水洗換熱器畢業(yè)設(shè)計

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　第一章 過程工藝設(shè)計4</p><p>　　1.1碳纖維生產(chǎn)過程總述4</p><p>　　1.1.1 生產(chǎn)合成氨與合成共聚單體4</p><p>　　1.1.2 PAN的生產(chǎn)4</p><p>　　1.1.3 紡絲4<

2、;/p><p>　　1.1.4 預(yù)氧化、炭化及廢氣處理5</p><p>　　1.1.5 碳纖維的形成5</p><p>　　1.1.6 包裝，收絲過程6</p><p>　　1.1.7 回收工程6</p><p>　　1.2 濕法紡絲的設(shè)備6</p><p>　　1.2.1 噴絲與凝固浴

3、7</p><p>　　1.2.2 熱水牽伸及其設(shè)備8</p><p>　　1.2.3 高壓水蒸汽牽伸機(jī)8</p><p>　　1.2.4 水洗及設(shè)備8</p><p>　　1.2.5 上油劑工序及其設(shè)備9</p><p>　　1.2.6 干燥致密化與熱定型9</p><p><

4、;b>　　1.3結(jié)束語9</b></p><p>　　第二章 水洗換熱器溫度的控制10</p><p>　　2.1水洗換熱器溫度的控制的設(shè)計10</p><p>　　2.2換熱器溫度控制調(diào)節(jié)閥的選用11</p><p>　　2.2.1調(diào)節(jié)閥的類型及開關(guān)型式11</p><p>　　2.2.2

5、 調(diào)節(jié)閥得正反作用11</p><p>　　2.2.3 調(diào)節(jié)閥的流量特性11</p><p>　　2.3換熱器溫度控制儀表的選型11</p><p>　　2.3.1 溫度儀表11</p><p>　　2.3.2 流量儀表12</p><p>　　2.3.3液位儀表靜壓式液位計13</p>&l

6、t;p>　　2.4換熱器溫度控制執(zhí)行器的選用13</p><p>　　第三章 裝備工藝設(shè)計15</p><p>　　3.1 原始數(shù)據(jù)15</p><p>　　3.1.1 工藝條件15</p><p>　　3.1.2 生產(chǎn)能力15</p><p>　　3.2.1 定性溫度的確定15</p>

7、<p>　　3.2.2飽和蒸汽和去離子水的其他物性參數(shù):15</p><p>　　3.2.3 質(zhì)量流量15</p><p>　　3.2.4熱負(fù)荷計算15</p><p>　　3.3 平均推動力的計算15</p><p>　　3.3.1 流體流動空間15</p><p>　　3.3.2 流體走向確定

8、16</p><p>　　3.3.3 平均推動力計算16</p><p>　　3.4 估算傳熱面積16</p><p>　　3.5 初步確定換熱器結(jié)構(gòu)參數(shù)16</p><p>　　3.5.1換熱管的選擇16</p><p>　　3.5.2 管內(nèi)流速的確定16</p><p>　　3.

9、5.3 管子數(shù)目與管長的確定16</p><p>　　3.5.4 殼體內(nèi)徑的估算16</p><p>　　3.5.5 布管圖17</p><p>　　3.5.6 拉桿的直徑、數(shù)量及定距管的確定17</p><p>　　3.5.7 折流板直徑、數(shù)量及相關(guān)尺寸的確定17</p><p>　　3.6 計算實際傳熱面

10、積及總傳熱系數(shù)18</p><p>　　3.7 校核傳熱18</p><p>　　3.7.1 殼程流體傳熱膜系數(shù)18</p><p>　　3.7.2 管程流體傳熱膜系數(shù)19</p><p>　　3.7.3 污垢熱阻及管壁熱阻19</p><p>　　3.8 壓力降校核20</p><p&

11、gt;　　3.8.1 管程壓力降20</p><p>　　3.8.2 殼程壓力降21</p><p>　　第四章 設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計23</p><p>　　4.1 設(shè)計條件的確定23</p><p>　　4.1.1設(shè)計壓力23</p><p>　　4.1.2 設(shè)計溫度23</p><p>

12、;　　4.1.3 設(shè)計條件23</p><p>　　4.2 金屬壁溫的確定24</p><p>　　4.2.1 管程側(cè)冷流體：24</p><p>　　4.2.2 殼程熱流體側(cè)：24</p><p>　　4.2.3 金屬壁溫24</p><p>　　4.3 接管設(shè)計24</p><p&g

13、t;　　4.3.1 管程側(cè)接管的設(shè)計24</p><p>　　4.3.2 殼程側(cè)的接管設(shè)計24</p><p>　　4.3.3 排液排氣口的設(shè)計24</p><p>　　4.3.4 接管法蘭的設(shè)計25</p><p>　　4.3.5 接管與殼體的連接形式27</p><p>　　4.4 管程的結(jié)構(gòu)設(shè)計27&

14、lt;/p><p>　　4.4.1 封頭結(jié)構(gòu)設(shè)計27</p><p>　　4.4.2 容器法蘭的選取28</p><p>　　4.4.3 管箱結(jié)構(gòu)設(shè)計31</p><p>　　4.4.4 管箱筒體短節(jié)與封頭以及與容器法蘭的連接32</p><p>　　4.5 管板結(jié)構(gòu)設(shè)計33</p><p&g

15、t;　　4.5.1 管板的類型33</p><p>　　4.5.2 管板的尺寸初選及布管設(shè)計33</p><p>　　4.5.3 換熱管規(guī)格尺寸34</p><p>　　4.5.4 管板與接管的連接形式34</p><p>　　4.5.5 管板與殼體的連接35</p><p>　　4.6 管程側(cè)結(jié)構(gòu)設(shè)計35

16、</p><p>　　4.6.1 殼體的結(jié)構(gòu)設(shè)計35</p><p>　　4.6.2 殼程側(cè)封頭的設(shè)計35</p><p>　　4.6.3 折流板的設(shè)計35</p><p>　　4.6.4 拉桿定距管的設(shè)計37</p><p>　　4.6.5 滑道的設(shè)計38</p><p>　　4.7

17、 附件設(shè)計39</p><p>　　4.7.1 保溫層的設(shè)計39</p><p>　　4.7.2 支座設(shè)計41</p><p>　　第五章 強(qiáng)度設(shè)計43</p><p>　　5.1 壁厚計算43</p><p>　　第六章 技術(shù)條件的編制69</p><p>　　6.1 技術(shù)條件說明

18、69</p><p>　　6.1.1 鋼材69</p><p>　　6.1.3 焊接條件69</p><p>　　6.1.4 熱處理69</p><p>　　6.1.5 無損探傷69</p><p>　　6.2總裝配圖的技術(shù)條件編制69</p><p>　　6.3 零部件圖的技術(shù)條件

19、編制70</p><p>　　6.3.1 管箱部件圖的技術(shù)條件編制70</p><p>　　6.3.2 管束技術(shù)部件圖的技術(shù)條件編制70</p><p>　　6.3.3 管板零件圖的技術(shù)條件編制70</p><p>　　6.3.4 容器法蘭零件圖的技術(shù)條件編制70</p><p>　　6.3.5 折流板的技術(shù)

