刚度之比QexEtna(EsAsKexL)(EsAsKex121(2Q(12)Q) 系 t121 )Qex-( 系 MHMHtK21.32 Ena/Et管子加强系 ,KN2Et管束弹性基础系 N/管板布管区当量直径与壳体内径之比tDt/管板周边不布管区无量纲宽度k=K(1t系数Al系数na4焊接许用拉脱应力膨胀节总体轴向刚度换热器各部件最大应力psptpspspt-1.637e--4.472e--1.782e-4.572e-3.727e--1.782e--5.789e-1.822e--1.782e-9.108e--1.603e--4.572e--3.727e--5.789e--1.603e--1.822e--1.822e--4.572e--1.822e-1.046e-2.985e--2.985e-psptpspspt-1.251e-1.251e-1.251e-00--换热器各部件最大应力psptpspspt-1.637e--4.472e--1.782e-4.572e-3.727e--1.782e--5.789e-1.822e--1.782e-9.108e--1.603e--4.572e--3.727e--5.789e--1.603e--1.822e--1.822e--4.572e--1.822e-1.046e-2.985e--2.985e-psptpspspt-1.251e-1.251e-1.251e-00--1.251e--1.251e--1.251e------1.379e-1.379e-1.379e-00------psptpspsptMHM--H--t---------2---444444-5.436e-500---2---444444-5.436e-500管板名义厚度npsptpspsptpsptpspsptpsptpspsptpsptpspsptpsptpspspt---3----1-1-------- psptpspspt---3----1-1-------- psptpspsptpsptpspsptpsptpspsptC20(GB9948)试验温度许用应力设计温度许用应力焊接接头系数 =2[]t =C20(GB9948)试验温度许用应力设计温度许用应力焊接接头系数 =2[]t =e=n-C1-C2=n=2e[]t Do =Pc(Doet =t3--C设计温度许用应力焊接接头系数=e=n-C1-C2=n3--C设计温度许用应力焊接接头系数=e=n-C1-C2=n=L=Do=AA=BB=D/ [p]D当 时 o/e当Doe20e3-CN许用应力[]法兰公称直径d螺栓根径d数量个垫片DDhNmbe3-CN许用应力[]法兰公称直径d螺栓根径d数量个垫片DDhNmb b=b0> b=2.53 DG=(D外+D内)/2b0>6.4mm DG=D外-2b螺 预紧状态下需要的最小螺栓载荷WaWa=πbDGy=N[p]min{(2.250.0625)B,2o(1Do/ Do/=1Do/螺 L =Lmin Lmax形 螺 L =Lmin Lmax形 操作状态下需要的最小螺栓载荷WpWp=Fp+F=NAm=max(Ap,Aa)=实际使用螺栓总截面积 dAb 41=力 操作MpFD=0.785Di=NLD=LA+=MD=FD=FG==NLG=0.5(Db-DG)=MG=FG=FT=F-=NLT=0.5(LA++LG=MT=FT=外压:MpFD(LDLG)+FT(LT-LG);内压:MpMD+MG+MTMp=51893568.0MaW=NLG 计算力矩Mo=Mp与Ma[]ft/[]f中大 Mo=h0 Di0h/ho=K=Do/DI=10K9-5ZY查图9-3和图eFIh0h0 Di0h/ho=K=Do/DI=10K9-5ZY查图9-3和图eFIh0查图9-5和图1/of=整体法d1Uho =松式法d1Uho =3f ==4fe1 =剪应力计 预紧状1WD i10.8操作状Wp D i0.8 δf80.0mm计 许 HfMo2 1.5[]=267.0f2.5[]t=367.8n兰设计的任意式法兰, n7、开孔补强的校3-18开孔补开孔补强计计算单计算方法GB150.3-接管 孔设计条件简图计算压设计温℃壳体型圆形筒壳体材名称及类板R(1.33fe1)M02f7、开孔补强的校3-18开孔补开孔补强计计算单计算方法GB150.3-接管 