立式熱虹吸再沸器機(jī)械設(shè)計(jì)說明文書

1、理工大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)立式熱虹吸式再沸器機(jī)械設(shè)計(jì)說明書學(xué)院系：化工機(jī)械與平安學(xué)院 專業(yè)：過程裝備與控制工程學(xué)生：孔闖學(xué)號(hào)：201242052指導(dǎo)教師：由宏新、代玉強(qiáng)評(píng)閱教師：完成日期：理工大學(xué)Dalia n Un iversity of Tech no logI / 43摘要本課程設(shè)計(jì)主要任務(wù)是設(shè)計(jì)1臺(tái)立式熱虹吸式再沸器，作為丙烯-丙烷精餾塔的提 餾段加熱設(shè)備。在大三下學(xué)期的時(shí)候已經(jīng)初步完成了再沸器的工藝局部的設(shè)計(jì)和核算， 本次設(shè)計(jì)主要進(jìn)展再沸器的機(jī)械局部的計(jì)算及校核，包括再沸器各局部的構(gòu)造說明，筒 體壁厚的計(jì)算，封頭壁厚的計(jì)算，管箱法蘭和管板的計(jì)算，筒體和封頭開孔及補(bǔ)強(qiáng)等。通過3周的工作，已完

2、成了再沸器的機(jī)械參數(shù)的計(jì)算，手工繪制了再沸器的裝配圖 1和管板零件圖1。目錄摘要I1設(shè)計(jì)根底21.1工程背景21.2設(shè)計(jì)依據(jù)21.3技術(shù)來源及授權(quán)21.4工程簡(jiǎn)介22構(gòu)造工藝說明12.1管程和殼程物料的選擇12.2換熱管12.3管板1管板構(gòu)造尺寸1換熱管與管板連接2排管及管孔32.4折流板52.5接收及連接附件52.6平安泄放72.7耳式支座72.8管箱、管箱法蘭與封頭11353強(qiáng)度計(jì)算123.1工藝參數(shù)計(jì)算結(jié)果表123.2計(jì)算條件133.3強(qiáng)度計(jì)算14殼程圓筒計(jì)算14前端管箱筒體計(jì)算15前端管箱封頭計(jì)算16后端管箱筒體計(jì)算18后端管箱封頭計(jì)算19開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)計(jì)算20兼作法蘭固定式管板計(jì)算管箱

3、法蘭計(jì)算314結(jié)論34附錄A過程工藝與設(shè)備課程設(shè)計(jì)任務(wù)書231設(shè)計(jì)根底1.1工程背景本工程來源于理工大學(xué)過程裝備與控制工程專業(yè)大四年級(jí)過程工藝與設(shè)備課程設(shè) 計(jì)題目；設(shè)計(jì)者為過程裝備與控制工程專業(yè)在校大四學(xué)生，與工程發(fā)布者為師生關(guān)系；本工程設(shè)計(jì)裝置為立式熱虹吸式再沸器。1.2設(shè)計(jì)依據(jù)過程工藝與設(shè)備課程設(shè)計(jì)任務(wù)書見附錄A?固定式壓力容器平安技術(shù)監(jiān)察規(guī)程？ TSGR0004-2009?壓力容器？GB 150-2011?熱交換器？GB/T 151-2014?長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭？ /T 4703-2000?無縫鋼管尺寸、外形、重量及允許偏差 ？GB/T 17395-2008?鋼制壓力容器封頭？ /T 4746

