流量為260t-h臥式蒸汽冷凝器的設(shè)計(jì)【過(guò)程裝備與控制工程類】【說(shuō)明書+CAD】
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沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院本科畢業(yè)論文題 目： 流量為260t/h臥式蒸汽冷凝器 專 業(yè)： 過(guò)程裝備與控制工程 班 級(jí)： 1201 學(xué)生姓名： 王威 指導(dǎo)教師： 金丹 論文提交日期 2016 年 5 月23 日論文答辯日期 2016 年 6 月6 日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書過(guò)程裝備與控制工程 專業(yè) 過(guò)控1201 班學(xué)生：王威 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：流量為260t/h臥式蒸汽冷凝器 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容：設(shè)計(jì)計(jì)算書一份； 設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份； 繪制施工圖折合A1號(hào)圖4張。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專題部分： 固定管板式換熱器 起止時(shí)間：2016年3月1日2016年5月27日指導(dǎo)教師： 王威 簽字 2016 年 3 月 1 日摘要換熱器又被叫熱量交換器，是一種把熱流體的熱量傳遞給冷流體的設(shè)備，并且實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)過(guò)程中熱量的交換和傳遞不可缺少的設(shè)備，在工廠中具有重要的意義。換熱器可以是一種單獨(dú)的設(shè)備，例如加熱器、冷卻器和凝汽器等等；也可是工藝設(shè)備的組成部分，比如石化、煤炭工業(yè)中的余熱回收裝置等等。換熱器是兩種溫度不同的物料在一個(gè)設(shè)備內(nèi)相互交換熱量，最終達(dá)到將物料冷卻，或者將冷物料加熱為目的的設(shè)備。本換熱器是蒸汽冷凝器在成產(chǎn)中是非常常見(jiàn)的設(shè)備，該換熱器有耐高壓的優(yōu)點(diǎn)、價(jià)格低廉、清洗方便不宜結(jié)垢的優(yōu)點(diǎn)。已知條件為：設(shè)計(jì)壓力為管程，殼程，工作溫度管程，殼程，設(shè)計(jì)溫度管程，殼程，管程介質(zhì)為的水，殼程介質(zhì)為的水蒸氣。依據(jù)給定條件所得傳熱面積為?？紤]到介質(zhì)特性等因素，采用252.54500的（材料）的無(wú)縫鋼管，本設(shè)計(jì)采用390根換熱管可滿足換熱量。設(shè)定拉桿數(shù)量為6根，計(jì)算得到筒體直徑為。完成了壓降計(jì)算、強(qiáng)度計(jì)算、開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)、管箱短節(jié)壁厚計(jì)算等。在強(qiáng)度設(shè)計(jì)中，依據(jù)進(jìn)行筒體、封頭強(qiáng)度設(shè)計(jì)及校核，依據(jù)流量進(jìn)行入口接管、出口接管等管口直徑的選擇，依據(jù)等面積補(bǔ)強(qiáng)法進(jìn)行開(kāi)口補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算。本設(shè)計(jì)選擇管板延長(zhǎng)兼做法蘭，依據(jù)中的彈性支撐假設(shè)對(duì)管板進(jìn)行設(shè)計(jì)和校核，管板與換熱管的連接方式為焊接，拉桿與管板為螺紋連接結(jié)構(gòu)。同時(shí)，進(jìn)行了臥式容器鞍座校核。本設(shè)計(jì)充分的利用材料，適用比較多的場(chǎng)合。390根換熱管更加體現(xiàn)了換熱的效率。在同樣的換熱器中此換熱器十分的廉價(jià)、安全。所以該換熱器在工廠中占有重要位置。關(guān)鍵字: 固定管板; 換熱器; 不同物料; 熱交換 ；補(bǔ)強(qiáng)AbstractHeat exchanger called heat exchanger again, it is a kind of the thermal fluid heat transfer to cold fluid equipment, and realize the heat exchange and transmission in the process of chemical production indispensable equipment, has the vital significance in the factory. 