毕业论文-年产5000万吨二硫化碳尾气系统及冷凝器设计.doc

南华大学机械工程学院毕业设计 年产5000万吨二硫化碳尾气系统及冷凝器设计 摘要：本次设计介绍了二硫化碳尾气处理系统的工艺设计。它包括总工艺流程设计，冷凝器的设计及校核，计量罐的设计及校核。冷凝器的设计是本次设计的重点。根据实际情况最终确定选用应用最为广泛的间壁式换热设备为此次所需冷凝器。它的设计步骤为先进行传热计算，然后进行冷凝器的尺寸计算，最后进行强度计算和校核。设计前的热力计算是本次设计的难点与重点。由于冷凝的介质中含有不凝性气体，所以加大了热力学传热计算这部分的计算难度。冷凝器的设计包括冷凝器上的筒体、封头、管箱、管板、换热管、折流板、拉杆、接管、开孔补强、支座、法兰等的设计、计算与核算。 计量罐的设计包括筒体、封头、接管、开口补强、液面计及支座的设计和校核，是本次设计的一个重要组成部分。关键词：总工艺流程；冷凝器；计量罐 An annual output of 50 million tons of carbon disulfide exhaust systems and condenser designAbstract：Introduction to the Design of the exhaust gas treatment system of the carbon disulfide Process Design. It includes the total flow structural design, the condenser design and verification, measurement can design and verification. Condenser is designed to be the focus of this design. According to the actual situation to determine the final selection of the most widely used heat exchanger equipment partitions required for the condenser. It is designed to carry out the steps for the first heat transfer calculation, then the size of the condenser, the final calculation and check for strength. Design before the thermal calculation is difficult in this design and focus. As a result of condensation of the medium containing non-condensable gas, it increased the heat transfer calculation of the thermodynamic calculation of the difficulty of this part. Condenser design includes the cylinder, head, control boxes, control panels, heat exchanger, baffle, bar, take over, opening reinforcement, bearing, flange, such as design, computing and accounting. measurement can design includes cylinder, head, take over, opening reinforcement, and the bearing surface of the design and verification, is an important design component.Key words: total flow; condenser; measurement can目 录前 言11 二硫化碳尾气处理系统工艺设计21.1国内外二硫化碳生产概况21.2工艺流程设计32 冷凝器的设计42.1冷凝器的结构选型42.2冷凝器设计的各种参数的计算43 计量罐的设计423.1筒体设计423.2封头设计433.3计量罐开孔与接管及补强圈设计与计算433.4液面设计443.5计量罐裕量校核453.6支座设计453.7水压试验46英文翻译47参考文献57谢辞58 前 言 我们把热量由热流体传递到冷流体的设备称为换热设备。