臥式油油固定管板換熱器設(shè)計(jì)論文08732

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1、 Abstract 化工大學(xué) 本科畢業(yè)論文 題 目： 臥式油-油固定管板換熱器設(shè)計(jì) 目錄 沈陽(yáng)化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 設(shè)計(jì)計(jì)算 朗讀 顯示對(duì)應(yīng)的拉丁字符的拼音 字典 1. 名詞 1

2、. summary 2. abstract 目 錄 第一章 引言.................................................. 1第二章 文獻(xiàn)綜述.............................................. 2 第三章 設(shè)計(jì)說(shuō)明書 7 3.1、傳熱工藝計(jì)算 7 3.1.1原始數(shù)據(jù) 7 3.1.2 定性溫度及物性參數(shù) 7 3.1.3傳熱量與柴油出口溫度及定性溫度 8 3.1.4有效平均溫度 8 3.1.5管程換熱系數(shù)計(jì)算 9 3.1.6結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計(jì)： 10 3.1.7殼程換熱系數(shù)計(jì)算 10 3.1.

3、8傳熱系數(shù)計(jì)算 11 3.1.9管壁溫度計(jì)算 12 3.1.10管程壓降計(jì)算 12 3.1.11殼程壓降計(jì)算 13 3.2、強(qiáng)度計(jì)算 14 3.2.1換熱管材料及規(guī)格的選擇和根數(shù)確定 14 3.2.2管子的排列方式 14 3.2.3確定筒體直徑 15 3.2.4筒體壁厚的確定 15 沈陽(yáng)化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 目錄 3.2.5液壓試驗(yàn) 17 3.2.6封頭厚度的計(jì)算 17 3.2.7法蘭的選擇 18 3.2.8管板的設(shè)計(jì) 20 3

4、.2.9折流板的選擇 31 3.2.10接管及開孔補(bǔ)強(qiáng) 32 3.2.11管箱短節(jié)壁厚的計(jì)算 35 3.2.12拉桿和定距管的確定 35 3.2.13分層隔板厚度選取 36 3.2.14支座的選擇及應(yīng)力校核 36 參考文獻(xiàn) 42 致謝 44 沈陽(yáng)化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第三章 設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第三章 設(shè)計(jì)說(shuō)明書 3、1傳熱工藝計(jì)算 3.1.1原始數(shù)據(jù) 殼程柴油的進(jìn)口溫度 殼程柴油的工作壓力 管程原

5、油的進(jìn)口溫度 管程原油的出口溫度 管程原油的工作壓力 殼程柴油的流量 管程原油的流量 3.1.2 定性溫度及物性參數(shù) 管程原油定性溫度=90 管程原油密度查物性表得=815 管程原油比熱查物性表得=2.2 管程原油導(dǎo)熱系數(shù)查物性表得=0.128 管程原油的粘度=310-3Pa.s 管程原油普朗特?cái)?shù)查物性表得Pr2=51.56 殼程柴油密度查物性表得 殼程柴油比熱查物性表得 殼程柴油導(dǎo)熱系數(shù)查物性表得 殼程柴油黏度 殼程柴油普朗特?cái)?shù)查物性表得Pr1=1000μ1Cp1／λ1=11.93 3.1.3傳熱量與柴油的出口溫度及柴油的定性溫度 取定換熱效率為

6、 則設(shè)計(jì)傳熱量 則柴油的出口溫度 殼程柴油定性溫度==175+0.3(175－130)=188.5 3.1.4有效平均溫度 = 參數(shù)P： 參數(shù)R： 換熱器按單殼程雙管程設(shè)計(jì)， 則查《管殼式換熱器原理與設(shè)計(jì)》圖 2-6（a） 得： 溫差校正系數(shù)： 有效平均溫差： 3.1.5管程換熱系數(shù)計(jì)算 參考表2—7《管殼式換熱器原理與計(jì)算》 初選傳熱系數(shù)： 則初選傳熱面積為： 選用 不銹鋼的無(wú)縫鋼管作換熱管。 則 管子外徑 管子內(nèi)徑 管子長(zhǎng)度 則所

