循環(huán)氫冷卻器設(shè)計(jì)U形管換熱器畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文)循環(huán)氫冷卻器設(shè)計(jì)design of recycle hydrogen cooler 學(xué) 院：機(jī)械工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)：過程裝備與控制工程 裝備092 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師：張志文（副教授） 2013 年 6 月畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中文摘要循環(huán)氫冷卻器設(shè)計(jì)摘 要：循環(huán)氫冷卻器主要由管束、支座、筒體、封頭組成，熱流體在管程內(nèi)流動(dòng)，冷流體在殼程流動(dòng)，通過熱傳遞，熱氣體將熱量傳遞給殼程的冷流體，從而達(dá)到冷卻熱氣體，使其達(dá)到工藝所需要的溫度。我的畢業(yè)設(shè)計(jì)就是循環(huán)氫冷卻器設(shè)計(jì)，在循環(huán)氫冷卻器的設(shè)計(jì)過程是首先根據(jù)已知工藝條件，選擇換熱器的類型，計(jì)算管子數(shù)，確定筒體內(nèi)徑，

2、筒體及封頭壁厚的計(jì)算，壓力試驗(yàn)，計(jì)算管板尺寸，折流板設(shè)計(jì)，選取接管、定距管、拉桿，并在對(duì)開孔進(jìn)行開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算，選取支座并對(duì)其進(jìn)行應(yīng)力校核等。畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)：完成循環(huán)氫冷卻器的設(shè)計(jì)，工作量包括：設(shè)計(jì)計(jì)算書、設(shè)備裝配圖、零件圖。任務(wù)要求：分析現(xiàn)有國(guó)內(nèi)循環(huán)氫冷卻器的發(fā)展趨勢(shì)，并分析其傳熱原理；進(jìn)行循環(huán)氫冷卻器主要技術(shù)參數(shù)（換熱系數(shù)）的計(jì)算；確定設(shè)計(jì)方案，并繪制裝配圖及關(guān)鍵零件圖。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，可能會(huì)遇到很多的困難，我會(huì)通過到圖書館相關(guān)書籍和到網(wǎng)上收集相關(guān)資料，參照已有的機(jī)構(gòu)模型，同學(xué)之間的相互討論，相互交流信息，向老師請(qǐng)教循環(huán)氫冷卻器設(shè)計(jì)要點(diǎn)及其相關(guān)注意事項(xiàng)，從而完成循環(huán)氫冷卻器的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：

3、循環(huán)氫冷卻器；畢業(yè)設(shè)計(jì)；任務(wù)要求畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）外文摘要design of recycle hydrogen cooler abstract: the loop consists of hydrogen cooler tubes, bearings, cylinder, head composition, thermal fluid flowing in the tube, cold fluid in the shell side flow through heat transfer, hot gas transfers heat to the cold fluid shell , so as

4、 to cool the hot gas, to achieve the desired process temperature. i graduated from the design is to recycle hydrogen cooler design, recycle hydrogen cooler design process is first of all based on the known process conditions, select the type of heat exchanger to calculate the number of tubes to dete

5、rmine the cylinder diameter, wall thickness of the cylinder and head calculations, pressure testing, calculation tube plate size, baffle design, select receivership, fixed pitch pipe, rod, and in the right hole for opening reinforcement calculation, select the bearing and its stress check and so on.

6、 graduation tasks: completing the cycle of hydrogen cooler design, workload include: design calculations, equipment assembly drawings, parts diagram. mission requirements: analysis of existing domestic circulating hydrogen cooler trends and analyze the heat transfer theory; cyclic hydrogen cooler ma

7、in technical parameters (heat transfer coefficient) is calculated; determine the design scheme and key parts assembly drawing and drawing . in this graduation design, you may encounter many difficulties, ill pass to the library books and the internet to collect relevant information, referring to the

8、 existing institutional models, interactive discussion between students, mutual exchange of information, to the teacher ask recycle hydrogen cooler design features and related notes, thus completing the cycle of hydrogen cooler design.keywords: recycle hydrogen coolers; graduation; mission requireme

