甲醇制氫2500課程設計

設計任務書一、題目：生產能力為2500m3/h甲醇制氫生產裝置二、設計參數(shù)：生產能為2500m3/h三、計算內容：

1、工藝計算：物料衡算和能量衡算。2、機器選型計算。3、設備布置設計計算。4、管道布置設計計算。5、技術經濟評價計算。四、圖紙清單：

1、甲醇制氫裝置物流圖2、換熱器設備圖3、管板零件圖4、管道儀表流程圖5、設備布置圖6、管道布置圖

7、管道空視圖(PL0104-15L1B)8、管道空視圖(PL0105-15L1B)

工藝設計

甲醇制氫物料衡算.

(1)依據(jù)

甲醇蒸氣轉化反應方程式：

CH3OH→CO↑+2H2↑

CO+H2O→CO2↑+H2

CH3OHF分解為CO,轉化率99%,CO變換轉化率99%,反應溫度280℃,反應壓力為1.5MPa,醇水投料比1:1.5(mol)。

(2)投料量計算

代入轉化率數(shù)據(jù)

CH3OH→0.99CO↑+1.982H2↑+0.01CH3OH

CO+0.99H2O→0.99CO2↑+0.99H2↑+0.01CO↑

合并得到

CH3OH+0.9801H2O→0.9801CO2↑+2.9601H2↑+0.01CH3OH+0.0099CO

氫氣產量為：2500m3/h=111.607kmol/h

甲醇投料量為：111.607/2.9601×32=1206.528kg/h水投料量為：1206.528/32×1.5×18=1018.008kg/h

(3)原料儲液槽(V0101)

進：甲醇1206.528kg/h，水1018.008kg/h。出：甲醇1206.528kg/h，水1018.008kg/h。

(4)換熱器(E0101),汽化塔(T0101)、過熱器(E0103)沒有物流變化

(5)轉化器(R0101)

進：甲醇1206.528kg/h，水1018.008kg/h，總計2224.536kg/h出：生成CO21206.528/32×0.9801×44=1625.962kg/hH21206.528/32×2.9601×2=223.215kg/hCO1206.528/32×0.0099×28=10.451kg/h

剩余甲醇1206.528/32×0.01×32=12.065kg/h剩余水1018.008-1206.528/32×0.9801×18=352.842kg/h

總計2224.536kg/h

(6)吸收和解析塔

吸收塔總壓為1.5Mpa,其中CO2分壓為0.38Mpa,操作溫度為常溫(25℃)。此時每m3吸收液可溶解CO211.77m3.

解吸塔的操作壓力為0.1MPa,CO2溶解度為2.32，則此時吸收塔的吸收能力為:11．77-2．32=9.45

0.4MPa壓力下ρCO2=pM/RT=4×44/[0.082×(273.15+25)]=7.20kg/m3CO2體積重量VCO2=1625.962/7.20=225.828m3/h

據(jù)此，所需吸收液的量為225.828/9.45=23.897m3/h

考慮吸收塔效率以及操作彈性需要，取吸收液量為23.897×3=71.691m3/h系統(tǒng)壓力降至0.1MPa時，析出CO2量為225.828m3/h=1625.962kg/h

(7)PSA系統(tǒng)略。

(8)各節(jié)點的物料量

綜合上面的工藝物料恒算結果，給出物料流程圖及各節(jié)點的物料量。

熱量恒算

(1)氣化塔頂溫度確定

要使甲醇完全汽化，則其氣相分率必然是甲醇40%,水60%(mol),且已知操作壓力為1.5MPa,設溫度為T,根據(jù)汽液平衡關系有：

0.4p甲醇+0.6p水=1.5MPa

初設T=170℃p甲醇=2.19MPa;p水=0.824MPap總=1.3704MPa<1.5MPa再設T=175℃p甲醇=2.4MPa;p水0.93MPap總=1.51MPa

蒸氣壓與總壓基本一致，可以認為操作壓力為1.5MPa時，汽化塔塔頂溫度為175℃

(2)轉化器(R0101)

兩步反應的總反應熱為49.66kj/mol,于是在轉化器內需要共給熱量為：Q反應=1206.528×0.99/32×1000×(-49.66)=－1.854×106kJ/h

此熱量有導熱油系統(tǒng)帶來，反應溫度為280℃，可以選用導熱油溫度為360℃，導熱油溫降設定為25℃，從手冊中查到導熱油的物性參數(shù)，如必定壓熱容與溫度的關系，可得：Cp360℃=2.93kJ/(kg．K),Cp300℃=2.81kJ/(kg．K)取平均值Cp=2.93kJ/(kg．K)

則導熱油的用量w=Q反應/(CpΔt)=1.854×106/(2.93×55)=11504.8kg/h

(3)過熱器(E0102)

甲醇和水的飽和正氣在過熱器中175℃過熱到280℃，此熱量由導熱油供給。氣體升溫所需熱量為

Q=ΣCpmΔt=（1.90×1206.528+4.82×1018.008）×(280-175)=755916.2kJ/h導熱油Cp=2.825kj/(kg．K),于是其溫度降為Δt=Q/(Cpm)=755916.2/（2.93×11504.8）=22.4℃導熱油出口溫度為：295-10.1=282.5

(4)汽化塔(T0101)

認為汽化塔僅有潛熱變化。

175℃甲醇H=727.2kJ/kg水H=2031kJ/kgQ=1206.528×727.2+2031×1018.008=2944961.4kJ/h

以300℃導熱油Cp計算Cp=2.76kj/(kg．K)Δt=Q/(Cpm)=2944961.4/（2.76×11504.8)=92.7℃則導熱油出口溫度t2=282.5-92.7=189.75℃

導熱油系統(tǒng)溫差為ΔT=360-189.75=170.25℃基本合適(5)換熱器(E0101)

殼程：甲醇和水液體混合物由常溫(25℃)升至175℃液體混合物升溫所需的熱量

5

Q=ΣcpmΔt=(1206.528×3.14+1018.008×4.30)×(175-25)=12.25×10kJ/h管程：取各種氣體的比定壓熱容為：CpCO2≈10.47kJ/(kg．K)CpH2≈14.65kJ/(kg．K)

CpH20≈4.19kJ/(kg．K)則管程中反應后其體混合物的溫度變化為：

Δt=Q/(Cp×m)=12.25×105/(10.47×1625.962+14.65×223.215+4.19×352.842)

=56.3℃

換熱器出口溫度280-56.3=223.7℃

(6)冷凝器(E0103)

①CO2、CO、H2的冷卻

Q1=ΣcpmΔt=(10.47×1625.962+14.65×223.215+4.19×352.842)×(223.7-40)=4.0×10kJ/h②壓力為1.5MPa時水的冷凝熱為：

H=2135kJ/kg,總冷凝熱Q2=H×m=2135×352.842=7.53×105kJ/h水顯熱變化Q3=CpmΔt=4.19×352.8×(223.7-40)=2.72×10kJ/h

Q=Q1+Q2+Q3=5.025×106kJ/h

冷卻介質為循環(huán)水，才用中溫型涼水塔，則溫差ΔT=10℃

用水量w=Q/(CpΔt)=5.025×106/(4.19×10)=119928.4kg/h

5

擴展閱讀：甲醇制氫課程設計

甲醇制氫生產裝置

姓名：單位：計算書說明書

目錄

前言---------------------------------------------設計任務書---------------------------------------第一章工藝設計-------------------------------------

