流量為260t-h臥式蒸汽冷凝器的設(shè)計【過程裝備與控制工程類】【說明書+CAD】

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Heat exchanger can be a single device, such as a heater, cooler and steam condenser, etc. But also part of the process equipment, such as waste heat recovery unit in petrochemical industry, coal industry, and so on. Temperature heat exchanger are two different materials in a heat exchanging equipment, eventually achieve the material cooling, or heating equipment for the purpose of cold material. This heat exchanger is steam condenser is very common in into during equipment, the heat exchanger has the advantages of resistance to high pressure, low cost, convenient cleaning is unfavorable and scale advantages. Known condition is: the design pressure for tube side and shell side, working temperature tube side and shell side, the design temperature tube side and shell side, the medium as the water passes, shell side medium is water vapor. Based on the heat transfer area of the given conditions. Considering the characteristic of medium etc factors, using (material) seamless steel tube, this design USES the root heat exchange tube can meet the change of heat. Set rod of 6 root number, calculate the cylinder diameter. Completed the pressure drop calculation, strength calculation, opening reinforcement, short tube box section wall thickness calculation, etc. In strength design, strength design basis for cylinder, head and checking, according to the inlet connection of traffic and exports over the selection of nozzle diameter, opening reinforcement method on the basis of equal area reinforcement calculation. The design of flange, tubesheet extended and do according to the hypothesis of elastic support for tube plate design and checking, tube plate and the heat exchange tube connections for welding, rod and tube plate to the threaded connection structure. At the same time, for the horizontal vessel saddle checking. This design make full use of material, is more occasions. 