20、條件編制70</p><p>　　6.3.6 滑道的技術(shù)條件編制70</p><p>　　6.3.7 墊片的技術(shù)條件編制71</p><p>　　6.3.8 帶肩雙頭螺柱和拉桿的技術(shù)條件編制71</p><p>　　6.3.9 分程隔板的技術(shù)條件編制71</p><p>　　6.3.10支座的技術(shù)條件編制7

21、1</p><p><b>　　致謝72</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)73</b></p><p>　　第一章 過程工藝設(shè)計 </p><p>　　1.1碳纖維生產(chǎn)過程總述</p><p>　　碳纖維不僅屬于多學(xué)科、多技術(shù)的高新技術(shù)產(chǎn)品，而且屬

22、于高能耗、高附加值的新產(chǎn)品。PAN基碳纖維的流程如圖所示。丙烯腈引發(fā)劑（AIBN）、共聚單體和溶劑屬于石油化工產(chǎn)品；聚合物屬于高分子；紡絲屬于紡織工學(xué)；預(yù) 氧化、炭化屬于碳素工學(xué)；表面處理電化學(xué)等。流程長、學(xué)科多、技術(shù)交叉，是技術(shù)密集型產(chǎn)品，回收未反應(yīng)單 體AN和溶劑聚合、紡絲必須配套環(huán)保設(shè)備。PAN基碳纖維的生產(chǎn)流程如圖1-1</p><p>　　圖1-1 PAN基碳纖維的生產(chǎn)流程</p><

23、;p>　　1.1.1 生產(chǎn)合成氨與合成共聚單體</p><p>　　合成氨的生產(chǎn)的原料主要是空氣和氫氣，合成氨以備生產(chǎn)合成AN時原料用。合成催化劑與溶劑DMAC制得引發(fā)劑AIBN，合成共聚單體與引發(fā)劑共同作用生成共聚單體衣康酸，以備與AN生成聚合1001時用。</p><p>　　1.1.2 PAN的生產(chǎn)</p><p>　　以原油為原料，經(jīng)過蒸餾得到石腦油，

24、再將石腦油分解得到丙烷，丙烷分成倆部分，一部分與氨合成AN，另外一部分供給到廢氣處理工程和包裝工程。丙烷與合成工程來的氨合成AN，AN單體通過共聚單體衣康酸的作用，生成聚合的AN長鏈，最后得到PAN。</p><p><b>　　1.1.3 紡絲</b></p><p>　　紡絲過程是一個物理過程，也是一個相分離成纖過程。在這個過程中發(fā)生了紡絲液細(xì)流與凝固液細(xì)流之間的

25、傳質(zhì)、傳熱、相平衡移動，導(dǎo)致PAN沉淀形成凝膠結(jié)構(gòu)的絲條。</p><p>　　濕法紡絲采用一步法，碳纖維對PAN原絲的最基本要求是堿，堿土金屬和鐵等的含量愈少愈好，采用有機(jī)溶劑較好，金屬雜質(zhì)可控制在100mg/kg以下。無機(jī)溶劑的代表是NaSCN,殘留在PAN原絲中的鈉高達(dá)10-3級，如果要洗到100mg/kg以下，必須消耗大量的能源，加大生產(chǎn)成本。</p><p>　　溶劑不同，黏度不

26、同，對PAN樹脂的溶解性能也不同，溶劑對PAN樹脂溶解能力的順序如下：</p><p>　　DMF>DMAc>DMSO>EC>NaSCN>HNO3>ZnCl2</p><p>　　合成油劑PEO與PAN長鏈在水做溶劑的情況下進(jìn)行紡絲工藝，合成PAN纖維。</p><p>　　1.1.4 預(yù)氧化、炭化及廢氣處理</p>

27、<p>　　如果說優(yōu)質(zhì)PAN原絲是制取高性能碳纖維的前提，那么預(yù)氧化工序則是承前啟后的橋梁。PAN原絲的質(zhì)量直接影響碳纖維的性能。</p><p>　　預(yù)氧化的關(guān)鍵是預(yù)氧化爐。預(yù)氧化爐的效率是控制生產(chǎn)碳纖維周期的主要因素之一，也是直接影響碳纖維質(zhì)量的關(guān)鍵所在。目前，預(yù)氧化時間大致為60~120min，炭化時間為幾分鐘到幾十分鐘，而石墨化時間則以秒計算。同樣的預(yù)氧化設(shè)備，縮短預(yù)氧化時間是當(dāng)前研究熱點之一

28、。</p><p>　　預(yù)氧化分為外熱循環(huán)式預(yù)氧化爐和內(nèi)熱式預(yù)氧化爐。所謂外熱循環(huán)式預(yù)氧化爐是指加熱空氣的組件在預(yù)氧化爐的外部，此種預(yù)氧化爐具有自動控制循環(huán)鼓風(fēng)機(jī)，熱空氣可循環(huán)使用，實現(xiàn)節(jié)電省能，降低生產(chǎn)成本。對于內(nèi)熱式預(yù)氧化爐，它分為四個爐膛，四個溫區(qū)，橫向溫度控制在±2℃，實際操作高達(dá)±4℃，循環(huán)熱風(fēng)入口出的溫度高，出口處溫度低，從兩邊預(yù)氧絲顏色的深淺不均勻可以看出溫差的影響。其特點是熱風(fēng)

29、通道內(nèi)安裝熱風(fēng)分布裝置，使預(yù)氧化爐內(nèi)的熱風(fēng)均勻流動。</p><p>　　炭化過程可分為低溫炭化和高溫炭化兩個階段。前者的溫度一般為300~1000℃，后者為1100~1600℃，但標(biāo)志性炭化溫度在700℃左右。炭化主要釋放氣體氰化氫在700℃前有一個釋放高峰，700℃之后又出現(xiàn)釋放高峰，這可能是由兩種類型的反應(yīng)所導(dǎo)致。在高溫區(qū)，主要釋放N2和HCN。N的脫除會留下殘留分子級的微孔，導(dǎo)致碳纖維拉伸強(qiáng)度下降。加壓炭

30、化可抑制N的釋放。目前加壓炭化用于工業(yè)生產(chǎn)還有許多工作要做，但研究思路指出：可調(diào)控N的溢出，減少孔隙，實現(xiàn)致密化，有益于提高碳纖維的力學(xué)性能。</p><p>　　表1-1 在炭化過程中釋放的廢氣廢物</p><p>　　在碳纖維實際生產(chǎn)過程中，除釋放廢氣外，也產(chǎn)生了相當(dāng)量的焦油。焦油一旦沾污纖維，輕則變硬、發(fā)脆，重則斷絲。不讓廢氣在爐內(nèi)冷凝成焦油和瞬時排除廢氣、焦油是穩(wěn)定質(zhì)量、穩(wěn)定生產(chǎn)的

31、重要因素之一。在炭化過程中釋放的廢氣廢物見表。在低溫區(qū)釋放出大量焦油，在高溫區(qū)主要釋放出的是N2。如何使低溫炭化爐內(nèi)的熱解廢氣不冷凝為焦油和瞬時排出爐外是一重要的技術(shù)課題。只有這樣才能防止焦油對運(yùn)行纖維的污染。</p><p>　　廢氣處理是預(yù)氧化、炭化必須配套的環(huán)保設(shè)備。碳纖維增強(qiáng)熱固性樹脂（CFRP）和熱塑性樹脂（CFRTP）復(fù)合材料的廢舊物處理已列入議事日程，特別是CFRTP的再生利用引起人們的極大關(guān)注。掩