7、需換熱管根數(shù)： =405.1 可取換熱管根數(shù)為 406 根 則管程流通面積為（兩管程） 管程流速為： 管程質(zhì)量流速為： 管程雷諾數(shù)為 管程傳熱系數(shù)為： 3.1.6結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計(jì)： 查GB151—1999知管間距按?。? 管間距為：S=1.250.019=0.025m 管束中心排管數(shù)為： 取 22根 則殼體內(nèi)徑為： 故內(nèi)徑為0.7m 則內(nèi)徑比為（合理） 折流板由書可知可以選擇弓形折流板。 則弓形折流板的弓高為： 折流板間距為： 折流板數(shù)量為： 取 6塊

8、 3.1.7殼程換熱系數(shù)計(jì)算 殼程流通面積為： 殼程流速為： 殼程質(zhì)量流速為： 殼程當(dāng)量直徑為： 殼程雷諾數(shù)為： 切去弓形面積所占比例按查得為0.145 殼程傳熱因子由《管殼式換熱器原理與設(shè)計(jì)》書圖2-12可查得： 管外壁溫度假定值為： 壁溫下油的黏度為： 黏度修正系數(shù)為： 殼程換熱系數(shù)為： 3.1.8傳熱系數(shù)計(jì)算 查GB151—1999書第138頁(yè)可知：殼程選用柴油、管程選用原油 則油側(cè)污垢熱阻為： 由于管壁比較薄，管殼層阻力損失都不超過(guò)0.3103N/m3所以管壁的熱阻可以忽略不計(jì)。 所以可以計(jì)算出總傳熱系數(shù)為： 則傳

9、熱系數(shù)比為：(合理) 所以假設(shè)合理。 3.1.9管壁溫度計(jì)算 管外壁熱流溫度計(jì)算為： 管外壁溫度為： 誤差校核： 因?yàn)檎`差不大，所以合適。 3.1.10管程壓降計(jì)算 壁溫下油的黏度為： 黏度修正系數(shù)： 查得管程摩擦系數(shù)為： 管程數(shù) 管內(nèi)沿程壓為： 回彎壓降為： 取出口處質(zhì)量流速為： 進(jìn)出口管處壓降為： 管程污垢校正系數(shù)為： 則管程壓降： 3.1.11殼程壓降計(jì)算 殼程當(dāng)量直徑為：=0.0445m 殼程雷諾數(shù)為： 經(jīng)查殼程的摩擦系數(shù)為： 管束壓降為： 取進(jìn)口管處質(zhì)量流速為： 取進(jìn)口管壓降為： 取導(dǎo)流板阻力系數(shù)為： 導(dǎo)流板壓降為：

10、殼程結(jié)垢修正系數(shù) 殼程壓降為： 管程、殼程允許壓降為： 符合壓降條件 3、2強(qiáng)度計(jì)算 3.2.1換熱管材料及規(guī)格的選擇和根數(shù)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 換熱管外徑 GB151--1999《管殼式換熱器》 19 2 管長(zhǎng) GB151--1999《管殼式換熱器》 3000 3 傳熱面積 《管殼式換熱器設(shè)計(jì)原理》 72.54 4 換熱管根數(shù) 個(gè) 406 5 拉桿 個(gè) GB151---1999《管殼式換熱器》表43.44 12/8

11、 6 材料 GB150-1998《鋼制壓力容器》 20# 3.2.2管子的排列方式 1 正三角形排列 GB151-1999《管殼式換熱器》圖11 2 換熱管中心距 GB151-1999《管殼式換熱器》 25 3 隔板板槽兩側(cè)相鄰中心距 GB151-1999《管殼式換熱器》 38 3.2.3確定筒體直徑 1 換熱管中心距 GB151-1999《管殼式換熱器》表12 25 2 換熱管根數(shù) 根 406 3 分程隔板厚 同上 10 4 管束中心排管的管