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(jì)算 11.1原始數(shù)據(jù) 11.2定性溫度及確定其物性參數(shù) 11.3傳熱量與水蒸氣流量計(jì)算 21.4有效平均溫差計(jì)算 31.5管程換熱系數(shù)計(jì)算 41.6 結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計(jì) 51.7殼程換熱系數(shù)計(jì)算 61.8 總傳熱系數(shù)計(jì)算 71.9 管壁溫度計(jì)算 81.10 管程壓力降計(jì)算 81.11 殼程壓力降計(jì)算 9第二章固定管板式換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 122.1 換熱管材料及規(guī)格的選擇和根數(shù)的確定 122.2 布管方式的選擇 122.3 筒體內(nèi)徑的確定 132.4 筒體壁厚的確定 132.5 筒體水壓試驗(yàn) 142.6 封頭厚度的確定 142.7 管箱短節(jié)壁厚計(jì)算 152.8 管箱水壓試驗(yàn) 162.9 管箱法蘭的選擇 162.10 管板尺寸的確定及強(qiáng)度計(jì)算 172.11 是否安裝膨脹節(jié)的判定 302.12 防沖板尺寸的確定 302.13 折流板尺寸的確定 312.14 各管孔接管及其法蘭的選擇 322.15 開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算 372.16 支座的選擇及應(yīng)力校核 402.16.1 支座選擇 402.16.2 鞍座的應(yīng)力校核 40參考文獻(xiàn) 45致謝 46沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 換熱器傳熱工藝計(jì)算第一章 換熱器傳熱工藝計(jì)算1.1原始數(shù)據(jù)管程水的進(jìn)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=0.7MPa1.2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(dǎo)熱系數(shù)查物性表得=0.6557w/(m)管程水黏度=5.22910-4pas管程水普朗特?cái)?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(diǎn)：冷卻段：冷凝段：殼程水蒸汽密度查物性表得：冷卻段：=943.4kg/m冷凝段: =4.122kg/m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(dǎo)熱系數(shù)查物性表得：冷卻段：2=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?cái)?shù)查物性表得：冷卻段：冷凝段：1.3傳熱量與水蒸氣流量計(jì)算取定換熱效率=0.98則設(shè)計(jì)傳熱量:Q0=G1Cp1()1000/3600 =2600004.178(85-20)1000/3600 =1.9613107w由導(dǎo)出水蒸氣氣流量G2，r為時(shí)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:1.4有效平均溫差計(jì)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(jì)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(jì)則查圖2-6(a)，得:溫差校正系數(shù) =0.89 有效平均溫差:=0.89138.5=123.3初選冷卻段傳熱系數(shù):1.5管程換熱系數(shù)計(jì)算初選冷凝段傳熱系數(shù):則初選冷卻段傳熱面積為:選用252.5的無(wú)縫鋼管做換熱管則: 管子外徑d0=25mm管子內(nèi)徑di=20mm管子長(zhǎng)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(jì)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(zhǎng)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(jì)算 殼程流通面積:殼程流速:冷卻段:冷凝段: 殼程當(dāng)量直徑: 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(dǎo)熱系數(shù)：正三角形排列冷凝負(fù)荷:=殼程冷凝段雷諾數(shù):殼程冷凝段傳熱系數(shù):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(jì)算查GB-1999 第138 頁(yè)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(jì)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(jì)算設(shè)定冷凝段的長(zhǎng)度:=2.0424m冷卻段的長(zhǎng)度: 冷卻段管外壁熱流密度計(jì)算:冷卻段管外壁溫度: 誤差不大冷凝段管外壁熱流密度計(jì)算:冷凝段管外壁溫度:1.10 管程壓力降計(jì)算管程水的流速:管程雷諾準(zhǔn)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(jì)算殼程當(dāng)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(dǎo)流板壓降: （無(wú)導(dǎo)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(jìn)口接管內(nèi)徑: 殼程出口接管內(nèi)徑: 殼程出口流速:殼程進(jìn)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(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 固定管板式換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算第二章 固定管板式換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算2.1 換熱管材料及規(guī)格的選擇和根數(shù)的確定序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來(lái)源及計(jì)算公式數(shù)值1換熱管材料#202換熱管規(guī)格3傳熱面積A214.64換熱管數(shù)Nt根6085拉桿直徑dnmmGB151-1999管殼式換熱器表43166拉桿數(shù)量根GB151-1999管殼式換熱器表4462.2 布管方式的選擇序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來(lái)源和數(shù)據(jù)計(jì)算數(shù)值1正三角形GB151-1999 圖112換熱管中心距SmmGB151-1999 表12323隔板槽兩側(cè)相鄰 管中心距SnmmGB151-1999 表12442.3 筒體內(nèi)徑的確定序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來(lái)源和計(jì)算公式數(shù)值1換熱管中心距SmmGB151-1999 表12322換熱管根數(shù)Nt根6083管束中心排管根數(shù)Nc根294換熱管外徑d0mm255到殼體內(nèi)壁最短距離b3mm86筒體內(nèi)徑Dimm9967實(shí)取筒體公稱直徑DimmJB/T4737-9510008布管限定圓直徑Dlmm9802.4 筒體壁厚的確定序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來(lái)源和計(jì)算公式數(shù)值1計(jì)算壓力0.772筒體內(nèi)徑見(jiàn)三-810003筒體材料20R4設(shè)計(jì)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1235焊接接頭系數(shù)0.856筒體計(jì)算厚度3.77腐蝕裕量28負(fù)偏差09設(shè)計(jì)厚度5.710名義厚度GB151-1999 項(xiàng)目5.3.2 表8811有效厚度612設(shè)計(jì)厚度下圓筒應(yīng)力64.613校核14設(shè)計(jì)溫度下圓筒的最大許用工作壓力1.252.5 筒體水壓試驗(yàn)序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位根據(jù)來(lái)源及計(jì)算公式數(shù)值1實(shí)驗(yàn)壓力1.042圓筒薄膜應(yīng)力87.23校核=187.4Mpa 合格2.6 封頭厚度的確定序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來(lái)源和計(jì)算公式數(shù)值1封頭內(nèi)徑10002計(jì)算壓力2.423焊接接頭系數(shù)0.854封頭材料Q3455設(shè)計(jì)溫度下許用壓力GB151-1999 項(xiàng)目5.3.2表4-11706標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭計(jì)算厚度8.417腐蝕裕量18負(fù)偏差09設(shè)計(jì)厚度9.4110名義厚度GB151-1999 項(xiàng)目5.3.21011實(shí)取名義厚度1012有效厚度913曲面高度JB/T4737-95續(xù)表114直邊高度JB/T4737-95續(xù)表115內(nèi)表面積AJB/T4737-95續(xù)表116容積VJB/T4737-95續(xù)表117質(zhì)量mJB/T4737-95續(xù)表12.7 管箱短節(jié)壁厚計(jì)算序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來(lái)源和計(jì)算公式數(shù)值1計(jì)算壓力2.422管箱內(nèi)徑10003管箱材料Q3454設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力GB150-19981705焊接接頭系數(shù)0.856管箱計(jì)算厚度8.447腐蝕裕量18負(fù)偏差09設(shè)計(jì)厚度9.4410名義厚度GB151-1999 項(xiàng)目5.3.21011實(shí)取名義厚度1012有效厚度913設(shè)計(jì)厚度下圓筒應(yīng)力135.6514校核=144.5Mpa 