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《化工容器封头上盘管几何设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、第28卷 第4期石 油 化 工 设 备Vol.28No.41999年7月PETRO2CHEMICALEQUIPMENTJuly1999文章编号:100027466(1999)0420018205化工容器封头上盘管几何设计X姜英明(上海金山石化设计院,上海 200540) 摘要:化工容器中当内件同时需热交换时(如带搅拌需加热的反应釜),可在容器外壁上设置盘管,设计和制造中要求计算盘管的展开长度,或按照换热面积设计盘管长度。论述了各种容器封头上盘管的布管方案及相应盘管展开长度的计算法,将这些结果移植到Excel的电子表格中使用很方
2、便。关 键 词:封头;盘管;展开长度;几何设计中图分类号:TQ0531202 文献标识码:AGeometricaldesignforcoilinheadofchemicalengineeringvesselJIANGYing2ming(ShanghaiJinshanPetro2ChemicalDesignInstitute,Shanghai200540,China)Abstract:Geometricalcalculationforunfoldinglengthofcoilwhichmaybeusedindishedandc
3、onicalheadforthepurposeofinternalsheattransferareprovided1Mathematicalmodelandcalculationformulaeofcoilindifferentheadsarealsoconstructedanddeduced1Keywords:head;coil;unfoldinglength;geometricaldesign 常见的螺线有阿基米德螺线、对数螺线、抛物螺 此即为盘管的俯视投影方程,其空间方程还应[1,2]线及双曲螺线等,其中前两种能应用在
4、封头的盘包括主视图上的封头方程:管上222,文献[2]中介绍了这两种螺线及其特点。笔者x+yz2+2=1遵循的分析模式:建立封头上盘管布管的画法几何ab22方案;将布管方案转化为解析几何的模型;计算盘管Qz或 2+2=1(3)ab曲线展开长度的微元,进而计算盘管的展开长度;式(1)～(3)构成了椭圆封头上盘管的完整约束将这些结果转化为Excel电子计算书,并利用其中的“Whatif”功能解决按换热面积确定盘管几何参数的问题。1 椭圆封头上盘管布置及展开长度111布管方案在椭圆封头上布置盘管,使盘管在俯视图上的投影为阿基米德螺线,
5、见图1,即:Q=pHö(2P)(1)式中,H∈[H1,H2],H1,H2的取值范围按文后第4节选取,以下相同。上述极坐标方程亦可表示为下面的直角坐标参数方程:图1 椭圆封头上的盘管x=QcosH=pHcosHö(2P)(2)方程,这样,盘管的布管方案已确定,下面讨论盘管y=QsinH=pHsinHö(2P)X收稿日期:1999201220作者简介:姜英明(19692),男(汉族),江苏苏州人,工程师,1991年毕业于华东理工大学化工机械系,获学士学位,现从事压力容器分析设计及有限元软件的编制工作。©1995-2004Tsingh
6、uaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved. 第4期 姜英明:化工容器封头上盘管几何设计·19·22在主视图上的分布情况。则 ds=s(H)dH(10)将主视图方程(3)两边取微分并整理,有:由式(4)和式(1)得:bQdQbQdQdz=-(4)dz=-=aa2-Q2aa2-Q22 以差分近似代替微分:p≈dQ,$z≈dz,有:b[pö(2P)]H-d(11)aa2-[pHö(2P)]2bQ$z=-p(5)aa2-Q2b2(2P)]22[pHö令z
7、(H)=2[pö(2P)]22 上式中,当Q∈[0,a]时,$z的分布曲线见图2,aa-[pHö(2P)](12)从式(5)及图上可以看出,当盘管在俯视图上按阿基22则 dz=z(H)dH(13)米德螺线布置时,主视图上相邻两盘管的垂直间距由此,式(6)变为:$z近似按式(5)分布,亦即当相邻两盘管的水平间22距为p时,垂直间距û$zû从封头中心至封头边缘的d#=ds+dz=变化是由小变大。正是由于这一特点提示我们,椭圆s(H)+z(H)dH(14)封头上盘管的布置不宜采用对数螺线,因为对数螺所以椭圆封头上盘管的展开长度为:H
8、线的螺间距按等比级数增加,在封头顶部螺线密集,2#=∫d#=∫s(H)+z(H)dH(15)H封头边缘螺线稀疏,因而不能紧凑且均匀地布置盘1管,而阿基米德螺线则能满足这一要求,故适用于椭 由式(9)和式(12)可以看出上式的积分是很难圆封头上的盘管。求出的,为