32、埋廢舊CFRP、CFRTP是下策，再生利用有待進(jìn)一步試驗。</p><p>　　廢氣處理工程是通過石腦油分解段來的丙烷將氧化和炭化段產(chǎn)生的廢氣無害化。</p><p>　　1.1.5 碳纖維的形成</p><p>　　PAN原絲經(jīng)整絲后送入1#、2#預(yù)氧化爐制得預(yù)氧化碳纖維（俗稱預(yù)氧絲）；預(yù)氧絲相繼進(jìn)入低溫炭化爐，高溫炭化爐制得碳纖維，碳纖維再經(jīng)表面處理，上漿既得碳

33、纖維產(chǎn)品。全過程連續(xù)進(jìn)行，任何一工序出現(xiàn)問題都會影響穩(wěn)定生產(chǎn)和碳纖維產(chǎn)品的質(zhì)量。全過程流程長，工序多，是多學(xué)科多技術(shù)的集成。</p><p>　　生產(chǎn)碳纖維的過程中的環(huán)境必須實現(xiàn)潔凈化，防止空氣中的塵埃對纖維表面造成污染。特別是紡絲車間，達(dá)到千級凈化水平，關(guān)鍵部位達(dá)到百級。在預(yù)氧化過程中，保證勻質(zhì)化的前提下，盡可能縮短預(yù)氧化時間，這是降低生產(chǎn)成本的方向性課題。碳纖維系統(tǒng)工程需從原絲的聚合單體開始，實現(xiàn)一條龍生產(chǎn)，

34、應(yīng)充分重視原絲的根本地位。原絲質(zhì)量既決定碳纖維的性質(zhì)，又制約其生產(chǎn)成本。高性能PAN原絲是制造高性能碳纖維的前提，這是多年的經(jīng)驗總結(jié)。</p><p>　　1.1.6 包裝，收絲過程</p><p>　　由分解段來的乙烯經(jīng)聚合后得到PE，在將PE制膜得到PE膜，與紙管共同將碳纖維收絲、包裝后最終得到碳纖維成品。</p><p>　　1.1.7 回收工程</p&

35、gt;<p>　　考慮到節(jié)省能源、資源，還應(yīng)在工藝過程中設(shè)立回收工程。聚合過程揮手AN單體。紡絲過程回收溶劑DMAC。</p><p>　　1.2 濕法紡絲的設(shè)備</p><p>　　聚丙烯腈纖維的濕紡工藝流程的特點是先牽引后水洗，經(jīng)過熱牽和高壓水蒸汽牽伸后使纖維直徑變細(xì)，有利于水洗。同時，離?。淘〗z條中喊有一定量的溶劑，也有利于牽伸。另一工藝流程是先水洗，后牽伸，絲條離

36、浴后水洗）膨潤狀態(tài)水洗效果比較好。兩種工藝路線各有利弊，應(yīng)根據(jù)實際情況選擇。</p><p>　　由于干噴濕紡可紡出高分子量、高固含量及高黏度的紡絲液，因而紡絲設(shè)備應(yīng)適應(yīng)該工藝的要求。濕紡工藝流程圖如下圖1-2：</p><p>　　圖1-2 濕紡工藝流程圖</p><p>　　1.2.1 噴絲與凝固浴</p><p>　　⑴凝固浴的流向應(yīng)與

37、絲條運(yùn)行方向一致</p><p>　　兩者速度應(yīng)基本相同，最好凝固浴流動速度較絲條運(yùn)行速度大1%~3%。這樣的流動狀態(tài)絲條運(yùn)行沒有阻力，不易產(chǎn)生毛絲或斷絲。實踐證明，PAN原絲的毛絲或斷絲的產(chǎn)生在噴絲和凝固體系。在紡絲過程中，以肉眼可以清楚看到絲條內(nèi)溶劑向外擴(kuò)散的波紋。實驗證明，如果絲條周圍凝固液面保持平靜，絲條泛白現(xiàn)象十分嚴(yán)重。所以，凝固浴流動速度與絲條內(nèi)溶劑向外擴(kuò)散的速度成正比。</p><

38、;p>　　⑵凝固浴液面保持平穩(wěn)</p><p>　　干噴段的長度一般在3~15mm范圍內(nèi)，大多采用3~10mm。如此短的干噴段，要牽伸1.1~3.5倍，單位長度（mm）的牽伸率是相當(dāng)大的。這就要求凝固浴液面保持平穩(wěn)，確保牽伸段長度保持定值，否則將加大牽伸的CV值，也就是說加大了纖度的CV值。</p><p>　　為了保持凝固浴的平穩(wěn)，紡絲線最好安裝在樓的一層，安裝凝固浴的地基應(yīng)安裝有

39、防震設(shè)施。此外，凝固浴以及前后相關(guān)的動力設(shè)備也應(yīng)注意有防震措施。</p><p><b>　?、歉蓢姖窦彽膶?dǎo)向輥</b></p><p>　　由于干噴濕紡可紡高分子量，高固含量和高黏度的紡絲液，因而噴孔直徑較大。在該條件下紡絲，出口膨大效應(yīng)十分顯著，因此噴絲板的噴孔間距也應(yīng)比較大，這必然加大噴絲板的面積。由于噴絲板比較大，吐出絲的幅度也比較寬，因而導(dǎo)向可采用具有一定曲

40、率半徑的特殊加工的導(dǎo)向輥，它可以起到集束作用，避免產(chǎn)生毛絲或斷絲。</p><p>　?、饶桃旱难h(huán)及流向</p><p>　　凝固浴中凝固液的濃度，溫度實現(xiàn)自動控制。凝固浴濃度可通過檢測其折射率實現(xiàn)，也可通過檢測密度實現(xiàn)。凝固液的流動則需依靠循環(huán)系統(tǒng)的精心設(shè)計實現(xiàn)。</p><p>　　1.2.2 熱水牽伸及其設(shè)備</p><p>　　絲

41、條牽伸在熱水槽內(nèi)進(jìn)行，槽外冷牽不可取。一般牽伸槽為3~5級串聯(lián)，水溫逐級升高。如四槽串級，1～4槽的水溫可分別為60℃，70℃，80℃，90℃。相應(yīng)的牽伸倍率分別為1.1倍，1.2倍，1.3倍，1.4倍。熱水槽可以是自由輥，也可以是固定輥，視情況選擇。</p><p>　　1.2.3 高壓水蒸汽牽伸機(jī)</p><p>　　高壓水蒸汽牽伸機(jī)是實現(xiàn)PAN纖維高強(qiáng)化、致密化和細(xì)旦化的關(guān)鍵設(shè)備。特

42、別是對高分子量的紡絲液，采用高壓水蒸汽牽伸是必不可少的關(guān)鍵設(shè)備，也是當(dāng)前國內(nèi)對研制的高新技術(shù)設(shè)備。許多國家不進(jìn)出口這類設(shè)備，說明了它的技術(shù)含量和重要性。</p><p>　　進(jìn)入壓力蒸汽牽伸室的為穩(wěn)定的飽和水蒸汽，嚴(yán)格控制飽和水蒸汽是壓力和溫度，消除牽伸室絲條出、入口的水滴或向外噴射蒸汽，這是十分重要的，也是高壓水蒸汽牽伸機(jī)技術(shù)水平的體現(xiàn)。應(yīng)當(dāng)指出，普通水蒸汽均不適用，一定是飽和水蒸汽。</p>&

