本科畢業(yè)論文-MDEA貧液再沸器設計

MDEA貧液再沸器設計摘要：換熱器是化工、煉油工業(yè)中普遍應用的典型的工藝設備。因此設計和選擇適用、高效的換熱器對降低設備的造價和操作費用具有十分重要的作用。釜式再沸器就是換熱器分類中很重要的一種。本文主要包含了對釜式再沸器及換熱器的設計背景及概述和再沸器的強度校核、結構計算以及零件設計這四局部。背景及概述局部主要包括換熱器的定義；強度校核、結構計算局部主要是根據(jù)已經選定的換熱器型式進行設備內各零部件的設計，包括：材料的選擇、具體尺寸確定、確定具體位置、管板厚度的計算、開孔補強計算等；零件設計局部那么重點強調了法蘭、墊片、拉桿、鞍式支座等的選取。關于釜式再沸器設計的各個環(huán)節(jié)，設計說明書中都有詳細的說明。同時為以后計算機繪圖時能更加方便。關鍵詞：再沸器；換熱管；結構設計；管板

MDEAbarrensolutiondesignofre-boilerAbstract:theheatexchangerisanimportanttechnicsdeviceinchemicalcombinationandoilrefiningindustry.Soitisveryimportanttodesignandchoosetheappropriateandefficientexchanging-heatmachinefordecreasingthecostofmanufacturingandoperation.Kettlere-boilerisoneofthemostimportantclassificationsoftheheatexchanger.Thereare4partsinmythesiswhichincludesthebackgroundofthekettlere-boilerandtheheatexchanger,theproofreadoftheintensity,structurecalculationsandpartdesign.Thebackgroundincludesthemajorconcepts.theproofreadoftheintensityandstructurecalculationsarejustontheselectedtypeofheatexchangertodesigntheheatexchanger’scomponentsandparts.Thispartofdesignmainlyinclude：thechoiceofmaterials，identifyspecificsize,identifyspecificlocation,thethicknesscalculationoftubesheet,theopeningreinforcementcalculationetc.Partsdesignincludesthechoiceandverificationoftheflanges,thegaskets,therodsandsaddlesupports.Theeachaspectsofthekettlere-boilerhasdetailedinstructionsinthedesignmanual.Atthesametimeitcanprovideconvenientforcomputergraphics.Keywords:kettlere-boiler；heattransfertube；structuredesign；thetubeplate

目錄TOC\o"1-3"\h\u164631.前言 1290921.1換熱器背景介紹 1245511.2國內外綜述及開展方向 2170391.3設計目的和意義 3137432再沸器結構設計 4247562.1設計任務與設計條件 444602.2再沸器的選型 4279332.3再沸器殼體結構設計 5181542.4再沸器殼體結構設計 539902.5殼體小端直徑計算 775002.6再沸器殼體結構設計 8161693再沸器殼體強度設計與校核 10128033.1大端厚度計算與水壓試驗校核 10255553.2小端厚度計算與水壓試驗校核 12133743.3錐殼厚度計算與水壓試驗校核 13170523.4大端封頭厚度計算 16176803.5管箱設計 17286003.5.1管箱厚度與水壓試驗校核 17270473.5.2管箱封頭厚度 1877673.5.3管箱長度 19103033.5.4過渡圓筒長度 2092944主要零部件結構設計及計算 21280934.1管箱分程隔板 21306634.2U型管彎管段得彎曲半徑與壁厚計算 2123274.3管板壁厚與應力校核 22244614.4堰板 24130364.5滑道 2447945標準零部件的選型 2628165.1法蘭 26109575.1.1容器法蘭 266335.1.2管法蘭 2790735.2墊片 2784545.3支持板 28157415.4拉桿、定距管 28175095.5螺柱、螺栓和螺母 2917825.6液面計 29135305.7人孔 3061675.8接管及開孔補強 30324045.8.1接管選型及配管設計 30219365.8.2管箱開孔補強計算 30161535.8.3殼體開孔補強計算 33192835.9.1鞍座位置設置 35202705.9.2設備總長 3610765.9.3設備質量計算 36135215.10鞍座應力及校核 37162845.10.1應力計算及校核 4016306主要焊接接頭結構及要求 43282266.1換熱器接頭的分類 4342886.2設備中的對接接頭 43170816.3設備中的角接接頭 442884計算結果表 452884符號說明表 462884設計總結 472884謝辭 482884參考文獻 491.前言1.1換熱器背景介紹換熱器是是一種實現(xiàn)物料之間能量傳遞的節(jié)能設備，被廣泛應用于石油、化工及冶金等領域?；ぱb置中換熱器比例占設備總數(shù)的40%左右，占總投資的30%——45%。近幾年來，因換熱器進行上下溫間熱能回收帶來了顯著地經濟效益。目前在換熱設備中，用量最多的是管殼式換熱器。在近年來國內在節(jié)能、增效等方面研究效果顯著。大量使用換熱器提高了能源的利用率，使企業(yè)本錢降低，效益提高。