設(shè)備設(shè)計(jì)與選型設(shè)備設(shè)計(jì)依據(jù)《鋼制壓力容器》GB150《壓力容器用鋼板》GB6654《鋼制化工容器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)規(guī)定》HG20580《鋼制化工容器材料選用規(guī)定》HG20581《鋼制化工容器強(qiáng)度計(jì)算規(guī)定》HG20582《鋼制化工容器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)定》HG20583《鋼制化工容器制造技術(shù)規(guī)定》HG20584《化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)規(guī)定》HG/T20643《壓力容器無損檢測》JB4730《鋼制壓力容器焊接工藝評定》JB4708《鋼制壓力容器焊接規(guī)程》JB/T4709《鋼制壓力容器產(chǎn)品焊接試板的力學(xué)性能檢驗(yàn)》JB4744《壓力容器用鋼鍛件》JB4726-472塔設(shè)備是化工、石油化工和煉油等生產(chǎn)中最重要的設(shè)備之一，塔可以使氣液相或者液液相之間進(jìn)行緊密接觸，達(dá)到較為良好的相際傳質(zhì)及傳熱的目的。在塔設(shè)備中常見的單元操作有：吸收、精餾、解吸和萃取等。此外工業(yè)氣體的冷卻與回收、氣體的濕法凈制和干燥，以及兼有氣液兩相傳質(zhì)和傳熱的增濕和減濕等效果?！痘と萜髟O(shè)計(jì)》王志文蔡仁良第三版化學(xué)工業(yè)出版社《化工設(shè)計(jì)概論》李國庭等著化學(xué)工業(yè)出版社《化工工藝設(shè)計(jì)手冊》第二版化學(xué)工業(yè)出版社作為主要用于傳質(zhì)過程的塔設(shè)備，首先必須使氣液兩相能充分接觸，以獲得較高的傳質(zhì)效率。此外，為滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要，塔設(shè)備還得考慮下列各項(xiàng)要求：（1）生產(chǎn)能力大。在較大的氣（汽）液流速下，仍不致發(fā)生大量的霧沫夾帶、攔液、或液泛等破壞正常操作的現(xiàn)象；（2）操作穩(wěn)定、彈性大。當(dāng)塔設(shè)備的氣（汽）液負(fù)荷量有較大波動時(shí)，仍能在較高的傳質(zhì)效率下進(jìn)行穩(wěn)定的操作，并且塔設(shè)備應(yīng)保證能長期穩(wěn)定操作；（3）流體流動的阻力小，即流體通過塔設(shè)備的壓降小。這將大大節(jié)省生產(chǎn)中的動力消耗，以降低正常操作費(fèi)用。對于減壓蒸餾操作，較大的壓力降還將使系統(tǒng)無法維持必要的真空度；（4）結(jié)構(gòu)簡單、材料耗用量小，制造和安裝容易。這可以減少基建過程中的投資費(fèi)用；（5）耐腐蝕和不易堵塞，方便操作、調(diào)節(jié)和檢修。事實(shí)上，對于現(xiàn)有的任何一種塔器，都不可能完全滿足上述所有要求，但是我們可以在某些方面做到獨(dú)特之處。以此來達(dá)到較大的生產(chǎn)效率，提高企業(yè)的生產(chǎn)效益。塔設(shè)計(jì)依據(jù)于CAMCAD軟件模擬結(jié)果。經(jīng)過靈敏度分析，得出最優(yōu)塔板數(shù)和回流比，然后根據(jù)塔設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)方法計(jì)算出各個(gè)塔的塔徑與塔高。（1）若氣相傳質(zhì)阻力大（即氣相控制系統(tǒng)，如低黏度液體的蒸餾，空氣增濕等），宜采用填料塔，因填料層中氣相呈湍流，液相為膜狀流。反之，受液相控制的系統(tǒng)（如水洗），宜采用板式塔，因?yàn)榘迨剿幸合喑释牧?，用氣體在液層中鼓泡；（2）大的液體負(fù)荷系統(tǒng)，可選用填料塔，若用板式塔時(shí)宜選用氣液并流的塔型或選用板上液流阻力較小的塔型。此外，導(dǎo)向篩板塔盤和多降液管篩板塔盤都能承受較大的液體負(fù)荷；（3）低的液體負(fù)荷，一般不宜采用填料塔。因?yàn)樘盍纤笠欢康膰娏苊芏?，但網(wǎng)體填料能用于低液體負(fù)荷的場合；（4）液氣比波動的穩(wěn)定性，板式塔優(yōu)于填料塔，故當(dāng)液氣比波動大時(shí)，選用板式塔。（1）對于多種情況，塔徑小于800mm時(shí)，不宜采用板式塔，宜用填料塔。對于大塔徑塔設(shè)備來說，需進(jìn)行加壓或常壓操作時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用板式塔；對于減壓操作過程，宜采用新型填料；（2）一般填料塔比板式塔重；（3）大塔以填料塔造價(jià)便宜。因填料價(jià)格約與塔體的容積成正比，板式塔按單位面積計(jì)算的價(jià)格，隨塔徑增大而減小。（1）分類①按操作壓力：加壓塔；常壓塔；減壓塔。②按單元操作：精餾塔；吸收塔；解吸塔；反應(yīng)塔；干燥塔；萃取塔。③按形成相際接觸界面：固定相界面；流動過程中形成相界面。④按內(nèi)件結(jié)構(gòu)：其中按內(nèi)部結(jié)構(gòu)又可分為以下兩種：a．板式塔，塔內(nèi)裝有一定數(shù)量的塔盤，是氣液接觸和傳質(zhì)的基本構(gòu)件；屬逐級（板）接觸的氣液傳質(zhì)設(shè)備；氣體自塔底向上以鼓泡或噴射的形式穿過塔板上的液層，使氣液相密切接觸而進(jìn)行傳質(zhì)與傳熱；兩相的組分濃度呈階梯式變化。b．填料塔，塔內(nèi)裝有一定高度的填料，是氣液接觸和傳質(zhì)的基本構(gòu)件；屬微分接觸型氣液傳質(zhì)設(shè)備；液體在填料表面呈膜狀自上而下流動；氣體呈連續(xù)相自下而上與液體作逆流流動，并進(jìn)行氣液兩相的傳質(zhì)和傳熱；兩相的組分濃度或溫度沿塔高連續(xù)變化?？傮w結(jié)構(gòu)：①塔體：即塔外殼，包括筒節(jié)、封頭、連接法蘭等。除操作壓力（內(nèi)壓或外壓）、溫度外，要考慮風(fēng)載、地震載荷、偏心載荷及試壓、運(yùn)輸?shù)跹b時(shí)的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性等要求。②內(nèi)件：塔板或填料及支承裝置等。③支座：塔體與基礎(chǔ)的連接結(jié)構(gòu)，一般采用裙式支座。④附件：人孔或手孔、除沫器、接管、吊柱及扶梯、操作平臺、保溫層等。板式塔與填料塔的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)列于表6-1：表6-1板式塔和填料塔的主要特點(diǎn)比較項(xiàng)目板式塔填料塔備注各塊理論板壓降約1KPa塔板的開孔率為5%-10%，又有25-50mm清液層，故壓降大。壓降小是填料塔的主要優(yōu)點(diǎn)分離效率（HETP）分離效率比較穩(wěn)定，大塔效率會更高些規(guī)整填料HETP值比板式塔小，絲網(wǎng)效率更高，新型散裝填料與板式塔相當(dāng)填料塔效率受液體分布影響大，預(yù)測比較難，可靠性不如板式塔處理能力與操作彈性操作彈性大規(guī)整填料處理能力比板式塔大，真空和常壓塔為30%-50%，新型散裝填料也可比板式塔高些由于填料塔壓降低，在高真空塔時(shí)還可以使相對揮發(fā)度有所上升對高真空操作的適應(yīng)性（熱敏、高沸物料）因壓降大較難適應(yīng)，尤其在高真空板中有多的場合壓降小的優(yōu)點(diǎn)使其特別適用，高真空下應(yīng)用規(guī)整填料會更佳高真空填料塔液體分布器往往要特殊設(shè)計(jì)才能達(dá)到高的分布質(zhì)量。且散裝填料可能會<Qmin對操作壓力高的適應(yīng)性很適應(yīng)，因?yàn)橛休^高效率，并且液量大也易處理不少場合效率下降尤其是規(guī)整填料，壓降小點(diǎn)幾乎無意義，處理能力下降較大，一般認(rèn)為>2MPa應(yīng)用板式塔P↑，ρv↑，流量又大，易引起液相嚴(yán)重返混；P↑，T↑，σ↑，填料塔中兩相分離變難對腐蝕性物料的適應(yīng)性須用耐腐蝕性材料制作，比較困難或價(jià)格高易用陶瓷性耐腐蝕性材料，較合適對易結(jié)垢、易堵塞系統(tǒng)的適應(yīng)性比較容易解決，清理也較容易不適用易起泡物系較難，塔徑、塔高均需要較大值比較合適填料塔的液體分布器需特別留意大直徑塔很適合，造價(jià)低填料費(fèi)用上升很大，尤其是絲網(wǎng)規(guī)整填料，而且汽液分布均勻較難減壓大直徑填料塔已有不少成功實(shí)例，此時(shí)因高效、高處理能力使塔體積減小小直徑塔很合適液體均布較易達(dá)到，應(yīng)有較大的徑向混合間歇精餾可以用因持液量少而更合適多進(jìn)料、軸測線的方便性比較容易實(shí)現(xiàn)不太合適增加一個(gè)再分布器，結(jié)構(gòu)復(fù)雜而造價(jià)高，不太合適中間換熱易實(shí)現(xiàn)較難實(shí)施塔的檢修容易規(guī)整填料幾乎不可能在實(shí)際操作中，塔盤的結(jié)構(gòu)在一定程度上仍然影響著操作的流體力學(xué)狀態(tài)和傳質(zhì)性能的優(yōu)劣?，F(xiàn)將各種板式塔的優(yōu)缺點(diǎn)及用途列于表6-2：表6-2各種板式塔的優(yōu)缺點(diǎn)及用途塔盤形式結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)用途泡罩型圓形泡罩復(fù)雜彈性好無泄漏費(fèi)用高；板間距大；壓力降比較大用于具有特定要求的場合S形泡罩塔板稍簡單簡化了泡罩的形式因此性能相似費(fèi)用高；板間距大；壓力降比較大用于具有特定要求的場合浮閥型條形浮閥簡單操作彈性較好、塔板效率較高、處理能力較大無其他明顯缺點(diǎn)適用于加壓及常壓下的氣液傳遞過程重盤式浮閥有簡單的和稍復(fù)雜的T行浮閥簡單穿流型篩板（溢流式）簡單正常負(fù)荷下效率高、費(fèi)用最低、壓力將小穩(wěn)定操作范適于處理量波紋篩板簡單比篩板壓力降稍高，但具有同樣的優(yōu)點(diǎn)；氣液分布好圍窄；易堵塞原料；容易發(fā)生液體泄漏變動小且不析出固體物的系統(tǒng)柵板簡單處理能力大；壓力降??