12、數(shù) 根 同上 22 5 筒體直徑 同上 601 6 實(shí)取筒體直徑 考慮防沖板向上取 700 3.2.4筒體壁厚的確定 序號(hào) 項(xiàng)目 符號(hào) 單位 數(shù)據(jù)來(lái)源及計(jì)算公式 結(jié)果 1 工作壓力 給定 1.6 2 材料 GB150-1998《鋼制壓力容器》 Q345R 3 材料許用應(yīng)力 GB150-1998《鋼制壓力容器》 170 4 焊接接頭系數(shù) 《過(guò)程裝備設(shè)計(jì)》 0.85 5 殼程設(shè)計(jì)壓力 1.76 6 筒體計(jì)算厚度 4.3 7

13、 設(shè)計(jì)厚度 6.3 8 名義厚度 7.3 9 實(shí)取名義厚度 GB151-1999《管殼式換熱器》表8 8 10 負(fù)偏差 《過(guò)程裝備設(shè)計(jì)》 1 11 腐蝕余量 《過(guò)程裝備設(shè)計(jì)》 2 12 計(jì)算厚度 5 13 設(shè)計(jì)厚度下圓筒的計(jì)算應(yīng)力 125 14 校核 179.8 合格 15 設(shè)計(jì)溫度下圓筒的最大許用工作壓力 2.05 3.2.5液壓試驗(yàn) 序號(hào) 項(xiàng)目 符號(hào) 單位 根據(jù)來(lái)

14、源及計(jì)算公式 數(shù)值 1 試驗(yàn)壓力 2.2 2 圓筒薄膜應(yīng)力 155.1 3 校核 合格 3.2.6封頭厚度的計(jì)算 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 設(shè)計(jì)壓力 1.76 2 材料 GB150-1998《鋼制壓力容器》 Q345R 3 材料許用應(yīng)力 GB150-1998《鋼制壓力容器》 170 4 焊接接頭系數(shù) 《過(guò)程裝備設(shè)計(jì)》 0.85 5 封頭計(jì)算厚度 4.3 6 設(shè)計(jì)厚度 6.3 7 名義

15、厚度 7.3 8 實(shí)取名義厚度 GB151-1999《管殼式換熱器》表8 8 9 有效厚度 7 10 設(shè)計(jì)厚度下封頭的計(jì)算應(yīng)力 88.88 11 校核 12 設(shè)計(jì)溫度下封頭的最大許用工作壓力 2.88 13 合格 3.2.7法蘭的選擇 2.7.1 設(shè)備法蘭的選擇 按其條件 設(shè)計(jì)溫度 設(shè)計(jì)壓力 由《壓力容器法蘭》選擇乙型平焊法蘭，相關(guān)參數(shù)如下： 單位（）

16、 螺柱規(guī)格 螺柱數(shù)量 860 815 776 766 763 66 210 16 21 18 27 M24 28 由《壓力容器法蘭》選擇相應(yīng)墊片：非金屬軟墊片 JB/T4704—2000 其相應(yīng)尺寸為：D=765mm d=715mm 2.7.2接管法蘭的選擇 1〉管程接管的公稱直徑相同設(shè)為，設(shè)進(jìn)出口質(zhì)量流量為 則 同理 故取a =b=200mm 故取公稱直徑 公稱壓力為 2〉殼程接管的公稱直徑相同設(shè)為，設(shè)進(jìn)出口質(zhì)量流量為 則 同理 故取公稱直徑 公稱

17、壓力為 由《鋼制管法蘭，墊片，緊固件》選擇帶頸對(duì)焊法蘭 a.b相關(guān)參數(shù)如下 DN A/ 法蘭理論重量 200 219.1/ 219 360 310 12 26 M24 30 244/ 244 17.4 由《鋼制管法蘭，墊片，緊固件》選擇帶頸對(duì)焊法蘭 c.d相關(guān)參數(shù)如下 DN A/ 法蘭理論重量 200 219.1/ 219 360 310 12 26 M24 30 244/ 244 17.4 3.2.8、管板的設(shè)計(jì) 管板尺寸的確定及強(qiáng)度

