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

（1）：翅片管：Ø32*3 的计算：

2．5*32

ts≥ = 1.38 mm

2*29.5*0.95+ 2*2.5*0.4

C1= 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) 〕｝÷32

P≦ 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*80

ts≥ = 3.45 2*29.5*0.95 + 2*2.5*0.4

C1= 3.45*10%=0.345 C2=0

tsd= 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) 〕｝÷80

P ≦ 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*164

ts≥ = 5.26

2*40*0.95 + 2*2.5*0.4

C1=0.526 C2=0

tsd= 5.8 < 7 mm 满足强度要求

P≦｛Ts*〔2(［σ］t Ej + PY) 〕｝÷DO

P≦｛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

Σ(M/WX)= Mmax/WX=161762 Nm/9.88×10-5 m3=16373*105Nm2

=1637MPa

单腿(M/WX)=1637/16=102.3Mpa

Pb(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

C Z =0.5 α

1

=0.45M (带冰)=10000kg H=14

抗震强度计算：地震弯矩：M=(16/35)*C

Z *α

1

*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。