合格15設(shè)計(jì)溫度下圓筒的最大許用工作壓力2.582.8 管箱水壓試驗(yàn)序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位根據(jù)來(lái)源及計(jì)算公式數(shù)值1實(shí)驗(yàn)壓力3.232圓筒薄膜應(yīng)力181.063校核=263.9Mpa 合格2.9 管箱法蘭的選擇序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來(lái)源和計(jì)算公式數(shù)值1法蘭類型長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭JB/T4703-2000PN=2.5MPa2法蘭外徑JB/T4703-200011953螺栓中心圓直徑JB/T4703-200011404法蘭公稱直徑JB/T4703-200010005法蘭材料16MnR6墊片類型JB/T4704-2000PN=2.5MPa7墊片材料石棉橡膠板片GB/T3985-19958墊片公稱直徑JB/T4704-200010009墊片外徑JB/T4704-2000108710墊片內(nèi)徑JB/T4704-2000103711法蘭厚度JB/T4704-20006812墊片厚度JB/T4704-2000313螺栓規(guī)格及數(shù)量M27236(對(duì)接筒體最小厚度14mm）2.10 管板尺寸的確定及強(qiáng)度計(jì)算本設(shè)計(jì)為管板延長(zhǎng)部分兼作法蘭的形式，即GB151-1999 項(xiàng)目5.7 中，圖18 所示e 型連接方式的管板，材料為Q235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(xiàng)目的確定見(jiàn)項(xiàng)目一至九。B.計(jì)算序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來(lái)源和計(jì)算公式數(shù)值備注1筒體內(nèi)徑mm10002筒體內(nèi)徑橫截面積A7850003筒體厚度mm84圓筒內(nèi)殼壁金屬截面積25320.965換熱管壁厚mm2.56換熱管根數(shù)n6087換熱管外徑dmm258管子金屬總截面積1073889換熱管材料的彈性模量GB150-1998 表F518600010沿一側(cè)的排管數(shù)2911換熱管中心距mmGB151-19993212隔板槽兩側(cè)相鄰管中心距mmGB151-19994413布管區(qū)內(nèi)未能被管支撐的面積14072.814管板布管區(qū)面積531954.715管板布管區(qū)當(dāng)量直徑mm823.216管板布管內(nèi)開(kāi)孔后的面積48670017系數(shù)0.6218殼程圓筒材料的彈性模量GB150-1998 表F518600019殼體不帶膨脹節(jié)時(shí)換熱管束與圓筒剛度比4.2420系數(shù)0.2221系數(shù)5.4722系數(shù)7.9223管板不管區(qū)當(dāng)量直徑與殼程圓筒內(nèi)徑比0.823224管子受壓失穩(wěn)當(dāng)量長(zhǎng)度mmGB151-1999 圖3260025設(shè)計(jì)溫度下管子受屈服強(qiáng)度GB150-1998 表F219626管子回轉(zhuǎn)半徑imm8.00427系數(shù)136.828管子穩(wěn)定許用應(yīng)力71.1529校核合格C.對(duì)于延長(zhǎng)部分兼作法蘭的管板，計(jì)算序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來(lái)源和計(jì)算公式數(shù)值1墊片接觸寬度NmmGB150-1998 表9-1252墊片基本密度寬度mm12.53墊片比壓力yGB150-1998 表9-2114墊片系數(shù)m2.05墊片有效密封寬度bmm96墊片壓緊力作用中心圓直徑mm10697預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷N332309.348操作狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷N2463335.39常溫下螺栓材料的許用應(yīng)力GB150-1998 表F4選用材料為40MnB63510預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓面積523.311操作狀態(tài)下需要的最小螺栓面積3879.312需要螺栓總截面積3879.313法蘭螺栓的中心圓直徑mm114014法蘭中心至作用處的徑向距離mm35.515預(yù)緊狀態(tài)的法蘭力矩n16筒體厚度mm817法蘭頸部大端有效厚度mm1418螺栓中心至法蘭頸部與法蘭背面交的徑向距離mm5619螺栓中心距作用出的徑向距離mm7020螺栓中心處至 