608 more embodies the heat exchange tube, so the heat exchange efficiency. At the same heat exchanger in the heat exchanger is very cheap and safe. So the heat exchanger occupies an important position in the factory. Key words: Fixed tube sheet； Heat exchanger； Different materials； reinforcing 目 錄 第一章?lián)Q熱器傳熱工藝計算 1 1.1原始數(shù)據(jù) 1 1.2定性溫度及確定其物性參數(shù) 1 1.3傳熱量與水蒸氣流量計算 2 1.4有效平均溫差計算 3 1.5管程換熱系數(shù)計算 4 1.6 結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計 5 1.7殼程換熱系數(shù)計算 6 1.8 總傳熱系數(shù)計算 7 1.9 管壁溫度計算 8 1.10 管程壓力降計算 8 1.11 殼程壓力降計算 9 第二章固定管板式換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計計算 12 2.1 換熱管材料及規(guī)格的選擇和根數(shù)的確定 12 2.2 布管方式的選擇 12 2.3 筒體內(nèi)徑的確定 13 2.4 筒體壁厚的確定 13 2.5 筒體水壓試驗 14 2.6 封頭厚度的確定 14 2.7 管箱短節(jié)壁厚計算 15 2.8 管箱水壓試驗 16 2.9 管箱法蘭的選擇 16 2.10 管板尺寸的確定及強度計算 17 2.11 是否安裝膨脹節(jié)的判定 30 2.12 防沖板尺寸的確定 30 2.13 折流板尺寸的確定 31 2.14 各管孔接管及其法蘭的選擇 32 2.15 開孔補強計算 37 2.16 支座的選擇及應(yīng)力校核 40 2.16.1 支座選擇 40 2.16.2 鞍座的應(yīng)力校核 40 參考文獻 45 致謝 46 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第一章 換熱器傳熱工藝計算 第一章 換熱器傳熱工藝計算 1.1原始數(shù)據(jù) 管程水的進口溫度=20℃ 管程水的出口溫度=85℃ 管程水的工作壓力=2.2MPa 管程水的流量=260000kg/h 殼程水蒸氣的入口溫度=164.97℃ 殼程水蒸氣的出口溫度=80℃ 殼程水蒸氣的工作壓力=0.7MPa 1.2定性溫度及確定其物性參數(shù) 管程水的定性溫度 管程水密度查物性表得 管程水比熱查物性表得 管程水導熱系數(shù)查物性表得=0.6557w/(m·℃) 管程水黏度=5.229×10-4pa·s 管程水普朗特數(shù)查物性表得Pr1=2.96 殼程水蒸氣定性溫度 殼程水蒸氣冷凝點： 冷卻段： 冷凝段： 殼程水蒸汽密度查物性表得： 冷卻段：=943.4kg/m3 冷凝段: =4.122kg/m3 殼程水蒸汽比熱查物性表得： 冷卻段：=4.258KJ/(kg·℃) 冷凝段：=2.583KJ/(kg·℃) 殼程水蒸汽導熱系數(shù)查物性表得： 冷卻段：λ2=0.688w/(m·℃) 冷凝段：=0.0313w/(m·℃) 殼程水蒸汽粘度： 冷卻段： 冷凝段： 殼程水蒸汽普朗特數(shù)查物性表得： 冷卻段： 冷凝段： 1.3傳熱量與水蒸氣流量計算 取定換熱效率η=0.98 則設(shè)計傳熱量: Q0=G1×Cp1×()×1000/3600 =260000×4.178×(85-20)×1000/3600 =1.9613×107w 由導出水蒸氣氣流量G2，r為時的汽化潛熱 r=2763.5J/kg 水蒸氣流量： =6.4kg/s 冷卻段傳熱量： 冷凝段傳熱量: 設(shè)冷凝段和冷卻段分界處的溫度為 根據(jù)熱量衡算: ·η ℃ 1.4有效平均溫差計算 逆流冷卻段平均溫差: ℃ 逆流冷凝段平均溫差:△ 參數(shù)： 參數(shù)： 換熱器按單殼程2管程設(shè)計則查圖2-6(a)，得: 溫差校正系數(shù) ?=0.84 有效平均溫差： 冷凝段： 參數(shù)： 參數(shù)： 換熱器按單殼程2管程設(shè)計則查圖2-6(a)，得: 溫差校正系數(shù) ?=0.89 有效平均溫差:=?=0.89×138.5=123.3℃ 初選冷卻段傳熱系數(shù): 1.5管程換熱系數(shù)計算 初選冷凝段傳熱系數(shù): 則初選冷卻段傳熱面積為: 選用?25×2.5的無縫鋼管做換熱管 則: 管子外徑d0=25mm 管子內(nèi)徑di=20mm 管子長度L=4500mm 則需要換熱管根數(shù): 可取換熱管根數(shù)為390根. 