1.1物料衡算1.2熱量衡算

第二章設備設計計算和選型--過熱器---------------------第三章機器選型-----------------------------------

3.1計量泵的選型3.2離心泵的選型

第四章設備布置圖設計----------------------------------

4.1設備布置方案4.2主要設備的尺寸

第五章管道布置設計------------------------------------

5.1管子選型

5.2主要管道工藝參數(shù)匯總一覽表5.3管道上閥門的選型5.4管件選型5.5管道布置圖5.6管道空視圖5.7法蘭選型

5.8筒體保溫材料一覽表5.9管道儀表流程圖

第六章自動控制方案設計-------------------------------第七章工程項目的經濟評價----------------------------

7.1甲醇制氫裝置的投資估算7.2總成本費用的估算與分析7.3甲醇制氫項目的財務評價

第八章數(shù)據(jù)校核--------------------------------------課程設計總結-------------------------------------------致謝參考文獻前言

氫氣是一種重要的工業(yè)用品，它廣泛用于石油、化工、建材、冶金、電子、醫(yī)藥、電力、輕工、氣象、交通等工業(yè)部門和服務部門，由于使用要求的不同，這些部門對氫氣的純度、對所含雜質的種類和含量也有著不同的要求。近年來隨著中國改革開放的進程，隨著大量高精產品的投產，對高純氫氣的需求量正在逐漸擴大。

烴類水蒸氣轉化制氫氣是目前世界上應用最普遍的制氫方法，是由巴登苯胺公司發(fā)明并加以利用，英國ICI公司首先實現(xiàn)工業(yè)化。這種制氫方法工作壓力為2.0-4.0MPa,原料適用范圍為天然氣至干點小于215.6℃的石腦油。近年來，由于轉化制氫爐型的不斷改進。轉化氣提純工藝的不斷更新，烴類水蒸氣轉化制氫工藝成為目前生產氫氣最經濟可靠的途徑。

甲醇蒸氣轉化制氫技術表現(xiàn)出很好的技術經濟指標，受到許多國家的重視。它具有以下的特點：

1、與大規(guī)模天然氣、輕油蒸氣轉化制氫或水煤氣制氫比較，投資省，能耗低。

2、與電解水制氫相比，單位氫氣成本較低。

3、所用原料甲醇易得，運輸儲存方便。而且由于所用的原料甲醇純度高，不需要在凈化處理，反應條件溫和，流程簡單，故易于操作。4、可以做成組裝式或可移動式的裝置，操作方便，搬運靈活。

錯誤！未指定書簽。錯誤！未指定書簽。

1.1.1甲醇制氫物料衡算.

(1)依據(jù)

甲醇蒸氣轉化反應方程式：

CH3OH→CO↑+2H2↑CO+H2O→CO2↑+H2

CH3OHF分解為CO,轉化率99%,CO變換轉化率99*,反應溫度280℃,反應壓力為1.5MPa,醇水投料比1:1.5(mol)。

(2)投料量計算代如轉化率數(shù)據(jù)

CH3OH→0.99CO↑+1.982H2↑+0.01CH3OHCO+0.99H2O→0.99CO2↑+0.99H2↑+0.01CO↑合并得到

CH3OH+0.9801H2O→0.9801CO2↑+2.9601H2↑+0.01CH3OH+0.0099CO氫氣產量為：2900m/h=129.464kmol/h

甲醇投料量為：129.464/2.9601*32=1399.564kg/h水投料量為：129.464/2.9601*1.5*181180.882kg/h

(3)原料儲液槽(V0101)

進：甲醇1399.564kg/h，水1180.882kg/h。出：甲醇1399.564kg/h，水1180.882kg/h。

(4)換熱器(E0101),汽化塔(T0101)、過熱器(E0102)沒有物流變化

(5)轉化器(R0101)

進：甲醇1399.564kg/h，水1180.882kg/h，總計2580.446kg/h出：生成CO2129.464/2.9601*0.9801*44=1886.104kg/hH2129.464/2.9601*2.9601*2=258.928kg/hCO129.464/2.9602*0.0099*28=12.124kg/h剩余甲醇129.464/2.9601*0.01*32=13.996kg/h

剩余水1180.882-129.464/2.9601*0.9801*18=409.294kg/h總計2580.446kg/h

(6)吸收和解析塔

吸收塔總壓為1.5Mpa,其中CO2分壓為0.38Mpa,操作溫度為常溫(25℃)。此時每m吸收液可溶解CO211.77m.

解吸塔的操作壓力為0.1MPa,CO2溶解度為2.32，則此時吸收塔的吸收能力為:11．77-2．32=9.45

0.4MPa壓力下ρCO2=pM/RT=4*44/[0.082*(273.15+25)]=7.20kg/mCO2體積重量VCO2=1886.104/7.20=261.959m/h據(jù)此，所需吸收液的量為261.959/9.45=27.721m/h

考慮吸收塔效率以及操作彈性需要，取吸收液量為27.721*3=83.163m/h系統(tǒng)壓力降至0.1MPa時，析出CO2量為261.959m/h=1886.104kg/h

(7)PSA系統(tǒng)略。(8)各節(jié)點的物料量

綜合上面的工藝物料恒算結果，給出物料流程圖及各節(jié)點的物料量。1.1.2熱量恒算

1)氣化塔頂溫度確定要使甲醇完全汽化，則其氣相分率必然是甲醇40%,水60%(mol),且已知操作壓力為1.5MPa,設溫度為T,根據(jù)汽液平衡關系有：0.4p甲醇+0.6p水=1.5MPa

初設T=170℃p甲醇=2.19MPa;p水=0.824MPap總=1.3704MPa<1.5MPa再設T=175℃p甲醇=2.4MPA;p水0.93MPap總=1.51MPa

蒸氣壓與總壓基本一致，可以認為操作壓力為1.5MPa時，汽化塔塔頂溫度為175℃

2)轉化器(R0101)

兩步反應的總反應熱為49.66kj/mol,于是在轉化器內需要共給熱量為：Q反應=337.826*0.99/32*1000*(-49.66)=-5.190*10kj/h

此熱量有導熱油系統(tǒng)帶來，反應溫度為280℃，可以選用導熱油溫度為320℃，導熱油溫降設定為5℃，從手冊中查到導熱油的物性參數(shù)，如必定壓熱容與溫度的關系，可得：Cp320℃=4.1868*0.68=2.85kj/(kg．K),Cp300℃=2.81kj/(kg．K)取平均值Cp=2.83kj/(kg．K)

則導熱油的用量w=Q反應/(CpΔt)=5.190*10/(2.83*5)=3.668*10kg/h

3)過熱器(E0102)

甲醇和水的飽和正氣在過熱器中175℃過熱到280℃，此熱量由導熱油供給。氣體升溫所需熱量為:

Q=ΣCpmΔt=（1.90*337.828+4.82*285.042）*(280-175)=2.117*10kj/h導熱油Cp=2.825kj/(kg．K),于是其溫度降為

