技术文章 · 2024-01-07
空温式汽化器设计
空温式汽化器设计
A : 强度计算：
1：承受内压直管的厚度计算：
计算条件：
设计压力：P=2.5Mpa
设计温度：T=50~-196℃
工作介质：LN2， LNG
材 质：6063
管道选择规格：翅片管：Ø32*3
进液管：Ø80*5
出气管：Ø164*7
PDO设计厚度应满足： ts≥ 2(［σ］t Ej + PY) tsd= ts+C1+C2
：翅片管：Ø32*3 的计算：2．5*32 ts≥ = 1.38 mm2*29.5*0.95 + 2*2.5*0.4C1= 1.38*10%=0.138 C2=0 Tsd = 1.38+0.138 =1.52 < 3 mm 满足强度要求P≦｛Ts*〔2(［σ］t Ej + PY) 〕｝÷DO P≦｛3*〔2(29.5 *0.95 + p*0.4) 〕｝÷32P≦ 5.68 MPA故:：翅片管：Ø32*3可受压5.68MPa因此制造时以 2.75 MPA N2作强度试验可承受。
（2）：进液管：Ø80*5 的计算 ： 2.5*80ts≥= 3.45 2*29.5*0.95 + 2*2.5*0.4C1= 3.45*10%=0.345 C2=0tsd= 3.45 + 0.345 = 3.79 < 5mm 满足强度要求P≦｛Ts*〔2(［σ］t Ej + PY) 〕｝÷DO P≦｛5*〔2(29.5* 0.95 + P*0.4) 〕｝÷80P ≦ 5.0 MPA故: 进液管：Ø80*5管可受压5.0MPA 制造时以 2.75 MPAN2作强度试验可承压
（3）：出气管：Ø164*7 的计算 ： 2.5*164ts≥= 5.262*40*0.95 + 2*2.5*0.4C1=0.526C2=0tsd= 5.8 < 7 mm 满足强度要求 P≦｛Ts*〔2(［σ］t Ej + PY) 〕｝÷DOP≦｛7*〔2(40*0.95 + 0.4P) 〕｝÷164 P≦ 3.3MPA故: 出气汇集管：Ø164*7管最高可受压3.3 MPA 制造时以 2.75 MPA N2作强度试验是可承压
B ：换热计算：
条件：设计压力： 2.5MPa；
工作压力： 0.8MPa；
设计温度：-196℃～60℃
工作温度：进口温度： -145℃～-162.3℃
出口温度： 不低于环境温度10℃
极端环境温度：-0.5 ℃ 出口温度：-10.5℃
设计气化能力（LNG）：9000Nm3/hr
1：质量流量：m = 9000*0.73= 6570 kg/h
2: △H=217.56kcal/kg
ΣH=△V*m= 6570kg/h*217.56kcal/kg
=1429369kcal/h
△t= 55.86℃
K=7 kCal/( m2.h. ℃)
S=ΣQ/(K*△t)=1429369/(7 *55.86)
S= 3656 m2
设备换热面积需大于3656m2 。
连续6小时使用取安全系数：1.55
ΣS= 3656 m2 * 1.5 = 5667 m2 。
根据排列: 取翅片总长:5702 m
C: 抗风强度计算:
风级：12级 ；
风速：＞32.6m/s ；
风载荷：0.8KN/m2
脚腿：6063-T5 ；
腿数：16 ；
迎风面积：S1= 7.68 m2 S2= 7.68 m2 S3= 13.74 m2
抗风强度计算: 迎风面风力：F1=800N/m2*7.68 m2= 6144 N
F2=800N/m2*7.68 m2= 6144 N
F3=800N/m2*13.74 m2= 10992 N
弯矩M1max= F1*L1=6144N*11.73m = 72069 Nm
弯矩M1max= F2*L2=6144N*7.8m = 47923 Nm
弯矩M1max= F3*L3=10992N*3.8m = 41770 Nm
Σ弯矩 =161762 Nm
腿截面模数：WX=9.88×10-5 m3(M/WX)= Mmax/WX=161762 Nm/9.88×10-5 m3=16373*105Nm2=1637MPa单腿(M/WX)=1637/16=102.3MpaPb(MPA)=160 Mpa＞102.3 Mpa
16条支腿满足设计要求.
D:抗震强度计算： 8级强度地震；脚腿材料：6063-T5 ； 脚腿条数：24条 CZ=0.5 α1=0.45M (带冰)=10000kg H=14
抗震强度计算： 地震弯矩：M=(16/35)*CZ*α1*M*g*H
=(16/35)*0.5 *0.45*10000*10*14
= 144000Nm
腿截面模数： WX=9.88×10-5 m3
Σ(M/WX)= 144000Nm/9.88×10-5 m3
=1458Mpa
单腿(M/WX)=1458Mpa/24 = 91.2 Mpa
Pb(MPA) (Mpa)=160 Mpa＞91.2Mpa 24条支腿满足设计要求。
本文来自泰燃技术部在项目现场的记录；参数与结论以当年工程实践为准，具体项目请让工程师复核。