选型与典型设备设计

总 过程设备的基本要 过程设备设计的作 总 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 反应器设 概 反应器类 釜式反应器（反应釜 管式反应 固定床反应 流化床反应 醋酸乙烯反应器设 催化剂的选取及反应条 反应器的选 2.3.3SW6-2011强度校 分离方案的选 2.5反应器设备条件 第三章气液分离 设计依 分离器类型的选 立式重力分离器的尺寸设 F0201气液分离 直径计 高度计 入口接 出口接 壁厚计 气液分离器一览 第四章塔设备设 设计规 塔设备设计目 塔设备选型基本原 塔类型的选 与物性有关的因 与操作条件有关的因 其他因 本厂实际情况的选 板式 浮阀 泡罩 波纹穿流板 塔设备选型方 塔主要结构尺寸的确 1塔板间 塔的顶部、底部空间及裙座高 塔板间 塔的顶部、底部空间及裙座高 塔设备设 塔设备设计条 塔设备核算内容及计算结 塔设备选型结 T0401初步板式塔设 CUP-TOWER初步设计过 设备条件 第五章换热器设 换热器设计依 选型原 换热器命 换热器工艺方案的确 换热器概 换热器选 换热管规格选 壳程数和台 工艺条件选 换热器设计条 换热器计算结 换热器设计C0101举 换热器的机械设计及校 5.4.1选 管板的选 C0101换热器强度校 C0201换热器强度校 换热器设备条件 第六章储罐的选型设 储罐选型依 概 立式平底筒形储罐的选型方 球形储罐的选型方 原料储 乙炔储 醋酸储 产品储 醋酸乙烯储 储罐选型一览 第七章泵选型设 泵的概述及选型依 工业用泵的分类和适用范 装置对泵的要 泵的选型原 2泵的选 泵的选 泵选型一览 第八章压缩机、鼓风机选型设 泵类型和特 选型原 选型结 31.11.21.31.11.21.34容器系列、搪玻璃设备系列以及圆泡罩、F1容器系列、搪玻璃设备系列以及圆泡罩、F1人孔、手孔、卸料口、液面计接口等52.12.22.2.1釜式反应器（反应釜2.12.22.2.1釜式反应器（反应釜62.2.22.2.32.2.22.2.372.2.4固体流态化的介质（也可以是液体，因此流化床越来越被化工工程师重视，适用于气2.2.4固体流态化的介质（也可以是液体，因此流化床越来越被化工工程师重视，适用于气82.32.3.12.32.3.1N、S等，虽含量少但对活性炭性质有少量影响。通过高温可去除大部分元素，性能子平均直径的总和，在20-30A之间，此时醋酸锌活性炭催化剂的活性最好2.3.1醋酸锌/活性炭及反应条2.3.21、催化剂用根据空速算得催化剂的填充量为9外形：粒径为650空2000h-VVRV式中为催化剂床层体积，单3；3m为原料气体体积流量，单位 Vf；V为催化剂空速，单位为h，VVRV式中为催化剂床层体积，单3；3m为原料气体体积流量，单位 Vf；V为催化剂空速，单位为h，2000h第一段催化剂的床层R39.97(mV；第二段催化剂的床层R39.97(mV；第三段催化剂的床层R39.97(mV第四段催化剂的床层R39.97(mV2、反应管长度的计取空1.0ms，第一段床层截面积为f1 5.54(m2)A 1.0第一段催化剂床层高VR19.97HAL11.81.80.3f1 5.54(m2)AVR19.97HAL11.81.80.3f1 5.54(m2)A 1.0VR19.97HAL21.81.80.3f1 5.54(m2)A 1.0VR19.97HAL31.81.80.3f1 5.54(m2)A 1.0VR19.97HAL11.81.80.33、管束尺寸和反应管的排选取工业上所用的的列管第一段单管催化剂的体积为V2l0.78521.81.52 4 1VR1 6559nV11.523、管束尺寸和反应管的排选取工业上所用的的列管第一段单管催化剂的体积为V2l0.78521.81.52 4 1VR1 6559nV11.521第二段单管催化剂的体积为V 42l0.78521.81.52 1VR1 6559nV11.521第三段单管催化剂的体积为V 42l0.78521.81.52 VR1 6559nV11.521第四段单管催化剂的体积为V 2l0.78521.81.52 4 VR1 6559nV11.521Dt(b1)上式中：t为列管管间距，对于正三角形排列t1.368d0，d0为列管外径；b为a112n30.5外层六边形对角线上的管数b2a1a为六边形层2n61~1.5d0列管e为最外层到壳体距离由于各段列管尺寸相同，按管数6559根进行计算。所以按正三角形排列，取t1.368d01.3680.0328a1(1265593)121b2461t1.368d01.3680.0328a1(1265593)121b24616e1.50.03282D0.0449931)20.04924.5(m，圆整后取D5m4、反应器高LHaHb4 3.14d44 3.14d4'12.652.650.5HHC2(0.2500.025)1.1m'1HL H1.12.3430.50.50.5520.55.811.1Habc15、反应床层压b0 b1ab(1b),Redp1.1m'1HL H1.12.3430.50.50.5520.55.811.1Habc15、反应床层压b0 b1ab(1b),Redpfd Hmmfu01m/sPadp-催化剂颗粒直dp0.005m；b-床层空隙率，b0.3Pasa、b-系数，采Ergun提出的a1.75b1503.110a3m1，10.0051.630911.7515010.3f1263.05；10.31pb1.82.1510.203002.274910a3m2，20.0051.754111.7515010.3f22.2749385.53；110.3pb1.82.1510.203003.274910a3m3，30.0051.787311.7515010.3f33.2749272.88；10.31pb13.274910a3m3，30.0051.787311.7515010.3f33.2749272.88；10.31pb1.82.1510.20300，43.301210Pa3m40.0051.276611.7515010.3f43.3012193.35m；；10.31pb1.82.1510006、换热面积校核及换热介换热面积校核2.3.2各段换热工况反应后气558.083402查得乙炔与水的传热系数经验851.7～1135.7W/(mK，现取851.7交换热量 