Δt=Q/(Cpm)=2.117*10/（2.86*3.668*10）=2.042℃導熱油出口溫度為：315-2.042=312.958

4)汽化塔(T0101)認為汽化塔僅有潛熱變化。

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175℃甲醇H=727.2kj/kg水H=2031kj/kgQ=337.828*727.2+2031*285.042=8.246*10kj/h以300℃導熱油Cp計算Cp=2.76kj/(kg．K)Δt=Q/(Cpm)=2.36*10/2.76*3.668*10)=8.145℃則導熱油出口溫度t2=312.958-8.145=304.812℃導熱油系統(tǒng)溫差為ΔT=320-304.812=15.2℃基本合適

5)換熱器(E0101)

殼程：甲醇和水液體混合物由常溫(25℃)升至175℃液體混合物升溫所需的熱量

Q=ΣcpmΔt=(337.828*3.14+285.042*4.30)*(175-25)=3.430*10kj/h管程：

取各種氣體的比定壓熱容為：

CpCO2≈10.47kj/(kg．K)CPH2≈14.65kj/(kg．K)CPH20≈4.19kj/(kg．K)則管程中反應后其體混合物的溫度變化為：

Δt=Q/(Cp*m)=3.430*10/(10.47*455.267+14.65*62.5+4.19*98.8)=56.264℃換熱器出口溫度280-56.264=223.736℃(6)冷凝器(E0103)①CO2、CO、H2的冷卻

Q1=ΣcpmΔt=(10.47*41886.104+14.65*258.928+4.19*12.124)*(223.736-40)=4.335*10kJ/h

②壓力為1.5MPa時水的冷凝熱為：

H=2135kj/kg,總冷凝熱Q2=H*m=2135*409.294=8.74*10kJ/h

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水顯熱變化Q3=cpmΔt=4.19*409.294*(223.736-40)=3.15*10kj/hQ=Q1+Q2+Q3=5.524*10kJ/h

冷卻介質為循環(huán)水，才用中溫型涼水塔，則溫差ΔT=10℃用水量w=Q/(cpΔt)=5.524*10/(4.19*10)=1.318*10kg/h

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3.1計量泵的選擇

往復泵是容積式泵。在高壓力小流量，輸送粘度大的液體，要求精確計量即要求流量隨壓力變化小的情況下宜選用各種類型式的往復泵。要求精確計量時，應用計量泵。往復泵的流量可采用各種調節(jié)機構達到精確計量，即計量泵。計量泵用于生產中需要精確計量，所輸送介質的場合：如注緩蝕劑，輸送酸，堿等。流量可在0-100%范圍內調節(jié)，但一般應在30%-100%范圍內使用，計量泵有柱塞式和隔膜式，柱塞式計量流量的精度高玉隔膜式。J型計量泵適用于輸送各種不含固體顆粒的腐蝕性和非腐蝕性介質。

甲醇制氫工藝需要精確的投料比，故應選用計量泵�，F(xiàn)工藝設計要求甲醇的投料量為337.826kg/h,水為285.041kg/h,現(xiàn)按工藝要求分別選擇一臺甲醇計量泵，一臺純水計量泵，一臺原料計量泵。已知條件：

1、甲醇正常投料量為337.826kg/h,溫度為25℃,密度為0.807kg/h，操作情況為泵從甲醇儲槽中吸入甲醇，送入與原料液儲槽，與水混合。

2、水的正常投料量為285.041kg/h，溫度為25℃,密度為0.997kg/h,操作情況為泵從純水儲槽中吸入水，送入原料液儲槽，與甲醇混合。

3、原料液儲槽出來的量為甲醇337.826kg/h,水285.041kg/h,溫度為25℃，操作情況為泵從原料液儲槽中吸入原料液，送入換熱器。3.11甲醇計量泵選型

工藝所需正常的體積流量為：1399.564/0.807=1734.280L/h泵的流量Q=1.05*1734.280=1820.994L/h

工藝估算所需揚程30m,泵的揚程H=1.1*30=33m。

折合成計量泵的壓力(泵的升壓)P=ρHg=0.807*8.81*10-3*33=0.261Mpa泵的選型，查文獻一，JZ-1000/0.32型計量泵的流量為1000L/h,壓力為0.32Mpa,轉速為126r/min,進出口管徑為24mm,電機功率為1.1KW,滿足需要。3.1.2純水計量泵的選型

工藝所需正常的體積流量為：1180.882/0.997=1184.435L/h泵的流量Q=1.05*1184.435=1243.657L/h.工藝估算所需揚程30M,泵的揚程：H=1.1*30=33M折合成泵的壓力：P=Hρg=33*997*9.81/10=0.323Mpa

泵的選型：查文獻一，JZ-630/0.5型計量泵的流量為630L/h,壓力為0.5Mpa,轉速為126r/min,進出口管徑為24mm,電機功率為1.1KW,滿足要求。3.1.3原料計量泵的選型

原料液密度：ρ=807*1/（1+1.5）+997*1.5/(1+1.5)=921kg/m

工藝所需正常的體積流量為：(1399.564+1180.882)/(0.921)=2801.79L/h泵的流量Q=1.05*2801.79=2941.88L/h

工藝估算所需的揚程80M,泵的揚程H=1.1*80=88M折合成泵的壓力P=ρHg=88*921*9.81/10=0.795MPa

泵的選型查文獻一，JD-1000/1.3型計量泵的流量為1000L/h,壓力為1.3MPa,轉速為115r/min,電機功率為2.2KW,滿足要求。3.2離心泵的選型3.2.1吸收劑循環(huán)泵

已知條件：碳酸丙烯酯吸收劑的用量為80.29m/h,溫度為40℃,密度為1100kg/m,由吸收塔出口出來經泵送到吸收塔，選擇離心泵作為吸收劑的輸送泵。

工藝所需正常的體積流量為:80.29m/h。泵的流量Q=1.05*80.29=84.304m/h工藝估算所需的揚程30M泵的揚程H=1.1*30=33M

泵的選型：查文獻一，選用IS型單級離心泵，IS100-65-200型離心泵，流量為100m/h,揚程為50m,轉速為2900r/min,電機功率17.9KW,滿足要求。3.2.2冷卻水泵。

已知條件：冷凝水為循環(huán)水，采用中溫型冷水塔,溫差ΔT=10℃,用水量3.19*1180.882kg/h,溫度為常溫25℃，密度為997kg/m3,在冷凝器中進行換熱，采用B型單級離心泵。

工藝上所需正常體積流量為3.19*1180.882/997=32m/h

33333363

泵的流量：Q=1.05*32=33.6m/h工藝估算所需的揚程30M泵的揚程H=1.1*30=33M

泵的選型：查文獻一，選用B型單級離心泵BJ(B)50-40型離心泵,流量50m/h，揚程42m,轉速2950r/min,電機功率10KW,滿足要求

錯誤！未指定書簽。錯誤！未指定書簽。

4.1設備布置方案

本次設備布置方案，采用設備在室外布置，具體設備布置方案和尺寸清參加設備布置圖，比例為1:100。4.2主要設備的尺寸代號V0101V0102V0103T0101T0102T0103R0101E0101E0102E0103