9、nts目 錄1 緒論12 結(jié)構(gòu)計(jì)算與強(qiáng)度校核22.1 已知條件22.2 管子數(shù)22.3 管子的排列32.4 圓筒直徑32.5 筒體及封頭壁厚42.6 水壓試驗(yàn)52.7 筒體與封頭連接72.8 管板尺寸72.9 折流板142.10 接管142.11 定距管142.12 拉桿152.13 開孔補(bǔ)強(qiáng)152.14 支座選取222.15 支座應(yīng)力校核242.16 筒體應(yīng)力校核262.17 分程隔板312.18 旁路擋板32結(jié)論33致謝34參考文獻(xiàn)351 緒論：化學(xué)工業(yè)是現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要指標(biāo)之一，而化工生產(chǎn)是以化工設(shè)備為主體，以其他工藝為輔的生產(chǎn)方式。工業(yè)生產(chǎn)中，化工設(shè)備分為儲(chǔ)存設(shè)備、傳質(zhì)設(shè)備、反應(yīng)設(shè)備

10、及傳熱設(shè)備等。而傳熱設(shè)備是化工、石油、能源等各工業(yè)中應(yīng)用相當(dāng)廣泛的單元設(shè)備之一。它主要由管束、支座、筒體、封頭組成，熱流體在管程內(nèi)流動(dòng)，冷流體在殼程流動(dòng)，通過熱傳遞，熱氣體將熱量傳遞給殼程的冷流體，從而達(dá)到冷卻熱流體，使其達(dá)到工藝所需要的溫度要求。換熱器具有可靠性高、適應(yīng)性廣、運(yùn)用廣泛等特點(diǎn)，近年來，換熱器在研發(fā)和設(shè)計(jì)方面取得了較為顯著的成果，各種新思路與新結(jié)構(gòu)的涌現(xiàn)，使得換熱器朝著更高效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的方向發(fā)展。換熱器的發(fā)展主要表現(xiàn)在以下方面：在材料使用上，開發(fā)使用新型的防腐蝕材料，用材強(qiáng)度高、抗氫性好、焊接性好、耐溫性好的；在結(jié)構(gòu)上，換熱器正不斷朝著大型化發(fā)展；在制造方面，各種新材料的出現(xiàn)，

11、各種新結(jié)構(gòu)的完善，產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)化和生產(chǎn)專業(yè)化使得換熱器的制造更加方便快捷；換熱管（板）種類多樣化的發(fā)展使得換熱器的類型據(jù)越來越多。按傳熱方式分為直接接觸式換熱器、蓄熱式換熱器、間壁式換熱器和中間載熱體式換熱器。間壁式換熱器分為蛇管式換熱器、套管式換熱器、管殼式換熱器和纏繞管式換熱器。而根據(jù)管殼式換熱器的特點(diǎn)，可分為固定管板式換熱器、浮頭式換熱器、填料函式換熱器、形管式換熱器等。固定管板式換熱器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，能承受較高的壓力，造價(jià)低，管程清洗方便，管子損壞時(shí)易于堵管的更換，缺點(diǎn)是當(dāng)管束與殼體的壁溫或材料的線膨脹系數(shù)相差較大時(shí)，殼體和管束中將產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力；適用于殼側(cè)介質(zhì)清潔且不易結(jié)垢并能進(jìn)行清洗

12、，管、殼程兩側(cè)溫差不大或溫差較大但殼側(cè)壓力不高的場(chǎng)合。浮頭式換熱器管間和管內(nèi)清洗方便，不會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)比固定管板式換熱器高，設(shè)備笨重，材料消耗量大，且浮頭端小蓋在操作中無法檢查，制造時(shí)對(duì)密封要求較高，適用于殼體和管束間壁溫差較大或殼程介質(zhì)易結(jié)垢的場(chǎng)合。填料函式換熱器采用填料函式密封結(jié)構(gòu)，管束在殼體軸向可以自由伸縮，不會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力，其結(jié)構(gòu)較浮頭式簡(jiǎn)單，加工制造方便，節(jié)省材料且管束可以從殼體內(nèi)抽出，管內(nèi)、管間都能進(jìn)行清洗，維修方便；一般適用4mpa以下的工作條件，且適用于易揮發(fā)、易燃、易爆、有毒及貴重介質(zhì)，使用溫度也受填料的物性限制。形管式換熱器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜，承壓能力強(qiáng)，適