雖然在換熱效率、設備體積及金屬材料的耗量等方面管殼式換熱器不如其他換熱設備，但是他卻具有結構鞏固、操作彈性大、可靠度較高等方面的優(yōu)點，故仍受到普遍應用。而釜式再沸器就是管殼式換熱器的一種。二十世紀20年代出現(xiàn)板式換熱器，并應用于食品工業(yè)。以板代管制成的換熱器，結構緊湊，傳熱效果好，因此陸續(xù)開展為多種形式。30年代初，瑞典首次制成螺旋板換熱器。接著英國用釬焊法制造出一種由銅及其合金材料制成的板翅式換熱器，用于飛機發(fā)動機的散熱。30年代末，瑞典又制造出第一臺板殼式換熱器，用于紙漿工廠。在此期間，為了解決強腐蝕性介質的換熱問題，人們對新型材料制成的換熱器開始注意。60年代左右，由于空間技術和尖端科學的迅速開展，迫切需要各種高效能緊湊型的換熱器，再加上沖壓、釬焊和密封等技術的開展，換熱器制造工藝得到進一步完善，從而推動了緊湊型板面式換熱器的蓬勃開展和廣泛應用。此外，自60年代開始，為了適應高溫和高壓條件下的換熱和節(jié)能的需要，典型的管殼式換熱器也得到了進一步的開展。70年代中期，為了強化傳熱，在研究和開展熱管的根底上又創(chuàng)制出熱管式換熱器。換熱器中流體的相對流向一般有順流和逆流兩種。順流時，入口處兩流體的溫差最大，并沿傳熱外表逐漸減小，至出口處溫差為最小。逆流時，沿傳熱外表兩流體的溫差分布較均勻。在冷、熱流體的進出口溫度一定的條件下，當兩種流體都無相變時，以逆流的平均溫差最大順流最小。在完成同樣傳熱量的條件下，采用逆流可使平均溫差增大，換熱器的傳熱面積減??；假設傳熱面積不變，采用逆流時可使加熱或冷卻流體的消耗量降低。前者可節(jié)省設備費，后者可節(jié)省操作費，故在設計或生產使用中應盡量采用逆流換熱。當冷、熱流體兩者或其中一種有物相變化(沸騰或冷凝)時，由于相變時只放出或吸收汽化潛熱，流體本身的溫度并無變化，因此流體的進出口溫度相等，這時兩流體的溫差就與流體的流向選擇無關了。除順流和逆流這兩種流向外，還有錯流和折流等流向。在傳熱過程中，降低間壁式換熱器中的熱阻，以提高傳熱系數(shù)是一個重要的問題。熱阻主要來源于間壁兩側粘滯于傳熱面上的流體薄層(稱為邊界層)，和換熱器使用中在壁兩側形成的污垢層，金屬壁的熱阻相對較小。增加流體的流速和擾動性，可減薄邊界層，降低熱阻提高給熱系數(shù)。但增加流體流速會使能量消耗增加，故設計時應在減小熱阻和降低能耗之間作合理的協(xié)調。為了降低污垢的熱阻，可設法延緩污垢的形成，并定期清洗傳熱面。一般換熱器都用金屬材料制成，其中碳素鋼和低合金鋼大多用于制造中、低壓換熱器；不銹鋼除主要用于不同的耐腐蝕條件外，奧氏體不銹鋼還可作為耐高、低溫的材料；銅、鋁及其合金多用于制造低溫換熱器；鎳合金那么用于高溫條件下；非金屬材料除制作墊片零件外，有些已開始用于制作非金屬材料的耐蝕換熱器，如石墨換熱器、氟塑料換熱器和玻璃換熱器等。1.2國內外綜述及開展方向管殼式換熱器是一個量大而品種繁多的產品，由于國防工業(yè)技術的不斷開展，換熱器操作條件日趨苛刻，迫切需要新的耐磨損、耐腐蝕、高強度材料。近年來，我國在開展不銹鋼銅合金復合材料、鋁鎂合金及碳化硅等非金屬材料等方面都有不同程度的進展，其中尤以鈦材開展較快。鈦對海水、氯堿、醋酸等有較好的抗腐蝕能力，如再強化傳熱，效果將更好，目前一些制造單位已較好的掌握了鈦材的加工制造技術。對材料的噴涂，我國已從國外引進生產線。鋁鎂合金具有較高的抗腐蝕性和導熱性，價格比鈦材廉價，應予注意。近年來國內在節(jié)能增效等方面改良換熱器性能，提高傳熱效率，減少傳熱面積降低壓降，提高裝置熱強度等方面的研究取得了顯著成績。換熱器的大量使用有效的提高了能源的利用率，使企業(yè)本錢降低，效益提高。根據(jù)國民經濟和社會開展第十一個五年規(guī)劃綱要，“十一五〞期間我國經濟增長將保持年均7.5％的速度。而石化及鋼鐵作為支柱型產業(yè)，將繼續(xù)保持快速開展的勢頭，預計2021年鋼鐵工業(yè)總產值將超過5000億元，化工行業(yè)總產值將突破4000億元。這些行業(yè)的開展都將為換熱器行業(yè)提供更加廣闊的開展空間。未來，國內市場需求將呈現(xiàn)以下特點：對產品質量水平提出了更高的要求，如環(huán)保、節(jié)能型產品將是今后開展的重點；要求產品性價比提高；對產品的個性化、多樣化的需求趨勢強烈；逐漸注意品牌產品的選用；大工程工程青睞大企業(yè)或企業(yè)集團產品。據(jù)統(tǒng)計，在一般石油化工企業(yè)中，換熱器的投資占全部投資的40﹪-50﹪；在現(xiàn)代石油化工企業(yè)中約占30﹪-40﹪；在熱電廠中，如果把鍋爐也作為換熱設備，換熱器的投資約占整個電廠總投資的70﹪；在制冷機中，蒸發(fā)器的質量要占制冷機總質量的30﹪-40﹪，其動力消耗約占總值的20﹪-30﹪。由此可見，換熱器的合理設計和良好運行對企業(yè)節(jié)約資金、能源和空間都十分重要。提高換熱器傳熱性能并減小其體積，在能源日趨短缺的今天更是具有明顯的經濟效益和社會效益。對國外換熱器市場的調查說明，管殼式換熱器占64%。雖然各種板式換熱器的競爭力在上升，但管殼式換熱器仍將占主導地位。隨著動力、石油化工工業(yè)的開展，其設備也繼續(xù)向著高溫、高壓、大型化方向開展。而換熱器在結構方面也有不少新的開展。螺旋折流板換熱器是最新開展起來的一種管殼式換熱器是由美國ABB公司提出的。其根本原理為:將圓截面的特制板安裝在〞擬螺旋折流系統(tǒng)〞中每塊折流板占換熱器殼程中橫剖面的四分之一其傾角朝向換熱器的軸線即與換熱器軸線保持一定傾斜度。相鄰折流板的周邊相接與外圓處成連續(xù)螺旋狀。每個折流板與殼程流體的流動方向成一定的角度使殼程流體做螺旋運動能減少管板與殼體之間易結垢的死角從而提高了換熱效率。在氣一水換熱的情況下傳遞相同熱量時該換熱器可減少30%-40%的傳熱面積節(jié)省材料20%-30%。相對于弓形折流板螺旋折流板消除了弓形折流板的返混現(xiàn)象、卡門渦街從而提高有效傳熱溫差防止流動誘導振動;在相同流速時殼程流動壓降小;根本不存在震動與傳熱死區(qū)不易結垢。對于低雷諾數(shù)下(Re<1000)的傳熱螺旋折流板效果更為突出。