計量泵甲醇計量泵純水計量泵原料液計量泵

往復泵

吸收劑循環(huán)泵冷卻水循環(huán)泵

代號

JZ-1000/0.32JZ-630/0.5JD-1000/1.3

流量L/h10006301000

壓力MPa0.320.51.3

轉速r/min126126115

電機功率KW1.11.12.2電機功率17.910

名稱甲醇儲罐純水儲罐原料液儲罐氣化塔吸收塔解析塔轉化器預熱器過熱器冷凝器

高度mm1201*201*800660066006600

4505

直徑mm201*201*201*800201*201*500

33

代號流量L/h壓力MPa轉速r/minIS100-65-201*00652900BJ(B)50-40504029錯誤！未指定書簽。錯誤！未指定書簽。

5．1管子選型（確定幾種主要管道尺寸的方法如下）5.11脫鹽水管徑確定

脫鹽水流量為1180.882kg/h,密度為997kg/m,流速取2m/s,由V=Л/4*dmm

根據(jù)標準選用DN15無縫鋼管，壁厚取為2.5mm5.1.2走甲醇管的管徑確定

甲醇流量為1399.564kg/h,密度為807kg/m,流速取為2m/s.同樣由V=Л/4*d2*u=8.61mm，得d=22.3mm

根據(jù)標準選用DN25無縫鋼管，壁厚取2.5MM5.1.3原料輸送管

原料液用量為2580.446kg/h,密度為921kg/m,流速取為2m/s.則d=22.3mm根據(jù)標準選用DN15無縫鋼管，壁厚度為2.5mm5.1.4進入吸收塔混合氣體所需管徑尺寸確定

混合氣體質量為2157.156kg/h,密度0.557kg/m,流速35m/s.則d==197.8mm根據(jù)標準選用DN100無縫鋼管，壁厚度為4mm5.1.5吸收液管子尺寸

吸收液量為83.163m3/h,密度為110kg/m,流速2.5m/s.則d=10.3mm根據(jù)標準選用DN15無縫鋼管，壁厚度為2.5mm5.1.6冷卻水管子尺寸

冷卻水為3.19*1180.882kg/h,密度為997kg/m,流速2m/s.則d==25.8mm根據(jù)標準選DN8-無縫鋼管，壁厚為3mm5.2主要管道工藝參數(shù)匯總一覽表

33

3333

2*

u得d=14.序號1234567891011121314151617181920212223

管道編號

DN0101-15L1BDN0102-15L1BPL0101-20L1BPL0102-20L1BPL0103-25L1BPL0104-25L1BPL0105-25L1BPG0101-225N1BPG0102-225N1BPG0103-225N1BPG0104-225N1BPG0105-225N1BH0101-100N1BPL0106-20N1BPL0107-20N1BPL0108-20N1BPG0106-80N1BR00101-125L1BR00102-125L1BR00103-125L1BR00104-125L1BCWS0101-30L1BCWR0101-30L1B管內介質設計壓力MPa脫鹽水0.3脫鹽水0.3甲醇0.3甲醇0.3原料液0.3原料液1．6原料液1.6原料氣1.6原料氣1.6原料氣1.6原料液1.6原料氣1.6氫氣1.6碳酸丙烯1.65酯

碳酸丙烯1.65酯

碳酸丙烯1.65酯

食品二氧0．4化碳

導熱油0.6導熱油0.6導熱油0.6導熱油0.6冷卻水0.3冷卻水0.3

設計溫度℃5050505050501751752802802255050505050503203203203205050

管子規(guī)格

材料202020202020202020202020202020200Cr18Ni9Ti20202020鍍鋅管鍍鋅管

（表5-1）

以上20號鋼軍參照GB/T8163-19990Cr18Ni9Ti參照標準GB/T14976鍍鋅管參照GB/T149765.3管道上閥門的選型序號12345

管道編號

DN0101-15L1BDN0102-15L1BPL0101-20L1BPL0102-20L1BPL0103-25L1B

設計壓力MPa公稱直徑DN/MM連接形式閥門型號0.315法蘭閘閥Z15W-1.0T0.315法蘭、螺紋閘閥Z15W-1.0T0.30.30.3

202025

法蘭Z20W-1.0K法蘭、螺紋Z20W-1.0K法蘭Z25W-1.0OK67891011121314PL0104-25L1BPL0106-20N1BPL0108-20N1BR00101-125L1BR00104-125L1BCWS0101-80L1BCWE0101-80L1BH0101-100N1BPG0106-80N1B1.61.651.650.60.60.30.31.60.42520201*5125808010080法蘭、螺紋法蘭、螺紋法蘭法蘭法蘭法蘭法蘭法蘭法蘭Z15W-1.0KZ15W-1.0TZ15W-1.0TZ41H-1.6CZ41H-1.6CZ15W-1.0TZ15W-1.0TZ41H-1.6CZ41H-1.6C

（表5-2）

所選閥門軍參照標準JB308-755.4管件選型

彎頭采用90°彎頭，參考文獻一，彎頭曲率半徑R=1.5D0,D0為外管。管件與彎頭處采用焊接連接。

管件與筒體連接處采用法蘭連接，參見標準HG20595.管法蘭、墊片，緊固件選擇參見文獻一，P1895.5管道布置圖

選取該區(qū)域的中上部區(qū)域來布置管線，具體管路布置清參考JQ11-032管道布置圖，所含設備有P0101,P0102,P0103,E0101,V0101

管線，支座情況清參見管道布置圖（具體定為參照參考文獻一）5.6管道空視圖

選取:PL0104-15L1B和PL0105-15L1B兩根管線作管道空視圖，具體請參見空視圖。5.7法蘭選型

法蘭的選用主要根據(jù)工作壓力，管子外徑等參數(shù)，現(xiàn)將主要管道法蘭列表如下：管道編號

管內介設計壓力公稱直徑閥門公稱法蘭類型質壓力等級

(MPa)

氧氣1.61002.5帶頸平焊原料氣1.62252.5帶頸平焊原料氣1.62254.0帶頸平焊氫氣10%1.62254.0帶頸平焊

密封面形公稱壓力等

式級(MPa)凹凸面凹凸面凹凸面凹凸面

2.52.54.04.0

H0101-100N1BPG0101-225N1BPG0102-100N1BPG0103-100N1BPG0104-100N1B二氧化1.6

碳73%

PG0105-100N1B水17%1.6PG0106-80N1B食品二0.4

氧化碳

R00101-125L1B導熱油0.6R00104-125L1B導熱油0.6PL0101-15L1B甲醇0.3PL0102-15L1B甲醇0.3PL0103-15L1B原料液0．3PL0104-15L1B原料液1．6PL0106-20N1B吸收液1.65PL0107-20N1B吸收液1.65PL0108-20N1B吸收液1.65DN0101-20L1B脫鹽水0.3DN0102-20L1B脫鹽水0.3CWS0101-80L1B冷卻水0.3CWR0101-80L1B冷卻水0.3（表5-3）

5.8筒體保溫材料一覽表序號管道編號

1DN0101-15L1B2DN0102-15L1B3PL0101-20L1B4PL0102-20L1B5PL0103-25L1B6PL0104-25L1B7PL0105-25L1B8PL0106-20L1B9PL0107-20L1B10PL0108-20L1B11PG0101-225N1B12PG0102-225N1B13PG0103-225N1B14PG0104-225N1B15PG0105-225N1B16H0101-1001B17PG0106-80N1B18R00101-125L1B19