2A41.9751(m1K 851.7122A实1πdtL1n1π0.0202.34943138.65 2A41.9751(m1K 851.7122A实1πdtL1n1π0.0202.34943138.65485.37300mQ2 36.0635(m2)AK851.72m A实2πdtL2n2π0.0202.34855125.71m36.0635442.3610Q3 108.3026(m2)AK3851.7 A实3πdtL3n3π0.03282.34862126.74m108.3026421.8110mQ4 87.5168(m2)AK4851.7421.8110mQ4 87.5168(m2)AK4851.7m22A实4πdtL4n4π0.0202.34841123.65m33.592.3.3SW6-2011设计压0.14设计温设备直试验压液体静压筒体高筒体壁腐蚀裕名义厚材立式搅拌容器校计算单江联重工股份有限公筒体设计条内C材料名许用应立式搅拌容器校计算单江联重工股份有限公筒体设计条内C材料名许用应2焊接接头系数1压力试验类液设计温度下许用常温下许用应常温下屈服焊接系1封头厚名义厚腐蚀裕材设计温度下许用常温下许用应封头内曲面深直边高内筒体内压计算单江联重工股份有限公计算所依据的标GB/T150.3-计算条筒体简C材 (0.190441[筒体上封筒内筒体内压计算单江联重工股份有限公计算所依据的标GB/T150.3-计算条筒体简C材 (0.190441[筒体上封筒体下夹套封封头形椭圆椭圆材料名设计温度下的许用应力2211内圆筒内筒上内筒下校核结校核合校核合校核合 量 搅拌轴计算轴径 内筒上封头内压计计算单江联重工股份有限公计算所依据的标GB/T150.3-计算条椭圆封头简C厚度及重量计算厚内筒上封头内压计计算单江联重工股份有限公计算所依据的标GB/T150.3-计算条椭圆封头简C厚度及重量计算厚=2[]tPc=有效厚e=n-C1-C2=名义厚n 重压力试验时应力校压力试验类液压试试验压力pT1.25p = (或由用户输入t的应力水平T 圆筒的应pT.(Die =校核条T校核结合压力及应力最大允许工作压[pw]=(Die)=设计温度下计算应t =校核条结合(板材材压力试验时应力校压力试验类液压试p=1.25p[]t=T试验压力压力试验允许通过的应力试验压力下封头的应==TT合校核条校核(板材材压力试验时应力校压力试验类液压试p=1.25p[]t=T试验压力压力试验允许通过的应力试验压力下封头的应==TT合校核条校核结厚度及重量12D2 6 形状系 iK= Kpc 计算厚=heh=nh-C1-C2=min=有效厚最小厚nh=满足最小厚度要名义厚结重压力计[pw]=KDi0.5eh=最大允许工作压结合内筒下封头内压计计算单江联重工股份有限公计算所依据的标GB/T150.3-计算条椭圆封头简C材 (板材压力试验时应力校压力试验类液压试试验压力pC材 (板材压力试验时应力校压力试验类液压试试验压力p1.25p[]t0.1904或由用户输入T pT.(KDi0.5ehT =校核条T校核结合厚度及重量形状系1 D262 i iK =计算厚 Kpc =2[]t0.5pc=h有效厚eh=nh-C1-C2=最小厚min=名义厚nh=结满足最小厚度要重压力计最大允许工作压[pw]=KDi0.5eh=结合2.42.4.1反应器设备条件2.42.4.1反应器设备条件物醋酸乙乙醋沸点-3.1《压力容器》GB150-《压力容器封头》BG/T25198-《气-液分离器设计》HG/T20570.8-3.1《压力容器》GB150-《压力容器封头》BG/T25198-《气-液分离器设计》HG/T20570.8-3.2根据重力分离器适用于分离液滴直径大于200m小距离立式重力分离器的尺寸设F0201气液分离3.3.1物流参进出混液气d VtWGm/sm kg/Ld VtWGm/sm kg/L、G—液体密度和气体密度 29.81m/s2.390.2mm，假设Re29，查Re与阻力系数图得49.810.00021031.9-0.649Vt2.39再由Vt算出Re温度压力气相分01质量流率体积流率密度RedVtG0.00022.280.649经过反复计算，直至前后两次迭代的最终2.28m/sRe203.3.2RedVtG0.00022.280.649经过反复计算，直至前后两次迭代的最终2.28m/sRe203.3.2VDGm3m/huG—容器中气体流速m/sD0.0188D3.3.3低液LL与高液HL之间的距离由下式 126.0658HL 47.160mVL—液体体积流量minHLHL0.05VL—液体体积流量minHLHL0.051.3D0.21.33.410.24.63则气液分离器圆柱体部分总高度HHLHG0.0314.633.3.4两相入口接管的直径应符合 m/s3G—气体密度kgmD3.34103(VV)P VG、VL—分别为气体与液体体积流量m综上所述，入口接管规格定为Φ650mm×15mm3.3.5气体出口接管直径，必须不小于所连接的管道直径。取管道内流速uL20s360036000.785d根据HG20553-1993中选择接管尺寸为Φ890mm×40mm液体出口接管应使液体流速小于等1ms，则 V360036000.785d根据HG20553-1993中选择接管尺寸为Φ890mm×40mm液体出口接管应使液体流速小于等1ms，则 V 3600 36000.785d根据HG20553-1993中）选择接管尺寸为Φ35mm×2.5mm3.3.6设计温度：25℃，设计压力焊接方式为双面焊对接接头，100%无损探伤，焊接系数为1PCPgH0.110009.814.6610-6假设壁厚为小于16mm,在50℃；s则 PC 0.150 0.139mm21131CC20.1392nC1C20.1390.326mm，假设成立66由钢材标准规定，钢板的最小厚度，故取名义厚度。