1.3設計目的和意義〔1〕對MDEA貧液再沸器做參數(shù)設計使其成為一個合理可用的設備；〔2〕設計畫出的二維圖可以對MDEA貧液再沸器的結構有更加充分的認識；〔3〕到達實踐和理論相結合的目標。本設計使我對所學的專業(yè)知識有了更深刻地認識，并從中學到了很多課本上無法得到的東西，通過自身的努力學習和導師的細心指導，不僅使我在知識水平上和解決實際問題的能力上有了很大的提高，而且讓我深刻體會到要把所學的知識理論變成可實際應用的設備時，所面對的種種難題。更加認識到運用專業(yè)知識解決實際問題的能力的重要性。2再沸器結構設計2.1設計任務與設計條件進行設備的參數(shù)設計和結構設計，要設計MDEA貧液再沸器合理的結構形式，并完成設備的機械設計計算，主要包括確定設備的殼體、封頭、換熱管、管箱、法蘭以及其它零部件的結構尺寸和材料，對設備進行強度和穩(wěn)定性校核，完成標準件的選型，最后繪制設備裝配圖和零部件圖，借助圖形對其有更加充分的認識，最后使之成為一個可用的實際設備設計，到達實踐和理論相結合的目標。完成之后按照相關文件要求編寫論文并翻譯外文專業(yè)技術文章。設計條件如表2-1所示。表2-1主要技術參數(shù)殼程管程介質MDEA貧液工藝氣設計壓力〔MPa〕0.43.2設計溫度〔℃〕125364換熱面積〔m2〕262蒸汽體積流量〔m3/s〕0.53接管規(guī)格MDEA貧液進口DN300MDEA貧液出口DN300工藝氣進口DN300工藝氣出口DN3001DN4002.2再沸器的選型再沸器是精餾工藝中的核心裝備之一，屬于換熱器的范疇，但是由于在其中發(fā)生了相變，其設計、施工、維修和管理方面也與日常的無相變換熱器有所不同。再沸器就其形式而言，可分為交叉流和軸向流兩種類型。在交叉流類型中，相變過程全部發(fā)生在殼程。最常用交叉流再沸器的有釜式再沸器、內置式再沸器和水平熱虹吸再沸器。在軸向流類型中，沸騰流體沿軸向流動，在管程完成汽化過程。最常用的軸向流再沸器為立式熱虹吸再沸器。當熱虹吸再沸器的循環(huán)量不夠時，那么使用泵來增加循環(huán)量，這時，稱之為強制流動再沸器。強制流動再沸器既可以為立式結構，也可以為水平結構。通常釜式再沸器非常適合應用在汽化量大，沸點范圍寬的場合。根據(jù)設計條件和制造使用等因素，選用釜式再沸器。其優(yōu)點是：(1)對操作條件的變化不敏感，可到達很高的汽化率，很低的溫差。(2)在真空下或接近臨界壓力下操作時，設計比擬可靠。(3)無熱應力，結構可靠，清洗方便。2.3再沸器殼體結構設計釜式再沸器管束選擇U型與U型換熱器有相同的特性，結構上不同之處在于殼體上部設置了一個蒸發(fā)空間，蒸發(fā)空間的大小由產氣量和所要求的蒸汽品質所決定。產氣量大，蒸汽品質要求高的蒸發(fā)空間大，否那么可以小些。釜式換熱器由前端管箱﹑小端殼體﹑斜錐殼體﹑大端殼體﹑管板﹑換熱管等零部件組成。如圖2-1所示。圖2-1釜式再沸器2.4再沸器殼體結構設計(1)換熱管的形式換熱管形式有光管、各種翅片管、螺紋管、異形管等。光管是作為管殼式換熱器的傳統(tǒng)形式，當前應用非常普遍，廉價，易于制造、安裝、檢修、清洗方便。隨著節(jié)約材料，節(jié)約能源的強化傳熱技術研究的開展，光管不斷受到沖擊，但是依據(jù)本設計的技術參數(shù)和考慮制造本錢，依然選用光管。(2)換熱管尺寸采用標準管徑的換熱管。小管徑可使單位體積的傳熱面積增大，結構緊湊，金屬耗量減少，傳熱系數(shù)提高。將同直徑換熱器的換熱管由Φ25改為Φ19使換熱面積可增加40%左右，節(jié)約金屬20%以上，但小管徑流體阻力大，不便清洗，易結垢，堵塞。一般大直徑管子用于粘性大或污濁的流體，而再生氣成分未定，選用Φ25㎜×2.5㎜的無縫鋼管。(3)管長在選取管長時應注意合理利用材料，還要使換熱器具有適宜的長徑比，管子過長清洗安裝均不方便。列管式換熱器的長徑比可在4-25范圍內，對于臥式設備，管長與殼徑之比應在6-10范圍內，本設計采用標準管長6m。(4)管材選用20號鋼?！?〕管數(shù)計算〔2-1〕式中：NT換熱管數(shù)目；AP換熱面積㎡；無縫鋼管直徑㎜；l無縫鋼管長度mm。為便于布管，查表2-2[1]得可取管子根數(shù)為613根。表2-2排管數(shù)目正六角形的數(shù)目a正三角型排列六角形對角線上的管數(shù)b六角形內的管數(shù)每個弓形局部的管數(shù)第一列第二列第三列弓形局部的管數(shù)管子總數(shù)13275479266613換熱面積校核換熱管總數(shù)：613根規(guī)格：Φ25×2.5㎜長度：6m那么：〔2-2〕式中：A1換熱面積㎡；n換熱管總數(shù)；R換熱管半徑㎜；l換熱管長度m。那么換熱面積滿足要求。(6)管心距管板上兩傳熱管中心距稱為管心距。管心距的大小主要與傳熱管和管板的連接方式有關，此外還要考慮到管板強度和管外外表所需要的空間。查表2-3[1]常用管心距參數(shù)如下表。表2-3常用管心距管外徑/㎜管心距/㎜各程相鄰管的關心距/㎜253244〔7〕管束直徑管板上的換熱管按正三角形排列。如下列圖2-2換熱管排列方式?！瞐〕正三角形排列(b)正四邊形排列圖2-2換熱管排列方式那么管束的直徑Db為(2-3)(2-4)式中：t管心距㎜；NT換熱管數(shù)目；b六角形對角線上的管數(shù)。代入數(shù)據(jù)得：圓整為：Db=860㎜2.5殼體小端直徑計算殼體內徑取決于換熱管數(shù)﹑管心距和換熱管的排列方式。對于多管程換熱器，其殼體內徑還和管程數(shù)有關，可用下式近似計算；(2-5)式中：η管板利用率；NT換熱管總數(shù)目； t管心距㎜。對于正三角形排列，管程=2，η=0.7--0.85，代入數(shù)據(jù)得： 圓整為D=1000mm2.6再沸器殼體結構設計殼體大端直徑是由管束直徑和堰上空間蒸汽的水平流速決定的。為了防止過多的霧沫夾帶和過高的壓降，規(guī)定了堰上空間允許蒸汽的最大水平流速μmax為〔2-6〕式中：蒸汽密度，kg/m3；設計溫度為364℃，取370℃下的飽和水蒸氣，=171.0kg/m3那么：=0.82m/s由μmax值可以計算堰上空間允許的最小流通面積〔2-7〕式中：qvs蒸汽體積流量，m3/s；由條件知=0.53m3/s那么：=0.65m2由管束直徑Db和〔A堰〕查表2-4[1]得出殼體直徑。