畢業(yè)論文答辯PPTppt

1、2014-6-31 壓縮空氣換熱器設計壓縮空氣換熱器設計 姓 名：王勇 學 院：化學化工學院 專 業(yè)：過程裝備與控制工程 指導教師：許桂英 2/20 2021-6-30 2 論文章節(jié)論文章節(jié) 結論結論 結構強度效核結構強度效核 工藝計算工藝計算 緒論緒論 設計思路設計思路 3/20 論文主要工作論文主要工作 （1 1）工藝計算：主要是對盤）工藝計算：主要是對盤- -環(huán)形折流板螺環(huán)形折流板螺 紋管換熱器精準效核計算。紋管換熱器精準效核計算。 （2 2）結構設計及強度效核：包括對換熱器）結構設計及強度效核：包括對換熱器 的基本結構的設計及強度的效核。的基本結構的設計及強度的效核。 （3 3）圖紙繪

2、制。）圖紙繪制。 4/20 2021-6-30 4 1、 論文研究背景、目的與意義論文研究背景、目的與意義 1 1：越來越多的能源需求使得熱能應用方面的產(chǎn)業(yè)也快速發(fā)展，越來越多的能源需求使得熱能應用方面的產(chǎn)業(yè)也快速發(fā)展， 冷卻冷卻作為熱力應用當中的一個分支，在日常生活中扮演著重要作為熱力應用當中的一個分支，在日常生活中扮演著重要角角 色色。 2 2： 換熱器是制冷系統(tǒng)的一個重要設備，他的優(yōu)劣影響到系統(tǒng)換熱器是制冷系統(tǒng)的一個重要設備，他的優(yōu)劣影響到系統(tǒng) 的效率，從而與運營成本，經(jīng)濟效率直接相關，因此對換熱器的的效率，從而與運營成本，經(jīng)濟效率直接相關，因此對換熱器的 測試和研發(fā)有著重要意義，本設計

3、將著重對盤測試和研發(fā)有著重要意義，本設計將著重對盤- -環(huán)形折流板螺紋管環(huán)形折流板螺紋管 換熱器進行特定參數(shù)下工藝計算及結構設計。換熱器進行特定參數(shù)下工藝計算及結構設計。 1.1 研究背景研究背景 5/20 2021-6-30 5 1.2 目的和意義目的和意義 為得到企業(yè)所需壓縮空氣，空氣后冷卻系統(tǒng)是必須設備之一，為得到企業(yè)所需壓縮空氣，空氣后冷卻系統(tǒng)是必須設備之一， 而對高溫的壓縮空氣進行降溫，一般都采用換熱器，在這個工藝過而對高溫的壓縮空氣進行降溫，一般都采用換熱器，在這個工藝過 程中，最關鍵的步驟就是對高溫壓縮氣體進行降溫和干燥處理。程中，最關鍵的步驟就是對高溫壓縮氣體進行降溫和干燥處理

4、。 近年來國內(nèi)外發(fā)明了一系列新型高效換熱器，但一般換熱器排近年來國內(nèi)外發(fā)明了一系列新型高效換熱器，但一般換熱器排 氣量都比較小，為氣量都比較小，為0.1400.140m m3 3ss，而本設計中根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)需求，而本設計中根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)需求， 空氣壓縮機排氣量較大，為空氣壓縮機排氣量較大，為240240m m3 3ss。且設計了具有較低壓降，較。且設計了具有較低壓降，較 高的傳熱效率和經(jīng)濟效益的盤高的傳熱效率和經(jīng)濟效益的盤- -環(huán)形折流板螺紋管換熱器，使其具環(huán)形折流板螺紋管換熱器，使其具 有精致的外形，且耐磨耐腐蝕，解決了該企業(yè)的生產(chǎn)要求，節(jié)約了有精致的外形，且耐磨耐腐蝕，解決了該企業(yè)的生產(chǎn)要求

5、，節(jié)約了 成本。成本。 6/20 2、國內(nèi)外新型高效換熱器簡介國內(nèi)外新型高效換熱器簡介 q 2.12.1 螺旋折流板換熱器螺旋折流板換熱器 q 1 1、螺旋折流板換熱器這種新型高效螺旋折流板換熱器這種新型高效 的螺旋折流板換熱器是由美國的螺旋折流板換熱器是由美國ABBABB公司公司 提出的。提出的。 q 2 2、其工作基本思想為：通過改變其其工作基本思想為：通過改變其 殼側折流板的位置布置殼側折流板的位置布置 , ,使得殼側流使得殼側流 體呈現(xiàn)連續(xù)性螺旋狀流動；體呈現(xiàn)連續(xù)性螺旋狀流動； q 3 3、它的基本工作原理為它的基本工作原理為: :將圓截面特將圓截面特 制板安裝在制板安裝在”擬螺旋折流