管程流通面積： 管程流速: 管程雷諾數(shù): 管程冷卻段的定性溫度: 管程冷卻段傳熱系數(shù): 管程冷凝段的定性溫度: 管程冷凝段傳熱系數(shù): 1.6 結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計 查GB151-1999 知管間距按1.25d0取 管間距:s=0.032 m 管束中心排管數(shù)：根，取29根 則殼體內(nèi)徑: 圓整為:Di=1m 則長徑比; 合理 弓形折流板的弓高: h=0.2Di=0.2*1=0.2m 折流板間距: 折流板數(shù)量: 1.7殼程換熱系數(shù)計算 殼程流通面積: 殼程流速: 冷卻段: 冷凝段: 殼程當量直徑: ① 冷凝段管外壁溫度假定值: 膜溫： 膜溫下液膜的粘度:188.3× 膜溫下液膜的密度:917.3 膜溫下液膜的導熱系數(shù)： 正三角形排列 冷凝負荷:Г= 殼程冷凝段雷諾數(shù): 殼程冷凝段傳熱系數(shù): ②冷卻段管外壁溫假定值: 冷卻段雷諾數(shù)： 壁溫下水粘度: 粘度修正系數(shù)； 殼程傳熱因子查圖2-12得: 冷卻段殼程換熱系數(shù): 1.8 總傳熱系數(shù)計算 查GB-1999 第138 頁可知 水蒸汽的側(cè)污垢熱阻: 管程水選用地下水，污垢熱阻為: 由于管壁比較薄，所以管壁的熱阻可以忽略不計 冷卻段總傳熱系數(shù): 傳熱面積比為: （合理） 冷凝段總傳熱系數(shù): 傳熱面積比為: (合理) 1.9 管壁溫度計算 設(shè)定冷凝段的長度:=2.0424m 冷卻段的長度: 冷卻段管外壁熱流密度計算: 冷卻段管外壁溫度: 誤差不大 冷凝段管外壁熱流密度計算: 冷凝段管外壁溫度: 1.10 管程壓力降計算 管程水的流速: 管程雷諾準數(shù): 管程摩擦系數(shù): 壓降結(jié)垢校正系數(shù): 沿程壓降: 管程數(shù): 管程回彎次數(shù): 回彎壓降: 取管程出入口接管內(nèi)徑: 管程出入口速: 局部壓降: 管程總壓降: 管程允許壓降: 即壓降符合要求。 1.11 殼程壓力降計算 殼程當量直徑: 殼程流通面積: 殼程流速: 冷卻段: 冷凝段: 殼程雷諾數(shù): 殼程冷卻段雷諾數(shù): 殼程冷凝段雷諾數(shù): 查表殼程摩擦系數(shù): 冷卻段: 冷凝段: 殼程粘度修正系數(shù): 冷卻段: 冷凝段: 管束周邊壓降:冷卻段管束周邊壓降: 冷凝段管束周邊壓降: 導流板壓降: （無導流板） 查表取殼程壓降結(jié)垢系數(shù): 冷卻段： 冷凝段： 取殼程進口接管內(nèi)徑: 殼程出口接管內(nèi)徑: 殼程出口流速: 殼程進口流速: 局部壓降: 冷卻段： 冷凝段：殼程總壓降: 冷卻段殼程總壓降: 冷凝段殼程總壓降: 殼程允許壓降: 即壓降符合要求 即壓降符合要求 46 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章 固定管板式換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計計算 第二章 固定管板式換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計計算 2.1 換熱管材料及規(guī)格的選擇和根數(shù)的確定 序號 項目 符號 單位 數(shù)據(jù)來源及計算公式 數(shù)值 1 換熱管材料 #20 2 換熱管規(guī)格 3 傳熱面積 A ㎡ 214.6 4 換熱管數(shù) Nt 根 608 5 拉桿直徑 dn mm GB151-1999《管殼 式換熱器》表43 16 6 拉桿數(shù)量 根 GB151-1999《管殼 式換熱器》表44 6 2.2 布管方式的選擇 序號 項目 符號 單位 數(shù)據(jù)來源和數(shù)據(jù)計 算 數(shù)值 1 正三角形 GB151-1999 圖11 2 換熱管中心距 S mm GB151-1999 表12 32 3 隔板槽兩側(cè)相鄰 管中心距 Sn mm GB151-1999 表12 44 2.3 筒體內(nèi)徑的確定 序號 項目 符號 單位 數(shù)據(jù)來源和計算公 式 數(shù)值 1 換熱管中心 距 S mm GB151-1999 表12 32 2 換熱管根數(shù) Nt 根 608 3 管束中心排 管根數(shù) Nc 根 29 4 換熱管外徑 d0 mm 25 5 到殼體內(nèi)壁 最短距離 b3 mm 8 6 筒體內(nèi)徑 Di mm 996 7 實取筒體公 稱直徑 Di mm JB/T4737-95 1000 8 布管限定圓 直徑 Dl mm 980 2.4 筒體壁厚的確定 序號 項目 符號 單位 數(shù)據(jù)來源和計算公 式 數(shù)值 1 計算壓力 0.77 2 筒體內(nèi)徑 見三-8 1000 3 筒體材料 20R 4 設(shè)計溫度下 筒體材料的 許用應(yīng)力 GB150-1998 表4-1 