；費(fèi)用便宜塔板效率低；彈性較小適于粗精餾根據(jù)以上基本原則，以DMO精餾塔（T0201）為例，進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。其它塔設(shè)備的設(shè)計(jì)與該精餾塔的設(shè)計(jì)方法相同。數(shù)據(jù)根據(jù)T0201的處理量及物性，我們選擇板式塔。根據(jù)操作條件，物系的組成和特點(diǎn)及要達(dá)到的分離要求，考慮到設(shè)備的制造、維修成本，我們選浮閥塔作為本項(xiàng)目的塔類型。塔設(shè)計(jì)依據(jù)于Aspenplus軟件模擬結(jié)果。經(jīng)過靈敏度分析，得出最優(yōu)塔板數(shù)為15和回流比為2.7。T0201塔的基礎(chǔ)參數(shù)如下表6-3T0201塔參數(shù)氣相體積流速Vsm3/h密度kg/m3質(zhì)量流量Gkg/h液相體積流速Vm3/h密度kg/m3質(zhì)量流量Lkg/h我們將得到的aspen模擬數(shù)據(jù)輸入到cup-tower中，進(jìn)行計(jì)算，可得到塔的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。我們對塔也進(jìn)行了詳細(xì)計(jì)算。（一）塔徑的計(jì)算塔的直徑根據(jù)適宜的空塔氣速和蒸汽流量按下式求出：，為空塔的泛點(diǎn)：為蒸汽負(fù)荷因子，根據(jù)Smith圖查得圖中橫坐標(biāo)：圖中縱坐標(biāo)為：板間距取，板上液層高度，。由以上數(shù)據(jù)查的，則：按《GB9019-2001T》塔徑尺寸圓整，則實(shí)際塔截面積：實(shí)際空塔氣速：安全系數(shù)：,在0.6。根據(jù)以上結(jié)果，初步認(rèn)定塔徑取m是合理的。（二）塔板主要工藝尺寸計(jì)算塔板主要尺寸的確定：雙溢流型的平頂弓形溢流堰、弓形降液管、平形受液盤，且不設(shè)進(jìn)口內(nèi)堰。(1)溢流堰長(出口堰長)取堰上溢流強(qiáng)度，滿足篩板塔的堰上溢流強(qiáng)度要求。(2)出口堰高對平直堰由及，取，于是：（滿足要求）因?yàn)椴荒艹^板間距的15%，故取得出口堰高為降液管的寬度和降液管的面積由，查弓形降液管幾何關(guān)系圖得，即：，，。液體在降液管內(nèi)的停留時(shí)間（滿足要求）(4)降液管的底隙高度液體通過降液管底隙的流速一般為0.07～0.25m/s，取液體通過降液管底隙的流速，則有：（不宜小于0.02～0.025m，本結(jié)果滿足要求）2.閥孔孔徑：孔徑的大小直接影響塔板操作性能。在開孔率、空塔汽速和液流量相同的條件下增大孔徑，雖可減小板壓降，不易阻塞，但漏液量增大，操作彈性降低。一般工業(yè)上常用的孔徑經(jīng)常取，結(jié)合本設(shè)計(jì)為宜。3.閥孔中心距和開孔率：開孔一般采用正三角形排列，篩孔中心距取=75mm所以開孔率為%，大于15%，開孔率過大，容易產(chǎn)生漏液，在操作時(shí)要特別注意控制操作條件，以免漏液。4.塔板厚度：在塔板結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度許可的條件下，應(yīng)盡可能選取較薄的板材制作塔板，這不僅可以降低干板壓降，而且可以改善氣液接觸狀態(tài)。浮閥塔塔板有2mm、3mm、4mm三種厚度的塔板，本塔選用3mm厚度的塔板。5.浮閥數(shù)及排列方式：（1）浮閥數(shù)初取閥動能因數(shù)，閥孔氣速為：每層塔板上浮閥個(gè)數(shù)（2）浮閥的排列浮閥有多種排列方式，在本項(xiàng)目的反應(yīng)器中，以三角形排列為好，各排浮閥垂直于液流方向，使氣液兩相均勻接觸。在垂直于液流方向上，浮閥的中心距固定不變，，平行于液流方向上之間。在排列浮閥時(shí)，還應(yīng)當(dāng)注意使外圍浮閥與塔壁和堰之間保留相當(dāng)距離，以便于安裝和操作。分塊式塔盤外圍浮閥的中心至塔壁的距離一般為。浮閥排列方式采用等腰三角形交叉排列。取同一橫排的孔心距，則可按下式估算排間距：考慮到塔的直徑較大，必須采用分塊式塔板。而各分塊的支承與銜接也要占去一部分鼓泡區(qū)面積，因此排間距不宜采用384mm,而應(yīng)小于此值，故取以正三角形交叉排方式作圖，排得浮閥數(shù)為135個(gè)。5.閥孔氣速：6.動能因數(shù)：在誤差允許范圍內(nèi)合適。（三）塔板流體力學(xué)計(jì)算對T0201塔進(jìn)行了流體力學(xué)計(jì)算。（1）塔板壓降液體表面張力造成的阻力很小，可忽略，浮閥塔的壓降為干板壓降和液層阻力之和，即：式中——塔板壓降，液柱；——干板壓降，液柱；——塔板上的液層阻力，液柱。（1）干板壓降因，故：液柱，即3m液柱。（2）液層阻力本設(shè)備分離液相為草酸二甲酯，碳酸二甲酯，亞硝酸甲酯等，可取充氣系數(shù)為0.6，則液柱。因此，2）霧沫夾帶浮閥塔的霧沫夾帶可按下式計(jì)算：，及，式中：——霧沫夾帶量，kg夾帶/kg氣體；——板間距，；——堰高，；——堰上清夜高度，；——空塔氣速，m/s；——空塔截面積與有效截面積之比；——?dú)庀笙嗝芏?，；——?dú)庖簝上嗝芏炔?，；——液體表面張力，；——以塔截面積為基準(zhǔn)的塔板開孔率，%將數(shù)據(jù)代入公式計(jì)算得：故符合霧沫夾帶要求。計(jì)算結(jié)果如下：表6-4塔數(shù)據(jù)工藝數(shù)據(jù)氣相密度9kg/m3氣相體積流量5011.620m3/h氣相質(zhì)量流量8kg/h泡沫密度液相密度kg/m3液相表面張力2N/m液相體積流量m3/h液相質(zhì)量流量1kg/h塔板結(jié)構(gòu)流型數(shù)2塔板間距600mm安定區(qū)70mm邊緣區(qū)50mm泛點(diǎn)率65%泛點(diǎn)氣速6m/s空塔氣速1.2345m/s流動因素降液管壓降2mm降液管清液高mm塔徑1200mm降液管停留S液相上限0.0288m3/s漏液率1.448%操作上限154%操作下限38%堰徑比70%堰高50mm堰齒深5mm降液管塔板間隙25mm堰長840mm降液管寬度170mm中心降液管寬度670m降液管面積17.7%開孔區(qū)面積0.2m2堰上液頭mm板上清液高度mm板上液層壓降46.800mm液相下限0.0003m3/s板結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)塔板類型浮閥排孔方式正三角浮閥類型重閥塔板分塊3孔徑39.0000mm孔距/孔徑塔板厚度2.0000mm孔距75.0000mm孔數(shù)開孔率24.5351%孔速10.9940m/s孔動能因子13.1394(kg/m)/S干板壓降48.6403mm板壓降94.8485mm我們采用《維維塔板流體力學(xué)軟件》對T0201塔進(jìn)行了流體力學(xué)校核。。根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，可以繪制塔的負(fù)荷性能圖如圖6-1所示：圖6-1浮閥塔T0201負(fù)荷性能圖由圖中我們可以看出：規(guī)定的氣液相負(fù)荷下的操作點(diǎn)處在適宜操作區(qū)內(nèi)的適中位置。塔板的氣相負(fù)荷上限由霧沫夾帶控制，操作下限由漏液控制。計(jì)算板面情況如下：

（一）塔高計(jì)算1）實(shí)際塔板數(shù)N：根據(jù)工業(yè)經(jīng)驗(yàn)值取55%，=15（包括冷凝器、再沸器），進(jìn)料板為第9塊。進(jìn)料板位置為塊。2）塔頂空間高度：塔頂空間高度的作用是安裝塔板和開人孔的需要，也使氣體中的液體自由沉降，減少塔頂出口氣體中液滴夾帶，空間高度一般取1.2~1.5m，這里取=1.2m。3）塔板間距：取4）開有人孔的板間距：設(shè)有人孔的上下兩塔板間距應(yīng)該大于等于600mm，這里取=650mm。5）人孔數(shù)：取6塊板設(shè)置一個(gè)人孔，實(shí)際塔板25塊，所以開設(shè)4個(gè)人孔（不包括塔頂和塔底人孔數(shù)）。6）進(jìn)料段空間高度：進(jìn)料段高度取決與進(jìn)料口的結(jié)構(gòu)形式和物料狀態(tài)，一般比大，取。7）塔底空間高度：塔的底部空間高度是指塔底底末一層塔盤到塔底封頭切線處的距離，當(dāng)進(jìn)料系統(tǒng)有緩沖容積可取5—20min。提取ASPEN數(shù)據(jù)塔底料液出口體積流量V=，塔徑D=m，t=5min，所以：綜上可知塔筒體高度：。8）裙座高度：筒體高度大于10m，塔徑，所以采用圓柱形裙座，9）封頭高度：封頭選取標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，參考《JB/T4737—95》取直邊段，曲邊高度。所以封頭高度：。塔的實(shí)際高度：。（二）接管的計(jì)算1）頂氣體接管：取塔頂氣體流速，提取ASPEN數(shù)據(jù)V=，則：管徑：圓整后選取管子規(guī)格為。實(shí)際流速：。2）進(jìn)料管：取進(jìn)料液體流速，液相體積流量V=則:進(jìn)料管徑：；圓整后選取管子規(guī)格為。實(shí)際流速：。3）回流管徑：取回流液流速，液相體積流量。則回流管徑：；圓整后選取管子規(guī)格為。