孔设计条件简图计算压设计温℃壳体型圆形筒壳体材名称及类板R(1.33fe1)M02f []t=f校核合M0YZ 2 []t=f校核合max(0.5(HR),0.5(HT=[]t=f校核合J52.14VIMoE2K o1校核合法兰校核结校核合系数φ12壳体材料许用应力接管轴线与筒体表面法线的0凸形封头上接管轴线与封头12补强圈厚度负偏差接管材料许用应力1系数φ12壳体材料许用应力接管轴线与筒体表面法线的0凸形封头上接管轴线与封头12补强圈厚度负偏差接管材料许用应力1补强圈强度削弱系数0数fr13.4.9换热器条件补强区有效宽度接管有效内伸长度面积A壳体多余金属面积3.4.9换热器条件补强区有效宽度接管有效内伸长度面积A壳体多余金属面积 A- 换热器选型实例3.5.1使用软3-名用AspenDesignandRating3.5.2设计条件的确3-质量流气相质量流股名主要组/(率热 换热器选型实例3.5.1使用软3-名用AspenDesignandRating3.5.2设计条件的确3-质量流气相质量流股名主要组/(率热流体出1冷流体出03-热流体主要物质名质量分氮氯化甲一氧化 氢 冷流体入 冷却热流体入 乙炔、乙烷SW6- AspenPlus 氩乙=（绝对压力-外界大气压）×安全阀系数（1.05~1.1，壳程设计压力=5.2×1.1=5.72MPa,40~249.055℃，20~25℃，氩乙=（绝对压力-外界大气压）×安全阀系数（1.05~1.1，壳程设计压力=5.2×1.1=5.72MPa,40~249.055℃，20~25℃，EDR0.00018𝑚2·K/W，冷却水的污垢系数为物管壳物 冷流 热流乙 硫化 进口温度设计压力换热面积3-壳程主要物质名质量分1-丁顺式-2异丁甲基丙烯氧进口温度设计压力换热面积3-壳程主要物质名质量分1-丁顺式-2异丁甲基丙烯氧管程主要物质名1-丁反式-2-丁 异丁 二氧化 氮 正丁 反式-2-丁 异丁 选用材 设计温度 出口温度 顺式-2异丁甲基丙烯氧 design模EDR顺式-2异丁甲基丙烯氧 design模EDR尺 675 3900mm类 BEM卧式/立式Hor接 并 串联 壳数/台 面积/壳(有效二氧化 氮 正丁 design模式结果分 design模式结果分0.45m/s，2.98m/s0.45m/s，2.98m/s Rating模3-3- Rating模式结果分 Rating模式结果分1.49m/s，1.63m/s3.5.7结构参数设1、机械设（1）管板的选管板用来固定3.5.7结构参数设1、机械设（1）管板的选管板用来固定换热管并起着分隔管程、壳程的作用，这里选择固定式管板作法兰的管板（2）管子与管板的连换热管与管板的连接在管壳式换热器的设计中，是一个比较重要的结构部分它不仅加工工作量大，而且必须使每个连接处在设备的运行中，保证介质无泄及承受介质压力的能力。由于强度胀接结构简单，换热管修补容易，本换热器用带环形槽的强度胀接，以提高抗拉脱力及增强密封性（3）管板与壳体的连管板与壳体的连接采用焊接，且管板兼作法兰。该结构在管板上开槽，壳嵌入后焊接，适合于壳体压力不高的场合（4）传热换热管规格φ19×2mm，排列方式为正三角形分布，中心距为23mm，通过管修正后，换热管根数1267管4500m。利模拟出来的管排列如图（5）折流（5）折流（6）换热管固定成管束，用拉杆将折流板固定在合适的位置上，拉杆用螺母固2、换热器结构形式及尺寸一3-换热器确定换热E-201-1型号BEM1000-0.11-332.5-4.5/19-3、折流板形式与间距一本换热器采用单弓形折流板，折流板的间距为300mm，板数为134、接管尺寸及方壳程进口接管尺寸为φ159×4mm，出口接管尺寸管程进口接管尺寸为φ425×4mm，出口接管尺寸为接管的方位见图2.6-8换热器结构示3.5.8强度校3-GB150.3-C 试验温度许用应力设计温度许用应力试验温度下屈服点焊接接头系数 pc =2[3.5.8强度校3-GB150.3-C 试验温度许用应力设计温度许用应力试验温度下屈服点焊接接头系数 pc =2[]t =e=n-C1-C2=n pT1.25p[]= 的应力水平TT0.90ReL=pT.