13、用于管、殼壁溫差較大或殼程介質(zhì)需要清洗，又不宜采用浮頭式和固定管板式的場(chǎng)合，特別適用于管內(nèi)走清潔而不易結(jié)垢的高溫、高壓、腐蝕性強(qiáng)的材料。2 結(jié)構(gòu)計(jì)算與強(qiáng)度校核：2.1 已知條件： 表2-1名 稱管程殼程物料名稱氫氣水工作壓力13 mpa0.4 mpa工作溫度260 50換熱面積120 m2推薦材質(zhì)00cr17ni14mo2q235-b設(shè)計(jì)壓力14.5 mpa0.45 mpa 根據(jù)已知條件，考慮到管殼程溫差比較大，為了制造方便，減少制造成本，選用u形管式換熱器。2.2 管子數(shù)n 查參考文獻(xiàn)1和參考文獻(xiàn)2得，換熱管選用的無縫鋼管，根據(jù)參考文獻(xiàn)1換熱管的長(zhǎng)度推薦值：， m，選取換熱管長(zhǎng)度為 m。 已

14、知條件知： 換熱面積： 由換熱面積計(jì)算公式 （2-1） 換熱面積，。 換熱管的管數(shù)。 形換熱管的直邊長(zhǎng)度,m。 換熱管外徑，。 （2-2） 取 根換熱管， 根拉桿（和定距管配套使用）。2.3 管子排列方式，管間距的確定 管子的排列選用轉(zhuǎn)角正三角形排列：圖1. 轉(zhuǎn)角正三角形排列根據(jù)參考文獻(xiàn)1：管板上換熱管排列的管間距（換熱管中心距）,必須滿足 （2-3）即 mm 故管間距取 mm, 分程隔板槽兩側(cè)相鄰的管中心距為兩倍換熱管最小彎曲半徑。即 mm。2.4 換熱器圓筒直徑的確定參考文獻(xiàn)3，圓筒內(nèi)直徑由下式計(jì)算： （2-4） 換熱器管間距，mm。 位于管束中心線上的可排管數(shù)，管子按轉(zhuǎn)角正三角形排列時(shí)，

15、 ，取根。 最外層管子的中心到殼壁邊緣的距離，mm。取 mm。 mm根據(jù)參考文獻(xiàn)1的規(guī)定：大于 mm筒體直徑以 mm為進(jìn)級(jí)擋，取 mm。2.5 換熱器筒體及封頭壁厚的計(jì)算 換熱器筒體：取設(shè)計(jì)壓力 mpa,筒體上的焊接均采用相當(dāng)于雙面焊的全焊透對(duì)接接頭（局部無損檢測(cè)），根據(jù)參考文獻(xiàn)2，取焊縫系數(shù)，材料選，根據(jù)參考文獻(xiàn)2查得：的許用應(yīng)力mpa,厚度為 mm,寬度為 mm的鋼板的厚度負(fù)偏差為mm,腐蝕裕量取mm。mm。取 筒體設(shè)計(jì)厚度： （2-5） mm筒體名義厚度： mm 根據(jù)參考文獻(xiàn)1得：公稱直徑為 mm mm的形管式換熱器筒體最小壁厚為 mm(包括厚度附加量)，故取筒體厚度為 mm。 封頭的選