43、lt;p>　　此外，進(jìn)入牽伸機(jī)的絲條含水量應(yīng)在0.5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）以下，高于0.5%達(dá)不到牽伸的目的。絲條中含水量少，預(yù)氧化絲條中的孔隙為空孔，有利于高壓飽和水蒸汽滲入，塑化，實現(xiàn)高倍牽伸。牽伸張力應(yīng)大約在0.7～1.0g/d范圍內(nèi)選擇。低于0.7g/d，絲條松弛，隨蒸汽流動而顫抖，易與入口摩擦產(chǎn)生毛絲或斷絲；大于1.0g/d，易產(chǎn)生毛絲或斷絲。</p><p>　　1.2.4 水洗及設(shè)備</p>

44、;<p>　　離浴的凝固絲進(jìn)入水洗設(shè)備，洗掉殘留在絲條中的溶劑。要求絲條水洗后的殘留溶劑在萬分之三之下，最好在萬分之一以下。纖維中殘留有機(jī)溶劑較多時有以下弊端：</p><p>　　a．使纖維的單絲之間局部并絲，使整體絲束發(fā)僵硬，手感性差。</p><p>　　b．在預(yù)氧化加熱條件下，DMSO的塑化作用使預(yù)氧化單絲之間發(fā)生融并，影響預(yù)氧絲的質(zhì)量。</p><

45、;p>　　c．影響絲條的截面形狀。</p><p>　　d．原絲，預(yù)氧絲的局部并絲并直接影響到碳纖維的質(zhì)量。</p><p>　　1.2.5 上油劑工序及其設(shè)備</p><p>　　無論是濕法紡絲還是干噴濕紡，油劑質(zhì)量和上油工序都直接影響PAN原絲的質(zhì)量，也對碳纖維性質(zhì)有重大影響。不上油劑或上油欠佳，會導(dǎo)致單絲之間粘連，導(dǎo)致碳纖維拉伸強(qiáng)度下降。首選油劑為硅油，

46、如二甲基硅氧烷（PDMS），特別是改進(jìn)的PDMS。由于Si-O鍵耐熱性好，分子間作用力小，表面張力低，鋪展性好，抗氧化性好，200℃左右開始氧化，黏度系數(shù)很小，穩(wěn)定性好。此外，它還有潤滑性，摩擦，磨損小等特點。</p><p>　　應(yīng)當(dāng)指出，選擇油劑的耐熱性應(yīng)適中，不是愈耐高溫愈好。在炭化，石墨化過程中殘留的油劑可能轉(zhuǎn)化為硅系陶瓷，如SiO2,Si3N4或SiC等。它們的主要性質(zhì)見表2。這些硬而脆的陶瓷雖然是微量

47、的，但它們存在于碳纖維表面或殘留在輥上，會損傷表面，造成應(yīng)力集中，導(dǎo)致碳纖維拉伸強(qiáng)度的下降。碳纖維中殘留硅的量應(yīng)嚴(yán)格控制，特別是表面殘留量。</p><p>　　表1-2 硅系陶瓷的主要性質(zhì)</p><p>　　1.2.6 干燥致密化與熱定型</p><p>　　干燥致密化，顧名思義，是在該過程中膨潤狀態(tài)的絲條脫除溶劑水和自由水，使纖維干燥致密。干燥致密化的推動力是

48、毛細(xì)管力，既微孔孔隙和低序區(qū)所含的水在毛細(xì)管力的推動下脫除而在孔隙內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，導(dǎo)致孔壁塌陷，消除，并合，使纖維產(chǎn)生收縮達(dá)到致密化的效果。干燥致密化是從纖維表層逐步向芯部擴(kuò)展，沒有致密化的孔結(jié)構(gòu)則為失透結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)泛白的失透現(xiàn)象。</p><p><b>　　1.3結(jié)束語</b></p><p>　　有了制造PAN基碳纖維的方法，也有了制造技術(shù)，所以制造高性能PAN基碳纖

49、維原絲質(zhì)量又成為一個技術(shù)焦點。事實證明，誰掌握了制造高質(zhì)量PAN原絲的技術(shù)，誰就掌握了主動權(quán)。優(yōu)勝劣汰是促進(jìn)碳纖維工業(yè)發(fā)展的必然規(guī)律，也是市場經(jīng)濟(jì)的無情裁決。</p><p>　　當(dāng)前PAN基碳纖維向兩個方面發(fā)展：一是提高，二是普及。提高是指小絲束碳纖維的質(zhì)量提高，且向12K和24K發(fā)展；普及是指大絲束碳纖維的產(chǎn)量大幅增加，價格日趨下降。大絲束碳纖維的市場售價比小絲束低的多，有利用向民用市場推廣應(yīng)用。特別是大絲束

50、碳纖維制造預(yù)浸料技術(shù)難點的解決促進(jìn)了大絲束碳纖維的應(yīng)用。</p><p>　　第二章 水洗換熱器溫度的控制</p><p>　　過程裝備控制是工業(yè)生產(chǎn)過程自動化的重要組成部分，它主要是針對過程裝備的主要參數(shù)，即溫度、壓力、流量、液位、成分和物性等參數(shù)進(jìn)行控制。在PAN的生產(chǎn)過程中，采用了一系列的自動控制系統(tǒng)。采用這些控制系統(tǒng)不僅能夠加快生產(chǎn)速度減低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，而且還減弱

51、了勞動強(qiáng)度，改善勞動條件，保證生產(chǎn)的安全。在防止事故的發(fā)生和擴(kuò)大，延長的使用壽命，提高設(shè)備的利用率方面也起到很好的作用。</p><p>　　在控制方案的確定中還應(yīng)處理好以下的幾個關(guān)系：</p><p>　?。?）可靠性與先進(jìn)性的關(guān)系</p><p>　　在控制方案確定時，首先應(yīng)考慮到它的可靠性，否則設(shè)計方案的控制方案不能被投運(yùn)，付之實踐，將會造成很大的損失?？煽啃?/p>

52、是一個設(shè)計成敗的關(guān)鍵因素。先進(jìn)性將是衡量設(shè)計水平的另一個重要標(biāo)準(zhǔn)。近年來人們對生產(chǎn)過程的認(rèn)識逐漸深化，人工智能的研究卓有成效，這些都為自動化水平的進(jìn)一步提高創(chuàng)造了有利條件，所以，早考慮自控方案時，必須處理好可靠性和先進(jìn)性之間的關(guān)系。</p><p>　　自控與工藝、設(shè)備的關(guān)系</p><p>　　要使自控方案切實可行，自控設(shè)計人員熟悉工藝，并與工藝人員密切配合是必不可少的。工藝、設(shè)備與自控

53、三者的整體化將是現(xiàn)代工程設(shè)計的必須。</p><p><b>　　技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的關(guān)系</b></p><p>　　設(shè)計工作除了要在技術(shù)上可靠、先進(jìn)外，必須考慮到經(jīng)濟(jì)上的合理性。所以在設(shè)計過程中應(yīng)在深入實際調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)行方案的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)性的比較。</p><p>　　為了滿足工藝流程中各種控制精度的要求，采用相應(yīng)的控制方案。</p&g