R00102-125L1B

2254.02252.5801.61251.61251.6201.6201.6252.5252．5202.5202.5202.5151.0151.0301.030

1.0

設計溫度℃505050505050175505050175280280225505050320320帶頸平焊凹凸面4.0帶頸平焊凹凸面2.5帶頸平焊凹凸面1.6帶頸平焊凹凸面1.6帶頸平焊凹凸面1.6帶頸平焊凹凸面1.6帶頸平焊凹凸面1.6帶頸平焊凹凸面1．6帶頸平焊凹凸面2．5帶頸平焊凹凸面2.5帶頸平焊凹凸面2.5帶頸平焊凹凸面2.5帶頸平焊凸面1.0帶頸平焊凸面1.0帶頸平焊凸面1.0帶頸平焊

凸面

1.0

保溫層厚度mm保溫材料80巖棉80巖棉80巖棉80巖棉80巖棉80巖棉100巖棉80巖棉80巖棉80巖棉100巖棉100巖棉100巖棉100巖棉80巖棉80巖棉80巖棉100巖棉100巖棉20212223R00103-125L1BR00104-125L1BCWS0101-80L1BCWR0101-80L1B32032050501001008080巖棉巖棉巖棉巖棉

（表5-4）

5.9管道儀表流程圖

關于管道儀表流程圖有以下說明：

圖中，甲醇儲罐給水處罐、冷卻水泵，水泵均未表現(xiàn)出來。

本章補充說明：本章有些數(shù)據(jù)是參照本組其他同學的設計、計算數(shù)據(jù)，而關于汽化器、解析塔以及另外兩臺換熱器的相關數(shù)據(jù)通過推力假設所得。

錯誤！未指定書簽。錯誤！未指定書簽。

6．1選擇一個單參數(shù)自動控制方案

本組選擇溫度作為控制系數(shù)進行設計

選擇從E0101換熱器出來的氣體溫度作為控制系數(shù)，冷卻水的流量作為調節(jié)參數(shù)。首先從被測點測出的溫度通過測量元件及變送器，將所測數(shù)值與定植進行比較，然后通過調節(jié)器讀對執(zhí)行器進行有所動作，以用來調節(jié)冷卻水的流量，以利于換熱器出來的氣體達到一個穩(wěn)定的溫度值，有效的控制好氣體溫度。6．2換熱器溫度控制系統(tǒng)

錯誤！未指定書簽。錯誤！未指定書簽。

7.1甲醇制氫裝置的投資估算7.11單元設備價格估算

本套裝置共有儲罐和鍋容器4臺，分別為甲醇儲槽(V0102,常溫常壓)，水儲槽(V0103),原料液儲槽(V0101,常溫常壓)，導熱油(V0104)。

該套裝置有3臺換熱器，1臺轉化器，分別為：換熱器(E0101,P=1.5MPa).過熱器(E0102,P=1.5MPa),冷凝器(E0103,P=1.5MPa)、轉化器（R0101,P=1.5MPa）。該套裝置共有3臺它設備，分別為汽化塔，(T0101)吸收塔(T0102)解析塔(T0103)。7.12總投資估算

用系數(shù)連乘法球總投資，各系數(shù)由參考文獻二表3-1查的，k1=1.0559,k2

=1.2528,k3=1.0483,k4=1.0277,k5=1.0930,k6=1.0803,k7=1.3061

已知設備費A=19.42萬元，計算結果如下設備安裝工程費率B=k1A設備安裝費=B-A管道工程費率C=k2B管道工程費=C-B電氣工程費率D=k3C電氣工程費=D-C儀表工程費率E=k4D儀表工程費=E-D建筑工程費率F=k5E建筑工程費=F-E裝置工程建設費率G=k6F裝置工程建設費=G-F總投資H=Kt．G

7.2總成本費用的估算與分析(1)外購原材料(2)外購燃料(3)外購動力(4)工資(5)職工福利

(6)固定資產折舊費(7)修理費(8)租貸費(9)攤銷費用(10)財務費用(11)稅金(12)其他費用

(13)固定成本與變動成本7．3甲醇制氫項目的財務評價7.3.1盈利能力分析7.3.2清償能力分析7.3.3盈虧平衡分析

第八章數(shù)據(jù)校核固定管板換熱器設計計算殼程設計壓力2.0ps管程設計計算條件MPa設計壓力2.0設計溫度ttDiptMPa設計溫度ts295殼程圓筒內徑Di400材料名稱C320Cmm管箱圓筒內徑400材料名稱mm16MnR(正火)16MnR(正火)簡圖計算內容殼程圓筒校核計算前端管箱圓筒校核計算前端管箱封頭(平蓋)校核計算后端管箱圓筒校核計算后端管箱封頭(平蓋)校核計算膨脹節(jié)校核計算開孔補強設計計算管板校核計算前端管箱法蘭計算窄面整體(或帶頸松式)法蘭計算

前端管箱筒體計算計算條件計算壓力Pc設計溫度t內徑Di材料試驗溫度許用應力設計溫度許用應力t試驗溫度下屈服點s鋼板負偏差C1腐蝕裕量C2焊接接頭系數(shù)計算單位筒體簡圖MPa1.50295.00Cmm400.0016MnR(正火)(板材)MPa170.00MPa163.56MPa345.00mm0.00mm1.000.85厚度及重量計算=2[]tP=2.71cPcDi計算厚度mm有效厚度名義厚度重量壓力試驗類型試驗壓力值壓力試驗允許通過的應力水平T試驗壓力下圓筒的應力校核條件校核結果e=n-C1-C2=5.00n=6.008.98mmmmKg壓力試驗時應力校核液壓試驗PT=1.25P[][]t=1.9488(或由用戶輸入)MPaMPaT0.90s=310.50T=pT.(Die)=115.78MPa2e.TT合格壓力及應力計算[Pw]=2e[]t(Die)最大允許工作壓力設計溫度下計算應力t校核條件結論

=2.75299=75.75MPaMPa=tPc(Die)2eMPa139.03t≥t筒體名義厚度大于或等于GB151中規(guī)定的最小厚度6.00mm,合格

前端管箱封頭計算計算條件計算壓力Pc設計溫度t內徑Di曲面高度hi材料試驗溫度許用應力設計溫度許用應力t鋼板負偏差C1腐蝕裕量C2焊接接頭系數(shù)橢圓封頭簡圖MPa1.50320.00Cmm400.00mm125.0016MnR(正火)(板材)MPa170.00MPa163.56mm0.00mm1.000.85厚度及重量計算K==形狀系數(shù)計算厚度有效厚度最小厚度名義厚度結論重量D12i62hi2=1.0000mmmmmmmmKgKPcDi2[]t0.5Pc=2.70e=n-C1-C2=5.00min=0.75n=6.00滿足最小厚度要求14.58壓力計算最大允許工作壓力結論[Pw]=2[]teKDi0.5e=2.76669MPa合格后端管箱筒體計算計算條件計算壓力Pc設計溫度t內徑Di材料試驗溫度許用應力設計溫度許用應力t試驗溫度下屈服點s鋼板負偏差C1腐蝕裕量C2焊接接頭系數(shù)計算單位筒體簡圖MPa1.50295.00Cmm400.0016MnR(正火)(板材)MPa170.00MPa163.56MPa345.00mm0.00mm1.000.85厚度及重量計算=2[]tP=2.71cPcDi計算厚度mm有效厚度名義厚度重量壓力試驗類型試驗壓力值壓力試驗允許通過的應力水平T試驗壓力下圓筒的應力校核條件校核結果e=n-C1-C2=5.00n=6.0029.95mmmmKg壓力試驗時應力校核液壓試驗PT=1.25P[][]t=1.9488(或由用戶輸入)MPaMPaT0.90s=310.50T=pT.(Die)=115.78MPa2e.TT合格壓力及應力計算[Pw]=2e[]t(Die)最大允許工作壓力設計溫度下計算應力t校核條件結論