實(shí)際流速：。4）塔底出料管徑：取出料液體流速，液相體積流量則出料管徑：；圓整后選取管子規(guī)格為。實(shí)際流速：。（三）筒體、封頭和裙座選材精餾塔內(nèi)操作壓力為MPa，操作溫度為163℃，MPa，設(shè)計(jì)溫度為200℃，故可以選擇Q345R做為塔體和封頭的材料。裙座材料的選擇Q235—B。（四）塔設(shè)備附件—除沫器由于絲網(wǎng)除沫器具有比表面積大、重量輕、空隙率大以及使用方便等優(yōu)點(diǎn)。特別是它具有除沫效率高，壓降小的特點(diǎn)。所以這里選用絲網(wǎng)除沫器。具體尺寸請見《塔器設(shè)計(jì)—絲網(wǎng)除沫器》一書。設(shè)計(jì)結(jié)果表6-5T0201塔設(shè)計(jì)結(jié)果塔徑D1200mm板間距HT600mm板上清液層高度hl78mm塔板型式雙溢流型/堰型式平頂堰/受堰盤型式凹形受液盤/堰長lw840mm降液管底隙高度ho55mm堰高h(yuǎn)w50mm泡沫區(qū)寬度Ws70mm無效區(qū)寬度Wc50mm堰上液流高度how49mm降液管寬度Wd170mm降液管總面積Afm2塔板截面積Atm2浮閥型式F1型重閥/閥孔動能因子Fo/閥孔速度m/s閥孔直徑do39mm閥孔數(shù)目n135個(gè)開孔率%孔中心距t75mm排間距t'75mm干板壓降hc30mm板上壓降hlmm降液管內(nèi)清液層高度Hdmm泛點(diǎn)率65/操作上限150%操作下限30%塔高m塔設(shè)備校核一集團(tuán)航空動力控制系統(tǒng)研究所板式1液壓封名稱Q345RQ345R厚度(mm)66裕量(mm)22接頭系數(shù)11頭形狀橢圓形橢圓形設(shè)計(jì)(Mpa)設(shè)計(jì)溫度(℃)長度(mm)名義厚度(mm)內(nèi)徑/外徑(mm)材料名稱(即鋼號).1220990圓筒腐蝕裕量(mm)縱向焊接接頭系數(shù)環(huán)向焊接接頭系數(shù)外壓計(jì)算長度(mm)試驗(yàn)壓力(立)(Mpa)試驗(yàn)壓力(臥)(Mpa).125.3341kg/m3mm浮閥25mm78一層mm3500mm3000N/m2mm2080塔mm100kg/m3300裙mm100kg/m3300管mm100mm150090IA7(0.1g)第一組地震影響系數(shù)最大值amax4mm2000mm27700器上mm10900裙座圓筒形mm1220對接mm2100Q235-B℃200mm2mm6MPa99裙座與筒體連接段的材料Q235-B裙座與筒體連接段在設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力MPa99裙座與筒體連接段長度mm1001mm700mm600mm6裙座上較大孔引出管長度mm10016MnMPa17020mm48100mmmm100mm20mm150整塊mm65mm26mm0有mm51mm20mm100mm1510mm1220環(huán)板mm20厚度取壓(許666666裙座厚度66風(fēng)載及地震載荷0－0A－A裙座與筒體連接段1－1(筒體)1－1(下封頭)2－23－32521424946.224357.124331.324331.318963.318695.418106.318080.518080.544906.144638.244049.119775.319775.36.789e+056.448e+05+055.783e+055.783e+05+056.448e+055.83e+055.783e+055.783e+056.718e+076.32e+075.626e+075.576e+075.576e+0700000需橫風(fēng)向計(jì)算時(shí)6.735e+076.336e+075.64e+075.59e+075.59e+070000017.4416.8517.1117.1115.5713.0413.3613.3612.7212.7210.1410.1431.06830.4713.9113.91[s]t99.00183.00B74.8474.8471.6871.68組合應(yīng)力校核(內(nèi)壓),(外壓)219.60219.60(內(nèi)壓),(外壓)26.0786.01-3.73310.5013.9592.5154.35310.50合格合格合格合格合格mm31.93978e+08mm2621799N?mmmm合格MPaMPaMPamm0mm地腳螺栓承受的最大拉應(yīng)力小于零,塔器可以自身穩(wěn)定，地腳螺栓僅起固定作用MPaMPa合格MPaMPa147合格kgN?mm5.59008e+07mm2mm34.32525e+06MPaMPa合格mm2mm3MPaMPaMPaMPamm6mm32.4248e+10mm23421kgkgkgkgkgkgkg24248kgkg25214kgkgmmsss臨界風(fēng)速(第一振型)臨界風(fēng)速(第二振型)雷諾系數(shù)設(shè)計(jì)風(fēng)速NNmmMPa注：內(nèi)件質(zhì)量指塔板質(zhì)量；填料質(zhì)量計(jì)入物料質(zhì)量；偏心質(zhì)量計(jì)入直立容器的操作質(zhì)量、最小質(zhì)量、最大質(zhì)量中。上封頭校核計(jì)算計(jì)算單位中航一集團(tuán)航空動力控制系統(tǒng)研究所計(jì)算所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算條件橢圓封頭簡圖計(jì)算壓力PcMPa設(shè)計(jì)溫度t°C內(nèi)徑Dimm曲面深度himm材料Q345R(板材)設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力[s]tMPa試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力[s]MPa鋼板負(fù)偏差C1mm腐蝕裕量C2mm焊接接頭系數(shù)f壓力試驗(yàn)時(shí)應(yīng)力校核壓力試驗(yàn)類型液壓試驗(yàn)試驗(yàn)壓力值PTPc=0.3341(或由用戶輸入)MPa壓力試驗(yàn)允許通過的應(yīng)力[s]t[s]T￡0.90ss=MPa試驗(yàn)壓力下封頭的應(yīng)力sT==MPa校核條件sT￡[s]T校核結(jié)果合格厚度及重量計(jì)算形狀系數(shù)K==計(jì)算厚度dh=mm有效厚度deh=dnh-C1-C2=mm最小厚度dmin=mm名義厚度dnh=mm結(jié)論滿足最小厚度要求重量Kg壓力計(jì)算最大允許工作壓力[Pw]==MPa結(jié)論合格下封頭校核計(jì)算計(jì)算單位中航一集團(tuán)航空動力控制系統(tǒng)研究所計(jì)算所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算條件橢圓封頭簡圖計(jì)算壓力PcMPa設(shè)計(jì)溫度t°C內(nèi)徑Dimm曲面深度himm材料Q345R(板材)設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力[s]tMPa試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力[s]MPa鋼板負(fù)偏差C1mm腐蝕裕量C2mm焊接接頭系數(shù)f壓力試驗(yàn)時(shí)應(yīng)力校核壓力試驗(yàn)類型液壓試驗(yàn)試驗(yàn)壓力值PTPc=0.3341(或由用戶輸入)MPa壓力試驗(yàn)允許通過的應(yīng)力[s]t[s]T￡0.90ss=MPa試驗(yàn)壓力下封頭的應(yīng)力sT==MPa校核條件sT￡[s]T校核結(jié)果合格厚度及重量計(jì)算形狀系數(shù)K==計(jì)算厚度dh=mm有效厚度deh=dnh-C1-C2=mm最小厚度dmin=mm名義厚度dnh=mm結(jié)論滿足最小厚度要求重量Kg壓力計(jì)算最大允許工作壓力[Pw]==MPa結(jié)論合格內(nèi)壓圓筒校核計(jì)算單位中航一集團(tuán)航空動力控制系統(tǒng)研究所計(jì)算所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算條件筒體簡圖計(jì)算壓力PcMPa設(shè)計(jì)溫度t°C內(nèi)徑Dimm材料Q345R(板材)試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力[s]MPa設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力[s]tMPa試驗(yàn)溫度下屈服點(diǎn)ssMPa鋼板負(fù)偏差C1mm腐蝕裕量C2mm焊接接頭系數(shù)f厚度及重量計(jì)算計(jì)算厚度d=mm有效厚度de=dn-C1-C2=mm名義厚度dn=mm重量Kg壓力試驗(yàn)時(shí)應(yīng)力校核壓力試驗(yàn)類型液壓試驗(yàn)試驗(yàn)壓力值PTP=0.3341(或由用戶輸入)MPa壓力試驗(yàn)允許通過的應(yīng)力水平[s]T[s]T￡0.90ss=MPa試驗(yàn)壓力下圓筒的應(yīng)力sT==MPa校核條件sT￡[s]T校核結(jié)果合格壓力及應(yīng)力計(jì)算最大允許工作壓力[Pw]==MPa設(shè)計(jì)溫度下計(jì)算應(yīng)力st==MPa[s]tfMPa校核條件[s]tf≥st結(jié)論合格筒體計(jì)算厚度δ==0.39mm，有效厚度δe=δn-C1-C2=0mm，名義厚度δn=6.00mm。封頭計(jì)算厚度δ==0.39mm，有效厚度δe=δn-C1-C2=0mm，最小厚度δminmm，名義厚度δn=6.00mm。