表2-4釜式再沸器參數(shù)[堰上面積〔m2〕/緩沖能力〔m3/m〕]管束直徑/mm殼徑/mm8009501100125014001550170018502000215023002450860查得大端直徑為：Di=1550mm，圓整后Di=1600mm。3再沸器殼體強度設計與校核3.1大端厚度計算與水壓試驗校核設計溫度為125℃，設計壓力pc=0.4MPa。材料選用Q345R。通過表D-1[2]查得125℃下材料的許用應力[σ]=189MPa焊接方式為雙面對焊，100％無損檢測，焊接系數(shù)Φ=1，腐蝕余量C2=2mm,鋼板負偏差C1=0.3mm。計算厚度：〔3-1〕式中：δ計算厚度，mm；pc計算壓力，MPa；[σ]t設計溫度下材料的許用應力，MPa。Φ焊接接頭系數(shù)。代入數(shù)據(jù)得：設計厚度：對Q345R，鋼板負偏差C1=0.3mm，因而可取名義厚度δn=4mm。但對低合金鋼制的容器，規(guī)定不包括腐蝕余量的最小厚度應不小于3mm，假設加上腐蝕余量名義厚度至少取5mm。由鋼材標準規(guī)格，取名義厚度為6mm。有效厚度：水壓試驗壓力：〔3-2〕式中：p壓力容器的設計壓力，MPa；耐壓試驗壓力，當設計考慮液體靜壓力時，應當加上液體靜壓力，MPa；η耐壓試驗壓力系數(shù)；對于剛和有色金屬液壓試驗時η=1.25，氣壓和氣液組合壓力試驗時η=1.10；[σ]試驗時器壁金屬溫度下材料的許用應力，MPa；[σ]t設計溫度下材料的許用應力，MPa。材料的屈服應力：ReL=345MPa水壓試驗應力：最大液壓為〔3-3〕式中：pT試驗最大壓力，MPa；σT試驗壓力下圓筒的應力，MPa；Di大端圓筒的直徑，mm；圓筒的有效厚度，mm。水壓試驗校核：強度校核：[σ]t最大允許工作壓力故強度滿足。那么壁厚滿足要求。3.2小端厚度計算與水壓試驗校核設計溫度為125℃，設計壓力pc=0.4MPa。材料選用Q345R。通過表D-1[2]查得125℃下材料的許用應力[σ]=189MPa焊接方式為雙面對焊，100％無損檢測，焊接系數(shù)Φ=1，腐蝕余量C2=2mm,鋼板負偏差C1=0.3mm。代入數(shù)據(jù)得：設計厚度：對Q345R，鋼板負偏差C1=0.3mm，因而可取名義厚度δn=4mm。但對低合金鋼制的容器，規(guī)定不包括腐蝕余量的最小厚度應不小于3mm，假設加上腐蝕余量名義厚度至少取5mm。由鋼材標準規(guī)格，取名義厚度為6mm。有效厚度：水壓試驗壓力：材料的屈服應力：ReL=345MPa水壓試驗應力：最大液壓水壓試驗校核強度校核：最大允許工作壓力故強度要求滿足。那么壁厚滿足要求。3.3錐殼厚度計算與水壓試驗校核再沸器錐殼局部屬于偏心錐殼，根據(jù)連接具有平行軸線兩圓筒的非軸對稱偏心錐殼滿足以下要求：圖3-1偏心錐殼兩筒體軸線間距L應不大于兩筒體內直徑差值的1/2；對內壓情況偏心錐殼與筒體間夾角最大值，對外壓情況；錐殼半頂角取偏心錐殼與筒體間的夾角α1。受內壓偏心錐殼的厚度按下式計算：〔3-4〕式中：δ計算厚度，mm；pc計算壓力，MPa；Dc錐殼計算內直徑，mm；[σ]t設計溫度下材料的許用應力，MPa；Φ焊接接頭系數(shù)；偏心錐殼與筒體間夾角。當錐殼同一半頂角的幾個不同厚度的錐殼段組成時，式中Dc分別為各錐殼大端內直徑。設計溫度為125℃，設計壓力pc=0.4MPa。材料選用Q345R。通過表D-1[2]查得125℃下材料的許用應力[σ]=189MPa焊接方式為雙面對焊，100％無損檢測，焊接系數(shù)Φ=1，腐蝕余量C2=2mm,鋼板負偏差C1=0.3mm。代入數(shù)據(jù)得：設計厚度：對Q345R，鋼板負偏差C1=0.3mm，因而可取名義厚度δn=4mm。但對低合金鋼制的容器，規(guī)定不包括腐蝕余量的最小厚度應不小于3mm，假設加上腐蝕余量名義厚度至少取5mm。由鋼材標準規(guī)格，取名義厚度為6mm。有效厚度：水壓試驗壓力：材料的屈服應力：ReL=345MPa水壓試驗應力：最大液壓：水壓試驗校核：強度校核：最大允許工作壓力故強度要求滿足，那么壁厚滿足要求。3.4大端封頭厚度計算選擇標準DN1600橢圓封頭，材料選用及焊接方式采用與筒體材料相同的Q345R，雙面對焊，100%無損檢測。腐蝕余量2mm，厚度偏差0.3mm。通過表3-1[5]查得橢圓封頭參數(shù)。表3-1標準橢圓封頭參數(shù)公稱直徑DN〔mm〕總深度H〔mm〕直邊高度〔mm〕內邊面積A〔㎡〕容積V〔m3〕1600425252.90070.5864封頭厚度計算： 設計厚度：對Q345R，鋼板負偏差C1=0.3mm，因而可取名義厚度δn=4mm。但對低合金鋼制的容器，規(guī)定不包括腐蝕余量的最小厚度應不小于3mm，假設加上腐蝕余量名義厚度至少取5mm。由鋼材標準規(guī)格，取名義厚度為6mm。有效厚度：水壓試驗壓力：材料的屈服應力：ReL=345MPa水壓試驗應力：最大液壓為：水壓試驗校核：那么壁厚滿足要求。3.5管箱設計管箱形式選擇B型〔封頭管箱〕。形式如下列圖：圖3-2B型管箱管箱內徑取與殼體小端內徑相等，為1000mm。3.5.1管箱厚度與水壓試驗校核設計溫度為125℃，設計壓力pc=3.2MPa。材料選用Q345R。通過表D-1[2]查得364℃下材料的許用應力[σ]=140MPa焊接方式為雙面對焊，100％無損檢測，焊接系數(shù)Φ=1，腐蝕余量C2=2mm,鋼板負偏差C1=0.3mm。代入數(shù)據(jù)得：名義厚度：有效厚度：水壓試驗壓力：材料的屈服應力：ReL=345MPa水壓試驗應力：最大液壓水壓試驗校核：那么壁厚滿足要求。3.5.2管箱封頭厚度選擇標準DN1000橢圓封頭，材料選用及焊接方式采用與筒體材料相同的Q345R，雙面對焊，100%無損檢測。腐蝕余量2mm，厚度偏差0.3mm。由表3-2[5]查得橢圓封頭參數(shù)。表3-2標準橢圓封頭參數(shù)公稱直徑DN〔mm〕總深度H〔mm〕直邊高度〔mm〕內邊面積A〔㎡〕容積V〔m3〕1000275251.16250.1505封頭厚度計算：名義厚度：3.5.3管箱長度管箱最小長度確實定原那么：管箱上各相鄰的焊縫之間的距離必須大于等于4S，且應大于或等于50mm，其中S為管箱壁厚。