=2.75299=75.75MPaMPat=Pc(Die)2eMPa139.03t≥t筒體名義厚度大于或等于GB151中規(guī)定的最小厚度6.00mm,合格

后端管箱封頭計算計算條件計算壓力Pc設計溫度t內徑Di曲面高度hi材料試驗溫度許用應力設計溫度許用應力t鋼板負偏差C1腐蝕裕量C2焊接接頭系數(shù)橢圓封頭簡圖MPa1.50295.00Cmm400.00mm125.0016MnR(正火)(板材)MPa170.00MPa163.56mm0.00mm1.000.85厚度及重量計算K==形狀系數(shù)計算厚度有效厚度最小厚度名義厚度結論重量D12i62hi2=1.0000mmmmmmmmKgKPcDi2[]t0.5Pc=2.70e=n-C1-C2=5.00min=0.75n=6.00滿足最小厚度要求14.58壓力計算最大允許工作壓力結論[Pw]=2[]teKDi0.5e=2.76669MPa合格殼程圓筒計算計算條件計算壓力Pc設計溫度t內徑Di材料試驗溫度許用應力設計溫度許用應力t試驗溫度下屈服點s鋼板負偏差C1腐蝕裕量C2焊接接頭系數(shù)計算單位筒體簡圖MPa1.50320.00Cmm400.0016MnR(正火)(板材)MPa170.00MPa170.00MPa345.00mm0.00mm1.000.85厚度及重量計算=2[]tP=0.17cPcDi計算厚度mm有效厚度名義厚度重量壓力試驗類型試驗壓力值壓力試驗允許通過的應力水平T試驗壓力下圓筒的應力校核條件校核結果e=n-C1-C2=5.00n=6.00336.92mmmmKg壓力試驗時應力校核液壓試驗PT=1.25P[][]t=1.9488(或由用戶輸入)MPaMPaT0.90s=310.50T=pT.(Die)=7.43MPa2e.TT合格壓力及應力計算[Pw]=2e[]t(Die)最大允許工作壓力設計溫度下計算應力t校核條件結論

=2.86139=5.05MPaMPat=Pc(Die)2eMPa144.50t≥t筒體名義厚度大于或等于GB151中規(guī)定的最小厚度6.00mm,合格

U型膨脹節(jié)設計計算計算條件設計內壓力pMP1.50a設計外壓力peMPa設計溫度t簡圖℃320.00設計要求的循環(huán)次數(shù)次0波材料16MnR(正火)紋腐蝕裕量C2Mm1.00MP管170.00t許用應力a直常溫下彈性模量Eb2.058e+05MPa邊設計溫度下彈性模量2.052e+05MPEaMP段337.50設計溫度下屈服點saMP上限操作溫度下彈性模量下限操作溫度下彈性模量EbcaEbH幾何尺寸直邊段與波紋內徑Db=500.00mm波長W=200.00直邊段長度L4=20.00mm波紋管層數(shù)m=1波高h=120.00mm波數(shù)n=8mm成型前一層有效厚度Se=5.00成型前一層名義厚度S=6.00mm加強圈有效厚度Sc=波紋管直邊段平均直徑Db+mS=506.00mm加強圈彈性模量Ec=加強圈平均直徑DC=Db+2mS+SC=加強圈材料加強圈長度LC=波紋管平均直徑DmDm=D0"+h=632.00tbMPammmmmmMPammmm成型后波紋管一層最小有效厚度SPDbSPDm12Se5.00mm系數(shù)計算系數(shù)k疲勞壽命的溫度修正系數(shù)Tf修正系數(shù)系數(shù)系數(shù)系數(shù)kL415.Db.S0.24（當k時，取k）11TfEbcEbHWDmSP室溫條件下Tf=1橫坐標值2h0.83按W,按W,按W,W2h2.2DmSpW2h2.2DmSpW右端縱坐標曲線值2.21.71查圖6-2得：Cp0.35查圖6-3得：Cf0.48查圖6-4得：Cd1.46W2h2.2DmSp剛度及位移計算一個波軸向鋼度K總體軸向剛度軸向力FtSCmDEp257679.61K1.7mbChf3N/mmN/mmK28839.81KnnF=152940.99N一個波的軸向位e=F/K=2.65移mm應力計算直邊段周向內薄膜應力z加強圈周向壓薄膜應力c應波紋管周向力薄膜應力1波紋管經向薄膜應力2波紋管經向彎曲應力32tpDLEk04b1.03ztt2(mSELDSkELD)b40cccc許用值t170.00170.00tMPaMPa2tpDLEkcccctt2(mSELDSkELD)b40cccc1pD13.57m2mS0.5712h/Wpt170.00t170.00MPa2ph1.202mSpMPaMPaMPaph3Cp9.962mSp2ESCb(p2)e2軸波紋管經向向薄膜應力4位波紋管經向移彎曲應力5組計算p42hCf311.9055E(SC)e259.89bp223hCdt1.5sMPaMPaMPa11.16p23271.78d450.7Rpd279.59506.25合計算d應計算所有組力合最大值R2st675.00MPa疲勞壽命校核t對于奧氏體不銹鋼膨脹節(jié),當R2s時,需要進行疲勞校核疲勞破壞時的循環(huán)次數(shù)N疲勞壽命安全系數(shù)nf許用循環(huán)次數(shù)N校核條件平面失穩(wěn)應力

12820N370TfR34.nfNNnf(按GB151－1999，nf15)設計要求的操作循環(huán)次數(shù)N2t14.mSPs=1.88ps2hCPMPaP