16、?。?上封頭：上封頭材料采用，選用球形封頭，承受內(nèi)壓為 mpa。根據(jù)參考文獻(xiàn)2規(guī)定受內(nèi)壓球形封頭厚度計(jì)算公式： （2-6） mm取球形封頭名義厚度為 mm。故上封頭采用鍛造的球形封頭 ， mm。 下封頭：下封頭材料采用，選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭。承受內(nèi)壓為 mpa。根據(jù)參考文獻(xiàn)2標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭厚度計(jì)算公式： （2-7） mm為了進(jìn)一步保證換熱器的安全運(yùn)行，減小焊后熱應(yīng)力的影響，取下封頭的壁厚為 mm。根據(jù)jb/t4737-95查得：下封頭采用封頭，直邊高度 mm。2.6 換熱器水壓試驗(yàn)及其殼體強(qiáng)度校核 筒體水壓試驗(yàn)： 根據(jù)參考文獻(xiàn)2查得筒體水壓試驗(yàn)試驗(yàn)壓力： （2-8） 試驗(yàn)溫度下材料的許用應(yīng)力，m

17、pa。 設(shè)計(jì)溫度下材料的許用應(yīng)力，mpa。帶入數(shù)據(jù)得： mpa 筒體水壓試驗(yàn)應(yīng)力: （2-9） 帶入數(shù)據(jù)得： mpa由參考文獻(xiàn)2查得所選的板材在常溫下的屈服強(qiáng)度極限為 mpa。 mpa mpa ,故水壓試驗(yàn)安全。 氣壓試驗(yàn)： 根據(jù)參考文獻(xiàn)2查得： 殼程氣壓試驗(yàn)壓力： （2-10） mpa 殼程氣壓試驗(yàn)應(yīng)力： mpa , 故氣壓試驗(yàn)安全。 管程水壓試驗(yàn)： 根據(jù)參考文獻(xiàn)2查得換熱管水壓試驗(yàn)試驗(yàn)壓力： 帶入數(shù)據(jù)得： mpa 管程水壓試驗(yàn)應(yīng)力: mpa由參考文獻(xiàn)2查得所選的板材在常溫下的屈服強(qiáng)度極限為 mpa。 mpa mpa ,故水壓試驗(yàn)安全。 管程氣壓試驗(yàn)： 根據(jù)參考文獻(xiàn)2查得：管程氣壓試驗(yàn)壓力：

18、 mpa 管程氣壓試驗(yàn)應(yīng)力： mpa , 故氣壓試驗(yàn)安全。2.7 筒體與封頭的連接考慮到筒體內(nèi)直徑為mm,下封頭壁厚與筒體壁厚相等，材料相同，為了減少成本，保證換熱器的密封性能，將下封頭和筒體用對(duì)接焊焊接（單面焊焊透），并進(jìn)行局部無損檢測(cè)；上封頭厚度為 mm,考慮到管殼壓力比較高，且管程介質(zhì)無結(jié)垢和污染，無需清洗，將上封頭（鍛件）開坡口至凸緣厚度為 mm，與筒體用對(duì)接焊焊接（單面焊全焊透），并進(jìn)行無損檢測(cè)，以保證換熱器的密封性能及安全運(yùn)行。2.8 確定管板尺寸 選用形管式固定管板，材料采用三級(jí)鍛件與復(fù)合材料，管板、筒體、封頭通過對(duì)接焊焊在一起。根據(jù)參考文獻(xiàn)2和前面計(jì)算結(jié)果換熱管數(shù)，定距管根，管

19、間距為 mm，可以得下表：表2 類別 管程 殼程材 質(zhì) 00cr17ni14mo2 16mn q235-b線膨脹系數(shù)（1/） 17.210-6 11.210-6 210-6彈性模量 e（mpa） 1.99105 2.1105 2.06105尺 寸(mm) 2526000(管子) 720106250（殼體）管子數(shù)（根） 133+8(定距管)管間距（mm） 322.8.1 確定殼程圓筒、管箱圓筒（封頭）、換熱管等元件結(jié)構(gòu)尺寸及管板布管方式 殼程圓筒內(nèi)徑 mm，圓筒厚度 mm，筒體長(zhǎng)度 mm 管箱圓筒（上封頭）：球形封頭 ， 厚度 mm 換熱管：無縫鋼管 ，管長(zhǎng) mm。 管子數(shù) 根，根拉桿。 管板布