6、系統(tǒng)擬螺旋折流系統(tǒng)”中中, ,其其 中每塊折流板占殼程橫剖面的四分之中每塊折流板占殼程橫剖面的四分之 一一, ,傾角朝向換熱器的軸線傾角朝向換熱器的軸線, ,即就是與即就是與 換熱器軸線保持一定的傾斜度。相鄰換熱器軸線保持一定的傾斜度。相鄰 之間折流板的周邊相連接之間折流板的周邊相連接, ,與外圓處成與外圓處成 連續(xù)的螺旋狀。每塊折流板與殼程流連續(xù)的螺旋狀。每塊折流板與殼程流 體的流動方向成一定角度體的流動方向成一定角度, ,使得殼程流使得殼程流 體做螺旋運動體做螺旋運動, ,并且能減少管板與殼體并且能減少管板與殼體 之間容易結垢的死角之間容易結垢的死角, ,以致提高換熱器以致提高換熱器 的換

7、熱效率。的換熱效率。 7/20 2.2 2.2 折流桿換熱器折流桿換熱器 折流桿換熱器是由美國飛利浦公司研制的改變殼程管束折流桿換熱器是由美國飛利浦公司研制的改變殼程管束 支撐，具有較低的殼程壓降，同時，它改變殼程流體流動支撐，具有較低的殼程壓降，同時，它改變殼程流體流動 模式，從而達到了強化傳熱的目的。在等壓降的條件下，模式，從而達到了強化傳熱的目的。在等壓降的條件下， 折流桿換熱器擁有比普通單弓形換熱器一倍以上的管外傳折流桿換熱器擁有比普通單弓形換熱器一倍以上的管外傳 熱膜系數(shù)。熱膜系數(shù)。 8/20 2.3空心環(huán)換熱器 空心環(huán)管殼式換熱器采用空心環(huán)支撐結構，同時采取空心環(huán)管殼式換熱器采用空

8、心環(huán)支撐結構，同時采取 粗糙型管熱管。整體結構優(yōu)化的空心環(huán)管殼式換熱器取代粗糙型管熱管。整體結構優(yōu)化的空心環(huán)管殼式換熱器取代 折流板換熱器，能使鋼材消耗減少折流板換熱器，能使鋼材消耗減少35%-50%35%-50%，氣體壓降減少，氣體壓降減少 30%-40%30%-40%。 2.4內(nèi)插物管換熱器 內(nèi)插物管換熱器是在換熱管內(nèi)插入擾流元件而形成的。內(nèi)插物管換熱器是在換熱管內(nèi)插入擾流元件而形成的。 擾流元件一般是交叉鋸齒帶，因此管內(nèi)傳熱膜系數(shù)可以提高擾流元件一般是交叉鋸齒帶，因此管內(nèi)傳熱膜系數(shù)可以提高 到到2 2倍以上，但是管程有較大的阻力，在輸送能力允許的情倍以上，但是管程有較大的阻力，在輸送能力

9、允許的情 況下可以采用此類換熱器以提高總傳熱系數(shù)況下可以采用此類換熱器以提高總傳熱系數(shù)。 9/20 3 3、新型高效換熱器的優(yōu)缺點新型高效換熱器的優(yōu)缺點 優(yōu)點：新型高效：新型高效 能有效的防返混能有效的防返混 及卡門渦街現(xiàn)象及卡門渦街現(xiàn)象 ，防止了流動誘，防止了流動誘 導震動，降低了導震動，降低了 管程流動壓力，管程流動壓力， 基本不從在震動基本不從在震動 與傳熱死區(qū)，效與傳熱死區(qū)，效 率很大的提高率很大的提高。 優(yōu)缺點 缺點：現(xiàn)在國內(nèi)：現(xiàn)在國內(nèi) 外新型高效換熱外新型高效換熱 器的材料基本還器的材料基本還 是金屬材料，選是金屬材料，選 材范圍很窄，同材范圍很窄，同 時計算流體力學時計算流體力學