校核結(jié)果合格。.12.2風(fēng)載荷與地震載荷風(fēng)載及地震載荷0－0A－A裙座與筒體連接段1－1(筒體)1－1(下封頭)6.789e+056.448e+05+055.783e+055.783e+056.718e+076.32e+075.626e+075.576e+075.576e+076.735e+076.336e+075.64e+075.59e+075.59e+07組合應(yīng)力校核軸向最大組合拉應(yīng)力σA1：(內(nèi)壓),(外壓)軸向最大組合壓應(yīng)力σA2：(內(nèi)壓),(外壓)26.07液壓試驗(yàn)時(shí)軸向最大組合拉應(yīng)力σA3：-3.73液壓試驗(yàn)時(shí)軸向最大組合壓應(yīng)力σA4：13.95試驗(yàn)壓力引起的周向應(yīng)力σ：54.35合格合格合格合格合格地腳螺栓實(shí)際的螺紋小徑為42.587mm，地腳螺栓個(gè)數(shù)為20個(gè)，地腳螺栓公稱直徑為48mm，全部筋板塊數(shù)為100，蓋板上地腳螺栓孔直徑為65mm，墊板上地腳螺栓孔直徑為51mm，基礎(chǔ)環(huán)板名義厚度為20mm。板式1液壓封頭材料名稱Q345RQ345R名義厚度(mm)66腐蝕裕量(mm)22焊接接頭系數(shù)11封頭形狀橢圓形橢圓形圓筒設(shè)計(jì)壓力(Mpa)設(shè)計(jì)溫度(℃)長度(mm)名義厚度(mm)內(nèi)徑/外徑(mm)材料名稱(即鋼號)12002099061200Q345R圓筒腐蝕裕量(mm)縱向焊接接頭系數(shù)環(huán)向焊接接頭系數(shù)外壓計(jì)算長度(mm)試驗(yàn)壓力(立)(Mpa)試驗(yàn)壓力(臥)(Mpa)12110裙座圓筒形mm1220對接mm2100Q235-B℃200mm2mm6MPa99裙座與筒體連接段的材料Q235-B裙座與筒體連接段在設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力MPa99裙座與筒體連接段長度mm1001mm700mm600mm6裙座上較大孔引出管長度mm10016MnMPa17020mm48100mmmm100mm20mm150整塊mm65mm26mm0有mm51mm20mm100mm1510mm1220環(huán)板mm20結(jié)論合格表6-6塔設(shè)備選型一覽表圖號名稱類型直徑/mm封頭形式塔高/m溫度/℃壓力/MPa數(shù)量殼體材料保護(hù)層T0101甲醇吸收塔浮閥塔5500標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭602Q345R不銹鋼薄板T0201DMO精餾塔浮閥塔1200標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭2001Q345R不銹鋼薄板T0302甲醇精餾塔浮閥塔1000標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭701Q345R不銹鋼薄板T0401脫甲醇塔浮閥塔2000標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭1501Q345R不銹鋼薄板T0402脫MG精餾塔浮閥塔1000標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭2401Q345R不銹鋼薄板T0404脫丁二醇精餾塔浮閥塔1000標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭2301Q345R不銹鋼薄板T0405脫丙二醇精餾塔浮閥塔1000標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭2301Q345R不銹鋼薄板T0406EG精餾塔浮閥塔1000標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭282301Q345R不銹鋼薄板T0501常壓精餾塔浮閥塔3000標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭1301Q345R不銹鋼薄板T0502加壓精餾塔浮閥塔2100標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭1501Q345R不銹鋼薄板反應(yīng)器是化工生產(chǎn)過程中一系列設(shè)備中的核心設(shè)備。化工技術(shù)過程開發(fā)的成功與否很大程度上取決于反應(yīng)器內(nèi)流體的溫度、濃度、停留時(shí)間及溫度分布、停留時(shí)間分布的控制水平和控制能力?；どa(chǎn)的工藝過程決定了反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)型式，反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)型式對工藝過程又有一個(gè)促進(jìn)和完善的作用，同時(shí)反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)型式在某種程度上也決定著產(chǎn)品的質(zhì)量和性能。因此，化學(xué)反應(yīng)器的選型、設(shè)計(jì)計(jì)算和選擇最優(yōu)化的操作條件是化工生產(chǎn)中極為重要的課題?！痘瘜W(xué)反應(yīng)工程》陳甘棠主編第三版化學(xué)工業(yè)出版社《反應(yīng)過程與設(shè)備》廖傳華等著中國石化出版社《化工工藝設(shè)計(jì)手冊》第二版化學(xué)工業(yè)出版社分類與特點(diǎn)表6-7各類反應(yīng)器的應(yīng)用特點(diǎn)反應(yīng)器類型適用的反應(yīng)應(yīng)用特點(diǎn)管式反應(yīng)器氣相、液相返混小，所需反應(yīng)器體積小，比傳熱面大，但慢速反應(yīng)的管長，壓降大釜式反應(yīng)器液相、液固相適用性強(qiáng)，操作彈性大，連續(xù)操作條件易控制，產(chǎn)品質(zhì)量均一，但高轉(zhuǎn)化率時(shí)體積大板式塔氣液相逆流接觸，氣液返混小，流速有限制填料塔液相、氣液相結(jié)構(gòu)簡單，返混小，壓降小，填料裝卸麻煩鼓泡塔氣液相，氣固液相氣相返混小，液相返混大，溫度易調(diào)節(jié)，氣體壓降大，流速有限制噴霧塔氣液相快速反應(yīng)結(jié)構(gòu)簡單，液體表面積大，停留時(shí)間受塔高限制，氣速有限制固定床反應(yīng)器氣固（催化或非催化）相返混小，高轉(zhuǎn)化率時(shí)催化劑用量少且不易磨損但裝卸麻煩，傳熱溫控不易，流化床反應(yīng)器氣固（催化或非催化）相傳熱好，溫度均勻，易控制，磨損大，返混大，操作條件限制大移動床反應(yīng)器氣固（催化或非催化）相固體返混小，固氣比可變性大，粒子傳送較易，溫差大，調(diào)節(jié)困難滴流床反應(yīng)器氣液固（催化或非催化）相催化劑帶出少，分離易，氣液分布要求均勻，溫度調(diào)節(jié)較難氣體介質(zhì)在固態(tài)催化劑中的反應(yīng)常用固定床反應(yīng)器和流化床反應(yīng)器等，其中在固定床中，催化劑不易磨損而可長期使用，另外，床層內(nèi)流體的流動接近于平推流，因此與返混式的反應(yīng)器相比，它的反應(yīng)速率較快，可用較少量的催化劑和較小的反應(yīng)器容積來獲得較大的生產(chǎn)能力。此外，由于停留時(shí)間可以嚴(yán)格控制，溫度分布可以適當(dāng)調(diào)節(jié)，因此特別有利于達(dá)到高的選擇性和轉(zhuǎn)化率，在大生產(chǎn)上，這一點(diǎn)正占有很大優(yōu)勢。在本工藝中涉及反應(yīng)的步驟主要有草酸二甲酯加氫反應(yīng)，CO氣相偶聯(lián)生產(chǎn)草酸二甲酯反應(yīng)以及亞硝酸甲酯的再生反應(yīng)。其中前兩個(gè)反應(yīng)都為氣固相催化反應(yīng)，綜合考慮各方面因素選擇固定床列管反應(yīng)器，再生反應(yīng)為氣液相反應(yīng)，選擇反應(yīng)精餾塔。設(shè)計(jì)舉例—草酸二甲酯加氫反應(yīng)器（R0201A/B/C/D）反應(yīng)原理及熱力學(xué)分析草酸二甲酯（DMO）加氫是一個(gè)串聯(lián)反應(yīng)，反應(yīng)原理如下：CH3OOC-COOCH3+2H2→CH3OOC-CH2OH+CH3OH（1）CH3OOC-CH2OH+2H2→CH2OH-CH2OH+CH3OH（2）CH2OH-CH2OH+2H2→CH3CH2OH+H2O（3）由于在反應(yīng)過程中可以控制氫氣的量，而第三個(gè)反應(yīng)的量相對較少可忽略。對上述主反應(yīng)進(jìn)行熱力學(xué)分析,將各物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)生成熔和標(biāo)準(zhǔn)生成自由焓以及用于計(jì)算各物質(zhì)熱容的參數(shù)列于下表中。