鋼板許用應(yīng) 力 123 5 焊接接頭系 數(shù) 0.85 6 筒體計算厚 度 3.7 7 腐蝕裕量 2 8 負偏差 0 9 設(shè)計厚度 5.7 10 名義厚度 GB151-1999 項目 5.3.2 表8 8 11 有效厚度 6 12 設(shè)計厚度下 圓筒應(yīng)力 64.6 13 校核 14 設(shè)計溫度下 圓筒的最大 許用工作壓 力 1.25 2.5 筒體水壓試驗 序號 項目 符號 單位 根據(jù)來源及計算公式 數(shù)值 1 實驗壓 力 1.04 2 圓筒薄 膜應(yīng)力 87.2 3 校核=187.4Mpa 合格 2.6 封頭厚度的確定 序號 項目 符號 單位 數(shù)據(jù)來源和計算公 式 數(shù)值 1 封頭內(nèi)徑 1000 2 計算壓力 2.42 3 焊接接頭系數(shù) 0.85 4 封頭材料 Q345 5 設(shè)計溫度下許 用壓力 GB151-1999 項目 5.3.2 表4-1 170 6 標準橢圓封頭 計算厚度 8.41 7 腐蝕裕量 1 8 負偏差 0 9 設(shè)計厚度 9.41 10 名義厚度 GB151-1999 項目 5.3.2 10 11 實取名義厚度 10 12 有效厚度 9 13 曲面高度 JB/T4737-95續(xù)表1 14 直邊高度 JB/T4737-95續(xù)表1 15 內(nèi)表面積 A JB/T4737-95續(xù)表1 16 容積 V JB/T4737-95續(xù)表1 17 質(zhì)量 m JB/T4737-95續(xù)表1 2.7 管箱短節(jié)壁厚計算 序號 項目 符號 單位 數(shù)據(jù)來源和計算公 式 數(shù)值 1 計算壓力 2.42 2 管箱內(nèi)徑 1000 3 管箱材料 Q345 4 設(shè)計溫度下許 用應(yīng)力 GB150-1998 170 5 焊接接頭系數(shù) 0.85 6 管箱計算厚度 8.44 7 腐蝕裕量 1 8 負偏差 0 9 設(shè)計厚度 9.44 10 名義厚度 GB151-1999 項目 5.3.2 10 11 實取名義厚度 10 12 有效厚度 9 13 設(shè)計厚度下圓 筒應(yīng)力 135.65 14 校核 =144.5Mpa 合格 15 設(shè)計溫度下圓 筒的最大許用 工作壓力 2.58 2.8 管箱水壓試驗 序號 項目 符號 單位 根據(jù)來源及計算公式 數(shù)值 1 實驗壓力 3.23 2 圓筒薄膜應(yīng) 力 181.06 3 校核=263.9Mpa 合格 2.9 管箱法蘭的選擇 序號 項目 符號 單位 數(shù)據(jù)來源和計算公 式 數(shù)值 1 法蘭類型 長頸對焊法蘭 JB/T4703-2000 PN=2. 5MPa 2 法蘭外徑 JB/T4703-2000 1195 3 螺栓中心圓 直徑 JB/T4703-2000 1140 4 法蘭公稱直 徑 JB/T4703-2000 1000 5 法蘭材料 16MnR 6 墊片類型 JB/T4704-2000 PN=2. 5MPa 7 墊片材料 石棉橡膠板片 GB/T3985-1995 8 墊片公稱直 徑 JB/T4704-2000 1000 9 墊片外徑 JB/T4704-2000 1087 10 墊片內(nèi)徑 JB/T4704-2000 1037 11 法蘭厚度 JB/T4704-2000 68 12 墊片厚度 JB/T4704-2000 3 13 螺栓規(guī)格及 數(shù)量 M27×2×36 (對接筒體最小厚度14mm） 2.10 管板尺寸的確定及強度計算 本設(shè)計為管板延長部分兼作法蘭的形式，即GB151-1999 項目5.7 中，圖18 所示e 型連接方式的管板，材料為Q235Ⅱ的鍛件。 A.確定殼程圓筒、管箱圓筒、管箱法蘭、換熱管等元件結(jié)構(gòu)尺寸及管板的布管方式； 以上項目的確定見項目一至九。 B.計算 序號 項目 符號 單位 數(shù)據(jù)來源和計算公式 數(shù)值 備注 1 筒體內(nèi)徑 mm 1000 2 筒體內(nèi)徑橫 截面積 A 785000 3 筒體厚度 mm 8 4 圓筒內(nèi)殼壁 金屬截面積 25320.96 5 換熱管壁厚 mm 2.5 6 換熱管根數(shù) n 608 7 換熱管外徑 d mm 25 8 管子金屬總 截面積 107388 9 換熱管材料 的彈性模量 GB150-1998 表F5 186000 10 沿一側(cè)的排 管數(shù) 29 11 換熱管中心 距 mm GB151-1999 32 12 隔板槽兩側(cè) 相鄰管中心 距 mm GB151-1999 44 13 布管區(qū)內(nèi)未 能被管支撐 的面積 14072.8 14 管板布管區(qū) 面積 