18、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。 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)目的確定見項(xiàng)目一至七。 B、計(jì)算、、、Kt、、、、、Q、、、、； 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 筒體內(nèi)徑 700 2 筒體內(nèi)徑橫截面積 A A=π/4 384650 3 筒體厚度 8 4 圓筒內(nèi)殼壁金屬截面積 （+） 17794 5 管子金屬總截面積 = 7.65104

19、 6 換熱管根數(shù) 406 7 換熱管外徑 19 8 換熱管壁厚 2 9 換熱管材料的彈性模量 GB150-1998表F5 185000 10 換熱管有效長(zhǎng)度 L 2840 11 沿一側(cè)的排管數(shù) 203 12 布管區(qū)內(nèi)未能被管支撐的面積 82976.25 13 管板布管區(qū)面積 302723.75 14 管板布管區(qū)當(dāng)量直徑 = 620 15 換熱管中心距 S GB151-1999 25 16 隔板槽兩側(cè)相鄰管中心距

20、 GB151-1999 38 17 管板布管內(nèi)開孔后的面積 = 269537 18 系數(shù) =/ 0.7 19 殼體不帶膨脹節(jié)時(shí)換熱管束與圓筒剛度比 Q Q=/As 0.8 20 殼程圓筒材料的彈性模量 GB150-1998表F5 190000 21 系數(shù) =/ 0.28 22 系數(shù) = 15.8 23 系數(shù) = 2.512 24 管板不管區(qū)當(dāng)量直徑與殼程圓筒內(nèi)徑比 Pt Pt=/ 0.89 25 管子受壓失穩(wěn)當(dāng)量長(zhǎng)度 GB151-1999圖32 2

21、008 26 設(shè)計(jì)溫度下管子受屈服強(qiáng)度 GB150-1998表F2 133 27 管子回轉(zhuǎn)半徑 6.35 C.對(duì)于延長(zhǎng)部分兼作法蘭的管板，計(jì)算和 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 N GB150-1998表9-1 25 2 墊片基本密度寬度 =N/2 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 B=2.53 9 6 墊片壓緊力作用中心圓直徑 =D

22、-2b 682 7 預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷 N =3.14 213358 8 操作狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷 N =0.78 2723296 9 常溫下螺栓材料的許用應(yīng)力 GB150-1998表F4 272.5 10 預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓面積 =/ 909.2 11 操作狀態(tài)下需要的最小螺栓面積 = / 1891 12 需要螺栓總截面積 mm2 =max{，} 1891 13 法蘭螺栓的中心圓直徑 Db 815 14 法蘭中心至作用處的徑向距離 =/2

23、 34 15 基本法蘭力矩 N． = 1.8107 16 筒體厚度 8 17 法蘭頸部大端有效厚度 =1.75 14 18 螺栓中心至法蘭頸部與法蘭背面交的徑向距離 49.5 19 螺栓中心處至FT作用位置處的徑向距離 = (++)/2 51.5 20 作用于法蘭內(nèi)徑截面上的流體壓力引起的軸向力 N =0.785Pc 518676 21 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 =- 102897 22 操作狀態(tài)下

24、需要的最小墊片壓力 N =6.28bmPc 90092.9 23 法蘭操作力矩 N． =++ 3.32107 24 螺栓中心距FD作用處的徑向距離 =0.5（-） 49.5 D、假定管板的計(jì)算厚度為δ，然后按結(jié)構(gòu)要求確定殼體法蘭厚度，計(jì)算K，k、和Kf。 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 80 2 殼體法蘭厚度 66 3 管板材料彈性模量 GB150-1998表F5 190103 4 換熱管材料的彈性模量 GB150-19