气液分离器一类直mm防气体出料气液分离器一类直mm防气体出料力分器06防层1力分器06防层14.1《化工设备设计基础规定》HG/T20643—《钢制化工容器强度计算规定》20582—《钢制化工容器结构设计规定》20583—《石油化4.1《化工设备设计基础规定》HG/T20643—《钢制化工容器强度计算规定》20582—《钢制化工容器结构设计规定》20583—《石油化工塔型设备设计规范》SH3030—4.2 塔设备选型基本原项板式塔一般推荐使用塔径项板式塔一般推荐使用塔径大于800mm的大压力压力降一般比空塔气空塔气速塔效效率较稳定，大塔板效率比小塔板有所提液气适用范围较持液较安装检较容材一般用金属材造直径大时一般比填料塔造价重较气膜控制和介于两者之间的共同控制吸收三种类型。气膜控制气膜控制和介于两者之间的共同控制吸收三种类型。气膜控制的吸收与真空精馏相似液相湍动大的填料塔，一般多采用散装填料塔。具体来讲，应着重考虑以下几个方面4.4.1板式塔中则易引起液泛的筛板塔盘、穿流式塔盘或舌形塔盘，以便及时更换粘性较大的物系，可以选用大尺寸填料操作过程中有热效应的系统，用板式塔为宜4.4.2若气相传质阻力大，宜采用填料塔大的液体负荷，可选用填料塔液气比波动的适应性，板式塔优于填料塔操作弹性，板式塔较填料塔大，其中以浮阀塔最大，泡罩塔次之4.4.3一般填料塔比板式塔重，大塔以板式塔造价填料塔用于吸收和解吸过程一般填料塔比板式塔重，大塔以板式塔造价填料塔用于吸收和解吸过程，可以达到很好的传质效果，它具有通量大、阻力小维修也较为方便。具体选择结果4.4.2塔设备型4.5简单介绍一下几种常见的板式塔4.5.14.5.24.5.33种：F1型、V-4T型。4.5.14.5.24.5.33种：F1型、V-4T型。三种浮阀中，F14.5.1F1型（重阀V-4T筛孔直径/阀片直径/塔设备选型方塔主要结构尺寸的确4.7.1项工来作两个标化工设备设计全书—塔设塔设备选型方塔主要结构尺寸的确4.7.1项工来作两个标化工设备设计全书—塔设备设化学工业部设备设计技术中设计标化工工艺设计手中国石化集团上海有限公设计标四个软AspenPlusVAspenTech公模拟水力学参数及选型结果SulpakSulzerChemtech填料塔性能计CUP中国石油大塔水力学校SW6全国化工设备设计技术中心塔强度校阀片厚度/22最大开度/8静止开度/阀片质量/4.7.1浮阀的塔板间距*气体中夹带的液体量，顶部空间一般取1.2～1.5m。4.7.1浮阀的塔板间距*气体中夹带的液体量，顶部空间一般取1.2～1.5m。圆形，其尺寸为4.8PlusV8.4获得水力学数据和塔（2）填料塔使用用CUP-TOWER对塔板结构进行设计，同时圆形，其尺寸为4.8PlusV8.4获得水力学数据和塔（2）填料塔使用用CUP-TOWER对塔板结构进行设计，同时进行水力学校核64.8.1序位名类塔径设计温度设计压力介质名1乙炔分离板式浮阀2醋酸分离板式浮阀3丙酮精馏板式浮阀54醋酸精馏板式浮阀4.8.24.94.9.1T0401Plus4.8.24.94.9.1T0401PlusV8.4SizingRating中选择4.9.1PlusV8.4SizingRating中选择级液体温度气体温度液体质量量气体质量量液体体积流气体体积量液体密度气体密度液体粘度气体粘度液体表面1--2--3--4--级液体温度气体温度液体质量量气体质量量液体体积流气体体积量液体密度气体密度液体粘度气体粘度液体表面1--2--3--4--5--6--7--8--9---AspenPlusVAspenPlusV8.4导出的水力学数据导入CUPTOWER中，开始计算计算单江联重工股份有限公计算条塔板容器分段数（不包括裙座1压力试验类型液封上封头下封头材料名名义厚度腐蚀裕量21焊接接头系11封头形椭圆椭圆圆设计压力设计温度长度名义厚内径/材料名称(即钢号123456789圆腐蚀裕接头系外压计算长试验压力(卧1211023456789试验压力由程序根据用户所选择的受压元件计计算单江联重工股份有限公计算条塔板容器分段数（不包括裙座1压力试验类型液封上封头下封头材料名名义厚度腐蚀裕量21焊接接头系11封头形椭圆椭圆圆设计压力设计温度长度名义厚内径/材料名称(即钢号123456789圆腐蚀裕接头系外压计算长试验压力(卧1211023456789试验压力由程序根据用户所选择的受压元件计内件及偏心载荷介质密度塔釜液面离焊接接头的高度 塔板分段数塔板型式1浮2345塔板层数每层塔板上积液厚度mm0最高一层塔板高最低一层塔板高0填料分段12345填料顶部高度mm填料底部高度填料密度集中载荷12345集中载荷集中载荷高度mm集中载荷中心至容器中集中载荷方位角塔器附件及基础塔器附件质量计算系基本风压基础高度mm0塔器保温层厚度裙座防火层厚度m00保内件及偏心载荷介质密度塔釜液面离焊接接头的高度 