531954.7 15 管板布管區(qū) 當量直徑 mm 823.2 16 管板布管內(nèi) 開孔后的面 積 486700 17 系數(shù) 0.62 18 殼程圓筒材 料的彈性模 量 GB150-1998 表F5 186000 19 殼體不帶膨 脹節(jié)時換熱 管束與圓筒剛度比 4.24 20 系數(shù) 0.22 21 系數(shù) 5.47 22 系數(shù) 7.92 23 管板不管區(qū) 當量直徑與 殼程圓筒內(nèi) 徑比 0.8232 24 管子受壓失 穩(wěn)當量長度 mm GB151-1999 圖32 600 25 設(shè)計溫度下 管子受屈服 強度 GB150-1998 表F2 196 26 管子回轉(zhuǎn)半 徑 i mm 8.004 27 系數(shù) 136.8 28 管子穩(wěn)定許 用應(yīng)力 71.15 29 校核 合格 C.對于延長部分兼作法蘭的管板，計算 序號 項目 符號 單位 數(shù)據(jù)來源和計算公式 數(shù)值 1 墊片接觸寬 度 N mm GB150-1998 表9-1 25 2 墊片基本密 度寬度 mm 12.5 3 墊片比壓力 y GB150-1998 表9-2 11 4 墊片系數(shù) m 2.0 5 墊片有效密 封寬度 b mm 9 6 墊片壓緊力 作用中心圓 直徑 mm 1069 7 預緊狀態(tài)下 需要的最小螺栓載荷 N 332309.34 8 操作狀態(tài)下 需要的最小 螺栓載荷 N 2463335.3 9 常溫下螺栓 材料的許用 應(yīng)力 GB150-1998 表F4 選用材料為40MnB 635 10 預緊狀態(tài)下 需要的最小 螺栓面積 523.3 11 操作狀態(tài)下 需要的最小 螺栓面積 3879.3 12 需要螺栓總 截面積 3879.3 13 法蘭螺栓的 中心圓直徑 mm 1140 14 法蘭中心至 作用處的 徑向距離 mm 35.5 15 預緊狀態(tài)的 法蘭力矩 n 16 筒體厚度 mm 8 17 法蘭頸部大 端有效厚度 mm 14 18 螺栓中心至 法蘭頸部與 法蘭背面交 的徑向距離 mm 56 19 螺栓中心距 作用出的 徑向距離 mm 70 20 螺栓中心處 至 作用位 置處的徑向 距離 mm 52.75 21 作用于法蘭 內(nèi)徑截面上 的流體壓力 引起的軸向 力 N 1899700 22 流體壓力引 起的總軸向 力與作用于 法蘭內(nèi)徑截 面上的流體 壓力引起的 軸向力差 N 270000 23 操作狀態(tài)下 需要的最小 墊片壓力 N 292000 24 法蘭操作力 矩 157590000 D、假定管板的計算厚度為δ，然后按結(jié)構(gòu)要求確定殼體法蘭厚度' 序號 項目 符號 單位 數(shù)據(jù)來源和計算公式 數(shù)值 1 假定管板計算厚 度 mm 50 2 殼體法蘭厚度 mm 50 3 管板材料彈性模 量 GB150-1998表 F5 186000 4 換熱管材料的彈 性模量 GB150-1998表 F5 186000 5 管板剛度削弱系 數(shù) GB151-1999 0.4 6 換熱管有效長度 mm 2896 7 管板強度削弱系 數(shù) GB151-1999 0.4 8 管子金屬總截面 積 107388 9 換熱管加強系數(shù) 6.0 10 管板布管區(qū)的當 量直徑與殼程圓 筒內(nèi)徑之比 0.8232 11 管板周邊布管區(qū) 的無量綱參數(shù) 1.06 12 管束模數(shù) 6897.2 13 殼體法蘭材料彈 性模量 GB150-1998 表F5 186000 14 殼體法蘭材料彈 性模量 GB150-1998 表F5 186000 15 殼體法蘭寬度 mm 97.5 16 系數(shù) GB151-1999 圖26 0.00022 17 殼體法蘭與圓筒 的旋轉(zhuǎn)剛度參數(shù) 6.164 18 旋轉(zhuǎn)剛度無量綱 參數(shù) 0.000702 E.由GB151-1999 P51 圖27 按照K和查，并計算值，由圖29 按照K 和 查值 序號 項目 符號 單位 數(shù)據(jù)來源和計 算公式 數(shù)值 1 管板第一矩 系數(shù) GB151-1999 圖 27 0.13 2 系數(shù) 30.9 3 系數(shù) GB151-1999 圖 29 4.21 F、 序號 項目 符號 單位 數(shù)據(jù)來源和計算公式 數(shù)值 1 管箱法蘭材料的彈性模量 196000 2 管箱圓筒材料的彈性模量 GB150-1998 表F5 196000 3 管箱法蘭厚度 mm JB/T4702-2000 68 4 系數(shù) GB151-1999 圖26 0.0033 5 管箱圓筒與法蘭的旋轉(zhuǎn)剛度參數(shù) 