54、t;<p>　　2.1 水洗換熱器溫度的控制設(shè)計</p><p>　　為了保證水洗二甲基亞砜溶液的溫度在合適的范圍內(nèi)，水洗換熱器采用了單回路結(jié)構(gòu)控制，其中主要是主回路的溫度控制設(shè)定值。通過二甲基亞砜溶液排液管中液體溫度與設(shè)定溫度值的比較得到差值，利用流量調(diào)節(jié)器去控制閥門的開度，從而控制所需溶液的溫度。其中，被控變量：二甲基亞砜溶液排液管中液體溫度，高壓蒸汽進(jìn)液管的流量。換熱器溫度控制的系統(tǒng)方框圖如

55、圖2—1所示。換熱器溫度控制方案示意圖如圖2—2所示。</p><p>　　圖2—1 換熱器溫度單回路控制系統(tǒng)方框圖</p><p>　　圖2—2 換熱器溫度控制方案示意圖</p><p>　　2.2 換熱器溫度控制調(diào)節(jié)閥的選用</p><p>　　2.2.1 調(diào)節(jié)閥的類型及開關(guān)形式</p><p>　　水洗換熱器

56、的調(diào)節(jié)閥選用氣動薄膜單座調(diào)節(jié)，當(dāng)事故發(fā)生時閥自動關(guān)閉，故選用氣開閥。</p><p>　　2.2.2 調(diào)節(jié)閥的正反作用</p><p><b>　　氣開閥：“+”，</b></p><p>　　副控：閥開大，蒸汽流量增大為“+”；“+”ד+”=“+”，取反，所以副流量控制器FC為反作用。</p><p>　　

57、主控：閥開大，蒸汽流量增大，換熱器出口溫度增大，同向取反，所以主環(huán)溫度控制器TC為反作用。</p><p>　　驗證：t↑→TT↑→TC↓→FC↓→閥↓→蒸汽流量↓→t↓，驗證結(jié)果符合溫度控制要求。</p><p>　　2.2.3 調(diào)節(jié)閥的流量特性</p><p>　　等百分比特性比直線特性使用的范圍廣泛，并且對負(fù)荷的波動有較強(qiáng)的適應(yīng)性，應(yīng)用廣泛，故選擇等百分比流量

58、特性。</p><p>　　2.3 換熱器溫度控制儀表的選型</p><p>　　2.3.1 溫度儀表</p><p><b>　　溫度傳感器</b></p><p>　　STT—T系列鉑電阻溫度傳感器采用不銹鋼外殼封裝，內(nèi)部填充導(dǎo)熱材料和密封材料灌裝而成，尺寸小巧，適用于精密儀器、恒溫設(shè)備、流體管道等溫度的測量。<

59、;/p><p>　　產(chǎn)品型號：STT-T-A1-B3-D6-M8-E2 F2 G1 H1-L1-P1/3B-T3-W1-S1</p><p>　　傳感器類型：Pt100</p><p>　　溫度范圍（℃）：-50~100</p><p>　　精度：1/3B級±（0.10+0.0017|t|）</p><p>　　

60、深入長度：由換熱器和接管實際尺寸而定。</p><p>　　選用普通式接線盒，螺紋連接方式，保護(hù)管材料選用1Cr18Ni9Ti不銹鋼。</p><p><b>　　B. 溫度變送器</b></p><p>　　產(chǎn)品型號：STWB-X100F-R05-F05-P1</p><p>　　輸入信號：Pt100、Pt1000、C

61、u50、K、E、S</p><p><b>　　供電電壓：24V</b></p><p>　　負(fù)載電阻：0~5000Ω</p><p>　　輸出信號：DC4~20mA</p><p>　　電壓誤差：<0.005%/V</p><p>　　精度：0.1%0.2%0.5%</p>

62、<p><b>　　功耗：<0.5W</b></p><p><b>　　工作環(huán)境溫度：</b></p><p><b>　　濕度：<95%RH</b></p><p><b>　　質(zhì)量：35克</b></p><p>　　特性：線性

63、化輸出4~20mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號，采用環(huán)氧樹脂澆注工藝，防震、防潮，熱電偶變送器冷端自動補(bǔ)償，電源極性反接保護(hù)電路。</p><p>　　2.3.2 流量儀表</p><p>　　LUGB-90型智能渦街流量計</p><p>　　測量介質(zhì)：氣體、液體、蒸汽。雙排液晶同時顯示累計流量和瞬時流量；內(nèi)部鋰電池供電，無需外部電源；微功耗設(shè)計，兩節(jié)+3V鋰電池可持續(xù)工作一年半

64、以上；傳感器的感應(yīng)元件不直接與被測介質(zhì)接觸，性能穩(wěn)定、可靠性高。傳感器內(nèi)無可動部件，結(jié)構(gòu)簡單而穩(wěn)定、壓損小、使用壽命長。</p><p>　　范圍寬度：10:1~15:1</p><p>　　測量范圍：正常工作范圍，雷諾數(shù)為200000~7000000；輸出信號不受液體溫度、壓力、粘度及組分影響，測量可能范圍的雷諾數(shù)為8000~7000000</p><p>　　精

65、度等級：液體，指示值的±1.0%；氣體，指示值的±1.0%；蒸汽，指示值的±1.5%。</p><p>　　輸出信號：a.0C門脈沖輸出；b.電流4~20mA（兩線制/三線制）</p><p>　　電源電壓：+24VDC（需要信號輸出時提供）</p><p>　　介質(zhì)溫度：a.；b.</p><p>　　工作壓力

66、：MPa，法蘭夾持連續(xù)（注：應(yīng)用戶要求，可提供其他壓力等級，需定做）</p><p>　　殼體材料：碳鋼、不銹鋼（1Cr18Ni9Ti）</p><p>　　規(guī)格（管道內(nèi)徑）：20、25、32、40、50、65、80、125、150、200、250、300（大于DN300口徑為插入式）</p><p>　　環(huán)境溫度：-25℃~+55℃；濕度：≤85RH%</p

67、><p>　　防爆類型：隔爆型；防爆標(biāo)志</p><p>　　工作狀況下流量范圍如表2—1所示（單位：m3/h）</p><p>　　表2—1 流量計工作狀態(tài)下的流量范圍</p><p>　　2.3.3液位儀表靜壓式液位計</p><p><b>　　靜壓式液位計</b></p><

68、;p>　　產(chǎn)品名稱：單法蘭液位變送器</p><p>　　產(chǎn)品型號：1151LT</p><p>　　測量范圍：0～1～6KPa，0～160～1000KPa，0～6～40KPa，0～400～2500KPa</p><p>　　輸出：4～20mA DC</p><p>　　電源：24V DC，無負(fù)載變送器可在12V DC工作，最高45V

69、DC</p><p>　　指示表：（現(xiàn)場）刻度尺長45mm，指示精度2.5級（指針式）</p><p>　　指示精度：0.5級（數(shù)字式）</p><p>　　危險場所安裝：隔爆型、本安型</p><p>　　正遷移量：為最小校調(diào)量程的500%</p><p>　　最大負(fù)遷移量：為最小校調(diào)量程的600%</p>

70、;<p>　　量程和零點：外部連續(xù)可調(diào)</p><p>　　溫度范圍：放大器工作溫度-25℃～90℃</p><p>　　傳感器工作溫度：-40～104℃，-18℃～204℃灌充惰性液</p><p><b>　　結(jié)構(gòu)材料：隔離膜片</b></p><p><b>　　插入部分：316L</