塔板分段数塔板型式1浮2345塔板层数每层塔板上积液厚度mm0最高一层塔板高最低一层塔板高0填料分段12345填料顶部高度mm填料底部高度填料密度集中载荷12345集中载荷集中载荷高度mm集中载荷中心至容器中集中载荷方位角塔器附件及基础塔器附件质量计算系基本风压基础高度mm0塔器保温层厚度裙座防火层厚度m00保温层密度防火层密度00管线保温层厚度mm0最大管线外0笼式扶梯与最大管线的相对场地土类型地震设防烈度场地土粗糙度类别设计地震分组A第一地震影响系数最大值3.28545e-阻尼比0裙座结构形式圆筒裙座底部截面内径mm裙座与壳体连接形式对裙座高mm裙座材料名称裙座设计温℃裙座腐蚀裕量2裙座名义厚mm裙座材料许用应a裙座与筒体连接段的材裙座与筒体连接段长裙座上同一高度处较大孔个1裙座较大孔中心高mm裙座上较大孔引出管内裙座上较大孔引出管厚9裙座上较大孔引出裙座结构形式圆筒裙座底部截面内径mm裙座与壳体连接形式对裙座高mm裙座材料名称裙座设计温℃裙座腐蚀裕量2裙座名义厚mm裙座材料许用应a裙座与筒体连接段的材裙座与筒体连接段长裙座上同一高度处较大孔个1裙座较大孔中心高mm裙座上较大孔引出管内裙座上较大孔引出管厚9裙座上较大孔引出管长0塔器上平台总个0平台宽度0塔器上最高平台高度0塔器上最低平台高00管道12345管道力方管道力大N管道力到容器中心线(或基础)的距离mm管道力方位角管道力方向管道力大小管道力到容器中心线(或基础)的距离N6789管道力方位角计算结容器壳体强度计元件名称压力设计名义厚度直立容器校核取用厚度许用内压许用外压下封头第1第1段变径第2第2段变径第3第3段变径第4第4径段第5段圆筒第5段变径段第6段圆筒第6段变径段计算结容器壳体强度计元件名称压力设计名义厚度直立容器校核取用厚度许用内压许用外压下封头第1第1段变径第2第2段变径第3第3段变径第4第4径段第5段圆筒第5段变径段第6段圆筒第6段变径段第7段圆筒第7段变径段第8段圆筒地脚螺栓及地脚螺栓地脚螺栓材料名地脚螺栓材料许用应a地脚螺栓个数地脚螺栓公称直径全部筋板块数0相邻筋板最大外侧间筋板内侧间距筋板厚度筋板宽盖板类型整盖板上地脚螺栓孔直盖板厚度垫板垫板厚度基础环板外径基础环板名义厚有盖板宽垫板上地脚螺栓孔直径垫板宽度基础环板内01－1(筒体1－1(下封头操作质 m0m01m02m03m04m05ma最小质量m0m010.2m02m03m1－1(筒体1－1(下封头操作质 m0m01m02m03m04m05ma最小质量m0m010.2m02m03m04ma压力试验时质量MIIPl/2 (l /2) (l /2)风弯 nMII(2/T)2Ym(hh)(h T 横风向弯矩 knMII(2/T)2 m(hh)(h T k横风向弯矩Mca( kMI顺风向弯 cwMI顺风向弯 cw(第8段变径段第9段圆筒第9段变径段第10段圆筒上封头名义厚度取用厚度 max(MII,(MII)2(MII)2组合风弯 max(MII,(MII)2(MII)2组合风弯 nMIIF(hh 地震弯 k 注:计及高振型时,此项按B.24计00000偏心弯矩Meme00000 max(MIIM,MII0.25MIIM最大弯 max(MIIM,MII0.25MIIM需横风向计算 nFmhF00/mh(i1,2,..,n ii k垂直地震 k 应力计11nFmhF00/mh(i1,2,..,n ii k垂直地震 k 应力计11PcDi/ (mIIgFII)/D i 4MII/ i (mIIgFII)/D i 31PTDi/ mIIg/D i 4(0.3MIIM)/ iB组合应力校许用值A223(内压123(外压许用值组合应力校许用值A223(内压123(外压许用值A312许用值A42许用值(pT9.81Hw)(Diei)/许用值校核结果合合合合合注1:ij中i和j的意义如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 j=3弯矩引起的轴向应力（拉或压[]t设计温度下材料许用应力B设计温度下轴向稳定的应力许用值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试验压力引起的周向应力注3:单位如下质量 弯矩 应力计算结果地脚螺栓及地脚螺栓座(D4D4Zb 基础环板抗弯断面模(D2D2Ab 基础环板面 计算结果地脚螺栓及地脚螺栓座(D4D4Zb 基础环板抗弯断面模(D2D2Ab 基础环板面 max(MxCxbmaxb2,MyCybmaxl2基础环板需要厚基础环板厚度厚度校核结果合 M00/Z(mgF00)/max 0.3M00M)/Z g/ 受风载时基础环板与基础表面间虚拟的最大拉应力M00M min 受地震载荷时基础环板与基础表面间虚拟的最大拉应力M000.25M00MmgF 0 -地脚螺栓剪d 地脚螺栓需要的螺纹小 地脚螺栓实际的螺纹小地脚螺栓校核结合 nl筋板压应 1G筋板许用应力筋板校核结果3Fl 4(l'd)213(l'd盖板最大应 盖板许用应力盖板校核结果合对接接头校对接接头横截面Dit /对接接头抗弯断面模 it对接焊接接头在操作工况下最大拉应4MJ mJJg对接接头校对接接头横截面Dit /对接接头抗弯断面模 it对接焊接接头在操作工况下最大拉应4MJ mJJgFJD2max 0D ites ites对接焊接接头拉应力许可值对接接头拉应力校核结合搭接接头校搭接接头横截面Aw0.7DotZ0.55D2搭接接头抗剪断面模数 ot搭接焊接接头在操作工况下最大剪应MJ mJJgFJ max 搭接焊接接头在操作工况下的剪应力许可搭接焊接接头在试验工况下最大剪应0.3MJJ mJJ e 搭接焊接接头在试验工况下的剪应力许可搭接接头拉应力校核结主要尺寸设计及总体参数计算结果裙座设计名义厚容器总容直立容器总高壳体和裙座质量裙座与壳体的焊接接头校核焊接接头截面上的塔器操作质焊接接头截面上的最大弯矩空塔重心至基础环板底截面距直立容器自振周s第二振型自振周s第三振型自振周s临界风速(第一振型临界风速(第二振型雷诺系设计风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N0操作工况下容器顶部最空塔重心至基础环板底截面距直立容器自振周s第二振型自振周s第三振型自振周s临界风速(第一振型临界风速(第二振型雷诺系设计风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N0操作工况下容器顶部最大挠容器许用外压操作工况下塔顶振幅0检修工况下塔顶振幅0检修工况下自振周期s偏心质量计入直立容器的操作质量、最小质量、最大质量中附件质量内件质量保温层质0平台及扶梯质量操作时物料质量0液压试验时液体质量吊装时空塔质量直立容器的操作质量m0m01m02m03m04m05ma直立容器的最小质量mminm010.2m02m03m04ma直立容器的最大质量mmaxm01m02m03m04mamw上封头校核计计算单江联重工股份有限公计算所依据的标计算条椭圆封头简C材 (板材上封头校核计计算单江联重工股份有限公计算所依据的标计算条椭圆封头简C材 (板材焊接接头系数压力试验时应力校压力试验类试验压力液压试p1.25p[]t0.1500(或由用户输入T压力试验允许通过的应力T0.90ReL=试验压力下封头的应pT.