20、管方式： 轉(zhuǎn)角正三角形排列。2.8.2 根據(jù)布管尺寸計(jì)算，和 圖2，隔板槽兩側(cè)的排管圖 在布管區(qū)范圍內(nèi)，因設(shè)置隔板槽和拉桿結(jié)構(gòu)的需要，而未能被換熱管支承的面積，mm。 按轉(zhuǎn)角正三角形排列的計(jì)算公式： （2-11） 沿隔板槽一側(cè)的排管根數(shù)。 換熱管中心距，mm。 隔板兩側(cè)的兩排換熱管中心距，取 mm。 mm板管布管區(qū)面積，mm。按轉(zhuǎn)角正三角形排列的計(jì)算公式： （2-12） u形管根數(shù)，管板開孔數(shù)為。 mm 管板布管區(qū)當(dāng)量直徑，mm。 （2-13） mm 布管區(qū)當(dāng)量直徑與殼程圓筒內(nèi)直徑之比。 （2-14）帶入數(shù)據(jù)得： 2.8.3 計(jì)算管板抗彎剛度d和各項(xiàng)旋轉(zhuǎn)剛度系數(shù)， 假設(shè)管板計(jì)算厚度為 mm。對(duì)

21、于筒體、管板、管箱（封頭）的連接方式，根據(jù)參考文獻(xiàn)1，選用型連接，且，。 為管板開孔前的抗彎剛度，nmm。 （2-15）管板材料的彈性模量，mpa。由于管板采用的是復(fù)合材料，取兩者中彈性模量較小者，取 mpa。 管板計(jì)算厚度, mm。 管板材料的泊松比，取。 nm 為殼程圓筒與管板旋轉(zhuǎn)剛度系數(shù)，mpa。 （2-16） 系數(shù)，按和根據(jù)參考文獻(xiàn)1可查得。 殼程圓筒厚度，mm。 殼程圓筒內(nèi)徑, mm。 球形封頭內(nèi)直徑，mm。 管板直徑，mm。 殼體凸緣厚度，mm。 由參考文獻(xiàn)1查得： 為封頭（管箱）與管板的旋轉(zhuǎn)剛度系數(shù)，mpa。 （2-17） 系數(shù)，按和 在參考文獻(xiàn)1查出。 封頭（管箱）圓筒厚度，m

22、m。 封頭（管箱）凸緣厚度，mm。 由參考文獻(xiàn)1查得： 殼體材料的彈性模量 mpa。 封頭（管箱）材料（）的彈性模量 由參考文獻(xiàn)2查得 mpa。 管板邊緣旋轉(zhuǎn)剛度系數(shù)。mpa。 （2-18） 為旋轉(zhuǎn)剛度無綱量參數(shù)。 （2-19） 2.8.4 由參考文獻(xiàn)1圖19、圖20、圖21，按和分別查取， 由圖查得： 由圖查得： 由圖查得：2.8.5 確定管板設(shè)計(jì)壓力 若能保證殼程設(shè)計(jì)壓力與管程設(shè)計(jì)壓力在任何情況下都同時(shí)作用，或殼程設(shè)計(jì)壓力與管程設(shè)計(jì)壓力之一為負(fù)壓時(shí)，則管板設(shè)計(jì)壓力，否則取或中較大值。 mpa mpa 考慮到換熱器的運(yùn)行安全，取管板設(shè)計(jì)壓力為 mpa。2.8.6 計(jì)算管板中心距（）,布管區(qū)周