71、b></p><p>　　2.4換熱器溫度控制執(zhí)行器的選用</p><p><b>　　氣動薄膜單座調(diào)節(jié)閥</b></p><p><b>　　產(chǎn)品型號：ZJHP</b></p><p>　　主要零件材料如表2-2所示，</p><p>　　表2-2調(diào)節(jié)閥主要零件材料&

72、lt;/p><p>　　調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)主要技術(shù)參數(shù)：</p><p>　　閥體公稱通徑mm：20</p><p><b>　　閥座直徑mm：10</b></p><p>　　額定流量系數(shù)Kv（等百分比）：1.6</p><p>　　公稱壓力MPa：1.6</p><p><b&

73、gt;　　行程mm：10</b></p><p><b>　　流量特性：等百分比</b></p><p>　　介質(zhì)溫度℃：-40～230℃（常溫型）</p><p>　　法蘭標(biāo)準(zhǔn)：符合JB78-59、JB79-59標(biāo)準(zhǔn)，可按JB/79.1-94、JB/79.2-94、ANSI、JIS、DIN等標(biāo)準(zhǔn)訂貨生產(chǎn)。</p>&

74、lt;p>　　執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要技術(shù)參數(shù)和性能指標(biāo)：</p><p>　　有效面積cm2:350</p><p><b>　　行程mm：16</b></p><p>　　彈簧范圍KPa：20～100（標(biāo)準(zhǔn)）：40～120；80～240；20～60；60～100</p><p>　　基本誤差%：氣開帶定位器，始點±

75、;1.0，終點±1.0。</p><p>　　允許壓差：（氣開，執(zhí)行機(jī)構(gòu)型號ZHB-22，彈簧范圍40～200MPa，氣源壓力250MPa；閥座通徑10mm）：6.4MPa</p><p>　　可配附件：定位器、空氣過濾減壓器、保位閥、行程開關(guān)、閥位傳送器、電磁閥、手輪機(jī)構(gòu)等。</p><p>　　第三章 裝備工藝設(shè)計</p><p&g

76、t;<b>　　3.1 原始數(shù)據(jù)</b></p><p>　　3.1.1 工藝條件</p><p>　　表3-1 工藝條件原始數(shù)據(jù)表</p><p>　　3.1.2 生產(chǎn)能力</p><p>　　① 去離子水與二甲基亞砜的最大用量：5m3/h</p><p>　?、?操作制度：年工作日330天，日

77、操作時24小時</p><p>　　3.2 熱負(fù)荷的計算</p><p>　　3.2.1 定性溫度的確定</p><p>　　查[1]，P247，在工程上，大多數(shù)流體的平均溫度作為定性溫度。則算得，</p><p>　　管程(去離子水）定性溫度為：（t1+t2)/2=(25+80)/2=52.5</p><p>　　殼

78、程（飽和蒸汽）定性溫度為：(T1+T2)/2=(175+175)/2=175</p><p>　　3.2.2飽和蒸汽和去離子水的其他物性參數(shù):</p><p>　　查[1]、[3]、[4]得物性參數(shù)如表3-6：</p><p>　　表3-6 流體物性參數(shù)表</p><p>　　3.2.3 質(zhì)量流量</p><p>&l

79、t;b>　　冷流體去離子水：</b></p><p><b>　　熱流體側(cè)蒸汽：</b></p><p>　　3.2.4熱負(fù)荷計算</p><p>　　3.3 平均推動力的計算</p><p>　　3.3.1 流體流動空間</p><p>　　由于用高溫蒸氣冷凝，為及時排去冷凝液

80、，故蒸汽走殼程，去離子水走管程。由于管程流體的溫度為25/80℃，殼程蒸汽為175℃，溫差較大，而管程流體的流量為m3/h，流量較小。設(shè)計的換熱器比較小，為考慮避免溫差應(yīng)力的影響選用U型管換熱器。</p><p>　　3.3.2 流體走向確定</p><p>　　為提高傳熱效率，兩流體在換熱器內(nèi)逆流。</p><p>　　3.3.3 平均推動力計算</p>

81、;<p><b>　　℃</b></p><p>　　3.4 估算傳熱面積</p><p>　　冷流體為去離子水，熱流體為蒸氣。</p><p>　　查[5] P14頁表1—6</p><p><b>　　初選</b></p><p><b>　　故

82、</b></p><p>　　由于采用了U型管換熱器，無溫差應(yīng)力，不用溫差熱補(bǔ)償</p><p>　　3.5 初步確定換熱器結(jié)構(gòu)參數(shù)</p><p>　　3.5.1換熱管的選擇</p><p>　　根據(jù)[5]，P15，選規(guī)格的換熱管 </p><p>　　3.5.2 管內(nèi)流速的確定</p>&

83、lt;p>　　查P280，常見流體流速如表3-7所示，</p><p>　　表3-7 常見流體流速</p><p>　　但由于碳纖維水洗浴對溫度要求很嚴(yán)格，溫度波動要求很小，故流體流速應(yīng)取很小。</p><p>　　取管內(nèi)去離子水流速：</p><p>　　3.5.3 管子數(shù)目與管長的確定</p><p>　　單

84、程管子的數(shù)目為：，取n=50根</p><p>　　由此估算出單程管子長度為：，取4 m</p><p>　　U型管換熱器分為2管程，所以選取每根管子長度為L=2m，單程管子數(shù)為50根，總管子數(shù)目為100根。實際流速為0.2m/s。</p><p>　　3.5.4 殼體內(nèi)徑的估算</p><p>　　由于溫不太高，壓力不太大，所以選管子連接形

85、式為脹接</p><p>　　故管子中心矩,取25mm</p><p>　　初選轉(zhuǎn)45o正方形布管</p><p><b>　　因為是多管程，所以</b></p><p>　　因為是正方形布管，且為二管程，所以η＝0.6，且Pt=(1.3～1.5）d0。</p><p>　　取Pt=25mm，

86、 圓整到426mm.，即取426mm的管子為換熱器筒體，初取壁厚為6mm的不銹鋼管。實際內(nèi)徑414mm。</p><p><b>　　3.5.5 布管圖</b></p><p>　　為確定管板上布管結(jié)構(gòu)的合理性和驗證實際部管數(shù)先粗略設(shè)計部管結(jié)構(gòu)，采用正方形布管如圖3-1</p><p>　　圖3-1 管子排列示意圖</p>&l

87、t;p>　　實際布管數(shù)為100根，拉桿數(shù)為4根。</p><p>　　3.5.6 拉桿的直徑、數(shù)量及定距管的確定</p><p>　　選用φ12mm不銹鋼拉桿數(shù)量為4根。定距管采用和換熱管一樣的不銹鋼管子φ19×2mm</p><p>　　3.5.7 折流板直徑、數(shù)量及相關(guān)尺寸的確定</p><p>　　選折流板與殼體間隙為1

88、mm</p><p>　　折流板直徑： =414-2*1==412mm</p><p>　　由GB151弓形板缺口應(yīng)在排管中心線以下，或切于兩排管孔的小橋之間。</p><p>　　這里折流板管口直徑為19.4mm，故取h=94mm。</p><p>　　折流板數(shù)：初取板間距為200mm則：</p><p><b