25、98表F5 191103 5 管板剛度削弱系數(shù) η GB151-1999 0.4 6 換熱管有效程度 2840 7 管板強(qiáng)度削弱系數(shù) μ Gb151-1999 0.4 8 管子金屬總截面積 2.53104 9 換熱管加強(qiáng)系數(shù) K K= 2.6 10 管板布管區(qū)的當(dāng)量直徑與殼程圓筒內(nèi)徑之比 = 0.89 11 管板周邊布管區(qū)的無(wú)量綱參數(shù) k k=K（1-） 0.4 12 管束模數(shù) =/（L） 3995 13 殼體法蘭材料彈性模量 GB150-1998表F

26、5 190103 14 殼體圓筒材料彈性模量 GB150-1998表F5 190103 15 殼體法蘭寬度 =/2 66 16 系數(shù) GB151-1999圖26 0.00055 17 殼體法蘭與圓筒的選裝剛度 = 9.923 18 旋轉(zhuǎn)剛度無(wú)量綱參數(shù) =π/（4） 0.00195 E、由GB151-1999 P51圖27按照K和查，并計(jì)算值，由圖29按照K和查G2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

27、數(shù) GB151-1999圖27 0.18 2 系數(shù) =/（K） 35.5 3 系數(shù) GB151-1999圖29 1.92 F、計(jì)算M1，由GB151-1999圖30按照K和Q查，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 管箱法蘭材料的彈性模量 GB150-1998表F5 191103 2 管箱法蘭厚度 JB/T4702-2000 66 3 系數(shù) GB151-1999圖26 0.00055 4 管箱圓筒與法蘭的旋轉(zhuǎn)剛度參數(shù) = 9.88 5

28、 管板邊緣力矩的變化系數(shù) =1/（/ +） 0.43 6 法蘭力矩變化系數(shù) =/ 0.42 7 管板第二彎矩系數(shù) GB151-1999圖28（a） 3.8 G、按殼程設(shè)計(jì)壓力，而管程設(shè)計(jì)壓力=0，膨脹變形差r，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=0，不計(jì)膨脹節(jié)變形差（即r=0）。 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 當(dāng)量壓力組合 1.76 2 有效壓力組合 5.25 3 基本法蘭力矩系

29、數(shù) 0.0032 4 管程壓力下的法蘭力矩系數(shù) 0.023 5 管板邊緣力矩系數(shù) 0.02 6 管板邊緣剪切系數(shù) 0.51 7 管板總彎矩系數(shù) 0.75 8 系數(shù) 0.33 9 殼體法蘭力矩系數(shù) 0.032 10 管板徑向應(yīng)力系數(shù) = 0.07 11 管板的徑向應(yīng)力 88 12 管板布管區(qū)周邊外徑向的應(yīng)力系數(shù) 0.025 13 管板布管區(qū)周邊外徑向的應(yīng)力 72.5 14 管板布管區(qū)周邊剪切應(yīng)力系數(shù)

30、 0.058 15 管板布管區(qū)周邊的剪切應(yīng)力 15 16 法蘭的外徑與內(nèi)徑之比 1.14 17 系數(shù) Y GB150-1998表9-5 10.75 18 殼體法蘭應(yīng)力 7.9 19 換熱管的軸向應(yīng)力 =[] 8.1 20 殼程圓筒的軸向應(yīng)力 = 41.05 21 一根換熱管管壁金屬的橫界面積 176.6 22 換熱管與管板連接的拉托應(yīng)力 0.005 b、只有殼程設(shè)計(jì)壓力，而管程設(shè)計(jì)壓力Pt=0，并且計(jì)入膨脹變形差。

31、 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 殼程圓筒材料線膨脹系數(shù) GB150-1998 11.6210-6 2 換熱管材料線膨脹系數(shù) GB150-1998 10.8810-6 3 換熱管與殼程圓筒的膨脹變形差 -17310-6 4 沿長(zhǎng)度平均的殼程圓筒金屬溫度 工藝給定 160 5 沿長(zhǎng)度平均的換熱管金屬溫度 工藝給定 110 6 制造環(huán)境溫度 20 7 當(dāng)量壓力組合 0.88 8 有效壓力組合 Pa 30.0