延長部分兼作法蘭固定式管板設計計算條件設計壓力ps設計溫度Ts平均金屬溫度ts裝配溫度t0設計溫度下許用應力[]t簡圖殼材料名稱程平均金屬溫度下彈性模量Es圓筒管箱平均金屬溫度下熱膨脹系數(shù)sMPa2.0C320280C15C16MnR(正火)Mpa1702.058e+0Mpa51.094e-0mm/mm5C殼程圓筒內徑Di殼程圓筒名義厚度s500652.052e+052mmmmmmMPamm2mm2MPa殼程圓筒有效厚度se殼體法蘭設計溫度下彈性模量Ef"殼程圓筒內直徑橫截面積A=0.25Di殼程圓筒金屬橫截面積As=s(Di+s)設計壓力pt設計溫度Tt1.963e+0579331.5200C圓材料名稱筒換設計溫度下彈性模量Eh管箱圓筒名義厚度(管箱為高頸法蘭取法蘭頸部大小端平均值)h管箱圓筒有效厚度he管箱法蘭設計溫度下彈性模量Ef"材料名稱管子平均溫度tt設計溫度下管子材料許用應力tt16MnR(正火)MPa1.932e+0517161.932e+0520g(正火)132117186.81.846e+051.897e+051.175e-05252mmmmMPaCMPaMPaMPaMPa設計溫度下管子材料屈服應力s熱設計溫度下管子材料彈性模量na/Al平均金屬溫度下管子材料彈性模量Et平均金屬溫度下管子材料熱膨脹系數(shù)tmm/mmC管管子外徑dmmmm管子根數(shù)n換熱管中心距S換熱管長度L管子有效長度(兩管板內側間距)L管束模數(shù)Kt=(d)換一根管子金屬橫截面積attC10432144.5201*190020448.1621900139.7539.13.135mmmm2mmmmMPammmmMPaMPa22管子回轉半徑i0.25d(d2t)熱管子受壓失穩(wěn)當量長度管t系數(shù)Cr=2Ett/s比值lcri2管子穩(wěn)定許用壓應力(Clcr)[]=Etr2(lcri)2itl管子穩(wěn)定許用壓應力(Crcr)[]=s1lcrii22Cr管材料名稱設計溫度tp設計溫度下許用應力rt16MnR(正火)200C144.51.932e+0525046300.40.42.756焊接3.558.51MPaMPammmmmmmm2mmMPaMPa設計溫度下彈性模量Ep管板腐蝕裕量C2管板輸入厚度n管板計算厚度隔板槽面積(包括拉桿和假管區(qū)面積)Ad板管板強度削弱系數(shù)

管板剛度削弱系數(shù)管子加強系數(shù)D2K1.318iEnaE/pLtK管板和管子連接型式管板和管子脹接(焊接)高度l脹接許用拉脫應力[q]焊接許用拉脫應力[q]管材料名稱管箱法蘭厚度f"法蘭外徑Df16MnR(正火)mm386402.14e+071.795e+07700.0320.0760.000.006061111.5mmNmmNmmmmMPa箱基本法蘭力矩Mmp管程壓力操作工況下法蘭力M法蘭寬度b(DD)/2ffi法比值h/Di比值f"/Di系數(shù)C"(按h/Di,”f/Di,查圖25)蘭系數(shù)”(按h/Di,”f/Di,查圖26)"21""旋轉剛度KfE]f[h12DbDifi"2Efbf3殼體蘭材料名稱殼體法蘭厚度f法蘭外徑Df法蘭寬度b(DD)/2ffi16MnR(正火)mm50640700.010.10.000.000714445.86mmmmMPa比值s/Di系數(shù)C,按h/Di,f”/Di,查圖25系數(shù),按h/Di,f”/Di,查圖26"21f"旋轉剛度K[E"]fsi12DbifD"2Efbf3法比值f"/Di法蘭外徑與內徑之比KDDfi旋轉剛度無量綱參數(shù)膨脹節(jié)總體軸向剛度Kf1.28殼體法蘭應力系數(shù)Y(按K查表9-5)8.005KE2crN/mm~f4Kt0.017622.884e+管板第一彎矩系數(shù)(按K,Kf查圖27)m1~~0.2201*.5311.7422.75438.1931.180.00099990.031580.3582mm2系系數(shù)m1KKf~系數(shù)(按KtKf查圖29)G2換熱管束與不帶膨脹節(jié)殼體剛度之比QEtnaEsAs數(shù)換熱管束與帶膨脹節(jié)殼體剛度之比Ena(EAKL)ssexQtexEAKLssex管板第二彎矩系數(shù)(按K,Q或Qex查圖28(a)或(b))m2系數(shù)（帶膨脹節(jié)時Qex代替Q）M1m12K(QG2)計系數(shù)(按K,Q或Qex查圖30)G3算法蘭力矩折減系數(shù)KKG)f(f3管板邊緣力矩變化系數(shù)~~~2E/tt~ts1.30.53451.158e+051.455e+05""法蘭力矩變化系數(shù)MMKKfffA-0.25nd2管管板開孔后面積Al板管板布管區(qū)面積參(三角形布管)(正方形布管)數(shù)mm22A0.866nSAtd2AnSAtd管板布管區(qū)當量直徑DAt4t/430.40.590.20464.21866.220.86070.3838mm系數(shù)Al/A系系數(shù)na/Al計系數(shù)(帶膨脹節(jié)時Qex代替Q)

數(shù)系數(shù)0.40.6(1Q)/sDtt/Di0.4(1)(0.6Q)/t算管板布管區(qū)當量直徑與殼體內徑之比管板周邊不布管區(qū)無量綱寬度k=K(1t)換熱管與殼程圓筒熱膨脹變形差僅有殼程壓力Ps作用下的危險組合工況(Pt=0)不計溫差應力計溫差應力

s0.00.0012殼"f體法~蘭應力Di2YM(")wsPa4f熱49.011.5tr216.739.27-0.88853tr433.43ttMPa換管軸向應力GQ12PPtcaQG28.237tt117cr3.135tcMPa351.1cr3.1353ct(1)殼程圓筒軸向應力APcaAQGs(2)0.76754.3318.840.4671MPa換熱管與管板連接拉脫應力q=tadl144.5[q]58.51433.53[q]焊接MPa[q]脹接175.5僅有管程壓力Pt作用下的危險組合工況(Ps=0)換熱管與殼程圓筒熱膨脹變形差不計溫差應力計溫差應力0.00.0012管板布管區(qū)周邊處徑向應力系數(shù)管板布管區(qū)周邊處剪切應力系數(shù)r=3~m(1)4K(QG2)-0.001504-0.004443=1~14QG20.0061720.006086殼體法蘭力矩系數(shù)管板~MMMwsp1~~-0.002117計算值許用值-0.003211計算值許用值MPa徑向應2DirPra力88.671.5tr216.71.5mm1m1266.7552.22-4.2163tr433.43tr433.41.5tr216.73tr433.43tt管板布管區(qū)周邊處徑向應力~"DPkk2a)ri1(2mm2m"r256.65-8.461MPa216.70.5tr72.241.5tr216.7管板布管區(qū)周邊剪切應力~DPapptMPaDi2"殼體法蘭應力YM()wsP~f78.0259.88.44MPaMPa4a"f換熱管軸向應力GQ12PPtcaQG218.92tt117cr3.135tc351.1cr3.1353ct殼程圓筒軸向應力1.311A(1)PP]c[taAs(QG2)19.28MPa換熱管與管板連接拉脫應力q=tadl9.945計算結果管板名義厚度n144.5[q]58.5150mm433.53[q]焊接[q]脹接4.437175.5管板校核通過MPa