作用位置處的徑向距離mm52.7521作用于法蘭內(nèi)徑截面上的流體壓力引起的軸向力N189970022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N27000023操作狀態(tài)下需要的最小墊片壓力N29200024法蘭操作力矩157590000D、假定管板的計(jì)算厚度為，然后按結(jié)構(gòu)要求確定殼體法蘭厚度序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來(lái)源和計(jì)算公式數(shù)值1假定管板計(jì)算厚度mm502殼體法蘭厚度mm503管板材料彈性模量GB150-1998表 F51860004換熱管材料的彈性模量GB150-1998表 F51860005管板剛度削弱系數(shù)GB151-19990.46換熱管有效長(zhǎng)度mm28967管板強(qiáng)度削弱系數(shù)GB151-19990.48管子金屬總截面積1073889換熱管加強(qiáng)系數(shù)6.010管板布管區(qū)的當(dāng)量直徑與殼程圓筒內(nèi)徑之比0.823211管板周邊布管區(qū)的無(wú)量綱參數(shù)1.0612管束模數(shù)6897.213殼體法蘭材料彈性模量GB150-1998 表F518600014殼體法蘭材料彈性模量GB150-1998 表F518600015殼體法蘭寬度mm97.516系數(shù)GB151-1999 圖260.0002217殼體法蘭與圓筒的旋轉(zhuǎn)剛度參數(shù)6.16418旋轉(zhuǎn)剛度無(wú)量綱參數(shù)0.000702E.由GB151-1999 P51 圖27 按照K和查，并計(jì)算值，由圖29 按照K 和查值序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來(lái)源和計(jì)算公式數(shù)值1管板第一矩系數(shù)GB151-1999 圖270.132系數(shù)30.93系數(shù)GB151-1999 圖294.21F、序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來(lái)源和計(jì)算公式數(shù)值1管箱法蘭材料的彈性模量1960002管箱圓筒材料的彈性模量GB150-1998 表F51960003管箱法蘭厚度mmJB/T4702-2000684系數(shù)GB151-1999 圖260.00335管箱圓筒與法蘭的旋轉(zhuǎn)剛度參數(shù)61.26換熱管束與圓筒剛度比4.2417系數(shù)GB151-1999 圖308法蘭力矩折減系數(shù)0.1449管板邊緣力矩的變化系數(shù)4.0110法蘭力矩變化系數(shù)0.40411管板第二彎矩系數(shù)GB151-1999 圖28（a）2.78G、按課程設(shè)計(jì)壓力而管程設(shè)計(jì)壓力膨脹變形差，法蘭力矩的的危險(xiǎn)組合（GB151-1999 項(xiàng)目5.7.3.2 分別討論）a、只有殼程設(shè)計(jì)壓力，而管程設(shè)計(jì)壓力不計(jì)膨脹節(jié)變形差（即)序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來(lái)源和計(jì)算公式數(shù)值備注1有效壓力組合4.2122基本法蘭力矩系數(shù)0.04263系數(shù)0.001284管板邊緣力矩系數(shù)0.047735管板邊緣剪切系數(shù)1.476管板總彎矩系數(shù)2.067系數(shù)0.4128系數(shù)1.0889系數(shù)1.08810管板徑向應(yīng)力系數(shù)0.07211管板布管區(qū)周邊外徑向的應(yīng)力系數(shù)0.07512管板布管區(qū)邊剪切應(yīng)力系數(shù)0.07313殼體法蘭力矩系數(shù)0.0042614管板的徑向應(yīng)力188.0215管板布管區(qū)周邊外徑向的應(yīng)力58.116管板布管區(qū)周邊剪切應(yīng)力9.5317法蘭的外徑與內(nèi)徑之比K1.19518系數(shù)YGB150-1998 表9-51119殼體法蘭應(yīng)力38.4220換熱管的軸向應(yīng)力15.5821殼程圓筒的軸向應(yīng)力8.7322一根換熱管管壁金屬的橫截面積176.62523換熱管與管板連接的拉托應(yīng)力17.54b、只有殼程設(shè)計(jì)壓力序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來(lái)源和計(jì)算公式數(shù)值備注1殼程圓筒材料線膨脹系數(shù)GB150-19982換熱管材料線膨系數(shù)GB150-19983沿長(zhǎng)度均的換熱管金屬溫度GB151-1999附錄 F132.74沿長(zhǎng)度平均的換熱管金屬溫度GB151-1999附錄 