换热设备在人们生活生产的领域应用广泛，在我们生活中换热设备也举不胜数，是不可或缺的工艺设备之一。 冷凝器是通过取走潜热而用于蒸汽液化的特殊传热设备。冷却冷凝器是有相变发生的换热设备，是化工生产的重要换热设备之一。主要用于单组分可凝蒸汽和含不凝性气体的混合气体的冷却冷凝。冷凝器可以分为两种类型，一是壳管式冷凝器，需要一个管式的传热面把冷凝的蒸汽和冷凝剂分开。二是接触式冷凝器，冷凝剂和水进行混合，然后作为唯一的物流流出冷凝器。间壁式换热器，就是采用固体壁面把传递热量的热流体和吸收热量的冷流体隔开，热量透过间壁传递的换热器。在生产二硫化碳工艺中，间壁式换热器是溶解SO2气体净化生产装置中的冷凝冷却设备，主要是使混合气体中的二硫化碳冷凝而使有毒的HS气体排出并进行处理。 冷却机理:在冷凝器中，如果冷凝传热管的表面温度低于混合气体的露点，则混合气体里的蒸气（可凝性蒸气为二硫化碳蒸气，不凝性气体为硫化氢气体）冷凝，湿润整个管的表面，表面被气体界膜所包裹，而混合气体中通过气体界膜的蒸汽，一直扩散到管的表面上冷凝。 1 二硫化碳尾气处理系统工艺设计1.1国内外二硫化碳生产概况二硫化碳是一种非常重要的无机化工原料，主要应用于燃料、树脂、药品、农业、防腐溶剂、其他多种溶剂以及橡胶等各种各样产品的生产。由于二硫化碳用途广泛，而国内外各行业的需求量也较大，仅我国国内橡胶促进剂、选矿药剂、粘胶纤维、玻璃纸及农药、医药等行业每年需求量近30万吨，特别是粘胶行业的飞速发展，每年仍需3万吨的二硫化碳的供应才能满足需要；其次，国际市场发达国家如美、日、俄、法等国因生产二硫化碳环境投入成本太大，生产成本增加以及竞争能力下降等原因，使得有较大部分的二硫化碳生产厂关闭，这也直接造成了国际市场二硫化碳的需求极大增加，有非常好的市场前景。而我国一些重点需求二硫化碳的医药橡胶行业的发展，市场需求量也稳步增长，目前出现短暂的产品供不应求。而市场评估其需求量和生产量每年将以15%的速度增长。 我国现有生产二硫化碳的工厂或生产车间约有一百来处 ，其生产工艺基本采用比较古老的电炉法，原来使用木炭和硫，流程如下图所示：冷凝除硫反应木炭干燥 硫磺熔硫 粗二硫化碳精馏冷凝成品二硫化碳 图1.1 电炉法流程图电炉法不仅消耗大量的森林资源，而且会产生有毒气体H2S，工艺古老，效率低，破坏自然环境。现在国内外先进的生产技术普遍以天然气代替木炭为原料生产二硫化碳。美国的技术、技术和技术。是比较常用的几种技术路线。此外还存在着以丙烯为原料的生产工艺，但是由于以丙烯为原料不如用天然气，极少采用。1.2工艺流程设计整套尾气系统的工艺流程由四个子系统共同配合交替完成。第一部分是将CS2、H2S混合气体进行冷凝，这部分设备的主要功能是把CS2蒸汽冷凝成液体并收集起来，绝大部分的CS2蒸汽被冷凝收集。第二部分是活性炭吸附塔吸收CS2 的过程，这部分设备主要作用是对从冷凝器接口4排出来的H2S气体与从第一部分还未冷凝的CS2蒸汽进行吸收。第二个部分有两个相同的活性炭填料塔，当一个塔里的活性炭吸附饱和后，及时进行更换另外一个吸附塔，保证吸附工作的连续不断进行。第三部分是H2S与氨水的反应，这部分设备主要的功能是对从吸附塔接口15和20排出的气体进行处理，采用的原理是低浓度氨水与H2S的反应。这个部分同样是采用两个相同的反应罐，以便其中一台反应罐反应完毕后及时更替。第四部分是燃烧炉。气体在反应罐内进行充分反应后，残余气的体随流程进入燃烧炉内燃烧后排出。2 冷凝器的设计2.1冷凝器的结构选型已知有：初进水的工作温度 t5 出口工作温度t7, 两种介质都无腐蚀性，不易结垢，所以我们选用固定管板式管壳换热器。采用的形式为工业清水走管程，而混合气体走壳程。2.2冷凝器设计的各种参数的计算2.2.1计算传热量Q 已知初始数据 1）、尾气的气体性质：组成成分为600/h的饱和二硫化碳蒸汽和91.33kg/h硫化氢气体，气体压力为0.13MPa，尾气温度为45。 2）、冷凝器的尾气出口温度10，冷 却水进口温度为5，出口温度 为7，冷却水 的进口压力0.42MPa。 