(KDi0.5ehT =校核条T校核结合厚度及重量形状系1 D262 i iK =计算厚 Kpc =2[]t0.5pc=h有效厚eh=nh-C1-C2=最小厚min=名义厚nh=结重满足最小厚度要 压力计最大允许工作压结[pw]=KDi0.5eh=合下封头校核计计算单江联重工股份有限公计算所依据的标计算条椭圆封头简C材 (板材下封头校核计计算单江联重工股份有限公计算所依据的标计算条椭圆封头简C材 (板材焊接接头系数压力试验时应力校压力试验类试验压力液压试p1.25p[]t0.3138(或由用户输入T压力试验允许通过的应力T0.90ReL=试验压力下封头的应pT.(KDi0.5ehT =校核条T校核结合厚度及重量形状系1 D262 i iK =计算厚 Kpc =2[]t0.5pc=h有效厚eh=nh-C1-C2=最小厚min=名义厚nh=结重满足最小厚度要 压力计最大允许工作压结[pw]=KDi0.5eh=合内压圆筒校计算单江联重工股份有限公GB/T150.3-筒体简计算所依据的标计算条材(焊接接头系厚度及重量计算厚=e=n-C1-内压圆筒校计算单江联重工股份有限公GB/T150.3-筒体简计算所依据的标计算条材(焊接接头系厚度及重量计算厚=e=n-C1-C2=有效厚n=名义厚重压力试验时应力校压力试验类液压试试验压力pT= (或由用户输入tT0.90ReL圆筒的应p.(D Te=T校核条校核结合压力及应力(Die最大允许工作压=设计温度下计算应t=校核条合结4.9.34.9.35.15.1.1换热器设计依5.1.15.15.1.1换热器设计依5.1.1虑的因素是多方面的，主要有以下几个方面1、热负荷及流量大小2、流体的性质3、温度、压力及其允许压降的4、清洗、维修方面的要求5、设备结构、材料、尺寸、重量6、设备价格、使用安全性与寿命在换热器选型过程中，除考虑上述因素外，还应对材料的结构强度、材料的来源《化工设备设计全书—2003-GB150-HG/T20553-HG/T20592～20635-案达到该具体条件下的最佳设计5.1.2换热器选型是按照GB151-1999管壳式换热器标准上的标准管壳式冷却器系列进换热器的选型。在该系列中，各符号表示的意义示例说明如下AES500-3.5-62.5-6/20-3.5：表示公称压力3.5MPa；62.5：表示公称换热面积20：表示换热管外径I：表示管I级，采用较高级冷拔钢管 换热5.2.1实践中有时也会有两种以上流体参加换热的换热器，但其基本原理与前一致5.2.2分名特相对费耗用金属5.2.2分名特相对费耗用金属热固定管板使用广泛；壳程不易清洗，管壳两物料温差大60℃时应设膨胀节，最大使用温差不应大于60℃浮头壳程易清洗；管壳两物料温差可大于120℃；内片易渗漏调料函优缺点同浮头式；造价高，不宜制造大直径设制造安装方便，造价较低；管程耐高压；结凑，管子不易更换，不易机5.2.15.2.26-35.2.26-35.2.35.2.4约占70%5.2.4约占70%管子的排列方式：相同壳径时，采用正三角形排列要比正方形排列管子的排列方式：相同壳径时，采用正三角形排列要比正方形排列可多排布管子推荐用正三角形排列。必须进行机械清洗的场合，则采用正方形排列管子直径：管径越小换热器越紧凑、越便宜。但是，管径越小换热器的压越大，为了满足允许的压力降一般选用19mm的管子。对于易结垢的物料，为便清洗，采用外径为的管子。对于有气液两相流的工艺物流，一般选用较大很严重，又允许压力降较高的情况下，采的管子是合理的管外径1.25～1.5倍5.2.4换热器的壳程串联起来使用，就相当于双壳程了，但壳程压力降比单壳程约增加5.2.51温（3）（4）（5）5.2.51温（3）（4）（5）2压力5.2.23工艺物流的压力允许压力降9.8109.8109.8104~16.7103.9103~3.31016.7109.810（2）较高压的物流应走壳程，在壳程可以得到较高的传热系数（3）（4）（6）采用正方形管子排列，并可用可拆式（浮头式、填料函式、U形管式）（7）4换热A、换热材（2）较高压的物流应走壳程，在壳程可以得到较高的传热系数（3）（4）（6）采用正方形管子排列，并可用可拆式（浮头式、填料函式、U形管式）（7）4换热A、换热材换热管标管子规格外壁GB/TGB9948GB铝GBGB/T铝合GB/T在选择管道规格时，通常选用采用外径或5.2.4换热管外径换在选择管道规格时，通常选用采用外径或5.2.4换热管外径换热管中心距分程隔板槽两侧相邻管中心距铜GB/T铜合GB/TGB/T5.2.55.35.2.55.3C0101工艺模拟数据GB/T151-2014ExchangerRating8.4Aspen5.3.1Design操作条参壳ExchangerRating8.4Aspen5.3.1Design操作条参壳管物热流冷流介水蒸气，乙炔冷却质量流量进口温度出口温度进口压力出口压力：：5.3.1C01015.3.1C01015.3.25.3.25.3.35.3.45.3.35.3.4C0101C0101折流板间距为200mm981EDR默认值。该换热器换热面积为180m2，所需传热系数为987W/m2K，实际传热系数（含污垢热阻）1435.1W/m2K，换热面积满足。