(DieT 2e =T3-GB150.3-C 试验温度许用应力设计温度许用应力试验温度下屈服点焊接接头系数 pc =2[]t =3-GB150.3-C 试验温度许用应力设计温度许用应力试验温度下屈服点焊接接头系数 pc =2[]t =e=n-C1-C2=n pT1.25p[]= T0.90ReL=2e[]t[pw]=(Die)=pc(Diet =t3-GB150.3-C 设计温度许用应力试验温度许用应力pT.(Di3-GB150.3-C 设计温度许用应力试验温度许用应力pT.(DieT 2e =T[pw]=(Die)=pc(Diet =t焊接接头系数[pT1.25p[]0.1600T0.90ReL=pT.(KDi0.5焊接接头系数[pT1.25p[]0.1600T0.90ReL=pT.(KDi0.5ehT 2eh =T1 D262i K= i= Kpc h=2[]t0.5 =eh=nh-C1-C2=min=nh=压 2[]t[pw]=KDi0.5eh=GB150.3-C (试验温度许用应力设计温度许用应力试验温度下屈服点焊接接头系数 pc =2[]t =e=nGB150.3-C (试验温度许用应力设计温度许用应力试验温度下屈服点焊接接头系数 pc =2[]t =e=n-C1-C2=n=pT1.25p[]= 的应力水平TT0.90ReL=pT.(DieT 2e =T[pw]=(Die)=pc(Diet =t3-中航一集团航空动力控制系统研究所GB150.3-C 设计温度许用应力试验温度许用应力焊接接头系数[pT3-中航一集团航空动力控制系统研究所GB150.3-C 设计温度许用应力试验温度许用应力焊接接头系数[pT1.25p[]0.1600T0.90ReL=pT.(KDi0.5ehT 2eh =T3-不带法兰固定式管板(b)腐蚀设 6设计温度平均金属温度t0装配温度t设计温度下许用应 3-不带法兰固定式管板(b)腐蚀设 6设计温度平均金属温度t0装配温度t设计温度下许用应 平均金属温度下弹性模量1 D262i K= i= Kpc h=2[]t0.5 =eh=nh-C1-C2=min=nh=压 2[]t[pw]=KDi0.5eh=平均金属温度下热膨胀系数s-壳程圆筒内径壳程圆筒名义厚度壳程圆筒有效厚度壳程圆筒内直径横截面积A=0.25As=sDi+s端部圆筒平均金属温度下弹性模量端部圆筒平均金属温度下热膨胀系数端部圆筒名义厚度端部圆筒有效厚度As=sDi+s平均金属温度下热膨胀系数s-壳程圆筒内径壳程圆筒名义厚度壳程圆筒有效厚度壳程圆筒内直径横截面积A=0.25As=sDi+s端部圆筒平均金属温度下弹性模量端部圆筒平均金属温度下热膨胀系数端部圆筒名义厚度端部圆筒有效厚度As=sDi+s设计温度t管箱圆筒名义厚度管箱圆筒有效厚度管子平均温度0设计温度下管子材料许用应 s设计温度下管子材料弹性模量Et设计温度t设计温度下许用应 设计温度下弹性模 管板腐蚀裕量8平均金属温度下管子材料弹性模量平均金属温度下管子材料热膨胀系数mm/mm管子外径管子壁厚2管子根数换热管中心a设计温度t设计温度下许用应 设计温度下弹性模 管板腐蚀裕量8平均金属温度下管子材料弹性模量平均金属温度下管子材料热膨胀系数mm/mm管子外径管子壁厚2管子根数换热管中心at(dt换热管长度换热管有效长度(两管板内侧间距)管束模数KtEtna/管子回转半径i0.25d2(d )t管子受压失稳当量长度2E/系数Cr 比值lcr Ccr cr 管子稳定许用压应力( i 1.5(lcr Rt iCcr creL1cr管子稳定许用压应 ( i 1.5 2Cr管板输入厚度管板计算厚度管板分程处面积0K21.32 Ena/Et管子加强系 K管板和管子胀接(焊接)高度胀接许用拉脱应力焊接许用拉脱应力f0比值h管板输入厚度管板计算厚度管板分程处面积0K21.32 Ena/Et管子加强系 K管板和管子胀接(焊接)高度胀接许用拉脱应力焊接许用拉脱应力f0比值h比值"/ 0管箱圆筒壳常数kh C"2(1k")/(kD系 h h4.4kD[1(1k")2](h)3hi hf 系 2E 2"K" fffEh" 12DibfDi 0bfDfDi0管板延长部分凸缘外直径0比值s/壳程圆筒壳常数ks