河北工业大学城市学院本科毕业设计（论文）说明书
根据生产经验初定各效传热系数为
K1?1500W/m2?℃、K2?1000W/m2?℃、K3?800W/m2?℃。 有上述数据计算各效蒸发器传热面积如下：
Dr0Q118460.16?2113.2?103A1????283.29m2K1?t1K1?t13600?1500?28Q2W1r'114004.28?2195.5?103A2????334.9m2
K2?t2K2?t23600?1000?28Q3W2r'215627.16?2273.9?103A3????465.6m2K3?t3K3?t33600?800?28.5??????因各效传热面积相差较大，故进行重新计算。 3.2.2 复算各效传热面积
(1) 重新分配总有效传热温差
A??A1?t1?A?2t?2A?t3?t1??t2??t33283.29?25.5?334.9?25.5?465.6?26.577.5?362.6m2A1?t1283.29?25.5??19.92℃?20℃A362.6A?t334.9?25.5'?t2?22??23.55℃?23.5℃A362.6A?t465.6?26.5'?t3?33??34.03℃?34℃A362.6
(2) 重新计算各效汽液相温度
?t1'?根据重新分配的各效温差计算各效气液相温度如下：
t1?T1??t1?151?20?131℃T1'?t1??1?T2?131?2?129℃t2?T2??t2?129?23.5?105.5℃T?t2??2?T3?105.5?3?102.5℃t3?T3??t3?102.5?34?68.5℃T3'?t3??3?68.5?15?53.5℃通过查阅相关数据，汇总各效二次蒸汽相关物性数据如下表
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二次蒸汽 效数 0（生蒸汽） 绝对压力(kPa) 500.0 262.1 110.72 15.0 温度(℃) 151.0 129 102.5 53.5 汽化热r′（kJ/kg） 2113.2 2173.6 2249.0 2370.0 Ⅰ Ⅱ Ⅲ (3) 由热量衡算重新各效水分蒸发量 同理，由如下方程组
?Q1?Dr0?W1r'1?Fcp0?t1?t0???Q2?W1r'1?W2r'2??Fcp0?W1cpw??t2?t1???Q3?W2r'2?W3r'3??Fcp0?W1cpw?W2cpw??t3?t2??W?W?W?W23?1 解得
?D?18637.10kgh?W?13728.39kgh?1??W2?15255.25kgh??W3?16993.41kgh
(4) 复算各效蒸发器传热面积 传热系数同上
复算计算各效蒸发器传热面积如下：
Dr0Q118637.10?2113.2?103A1????364.7m2K1?t1?K1?t1?3600?1500?20Q2W1r'113728.39?2173.6?103A2????352.7m2
?K2?t2?K2?t23600?1000?23.5Q3W2r'215255.25?2249.0?103A3????350.4m2?K3?t3?K3?t33600?800?34因各效传热面积比较接近，故取传热面积为A?360m (5) 核算各效传热系数 核算各效蒸发器传热系数如下
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Dr018637.10?2113.2?103Q1K1?????1519.4W/?m2?℃?A1?t1?A1?t1?3600?360?20Q2W1r'113728.39?2173.6?103K2????979.8W/?m2?℃?
?A2?t2?A2?t23600?360?23.5Q3W2r'215255.25?2249.0?103K3????778.6W/?m2?℃??A3?t3?A3?t33600?360?34各效传热系数经核算后与原估计值相差很小，故计算结果可取。
4、 蒸发器加热室结构设计及强度计算
4.1 加热室中换热管的排布及壳体直径的计算
本设计采用换热管为φ38×3.0、全管长6米的不锈钢换热管。考虑到上下管板各自厚度大约为0.04m，以及换热管突出下管板的长度约为3mm，故换热管的有效换热长度为：l?6?0.003?2?0.04?5.917m。
2a??dl???0.038?5.917?0.706m0∴每根换热管的有效传热面积为：
∴所需换热管总数约为：
n?A360??509.9?510根a0.706
本蒸发器中换热管按正六边形排列，通过查GB151并为了获得较大的操作弹性，选择所需管子总数最大为517根的排列方式，其正六边形的数目为12，对角线上换热管数为25，六角形内管数为469
根据标准，查得φ38的换热管中心距t?48mm。 最外层管子的中心到壳体内壁的距离e取38m。 ∴壳体内径
Di?t?n?1??（1~1.5）e?48??25?1??（1~1.5）?38?1190~1209mm根据标准，圆整后取
DN?1400mm。
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4.2 Ⅰ效加热室强度计算
4.2.1 Ⅰ效加热室壁厚计算及水压试验校核
(1) 加热室设计条件 Ⅰ效加热室设计条件如下
名称 工作介质 工作压力 KPa 进口 工作温度 ℃ 出口 设计压力 KPa 设计温度 ℃ 传热面积 ㎡ 550 150 360 131 550 150 管程 碳酸氢钾混合溶液 0 90 151 壳程 蒸汽，冷凝水 500
(2) 蒸发器壁厚计算及水压试验校核
蒸发器筒体、封头及所有附件、管道组成件的材料均选择为不锈钢0Cr18Ni10Ti
① 筒体壁厚计算 内压筒体厚度计算式为
??
2?????pc
tpc?Di 式中 ?：计算厚度 mm
pc：计算压力 MPa
?：焊接接头系数 此处取?=1
t???a，此处取 ：设计温度下的材料许用应力 MP150℃下材料的
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许用应力为137MPa
Di：筒体内径 mm
550?10?3?1400?????2.82mmt?32?????pc2?137?1?550?10pc?Di
查表得不锈钢钢板负偏差 C1?0.6mm
因为材料为不锈钢，且碳酸钾料液腐蚀比较轻微，所以选取腐蚀裕量
C2?0
∴筒体的名义厚度为?n???C1?C2?3.42mm。 因选用高合金钢做换热设备，故综合考虑后取?n?8mm ② 封头壁厚计算
本设计中所有蒸发器均采用标准椭圆形封头，其厚度计算式为
??pc?Di2?????0.5pct550?10?3?1400??2.81mm?3 2?137?1?0.5?550?10
∵C1?0.6mm、C2?0
∴封头的名义厚度为?n???C1?C2?3.41mm。
取封头壁厚与筒体的壁厚相同，为?n?8mm，直边高度为h?25mm。 ③水压试验压力及强度校核 a) 水压试验压力按下式计算
PT?1.25p
??????t
式中 PT: 内压容器的试验压力，MPa
p：设计压力， MPa
???：试验温度下材料许用应力， MPa
t??? ：设计温度下材料许用应力， MPa
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