使用公式：〔3-5〕〔3-6〕式中：Lgmin管箱最小長度，mm；L2接管位置尺寸，mm；L3接管至殼體與封頭連接焊縫間的距離，mm；L4—封頭高度，mm；B接管補強圈外徑，mm；C接管補強圈外邊緣至設備法蘭或管箱殼體連接焊縫間的距離，mm。C≥4S，且≥50。那么：，取C=50mm。 ?。篖3=L2=325mm，L4=275mm那么：3.5.4過渡圓筒長度由于容器法蘭與筒體連接處厚度差異較大，故設置過渡圓筒以減小壁厚突變應力?！?〕容器法蘭與殼體連接處：過渡圓筒長度：〔2〕容器法蘭與管箱連接處：過渡圓筒長度：由于筒體上兩焊縫間的距離最小為50mm,那么取L5=50mm。4主要零部件結構設計及計算4.1管箱分程隔板隔板材料采用與管箱相同的材料制造，最小厚度應按照表4-1[1]的規(guī)定。表4-1分程隔板的最小厚度/mm公稱直徑DN〔mm〕隔板最小厚度碳素鋼及低合金鋼高合金鋼≤60086>600≤1200108>12001410那么，取隔板材料為Q345R，隔板的最小厚度為10mm。分程隔板槽深：〔1〕槽深不宜少于4mm；〔2〕分程隔板槽的深度為：碳鋼12mm，不銹鋼11mm；〔3〕分程隔板槽拐角的倒角一般為450，倒角寬度近似等于分程墊片的圓角半徑；〔4〕厚度大于10mm的分程隔板，密封面處應削邊至10mm。綜上，分程隔板的參數(shù)如下：材料：Q345R；厚度：12mm；槽深：4mm；槽寬：12mm；倒角：450。4.2U型管彎管段得彎曲半徑與壁厚計算U型管彎管段得彎曲半徑R應不小于兩倍的換熱管外徑。通過查表4-2[6]U型彎管段最小彎曲半徑。表4-2U型彎管段最小彎曲半徑Rmin/mm換熱管外徑1014192532384547Rmin20304050657590115設計選用的換熱管外徑為25mm，故最小彎曲半徑為50mm。U型管彎管段彎曲前得最小壁厚計算：使用公式：〔4-1〕式中：d換熱管外徑，mm；R彎管段的彎曲半徑，mm；δ0彎曲前換熱管的最小壁厚，mm；δ1直管段的計算壁厚，mm。直管段的計算壁厚： 那么換熱管厚度為2.5mm滿足要求。4.3管板壁厚與應力校核U型管式換熱器和釜式再沸器管板與管箱、殼體的連接可拆，因管束經常需要抽出清洗、維修，所以管板與殼體、可以與管箱之間不采用焊接結構，做成可拆卸的結構。其形式是用管箱法蘭、殼體法蘭將管板加持固定，而成為固定管板，另一端自由伸縮。使用公式：〔4-2〕〔4-3〕式中：μ鋼板開孔削弱系數(shù)，雙程為0.5；a一根金屬管壁的橫截面積,；C管板上管孔所占的總截面積，。材料選用Q345R，400℃下材料的許用應力[σ]=110MPa。假設b=66mm〔1〕一根金屬管壁的橫截面積兩管板間換熱管有效長度〔除掉兩管板厚度〕L估取6000mm〔2〕計算系數(shù)KK=3.85根據(jù)規(guī)定，按管板簡支考慮，K值由查圖可得[3]。代入數(shù)據(jù)得：|σr|<[σ]，滿足條件。,滿足條件。管子拉脫力校核使用公式〔4-4〕式中：管子最大軸向應力，MPa；管子與管板的脹接長度，㎝；[q]許用拉脫力，取4.0，MPa。故滿足設計要求。那么：管板的厚度為b=120mm管板上螺紋孔深度：使用公式：〔4-5〕式中：L2螺孔深度，mm；dn拉桿螺孔公稱直徑，mm。代入數(shù)據(jù)得：4.4堰板堰板設置在液體出口前，為保證加熱管完全浸泡在沸騰的釜液中，液面的最低位置應比加熱的最上外表高約50mm，因此取其直徑為1600mm，弦高為1030mm，厚度為10mm，材料為Q345R。4.5滑道當換熱管直徑大于800mm時，為了減少裝配或檢修時抽裝管束的困難防止損壞折流板或支撐板，需要設置滑道，滑道的結構有滑板，滾輪和滑條等，對于釜式再沸器一般采用滑條結構，殼體底部需要設置支撐導軌。滑道應在折流板外側設置四條圓鋼，直徑6mm，對稱布置，間距500到600，焊接在支撐板外側，長度從第一塊折流板到浮頭法蘭，約6000mm。此外，殼體內部應用角鋼布置支撐導軌，與圓鋼滑道相配合，從直管段開始布置，長度約6000mm。根據(jù)[2]可以知道，導軌滑板在直徑方向要高出折流板或支持板約0.5~1,并要與管束成為一個整體。導軌滑道的結構簡圖如圖4-1：圖4-1導軌滑道5標準零部件的選型5.1法蘭5.1.1容器法蘭換熱器常采用的法蘭結構形式為：平焊法蘭及對焊法蘭。法蘭密封面形式：平面、凹凸面和榫槽面。法蘭的結構形式和密封面形式，應根據(jù)使用介質、設計壓力、公稱直徑等因素來決定。標準法蘭的選用分設備法蘭和管法蘭兩類：表5-1[5]設備法蘭參數(shù)標準號名稱壓力范圍工作溫度JB/T4701甲型平焊法蘭0.25～1.6MPa-20～300℃JB/T4702乙型平焊法蘭0.25～4MPa-20～350℃JB/T4703長頸對焊法蘭0.6～6.4MPa-70～450℃螺栓法蘭連接設計關鍵要解決兩個問題：一是保證連接處緊密不漏；二是法蘭應具有足夠強度，不致因受力而破壞。實際應用中，螺栓法蘭連接很少因強度缺乏而破壞，大多應密封性能不良而導致泄露。由設計條件選用容器法蘭為凹凸面長頸對焊法蘭，尺寸參數(shù)如表5-2[5]所示，表5-2長頸對焊法蘭參數(shù)PN=4.0MPa公稱直徑DN/mm法蘭/mm螺柱對接筒體最小厚度δ0DD1D2D3D4δHhaa1δ1δ2Rd規(guī)格數(shù)量10001215115511101100109710017542262324361533M304818結構尺寸如圖5-1所示：圖5-1凹面長頸對焊法蘭5.1.2管法蘭管法蘭的設計查附錄四根據(jù)標準來選取。根據(jù)壓力不同，選用了不同的法蘭形式，工藝氣接管法蘭選用帶頸平焊鋼制管法蘭，殼體側接管法蘭均選用板式平焊鋼制接管法蘭。具體參數(shù)如表5-3[5]所示。表5-3管法蘭參數(shù)公稱直徑鋼管外徑連接尺寸法蘭厚度C法蘭內徑法蘭頸法蘭高度H坡口寬度b法蘭理論重量/kgA法蘭外徑D螺栓孔中心圓直徑K螺栓孔直徑L螺栓孔數(shù)量n螺紋TBNRPN0.6MPa5057140110144M1216591.513003254403952212M202432811.94004265404952216M202843017.1PN4.0MPa3003255154503016M30×242138010711242.95.2墊片設備墊片標準主要有：JB/T4704非金屬軟墊片JB/T4705纏繞墊片JB/T4706金屬包墊片一般情況下非金屬軟墊片適用于甲型平焊法蘭、乙型平焊法蘭、長頸對焊法蘭，法蘭密封面形式為光滑密封面和凹凸密封面，纏繞墊片適用于乙型平焊法蘭、長頸對焊法蘭，法蘭密封面形式為光滑密封面、凹凸密封面、榫槽密封面。