61.2 6 換熱管束與圓筒剛度比 4.241 7 系數(shù) GB151-1999 圖30 8 法蘭力矩折減系數(shù) 0.144 9 管板邊緣力矩的變化系數(shù) 4.01 10 法蘭力矩變化系數(shù) 0.404 11 管板第二彎矩系數(shù) GB151-1999 圖28（a） 2.78 G、按課程設(shè)計壓力而管程設(shè)計壓力膨脹變形差，法蘭力矩的的危險 組合（GB151-1999 項目5.7.3.2 分別討論） a、只有殼程設(shè)計壓力，而管程設(shè)計壓力不計膨脹節(jié)變形 差（即) 序號 項目 符號 單位 數(shù)據(jù)來源和計算公式 數(shù)值 備注 1 有效壓力組合 4.212 2 基本法蘭力矩系數(shù) 0.0426 3 系數(shù) 0.00128 4 管板邊緣力矩系數(shù) 0.04773 5 管板邊緣剪切系數(shù) 1.47 6 管板總彎矩系數(shù) 2.06 7 系數(shù) 0.412 8 系數(shù) 1.088 9 系數(shù) 1.088 10 管板徑向應(yīng)力系數(shù) 0.072 11 管板布管區(qū)周邊外徑向的應(yīng)力系數(shù) 0.075 12 管板布管區(qū)邊剪切應(yīng)力系數(shù) 0.073 13 殼體法蘭力矩系數(shù) 0.00426 14 管板的徑向應(yīng)力 188.02 15 管板布管區(qū)周邊外徑向的應(yīng)力 58.1 16 管板布管區(qū)周邊剪切應(yīng)力 9.53 17 法蘭的外徑與內(nèi)徑之比 K 1.195 18 系數(shù) Y GB150-1998 表9-5 11 19 殼體法蘭應(yīng)力 38.42 20 換熱管的軸向應(yīng)力 15.58 21 殼程圓筒的軸向應(yīng) 力 8.73 22 一根換熱管管壁金屬的橫截面積 176.625 23 換熱管與管板連接的拉托應(yīng)力 17.54 b、只有殼程設(shè)計壓力 序號 項目 符號 單位 數(shù)據(jù)來源和計算公式 數(shù)值 備注 1 殼程圓筒 材料線膨 脹系數(shù) GB150-1998 2 換熱管材 料線膨 系數(shù) GB150-1998 3 沿長度均的換熱管金屬溫度 GB151-1999附錄 F 132.7 4 沿長度平均的換熱 管金屬溫 度 GB151-1999附錄 F 97.18 5 制造環(huán)境 溫度 20 6 換熱管與 殼程圓筒 的膨脹變 化差 7 有效壓力 組合 -14.8 8 基本法蘭 力矩系數(shù) -0.0121 9 管板邊緣 力矩系數(shù) -0.00697 10 管板邊緣 剪切系數(shù) -0.2154 11 管板總彎 矩系數(shù) -0.5975 12 系數(shù) 0.2852 13 管板徑向 應(yīng)力系數(shù) 0.00662 14 管板布管 區(qū)周邊外 徑向的應(yīng) 力系數(shù) -0.00693 15 管板布管 區(qū)周邊剪 切應(yīng)力系 數(shù) 0.02321 16 殼體法蘭 力矩系數(shù) -0.00226 17 管板的徑 向應(yīng)力 -60.7 18 管板布管 區(qū)周邊外 徑向的應(yīng) 力 53.57 19 管板布管 區(qū)周邊剪 切應(yīng)力 -33.49 20 殼體法蘭 應(yīng)力 71.63 21 換熱管的 軸向應(yīng)力 63.5 22 殼程圓筒的軸向應(yīng) 力 1.37 23 換熱管管板連接拉 托應(yīng)力 71.44 序號 項目 符號 單位 數(shù)據(jù)來源和計算公式 數(shù)值 備注 1 有效壓力組合 -17.424 2 基本法蘭力矩系數(shù) -0.01858 3 系數(shù) 0.00128 4 管板邊緣力矩系數(shù) -0.01858 5 管板邊緣剪切系數(shù) -0.5741 6 管板總彎矩系數(shù) -3.44 7 系數(shù) -0.688 8 系數(shù) 1.662 9 系數(shù) 1.662 10 管板徑向應(yīng)力系數(shù) 0.0209 11 管板布管區(qū)周邊外徑向的應(yīng)力系數(shù) -0.0216 12 管板布管區(qū)邊剪切應(yīng)力系數(shù) 0.0126 13 殼體法蘭力矩系數(shù) 0.004 14 管板的徑向應(yīng)力 225.78 15 管板布管區(qū)周邊外徑向的應(yīng)力 206.15 16 管板布管區(qū)周邊剪切應(yīng)力 -11.67 17 法蘭的外徑與內(nèi)徑之比 K 1.195 18 系數(shù) Y GB150-1998 表9-5 11 19 