3）、各物性参数： H2S的 分子量M=34；比 热容CP=0.25kcal/kg CS2的 分子量M=76；比 热容CP=0.24 kcal/kg 汽化潜热r=84 kcal/kg CS2 的饱和蒸汽压p=-A/T+B；A=1446，B=7.410热量衡算 设 P0为总压力P1为C，S2出口蒸气压力，P2为CS2进口蒸气压力，P3为H2S出口蒸气压力，P4为H2S进口蒸气压力。 （1）. CS2出口压力P1为：（出口温度t=10） log P1=+B ； 其中A=1466, B=7.410, T=273+t. 得到 P1=26.6kPa（2）计算CS2进口压力 P2：（进口温度t=45）logP 2=+B ； 其中A=1466, B=7.410, T=273+t. 得到 P2=95.3kPa所以； P3= P0P1=0.103 MPa P4= P0P2=0.045 MPa H2S的进口压力为0.045 MPa， H2S的出口压力为0.103 MPa（3）. CS2的出口流量为 G1 有道尔顿分压定律，压力比=摩尔数得到 G1n1t2 则有 G151.38 其冷凝量为60051.38=548.62（4）设混合气体的入口焓为i t由4510 r=84kcal=84kJ =1.059 =1.005i=G CP+G =(91.331+6005)(45-10)+600 =235502.155 （5）设混合气体的出口焓为i t由57 r=84kcal=84kJ =1.059 =1.005i=G CP+G =(91.331+51.385)(75)+600 =18366.634=235502.15518366.634 =217135.521= 60.3210W2.2.2冷凝时需要的冷却水量的计算由已知中知道冷却水的进、出口温度为 其特性温度ts=6C查在此温度时的物性参数：CP4199J/(kgK)W= = =7.18 =7.182.2.3冷凝器尺寸初步选定根据经验值，估算管壳式换热器的总传热系数约为200W/m2K（采用逆流）如下图： 图2.1 逆流计算平均温度差为：tm（T1t2）（T2t1）/（T1t2）/（T2t1） =(45-7)-(10-5)/ (45-7)/(10-5) 16.26（1）初选管子方案采用水走管程，蒸汽走壳程的形式。初选取管程中的水的流速为0.8，取管径的规格为：252.5 mm 则 内径d120mm初选为单管程，估算管子数为:n=28.59所以取29根。则L=8.4 (过长，不符和长径比值 )所以需取四管程，采用 116根管子。即L=2.03m 即取2.5米。采用的排列形式为正三角形，得到管心距t=1.25d0=1.2525=32mm内径D=1.05t=1.0532=439.7mm所以取450mm。（2）校核水的流速 根据雷诺数，初选换热器为四管程，同时设有4根拉杆，考虑布管，则布有120个孔，116个换热管管孔。则：对于单管程管束有：n116/429查得在特性温度t=(57/2)=6下的物理参数：CP4.199103 J/kK ; =999.8 kg/m3 =1.49810-3 PaS ; 0.565 W/mK在冷凝器中有相变发生的传热，为避免管内产生气液两相流，所以设计蒸气在管外冷凝，即冷凝水走的是管程，而蒸气走的是壳程。 得到管内水的流速 =0.79 （3）、校核总传热系数 管程对流传热系数1 u10.79m/s 普兰特常数：管内流体温度上升，为加热，查资料得到公式： 壳程对流传热系数2冷凝器中壳程有相变发生的对流传热，所以根据以下的步骤进行计算：纯CS蒸气的传热系数0 则特性温度为：t= 黏度380 密度导热系数管子外径=0.025mm温差=4510=35HS的CS混合气体的传热系数的计算：不凝性气体的HS的混合气体的传热系数为 设HS的摩尔分数为C C=为混合气体的运动黏度D为两种气体的相互扩散系数得到 T=273+27.5=300.5K P=0.13MP=1.3bar(大气压)原子及其单分子的扩散体积的数据位：H ：2.31 C ：15.9 S ：22.9下列分子式的 M为： HS ： 34 CS ： 76得到 M=47=2=47.5=15.9+222.9=61.7则 = =127 = =277.5 = =1.30运动黏度= =213.54 则混合气体的传热系数为： = =210.8(3)总传热系数的计算取热流体的污垢热阻为Rd11.4 mK/w 取冷流体的污垢热阻为Rd25.8 mK/w 碳钢的导热系数为 45 W/(m2K)所以 Rd1混合蒸气热阻Rd2管子内流体(即冷凝水)的热阻 1管程对流传热系数 壳程对流传热系数b 管璧厚 2.5mm（4）传热面积的校核根据计算大约留有5的传热面裕量，并且我们在设计的时候余出了0.05的传热系数，所以计算表明：所选管子规格、材料、管程数皆为可用。