C'2(1k)/(kD系 s s4.4k壳程圆筒壳常数ks C'2(1k)/(kD系 s s4.4kD[1(1k')2](/D系 s s 12E'b2'K' ff fE' 12DibfDi 旋转刚度(cK0)KK Kf旋转刚度无量纲参 4膨胀节波峰处内直径Dexex )系 0膨胀节总体轴向刚度~管板第一弯矩系数 (按K, <<GB/T151-2014>>图7-~系 KK~系数G2(按KKf查<<GB/T151－2014>>图7-Et换热管束与不带膨胀节壳体刚度之比QEs换热管束与壳体刚度之Etna(EsAsKexQ EAK （带膨胀节 ss （不带膨胀节比值 '/0=t(tt-t0)-s(ts-t00当量压力组合Pc66PasPs （直管P=t(tt-t0)-s(ts-t00当量压力组合Pc66PasPs （直管PPnKb2 s （波纹管边界效应压力组合PbC' PbMb边界效应压力组合系 管板边缘力矩系 MM管板第二弯矩系数m2(按K,Qex<<GB/T151-2014>>7-14(a)AlA0.25nd管板布管区面积(三角形布管)At0.866nS2AtnS2管板布管区当量直径Dt 4At/Al系数na系数0.40.61Q2ex(Q 系数t0.4(10.6Qex管板布管区当量直径与壳体内径之比tDt/管板周边不布管区无量纲宽度k=K(1t换热管轴向应力1 G2 tPcQGPa ttt3t换热管轴向应力1 G2 tPcQGPa ttt3ttt~mm1管板总弯矩系 1ff--管板径向弯矩系数fG13系 管板径向应力1(1~r=4Qex管板布管区周处剪切应力系 1 ~p=4Qex1.051e-1.051e- DrrPai r3r prr壳体轴向应A(1) As(QexG2)c壳体轴向应A(1) As(QexG2)c53c换热管与管板连接拉脱t应力q=t(tt-t0s(ts-t00当量压力组PcPt(1--PatPt（直管P-PnKb2 t 1（波纹管--P0.15C'P0.85C" --边界效应压力组合系数 Mb 3.223e-3.223e- MM3.223e-3.223e-~3.933e-3.933e-管板径向应 DrPi 1.5r3tr管板布管区周边剪切应管板径向应 DrPi 1.5r3tr管板布管区周边剪切应 Pa~ p-0.5r-1.5r换热管轴向应力1 G2QexP Q a tt3tt管板总弯矩系数mm1管板布管区周边径向弯矩系数系数frb管板布管区最大径向弯矩系数系数fri--管板径向弯矩系数f--G13系 --~r1(1-1-1.848e-4Qex~p19.341e-4QexA[P(1)P (QexGA[P(1)P (QexG2)5.709e-c=3c换热管与管板连接拉脱t应力qPsPt=t(tt-t0)-s(ts-00 PcPsPt(1PasPstPt （PP-PnKb2 s t 管 （波纹管--边界效应压力组合PbC(Ps0.15Pt) Mb -3.877e--3.877e- 管板边缘力矩系数MM-3.877e--3.877e-~--G13系 --管板径向应力系1(1~r=4Qex-3.369e--3.369e- 1 ~p=4Qex9.336e-9.336e-G13系 --管板径向应力系1(1~r=4Qex-3.369e--3.369e- 1 ~p=4Qex9.336e-9.336e- DrrPair3r Pa~ p-r-r1 G2 P Q a tt3t壳程圆筒轴向应A[P(1)P (QexG2)c3c换热管与管板连接拉脱应力qmm1管板总弯矩系 1--管板布管区周边径向弯矩系数系数frb--管板布管区最大径向弯矩系数系数fri--管板径向弯矩系数f--3-3-C (管试验温度许用应力设计温度许用应力焊接接头系数 =2[]t =e=n3-3-C (管试验温度许用应力设计温度许用应力焊接接头系数 =2[]t =e=n-C1-C2=n=2e[]t Do =Pc(Doet =t管板名义厚度-C20(GB9948)设计温度许用应力焊接接头系数=e=n-C1-C2=n=-C20(GB9948)设计温度许用应力焊接接头系数=e=n-C1-C2=n=L=Do=AA=BB=D/ [p]D当 时 o/e当Doe20[p]min{(2.250.0625)B,2o(1 