10、 和模型化設計的和模型化設計的 應用不足等。應用不足等。 10/20 4 4、設計目的及解決的問題設計目的及解決的問題 4.1 4.1 設計目的設計目的 （1 1）對高溫的壓縮氣體進行降溫，一般都采用換熱器，以水對高溫的壓縮氣體進行降溫，一般都采用換熱器，以水 作為冷卻工質。為了得到所需要壓縮空氣，空氣后處理系統(tǒng)是作為冷卻工質。為了得到所需要壓縮空氣，空氣后處理系統(tǒng)是 必備的設備，其中最關鍵的工藝步驟，就是對高溫壓縮氣體進必備的設備，其中最關鍵的工藝步驟，就是對高溫壓縮氣體進 行降溫和干燥處理。行降溫和干燥處理。 （2 2）考慮到換熱器效率的高低及冷卻水的消耗量等因素，此考慮到換熱器效率的高低

11、及冷卻水的消耗量等因素，此 設計結合某企業(yè)壓縮機后冷卻器的改造要求，設計了一臺適合設計結合某企業(yè)壓縮機后冷卻器的改造要求，設計了一臺適合 于該企業(yè)需要的壓縮機高效后冷卻器。此設計在掌握強化傳熱于該企業(yè)需要的壓縮機高效后冷卻器。此設計在掌握強化傳熱 的方法和原理的基礎上，查閱國內(nèi)外新型好像換熱器的結構和的方法和原理的基礎上，查閱國內(nèi)外新型好像換熱器的結構和 原理計算，最終選擇原理計算，最終選擇盤盤- -環(huán)形折流板換熱器進行工藝計算，環(huán)形折流板換熱器進行工藝計算，盤盤- - 環(huán)形折流板換熱器是該企業(yè)需要的且具有較低壓降，較高的傳環(huán)形折流板換熱器是該企業(yè)需要的且具有較低壓降，較高的傳 熱效率及良好經(jīng)

12、濟性能的壓縮機高效后冷卻器。熱效率及良好經(jīng)濟性能的壓縮機高效后冷卻器。 11/20 4.2 4.2 解決的問題解決的問題 解決問題之前，我們設計的基本參數(shù)如表解決問題之前，我們設計的基本參數(shù)如表1-11-1所示：所示： q 240240m m3 3ss 基本參數(shù) 12/20 由于一般的換熱器的空氣壓縮機排氣量位由于一般的換熱器的空氣壓縮機排氣量位0.1400.140m m3 3ss，而，而 本設計中壓縮機的排氣量為本設計中壓縮機的排氣量為240240m m3 3ss，這樣會引起空氣流量增加，這樣會引起空氣流量增加 ，相同流動截面積的下提高空氣的流速，從而使系統(tǒng)側氣體壓降，相同流動截面積的下提高

13、空氣的流速，從而使系統(tǒng)側氣體壓降 增加，同時增加了設備的動力消耗及腐蝕磨損，同時造成換熱器增加，同時增加了設備的動力消耗及腐蝕磨損，同時造成換熱器 傳熱效率下降，鑒于此情況，本設計根據(jù)以上描述情況，對換熱傳熱效率下降，鑒于此情況，本設計根據(jù)以上描述情況，對換熱 器設計合理的結構，使空氣的流速控制在一定的范圍內(nèi)，實現(xiàn)系器設計合理的結構，使空氣的流速控制在一定的范圍內(nèi)，實現(xiàn)系 統(tǒng)合理的壓力降和功率消耗。統(tǒng)合理的壓力降和功率消耗。 考慮到以水作為冷卻介質，會造成水一側熱阻低，空氣一側考慮到以水作為冷卻介質，會造成水一側熱阻低，空氣一側 熱阻高，使得總傳熱系數(shù)熱阻高，使得總傳熱系數(shù)K K值趨近并小值趨

14、近并小于于水一側的水一側的h h值，因此，想值，因此，想 提高提高K K值，就應該提高其對流傳熱系數(shù)，所以，在本設計中，采值，就應該提高其對流傳熱系數(shù)，所以，在本設計中，采 用合理的強化傳熱措施，提高空氣側的湍動程度，減少滯留層，用合理的強化傳熱措施，提高空氣側的湍動程度，減少滯留層， 提高系統(tǒng)地總傳熱系數(shù)，增加傳熱效率。提高系統(tǒng)地總傳熱系數(shù)，增加傳熱效率。 13/20 第二章第二章 設計思路設計思路 q2.1 2.1 設計前考慮的因素設計前考慮的因素 q（1 1）管殼程流體。依靠流體的操作壓力和溫度結）管殼程流體。依靠流體的操作壓力和溫度結 合換熱器結構的特性合理地安排流體流路。達到合換熱器

