试验压力则所用材料在常温时，则因，故水压试验满足要求气压试验则因，故水压试验满足要求封头壁厚计算封头采用标准椭圆形封头，材料采用，则由于管箱壁厚取故封头厚度圆整取在此情况了压力试验般都满足要求标准椭圆形封头结构形式如图图标准椭圆形封头结构管箱结构管箱结构尺寸确定管箱的作用是把由管道来的管程流体均匀分布到各传热管和把管内流体汇集在起送出，本设计采用单程换热器，其结构如图图管箱结构形式管箱所要确定的尺寸主要是由排管图确定的分程隔板位置尺寸，由壳程直径决定的管箱直径以及管箱长度尺寸，管箱长度尺寸的确定是以保证流体分布均匀流速合理以及强度因素来限定最小长度，而已制造安装方便来限制最大长度的。还要求管箱上各相邻焊缝之间距离大于或等于，且应大于或等于，为管箱壁厚，单程管箱采用轴向接管时，接管中心线上的管箱长度应大于或等于接管内径的即综合考虑管箱应有足够空间来均匀输送流体，由标准椭圆形封头曲面高度，直边高度为，质量为取，则管箱筒节长为管箱法兰换热器常采用的法兰结构形式为平焊法兰及对焊法兰。法兰封面形式平面凸凹面和榫槽面。法兰的结构形式和密封面形式，应根据使用介质设计压力设计温度公称直径等因素来决定。设备法兰标准有甲型平焊法兰乙型平焊法兰长颈对焊法兰甲型平焊法兰选用的压力范围为,乙型平焊法兰选用的压力范围为，长颈对焊法兰选用的压力范围为。法兰尺寸如表表甲型平焊法兰系列尺寸公称直径法兰螺柱规格数量根据设计条件，管箱法兰选取甲型平焊法兰，如图图管箱法兰结构垫片设备垫片标准主要有非金属软垫片缠绕垫片金属包垫片般情况下非金属软垫片适用于甲型平焊法兰乙型平焊法兰长颈对焊法兰，法兰密封面形式为光滑密封面和凹凸密封面，缠绕垫片适用于乙型平焊法兰长颈对焊法兰，法兰密封面形式为光滑密封面凹凸密封面榫槽密封面。金属包垫片适用于乙型平焊法兰和长颈对焊法兰，法兰密封面形式为光滑密封面凹凸密封面榫槽密封面。垫片的外径内径，按相应垫片标准选取。也可按所选用的法兰的密封面形式尺寸定取，这时可由公称直径定垫片的内径，在参考标准给出的法兰垫片宽度求得垫片外径。垫片的选择要综合考虑操作介质的性质操作压力操作温度以及需要密封程度，对垫片本身要考虑垫片性能，压紧面形式，螺栓力大小以及拆装后复用的次数，对高温高压的情况般多采用金属垫片，中温中压可采用金属与非金属组合式或非金属垫片，中低压情况多采用非金属垫片，高真空或深冷温度下以采用金属垫片为宜。根据条件要求，再沸器属于低压容器，根据工作压力，工作温度，所以采用密封垫圈宽的石棉橡胶垫片平形，厚度为。固定管板计算管板比起圆平板其受力复杂得多，且这些力往往难以估计，本设计采用法计算管板强度，法是把管板当作承受均布载荷且放置在弹性基础上的圆板，计入孔削弱的影响，计算最大弯曲应力，管板孔直径和允差如下表表换热管和管板孔直径允许偏差换热管外径允许偏差Ⅰ级Ⅱ级管板管孔直径Ⅰ级Ⅱ级允许偏差Ⅰ级Ⅱ级又要求知，本设计压力属低压，故选用Ⅱ级管板采用，换热管采用号碳素钢假设管板厚度取总换热换管数量根管壁金属的横截面积为开孔强度削弱系数单程两管板间换热管有效长度估取计算系数则按管板简支考虑，依值查图图图得又查得和号钢的弹性模量为筒体壳壁金属的横截面积筒体内径截面积管板上管孔所占的总截面积则管子与筒体刚度比系数子上的轴向力则壳体最大应力换热管最大应力又因故满足设计要求，本换热器不需要设置膨胀节开孔补强设计由于各种工艺和结构上的要求，不可避免地要在容器上开孔并安装接管，开孔以后，除削弱器壁的强度外，在壳体和接管的连接处，因结构的连接性被破坏，会产生很高的局部应力，给容器的安全操作带来隐患，因此压力容器设计必须充分考虑开孔的补强问题。压力容器接管补强结构通常采用局部补强结构，主要有补强圈补强壁厚补强和整锻件补强。而开孔补强设计准则有等面积补强和极限分析补强，般设计都用等面积补强设计准则，压力容器常常存在各种强度裕量，例如接管和壳体实际厚度往往大于强度需要的厚度，接管根部有填角焊缝，焊接接头系数小于但开孔位置不在焊缝上，这些因素相当于对壳体进行了局部加强，降低了薄膜应力从而也降低了开孔处得最大应力，因此，对于满足定条件的开孔接管，可以不予补强。规定，当在设计压力小于或等于的壳体上开孔，两相邻开孔中心的间距对曲面间距以弧长计算大于两孔直径之和的两倍，且接管公称直径小于或等于时，只要接管最小厚度满足下表要求，就不另行补强，不另行补强尺寸如表表不另行补强的接管最小厚度接管公称直径最小厚度所以依据标准，甲醇出口管需要进行开孔补强校核，等面积补强设计方法主要用于补强圈结构的补强计算，基本原则就是使有效补强的金属面积等于或大于开孔所削弱的金属面积。