壳层液体流速为4.0m/s，管程液体流速为1.72m/s满足换热器液体流速范围表8.733kPa，管程压降为9.614kPa5.3.2换热器C0201从规格书中我们可以发现，选择换热管内径为38mm，壁厚3mm，管心距25mm排列方式为正三角形，壳程工程直径（内径从规格书中我们可以发现，选择换热管内径为38mm，壁厚3mm，管心距25mm排列方式为正三角形，壳程工程直径（内径）为965mm6025mm，折流板间距为200mm1318EDR满足换热器液体流速范围表, 5.4.15.4.25.4.2距为200mm15块，厚度为12mm5.4.3C01016设计初步完成后，使用由SW6固定管板换热器设计计计算单中航一集团航空动力控制系统研究设计5.4.3C01016设计初步完成后，使用由SW6固定管板换热器设计计计算单中航一集团航空动力控制系统研究设计计算条 设计压 设计压 M设计温 设计温 管箱圆筒外径m材料名材料名 壳程圆筒校核计前端管箱圆筒校核计后端管箱封头(平盖)校核设备直径计算长度前端管箱筒体计计算所依据的标计算单中航一集团航空动力控制系统研究计算条筒体简前端管箱筒体计计算所依据的标计算单中航一集团航空动力控制系统研究计算条筒体简材 (厚度及重量计算厚pc=2[]tPc=有效厚e=n-C1-C2=名义厚重n=压力试验时应力校压力试验类液压试试验压的应力水平Tp1.25p[]t (或由用户输入TT0.90s=前端管箱筒体计计算单中航一集团航空动力控制系统研究前端管箱封头计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计算条前端管箱筒体计计算单中航一集团航空动力控制系统研究前端管箱封头计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计算条椭圆封头简C材 (板材圆筒的pT.(Doe =T校核条T校核结合压力及应力最大允许工作压[pw]=(Doe)=设计温度下计算应t =校核条结筒体名义厚度大于或等于GB151中规定的最小厚度9.00mm,压力试验时应力校压力试验类液压试试验压p1.25p[]t (或由用户输入T压力试验时应力校压力试验类液压试试验压p1.25p[]t (或由用户输入T压力试验允许通过的应力T0.90s=试验压力下封头的应pT.(KDo(2K0.5)eh =校核条T校核结合厚度及重量形状系1 D222 nh6 K =计算厚 Kpc =2[]t2K0.5Pc=h有效厚eh=nh-C1-C2=最小厚min=名义厚nh=结满足最小厚度要重结合后端管箱筒体计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计算条筒体简结合后端管箱筒体计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计算条筒体简C材 (厚度及重量计算厚名义厚pc=2[]tPc=e=n-C1-C2=n=重压力试验时应力校压力试验类液压试试验压的应力水平Tp1.25p[]t (或由用户输入TT0.90s=压力计最大允许工作压[Pw]=KDo2K0.5eh=后端管箱封头计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计算条椭圆封头简C材 (板材后端管箱封头计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计算条椭圆封头简C材 (板材压力试验时应力校压力试验类液压试试验压p1.25p[]t (或由用户输入T压力试验允许通过的应力T0.90s=试验压力下封头的应pT.(KDo(2K0.5)ehT =校核条T圆筒的pT.(Doe =T校核条T校核结合压力及应力最大允许工作压[pw]=(Doe)=设计温度下计算应t =校核条结筒体名义厚度大于或等于GB151中规定的最小厚度9.00mm,壳程圆筒计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材 (壳程圆筒计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材 (厚度及重量校核结合厚度及重量形状系1 D222 nh6 K =计算厚 Kpc =2[]t2K0.5Pc=h有效厚eh=nh-C1-C2=最小厚min=名义厚nh=结满足最小厚度要重压力计最大允许工作压[Pw]=KDo2K0.5eh=接管:计算厚pc=2[]tPc=有效厚e=n-C1-C2=接管:计算厚pc=2[]tPc=有效厚e=n-C1-C2=名义厚n 重压力试验时应力校压力试验类液压试试验压p1.25p = (或由用户输入T的应力水平TT0.90s=圆筒的pT.(DoeT =校核条T校核结合压力及应力最大允许工作压[pw]=(Doe)=设计温度下计算应t =校核条结筒体名义厚度大于或等于GB151中规定的最小厚度9.00mm,计算压力℃壳体内直径1壳体开孔处名义厚度壳体厚度负偏差6壳体腐蚀裕量壳体材料许用应力1接管轴线与筒体表面法线的夹角0夹角011接管厚度负偏差接管材料许用应力补强圈厚度负偏差补强圈许用应力计算压力℃壳体内直径1壳体开孔处名义厚度壳体厚度负偏差6壳体腐蚀裕量壳体材料许用应力1接管轴线与筒体表面法线的夹角0夹角011接管厚度负偏差接管材料许用应力补强圈厚度负偏差补强圈许用应力设计温度下许用应力1壳体计算厚度接管计算厚度开孔补强计算直径补强区有效宽度接管有效外伸长度接管有效内伸长度22设计温度下许用应力1壳体计算厚度接管计算厚度开孔补强计算直径补强区有效宽度接管有效外伸长度接管有效内伸长度222补强区内的焊缝面积22 2A-2结论:GB1506.1.3节的规定,mm/壳程圆筒内径壳程圆筒名义厚度6壳程圆筒有效厚度A=0.25壳程圆筒金属横截面积 s(Di+s22mm/壳程圆筒内径壳程圆筒名义厚度6壳程圆筒有效厚度A=0.25壳程圆筒金属横截面积 