32、53 9 基本法蘭力矩系數(shù) 0.002 10 管程壓力下的法蘭力矩系數(shù) 0.004 11 管板邊緣力矩系數(shù) 0.007 12 管板邊緣剪切系數(shù) 0.25 13 管程總彎矩系數(shù) 0.906 14 系數(shù) =max{，} 0.175 15 殼體法蘭力矩系數(shù) -0.0054 16 管板徑向應(yīng)力系數(shù) 0.00135 17 管板的徑向應(yīng)力 53 18 管板布管區(qū)周邊外徑向的應(yīng)力系數(shù) 0.07 19

33、管板布管區(qū)周邊外徑向的應(yīng)力 165 20 管板布管區(qū)周邊的剪切應(yīng)力系數(shù) 0.08 21 管板布管區(qū)周邊的剪切應(yīng)力 89 22 換熱管的軸向應(yīng)力 =[Pc-Pa] 4 23 換熱管與管板連接的拉托應(yīng)力 0.031 c、只有管程設(shè)計(jì)壓力Pt，而殼程設(shè)計(jì)壓力Ps=0，不計(jì)膨脹節(jié)變形差時(shí)： 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 當(dāng)量壓力組合 = 0 2 有效壓力組合 Pa=∑sPs+βrEt -

34、6.401 3 管板邊緣力矩系數(shù) 0.007 4 管板邊緣剪切系數(shù) 0.25 5 管板總彎矩系數(shù) 0.906 6 系數(shù) 0.004816 7 管板的徑向應(yīng)力 -2.713 8 管板布管區(qū)周邊外徑向的應(yīng)力系數(shù) -0.074 9 管板布管區(qū)周邊外徑向的應(yīng)力 -89.73 10 管板布管區(qū)周邊的剪切應(yīng)力系數(shù) 0.0704 11 管板布管區(qū)周邊的剪切應(yīng)力 -4.587 12 殼體法蘭

35、應(yīng)力 -82 13 換熱管的軸向應(yīng)力 =[Pc-Pa] 19.2 14 殼程圓筒的軸向應(yīng)力 =A/AsPa -39.2 15 換熱管與管板連接的拉托應(yīng)力 0.02 d、只有管程設(shè)計(jì)壓力Pt，而殼程設(shè)計(jì)壓力Ps=0，同時(shí)計(jì)入膨脹變形差時(shí)： 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 換熱管與殼程圓筒的膨脹變形差 r -17310-6 2 當(dāng)量壓力組合 Pc -1.032 3 有效壓力組合 Pa -11.72 4 基

36、本法蘭力矩系數(shù) -0.00523 5 管板邊緣力矩系數(shù) 0.00019 6 管板邊緣剪切系數(shù) 0.0067 7 管程總彎矩系數(shù) 0.204 8 系數(shù) =max{，} 0.00524 9 管板布管區(qū)周邊外徑向的應(yīng)力系數(shù) 0.0133 10 管板布管區(qū)周邊外徑向的應(yīng)力系數(shù) 11.4 11 管板布管區(qū)周邊的剪切應(yīng)力系數(shù) 0.065 12 管板布管區(qū)周邊的剪切應(yīng)力 -27.96 13 換熱管

37、的軸向應(yīng)力 =[Pc-Pa] 30.6 14 換熱管與管板連接的拉托應(yīng)力 0.19 H、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 84.2 2 殼程腐蝕裕量 2 3 管程腐蝕裕量 2 4 結(jié)構(gòu)開槽深度 根據(jù)結(jié)構(gòu)確定 3 5 管板的實(shí)際厚度 90 考慮圓整 是否安裝膨脹節(jié)的判定 由G，a、b、c、d計(jì)算結(jié)果可以