4、-2002?承壓設(shè)備無損檢測(cè)？ NB/T47013-2015?石油化工鋼制管法蘭用緊固件？ SH/T 3404-20131.3技術(shù)來源及授權(quán)?化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)？，匡國(guó)柱、史啟才主編，化學(xué)工業(yè)，2002年。?化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)？有機(jī)卷，光啟、杰主編，化學(xué)工業(yè)，2002年。?化工原理？下冊(cè)，理工大學(xué)，高等教育，2009年。SW6-2011化工設(shè)備設(shè)計(jì)軟件1.4工程簡(jiǎn)介精餾是別離液體混合物含可液化的氣體混合物最常用的一種單元操作，在化工、 煉油、石油化工等工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。板式精餾塔是常見的精餾別離設(shè)備，構(gòu)造上， 板式精餾塔是一圓形筒體，塔裝有多層塔板，塔中部適宜位置設(shè)有進(jìn)料板，兩相在

5、塔板 上相互接觸和別離。在板式塔提餾段底部會(huì)設(shè)置再沸器，再沸器的作用是將塔底液體局 部汽化后送回精餾塔，使塔氣液兩相間的接觸傳質(zhì)得以連續(xù)進(jìn)展。本設(shè)計(jì)采用立式熱虹吸式再沸器，它是一垂直放置的管殼式換熱器。液體在自下而 上通過換熱器管程時(shí)局部汽化，由在殼程的載熱體供熱。立式熱虹吸再沸器是利用塔底單相釜液與換熱器傳熱管汽液混合物的密度差形成循環(huán)推動(dòng)力，構(gòu)成工藝物流在精餾塔底與再沸器間的流動(dòng)循環(huán)。這種再沸器具有傳熱系數(shù)高，構(gòu)造緊湊，安裝方便，釜液在 加熱段的停留時(shí)間短，不易結(jié)垢，調(diào)節(jié)方便，占地面積小，設(shè)備及運(yùn)行費(fèi)用低等顯著優(yōu) 點(diǎn)。同時(shí)，由于構(gòu)造上的原因，殼程不能采用機(jī)械方法清洗，因此不適宜用于高粘度或

6、 較臟的加熱介質(zhì)；而且，由于是立式安裝，因而會(huì)增加塔的裙座高度。為提高本工程的設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)確性，本設(shè)計(jì)采用了業(yè)常用的化工設(shè)備設(shè)計(jì)軟件SW6-2011進(jìn)展計(jì)算校核。2構(gòu)造工藝說明2.1管程和殼程物料的選擇本立式熱虹吸再沸器用于對(duì)提餾段的丙烯丙烷凝液加熱，使其氣化返回塔底，繼續(xù) 進(jìn)展精餾別離，丙烯丙烷為低毒易燃介質(zhì)，工作壓力1.79MP&加熱介質(zhì)為飽和水蒸氣， 干凈清潔，工作壓力O.IMPa。根據(jù)換熱器設(shè)計(jì)經(jīng)歷，管程和殼程介質(zhì)的選擇一般遵循以下原那么：（1）易結(jié)垢的流體走管程，便于檢修及時(shí)清洗除垢；（2）具有腐蝕性的流體應(yīng)走管程，可防止管束和殼體材質(zhì)受腐蝕,且便于管子清洗檢修；（3）易燃易爆

7、、有毒流體走管程，減少泄漏時(shí)機(jī)，防止引起人員中毒或者爆炸；（4）高壓流體走管程，以防殼體受壓，節(jié)省殼體材料；（5）被冷卻流體走殼程，可借外殼向外的散熱作用使殼體散熱，增強(qiáng)冷卻效果；（6）流量大、粘度大的流體走殼程，流量小的流體走管程；（7）飽和蒸汽走殼程，便于及時(shí)排出冷凝液，且蒸汽干凈清洗方便；（8）需要提高流速以增大其對(duì)流傳熱系數(shù)的流體宜走管， 因管程流通面積常小于 殼程，且可采用多管程以增大流速。（9）物料不同，走法也就不同，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，選擇液體流徑。故，本換熱器丙烯丙烷凝液走管程，加熱蒸汽走殼程。2.2換熱管根據(jù)工藝計(jì)算結(jié)果，本再沸器換熱管尺寸為©25X 2,長(zhǎng)度L=300