15、結構的特性合理地安排流體流路。達到 提高換熱系數(shù)并最充分地利用壓降的目的。提高換熱系數(shù)并最充分地利用壓降的目的。 q（2 2）設備結構。在一定的工藝條件下，確定設備）設備結構。在一定的工藝條件下，確定設備 的形式，形式確定后再依據(jù)實際的要求確定換熱的形式，形式確定后再依據(jù)實際的要求確定換熱 器的最終具體形式。器的最終具體形式。 q（3 3）流速。）流速。 由于提高流速可以獲得較高的傳熱由于提高流速可以獲得較高的傳熱 系數(shù)，但系統(tǒng)壓力降和動力消耗也會相應增加，系數(shù)，但系統(tǒng)壓力降和動力消耗也會相應增加， 同時過高的流速會對設備造成嚴重的磨損，傳熱同時過高的流速會對設備造成嚴重的磨損，傳熱 效率下降

16、。因此，所算出的流速不應超過已有的效率下降。因此，所算出的流速不應超過已有的 經(jīng)驗最大值。經(jīng)驗最大值。 q (4)(4)允許壓力降。考慮到系統(tǒng)的經(jīng)濟性，必須要允許壓力降。考慮到系統(tǒng)的經(jīng)濟性，必須要 考慮壓力降?？紤]壓力降。 14/20 q2.2 2.2 設計流程設計流程 q（1 1）工藝計算。對盤環(huán)形折流板換熱器進行給定）工藝計算。對盤環(huán)形折流板換熱器進行給定 條件下的工藝計算。條件下的工藝計算。 q（2 2）確定工藝方案。綜合考慮設備的壓降、傳熱）確定工藝方案。綜合考慮設備的壓降、傳熱 性以及經(jīng)濟性能等因素，確定最優(yōu)的工藝方案。性以及經(jīng)濟性能等因素，確定最優(yōu)的工藝方案。 q ( (3 3）選

17、材及強度剛度校核。確定設備的具體結構）選材及強度剛度校核。確定設備的具體結構 ，選擇合適的材料，進行各部件的設計以及強度，選擇合適的材料，進行各部件的設計以及強度 、剛度校核。、剛度校核。 （4 4）繪制圖紙。完成工程圖紙的繪制。）繪制圖紙。完成工程圖紙的繪制。 15/20 q2.3 2.3 工藝設計具體步驟工藝設計具體步驟 q （1 1）計算熱負荷。）計算熱負荷。 q （2 2）計算對數(shù)平均溫差。）計算對數(shù)平均溫差。 q （3 3）確定最少串聯(lián)殼體數(shù)。）確定最少串聯(lián)殼體數(shù)。 q （4 4）選擇總傳熱系數(shù)）選擇總傳熱系數(shù)K K的經(jīng)驗值用以估算。的經(jīng)驗值用以估算。 q （5 5）求出總傳熱面積。

18、）求出總傳熱面積。 q （6 6）依照傳熱面積進行換熱器設備型號的選型或按照換熱器設計手冊要）依照傳熱面積進行換熱器設備型號的選型或按照換熱器設計手冊要 求設計換熱器的幾何參數(shù)，而后校正有效平均溫差、系統(tǒng)總傳熱系數(shù)以及完求設計換熱器的幾何參數(shù)，而后校正有效平均溫差、系統(tǒng)總傳熱系數(shù)以及完 成壓力降的詳細計算。成壓力降的詳細計算。 q （7 7）檢查總傳熱系數(shù)的經(jīng)驗值與計算值的相對誤差，若此值過大則調(diào)整）檢查總傳熱系數(shù)的經(jīng)驗值與計算值的相對誤差，若此值過大則調(diào)整 經(jīng)驗值重新計算設計，如果此值在經(jīng)驗值重新計算設計，如果此值在25%25%范圍內(nèi)，則繼續(xù)設計。范圍內(nèi)，則繼續(xù)設計。 q （8 8）檢查管殼