89、>　　圓整為8塊。</b></p><p>　　實際折流板間距h： GB150 P74規(guī)定：折流板間距一般不小于圓筒內(nèi)經(jīng)的1/5，且不小于50mm。</p><p>　　由實際換熱器內(nèi)部結(jié)構(gòu)取為200mm。</p><p>　　3.6 計算實際傳熱面積及總傳熱系數(shù)</p><p><b>　　W/m·℃&

90、lt;/b></p><p><b>　　3.7 校核傳熱</b></p><p>　　列管式換熱器面積是以傳熱管外表面積為基準(zhǔn)，在利用關(guān)聯(lián)式計算總傳熱系數(shù)也應(yīng)以管外表面積為基準(zhǔn)，其計算通式為：</p><p>　　式中 ——總傳熱系數(shù)，；</p><p>　　——分別為管程和殼程流體的傳熱膜系數(shù)，；</p

91、><p>　　——分別為管程和殼程的污垢熱阻，；</p><p>　　——分別為傳熱管內(nèi)直徑、外直徑和平均直徑，m；</p><p>　　λ——傳熱管壁的導(dǎo)熱系數(shù)，；</p><p>　　b——管壁的厚度，m；</p><p>　　3.7.1 殼程流體傳熱膜系數(shù)</p><p>　　式中 ——殼程

92、流體傳熱膜系數(shù)，；</p><p>　　——分別為飽和蒸汽溫度和管壁面溫度，℃；</p><p>　　——分別為在定性溫度下，冷凝液的密度、黏度、和導(dǎo)熱系數(shù)；</p><p>　　——分別為飽和蒸汽的密度和冷凝潛熱；</p><p>　　——傳熱管子外徑，m；</p><p>　　n——水平管束在垂直列上的管數(shù)<

93、/p><p>　　取管壁面溫度為管內(nèi)流體出口溫度80℃，則定性溫度：</p><p><b>　　℃</b></p><p>　　查[3] 340 頁，附表十得在定性溫度下的冷凝液密度、粘度、導(dǎo)熱系數(shù)為如表3-8</p><p>　　表3-8 定性溫度下蒸汽密度、粘度、導(dǎo)熱系數(shù)</p><p>　　計

94、算得殼程流體傳熱系數(shù)=446.54（W/m·℃）</p><p>　　3.7.2 管程流體傳熱膜系數(shù)</p><p>　　式中 ——管程流體傳熱膜系數(shù)，；</p><p>　　——分別為定性溫度下的密度和黏度；</p><p>　　——分別為定性溫度下流體的定壓比熱容和導(dǎo)熱系數(shù)；</p><p>　　——傳

95、熱管子內(nèi)徑，m； </p><p>　　——流體在管內(nèi)的流速，；μ=8Vs/(3600πd2N）=0.157</p><p>　　n——指數(shù)，視熱流方向而定，當(dāng)流體被加熱時，；當(dāng)流體被冷卻時，；</p><p>　　計算得到管程流體導(dǎo)熱系數(shù)=1176.45（W/m·℃）</p><p>　　3.7.3 污垢熱阻及管壁熱阻</p

96、><p>　　管程污垢熱阻：1.7197;</p><p>　　殼程污垢熱阻：0.8598;</p><p>　　不銹鋼的導(dǎo)熱系數(shù)為：16.28 W/m·℃</p><p>　　1/Ko（計）=3.757×10-3</p><p>　　Ko(計）=266.17</p><p>　

97、　Ko/Ko（計） 在1.1～1.2內(nèi)，符合要求。</p><p>　　與Ko(計）對應(yīng)的傳熱面積為：</p><p>　　So（計）=Q/Ko(計）△tm=9.878m2</p><p>　　So/So（計）≈1.15 在1.1～1.2內(nèi)，符合要求。</p><p><b>　　3.8 壓力降校核</b></

98、p><p>　　3.8.1 管程壓力降</p><p>　　對于多管程換熱器，其總壓力降等于各程直管阻力與局部阻力之和，即</p><p>　　式中 ——管程總壓力降，Pa；</p><p>　　——分別為單程直管阻力與局部阻力，Pa；</p><p>　　——污垢校正系數(shù)，對于φ25mm×2.5mm管子，取；

99、對于φ19mm×2mm管子，??；</p><p><b>　　——串聯(lián)殼程數(shù)；</b></p><p><b>　　——管程數(shù)。</b></p><p>　　其中流體流過直管段由于摩擦所引起的壓力降可由下式計算：</p><p>　　式中 ——摩擦阻力系數(shù)；</p><

100、;p>　　——傳熱管長度，m；</p><p>　　——傳熱管內(nèi)徑，m；</p><p>　　——管內(nèi)流速，m/s；</p><p><b>　　ρ——流體密度，。</b></p><p><b>　　∴ </b></p><p>　　流體流過回彎管（進(jìn)、出口阻力忽略不

101、計）因摩擦所引起的壓力降可由下式計算：</p><p><b>　　∴</b></p><p><b>　　∴</b></p><p>　　因為許用壓力降為[△P]=0.01MPa，所以滿足要求。</p><p>　　3.8.2 殼程壓力降</p><p>　　當(dāng)殼程裝有弓形

102、折流板時，殼程流體總壓力降等于在折流板間流動的阻力與流體通過折流板缺口平行與管束流動的阻力之和。工程中常用下式計算：</p><p>　　式中 ——殼程總壓力降，Pa；</p><p>　　——流體流過管束的壓力降，Pa；</p><p>　　——流體流過折流板缺口的壓力降，Pa；</p><p>　　——結(jié)垢校正系數(shù)，對于液體，；對于氣體

103、或可凝蒸汽，；</p><p><b>　　——殼程數(shù)。</b></p><p>　　流體流過管束的壓力降</p><p>　　流體流過折流板缺口的壓力降</p><p>　　式中 N——每一殼程的管子數(shù)目；</p><p><b>　　——折流板數(shù)目；</b></p

104、><p>　　h——折流板間距，m；</p><p><b>　　——殼體內(nèi)徑，m；</b></p><p>　　F——管子排列方式對壓力降的校正因數(shù)，對于正三角形排列，；對于正方形斜轉(zhuǎn)45º，；</p><p>　　——殼程流體的摩擦系數(shù)，當(dāng)時，；</p><p><b>　　其

105、中，。</b></p><p>　　——橫過管束中心線的管數(shù)，管子按正三角形排列：；管子按正方形排列：；</p><p>　　——殼程流體橫過管束的最小流速，m/s，； </p><p>　　——殼程流體的體積流量，。</p><p><b>　　取折流板間距</b></p><p>

106、;<b>　　∵</b></p><p><b>　　∴</b></p><p>　　折流板數(shù)： 取NB=8</p><p>　　因為許用壓力降為[△P]=0.01MPa，所以滿足要求。</p><p>　　第四章 設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　4.1 設(shè)計條件的確定&l

107、t;/p><p><b>　　4.1.1設(shè)計壓力</b></p><p>　　查[6]，設(shè)計壓力是指容器頂部的最高壓力，與相應(yīng)的設(shè)計溫度一起作為設(shè)計載荷條件，其值不低于工作壓力。</p><p><b>　?、?管程設(shè)計壓力：</b></p><p><b>　?、?殼程設(shè)計壓力；</b