金屬包墊片適用于乙型平焊法蘭和長頸對焊法蘭，法蘭密封面形式為光滑密封面、凹凸密封面、榫槽密封面。墊片的外徑D、內徑d，按相應墊片標準選取。也可按所選用的法蘭的密封面形式、尺寸定取，這時可由公稱直徑定墊片的內徑d，在參考標準給出的法蘭墊片寬度求得墊片外徑D。墊片的選擇要綜合考慮操作介質的性質、操作壓力、操作溫度以及需要密封程度，對墊片本身要考慮墊片性能，壓緊面形式，螺栓力大小以及拆裝后復用的次數(shù)，對高溫高壓的情況一般多采用金屬墊片，中溫中壓可采用金屬與非金屬組合式或非金屬墊片，中、低壓情況多采用非金屬墊片，高真空或探冷溫度下以采用金屬墊片為宜。根據(jù)設計條件選取如下表5-4[5]所示：表5-4墊片介質法蘭公稱壓力/MPa工作溫度/℃密封面墊片形式材料油品、油氣、溶劑〔丙烷、丙酮、苯、酚、糠醛、異丙醇〕，石油化工原料及產品≤1.6≤200突〔凹凸〕耐油墊、四氟墊耐油橡膠、石棉板、聚四氟乙烯板蒸汽3.5MPa6.4400凹凸紫銅墊紫銅板所選墊片的參數(shù)如表5-5[5]所示。表5-5非金屬軟墊片參數(shù)公稱壓力PN/MPa4.0公稱直徑DN/mmDd1000109910395.3支持板當換熱器殼程介質有相變時，無需設置折流板，而換熱管無支撐跨距超過表4—6規(guī)定時，應設置支撐板，用來支撐換熱管，以防止換熱管產生過大的撓度或誘導振動。其形狀尺寸均按折流板一樣來處理。具體參數(shù)如表5-6[1]所示。表5-6換熱管無支撐跨距/mm換熱管外徑d1014192532384547最大無支持跨距80011001500190022002500280032005.4拉桿、定距管折流板與支撐板一般均采用拉桿與定距管等原件與管板固定。拉桿一端用螺紋擰入管板，每兩塊折流板之間的間距用定距管固定，每根拉桿上最后一塊折流板與拉桿用兩個螺母緊鎖固定，這種形式易于調節(jié)折流板之間的夾緊程度，在穿進換熱管后，各折流板處于相對自由狀態(tài)。拉桿的直徑按表5-7選取：表5-7換熱管外徑1014192532384557拉桿直徑1012121616161616拉桿的數(shù)量按表5-8選?。罕?-8公稱直徑DN/mm拉桿直徑/mm＜400≥400＜700≥700＜900≥900＜1300≥1300＜1500≥1500＜1800≥1800＜200010461012161824124481012141816446681012拉桿結構可參見圖5-2圖5-2拉桿詳圖拉桿螺紋公稱直徑l6mm，管板上拉桿孔探20mm。拉桿應盡量均勻布置在管束的外邊緣。拉桿位置占據(jù)換熱管的位置。拉桿長度按需要確定。5.5螺柱、螺栓和螺母依據(jù)鋼材標準GB:T699，所有的螺柱、螺柱均選用35號鋼，所有的螺母均選用20號鋼，正火〔溫度范圍為-20-400。C〕。5.6液面計由于再沸器內裝有MDEA貧液，為了便于觀察容器內的液體位置，防止出現(xiàn)再沸器不合理工作，減少能源的浪費和延長設備的使用年限。故需要為設備配置液面計。根據(jù)殼體內部的壓力和溫度，以及設備的直徑，選用雙面玻璃板液面計，具體參數(shù)如表5-9[5]。表5-9雙面玻璃板液面計尺寸液面計節(jié)數(shù)公稱長度L透光尺寸L1×B透光總長度L2液面計總質量/kgPN/MPa2.531150260×1486047.965.7人孔為了便于觀察和維修殼體內部，故需要在筒體上設置一個人孔。根據(jù)設計壓力和溫度，選取回轉蓋板式平焊法蘭人孔。人孔參數(shù)如下表5-10[5]所示。表5-10轉蓋板式平焊法蘭人孔根本參數(shù)公稱壓力PN公稱直徑DNdw×sDDtABLbb10.6450480×65955503301502003026b2H1H2d螺栓螺母螺栓螺柱螺母螺柱總質量數(shù)量直徑×長度數(shù)量直徑×長度302201102016M20×951632M20×1201065.8接管及開孔補強5.8.1接管選型及配管設計整個再沸器共有五處接管，分別為：MDEA貧液進口DN300；MDEA貧液出口DN300；工藝氣進口DN300；工藝氣出口DN300；MDEA氣提蒸汽出口DN400。另在殼體底部設置DN50的排液孔接管一個。DN300的接管選取Φ325×8的接管，DN400的接管選取Φ426×10的接管，材料均為20號熱軋?zhí)妓劁摴?，?50℃下的許用應力[σ]t=140MPa；在364℃下的許用應力[σ]t=88MPa；DN50的接管選取Φ573×3.5的接管。管箱上的接管外斷面距離管箱中心線的距離確定為770mm。殼體上接管外斷面距殼體中心線的距離確定為915mm，排液孔法蘭外斷面距離殼體中心線距離為815mm。5.8.2管箱開孔補強計算由于各種工藝和結構上的要求，不可防止地要在容器上開孔并安裝接管，開孔以后，除削弱器壁的強度外，在殼體和接管連接處，因結構的我連接性被破壞，會產生很高的局部應力，給容器的平安操作帶來隱患，因此壓力容器設計必須充分考慮開孔的補強問題。壓力容器接管補強結構通常采用局部補強結構，主要有補強圈補強、壁厚補強和整鍛件補強。而開孔補強設計準那么有等面積補強和豐極限分析補強，一般設計都用等面積補強設計準那么。壓力容器常常存在各種強度裕量，例如接管和殼體實際厚度往往大于強度需要的厚度，接管根部有填角焊縫，焊接接頭系數(shù)小于1但開孔位置不在焊縫上，這些因素相當于對殼體進行了局部加強，降低了薄膜應力從而也降低了開孔處得最大應力，因此，對于；蒿足一定條件的開孔接管，可以不予補強。當在設計壓力小于或等于2.5MPa的殼體上開孔，兩相鄰開孔中心的間距〔對曲面間距以弧長計算〕大于兩孔直徑之和的兩倍，且接管公稱直徑小于或等于89mm時，只要接管最小厚度滿足下表要求，就不另行補強，不另行補強尺寸如表5-11[2]。表5-11不另行補強的接管最小厚度/mm接管公稱直徑253238454857657689最小厚度3.54.05.06.0所以依據(jù)標準，工藝氣進出口管Φ325x8需要進行開孔補強校核等面積補強設計方法主要用于補強圈結構的補強計算，根本原那么就是使有效補強的金屬面積等于或大于開孔所削弱的金屬面積。