23、邊處（），邊緣處（）的徑向應(yīng)力 （2-20） （2-21） （2-22） 管板強(qiáng)度削弱系數(shù)，一般取。 殼程圓筒圓筒內(nèi)直徑，mm。 管板計(jì)算厚度，mm。 表示壓力作用下，分別為管板中心處，布管區(qū)周邊處，邊緣處的徑向應(yīng)力，mpa。 mpa mpa mpa 設(shè)計(jì)溫度下,管板材料的許用應(yīng)力,mpa。的許用應(yīng)力 mpa的許用應(yīng)力 mpa mpa 綜上所得： 滿足要求。2.8.7 換熱管的軸向應(yīng)力 （2-23） 換熱管外徑，mm。 根換熱管管壁金屬的橫截面積，mm。 mm mpa 滿足要求。2.8.8 換熱管與管板連接的拉脫力 （2-24） 換熱管的軸向力，mpa。 換熱管與管板脹接長(zhǎng)度或焊腳高度， mm

24、 。 mpa 由參考文獻(xiàn)1規(guī)定，查得許用拉脫力 mpa。 滿足要求。2.9 折流板設(shè)計(jì) 由于殼程是水，采用折流板上下水平布置（單弓形）。弓形折流板缺口高度應(yīng)使流體通過缺口時(shí)與橫過管束時(shí)的流速相近。缺口大小用切去弓形的弦高占圓筒內(nèi)直徑的百分比來確定，缺口弦高h(yuǎn)值，取倍的圓筒內(nèi)直徑。 （2-25） mm查參考文獻(xiàn)1得最大無支撐跨距為 mm，折流板間距取 mm，折流板最小厚度為 mm，取 mm。折流板開管孔直徑 mm，折流板名義外直徑為：，允許偏差為：，折流板材料：。2.10 接管 查參考文獻(xiàn)4根據(jù)殼程壓力0.45mpa,冷卻水進(jìn)口和出口管選取兩個(gè)2197 l=155的接管，殼體上開孔并焊接一個(gè)89

25、6 l=155的接管（安全閥接口），距橢圓形封頭200mm處開孔并焊接一個(gè)575 l=155的接管（排氣口）。2.11 定距管根據(jù)參考文獻(xiàn)1選取的定距管，材料采用。2.12 拉桿根據(jù)參考文獻(xiàn)1選取的拉桿，根據(jù)圓筒公稱直徑為mm,查得至少應(yīng)為根，取根拉桿。材料采用。2.13 開孔補(bǔ)強(qiáng) 根據(jù)參考文獻(xiàn)2規(guī)定,當(dāng)在設(shè)計(jì)壓力小于或等于mpa的殼體上開孔，兩相鄰開孔中心的間距（對(duì)曲面間距以弧長(zhǎng)計(jì)算）大于兩孔直徑和的兩倍，且接管公稱外徑小于或等于mm時(shí)，只要接管最小厚度滿足下表，就可不另行補(bǔ)強(qiáng)。表3 不另行補(bǔ)強(qiáng)的接管最小厚度 接管公稱外徑（mm） 最小厚度（mm） 25 32 38 3.5 45 48 4.

26、0 57 65 5.0 76 89 6.0 按照規(guī)定：筒體上有兩開孔處開孔需要計(jì)算是否需要另行補(bǔ)強(qiáng)，既進(jìn)液口接，和出液口接管處，開孔處。 接管， 處開孔處的開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算： 圓筒開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積： （2-26）d為開孔直徑，圓形孔取接管內(nèi)直徑和兩倍厚度附加量，橢圓形或長(zhǎng)圓形孔取所考慮平面上的尺寸（弦長(zhǎng)，包括厚度附加量），mm。接管的厚度負(fù)偏差取為： mm，腐蝕裕量為： mm， mm。 （2-27） mm 接管計(jì)算厚度，mm。 接管外徑，mm。 （2-28） mm 殼體開孔處的計(jì)算厚度， mm。 接管名義厚度， mm。 接管有效厚度， mm。 強(qiáng)度削弱系數(shù)，等于設(shè)計(jì)溫度下接管材料與殼體材料許用應(yīng)力