2.2.4冷凝器结构设计（1）管束分程：由之前的设计计算可知选择换热器为四管程，因此其管程结构顺序如下图所示： 图2.2 管程结构顺序（2）管子的排列：选用排列形式为正三角形，如下图所示： 图2.3 管子排列顺序有计算得到管间距d=32 管子的长度L选泽为2.5米（3）冷凝器管板结构形式有前面的设计为四管程的排列方式，管板上又120个孔，其实116个换热管孔，4个拉杆孔,黑色部分为拉杆位置。管板上管孔的设计排列方式如下图所示 图2.4 管孔排列顺序查得：管板与法兰的的结构图： 图2.5 管板与法兰结构图管板的型号为HG20593-97, 规格20个螺栓孔直径为23mm，螺纹Th M202（4）管子与管板、管板与壳体的连接 管子与管板的连接我们采用机械滚胀法，如图所示： 图2.6 管子与管板的连接 管板与壳体的连接我们采用的是焊接，如图所示： 图2.7 管板与壳体的连接（5） 冷凝器壳体设计根据数据，冷凝器中最大的压力P0.13Mpa，所以选择的材料为Q235-A，由上可知设计壳体内径D450mm 查表得：Q235-A的温差应力：=113MP.焊缝采用的是局部无损探伤厚度附加裕量分为两部分：分别为钢板或钢管厚度的负偏差C1和腐蚀裕度C2，取：CC1+C2=2 mm。因为壳体厚度不得低于6mm，取名义厚度筒体外径D= D+2=450+2462mm (6) 冷凝器封头设计 封头的结构形式是根据其工艺过程、承载能力、制造工艺、技术等要求而成型的。我们设计的封头采取的是标准椭圆形封头，选择的材料与筒体相同为 Q235-A，设计压力P=0.13MP，封头内径=450mm,由公式可以得到计算厚度为：设计厚度：=+ C=0.37+2=2.37mmC腐蚀余量，取C=2mm由于焊接因素，所以取封头名义厚度。封头结构如下图所示： 图2.8 封头结构(7) 折流板设计换热器一般都采用弓形折流板，所以本设计的冷凝器折流板也采用弓形。在卧式冷凝器中的折流板底部设有缺口（a90，高度为1520mm），供冷凝器排液时使用。折流板材料为Q235B，由于气体走壳程，折流板的缺口选择为左右开。折流板的名义直径：DDs34503447 mm由于折流板的最小间距应不少于1/5筒体的内径，则取折流板的间距B0.35m得到：nB=L/B12.5/0.3517.116.1因此在冷凝器内要安装7块折流板，厚度为12mm，折流板取左右缺口，缺口高度为h0.20.2m，采用弓形折流板H0.9，而且在底部开缺口，供其停车排液之用,缺口面积约为接管的两倍。如下图所示： 图2.9 折流板与拉杆（8）拉杆设计换热器采用的是拉杆定距杆结构，根据GB151-1999的规定选取拉杆直径与数量为4根，直径为16mm。 拉杆与定距管是固定的，拉管的一端用螺纹连接于管板，定距管固定在两块折流板之间，对于每一块拉杆最后一块折流板，都用螺纹螺母与拉杆固定，如上图所示。(9) 进出口管设计管程进出口管设计：管内流体质量流量G=7.18kg/s 流体密度=999.8假设进、出口管管内流速均为 进口管管口面积A=综合考虑选用管子规格取。壳程进出管的设计1）、 壳程进口（壳程内走混合蒸气）；混合蒸气密度=1.30假设的进口管管内混合蒸气的流速： 进口管的面积A=根据计算选取管子的规格为：。2）、壳程出口： 在冷凝过程中CS 有90%冷凝成为液体，则出口管道有两个： 对于未冷凝的蒸气出口管道：（=1.45） 出口管的面积A=对于90%的CS冷凝液出口管道：（=1262， ）出口管的面积A=管子选取为：。 (10) 进出口管法兰设计该冷凝器为低压容器，故冷凝器的管法兰根据GB/T9119-2000系列选取，选取突面板式平焊钢制管法兰。材料为Q235-A，结构尺寸如下表： 表2.1 法兰尺寸管子公称直径法兰螺栓dDgDDDDBf数量直径10810010701441101624M16575014011088591424M1232251007558331424M10 图2.10 法兰结构(11) 开孔补强 表2.2补强尺寸 管子(mm)公称直径（mm）补强圈尺寸(mm)dDgDDB质量（kg）108100 21010361.1757501305360.48 图2.11 补强结构(12) 管箱设计及管箱与壳体接管的位置 前、后管箱的结构尺寸和接管位置如下：管箱与封头为埋弧自动焊，全焊透，里面使用手工焊。