F97.185制造環(huán)境溫度206換熱管與殼程圓筒的膨脹變化差7有效壓力組合-14.88基本法蘭力矩系數(shù)-0.01219管板邊緣力矩系數(shù)-0.0069710管板邊緣剪切系數(shù)-0.215411管板總彎矩系數(shù)-0.597512系數(shù)0.285213管板徑向應(yīng)力系數(shù)0.0066214管板布管區(qū)周邊外徑向的應(yīng)力系數(shù)-0.0069315管板布管區(qū)周邊剪切應(yīng)力系數(shù)0.0232116殼體法蘭力矩系數(shù)-0.0022617管板的徑向應(yīng)力-60.718管板布管區(qū)周邊外徑向的應(yīng)力53.5719管板布管區(qū)周邊剪切應(yīng)力-33.4920殼體法蘭應(yīng)力71.6321換熱管的軸向應(yīng)力63.522殼程圓筒的軸向應(yīng)力1.3723換熱管管板連接拉托應(yīng)力71.44序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來(lái)源和計(jì)算公式數(shù)值備注1有效壓力組合-17.4242基本法蘭力矩系數(shù)-0.018583系數(shù)0.001284管板邊緣力矩系數(shù)-0.018585管板邊緣剪切系數(shù)-0.57416管板總彎矩系數(shù)-3.447系數(shù)-0.6888系數(shù)1.6629系數(shù)1.66210管板徑向應(yīng)力系數(shù)0.020911管板布管區(qū)周邊外徑向的應(yīng)力系數(shù)-0.021612管板布管區(qū)邊剪切應(yīng)力系數(shù)0.012613殼體法蘭力矩系數(shù)0.00414管板的徑向應(yīng)力225.7815管板布管區(qū)周邊外徑向的應(yīng)力206.1516管板布管區(qū)周邊剪切應(yīng)力-11.6717法蘭的外徑與內(nèi)徑之比K1.19518系數(shù)YGB150-1998 表9-51119殼體法蘭應(yīng)力149.2520換熱管的軸向應(yīng)力50.0721殼程圓筒的軸向應(yīng)力16.8822一根換熱管管壁金屬的面積176.62523換熱管與管板連接的拉托應(yīng)力56.3d、只有管程設(shè)計(jì)壓力序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來(lái)源和計(jì)算公式數(shù)值備注1殼程圓筒材料線膨脹系數(shù)GB150-19982換熱管材料線膨系數(shù)GB150-19983沿長(zhǎng)度均的換熱管金屬溫度GB151-1999附錄 F132.74沿長(zhǎng)度平均的換熱管金屬溫度GB151-1999附錄 F97.185制造環(huán)境溫度206換熱管與殼程圓筒的膨脹變化差7有效壓力組合-36.408基本法蘭力矩系數(shù)-0.00899管板邊緣力矩系數(shù)-0.008910管板邊緣剪切系數(shù)-0.27511管板總彎矩系數(shù)-0.87512系數(shù)0.45113管板徑向應(yīng)力系數(shù)0.0096714管板布管區(qū)周邊外徑向的應(yīng)力系數(shù)-0.0093815管板布管區(qū)周邊剪切應(yīng)力系數(shù)0.0214516殼體法蘭力矩系數(shù)-0.0025617管板的徑向應(yīng)力-218.218管板布管區(qū)周邊外徑向的應(yīng)力161.8219管板布管區(qū)周邊剪切應(yīng)力-24.5220殼體法蘭應(yīng)力199.621換熱管的軸向應(yīng)力93.0622殼程圓筒的軸向應(yīng)力60.0223換熱管管板連接拉托應(yīng)力104.68H、由管板計(jì)算厚度來(lái)確定管板的實(shí)際厚度：序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來(lái)源和計(jì)算公式數(shù)值備注1管板計(jì)算厚度mm502殼程腐蝕裕量mm23管程腐蝕裕量mm14管板的實(shí)際厚度mm54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(jì)算結(jié)果可以看出：四組危險(xiǎn)組合工況下，換熱管與管板的連接拉托力均沒(méi)超過(guò)設(shè)計(jì)許用應(yīng)力，并且各項(xiàng)應(yīng)力均沒(méi)超過(guò)設(shè)計(jì)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(xiàng)目5.11.4 確定防沖板的長(zhǎng)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(kāi)通液口。2.換熱管無(wú)支撐跨距或折流板間距由GB151-1999 表42 知，當(dāng)換熱管為外徑25 的鋼管時(shí)，換熱管的最大無(wú)支撐跨距為L(zhǎng)=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(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來(lái)源和計(jì)算公式數(shù)值1折流板的厚度mmGB151-1999 項(xiàng)目5.9.2-2162折流板的直徑mmGB151-1999 表419943折流板直徑的允許偏差mmGB151-19994折流板的材料mmQ235-A5折流板的缺口高度mmGB151-1999 P73圖206折流板的缺口弦高mmGB151-1999P71 圖2044、 拉桿的選擇序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來(lái)源數(shù)值1拉桿直徑dmmGB151-1999 