Do/ Do/ Do/ -C设计温度许用应力焊接接头系数=e=n-C1-C2=n=-C设计温度许用应力焊接接头系数=e=n-C1-C2=n=L=Do=AA=BB=D/ [p]D当 时 o/e3- CN许用应力[]法兰公称直径d螺栓根径d数量个垫片DDhN3- CN许用应力[]法兰公称直径d螺栓根径d数量个垫片DDhNmb b=b0> b=2.53 DG=(D外+D内)/2b0>6.4mm DG=D外-2b螺 当Doe20[p]min{(2.250.0625)B,2o(1 Do/ Do/ Do/=螺 L =Lmin 载荷WaWa=πbDGy=N载荷WpWp=Fp+F=NAm=max(Ap,Aa)=实际使用螺栓总截面积螺 L =Lmin 载荷WaWa=πbDGy=N载荷WpWp=Fp+F=NAm=max(Ap,Aa)=实际使用螺栓总截面积 dAb 41=力 操作MpFD=0.785Di=NLD=LA+=MD=FD=FG==NLG=0.5(Db-DG)=MG=FG=FT=F-=NLG)=MT=FT=外压:Mp=FD(LD-LG)+FT(LT-LG); 内压:Mp=MD+MG+MTMp=78731480.0MaW=NLG 计算力矩Mo=Mp与Ma[]ft/[]f中大 Mo=Lmax形 h0 Di0h/ho=K=Do/DI=0K9-5ZY查图9-3和图Lmax形 h0 Di0h/ho=K=Do/DI=0K9-5ZY查图9-3和图eFh查图9-5和图1/of=整体法d1Uho =松式法d1Uho =3f ==4fe1 =剪应力计 预紧状1WD i10.8操作状Wp D i0.8 δf62.0mm计 许 HfMo 1.5[]=252.2f2.5[]t=351.8n兰设计的任意式法兰,7、开孔补强的校3-33开孔补强的校开孔补强计计算单接管 计算方法GB150.3-2011等面积补强法，单设计条件简图计算压设计温℃壳体型圆形筒壳体材名称及类板力取 nR(1.33fe1)7、开孔补强的校3-33开孔补强的校开孔补强计计算单接管 计算方法GB150.3-2011等面积补强法，单设计条件简图计算压设计温℃壳体型圆形筒壳体材名称及类板力取 nR(1.33fe1)M02f []t=f校核合M0YZ 2 []t=f校核合max(0.5(HR),0.5(HT=[]t=f校核合J52.14VIMoE2K o1校核合法兰校核结校核合系数φ12壳体材料许用应力接管轴线与筒体表面法线的0凸形封头上接管轴线与封头12补强圈厚度负偏差接管材料许用应力补强圈许用应力1补强圈强度削弱系数0数fr1系数φ12壳体材料许用应力接管轴线与筒体表面法线的0凸形封头上接管轴线与封头12补强圈厚度负偏差接管材料许用应力补强圈许用应力1补强圈强度削弱系数0数fr1补强区有效宽度3.5.9换热器条件接管有效内伸长度面积A壳体多余金属面积3.5.9换热器条件接管有效内伸长度面积A壳体多余金属面积 A-3.6新型封头的运3.6.1设计依式换热器结构设计[J]2008,37(5)3.6.2新型3.6新型封头的运3.6.1设计依式换热器结构设计[J]2008,37(5)3.6.2新型封头介通过分析各种结构形式换热器的优缺点可以看到,固定管板式换热器和节与波纹膨胀节连接,波纹膨胀节通过另一短节与法兰A连为一体,法兰ABABCBCB第四章储罐及回流罐的选4.1概4.2储罐选型依内容标准第四章储罐及回流罐的选4.1概4.2储罐选型依内容标准《钢制球形储罐型式与基本参数GB/T17261-《钢制立式圆筒形内浮顶储罐系HG21502.2-4.3储罐系储罐根据形状来划分，有方形储罐、圆筒形储罐、球形储罐和特殊储罐（《卧式椭圆形封头贮罐系列 HG/T3154-《钢制立式圆筒形固定顶储罐系列 HG21502.1-《石油化工储运系统罐区设计规范 SH/T3007-4.3.1储罐系平底平盖系列（HG5-1572—；平底锥顶系列（HG5-1575—；90°无折边锥形底平盖系列（HG5-1575—；立式球形封头系列（HG5-1578—；90°折边锥形底、椭圆形盖系列（HG5-1577—；4.3.1储罐系平底平盖系列（HG5-1572—；平底锥顶系列（HG5-1575—；90°无折边锥形底平盖系列（HG5-15