108、></p><p>　　4.1.2 設(shè)計溫度</p><p><b>　?、?管程：</b></p><p><b>　　取 100℃</b></p><p><b>　?、?殼程：℃</b></p><p><b>　　取℃</b

109、></p><p>　　4.1.3 設(shè)計條件</p><p>　　表4-1 凝固一浴換熱器設(shè)計條件表</p><p>　　4.2 金屬壁溫的確定</p><p>　　4.2.1 管程側(cè)冷流體：</p><p>　　查[7]，附錄F，F(xiàn)2.1，冷流體側(cè)的壁溫，</p><p><b&g

110、t;　　℃</b></p><p>　　4.2.2 殼程熱流體側(cè)：</p><p>　　查[7]，附錄F，F(xiàn)2.1，冷流體側(cè)的壁溫，</p><p><b>　　℃</b></p><p>　　4.2.3 金屬壁溫</p><p><b>　　一般情況下?。骸?lt;/b&g

111、t;</p><p><b>　　4.3 接管設(shè)計</b></p><p>　　4.3.1 管程側(cè)接管的設(shè)計</p><p>　　已知管程側(cè)混合液流體體積流量為5 m3/h，流體進(jìn)出口都為液體。故在接管的流速為：1.5~2m/s。取u=2m/s</p><p><b>　　初選DN=32mm</b>

112、</p><p>　　4.3.2 殼程側(cè)的接管設(shè)計</p><p>　　已知殼程側(cè)的蒸汽體積流量為：120.6 m3/h</p><p>　　查[4] P301 表4—14</p><p>　　飽和蒸汽的流速一般為20~30m/s。取u=20m/s</p><p>　　但考慮到蒸汽流量為控制溫度的主控對象，為提高可調(diào)范

113、圍初取DN=50mm</p><p>　　材料選用00Cr17Ni14Mo2</p><p>　　4.3.3 排液排氣口的設(shè)計</p><p>　　為提高傳熱效率，及時排除工作中的殘液、氣。考慮在殼程的最高點設(shè)置排氣口。</p><p>　　公稱直徑初選為DN20mm。材料選用鋼管材料 00Cr17Ni14Mo2</p><

114、;p>　　查[8],P33,表4-5，得到換熱器所有接管尺寸如表4-2</p><p>　　表4-2 換熱器接管尺寸表</p><p>　　4.3.4 接管法蘭的設(shè)計</p><p><b>　?、?公稱壓力</b></p><p>　　設(shè)計壓力為0.88MPa，圓整到標(biāo)準(zhǔn)等級為1.0MPa。查[8] P123得在

115、最高操作溫度下的設(shè)計壓力為PN=1.0MPa，由于本設(shè)計的換熱器的保溫及密封良好，又采用了高合金鋼材料，故不用提高一個壓力等級。</p><p><b>　?、?法蘭形式</b></p><p>　　在滿足設(shè)計要求的前提下為節(jié)約設(shè)計成本，選擇結(jié)構(gòu)簡單的法蘭。本換熱器中所有接管法蘭均選用帶頸對焊法蘭（WN）。</p><p><b>　

116、　③ 密封面形式</b></p><p>　　按[8] P13-14，選用凸面法蘭（M）。</p><p>　　材料選用00Cr17Ni14Mo2</p><p><b>　?、?法蘭尺寸</b></p><p>　　查[,8]P50表4-1，按HG20595-97（歐洲體系）殼程側(cè)帶頸對焊法蘭尺寸如表4-3

117、：</p><p>　　表4-3 殼程側(cè)帶頸對焊法蘭尺寸表</p><p>　　帶頸對焊凸面（M）法蘭示意圖如圖4-1：</p><p>　　圖4-1 帶頸對焊法蘭結(jié)構(gòu)示意圖</p><p><b>　?、?墊片的選擇</b></p><p>　　查[8]P229 表4.0.2-3。按HG2060

118、6-97選用石棉橡膠板XB450</p><p>　　適用壓力等級≤2.5MPa，溫度≤300℃，P·t≤650MPa·℃滿足本次設(shè)計要求</p><p>　　墊片尺寸表4-5 （單位：mm） </p><p>　　查[8]，P128，表4.0.2-3得墊片尺寸如下表：</p><p>　　表4-5 墊片尺寸表</p

119、><p>　　接管法蘭墊片示意圖如下：</p><p>　　圖4-3 接管法蘭墊片示意圖</p><p><b>　　⑥ 接管法蘭緊固件</b></p><p>　　查[8]，P197，HG20613--97標(biāo)準(zhǔn)，螺柱選擇等長雙頭螺柱，材料鋼號選35GrMoA、螺母用鋼選30GrMoA，固溶熱處理，使用溫度范圍為-10～50

120、0℃。</p><p>　　螺柱尺寸如表4-6：</p><p>　　表4-6接管法蘭螺柱尺寸表</p><p>　　注：1、緊固件重量為每1000個的總量</p><p>　　2、帶括號尺寸為法蘭蓋于其他型式法蘭組合是的螺栓長度。</p><p><b>　　螺柱示意圖如下：</b></p

121、><p>　　圖4-4 雙頭螺柱結(jié)構(gòu)尺寸示意圖</p><p>　　查[8]P690 表5-455得螺母尺寸表如下：</p><p>　　表4-7 螺母尺寸表</p><p><b>　　螺母尺寸圖如下：</b></p><p>　　圖4-5 螺母結(jié)構(gòu)尺寸圖</p><p>　

122、　4.3.5 接管與殼體的連接形式</p><p>　　由[7]GB151 P220查得</p><p>　　不帶補(bǔ)強(qiáng)圈的接管與殼體焊接形式</p><p>　　圖4-6不帶補(bǔ)強(qiáng)圈的接管與殼體焊接示意圖</p><p><b>　　且不小于6mm</b></p><p>　　4.4 管程的結(jié)構(gòu)設(shè)計

123、</p><p>　　4.4.1 封頭結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　橢圓型封頭由半個橢球面和直邊段組成，橢圓形封頭的經(jīng)線曲率變化平滑連續(xù)。應(yīng)力分布均勻，而且不球形封頭的深度小易沖壓成型。故選用橢圓型封頭。</p><p>　　查[10] P22 附表C，由于本次設(shè)計的換熱器的筒體是無縫鋼管，所以采用以外徑為基準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)橢圓型封頭 EHB</p><

124、p>　　材料選用00Cr17Ni14Mo2厚度粗選為6mm</p><p><b>　　封頭的參數(shù)表如下</b></p><p>　　表4-8 封頭參數(shù)表</p><p>　　DN=Do=426mm，直邊段高度計算用公式</p><p>　　計算得直邊段高度h=25mm</p><p>&l

125、t;b>　　封頭示意圖如下</b></p><p>　　圖4-7 封頭結(jié)構(gòu)尺寸圖</p><p>　　4.4.2 容器法蘭的選取</p><p><b>　?、俜ㄌm形式</b></p><p>　　選取帶頸對焊法蘭（WN）</p><p><b>　　②密封形式的選取&

126、lt;/b></p><p>　　選取凹凸面法蘭（MFM）</p><p>　　材料選用00Cr17Ni14Mo2</p><p><b>　　容器法蘭尺寸</b></p><p>　　查[8]P46標(biāo)4-1 無縫鋼管式筒體的接管法蘭外徑為426mm，其尺寸如表4-9</p><p>　　表