表43162拉桿數(shù)量GB151-1999 表4463拉桿長(zhǎng)度L1mm4拉桿螺紋中心直徑L2mmmmGB151-1999 表4516mmGB151-1999 表4520mmGB151-1999 表45bmmGB151-1999 表452.02.14 各管孔接管及其法蘭的選擇接管a、b選擇相同型號(hào)法蘭，設(shè)水的流速 1.69m/s根據(jù)公式取d=250mm設(shè)計(jì)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(jìn)出水口接管法蘭的選擇：序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來(lái)源和計(jì)算公式數(shù)值1接管公稱通徑mmHG/T20592-2009 表8.2.1-52502接管外徑mmHG/T20592-2009 表8.2.1-52733法蘭外徑mmHG/T20592-2009 表8.2.1-54254螺栓中心圓直徑mmHG/T20592-2009 表8.2.1-53705螺栓孔直徑mmHG/T20592-2009 表8.2.1-5306螺栓孔數(shù)量個(gè)HG/T20592-2009 表8.2.1-5127螺栓HG/T20592-2009 表8.2.1-5M278法蘭厚度mmHG/T20592-2009 表8.2.1-5359法蘭內(nèi)徑mmHG/T20592-2009 表8.2.1-527610坡口寬度mmHG/T20592-2009 表8.2.1-51011法蘭理論重量kgHG/T20592-2009 表D-41212法蘭密封面形式HG/T20592-2009 表3.2.1RF13法蘭密封面尺寸mmHG/T20592-2009 表3.2.5-12mmHG/T20592-2009 表3.2.5-1335c、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(jì)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(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來(lái)源和計(jì)算公式數(shù)值1接管公稱通徑mmHG/T20592-2009 表8.2.1-53002接管外徑mmHG/T20592-2009 表8.2.1-53253法蘭外徑mmHG/T20592-2009 表8.2.1-54854螺栓中心圓直徑mmHG/T20592-2009 表8.2.1-54305螺栓孔直徑mmHG/T20592-2009 表8.2.1-5306螺栓孔數(shù)量個(gè)HG/T20592-2009 表8.2.1-5167螺紋HG/T20592-2009 表8.2.1-5M278法蘭厚度mmHG/T20592-2009 表8.2.1-5389法蘭內(nèi)徑mmHG/T20592-2009 表8.2.1-532810法蘭理論重量kgHG/T20592-2009 表D-42011法蘭密封面形式HG/T20592-2009 表3.2.1RF12法蘭密封面尺寸mmHG/T20592-2009 表3.2.5-12mmHG/T20592-2009 表3.2.5-1370f.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(jì)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(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來(lái)源和計(jì)算公式數(shù)值1接管公稱通徑mmHG/T20592-2009 表8.2.1-51002接管外徑mmHG/T20592-2009 表8.2.1-51083法蘭外徑mmHG/T20592-2009 表8.2.1-52204螺栓中心圓直徑mmHG/T20592-2009 表8.2.1-51805螺栓孔直徑mmHG/T20592-2009 表8.2.1-5186螺栓孔數(shù)量個(gè)HG/T20592-2009 表8.2.1-587螺紋HG/T20592-2009 表8.2.1-5M168法蘭厚度mmHG/T20592-2009 表8.2.1-5229法蘭內(nèi)徑mmHG/T20592-2009 表8.2.1-511010法蘭理論重量kgHG/T20592-2009 表D-44.511法蘭密封面形式HG/T20592-2009 表3.2.1RF12法蘭密封面尺寸mmHG/T20592-2009 表3.2.5-12mmHG/T20592-2009 表3.2.5-1158d、安全閥口、g、放凈口接管法蘭的選擇序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來(lái)源和計(jì)算公式數(shù)值1接管公稱通徑mmHG/T20592-2009 表8.2.1-5502接管外徑mmHG/T20592-2009 表8.2.1-5573法蘭外徑mmHG/T20592-2009 表8.2.1-51654螺栓中心圓直徑mmHG/T20592-2009 表8.2.1-51255螺栓孔直徑mmHG/T
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