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关于换热器的转换的改良探究? 为了保证转化工段的热平衡,减少热损失,一些中、小规模的冶炼烟气制酸装置常选用带内换热器的转化器。在传统的设计中,这种转化器往往需要在外壳体上增设膨胀节,以致影响了转化器壳体的强度、刚度及使用寿命;另外往往把上部的催化剂层支撑在内换热器的上管板上,造成对换热器强度、气体分布及管子排列等不利的影响,同时也增加了转化器壳体的负重。本文将就这些问题进行讨论,并提出一些新的设计方法。 1内换热器膨胀环的设计 11结构形式 由于带内换热器的转化器壳体受力情况比较复杂,如果在壳体上增设膨胀节,为保证壳体强度,其膨胀节就不能象普通换热器上的膨胀节一样有较大的柔性。因此,补偿能力有限,只能减小少部分壳体与管束之间由于热膨胀而产生的温差应力。 鉴于这些原因,根据弹性管板换热器原理,设计了内换热器的一种补偿结构。该结构是在内换热器的下管板和壳体联接处设置一个膨胀环。设置膨胀环后,由于膨胀环相对于壳体而言柔性大得多,较小的轴向力就能产生较大的轴向变形,因而壳体与管束之间由于热膨胀而产生的温差应力将大为减少。 12膨胀环应力近似计算 121膨胀环轴向力、轴向刚度和轴向位移计算在转化器操作时,换热管、壳壁因各自升温至t、s而产生不同的自由伸长量t、s。假定由于温度和材质的原因,t s,但由于管子与壳体是通过管板和膨胀环而连成一体的,管子与壳体加膨胀环的最终伸长量必定相等,因此管子被压缩而壳体被拉伸,同时膨胀环被拉伸。 管子因温升而产生的自由伸长量t=t(t-0)L,壳体因温升而产生的自由伸长量s=s(s-0)L,由于刚性连接,管、壳加膨胀环的最终伸长量均为,管子实际被压缩量为t-,而壳体加膨胀环被拉伸量为-s,相互间产生大小相等、方向相反的温差轴向力F. 按虎克定律t-=FLEtna-s=FLEstAs ex合并上面两式,可得t-s=FLEtna FLEstAs ex(1)由于膨胀环的应力较为复杂,近似将膨胀环展开为一等截面曲杆,这样计算刚度的力学模型近似于标准释义中的U形膨胀节力学模型。为简化计算,可以把膨胀环近似地视作U形膨胀节的半个波进行刚度计算。 由附录E中的(E-18)式得膨胀节一个波的轴向刚度为:K=17mDmEbtCf(p C2h)3N/mm(2)因现将膨胀环视作U形膨胀节的半个波,因此膨胀环的轴向弹性刚度应为一个波刚度的2倍,即膨胀环的轴向刚度Ka=2K;又因膨胀环的轴向位移ex=FKa,将此2式代入式(1)得:F=(t-s)/(LEtna LEstAs 12K)(3)122膨胀环应力计算对于带内换热器的转化器的膨胀环,由于由内压和轴向位移引起的膨胀环周向、径向薄膜应力大大小于由内压和轴向位移引起的弯曲应力,因此在实际工程计算中可以忽略周向、径向薄膜应力。但本文为应力计算的完整,用文献1附录E中的式(E-3)、(E-4)、(E-6)计算周向、径向薄膜应力。 由内压引起的膨胀环周向薄膜应力计算式为: 1=PDm2mp(10571 2hW)MPa (4)由内压引起的膨胀环径向薄膜应力计算式为: 2=Ph2mpMPa (5)由轴向位移引起的膨胀环径向薄膜应力计算式为: 4=Ebt(p C2)2e2h3CfMPa (6)从文献1标准释义中可知,由内压引起的U形膨胀节径向弯曲应力是按长度为膨胀节波高h的两端固定的均布载荷梁模型进行计算。现也采用同一力学模型利用文献1附录E中的公式(E-5和E-7)计算由内压引起的膨胀环径向弯曲应力和由轴向位移引起的膨胀环径向弯曲应力,但由于膨胀环和U形膨胀节结构的差别,公式中的修正系数Cp和Cd应有所不同,为计算简便,这里用文献1附录E中的修正系数Cp和Cd进行近似计算。 13膨胀环设计实例某铜冶炼厂烟气制酸装置,5000mm的转化器内设一换热器。已知条件如下:管内平均温度t=4155#,管间平均温度s=294#,换热管规格为57mm35mm、L=3500mm,换热管数量n=624根,管间压力大于管内压力,压差为P=0012MPa,壳体内径5250mm,壳体壁厚12mm;膨胀环的波高h=500mm,膨胀环的D0=4250mm,膨胀环的过渡圆角半径r=100mm,p=6mm,C2=2mm,m=1;壳体材料选用Q235-A,管子和膨胀环材料都选用20号钢,为简化计算设E=Et=Est=Ebt=165105MPa. 由已知条件求得Dm=4750mm.查文献1附录E图E3得Cf=12.由式(2)得:K=171475016510512(6 2500)3=455103N/mm又取=t=s=1310-7,求得t-s=553mm,na=366912mm2,As=198373mm2,将这些参数和E、K代入式(3)得轴向力F:由轴向力F、轴向刚度Ka求得膨胀环的轴向位移为:ex=50323MPa,因此由123节的强度条件得知各项应力均能满足条件。 