表6-8各物質(zhì)的基礎(chǔ)熱力學(xué)數(shù)據(jù)物質(zhì)△fH0/kJ?mol-1△fG0/kJ?mol-1Cp=A+B×T+C×T2+D×T4ABCD氫氣(H2)000甲醇(Me)草酸二甲酯(DMO)乙二醇(EG)乙醇酸甲酯(MG)該反應(yīng)的反應(yīng)熱公式及平衡常數(shù)公式如下：△H1××(T2-2982×10-6×(T3-2983)-×10-8×(T4-2984)]/103△H2××(T2-2982×10-5×(T3-2983)-×10-9×(T4-2984)]/103平衡常數(shù)公式為：d㏑Kp/dT=△rHR/RT2根據(jù)各物質(zhì)的基礎(chǔ)熱力學(xué)數(shù)據(jù)，計(jì)算不同溫度下的平衡常數(shù)和反應(yīng)熱，數(shù)據(jù)見下表：表6-9不同溫度下的反應(yīng)熱反應(yīng)熱△rHR/(kJ/mol)298K458K468K478K488K498K(1)(2)(1)+(2)表6-10不同溫度下的平衡常數(shù)平衡常數(shù)Kp298K458K468K478K488K498K（1）2.11E+51.54E+41.36E+41.20E+41.06E+39.40E+2（2）對該反應(yīng)進(jìn)行物衡計(jì)算，得到的數(shù)據(jù)見下表：表6-11草酸二甲酯加氫反應(yīng)物料衡算表物質(zhì)反應(yīng)前反應(yīng)后DMOH2MeEGMG∑11其中，N1為草酸二甲酯加氫制乙二醇反應(yīng)過程中的初始進(jìn)氣流量，x1，x2分別為第一步串聯(lián)反應(yīng)中草酸二甲酯的轉(zhuǎn)化率和第二步串聯(lián)反應(yīng)中乙醇酸甲酯的轉(zhuǎn)化率。從動力學(xué)角度對反應(yīng)器建立數(shù)學(xué)模型時(shí)，可分為非均相和擬均相兩大類，從催化床中溫度分布特點(diǎn)的角度上又可以分為一維模型和二維模型，從床層內(nèi)流體流動的流動狀況角度上又可以分為理想流動模型和非理想流動模型。對于草酸二甲酯加氫制乙二醇反應(yīng)，由于反應(yīng)熱效應(yīng)不大，且為了簡化計(jì)算，采用一維數(shù)學(xué)模型對該反應(yīng)進(jìn)行模擬計(jì)算，即把固體顆粒與流體當(dāng)做擬均相物系來考慮，只有在流體流動的方向（軸向）上有溫度和濃度的變化，與流體垂直的截面（徑向）上則是等溫和等濃度的，在反應(yīng)器高度為L，取厚度為dL的圓柱狀微元體，對該微元體進(jìn)行物料衡算和熱量衡算，以單位反應(yīng)器體積為基準(zhǔn)，用摩爾分?jǐn)?shù)表示各物料的組成，整理得反應(yīng)器一維擬均相數(shù)學(xué)模型，該模型如下所示：質(zhì)量傳遞：熱量傳遞：該傳遞方程中模型參數(shù)的計(jì)算如下：管程中催化劑與殼程沸騰水總傳熱系數(shù)計(jì)算：，其中為固定床對壁給熱系數(shù)，單位為W/(m2?K)，為反應(yīng)器管壁的厚度，m，為反應(yīng)器管材的導(dǎo)熱系數(shù)，單位為W/(m?K)，為換熱介質(zhì)一方的傳熱熱系數(shù)。Rc為傳熱面污垢熱阻，單位為(m2?K)/W，固定床對壁給熱系數(shù)計(jì)算公式為。動量傳遞：。關(guān)于報(bào)道草酸二甲酯加氫制乙二醇反應(yīng)的動力學(xué)研究很多，但是大多都認(rèn)為草酸二甲酯加氫符合L-H機(jī)理，表面反應(yīng)控制，氫不解離吸附，采用遺傳算法和單純性算法相結(jié)合，進(jìn)行模型的篩選和優(yōu)化，得到如下動力學(xué)模型，在所研究的工藝范圍內(nèi)，該模型是高度適應(yīng)的，能很好地描述動力學(xué)特征，故采用以下模型進(jìn)行模擬計(jì)算，該動力學(xué)模型表示如下：其中k1×106，k2×1012，KH2×10-16MPa-1，KDMO×10-3MPa-1，KMe×10-17MPa-1，KMG×10-7MPa-1，KEG×10-9MPa-1。表6-12設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和工作參數(shù)乙二醇年產(chǎn)量22萬噸/年原料配比氫酯比為80:1年工作時(shí)間8000h氫氣空速3000反應(yīng)溫度473K反應(yīng)壓力催化劑形狀片狀圓柱形催化劑尺寸Φ3×3mm催化劑密度（kg/m3)500催化劑床層空隙率熱量橫算和物料橫算由aspen模擬得到，結(jié)果見表6-13，詳細(xì)數(shù)據(jù)見aspen源文件：表6-13由aspen模擬數(shù)據(jù)參數(shù)INOUTTemperatureC190200Pressurebar2525VaporFrac11MoleFlowkmol/hrMassFlowkg/hrVolumeFlowcum/hrEnthalpyMMBtu/hrMoleFlowkmol/hrCO00N200Methylnitrite00Dimethyloxalate0DimethylcarbonateNO00O200H2H2O0CH3OH0C2H5OH0MG01，2-丙二醇01，2-丁二醇0EG0（1）催化劑的填充量根據(jù)空速算得催化劑的填充量為：則（2）反應(yīng)管長度的計(jì)算采用的催化劑為碳納米管促進(jìn)型銅硅基催化劑，在該高效催化劑作用下，草酸酯的轉(zhuǎn)化率理論上達(dá)到99.7%，乙二醇選擇性達(dá)到98%。結(jié)合動力學(xué)方程及物料衡算方程，能量衡算方程，熱量衡算方程，利用matlab進(jìn)行計(jì)算轉(zhuǎn)化率達(dá)到99.7%時(shí)所需反應(yīng)實(shí)際管長。（matlab程序源文件見附件）下表為轉(zhuǎn)化率隨催化劑床層高度變化情況。表6-14草酸酯轉(zhuǎn)化率隨催化劑床層高度變化情況L(m)0X(%)0圖6-2草酸酯轉(zhuǎn)化率隨催化劑床層高度變化情況圖6-3溫度變化量隨床層高度的變化情況則根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，當(dāng)床層高度為6.0米時(shí)，草酸酯轉(zhuǎn)化率為99.7%，是催化劑的理論催化效果，則取反應(yīng)實(shí)際管長為6.0米。運(yùn)用gPROM軟件對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行核算，核算結(jié)果如下：圖6-4轉(zhuǎn)化率與管長的變化關(guān)系核算圖由圖可以直觀的看出應(yīng)用matlab計(jì)算得到的反應(yīng)管長滿足反應(yīng)要求。再根據(jù)化工原理取床層空隙率為0.3，則實(shí)際反應(yīng)管長為:×（3）管束尺寸和反應(yīng)管的排列選取工業(yè)上所用的φ35×2.5的列管，則單管催化劑體積為：則管數(shù)為：采用4個(gè)反應(yīng)器并聯(lián)，則每個(gè)反應(yīng)器管數(shù)為928根，列管采用正三角形排列。采用正三角形排列反應(yīng)器列管的布置與普通換熱器有很大不同。首先，管束中央水循環(huán)受阻，傳熱惡化，溫度分布不均，故此區(qū)域不布管；其次反應(yīng)管的排管把整個(gè)管板按30°劃分為12個(gè)區(qū)間，整個(gè)管板由一個(gè)30°區(qū)間陣列而成。取中央不布管區(qū)域直徑為200mm。按正三角形排列，取管心距為t=1..25d=0.04375m，采用三角形排列，則單管所占的面積為則每個(gè)反應(yīng)器的直徑為則其直徑（4）反應(yīng)床層壓降式中——壓力，Pa；——修正的摩擦系數(shù)；——流體密度，；——空塔線速，m/s；——催化劑顆粒直徑，m；——床層空隙率；H——床層高度，m；——流體的絕對黏度，；——系數(shù)，采用Ergun提出的數(shù)值，a=1.75，b=150。而取，，，，，則（1）設(shè)計(jì)的選材考慮到使用溫度、需用應(yīng)力、價(jià)格、供貨情況及材料的焊接性能等，在設(shè)計(jì)中選?。簹んw、列管、管板、封頭、法蘭、支座、折流板材料為Q245R。（2）板厚的計(jì)算根據(jù)流體進(jìn)出口溫度，選擇流體的設(shè)計(jì)溫度為300℃，設(shè)計(jì)壓力為3Mp，由于本操作是在高溫下進(jìn)行，所選材料為耐高溫材料Q245R。（化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)）焊接方式：選為雙面焊對接接頭，100%無損探傷，故焊接系數(shù)；根據(jù)GB6654《壓力容器用鋼板》和GB3531《低溫壓力容器用低合金鋼板》規(guī)定可知對Q245R鋼板，，材料的許用應(yīng)力，(60~100mm)則厚度按下式計(jì)算：,圓整后取厚度為24mm。（3）液壓試驗(yàn)Q245R的屈服極限為，，液壓試驗(yàn)：所以液壓試驗(yàn)滿足強(qiáng)度要求。取反應(yīng)器筒體內(nèi)徑為1400mm,厚度為24mm。（4）氣體分布板設(shè)計(jì)①氣體分布板的形式工業(yè)應(yīng)用的氣體分布板形式很多，主要有直流式、側(cè)流式、填充式、短管以及無分布板的漩流式等。此反應(yīng)器選用側(cè)縫式錐帽分布板。②分布板的壓降式中u——操作孔速，m/s；——分布板的開孔率；——分布板的阻力系數(shù)，一般為1.5～2.5，對于側(cè)縫帽分布板為2?！?dú)怏w密度，理想的氣體分布板壓降必然是同時(shí)滿足均勻布?xì)夂途哂辛己梅€(wěn)定性這兩個(gè)條件的最小壓降。③均勻布?xì)鈮航礡ichardson建議分布板的阻力至少應(yīng)是氣流阻力的100倍，即：④穩(wěn)定性壓降A(chǔ)garwal等指出，穩(wěn)定性壓降應(yīng)不小于列管式固定床層壓降的10％，即，并且在任何情況下，其最小值約為3500Pa。由此，分布板的最小壓降可表示為：這里，均勻布?xì)鈮航稻统蔀榇我獑栴}，只考慮穩(wěn)定性壓降就可以了。所以：因?yàn)椋匀∷裕?）