19、程壓力降，若超過壓力降的許用值則進行重新計算設計。）檢查管殼程壓力降，若超過壓力降的許用值則進行重新計算設計。 q （9 9）仔細分析傳熱過程和壓力降值，調(diào)整設備結構，得出最優(yōu)設計方案）仔細分析傳熱過程和壓力降值，調(diào)整設備結構，得出最優(yōu)設計方案 。 16/20 第三章第三章 工藝設計工藝設計 q3.1 3.1 基本參數(shù)基本參數(shù) q 3.1.1 3.1.1 空壓機的排氣量空壓機的排氣量 q 3.1.2 3.1.2 熱負荷熱負荷 q 3.1.3 3.1.3 對數(shù)平均溫差對數(shù)平均溫差 q 3.1.4 3.1.4 溫差校正系數(shù)溫差校正系數(shù) q 3.1.5 3.1.5 有效平均溫差有效平均溫差 q 3.

20、1.6 3.1.6 最少串聯(lián)殼體數(shù)最少串聯(lián)殼體數(shù) q3.2 3.2 盤盤- -環(huán)形折流板螺紋管換熱器精確校核計算環(huán)形折流板螺紋管換熱器精確校核計算 q 3.2.1 3.2.1 選型號選型號 q 3.2.2 3.2.2 管內(nèi)膜傳熱系數(shù)的計算管內(nèi)膜傳熱系數(shù)的計算 q 3.2.3 3.2.3 管外膜傳熱系數(shù)的計算管外膜傳熱系數(shù)的計算 q 3.2.4 3.2.4 壁溫校正因子的計算壁溫校正因子的計算 q 3.2.5 3.2.5 總傳熱系數(shù)的計算總傳熱系數(shù)的計算 q 3.2.6 3.2.6 換熱面積余量的計算換熱面積余量的計算 17/20 q3.2.7 3.2.7 管程壓力降管程壓力降 q3.2.8 3

21、.2.8 殼程壓力降殼程壓力降 q通過計算，現(xiàn)將計算結果總結如下：通過計算，現(xiàn)將計算結果總結如下： q3.1.1 3.1.1 空壓機的排氣量空壓機的排氣量 V V實 實=6.53m =6.53m3 3/s/s q3.1.2 3.1.2 熱負荷熱負荷 Q=1735840.85W Q=1735840.85W q3.1.3 3.1.3 對數(shù)平均溫差對數(shù)平均溫差 t tm m=45.1=45.1o oC C q3.1.4 3.1.4 溫差校正系數(shù)溫差校正系數(shù) F Ft t=0898=0898 q3.1.5 3.1.5 有效平均溫差有效平均溫差 T=40.5T=40.5o oC C q3.1.6 3.1

22、.6 最少串聯(lián)殼體數(shù)最少串聯(lián)殼體數(shù): : 因為熱流體與冷流體出口溫因為熱流體與冷流體出口溫 度無交叉，所以最少串聯(lián)殼體數(shù)為度無交叉，所以最少串聯(lián)殼體數(shù)為1 1。 18/20 q3.2 3.2 碟碟- -環(huán)形折流板螺紋管換熱器精確校核計算環(huán)形折流板螺紋管換熱器精確校核計算 q3.2.1 3.2.1 選型號選型號 q根據(jù)計算換熱面積，初選換熱器型號如下（根據(jù)計算換熱面積，初選換熱器型號如下（19mm19mm2mm2mm換換 熱管，正三角形排列）熱管，正三角形排列） q碟碟- -環(huán)形折流板螺紋管換熱器工藝型號表環(huán)形折流板螺紋管換熱器工藝型號表 19/20 q選定的螺紋管特性參數(shù)如下：選定的螺紋管特性

23、參數(shù)如下： q3.2.2 3.2.2 管內(nèi)膜傳熱系數(shù)的計算管內(nèi)膜傳熱系數(shù)的計算 q3.2.3 3.2.3 管外膜傳熱系數(shù)的計算管外膜傳熱系數(shù)的計算 q 3.2.4 3.2.4 壁溫校正因子的計算壁溫校正因子的計算 q 3.2.5 3.2.5 總傳熱系數(shù)的計算總傳熱系數(shù)的計算 /2 5227.65/ o hWmk /2 5227.65/ o hWmk 2 4799.95/ o hWmK 2 424.4/KWmK 20/20 q3.2.6 3.2.6 換熱面積余量的計算換熱面積余量的計算 q3.2.7 3.2.7 管程壓力降管程壓力降 q3.2.8 3.2.8 殼程壓力降殼程壓力降 107.8 1