8、0mm數(shù)量為245根，管心距32mm材料選用10g,I級(jí)管束，外徑允許偏差土 0.10mm制造及檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn) 為 GB/T 17395-2008。因殼程為清潔水蒸氣，管束無需清洗，故管束排列方式為正三角形排列。2.3管板管板構(gòu)造尺寸本再沸器管板采用固定管板兼做法蘭的構(gòu)造形式，根據(jù)工藝計(jì)算結(jié)果要求，本再沸 器為單管程單殼程構(gòu)造，管板無需開分程槽，具體構(gòu)造尺寸如圖2.1、圖2.2。圖2.1管板構(gòu)造尺寸d)600圖22管板法蘭構(gòu)造尺寸換熱管與管板連接根據(jù)GB151-2014中要求，強(qiáng)度脹接具有構(gòu)造簡(jiǎn)單，管子更換和修補(bǔ)容易的 特點(diǎn)，故本裝置換熱管與管板采用脹接連接，其的適用圍如下：a）設(shè)計(jì)壓力小于或等于4

9、.0MPa;b）設(shè)計(jì)溫度小于或等于300 C；c）操作中無振動(dòng)，無過大的溫度波動(dòng)及明顯的應(yīng)力腐蝕傾向。本再沸器設(shè)計(jì)壓力1.9MPa設(shè)計(jì)溫度100C，操作平穩(wěn)且無明顯應(yīng)力腐蝕傾向，滿足上述條件，故換熱管與管板采用脹接連接，脹度k=7%管孔尺寸如圖2.3示。圖2.3管孔尺寸排管及管孔管板排孔限位圓直徑為549mm排管如圖2.4、圖2.5，管板開4個(gè)拉桿開孔，開孔 尺寸見圖2.6 。圖2.4排管圖3 / 43圖2.5管孔尺寸圖2.6拉桿螺孔尺寸2.4折流板本再沸器選用拱形折流板，弓形折流板引導(dǎo)流體垂直流過管束，流經(jīng)缺口處順流經(jīng) 過管子后進(jìn)入下一板間，改變方向，流動(dòng)中死區(qū)較少，能提供高度的湍動(dòng)和良好的

10、傳熱。 其構(gòu)造尺寸見圖2.7，板厚8mm全換熱器布置7個(gè)折流板，折流板間距400mm圖2.7折流板尺寸2.5接收及連接附件根據(jù)工藝計(jì)算結(jié)果要求，查 GB/T 17395-2008選取接收規(guī)格及尺寸見表2-1表格21接收數(shù)據(jù)接收編號(hào)規(guī)格DN公稱壓力/bar外徑/mm壁厚/mm長(zhǎng)度/mm重量/Kg用途a250252731220015.45管程出料口b200252191020010.31管程進(jìn)料口c1502.51594.52003.8殼程出料d1002.510841502.05殼程進(jìn)料e5025573.51500.92平安閥接收f、g202.522.51500.21液位計(jì)接收h、i202.5252.

11、51500.21排氣、排液接收根據(jù)HG/T 20592-2009為接收選用配套的連接件，板由于式平焊鋼制管法蘭取材方 便，制造簡(jiǎn)單，本錢低，使用廣泛，具有良好的綜合性能，因此本裝置的管法蘭全部選 用板式平焊鋼制管法蘭，具體構(gòu)造及連接尺寸見圖2.8和表2-2圖2.8板式平焊法蘭構(gòu)造規(guī)格公稱壓法蘭外螺栓孔中心厚度重量螺栓孔螺栓孔規(guī)格長(zhǎng)度DN力 /bar徑D圓直徑Kmm/Kg直徑L數(shù)量/mm250254253703520.23012M27110200253603103214.22612M271001502.5265225205.14188M16651002.5210170183.41184M1660