27、的比值，當(dāng)該值大于時(shí)，取。 故取由式（2-25）帶入數(shù)據(jù)得： mm 有效補(bǔ)強(qiáng)范圍：有效寬度：取和中的較大值。 mm mm 故取 mm。 有效高度，： 取和實(shí)際外伸高度中的較小值。 取和實(shí)際內(nèi)伸高度中的較小值。 mm。 實(shí)際外伸高度為： mm。 實(shí)際內(nèi)伸高度為： 外側(cè)高度： mm 內(nèi)測(cè)高度： 補(bǔ)強(qiáng)面積： 在有效補(bǔ)強(qiáng)范圍內(nèi)，可作為補(bǔ)強(qiáng)的截面積： （2-29） 補(bǔ)強(qiáng)面積，mm。為殼體有效厚度減去計(jì)算厚度之外的多余面積，mm。 （2-30） mm為接管有效厚度減去計(jì)算厚度之外的多余面積，mm。 （2-31） mm為焊縫金屬截面積，mm。 mm由于，此兩處開孔不需另行補(bǔ)強(qiáng)。 故筒體上的接管均不必另行補(bǔ)強(qiáng)

28、。端部結(jié)構(gòu)處開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算：端部結(jié)構(gòu)厚度為： mm ， 內(nèi)徑為： mm 。端部結(jié)構(gòu)的厚度負(fù)偏差取 mm，腐蝕裕量取 mm。端部結(jié)構(gòu)的計(jì)算厚度： （2-32） mm 端部結(jié)構(gòu)名義厚度： mm 端部結(jié)構(gòu)有效厚度： （2-33） mm 球殼開孔處所需的補(bǔ)強(qiáng)面積： 球形封頭的開孔直徑，圓形孔取端部結(jié)構(gòu)內(nèi)直徑和兩倍厚度附加量，橢圓型或長(zhǎng)圓形孔取所考慮平面上的尺寸，mm。端部結(jié)構(gòu)的厚度負(fù)偏差取為： mm，腐蝕裕量為： mm， mm。 mm 強(qiáng)度削弱系數(shù)，等于設(shè)計(jì)溫度下端部結(jié)構(gòu)材料與殼體材料許用應(yīng)力的比值，當(dāng)該值大于時(shí)，取。 mm 有效補(bǔ)強(qiáng)范圍： 有效寬度：取和中的較大值。 mm mm 故取 mm。 有效高度

29、，： 取和實(shí)際外伸高度中的較小值。 取和實(shí)際內(nèi)伸高度中的較小值。 mm。 實(shí)際外伸高度為： mm。 實(shí)際內(nèi)伸高度為： 外側(cè)高度： mm 內(nèi)測(cè)高度： 補(bǔ)強(qiáng)面積： 在有效補(bǔ)強(qiáng)范圍內(nèi)，可作為補(bǔ)強(qiáng)的截面積： 補(bǔ)強(qiáng)面積，mm。為封頭有效厚度減去計(jì)算厚度之外的多余面積，mm。 mm為端部結(jié)構(gòu)有效厚度減去計(jì)算厚度之外的多余面積，mm。 mm為焊縫金屬截面積，mm。 mm 由于，故端部結(jié)構(gòu)處不需另行補(bǔ)強(qiáng)。管臺(tái)結(jié)構(gòu)處開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算：管臺(tái)結(jié)構(gòu)厚度為： mm 內(nèi)徑為： mm 管臺(tái)結(jié)構(gòu)的厚度負(fù)偏差取 mm，腐蝕裕量取 mm。管臺(tái)結(jié)構(gòu)的計(jì)算厚度： mm 管臺(tái)結(jié)構(gòu)名義厚度： mm 管臺(tái)結(jié)構(gòu)有效厚度： mm 球殼開孔處所需的