24、100% 2% 106 f C 189116.43 t PPa 38354.89 s PPa 21/20 第四章第四章 結構強度設計結構強度設計 q4.1 4.1 圓筒設計圓筒設計 q4.2 4.2 封頭設計封頭設計 q4.3 4.3 管箱設計管箱設計 q4.4 4.4 開孔補強開孔補強 q 4.4 .1 4.4 .1 開孔補強設計開孔補強設計 q 4.4.2 4.4.2 管箱開孔補強管箱開孔補強 q4.5 4.5 管板設計管板設計 q 4.5.1 4.5.1 計算步驟計算步驟 q 4.5.2 4.5.2 延長部分兼做法蘭的結構延長部分兼做法蘭的結構 q4.6 4.6 殼體法蘭的設計殼體法蘭的

25、設計 q4.7 4.7 支座的設計支座的設計 q4.8 4.8 拉桿的設計拉桿的設計 22/20 q4.1 4.1 筒筒體管箱體管箱設計設計 q1 1 圓筒厚度按圓筒厚度按GB 150-1998GB 150-1998鋼制壓力容器鋼制壓力容器55第第5 5章計算：章計算： q上式只是計算厚度，設計厚度還包括厚度附加量和加工減薄量。上式只是計算厚度，設計厚度還包括厚度附加量和加工減薄量。 q本設計中的圓筒有效厚度本設計中的圓筒有效厚度 名義厚度名義厚度 設計厚度設計厚度 6 d mm6 e mm 6 n m m 0.38 600 1.2796 2 105 0.85 0.38 0.38 0.40.4

26、 105 0.85 35.7 mm psMPa tMPa 2 si t s p D p 0.4 t s p 23/20 q2 2 管箱設計管箱設計 q 管箱按管箱按GB 150-1998GB 150-1998鋼制壓力容器鋼制壓力容器88第第5 5章計算：章計算： q驗證驗證 滿足使用。滿足使用。 q根據(jù)根據(jù) GB 151-1999 GB 151-1999管殼式換熱器規(guī)定：管殼式換熱器規(guī)定： q（1 1）碳素鋼和低合金鋼圓筒的最小厚度應不小于規(guī)定值。碳素鋼和低合金鋼圓筒的最小厚度應不小于規(guī)定值。 q（2 2）鋼板厚度負偏差鋼板厚度負偏差 C1 C1按相應鋼材標準的規(guī)定選取，即鋼材的厚度按相應鋼材

27、標準的規(guī)定選取，即鋼材的厚度 負偏差不大于負偏差不大于 0.25mm 0.25mm，同時不超過名義厚度的，同時不超過名義厚度的 6% 6%時，取時，取 C1=0 C1=0。 q 因此，在本設計中的管箱設計厚度，有效厚度，名義厚度因此，在本設計中的管箱設計厚度，有效厚度，名義厚度都都取取6mm6mm。 2 0.4 0.2600 62.25 21130.850.2 ti t t t p D tp p MPa 0.4 t s p 24/20 25/20 26/20 q4.2 封頭設計 q壓力容器的封頭的種類很多，本設計綜合考慮經(jīng)濟實際等因素， 根據(jù)制造的難易程度、工藝條件的要求和材料的消耗等情況綜合

28、考慮 ，最終采用橢圓形封頭。 q 橢圓形封頭是由半個橢球面和短圓筒組成，如圖所示，直邊段是 為了改善焊縫的受力狀況，避免了封頭和圓筒的連接焊縫處出現(xiàn)經(jīng)向 曲率半徑突變。因為封頭的橢球部分經(jīng)線曲率變化平滑連續(xù)，故應力 分布均勻，且橢圓形封頭深度較半球形封頭小得多，易于沖壓成型。 q 27/20 q查查GB 150-1998GB 150-1998鋼制壓力容器，橢圓形封頭采用標準型，即長短鋼制壓力容器，橢圓形封頭采用標準型，即長短 軸比為軸比為 2 2 。 q q 應力分析得，橢圓封頭承受內(nèi)壓，在過渡轉角區(qū)有著較大的應力分析得，橢圓封頭承受內(nèi)壓，在過渡轉角區(qū)有著較大的 周向壓力，使得內(nèi)壓橢圓形封頭即