s(Di+s22设计温度下弹性模量均值管箱圆筒有效厚度管箱法兰设计温度下弹性模量设计温度下管子材料许用应力设计温度下管子材料屈服应力平均金属温度下管子材料热膨胀系数管子外径mm/管子壁厚管子根数换热管中心距一根管子金属横截面积at(dt换热管长度管子有效长度(两管板内侧间距)2KtEt管子回转半径i0.25d2d管子根数换热管中心距一根管子金属横截面积at(dt换热管长度管子有效长度(两管板内侧间距)2KtEt管子回转半径i0.25d2d2t管子受压失稳当量长度Cr2Et 比 lcr管子稳定许用压应力 Cr 管子稳定许用压应 (Clcr)t i [ s1cr 2 2Cr设计温度设计温度下许用应力r设计温度下弹性模量管板腐蚀裕量管板输入厚度(包括拉杆和假管区面积02管子加强系数K21.318 Ena/E 管箱法兰厚度f法兰外径f基本法兰力矩mNpN法兰宽度bfDfDi比值" 系数C按h/Di,f”/Di管箱法兰厚度f法兰外径f基本法兰力矩mNpN法兰宽度bfDfDi比值" 系数C按h/Di,f”/Di,查<<GB151-1999>>图系数”(按h/Di,f”/Di,查<<GB151-1999>> 2E"b2"旋转刚度K" fffEh" 12DibfDi 壳体法兰厚度f法兰外径f法兰宽度bfDfDis比值' 系数C',按h/Di,f”/Di,查<<GB151-1999>>胀接许用拉脱应力4焊接许用拉脱应力~管板第一弯矩系数(按KKf查<<GB151-1999>>图~系 KK~系数(按KtKf查<<GB151－98>>图29)Et换热管束与不带膨胀节壳体刚度之比QEsEna(EA~管板第一弯矩系数(按KKf查<<GB151-1999>>图~系 KK~系数(按KtKf查<<GB151－98>>图29)Et换热管束与不带膨胀节壳体刚度之比QEsEna(EAKQex s 换热管束与带膨胀节壳体刚度之 EsAsKex管板第二弯矩系数(K,Q或Qex查<<GB151-1999>> M1 系数（带膨胀节时Qex代替 2K(QG2(K,QQex30) Kf(KfG3 管板边缘力矩变化系数M K 法兰力矩变化系数~fM~ K Al=A-0.25nd2'系数,按h/Di,f”/Di,查<<GB151-1999>>12E'b2'K' ff fE' 12DibfDi 旋转刚 法兰外径与内径之比KDfYK查<<GB150－2011>>7- KK旋转刚度无量纲参 4膨胀节总体轴向刚度1N/Ps(Pt-当量压力组合Pc有效压力组合PasPs-Ps(Pt-当量压力组合Pc有效压力组合PasPs- 4Mm基本法兰力矩系数MmD3i- 管板边缘力矩系数MMmM-~-mm1m管板总弯矩系 1-系数G1em0时G1e3m(三角形布管)At0.866nS2A(正方形布管)Atn 2d2管板布管区当量直径Dt 4At系数Al/系数na/系数s0.40.61Q系数(带膨胀节时Qex代替 tDt管板周边不布管区无量纲宽 k=K(1-壳体法兰应力' Di 4YMwsPa('f1.5r3tt3t系数m0时,壳体法兰应力' Di 4YMwsPa('f1.5r3tt3t系数m0时,Km31(a)实线当m0时,Km31（b）系数m>0,G=max(G,G m< G= 数带膨胀节Q为Qex~r=1(1)G4QG~=3m(14K(QG2-~p=114QG壳体法兰力矩系数 M( Mf)-管板径向应 DPi a1.5tr53trP~'D 'ari m (2 tr3trPa~ p6tr1.5r1PG2QP Q a A1PG2QP Q a A(1) As(QG2)c-4c[q]Pt(Ps=t(tt-t0)-s(ts-t0-PcPt(1有效压力组合PatPt----~M4M D3i-1.031e--1.031e- 管板边缘力矩系 M~管板边缘剪力系数-1.031e--1.172e--1.031e--1.172e-管板总弯矩系数mm11--系数G1em0时G1e系数m0时,Km31（a）实当m0时,Km系数 m>0,G=max(G,G) m<0,G1=管板布管区周边处径向应力~'= m(1 4K(QG2-2.286e--2.285e-管板布管区周处剪切应力系数~=11 4Q2壳体法兰力矩系 ~M M管板布管区周边处径向应力~'= m(1 4K(QG2-2.286e--2.285e-管板布管区周处剪切应力系数~=11 4Q2壳体法兰力矩系 ~M M -8.789e--8.789e-管板径向应力 D P i ra1.5r3t P~'D2k 'ari1( m m3rPa~ p-0.5r-1.5r壳体法兰应力' Di f1.5r3t1PG2QP Q a t93tc-c管板径向应力系Q为Qex 1(1= 4Q计算压力设计温度内径20(GB9948)(管材试验温度许用应力设计温度许用应力钢板负偏差腐蚀裕量 =2[]t =c计算压力设计温度内径20(GB9948)(管材试验温度许用应力设计温度许用应力钢板负偏差腐蚀裕量 =2[]t =ce=n-C1-C2=n (Die)=Pc(Diet =A[P(1)P (QG2)9[q]果管板名义厚度计算压力设计温度-内径20(GB9948)(管材试验温度许用应力钢板负偏差腐蚀裕量计算压力设计温度-内径20(GB9948)(管材试验温度许用应力钢板负偏差腐蚀裕量=e=n-C1-C2=n 外压计算长度 DoA B =Do设计压力计算压力设计温度轴向外载荷N外力矩N[]fb公称直径螺栓根径d数量设计压力计算压力设计温度轴向外载荷N外力矩N[]fb公称直径螺栓根径d数量个DDNhmy(MPabb0≤6.4 b=b0≤6.4 DGD外+D内 =Lnb0>6.4 b=2.53b06.4 DGD外螺 Wa= =Lnb0>6.4 b=2.53b06.4 DGD外螺 Wa=πbDGy=NWp=Fp+F=N所需螺栓总截面积Am=max(Ap,Aa)=2Ab n2=d42力 pFD=0.785D2i=NLD=LA+=MD=FDLD=NFG=Fp=NLG=0.5(Db-DG=MG=FGLG=NFT=F--NLT=0.5(LA+1LG)=MT=FTLT=-N外压:Mp=FD(LD-LG)+FT(LT-LG)：内压:Mp= MpN紧MaW=NLG