板厚取板厚10mm（6）管口設(shè)計(jì)①反應(yīng)器進(jìn)口反應(yīng)器進(jìn)口總流量為，選進(jìn)入反應(yīng)器之前總管道運(yùn)輸速度為30m/s并聯(lián)總管的直徑為：圓整后采用DN=1000的管道(根據(jù)GB/T1047-2005)校核：根據(jù)選取的公稱直徑為1000，則速度為：,每個(gè)反應(yīng)器選氣體進(jìn)口速度為30m/s，則每個(gè)反應(yīng)器進(jìn)口管直徑為：圓整后采用DN=500的壓力管口（根據(jù)GB/T1047-2005）校核：，在10-30m/s范圍內(nèi)，可以選取。②出口管設(shè)計(jì)反應(yīng)器出口流量為取出口管速度為30m/s則出口管直徑為：圓整后選取DN=500的壓力管口（根據(jù)GB/T1047-2005）校核：根據(jù)選取的鋼管內(nèi)徑為500mm，則：，在10-30m/s范圍內(nèi)，可以選取。取出口管總管運(yùn)輸速度為30m/s,則總管直徑為：取DN=1000的壓力鋼管（根據(jù)GB/T1047-2005）校核：可以選取。（7）折流板由于反應(yīng)器中間不排管，最好選用環(huán)盤型折流板，板間距為1m，板厚10mm。折流板材料為Q245R。（8）封頭的設(shè)計(jì)選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，其內(nèi)徑為1400mm，深度為350mm，直邊高度為（9）支座的設(shè)計(jì)支座采用裙座，材質(zhì)為Q245R，裙座與塔體的鏈接采用對接式焊接，裙座筒體內(nèi)徑為1450mm，厚度為36mm，地腳螺栓的結(jié)構(gòu)選擇外螺栓作結(jié)構(gòu)形式，螺栓規(guī)格為M48，個(gè)數(shù)為40個(gè)。因?yàn)榉磻?yīng)器筒體大、高，需要在裙座內(nèi)部設(shè)置梯子。為減少腐蝕以及在運(yùn)行中可能有氣體溢出，需要在裙座上部設(shè)置排氣管，根據(jù)反應(yīng)器直徑，設(shè)置排氣管規(guī)格Φ100×4。考慮到裙座的防火問題，在裙座內(nèi)外側(cè)均敷設(shè)防火層，防火材料為石棉水泥層（容積密度約為）厚度為50mm。SW6校核立式攪拌容器校核計(jì)算單位中航一集團(tuán)航空動力控制系統(tǒng)研究所筒體設(shè)計(jì)條件內(nèi)筒設(shè)計(jì)壓力pMPa3設(shè)計(jì)溫度tC300內(nèi)徑Dimm1400名義厚度dnmm24材料名稱Q245R許用應(yīng)力[s]148[s]tMPa102壓力試驗(yàn)溫度下的屈服點(diǎn)sEQ\s(t,s)235鋼材厚度負(fù)偏差C1mm腐蝕裕量C2mm2厚度附加量C＝C1＋C2mm焊接接頭系數(shù)f1壓力試驗(yàn)類型液壓試驗(yàn)壓力pTMPa筒體長度Lwmm7800內(nèi)筒外壓計(jì)算長度Lmm封頭設(shè)計(jì)條件筒體上封頭筒體下封頭夾套封頭封頭形式橢圓形橢圓形名義厚度dnmm2424材料名稱設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力[s]tMPa102102鋼材厚度負(fù)偏差C1mm腐蝕裕量C2mm22厚度附加量C＝C1＋C2mm焊接接頭系數(shù)f11主要計(jì)算結(jié)果內(nèi)圓筒體內(nèi)筒上封頭內(nèi)筒下封頭校核結(jié)果校核合格校核合格校核合格質(zhì)量mkg攪拌軸計(jì)算軸徑mm備注內(nèi)筒體內(nèi)壓計(jì)算計(jì)算單位中航一集團(tuán)航空動力控制系統(tǒng)研究所計(jì)算所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算條件筒體簡圖計(jì)算壓力PcMPa設(shè)計(jì)溫度t°C內(nèi)徑Dimm材料Q245R(板材)試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力[s]MPa設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力[s]tMPa試驗(yàn)溫度下屈服點(diǎn)ssMPa鋼板負(fù)偏差C1mm腐蝕裕量C2mm焊接接頭系數(shù)f厚度及重量計(jì)算計(jì)算厚度d=mm有效厚度de=dn-C1-C2=mm名義厚度dn=mm重量Kg壓力試驗(yàn)時(shí)應(yīng)力校核壓力試驗(yàn)類型液壓試驗(yàn)試驗(yàn)壓力值PTP=5.4412(或由用戶輸入)MPa壓力試驗(yàn)允許通過的應(yīng)力水平[s]T[s]T￡0.90ss=MPa試驗(yàn)壓力下圓筒的應(yīng)力sT==MPa校核條件sT￡[s]T校核結(jié)果合格壓力及應(yīng)力計(jì)算最大允許工作壓力[Pw]==MPa設(shè)計(jì)溫度下計(jì)算應(yīng)力st==MPa[s]tfMPa校核條件[s]tf≥st結(jié)論合格內(nèi)筒上封頭內(nèi)壓計(jì)算計(jì)算單位中航一集團(tuán)航空動力控制系統(tǒng)研究所計(jì)算所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算條件橢圓封頭簡圖計(jì)算壓力PcMPa設(shè)計(jì)溫度t°C內(nèi)徑Dimm曲面深度himm材料Q245R(板材)設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力[s]tMPa試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力[s]MPa鋼板負(fù)偏差C1mm腐蝕裕量C2mm焊接接頭系數(shù)f壓力試驗(yàn)時(shí)應(yīng)力校核壓力試驗(yàn)類型液壓試驗(yàn)試驗(yàn)壓力值PTPc=5.4412(或由用戶輸入)MPa壓力試驗(yàn)允許通過的應(yīng)力[s]t[s]T￡0.90ss=MPa試驗(yàn)壓力下封頭的應(yīng)力sT==MPa校核條件sT￡[s]T校核結(jié)果合格厚度及重量計(jì)算形狀系數(shù)K==計(jì)算厚度dh=mm有效厚度deh=dnh-C1-C2=mm最小厚度dmin=mm名義厚度dnh=mm結(jié)論滿足最小厚度要求重量Kg壓力計(jì)算最大允許工作壓力[Pw]==MPa結(jié)論合格內(nèi)筒下封頭內(nèi)壓計(jì)算計(jì)算單位中航一集團(tuán)航空動力控制系統(tǒng)研究所計(jì)算所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算條件橢圓封頭簡圖計(jì)算壓力PcMPa設(shè)計(jì)溫度t°C內(nèi)徑Dimm曲面深度himm材料Q245R(板材)設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力[s]tMPa試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力[s]MPa鋼板負(fù)偏差C1mm腐蝕裕量C2mm焊接接頭系數(shù)f壓力試驗(yàn)時(shí)應(yīng)力校核壓力試驗(yàn)類型液壓試驗(yàn)試驗(yàn)壓力值PTPc=5.4412(或由用戶輸入)MPa壓力試驗(yàn)允許通過的應(yīng)力[s]t[s]T￡0.90ss=MPa試驗(yàn)壓力下封頭的應(yīng)力sT==MPa校核條件sT￡[s]T校核結(jié)果合格厚度及重量計(jì)算形狀系數(shù)K==計(jì)算厚度dh=mm有效厚度deh=dnh-C1-C2=mm最小厚度dmin=mm名義厚度dnh=mm結(jié)論滿足最小厚度要求重量Kg壓力計(jì)算最大允許工作壓力[Pw]==MPa結(jié)論合格窄面整體(或帶頸松式)法蘭計(jì)算計(jì)算單位中航一集團(tuán)航空動力控制系統(tǒng)研究所設(shè)計(jì)條件簡圖設(shè)計(jì)壓力pMPa計(jì)算壓力pcMPa設(shè)計(jì)溫度t°C軸向外載荷FN外力矩MN.mm殼材料名稱Q245R體許用應(yīng)力MPa法材料名稱Q245R許用[s]fMPa蘭應(yīng)力[s]MPa材料名稱30CrMoA螺許用[s]bMPa應(yīng)力[s]MPa栓公稱直徑mm螺栓根徑d1mm數(shù)量n40個(gè)DiDo墊結(jié)構(gòu)尺寸DbD外D內(nèi)δ0mmLeLAhδ1材料類型軟墊片Nmy(MPa)壓緊面形狀1a,1bbDG片b0≤6.4mmb=b0b0≤6.4mmDG=(D外+D內(nèi))/2b0>6.4mmbb0>6.4mmDG=D外-2b螺栓受力計(jì)算預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷WaWa=πbDGy=N操作狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷WpWp=Fp+F=N所需螺栓總截面積AmAm=max(Ap,Aa)=mm2實(shí)際使用螺栓總截面積AbAb==mm2力矩計(jì)算操FDpc=NLD=LAδ1=mmMD=FDLD=N.mm作FG=Fp=NLG=0.5(Db-DG)=mmMG=FGLG=N.mmMpFT=F-FD=NLT=0.5(LA+d1+LG)=MT=FTLT=N.mm外壓:Mp=FD(LD-LG)+FT(LT-LG);內(nèi)壓:Mp=MD+MG+MTMp=N.mm預(yù)緊MaW=NLG=mmMa=WLG=N.mm計(jì)算力矩Mo=Mp與Ma[s]ft/[s]f中大者M(jìn)o=N.mm螺栓間距校核實(shí)際間距=mm最小間距102.0(查GB150-2011表9-3)mm最大間距mm