前端管箱法蘭計算設計條件設計壓力p計算壓力pc設計溫度t軸向外載荷F外力矩M殼材料名稱體許用應力法材料名稱許用[]f材料名稱應力[]tb螺栓根徑d1數(shù)量nDiDbLe蘭應力[]tf螺許用[]b栓公稱直徑dB[]tnMPaMPaCNN.mmMPaMPaMPaMPaMPammmm個DoD外LAN1a,1b640.0544.028.020.0D內hmb504.025.03.508.00簡圖1.5001.500200.00.00.016MnR(正火)163.616MnR(正火)157.0144.540Cr196.0163.620.017.324500.0600.020.0軟墊片墊結構尺寸mm材料類型壓緊面形狀δ0δ1yDG12.022.044.8528.0片b0≤6.4mmb=b0b0>6.4mmb=2.53b0b0≤6.4mmDG=(D外+D內)/2b0>6.4mmDG=D外-2b螺栓受力計算Wa=πbDGy=594540.0NNmm2mm2預緊狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷Wa操作狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷Wp所需螺栓總截面積Am實際使用螺栓總截面積AbWp=Fp+F=467778.3Am=max(Ap,Aa)=3033.4nd12Ab=4=5637.6力矩計算FD=0.785Di2pc操=294375.0FG=Fp作=139274.8FT=F-FDMp=33891.8NNNLD=LA+0.5δ1=39.0LG=0.5(Db-DG)=36.0mmmmMD=FDLD=11480625.0MG=FGLG=5013968.5MT=FTLT=1457356.4N.mmN.mmN.mmN.mm=N.mmLT=0.5(LA+1+LG)mm=43.0外壓:Mp=FD(LD-LG)+FT(LT-LG);內壓:Mp=MD+MG+MTMp=17951950.0NLG=36.0mmMa=WLG30591524.0預W=849751.6緊Ma計算力矩Mo=Mp與t[][]Moff中大者Mo=28151996.0N.mm螺栓間距校核實際間距最小間距最大間距DbLnLminLmaxmm=78.546.0(查GB150-98表9-3)97.0K=Do/DI=1.2801.810mmmm形狀常數(shù)確定h0Di077.46由K查表9-5得整體法蘭松式法蘭查圖9-7由1h/ho=0.3Z=4.133T=1.806Y=8.005VI=0.30827VL=0.00000U=8.797eFhI0eFhL0查圖9-3和圖9-4FI=0.86670查圖9-5和圖9-6FL=0.00000f=1.643270.011190.000000得U2U2h00d1h003VIVLf整體松式d10.2法蘭=法蘭=0.0318301.2d1=ψ=δ=1.43fe+1==/T0.79計算值4e11.573f許用值MPaMPa0.81n

=0.96結論剪應力校核預緊狀態(tài)1WDil0.00Wp操作狀態(tài)2Dil0.00t20.8n輸入法蘭厚度δf=38.0mm時,法蘭應力校核應力性質軸向應力徑向應力切向應力0T2ZRfDi計算值許用值15.[]tf=216.7或25.[]tn=408.9(按整體法蘭設計.[]n)的任意式法蘭,取15t結論MYMPa校核合格198.80RM02fDi63.54MPa[]tf=144.5校核合格MY0ZT2R49.54DfiMPa[]tf=144.5校核合格0.5(),0.5())綜合max(HRHT=MPa應力131.17[]tf=144.5校核合格校核合格法蘭校核結果窄面整體(或帶頸松式)法蘭計算設計條件設計壓力p計算壓力pc設計溫度t軸向外載荷F外力矩M殼材料名稱體許用應力法材料名稱許用[]f材料名稱應力[]tb螺栓根徑d1數(shù)量nDiDbLe蘭應力[]tf螺許用[]b栓公稱直徑dB[]tnMPaMPaCNN.mmMPaMPaMPaMPaMPammmm個DoD外LAN1a,1b640.0544.028.020.0D內hmb504.025.03.508.00簡圖1.5001.500200.00.00.016MnR(正火)163.616MnR(正火)157.0144.540Cr196.0163.620.017.324500.0600.020.0軟墊片墊結構尺寸mm材料類型壓緊面形狀δ0δ1yDG12.022.044.8528.0片b0≤6.4mmb=b0b0>6.4mmb=2.53b0b0≤6.4mmDG=(D外+D內)/2b0>6.4mmDG=D外-2b螺栓受力計算Wa=πbDGy=594540.0NNmm2mm2預緊狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷Wa操作狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷Wp所需螺栓總截面積Am實際使用螺栓總截面積AbWp=Fp+F=467778.3Am=max(Ap,Aa)=3033.4nd12Ab=4=5637.6力矩計算FD=0.785Di2pc操=294375.0FG=Fp作=139274.8FT=F-FDMp=33891.8NNNLD=LA+0.5δ1=39.0LG=0.5(Db-DG)=36.0mmmmMD=FDLD=11480625.0MG=FGLG=5013968.5MT=FTLT=1457356.4N.mmN.mmN.mmN.mm=N.mmLT=0.5(LA+1+LG)mm=43.0外壓:Mp=FD(LD-LG)+FT(LT-LG);內壓:Mp=MD+MG+MTMp=17951950.0NLG=36.0mmMa=WLG30591524.0預W=849751.6緊Ma計算力矩Mo=Mp與t[][]Moff中大者Mo=28151996.0N.mm螺栓間距校核實際間距最小間距最大間距DbLnLminLmaxmm=78.546.0(查GB150-98表9-3)97.0K=Do/DI=1.2801.810mmmm形狀常數(shù)確定h0Di077.46由K查表9-5得整體法蘭松式法蘭查圖9-7由1h/ho=0.3Z=4.133T=1.806Y=8.005VI=0.30827VL=0.00000U=8.797eFhI0eFhL0查圖9-3和圖9-4FI=0.86670查圖9-5和圖9-6FL=0.00000f=1.643270.011190.000000得U2U2h00d1h003VIVLf整體松式d10.2法蘭=法蘭=0.0318301.2d1=ψ=δ=1.43fe+1==/T0.79計算值4e11.573f許用值MPaMPa0.81n

=0.96結論剪應力校核預緊狀態(tài)1WDil0.00Wp操作狀態(tài)2Dil0.00t20.8n輸入法蘭厚度δf=38.0mm時,法蘭應力校核應力性質軸向應力徑向應力切向應力0T2ZRfDi計算值許用值15.[]tf=216.7或25.[]tn=408.9(按整體法蘭設計.[]n)的任意式法蘭,取15t結論MYMPa校核合格198.80RM02fDi63.54MPa[]tf=144.5校核合格MY0ZT2R49.54DfiMPa[]tf=144.5校核合格0.5(),0.5())綜合max(HRHT=MPa應力131.17[]tf=144.5校核合格校核合格法蘭校核結果

課程設計總結：

通過為期一個月的課程設計，我學到了很多專業(yè)方面的知識，如過熱器的設計過程及步驟。更重要的是讓我體會到了團隊合作的價值，自己的設計部分的好壞直接會影響到別人的進度和質量。當然，我也有很多不足的地方，例如：圖中有些線形沒有統(tǒng)一。錯誤！未指定書簽。：

在完成這次課程設計中，我非常感謝各位指導老師細心的輔導，以及本組同學的熱情幫助。

錯誤！未指定書簽。

1.黃振仁，魏新利�！哆^程裝備成套技術設計指南（M）》。北京：化學工業(yè)出版社，201*

2.黃振仁，魏新利�！哆^程裝備成套技術（M）》。北京：化學工業(yè)出版社，201*3.時鈞等�；瘜W工程手冊（1.化工基礎數(shù)據(jù)）（M）。北京：化學工業(yè)出版社，19894.GB150-1998《鋼制壓力容器》

5.JB/T4700-4707-201*《壓力容器法蘭》

6.HG20592-20635-201*《鋼制管蘭、墊片、緊固件》7.JB/T4712.1-201*《鞍式支座》

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