焊缝系数为=0.85下图的接管位置L由公式（查换热器手册）可以得到： D开孔补强的补强圈的外径， D=210mm； 管板的厚度 ，=48； L=175mm C修正系数，C (S为壳体壁厚)。 图2.12 官箱结构及官箱和封头的焊接壳体接管位置与结构尺寸如下图所示： 图2.13 壳体接管位置与结构尺寸、按下列公式（查换热器手册）计算得：1） 取135mm 2） L取90mm 3） L取175mmD此处开孔补强的补强圈的外径， D=130mm;D此处开孔补强的补强圈的外径， D=210mm;d 此处开孔外径 ，d=25mm；b管板的厚度， b=48mm；C修正系数，C (S为壳体壁厚)。(13) 支座设计（1）、本设计的冷凝器选取的是卧式容器，因此鞍式支座 型号为：471292 鞍座BI 450F因为：1）该容器圆筒鞍座处的周向应力大于规定的周向应力；2）容器圆筒筒体有热处理的要求；3）容器质量较大，地基为非钢筋混泥土时。所以鞍座必须设计有垫板。 图2.14 鞍座（2）、支座尺寸如下表所示： 表 2.3 支座尺寸 mm公称直径DN允许载荷Q/kN鞍座高度h底板腹板筋板螺栓间距llbb450 6120042012088968290垫板鞍座质量kg弧长be540160628 14(14) 校核冷凝器应力（1）换热管与管板连接 强度校核表2.4 管子、壳体数据管子壳体材质20号铜Q235A11.210611.2106E/MPa0.211060.21106尺寸mm252.525004502500数量1161管间距32mm壳体的璧温约为27.5，所以管子的壁温可估算为：管子的进口温度T15，出口温度T27。 假设装配时温度为15，则壳体伸长量管子伸长量：管子与筒体伸缩量之差（管子受拉，壳体受压）：壳体截面积：管子截面积：1）筒体上的应力由于筒体和管子的温差而产生的应力由于壳程和管程的压力而作用于筒体上的力Q由于壳程与管程压差而产生的力Ps壳程 设计压力,Ps=0.3MPaPt管程 设计压力，Pt=0.42MPa故=MN2）管子 上产生的力 F由于壳体及管程压力而作用于管子上的力故3）管子与管板连接的拉脱力Mpaq=4.0MPaa单跟 换热管横截面积a=l胀接深度为管板厚度减35mm。故l=L-4=48-4=44mm=0.044m故因为筒体及管子产生的应力和管子与管板连接的拉脱力都不超过许用应力,该冷凝器不需要设置膨胀节。(15) 管板的校核 由图2.42.5延长部分兼作法兰的固定管板图来校核，已知操作温度t1=6，取t=10,优质碳素钢Q235-A的性能E=0.21106MPa,线膨胀系数t=s=11.210mm/mm.初始数据: 壳程筒体: 内径Di: =450 mm 厚度: s=6 mm 内径面积: A=/4 Di2 =/44502=158963 mm 2 金属横截面积： As=s(Di+s) =6(450+6)=8591.04 mm2 管箱： 取管箱厚度与圆筒厚度相同 h=6mm 管子： 管子外径：d=25mm , 管子壁厚:=2.5 mm 管子间距: s=32mm , 管子根数:n=116 管子金属总截面积:na =n(d-t)t=116(25-2.5) 2.5= 18212 mm 2 管子的有效长度: L=2500mm 管束模数：Kt=Ena/LDi (E=0.21106MPa ) =（0.2110618212）/（2500450）=3399.6MPa 管子回转半径: i=1/4d2+(d-2t)21/2 =0.25252+ (25-22.5)21/2=8 管子受压失稳的当量长度:因折流板7块均分，故lcr = 350 mm 系数:Cr=(2Et/st )1/2=3.14 (20.21106/113)1/2=191.4 管子的稳定许用应力crlcr /i=350/8=43.756.4有效密封宽度 b=2.53 b01/2=7.59mm8mm对筒体的端部结构DG=D-2b=544-2*8=528mm螺栓载荷:1)预紧状态下需要的最小螺栓载荷:Wa=Fa=3.14DG by=3.14528813=1.7105 (N) 2)操作状态下需要的最小螺栓载荷:Wp=F+Fp=0.785 DG2 P+6.28 DGbmP=0.78552820.22+6.28528820.22=69817.8(N) 