殼體法蘭應(yīng)力 149.25 20 換熱管的軸向應(yīng)力 50.07 21 殼程圓筒的軸向應(yīng)力 16.88 22 一根換熱管管壁金屬的面積 176.625 23 換熱管與管板連接的拉托應(yīng)力 56.3 d、只有管程設(shè)計壓力 序號 項目 符號 單位 數(shù)據(jù)來源和計算公式 數(shù)值 備注 1 殼程圓筒 材料線膨 脹系數(shù) GB150-1998 2 換熱管材 料線膨 系數(shù) GB150-1998 3 沿長度均的換熱管金屬溫度 GB151-1999附錄 F 132.7 4 沿長度平均的換熱 管金屬溫 度 GB151-1999附錄 F 97.18 5 制造環(huán)境 溫度 20 6 換熱管與 殼程圓筒 的膨脹變 化差 7 有效壓力 組合 -36.40 8 基本法蘭 力矩系數(shù) -0.0089 9 管板邊緣 力矩系數(shù) -0.0089 10 管板邊緣 剪切系數(shù) -0.275 11 管板總彎 矩系數(shù) -0.875 12 系數(shù) 0.451 13 管板徑向 應(yīng)力系數(shù) 0.00967 14 管板布管 區(qū)周邊外 徑向的應(yīng) 力系數(shù) -0.00938 15 管板布管 區(qū)周邊剪 切應(yīng)力系 數(shù) 0.02145 16 殼體法蘭 力矩系數(shù) -0.00256 17 管板的徑 向應(yīng)力 -218.2 18 管板布管 區(qū)周邊外 徑向的應(yīng) 力 161.82 19 管板布管 區(qū)周邊剪 切應(yīng)力 -24.52 20 殼體法蘭 應(yīng)力 199.6 21 換熱管的 軸向應(yīng)力 93.06 22 殼程圓筒的軸向應(yīng) 力 60.02 23 換熱管管板連接拉 托應(yīng)力 104.68 H、由管板計算厚度來確定管板的實際厚度： 序號 項目 符號 單位 數(shù)據(jù)來源和計算 公式 數(shù)值 備注 1 管板計算厚度 mm 50 2 殼程腐蝕裕量 mm 2 3 管程腐蝕裕量 mm 1 4 管板的實際厚 度 mm 54 考慮圓整 2.11 是否安裝膨脹節(jié)的判定 由十.G..a、b、c、d 計算結(jié)果可以看出：四組危險組合工況下，換熱管與管板的連接拉托力均沒超過設(shè)計許用應(yīng)力，并且各項應(yīng)力均沒超過設(shè)計許用應(yīng)力。所以，不需要安裝膨脹節(jié)。 2.12 防沖板尺寸的確定 根據(jù)GB151-1999《管殼式換熱器》項目5.11.4 確定防沖板的長為500mm,寬為427mm,厚度為8mm，防沖板外表面到圓筒內(nèi)壁的距離為100mm。 2.13 折流板尺寸的確定 1.根據(jù)GB151-1999《管殼式換熱器》圖39（c）選擇單弓形折流板，且由于換熱介質(zhì) 為氣液共存，折流板缺口應(yīng)垂直左右布置，并在折流板最低處開通液口。 2.換熱管無支撐跨距或折流板間距由GB151-1999 表42 知，當換熱管為外徑25 的鋼管時，換熱管的最大無支撐跨距為L=1850mm,且折流板最小間距一般不小于圓筒內(nèi)直徑的五分之一且不小于50mm,取折流板間距B=300mm. 3.折流板管孔 有GB151-1999 表36 查得管孔直徑為25.4mm,允許偏差 其主要尺寸如下表： 序號 項目 符號 單位 數(shù)據(jù)來源和計算 公式 數(shù)值 1 折流板的厚度 mm GB151-1999 項目 5.9.2-2 16 2 折流板的直徑 mm GB151-1999 表41 994 3 折流板直徑的允 許偏差 mm GB151-1999 4 折流板的材料 mm Q235-A 5 折流板的缺口高 度 mm GB151-1999 P73 圖 20 6 折流板的缺口弦高 mm GB151-1999 P71 圖 204 4、 拉桿的選擇 序號 項目 符號 單位 數(shù)據(jù)來源 數(shù)值 1 拉桿直徑 d mm GB151-1999 表43 16 2 拉桿數(shù)量 GB151-1999 表44 6 3 拉桿長度 L1 mm 4 拉桿螺紋中心直 徑 L2 mm mm GB151-1999 表45 16 mm GB151-1999 表45 20 mm GB151-1999 表45 b mm GB151-1999 表45 2.0 2.14 各管孔接管及其法蘭的選擇 接管a、b選擇相同型號法蘭，設(shè)水的流速 1.69m/s 根據(jù)公式取d=250mm設(shè)計壓力為2.09MPa由《鋼制法蘭、墊片、緊固件》選擇板式平焊法蘭，公稱壓力為2.5MPa.。