等面積補強法是以無限大平板上開小圓孔的孔邊應力分析作為其理論依據(jù)，但實際的開孔接管時位于殼體而不是平板上，殼體總有一定的曲率，為堿少實際應力集中系數(shù)與理論分析結果之間的差異，必須對開孔的尺寸和形狀給予一定的限制。GB150對開孔最大直徑做了如下限制：圓筒上開孔的限制，其內徑Di≤1500mm時，開孔最大直徑d≤，且d≤520mm；當其內直徑Di>1500mm時，開孔最大直徑d≤，且d≤1000mm。開孔補強采用等面積補強法，由工藝設計給定的接管尺寸為Φ325x8，考慮實際情況選20號鋼，400℃時[σ]=88MPa，Φ325×8，C2=1mm,C1=8x0.15=1.2mm。所需最小補強面積A需要補強面積：使用公式：〔5-1〕式中：A開孔削弱所需要的補強面積，㎜2；d開孔直徑，圓形孔等于接管內直徑加2倍的厚度附加量，mm；δ殼體開孔處的計算厚度，mm；δet接管有效厚度，mm；fr強度削弱系數(shù)，等于設計溫度接管材料與殼體材料許用應力之比，當該值大于1.0時，取fr=1.0。代入數(shù)據(jù)得：〔2〕有效補強范圍外側高度：〔3〕有效補強面積A1：殼體有效厚度減去計算厚度之外的多余面積A2：接管有效厚度減去計算厚度之外的多余面積接管計算厚度： A3：接管區(qū)焊縫面積〔焊腳取6.0mm〕A3：有效補強面積A4：所需另行補強面積 擬采用補強圈補強，根據(jù)接管公稱直徑DN300選取補強圈，參照補強圈標準JB/T4736選取C型補強圈，補強圈參數(shù)如下表5-12[6]所示：表5-12補強圈尺寸尺寸〔mm〕接管公稱直徑DN外徑D1內徑D2質量〔kg〕厚度δe〔mm〕30055034314.4125.8.3殼體開孔補強計算殼體上的最大開孔是人孔DN450的口?？紤]實際情況選20號鋼，150℃時[σ]=140MPa，Φ480x6，C2=1mm,C1=0.3mm。所以先校核此開孔不強?！?〕所需最小補強面積A需要補強面積：代入數(shù)據(jù)得：〔2〕有效補強范圍外側高度：〔3〕有效補強面積A1：殼體有效厚度減去計算厚度之外的多余面積A2：接管有效厚度減去計算厚度之外的多余面積接管計算厚度：A3：接管區(qū)焊縫面積〔焊腳取6.0mm〕Ae：有效補強面積由于Ae>A，那么人孔的開孔不需要另行補強。又因為人孔為殼體上最大開孔，所以殼體上其他的開孔也不需要補強。5.9支座的選型和設備參數(shù)計算支座是用來支暈容器及設備重量，并使其固定在某一位置的壓力容器附件，在某些場合還受到風載荷、地震載荷等動載荷的作用。壓力容器支座的結構形式很多，根據(jù)容器自身的安裝形式，支座可以分為兩大類：立式容器支座和臥式容器支座。置于鞍式支座上的的臥式容器，其情況類似于彎曲梁。由材料力學分析可知，梁彎曲產生的應力與支點數(shù)量和位置有關。當尺寸和載荷一定時，多支點在梁內產生的應力較小，所以支座數(shù)量似乎越多越好。但在工程實際中，由于地基的不均勻沉降和制造上的外形偏差，很難能保證各支座嚴格保持在同一水平面上，因而多支座容器在支座處的約束反力并不能均勻分配，表達不出多支座的優(yōu)點，所以一般臥式容器最好采用雙鞍座結構：。鞍座結構由腹板，筋板和底板焊接而成，在于設備筒體相連處，有帶加強板和不帶加強板兩種結構，加強墊板的材料應與容器殼悻材料相一致。鞍式支座的結構和尺寸，陳特殊情況需要另外設計，一般可根據(jù)容器的公稱直徑選用標準形式〔鞍座標準為JB/T4712〕。根據(jù)JB/T4731?鋼制臥式容器?規(guī)定：當臥式容器的鞍式支座按JB/T4712所規(guī)定選取時，在滿足JB/T4712所規(guī)定的條件時，可免去對鞍式支座的強度校核。根據(jù)JB/T4712.1選用固定F型和滑動S型各一個，一般靠近管箱惻為固定鞍座。鞍座尺寸查表5-13[5]。表5-13鞍座參數(shù)及尺寸公稱直徑DN允許載荷Q/kN鞍座高度h底板腹板筋板l1b1δ1δ2l3b216002752501120200128257170墊板螺栓間距l(xiāng)2鞍座質量/kg增加100mm高度增加的質量b3δ1弧長b4δ4e23081870320840960107125.9.1鞍座位置設置鞍座位置的相關標準的要求對于職支座上受均市載荷的簡支梁，假設梁的全長為L，那么當外伸端長度A=0.207L時，雙支座跨距中間截面的最大彎矩和制作截面處的彎矩和支座截面處的彎矩絕對值相等，從而使上述兩截面上保持等強度，考慮到支座處圓筒的截面處除彎矩以外的其他載荷，而且支座截面處應力比擬復雜，故常取支座處圓筒的彎矩略小于跨中間圓筒的彎矩，通常取尺寸A不超過0.2L值，為此中國現(xiàn)行標準JB?鋼制臥式容器?規(guī)定取A≤0.2L，A值最大不超過0.25L。否那么由于容器外伸端的作用將使支座截面處的應力過大。其中A為封頭切線至支座中心線之間的距離，L為封頭切線之距離，此外，由于封頭的抗彎剛度具有局部加強的作用。假設支座靠近封頭，那么可充分利用罐體封頭對支座處圓筒截面的加強作用。因此JB4731還規(guī)定了當滿足A≤0.5Rm〔Rm為圓筒的平均半徑，，δn為圓筒的名義厚度，為了分析方便，設計中用圓筒的內半徑置Ri代替Rm〕。5.9.2設備總長首先考慮換熱管的長為L1=6000mm。大端封頭的長度為L2=400mm。換熱管彎曲局部到封頭與筒體連接切線處的距離為水出口直徑325mm加上相鄰焊縫間規(guī)定距離取200mm，并考慮到設置堰板的適當距離，最終為L3=800mm。管箱長度L4=1000mm，過渡圓筒的長度L5=190mm。與此取設備總長：5.9.3設備質量計算設備本身質量：其它附件的質量就取為m1的5％，即設備的總質量為 管箱的質量等于管箱封頭質量加上管箱筒體的質量： 物料的質量由于物料本身占到了設備截面弦高1030mm處，其余空間均被氣體充滿，故只要估算MDEA貧液的質量就可以。設備操作運行時的質量 除管箱之外的質量計算 管束和MDEA貧液的質量和為：5112.42+2989.6=8102.02kg堰板到大端封頭質量估算： 堰板到管板段質量： 設備重心計算將設備分為三局部估算設備重心：大端封頭到堰板、堰板到管板、法蘭連接結構到管箱：兩支座應設置在換熱管數(shù)長度范圍內的適當位置，一般為，當管束長度大于3000mm時取兩支座中心線的距離為L=〔0.5-0.7〕L管束。