29、使?jié)M足了強度的要求，但有可能會周向壓力，使得內(nèi)壓橢圓形封頭即使?jié)M足了強度的要求，但有可能會 發(fā)生周向皺褶而導致局部屈曲失效。所以工程上根據(jù)發(fā)生周向皺褶而導致局部屈曲失效。所以工程上根據(jù) GB 150-1998 GB 150-1998 鋼制壓力容器規(guī)定：鋼制壓力容器規(guī)定： q1.1.標準橢圓形封頭的有效厚度應不小于封頭內(nèi)直徑的標準橢圓形封頭的有效厚度應不小于封頭內(nèi)直徑的 15% 15%。 q2.2.產(chǎn)生應力集中的主要原因有幾何形狀或尺寸的突然改變，為產(chǎn)生應力集中的主要原因有幾何形狀或尺寸的突然改變，為 了使得結構不連續(xù)，取了使得結構不連續(xù)，取 C2=6mm C2=6mm 。如果鋼材的厚度負偏差不

30、大于。如果鋼材的厚度負偏差不大于 0.25mm0.25mm，并且不會超過名義厚度的，并且不會超過名義厚度的 6% 6%時候，取時候，取 C1=0 C1=0。 q綜上，該設計橢圓形封頭取值為：設計厚度，有效厚度，名義綜上，該設計橢圓形封頭取值為：設計厚度，有效厚度，名義 厚度厚度 都為都為6mm6mm。 2 2 i i D h 600 150 44 i i D hmm 0.2 600 0.625 2 113 0.85 0.2 0.5 20.5 ti t t pD mm p 28/20 q4.4.3 3 開孔補強開孔補強 q4.4.3.3.1 1 開孔補強設計開孔補強設計 q(1)(1)首先本設計

31、開孔補強采用的是等面積補強法。首先本設計開孔補強采用的是等面積補強法。 q(2)(2)等面積補強設計方法主要適用補強圈結構的補強計算。等面積補強設計方法主要適用補強圈結構的補強計算。 (3) (3)等面積補強法的基本原則是使有效補強的金屬面積等于等面積補強法的基本原則是使有效補強的金屬面積等于 或大于開孔所削弱的金屬面積。然而實際的開孔接管是位或大于開孔所削弱的金屬面積。然而實際的開孔接管是位 于殼體上的，殼體總有一定的曲率，為了減少理論分析結于殼體上的，殼體總有一定的曲率，為了減少理論分析結 果與實際應力集中系數(shù)之間的差異，必須對開孔的尺寸和果與實際應力集中系數(shù)之間的差異，必須對開孔的尺寸和

32、 形狀給予一定的限制。形狀給予一定的限制。 q本設計中筒體開孔公稱直徑為本設計中筒體開孔公稱直徑為 200mm 200mm，滿足開孔最大直徑，滿足開孔最大直徑 的要求?？捉庸艿牟牧线x用碳素鋼，鋼號：的要求。孔接管的材料選用碳素鋼，鋼號：1010 29/20 q4.4.3 3.2 .2 管箱開孔補強管箱開孔補強 q（1 1）圓筒上開孔的限制，當內(nèi)徑）圓筒上開孔的限制，當內(nèi)徑 ，開孔最大直徑，開孔最大直徑 , ,當內(nèi)徑當內(nèi)徑 ，開孔最大直徑開孔最大直徑 且且 ，本設，本設 計中筒體開孔公稱直徑為計中筒體開孔公稱直徑為200mm200mm，滿足開孔最大直徑的要求，滿足開孔最大直徑的要求 。開孔接管的材料選用：碳素鋼鋼管，鋼號：。開孔接管的材料選用：碳素鋼鋼管，鋼號：1010 q（2 2）有效補強范圍）有效補強范圍 q在殼體上開孔處的最大應力在孔邊，并伴隨孔邊距離的增在殼體上開孔處的最大應力在孔邊，并伴隨孔邊距離的增 加而減少。如果在離孔邊一定距離的補強范圍內(nèi)，加上補加而減少。如果在離孔邊一定距離的補強范圍內(nèi)，加上補 強材料，可有效降低應力水平。殼體進行開孔補強時，超強材料，可有效降低應力水平。殼體進行開孔補強時，超 過補強區(qū)的有效范圍的補強是沒有作用的。過補強區(qū)的有效范圍的補強是沒有作用的。 1500 i Dmm 1 3 i dD 150