螺栓面积:预紧状态下需要的最小螺栓面积:Aa=Wa/b螺栓材料选用2Cr13，常温螺栓材料的许用应力b =126MPaAa=1.7105/126=1349.2mm2操作状态下需要的最小螺栓面积:Ap = Wp/bt=69817.7/111 （查得bt=111 MPa）=628.99 需要的螺栓截面积 取Aa与Ap之大值Am=Aa=1349.2mm2 基本法兰力矩:Sa垫片压紧力的力臂为螺栓中心圆直径与DG之差的一半Sa=（D1- DG）/2=(625-528)/2=48.5 Mm=AmSab=1349.210-648.510-3126106=8244.96(N*m) 管程压力作用下的法兰力矩:MP=FDSD+ FTST + FGSGFD作用于法兰内径截面上的流体压力引起的轴向力FD=0.785Di2 P=0.78550020.22=43175(N) FG操作状态下需要的最小垫片压紧力FG=3.14DGby=3.14528813=1.7105(N) FT流体压力引起的总轴向力与作用于法兰内径截面上的流体压力引起的轴向之差FT=F-FD=0.785DG2P-FD=0.78552820.22-43175=4971(N)SG=(D1-DG)/2=(625-528)/2=48.5ST=(SG +SD )/2=(48.5+57.5)/2 =53MP=FDSD+ FTST + FGSG=4317557.5+497153 +1.710548.5=1.1107 Nmm 管板: 采用管板与换热管机械滚胀接连接，则管板的最小厚度除满足计算要外,还应满足结构设计和制造的要求。 材料选用20号钢 由结构设计和制造要求: 取管板厚度:=48mm 管子的加强系数:K=1.318Di/(Etna/EpL)1/21/2=1.318500/2518343.88/(0.4190025) 1/21/2=5.1管板刚度削弱系数 =0.4法兰 根据选用甲型平焊法兰（平面密封） 法兰外径: Df =615mm 法兰宽度:bf=(Df-Di)/2=(615-500)/2=57.5 管箱法兰厚度 f”=30mm h/ Di=4.5/500=0.009f/ Di=30/500=0.06 查图 3-15 得 ”=0.0009旋转刚度 K”=27Mpa确定壳体法兰厚度f=30mm h/ Di=4.5/500=0.009f/ Di=30/500=0.06则同上 =”=0.0009 K=K”=27Mpa旋转刚度无量钢参数=kf/4kt=3.1427/（43591.5）=0.0059 由K=5.1，=0.0059，根据GB151-99图27查出m=0.32m管板第一弯矩系数系数 由K和，根据GB151-99图28查出G=3.2系数M=K=5.1，Q=2.31，根GB151-99图29查出，系数G=0.0013法兰力矩折减系数：管板边缘力矩变化系数；因为所以=0.55法兰力矩的变化系数，=0.55由K=5.1，Q=2.31，根据GB151-99图28（a）查出=2.45（8）壳程压力作用下的危险组合壳程设计压力p=p=0.22Mpa管程压p=0线膨胀系数（1/）换热器材料的线膨胀系数（）壳程圆筒材料线膨胀系数（）制造环境温度沿长度平均壳程圆筒金属温度沿长度平均的换热管金属温度y换热管与壳程圆筒的热膨胀的变形差管板边缘力矩系数，对于延长部分兼作法兰的管板 即是法兰力矩系数：管板径向应力系数管板布管区周边外径向应力系数管板布管区周边剪切应力系数在壳程压力作用工况下的壳体法兰力矩系数壳体法兰的应力Mpa管板布管区周边剪切应力Mpa壳体法兰应力Mpa管子应力Mpa壳程圆筒轴向应力Mpaq拉脱应力 Mpa1）不计膨胀接=0Et=0 =+0.550.0059=0.0034=8.80.0034=0.03因=max(G1e,G1i)其中=3m/K=30.40.34/5.1=0.08m1,K1.3,G1i=3m/K+2.1/K2=1.45故 =0.280.25=0.820.3-0.530.0062=0.26管板应力： =30.8=4.8壳体法兰应力：K=Df/Di=615/500=1.28 由GB150-99表31(a)查得Y=8.01=125MPaMpa管子应力：壳程圆筒轴向应力：=拉脱应力：（焊接）2）计入膨胀差 t=s=17.0610-6 tt=（115-40）/（ln115/40）=77.5 t0=25 