38、看出：四組危險(xiǎn)組合工況下，換熱管與管板的 連接拉托力均沒超過(guò)設(shè)計(jì)許用應(yīng)力，并且各項(xiàng)應(yīng)力均沒超過(guò)設(shè)計(jì)許用應(yīng)力。所以， 不需要安裝膨脹節(jié)。 3.2.9. 折流板的選擇 3.2.9.1選型 根據(jù)GB151—1999《管殼式換熱器》圖 37 選擇單弓形水平放置的折流板。 3.2.9.2折流板尺寸 缺口弦高值，一般取0.20~0.45倍的圓筒內(nèi)直徑，取 3.2.9.3換熱管無(wú)支撐跨距或折流板間距 由GB151—1999表42知，但換熱管為外徑鋼管時(shí)，換熱管的最大無(wú)支撐跨距為 ，且折流板最小間距一般不小于圓筒內(nèi)直徑五分之一且不小于由傳熱計(jì)算得到折流板間距 3.2.9.4折流板厚度 由

39、GB151—1999表34， 查得折流板最小厚度為 ，實(shí)取折流板厚度 由GB151—1999表36查得管孔直徑為 允許偏差為 3.2.9.5折流板直徑 由GB151—1999表 41 查得折流板名義外直徑為 允許偏差為 3.2.10. 接管及開孔補(bǔ)強(qiáng) 補(bǔ)強(qiáng)及補(bǔ)強(qiáng)方法判別 補(bǔ)強(qiáng)判別 由GB150—1998 表8—1知當(dāng)滿足下列所有條件時(shí)不另行補(bǔ)強(qiáng)。 1〉 設(shè)計(jì)壓力小于或等于兩相鄰開孔中心距應(yīng)不小于兩孔直徑之和的兩倍； 2〉 接管公稱直徑小于或等于 3〉 接管最小壁厚滿足表8—1要求（GB150—1998 p75） 由于接

40、管 的公稱直徑大于 所以要補(bǔ)強(qiáng)，但由于設(shè)計(jì)的筒體或封頭的厚度遠(yuǎn)大于理論厚度，所以要進(jìn)行計(jì)算看是否要進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。 補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算方法判別 開孔直徑 本凸形封頭開孔直徑滿足等面積法開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算的適用條件，故可用等面積法進(jìn)行開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算 開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積 強(qiáng)度削弱系數(shù) 接管有效厚度 開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積 有效補(bǔ)償范圍 有效寬度取值 故取 有效高度 外側(cè)有效高度 故 內(nèi)側(cè)有效高度 故取 有效補(bǔ)強(qiáng)面積 封頭多余金屬面積 封頭有效厚度 封頭多余金屬面積 接管多余金屬面積 其中 接管區(qū)焊縫面積（焊角?。? 有效補(bǔ)強(qiáng)面積

41、所需另行補(bǔ)強(qiáng)面積 擬采用補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng) 補(bǔ)強(qiáng)圈設(shè)計(jì) 根據(jù)接管公稱直徑選補(bǔ)強(qiáng)圈，參照補(bǔ)強(qiáng)圈標(biāo)準(zhǔn)取補(bǔ)強(qiáng)圈 外徑 內(nèi)徑 因補(bǔ)強(qiáng)圈在有效補(bǔ)償范圍內(nèi) 補(bǔ)強(qiáng)圈厚度為 考慮鋼板負(fù)偏差并經(jīng)圓整，取補(bǔ)強(qiáng)圈名義厚度為 3.2.11. 管箱短節(jié)壁厚的計(jì)算 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 設(shè)計(jì)壓力 1.76 2 選材 GB150-1998《鋼制壓力容器》選 Q345R 3 計(jì)算厚度 4.3 4 設(shè)計(jì)厚度 6.3 5 名義厚度 7.3 6 實(shí)取名義厚度

42、 8 7 有效厚度 7 注：其符號(hào)意義及取值同筒體壁厚計(jì)算的符號(hào)及意義。 水壓試驗(yàn)比較筒體的水壓試驗(yàn)和短節(jié)的水壓試驗(yàn)同樣可以滿足要求。 3.2.12. 拉桿和定距管的確定 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 拉桿直徑 GB151-1999《管殼式換熱器》表43 12 2 拉桿數(shù)量 GB151-1999《管殼式換熱器》表44 8 3 定距管規(guī)格 GB151-1999《管殼式換熱器》取 4 拉桿在管板端螺紋長(zhǎng)度 GB151-1999《管殼式換熱