形狀常數(shù)確定h/ho=K=Do/DI=由K查表9-5得T=Z=Y=U=整體法蘭查圖9-3和圖9-4FI=VI=松式法蘭查圖9-5和圖9-6FL=VL=查圖9-7由d1/do得f=整體法蘭=松式法蘭=ψ=δfe+1=g=y/T==剪應(yīng)力校核計(jì)算值許用值結(jié)論預(yù)緊狀態(tài)MPa操作狀態(tài)MPa輸入法蘭厚度δf=mm時(shí),法蘭應(yīng)力校核應(yīng)力性質(zhì)計(jì)算值許用值結(jié)論軸向應(yīng)力MPa=120.0或=()校核合格徑向應(yīng)力MPa=校核合格切向應(yīng)力MPa=校核合格綜合應(yīng)力=MPa=校核合格剛度系數(shù)校核合格法蘭校核結(jié)果校核合格反應(yīng)器的工藝計(jì)算及強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果見表6-15表6-15反應(yīng)器的工藝計(jì)算及強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果項(xiàng)目參數(shù)反應(yīng)溫度（℃）200反應(yīng)壓力（MPa）設(shè)計(jì)溫度（℃）300設(shè)計(jì)壓力（MPa）3反應(yīng)器類型列管式固定床反應(yīng)器催化劑碳納米管促進(jìn)型銅硅基催化劑空速（h-1）3000催化劑填充量（m3）催化劑填充高度（m）反應(yīng)管長長度（m）尺寸φ35×材料Q245R個(gè)數(shù)（根）3710排列等腰三角形封頭形狀標(biāo)準(zhǔn)橢圓形材料Q245R厚度（mm）24深度（mm）350直邊高度（mm）25焊接系數(shù)1質(zhì)量（Kg）筒體材料Q245R內(nèi)徑（mm）1400高度（m）壁厚（mm）24焊接系數(shù)1質(zhì)量（Kg）裙座類型圓筒形材料Q245R內(nèi)徑（mm）1400高度（m）4壁厚（mm）36螺栓M48防火層材料及厚度石棉水泥50mm排氣孔4個(gè)總高度（m）全反應(yīng)器質(zhì)量（Kg）7450表6-16反應(yīng)器一覽表設(shè)備號名稱類型直徑/mm總高度/mm裙座高度/mm設(shè)計(jì)溫度/℃設(shè)計(jì)壓力/MPa殼體材料裙座材料保溫材料數(shù)量R0101A/B/C/D羰化反應(yīng)器列管式固定床5500125001500150Q245RQ245R石棉水泥4R0201A/B/C/D加氫反應(yīng)器列管式固定床14001215040003003Q245RQ245R石棉水泥4T0301酯化反應(yīng)器反應(yīng)精餾塔450040080500035Q245RQ245R石棉水泥1《化工原理》化學(xué)工業(yè)出版社《管殼式換熱器》GB151-1999《化工工藝設(shè)計(jì)手冊》化學(xué)工業(yè)出版社《換熱器——化工設(shè)備設(shè)計(jì)全書》化學(xué)工業(yè)出版社按照傳熱原理可分為：直接接觸式換熱器、蓄能式換熱器、管板式換熱器；按照結(jié)構(gòu)可分為：浮頭式換熱器、固定管板式換熱器、填料函式換熱器、U形管換熱器、蛇管換熱器等。換熱器的類型很多，結(jié)構(gòu)類型決定了換熱器的性能，因此在特定場合選擇適應(yīng)這個(gè)場合特點(diǎn)的換熱器可以使傳熱效率提高，能耗下降。換熱器選型時(shí)需要考慮的因素是多方面的，主要有：流體的性質(zhì)；熱負(fù)荷及流量大??；溫度、壓力及允許壓降的范圍；設(shè)備結(jié)構(gòu)、材料、尺寸、重量；價(jià)格、使用安全性和壽命。在換熱器選型中，除考慮上述因素外，還應(yīng)對結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、材料來源、制造條件密封性、安全性等方面加以考慮。管殼式換熱器因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)的不同會有不同的形式，由于結(jié)構(gòu)的不同，將會導(dǎo)致?lián)Q熱器的性能產(chǎn)生相應(yīng)的差異。現(xiàn)將管殼式換熱器的性能對比表列于下表：表6-17管殼式換熱器性能對比表種類優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)應(yīng)用范圍相對費(fèi)用耗用金屬固定管板式結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，能承壓力高，造價(jià)低，管程清洗方便，管子損壞時(shí)易于賭管或更換當(dāng)管束與殼體的壁溫或材料的線膨脹系數(shù)相差較大時(shí)，殼體和管束中將產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力不易結(jié)垢并能清洗，管、殼程兩側(cè)溫差不大或溫差較大但殼側(cè)壓力不高的場合30浮頭式管間和管內(nèi)清洗方便，不會產(chǎn)生應(yīng)力結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)比固定管板式20%，設(shè)備笨重，耗材大，對密封要求高殼體和管束之間壁溫差較大或殼程介質(zhì)易結(jié)垢的場合46U型管式結(jié)構(gòu)比較簡單，價(jià)格便宜，承受能力強(qiáng)管子內(nèi)壁清洗困難，管子更換困難，管板上排列的管子少殼壁溫差較大介質(zhì)易結(jié)垢又不宜采用浮頭式和固定管板式的場合46填料函式結(jié)構(gòu)較浮頭式簡單，造價(jià)低，加工方便節(jié)省材料填料處易泄漏，工作壓力，介質(zhì)及溫度都受到限制應(yīng)用較少46再沸器有立式和臥式兩種形態(tài)。立式再沸器以熱虹吸式最為常用，臥式再沸器包括臥式熱虹吸式、強(qiáng)制循環(huán)式、釜式再沸器以及內(nèi)置式再沸器等。不同形式的再沸器有自身相應(yīng)的優(yōu)缺點(diǎn)。現(xiàn)將各種形式的再沸器的優(yōu)缺點(diǎn)列于下表：表6-18再沸器優(yōu)缺點(diǎn)一覽表再沸器形式優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)立式熱虹吸式再沸器結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、傳熱系數(shù)高殼程不能機(jī)械清洗，不適宜高粘度、臟的傳熱介質(zhì)；塔釜提供了汽液分離空間和緩沖區(qū)臥式熱虹吸式再沸器維護(hù)、清理方便。塔釜提供氣液分離空間和緩沖區(qū)。占地面積大，傳熱系數(shù)中等強(qiáng)制循環(huán)式再沸器適于高粘度、熱敏性物料，固體懸浮液和長顯熱段和低蒸發(fā)比的高阻力系統(tǒng)。—釜式再沸器結(jié)構(gòu)簡單。傳熱面積小傳熱效果不理想在不同的操作條件下，對于換熱器壓力降的要求也不盡相同。下表所示的為不同操作壓力條件下，換熱器壓力降的參考值：操作壓力P(MPa)壓力降ΔP(MPa)0-0.1(絕壓)P/100-0.07(表壓，下同)P/2-(1)不潔凈和易結(jié)垢的流體宜走管程，以便于清洗管子；(2)腐蝕性流體宜走管程，以免管束和殼體同時(shí)受腐蝕，而且管內(nèi)也便于檢修和清洗；(3)高壓流體宜走管程，以免殼體受壓，并且可節(jié)省殼體金屬的消耗量；(4)飽和蒸汽宜走殼程，以便于及時(shí)排出冷凝液，且蒸汽較潔凈，不易污染殼程；(5)被冷卻的流體宜走殼程，可利用殼體散熱，增強(qiáng)冷卻效果；(6)有毒流體宜走管程，以減少流體泄漏；(7)粘度較大或流量較小的流體宜走殼程，因流體在有折流板的殼程流動時(shí)，由于流體流向和流速不斷改變，在很低的雷諾數(shù)（Re<100）下即可達(dá)到湍流，可提高對流傳熱系數(shù)。但是有時(shí)在動力設(shè)備允許的條件下，將上述流體通入多管程中也可得到較高的對流傳熱系數(shù)。列管式固定管板換熱器內(nèi)的管數(shù)與管的布置有關(guān)，一般情況下不可隨意改變，每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)型號的換熱器都有固定的管數(shù)，但是可以封死某幾根管子減少管數(shù)，來改變傳熱面積以滿足要求，管心距為管徑的1.25-1.5倍，按照給定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選擇。在滿足換熱面積和設(shè)計(jì)要求的條件下，盡量選用較短的管子，以降低壓降。選擇合適的排布方式。正三角形排布，相同的面積可以排布最多的換熱管，管外傳熱系數(shù)增加，但流動阻力相對較大。正方形排布，排布的管數(shù)較少，但清洗方便。正方形旋轉(zhuǎn)45度，可獲得兩者折中的效果。一般來說，固定管板式換熱器采用正三角形排布，浮頭式換熱器采用正方形旋轉(zhuǎn)45度和三角形排布?，F(xiàn)將換熱管尺寸為，的換熱器基本參數(shù)列于下表：表6-19換熱管尺寸為，的換熱器基本參數(shù)外徑×壁厚，mm排列形式管心距碳鋼，低合金鋼不銹鋼正三角形正三角形表6-20折流板規(guī)格公稱直徑DN管長折流板間距5003000100200300450600/4500-6000/600-8001500-6000150200300450600/900-13006000/200300450600/7500,9000/7501400-16006000//3004506007507500,9000/7501700-18006000-9000///450600設(shè)計(jì)舉例—?dú)錃舛夘A(yù)熱器(E0205)由aspen模擬數(shù)據(jù)可得：表6-21E0205操作參數(shù)操作條件參數(shù)管程殼程介質(zhì)循環(huán)氫氣粗乙二醇混合物進(jìn)口溫度/℃90155出口溫度/℃130132進(jìn)口壓力/MPa出口壓力/MPa熱負(fù)荷/kJ·h43232由于用于加熱的流體是氣態(tài)，所以可以選擇讓反應(yīng)器生成高溫氣體走殼程以有效避免殼體的結(jié)垢。