2催化剂层支撑结构的设计 在以往的设计中,直径较小的转化器,催化剂层的支撑大多采用贯穿转化器内部的横梁结构,不用立柱;直径较大的转化器,则需要使用立柱,而立柱常常支撑在内换热器的上管板上。这些结构包括下述缺点:使内换热器上管板受力情况复杂,影响管子排列和气体分布,同时增加了转化器壳体的负重。作者现设计了一种支撑结构。 这种结构是在转化器的内部使用一根中心立柱,中心立柱连续穿过催化剂层和内换热器直到转化器顶部。内换热器中部设一中心套管,让中心立柱从中穿过,中心立柱和转化器壳体共同支撑催化剂层。这种结构有下列优点:a支承结构简单,适用于内径大约为2555m的转化器。 b内换热器的上管板不用承受催化剂层的重量。同时由于催化剂层的部分重量直接通过中心立柱传递到转化器底板上,也使转化器壳体受力减少。 c有利于转化器内部的气体分布。 这种结构特别适用于只在转化器的中、下部设置内换热器和转化器直径较大的场合。 由于这种结构的中心立柱穿过内换热器,为防止漏气,中心套管和中心立柱之间须采取适当的密封措施,可以用填料密封。 3总结 在罗平锌冶炼厂、贵州铁路铅锌冶炼厂的转化器设计中,作者用本文介绍的方法设计了带膨胀环的内换热器;在易门铜冶炼厂的转化器设计中,作者用本文介绍的方法设计了带膨胀环的内换热器和中心立柱。从几年的使用情况看,这种膨胀环补偿结构能减少管束的泄漏;由于对膨胀环进行了喷铝处理,几年来未发现膨胀环泄漏情况;中心立柱结构稳定,催化剂层支撑稳定,中心立柱和内换热器中心套管间的密封情况较好。 由于膨胀环的受力情况复杂,本文提出的膨胀环应力计算,只能供设计参考。 查看更多
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为什么PLC可以取代传统的继电器+接触器控制? PLC现在非常普及,几乎通用于工业生产和科技的发展,逐渐取代了传统的接触器控制和继电器控制系统,很多人不禁会问:PLC到底是怎么替代传统的继电器控制和接触器控制系统的? PLC具有多种功能元件。 PLC内部许多具有不同功能的元件,这些元件是由电子电路和存储器组成的。例如,输入继电器(X)是由输入电路和输入映像寄存器组成的,输出继电器(Y)是由输出电路和输出映像寄存器组成,定时器(T)、计数器 (C)、辅助继电器(M)、状态继电器(S)、数据寄存器(D)、变址寄存器(Ⅴ、Z)等都是由存储器组成的。 为了把它何与通常的硬件元件区分开,通常把这些元件称为软元件,它们是等效抽象的模拟的元件,并非实际的物理元件。以工作过程来看,只注重元件的功能,按元件的功能给予名称,并且每个元件都是有确定的地址编号。 1、输入继电器(X); 它与PLC的输入端子相连,是PLC接收外部开关信号的大门,PLC通过输入端子将外部信号状态读入并存储在输入映像寄存器中。与输入端子连接的输入继电器是光电隔离的电子继电器,在PLC程序中其动合触点、动断触点很多很多。 例如FX2NPLC的输入继电器采用八进制地址编号,如Xo~X7、X10~X17、X20~X27等。 PLC输入信号的接线图参考下面图示: 如把启动按钮SB1信号和停止按钮SB2信号送入到PLC,分别把其一端接到Xo求X1,另一端接到输入端的CoM场,即可把对应的按钮开关信号送入PLC中。如果SB1按钮为0FF状态,则在PLC程序中的Xo的所有触点都是保持原有状态,即动合触点保持断开,动断触点保持闭合。如果SB1按钮为0N状态,则在pLC程序中的X0的所有触点都要动作,即动断触点断开,动合触点闭合。 2、输出继电器(Y); 输出继电器与PLC的输出端子相连,它是PLC向外部负载发送信号的窗口。输出继电器是用来将PLC的输出信号传送给输出单元,再由输出单元来驱动外部负载。在PLC程序中有输出继电器的线圈及其触点。 在程序中其线圈一般只出现一次,而其触点可以不受限制。其地址编号与输入继电器类似,采用八进制地址编号,如Y0~Y7、Y10~Y17、Y20~Y27等。 当PLC程序中的Y0线圈状态接通为0N时,则程序中Y0的所有触点就会动作,动合触点闭合,动断触点断开。并且在外围电路(见上图所示),Y0端子与C0M1端子会连通,则Y0所控制的负载HL1就会接通其工作电源而点亮。当程序中Y0的线圈断开为0FF时,程序中Y0的所有触点保持原来状态,动合触点断开,动断触点闭合。并且在外围电路中,Y0端子与C0M1端子会断开,则Y0所控制的负载HL1未接通,其工作电源控制的灯不亮。 学习PLC靠老师教一部分,主要靠自己动手,并且要系统的学习PLC的一系列知识。刚开始入门觉得有点难,等你尝到它的其中乐趣时,可以说恋恋不舍。学习时一步一个脚印,由浅而深,由简单到复杂,技术没有捷径可走! 查看更多
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简介
职业:福建闽海石化有限公司 - 销售
学校:中国石油大学(华东) - 化学化工学院
地区:贵州省
个人简介:一个人看一堆小丑表演。查看更多
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