43、器》表45 50 5 拉桿在折流板端螺紋長(zhǎng)度 GB151-1999《管殼式換熱器》表45 15 6 拉桿上倒角高 GB151-1999《管殼式換熱器》表45 2.0 3.2.13. 分程隔板厚度選取 根據(jù)GB151-1999《管殼式換熱器》，分層隔板厚度取 3.2.14. 支座的選擇及應(yīng)力校核 3.2.14.1支座的選擇 根據(jù)《鋼制管法蘭 墊片 緊固件 》 鞍式支座的選擇重型BI型焊制鞍式支座（表7） 當(dāng)取鞍式支座的相關(guān)尺寸如下： 序號(hào) 項(xiàng)目 符號(hào) 單位 數(shù)值 1 公稱直徑 700 2 允許載荷 170

44、 3 鞍座高度 200 4 底板 640 150 10 5 腹板 8 6 筋板 350 140 200 10 7 墊板 弧長(zhǎng) 830 350 6 36 8 螺栓間距 460 9 帶墊板鞍座質(zhì)量 28 10 包角 120 11 型號(hào) BI 700 3.2.14.2鞍座的應(yīng)力校核 （1）原始數(shù)據(jù)表 序號(hào) 項(xiàng)目 符號(hào) 單位 數(shù)值 1 設(shè)計(jì)壓力

45、 1.76 2 設(shè)計(jì)溫度 145 3 物料密度 815 4 筒體內(nèi)徑 700 5 筒體長(zhǎng)度 3090 6 公稱厚度 8 7 厚度附加量 2 8 鞍座型號(hào) BI F，S型各一個(gè) 9 鞍座中心線離封頭切線的距離 848 10 鞍座腹寬 170 11 腹板厚度 10 12 鞍座包角 120 13 容器與封頭的材料 Q345R 14 容器與封頭的許用應(yīng)力 170 15 鞍座材料 16 鞍座材料許用應(yīng)力 125

46、 17 容器自重 2000 18 物料重量 1500 19 總重量 3500 （2）校核計(jì)算 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 支座反力 62578 2 系數(shù) 0.24 3 系數(shù) 1.102 4 系數(shù) 0.606 5 筒體在支座跨中截面處的彎矩 -4.21 6 筒的支座截面的彎矩 -4.92 7 跨中截面處的軸向應(yīng)力（最高點(diǎn)） 0.936 8 跨中截面處的軸向應(yīng)力（最低點(diǎn)） 52

47、.36 9 系數(shù) A 0.0021 10 系數(shù) GB150－1998圖6-3 128 11 軸向許用壓縮應(yīng)力 128 12 比較，驗(yàn)算合格 筒體和封頭中的切向剪應(yīng)力 13 系數(shù) 《過(guò)程裝備設(shè)計(jì)》表5-2 1.17 14 切向剪應(yīng)力 3.09 15 橢圓形封頭的形狀系數(shù) 標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭 1.0 16 封頭內(nèi)壓引起應(yīng)力 76.81 17 比較，驗(yàn)算合格 筒體的周向應(yīng)力 18 鞍座截面筒體最低處的周向應(yīng)力 -9.34 19 系數(shù) 《過(guò)程裝備

48、設(shè)計(jì)》表5-3 0.760 20 筒體有效寬度 256.8 21 鞍座邊角處筒體的周向應(yīng)力 -42.36 22 系數(shù) 《過(guò)程裝備設(shè)計(jì)》表5-3 0.0528 23 比較，驗(yàn)算合格。 鞍座腹板應(yīng)力 24 系數(shù) 《過(guò)程裝備設(shè)計(jì)》表5-5 0.204 25 鞍座承受水平分力 5938.09 26 鞍座計(jì)算高度 取實(shí)際高度 200 27 取和中較小者為，即 28 鞍座有效斷面平均應(yīng)力 5.09 29 比較，驗(yàn)算合格 參考文獻(xiàn) [1]金志

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