等面积补强法是以无限大平板上开小圆孔的孔边应力分析作为其理论依据，但实际的开孔接管时位于壳体而不是平板上，壳体总有定的曲率，为减少实际应力集中系数与理论分析结果之间的差异，必须对开孔的尺寸和形状给予定的限制。对开孔最大直径做了如下限制圆筒上开孔的限制，其内径时，开孔最大直径，且当其内径时，开孔最大直径，且。开孔补强采用等面积补强法，由工艺设计给定的接管尺寸为，考虑实际情况选号钢，，。接管计算厚度接管有效厚度开孔直径接管有效补强宽度接管外侧有效补强高度需补强面积可以作为补强的面积为因故该接管补强的强度足够，不需要另设补强结构接管按要求取壳程进汽口管为壳程出汽口管为管程进口管为管程出口管为接管伸出长度确定接管伸出壳体或管箱壳体外壁的长度，主要考虑法兰形式焊接操作条件螺栓拆装，有无保温及保温厚度等因素决定，般最短应符合下式其中为接管法兰厚度，为接管法兰的螺母厚度，为保温层厚度，为接管伸出长度接管法兰选用带颈平焊钢制管法兰蒸汽进口法兰冷凝水出口法兰甲醇进口法兰甲醇出口法兰则蒸汽进口伸出长度蒸汽出口伸出长度甲醇进口伸出长度甲醇出口伸出长度上述估算后应圆整到标准尺寸由表的接管伸出长度圆整接管安装位置最小尺寸确定不带补强圈为考虑焊缝影响，般取倍壳体壁厚且不小于则蒸汽进口蒸汽出口接管安装结构尺寸如图图壳程接管安装位置排气排液为提高传热效率，排除或回收工作残夜气，凡不能借助其他接管排气排液的换热器壳程和管程的最高最低点，分别设置排气排液接管，排气排液接管的端部必须与壳体和管箱壳体内壁平齐。立式换热设备，壳程的介质为蒸汽时排气可采用在筒体上部开设不小于的孔，排液时在筒体底部开设小孔，排气管选用，排液管选用换热管壳程排液口如图，排汽口如图图换热管排液口图换热管排汽口支座的选择支座是用来支承容器及设备重量，并使其固定在位置的压力容器附件，在些场合还受到风载荷地震载荷等动载荷的作用，压力容器支座的结构形式很多，根据容器自身的安装形式，支座可以分为两大类立式容器支座和卧式容器支座，因本设计采用的是立式再沸器，故选用立式容器支座。立式容器有耳式支座支承式支座腿式支座和裙式支座等四种支座，中小型直立容器采用前三种支座，高大的塔设备则广泛采用裙式支座。耳式支座又称悬挂式支座，它由筋板和支脚板组成，广泛用于反应釜及立式换热器等直立设备上，优点是简单轻便，但对器壁会产生较大的局部应力，因此，当容器较大或器壁较薄时，应在支座与器壁间加不锈钢垫板耳式支座分为型短臂和型长臂两类，每类又有带垫板和不带垫板两种，不带垫板的分别以和表示，型耳式支座有较大安装尺寸，当容器外面包有保温层，或者将容器直接放置在楼板上时，宜选用型。根据设计要求，采用型耳式支座。查标准椭圆形封头重为筒体管板重量估算法兰重量估算管子重量估算介质甲醇溶液重量估算则设备总质量为取水平地震力水平风载荷则耳式支座实际承受载荷的近似计算由，耳式支座主要尺寸如表表耳式支座主要尺寸允许载荷,容器公称直径高度底板垫板允许载荷,支座号型筋板地脚螺栓支座质量型型型型由计算和标准耳式支座主要尺寸选取型耳式支座，耳式支座结构形式如图图换热器筒体耳式支座结构形式第三章结论此次设计全面了解了换热器的工作原理和结构设计，熟练地应用了绘图软件。在设计初期，翻译了英文文献，利用文献检索查阅了大量的资料，为设计后期做了充分的准备。在设计阶段，详细的阅读了设计任务书，查阅资料了解再沸器工作原理，再沸器的种类及性能，对甲醇提纯的生产过程做出了工艺流程图，了解了如何制取满足工艺要求的方法。然后根据工艺条件，初选再沸器的换热管型号和数量，进行机械设计，边设计边校核，再边修改，最后确定再沸器的结构尺寸。甲醇再沸器选择列管式换热器立式安装，是蒸馏塔蒸发甲醇液体的部分，利用其高效的传热技术提高了甲醇制取的浓度，目前各企业选用热虹吸式再沸器，其结构简单，安装方便。甲醇制取需用卫生级板材，选用不锈钢材料可以有效地保证酒精的卫生度，并合理的选择了管件。在这期间懂得了设计的严谨性和标准性，完善了本专业的系统学习，为这四年的专业学习画上了个圆满的句号，但学无止境还有很多需要学习的，也为步入社会从事设计工作做了个准备工作。主要参考文献顾芳珍，化工设备设计基础，大学出版社郑津洋主编，过程设备设计基础，化学工业出版社王菲主编，化工设备用钢，化学工业出版社蔡纪宁编，化工设备机械基础，化学工业出版社匡国柱编，化工单元过程及设备课程设计，化学工业出版社蔡