ts=150Et=0.17（-1.210-3）186103=-37.9MpaMpa=0.0065+0.530.0062=-0.0032=8.8(-0.0028)=-0.025因=max(G1e,G1i)其中=3m/K=30.40.22/4.2=0.06K1.3时 G1i =0.28故=0.28=0.83（0.0065）-0.530.0062=0.009管板应力：=59Mp=-36Mpa壳体法兰的应力：=222.8Mpa3=411Mpa管子应力： 壳程圆筒的轴向应力：拉脱应力： 管程在压力作用下的危险组合：壳程压力为：=0管程设计压力为:1）不计膨胀差：Et=0=8.8 0.2=1.76因=max(G1e,G1i)其中=3m/K=30.41.66/4.2=0.48m1,K1.3,G1i=3m/K+2.1/K2=1.3故 =1.3=0.870.2-0.0062=0.017管板应力： = =13.7Mpa 壳体法兰的应力： = 5.7Mpa管子应力： 壳程圆筒的轴向应力：=1.1Mpa2）计入膨胀差 =-38Mpa=0.0026=8.8（0.0055）=0.048 因=max(G1e,G1i)其中=3m/K=30.40.22/4.2=0.063由图GB151-99图31（a）查得 所以56= 0.87（-0.0055）-0.0062=0.0014管板应力：= =111.4壳体法兰的应力：=35.7MPa管子应力： 壳程圆筒的轴向应力：=82.2拉脱应力：（16） 水压试验校核进行水压试验目的是检验材料在超过工作压力下的宏观强度，包含有检查材料的缺陷、容器各个部分的变形、容器法兰连接的泄漏检查和焊接接管的强度等。为了防止检测过程中受到氯离子的干扰，应当控制试压用水为。以免低温脆性破坏，对于Q235A钢制压力容器，试压液体的温度不低于5。壳体材料为Q235A，查表可得 常温下根据规定水压试验压力PT为： 或试压值取最大值为PT0.4MPa应力校核：筒体壁内应力封头壁内应力PT试验压力 Mpa P 设计内压 MpaDi筒体内径 mm te 筒体璧厚 mm焊缝系数（局部无损检测）：0.85（17）压力试验根据GB 150-98 ，进行的压力试验须用两个量程相同并且经过专业校核的压力表。使用的压力表量程为试验压力的2倍左右（应大于或等于1.5倍且小于或等于4倍的试验压力）。容器的开孔补强圈应在压力试验以前通入0.4-0.5 MPa的压缩空气检查焊接接头质量。液压试验试验的液体一般情况下为水。根据实际情况也可使用不会导致危险情况发生的其他液体。实验时实验液体的温度应低于它的闪点或沸点。对于奥氏体不锈钢制容器用水我们在进行液压试验后应将实验所产生的水渍清除下来，但当无法清除的时候应控制水的氯离子含量不超过25 mg/L。试验压力 Pt=1.25 P 在实验过程中容器顶部应设有排气口，充液时将容器内的空气排空。试验过程中应保持容器观察面的干燥。试验时压力应缓慢上升，达到实验所规定的试验压力后，之后的保压时间不少于30 min。然后降低压力至规定试验压力的80%。降压之后保持容器足够的时间对所有焊接接头和连接部位进行检查，有漏不漏重新试验。完毕后，将实验液体全部拍出来并且用压缩空气将容器内部吹干。3 计量罐的设计初始：要求设计一个冷凝器计量罐，能够装下一班时间生产的冷凝液，工作实际为一天三班倒，每八小时一班。设计的要求压力为0.6MP, 设计温度为45，实际工作压力为0.45 MP， 工作温度为1030。3.1筒体设计3.1.1已知参数已知计量罐的入口流量为 温度为10。计量罐每八小时须装下的CS2液为：M= =548.62=4388.96kg4.4吨由于要求有10%的余量，防止过量生产时不会耽误工程。所以 M=4.410%=4.84吨 ， 在此取4.84吨。则筒体容量至少大于V (常温下 ) V=初选容器内径为D=1400mm，则筒体长度为L L=2.49m 取2.5m3.1.2筒体结构设计与计算因为设计的容器盛装的液体没有腐蚀性，且工作压力也不不是很高。我们用的容器用钢16MnR筒体内径DN=1400mm,L=2500mm,厚度=14mm实际筒体容积为V=筒体质量为m=2.5487=1217.5kg3.2封头设计封头使用椭圆封头, 封头材料选用的是容器用钢16MnR, 封头厚度取14mm其结构尺寸如下图所示： 图3.1 封头结构质量m=238kg 容积V=0.398m3.3计量罐开孔与接管及补强圈设计与计算 表3.1 管子尺寸 图3.2 计量罐开孔3.4液面设计液面设计中采用双玻璃板式液面计， 因为其结构较为简单，制造较方便，通