Ma=WLG=N计算力矩Mo=Mp与Ma[]f/[]f中大 Mo=tN(GB150-20119-10h0 Di0h/ho=K=Do/DI=由K查表9-5ZYeh eFLh0d1Uho23 ff=Uo(GB150-20119-10h0 Di0h/ho=K=Do/DI=由K查表9-5ZYeh eFLh0d1Uho23 ff=Uoho2=d1oψ=δf4fe13=核 11ni22ni输入法兰厚度δf85.0mm时力质=267.0f=472.5(向fMonH )力n5.4.4C0201固定管板换热器设计计计算单中航一集团航空动力控制系统研究设计计算条 设计压 5.4.4C0201固定管板换热器设计计计算单中航一集团航空动力控制系统研究设计计算条 设计压 设计压 设计温 设计温 管箱圆筒外径材料名材料名 向力(1.33fe1)M0 f[]t=f向力M0YZ 2 f[]t=f合力=[]t=f度数J52.14VIMoo1前端管箱筒体计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计算前端管箱筒体计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计算条筒体简C材 (壳程圆筒校核计前端管箱圆筒校核计 设计计算条件前端管箱封头计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计算条椭圆封头简厚度及重量计算厚前端管箱封头计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计算条椭圆封头简厚度及重量计算厚pc=2[]tPc=有效厚e=n-C1-C2=名义厚n=重压力试验时应力校压力试验类液压试试验压p1.25p = (或由用户输入T的应力水平TT0.90s=圆筒的pT.(DoeT =校核条T校核结合压力及应力最大允许工作压[pw]=(Doe)=设计温度下计算应t =校核条结筒体名义厚度大于或等于GB151中规定的最小厚度9.00mm,后端管箱筒体计计算单中航一集团航空动力控制系统研究C材 (板材焊接接头系数压力试验时应后端管箱筒体计计算单中航一集团航空动力控制系统研究C材 (板材焊接接头系数压力试验时应力校压力试验类液压试试验压p1.25p[]t (或由用户输入T压力试验允许通过的应T0.90s=试验压力下封头的应pT.(KDo(2K0.5)ehT =校核条T校核结合厚度及重量形状系计算厚1 D222 nh6 K = Kpc =2[]t2K0.5Pc=h有效厚eh=nh-C1-C2=最小厚min=名义厚nh=结满足最小厚度要重压力计最大允许工作压[Pw]=KDo2K0.5eh=计算所依据的标 GB150.3-计算条 筒体简计算压力 设计温度 外径 计算所依据的标 GB150.3-计算条 筒体简计算压力 设计温度 外径 材 (板材试验温度许用应力 设计温度许用应力 试验温度下屈服点 钢板负偏差 腐蚀裕量 焊接接头系数 厚度及重量计算厚pc=2[]tPc=有效厚e=n-C1-C2=名义厚n=重压力试验时应力校压力试验类液压试试验压力的应力水平Tp1.25p[]t (或由用户输入TT0.90s=圆筒的应校核条pT.(DoeT =T校核结合压力及应力最大允许工作压[pw]=(Doe)=设计温度下计算应t =筒体名义厚度大于或等于GB151中规定的最小厚度9.00mm,后端管箱封头计计算单中航一集团航空动力控制系统研究椭圆封头简计算所依据的标计算条C(板材材压力试验时应力校压力试验类液压试T0.90s试验压压力试验允许通过的应力pT.(KDo(2K后端管箱封头计计算单中航一集团航空动力控制系统研究椭圆封头简计算所依据的标计算条C(板材材压力试验时应力校压力试验类液压试T0.90s试验压压力试验允许通过的应力pT.(KDo(2K0.5)eh试验压力下封头的应T校核条校核结合厚度及重量12D2nho6 形状系K= Kpc 计算厚=heh=nh-C1-C2=有效厚min=最小厚nh=名义厚结满足最小厚度要重压力计算KDo2K0.5eh=最大允许工作压合结壳程圆筒计计算单中航一集团航空动力控制系统研究GB150.3-计算所依据的标计算条筒体简C(材试验温度许用应设计温度许用应试验温度下屈服厚度及重量pc计算厚=e=n-壳程圆筒计计算单中航一集团航空动力控制系统研究GB150.3-计算所依据的标计算条筒体简C(材试验温度许用应设计温度许用应试验温度下屈服厚度及重量pc计算厚=e=n-C1-C2=有效厚n=名义厚重压力试验时应力校压力试验类液压试试验压p=T=(或由用户输入T0.90s=圆筒的T=T校核条校核结合压力及应力(Doe最大允许工作压=管箱法兰计计算单中航一集团航空动力控制系统研究 C法兰输入厚度法材料名许兰应f材料名螺许应b管箱法兰计计算单中航一集团航空动力控制系统研究 C法兰输入厚度法材料名许兰应f材料名螺许应b栓个垫b'405m结构尺DD'D(d2b" 片=螺栓受力计预紧状态下需要的最小螺栓载荷Wa=πb'DbyN设计温度下计算应t =校核条结筒体名义厚度大于或等于GB151中规定的最小厚度9.00mm,壳程圆筒计 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-计算条筒体简计算压力设计温度-内径 试验温度许用应力钢板负偏差腐蚀裕量焊接接头系数=e计算压力设计温度-内径 试验温度许用应力钢板负偏差腐蚀裕量焊接接头系数=e=n-C1-C2=n 外压计算长度 DoDo=Di+2n=A B =Do设计压力计算压力设计温度轴向外载荷外力矩NN[]数量个DD设计压力计算压力设计温度轴向外载荷外力矩NN[]数量个DDhNmby(MPa b= DGD外+D内b0>6.4 b=2.53b06.4 DGD外预紧状态下需要的最