由于程數(shù)增多，可以提高流體的湍動程度，同時(shí)殼程操作壓力為低壓，初步考慮選定雙程。由于溫差在合理范圍內(nèi)，故選擇應(yīng)用廣泛的固定管板式換熱器。與其他換熱器相比，固定管板換熱器制作簡單、便宜，并且耗用的金屬相對較小。得到的結(jié)果見下表：ThermalandMechanicalDetailsOverallDataPressureDropDistribution-ShellsideAreaTotalm2InletNozzleMPaAreaRequiedm2ImpingementMPaAreaEffectivem2BundleMPaAreaPerShellm2OutletNozzleMPa%ExcessTotalFric.MPaUCalc.W/m2-KTotalGrav.MPaUServiceW/m2-KTotalMome.MPaHeatDutyMJ/hTotalMPaWeightedLMTDCPressureDropDistribution-TubesideLMTDCORRFactorInletNozzleMPaCORRLMTDCTubeEntranceMPaShellsideDataTubeMPaCorssflowVel.m/secTubeExitMPaEndZoneVel.m/secEndMPaWindowVel.m/secOutletNozzleMPaFilmCoef.W/m2-KTotalFric.MPaReynold'sNo.TotalGrav.MPaAllow.Press.DropMPaTotalMome.MPaCalc.Press.DropMPaTotalMPaInletNozzleSizemShellDimensionsPress.Drop/InNozzleMPaShellO.D.mOutletNozzleSizemShellI.D.mPress.Drop/OutNozzleMPaBonnetI.D.mMeanTemperatureCTEMATypeBEMRhoV2INkg/m-sec2Imping.PlateImpingementPlatePress.Drop(Dirty)MPaOrientationHStreamAnalysisShellsinSeriesSAFactorAShellsinParallelSAFactorBMax.HeatFluxBtu/ft2-hrSAFactorCSealingStripsSAFactorETubeDimensionsSAFactorFNumberIdealCrossVel.m/secLengthmIdealWindowVel.m/secTubeO.D.mTubesideDataTubeI.D.mFilmCoef.W/m2-KTubeWallThk.mReynold'sNo.TubePatternTRI60Allow.Press.DropMPaTubePitchmCalc.Press.DropMPaNo.TubePassInletNozzleSizemTubeTypeBarePress.Drop/InNozzleMPaFreeInt.FlAream2OutletNozzleSizemFinEfficiencyPress.Drop/OutNozzleMPaInnerRoughnessmInterm.NozzleSizemBaffleDimensionsMeanTemperatureCNumberofBafflesVelocitym/secBaffleTypeSingleSegmentalFloodingVel.(RefluxCondenser)m/secInletSpacemMax.Vel.(RefluxCondenser)m/secCenterSpacemFlooding?(RefluxCondenser)OutletSpacemMeanMetalTemperatureCBaffleCutResistancesBaffleOverlapmShellsideFilmm2-K/WBaffleCutDirectionHorizontalShellsideFoulingm2-K/WBaffleCutBasisDiameterTubeWallm2-K/WNumberofInt.BafflesTubesideFoulingm2-K/WBaffleThicknessmTubesideFilmm2-K/WClearanceReferenceFactor*Bafflem*AratiooftotaloutsideareaoverinsideareabasedontubeIDTubeHolemBundleTopSpacemBundleBtmSpacemOuterTubeLimitmOuterTubeClear.mPassPart.Clear.m依據(jù)換熱器設(shè)計(jì)結(jié)果，該換熱器的計(jì)算換熱面積為502平方米，采用第一機(jī)械工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)換熱器進(jìn)行選型，結(jié)果如下所示。表6-22E0205氫氣二級預(yù)熱器操作參數(shù)型號類型殼體規(guī)格/mm管長/mm列管規(guī)格/mm排列方式管程數(shù)數(shù)量換熱面積/m2管數(shù)/根BEM1200--779--1?管殼式Φ12009000Φ25正三角形117791115將所選換熱器數(shù)據(jù)帶入chemCAD軟件中，進(jìn)行設(shè)備校核工作。校核結(jié)果如下所示。SummaryGeometryDataHeatTransferDataExchangerClassREffectiveTransferAream2ExchangerTypeBEMAreaRequiredm2ShellI.D.mExcess%ShellinSeries1CORLMTDCShellinParallel1OverallCoefficient(Calculated)W/m2-KNumberofTubes1115OverallCoefficient(Service)W/m2-KTubeLengthmHeatCalculatedMJ/hTubeI.D.mHeatSpecifiedMJ/hTubeO.D.mShellSideFilmCoefficientW/m2-KTubePatternTRI60TubeSideFilmCoefficientW/m2-KTubePitchmShellSideFoulingm2-K/WNumberofTubePasses1TubeSideFoulingm2-K/WNumberofBaffles5TubeWallResistancem2-K/WBaffleCenterSpacingmFinResistancem2-K/WBaffleCut(area%)45ThermodynamicsandOthersBaffleTypeSSEGKmodelTSRKFluidDynamicsDataHmodelSRKShellSidePressureDropMPaDataSourceLibraryTubeSidePressureDropMPaNumberofComponents9AverageShellSideVelocitym/secCalculationModeRatingAverageTubeSideVelocitym/sec校核結(jié)果表明，該換熱器的有效換熱面積為778平方米，大于計(jì)算的換熱面積502，該換熱器設(shè)計(jì)滿足要求。固定管板換熱器設(shè)計(jì)計(jì)算計(jì)算單位中航一集團(tuán)航空動力控制系統(tǒng)研究所設(shè)計(jì)計(jì)算條件殼程管程設(shè)計(jì)壓力MPa設(shè)計(jì)壓力3MPa設(shè)計(jì)溫度200設(shè)計(jì)溫度160圓筒1200mm管箱圓筒內(nèi)徑Di1200mm材料名稱Q245R材料名稱Q245R簡圖計(jì)算內(nèi)容殼程圓筒校核計(jì)算前端管箱圓筒校核計(jì)算前端管箱封頭(平蓋)校核計(jì)算后端管箱圓筒校核計(jì)算后端管箱封頭(平蓋)校核計(jì)算管板校核計(jì)算前端管箱筒體計(jì)算計(jì)算單位中航一集團(tuán)航空動力控制系統(tǒng)研究所計(jì)算所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算條件筒體簡圖計(jì)算壓力PcMPa設(shè)計(jì)溫度t°C內(nèi)徑Dimm材料Q245R(板材)試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力[s]MPa設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力[s]tMPa試驗(yàn)溫度下屈服點(diǎn)ssMPa鋼板負(fù)偏差C1mm腐蝕裕量C2mm焊接接頭系數(shù)f厚度及重量計(jì)算計(jì)算厚度d=mm有效厚度de=dn-C1-C2=mm名義厚度dn=mm重量Kg壓力試驗(yàn)時(shí)應(yīng)力校核壓力試驗(yàn)類型液壓試驗(yàn)試驗(yàn)壓力值PTP=4.2302(或由用戶輸入)MPa壓力試驗(yàn)允許通過的應(yīng)力水平[s]T[s]T￡0.90ss=MPa試驗(yàn)壓力下圓筒的應(yīng)力sT==MPa校核條件sT￡[s]T校核結(jié)果合格壓力及應(yīng)力計(jì)算最大允許工作壓力[Pw]=