30、補(bǔ)強(qiáng)面積： 球形封頭的開孔直徑，圓形孔取管臺(tái)內(nèi)直徑和兩倍厚度附加量，橢圓型或長(zhǎng)圓形孔取所考慮平面上的尺寸（弦長(zhǎng)，包括厚度附加量），mm。管臺(tái)的厚度負(fù)偏差取為： mm，腐蝕裕量為： mm， mm。 mm強(qiáng)度削弱系數(shù)，等于設(shè)計(jì)溫度下管臺(tái)材料與殼體材料許用應(yīng)力的比值，當(dāng)該值大于時(shí)，取。 mm 有效補(bǔ)強(qiáng)范圍： 有效寬度b：取和中的較大值。 mm mm 故取 mm。有效高度，： 取和實(shí)際外伸高度中的較小值。 取和實(shí)際內(nèi)伸高度中的較小值。 mm。 實(shí)際外伸高度為： mm。 實(shí)際內(nèi)伸高度為： 外側(cè)高度： mm 內(nèi)測(cè)高度： 補(bǔ)強(qiáng)面積：在有效補(bǔ)強(qiáng)范圍內(nèi)，可作為補(bǔ)強(qiáng)的截面積： 補(bǔ)強(qiáng)面積，mm。為殼體有效厚度減去計(jì)

31、算厚度之外的多余面積，mm。 mm 管臺(tái)有效厚度減去計(jì)算厚度之外的多余面積，mm。 mm為焊縫金屬截面積，mm。 mm，故此處不需另行補(bǔ)強(qiáng)。2.14 支座的選取 根據(jù)參考文獻(xiàn)5查得：，厚度 mm的筒體一米長(zhǎng)筒節(jié)的質(zhì)量為 kg/m,筒體長(zhǎng)度為： mm。 筒體： 質(zhì)量： kg 重量： n 管板： 質(zhì)量： kg 重量： n 下封頭： 質(zhì)量：查附表3得： 的橢圓封頭的質(zhì)量為 kg 重量: n 上封頭： 質(zhì)量： kg 重量： kg端部結(jié)構(gòu)： 質(zhì)量： kg 重量： n法蘭： 質(zhì)量： kg 重量： n管臺(tái)： 質(zhì)量： kg 重量： n容器總重量 （2-34）帶入數(shù)據(jù)得： kn 容器載水質(zhì)量： （2-35） k

32、g載水重量： n 容器載水總重量： kn 由參考文獻(xiàn)5查得： 管板處：鞍座 mm mm 允許載荷： kn筒體處（兩處）：鞍座 mm mm 允許載荷: kn2.15 支座的應(yīng)力校核 換熱器的管板厚度比較大，球形封頭、端部結(jié)構(gòu)、管臺(tái)等的重量比較大，故在管板下安裝一個(gè)支座，根據(jù)參考文獻(xiàn)5，選取:鞍座 bi 900 (f) mm, mm,其允許載荷為 kn，故僅需對(duì)筒體及下封頭（橢圓封頭）進(jìn)行應(yīng)力校核。2.15.1 均布載荷q和支座反力f根據(jù)參考文獻(xiàn)6，假設(shè)筒體、橢圓封頭的總重為，此總重包括換熱器重量及物料重量。對(duì)于盛裝氣體或輕于水的液體換熱器，因水壓試驗(yàn)時(shí)重量最大，此時(shí)物料重量按水重量計(jì)算。橢圓形封

33、頭折算為同直徑的長(zhǎng)度為的圓筒（為橢圓形封頭的曲面高度），故該換熱器重量載荷總長(zhǎng)度為： (2-36) 橢圓形封頭的曲面高度， mm。 筒體長(zhǎng)度, mm。 mm設(shè)換熱器總重沿長(zhǎng)度方向均勻分布，則作用在總長(zhǎng)度上的單位長(zhǎng)度的均布載荷為： (2-37) 容器載水總重量。 kn 換熱器重量總長(zhǎng)度。 n/m根據(jù)給模型的受力情況，由材料力學(xué)的知識(shí)得： (2-38) (2-39) n mm mm mm n/m帶入數(shù)據(jù)解得： n n此結(jié)構(gòu)可近似簡(jiǎn)化為對(duì)稱分布的雙鞍座臥式換熱器，為了計(jì)算方便，取 n。2.15.2 豎向剪力和力偶m封頭本身和封頭中物料的重量為，此重力作用在封頭（含物料）的重心上。橢圓形封頭的重心位置取，按力平移法則，此重力可用一個(gè)作用在梁端點(diǎn)的剪力和力偶代替。剪力： n力偶： nm