相關(guān)尺寸如下： a、 b 進出水口接管法蘭的選擇： 序號 項目 符號 單位 數(shù)據(jù)來源和計算公式 數(shù)值 1 接管公稱通徑 mm HG/T20592-2009 表 8.2.1-5 250 2 接管外徑 mm HG/T20592-2009 表 8.2.1-5 273 3 法蘭外徑 mm HG/T20592-2009 表 8.2.1-5 425 4 螺栓中心圓直徑 mm HG/T20592-2009 表 8.2.1-5 370 5 螺栓孔直徑 mm HG/T20592-2009 表 8.2.1-5 30 6 螺栓孔數(shù)量 個 HG/T20592-2009 表 8.2.1-5 12 7 螺栓 HG/T20592-2009 表 8.2.1-5 M27 8 法蘭厚度 mm HG/T20592-2009 表 8.2.1-5 35 9 法蘭內(nèi)徑 mm HG/T20592-2009 表 8.2.1-5 276 10 坡口寬度 mm HG/T20592-2009 表 8.2.1-5 10 11 法蘭理論重量 kg HG/T20592-2009 表D-4 12 12 法蘭密封面形式 HG/T20592-2009 表3.2.1 RF 13 法蘭密封面尺寸 mm HG/T20592-2009 表 3.2.5-1 2 mm HG/T20592-2009 表 3.2.5-1 335 c、蒸汽入口接管法蘭的選擇，設(shè)水蒸汽的流速,則根據(jù)公式 ，取 d=300mm 設(shè)計壓力為0.88MPa。由《鋼制法蘭、墊片、緊固件》選擇板式平焊法蘭，公稱壓力為1MPa。相關(guān)尺寸如下: 序號 項目 符號 單位 數(shù)據(jù)來源和計算公式 數(shù)值 1 接管公稱通徑 mm HG/T20592-2009 表 8.2.1-5 300 2 接管外徑 mm HG/T20592-2009 表 8.2.1-5 325 3 法蘭外徑 mm HG/T20592-2009 表 8.2.1-5 485 4 螺栓中心圓直徑 mm HG/T20592-2009 表 8.2.1-5 430 5 螺栓孔直徑 mm HG/T20592-2009 表 8.2.1-5 30 6 螺栓孔數(shù)量 個 HG/T20592-2009 表 8.2.1-5 16 7 螺紋 HG/T20592-2009 表 8.2.1-5 M27 8 法蘭厚度 mm HG/T20592-2009 表 8.2.1-5 38 9 法蘭內(nèi)徑 mm HG/T20592-2009 表 8.2.1-5 328 10 法蘭理論重量 kg HG/T20592-2009 表D-4 20 11 法蘭密封面形式 HG/T20592-2009 表3.2.1 RF 12 法蘭密封面尺寸 mm HG/T20592-2009 表 3.2.5-1 2 mm HG/T20592-2009 表 3.2.5-1 370 f.冷凝水出口接管法蘭的選擇 設(shè)水蒸汽全部冷凝成水,且設(shè)出口速度u=1m/s,,則取 d=100mm, 設(shè)計壓力為0.88MPa。由《鋼制法蘭、墊片、緊固件》選擇板式平焊法蘭，公稱壓力為1MPa。相關(guān)尺寸如下： 序號 項目 符號 單位 數(shù)據(jù)來源和計算公式 數(shù)值 1 接管公稱通徑 mm HG/T20592-2009 表 8.2.1-5 100 2 接管外徑 mm HG/T20592-2009 表 8.2.1-5 108 3 法蘭外徑 mm HG/T20592-2009 表 8.2.1-5 220 4 螺栓中心圓直徑 mm HG/T20592-2009 表 8.2.1-5 180 5 螺栓孔直徑 mm HG/T20592-2009 表 8.2.1-5 18 6 螺栓孔數(shù)量 個 HG/T20592-2009 表 8.2.1-5 8 7 螺紋 HG/T20592-2009 表 8.2.1-5 M16 8 法蘭厚度 mm HG/T20592-2009 表 8.2.1-5 22 9 法蘭內(nèi)徑 mm HG/T20592-2009 表 8.2.1-5 110 10 法蘭理論重量 kg HG/T20592-2009 表D-4 4.5 11 法蘭密封面形式 HG/T20592-2009 表3.2.1 RF 12 法蘭密封面尺寸 mm HG/T20592-2009 表 3.2.5-1 2 mm HG/T20592-2009 表 3.2.5-1 158 d、安全閥口、g、放凈口接管法蘭的選擇 序號 項目 符號 單位 數(shù)據(jù)來源和計算公式 數(shù)值 1 接管公稱通徑 mm HG/T20592-2009 表 8.2.1-5 50 2 接管外徑 mm HG/T20592-2009 表 8.2.1-5 57 3 法蘭外徑 mm HG/T20592-2009 表 8.2.1-5 165 4 螺栓中心圓直徑 mm HG/T20592-2009 表 8.2.1-5 125 5 螺栓孔直徑 mm HG/T