那么：取L=0.7X6000=4200mm，支座均布于重心兩側。固定端到管箱封頭切線的距離為2647mm,滑動端距殼體封頭切線距離為1840mm。釜式換熱器的受力主要集中在管板和換熱管一側，封頭管箱內只有氣體，其對殼體的作用力在計算時為方便暫時可以不計，故可以近似認為鞍座是受均布載荷作用的，取A≤0.2L=1534mm。取A=1600m。5.10鞍座應力及校核〔1〕均布載荷和支座反力設備重量G設備操作運行時的質量重量載荷大的總長度按大端封頭邊計算，那么重量載荷作用總長度為：設總重量沿長度方向均勻分布，那么作用在總長度上的均布載荷為：支座的之反力：豎向剪力和力偶：彎矩和剪力支座跨中截面處的彎矩：(5-2)式中：代入數(shù)據(jù)得：支座截面處的彎矩：(5-3)式中：代入數(shù)據(jù)得： 剪力：由于A>0.5Ri，那么支座處截面上的剪力為 5.10.1應力計算及校核軸向應力兩鞍座間軸向應力：最高點：〔5-4〕最低點：〔5-5〕式中：pc——設計壓力，MPa；δe——有效厚度，mm；Ri——內半徑,mm。代入數(shù)據(jù)得：125℃時，[σ]t=189MPa，滿足要求。鞍座截面處圓筒的軸向應力：〔5-6〕〔5-7〕式中：〔5-8〕〔5-9〕“扁塌〞現(xiàn)象引起的抗彎模量減少系數(shù)，而其中Δ為鞍座的有效包角，那么K1=0.107，K2=0.1切向應力對于臥式容器來說，切向應力總是在支座的截面最大，所以只要討論支座截面處圓筒和封頭上的切向應力。封頭與圓筒的材料相同，其有效厚度往往小雨圓筒得到有效厚度，故封頭中的切向應力不會超過圓筒，不必要對封頭中的切向應力另行校核。鞍座處殼體上的剪切力使用公式：〔5-10〕式中：K3=1.171。故切應力也滿足要求，不需要再加強。軸向應力再這里周向彎曲應力與周向壓縮應力疊加后，一起校核。鞍座截面處圓筒最低點的周向應力使用下式計算：〔5-11〕式中：k——系數(shù)，k=1,支座與圓筒不相焊；δ——厚度；K5——系數(shù)；K5=0.760。代入數(shù)據(jù)得：|σ5|<[σ]t，因此計算滿足要求。鞍座截面上鞍座包角處的周向應力使用下式計算：〔5-12〕式中：K6系數(shù)，K6=0.053；代入數(shù)據(jù)得：那么|σ6|<1.25[σ]t，計算滿足要求。綜上所述，所選鞍座完全符合承載要求。6主要焊接接頭結構及要求6.1換熱器接頭的分類換熱設備的焊接接頭的設計的合理性是保證其制造、運行平安可靠的根本條件。換熱裝備焊接結構較常見的典型接頭型式有：殼體的環(huán)向與縱向焊接接頭接管與殼體的焊接接頭接管與法蘭的焊接接頭管板與筒體及管子的焊接接頭設備中的焊接接頭的焊接方法均采用埋弧自動焊，其主要的焊接要求有如下幾點：應在引弧板或坡口內引弧，禁止在非焊接部位引弧。焊縫應在引出板上收弧。焊縫應在引出板上收弧，弧坑應填滿。電弧擦傷處的弧坑需經打磨，使其均勻過渡到母材外表，修磨的深度應不大于該部位鋼材厚度的5%且不大于2mm，否那么予以補焊。受壓元件的角焊縫的根部應保證。接弧處應保證焊透與融合。每條焊縫應盡可能一次焊完。當中斷焊接時，對冷裂紋敏感的焊件應及時采取后熱、緩冷等措施。重新施焊時，仍需按規(guī)定進行預熱。施焊過程中應控制層間溫度不超過規(guī)定的范圍。當焊件預熱時，應控制層間溫度不得低于預熱溫度。6.2設備中的對接接頭殼體的環(huán)向與縱向焊接接頭以及接管與法蘭的焊接接頭都采用U型坡口的對接接頭，其對接接頭的尺寸如下列圖所示：圖6-1殼體對接接頭形式及尺寸6.3設備中的角接接頭〔1〕本設計中的管板與筒體采用角接接頭的形式，其主要形式及尺寸如下列圖所示：圖6-2管板與筒體角接接頭的形式及尺寸〔2〕設計中的帶補強圈的接管與殼體采用角接接頭的形式，其結構如下列圖所示：圖6-3帶補強圈接管與殼體接頭形式

計算結果表參數(shù)管程殼程介質工藝氣MDEA貧液設計溫度/℃362125設計壓力/MPa3.20.4設備結構參數(shù)形式固定管板式臺數(shù)1殼體內經/mm1600殼程數(shù)1管徑/mmΦ25×2.5管心距/mm32管長/mm6000管子排列三角形管根數(shù)/根613折流板數(shù)7傳熱面積/㎡262折流板間距/mm800管程數(shù)2材質Q345R結構名稱尺寸/mm結構名稱尺寸/mm筒體內經1600筒體壁厚6折流板厚度16拉桿直徑16定距管長800分程隔板厚度12接管直徑350接管壁厚8封頭直徑1600封頭壁厚6管箱法蘭直徑607.5法蘭厚度100封頭深度400封頭直邊高度25

符號說明符號名稱密度圓筒內徑，㎜d無縫鋼管直徑㎜A換熱面積L換熱管長n換熱管根數(shù)S管心距m管束中心排管數(shù)N折流板數(shù)H法蘭厚度B補強有效寬度，㎜K計算系數(shù)當量壓差許用應力強度削弱系數(shù)厚度鋼板負偏差腐蝕裕量名義厚度有效厚度水壓試驗壓力屈服應力Φ焊縫系數(shù)最大允許工作壓力Ae接管有效補強面積軸向力換熱管拉脫離封頭深度封頭直邊高度封頭厚度力偶剪力圓筒切應力筒體半徑G換熱器總質量重量引起固定鞍座反力

設計總結一個多月緊張的設計工作，對于我的設計課題來說時間是倉促的，但是在這短暫的設計時間里，我的收獲卻是豐厚的，從最初的幾個工藝參數(shù)開始，到最后二維圖的繪制，這讓我深刻的體會到把所學到的理論知識變?yōu)橐粋€實體，擺在眼前，并非易事，一個問題考慮不周到，就可能給后面的制造、檢驗、運輸、維修帶來很多麻煩，而這對初來乍到的設計人員來說要克服這種問題是困難的，在光有理論是遠遠不夠的，讓我深刻體會到了老師們常說的那句“理論與實際是有差距的〞。設備設計包括總體結構設計和各個組成的結構設計以及強度設計，主要零部件的設計和選型以及校核。工作任務是比擬繁重的，在實習過程中，見到最多的是固定管板式換熱器，卻未見到釜式設備，對于釜式換熱器的局部結構始終無法想，關于釜式換熱器的介紹資料在圖書館的資料庫里，找到的不多。在經過屢次考慮和導師的探討，才對它的總體結構確定了下來。當然問題來了總要解決，總要克服，每一個問題的解決，都增長了我的成就感，直到最后完成設備的二維圖紙