12、5025165125202.77184M1665202.59065140.6114M1045202.59065140.6114M1045表格22接收法蘭及連接附件 注：排氣和排液接收孔工作時(shí)常閉，用法蘭蓋密封。2.6平安泄放對(duì)平安閥接收需計(jì)算其最小泄放面積，平安閥安裝在再沸器上管箱筒節(jié)處，介質(zhì)為 飽和丙烯丙烷蒸汽，輸入熱量 H=1622.39kW =5.84 X 106kJ/h ,泄放壓力巨二二瀝逸 泄放壓力下液體汽化潛熱q=265.8 kJ/kg，根據(jù)GB150.1-2011附錄B中要求，選用全啟 式平安閥，由制造廠提供的泄放系數(shù)為K=0.65。(1) 容器平安泄放量"為：H 5.

13、84 x 106叭爲(wèi)=2眈 "1阿M(2) 平安閥最小泄放面積A:Ws21973丁A"注麗二0加X也最小接收徑為D = 夢(mèng)二1丘1叩0，所以選用的© 50的接收滿足要求。2.7耳式支座本換熱器由于立式安裝，故采用耳式支座，具體構(gòu)造尺寸見圖2.9 o圖2.9耳式支座以下各局部計(jì)算容系根據(jù)/T 4712.3-2007?容器支座第3局部：耳式支座附錄A?進(jìn)展 設(shè)計(jì)計(jì)算。計(jì)算數(shù)據(jù)：設(shè)計(jì)壓力PMPa1.9設(shè)計(jì)溫度tC100殼體徑Dimm600設(shè)備總高度H0mm4374支座底板離地面咼度mm10000支座底板距設(shè)備質(zhì)心hmm750風(fēng)壓?jiǎn)J度變化系數(shù) fi1設(shè)置地區(qū)的根本風(fēng)壓q0

14、N/m2450地震設(shè)防烈度地震加速度7地震影響系數(shù)a0.08殼體材料Q345R設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力MPa189示意圖:rc t圓筒名義厚度S nmm8厚度附加量Cmm0.8圓筒有效厚度S emm4.2設(shè)備總質(zhì)量m0kg2493.5偏心載荷GeN0偏心距Semm0b2mm9012mm180s1mm40S 3mm6設(shè)備保溫厚mm0設(shè)備外徑DOmm616支座數(shù)量n2不均勻系數(shù)k1所選耳式支座型號(hào)/T4712.3-2007，耳式支座 B 2-Ia地震載荷風(fēng)載荷因此P=1.耳座安裝尺寸計(jì)算D-+ 2氏 + 26J - b; + 2© 7)9Q1.522.耳座載荷計(jì)算匕=am021=954.904

15、mmP. =1.2f；q()l)oHox"1454.967水平力P取PW和Pe+0.25PW勺大值，NPe+0.25PW =2318.645842318.64584耳式支座實(shí)際承受載荷N16.07605kNnxlJ叫e+g3.計(jì)F算支座處圓筒所受的支座彎矩ML = QX(-S*j=11032.250647684KN 'm校核所選耳式支座耳式支座本體允許載荷QkN60（根據(jù)所選支座查表3,表4,表5得到）支座處圓筒的許用彎矩MLkNm74.27（根據(jù)S e和p查表B.1插得到）判斷依據(jù)：QvQ且ML<ML,所選耳式支座合格耳式支座最終校核結(jié)果合格附表1風(fēng)壓高度變化系數(shù)fi

16、距地面咼度Ht地面粗糙度類別ABC51.171.000.74101.381.000.74151.521.140.74201.631.250.84301.801.421.00401.921.561.13502.031.671.25602.121.771.35702.201.861.45802.271.951.54902.342.021.621002.402.091.701502.642.382.03附表2對(duì)應(yīng)于設(shè)防烈度amax值設(shè)防烈度789設(shè)計(jì)根本地震加速度0.1g0.15g0.2g0.3g0.4g地震影響系數(shù)取大值a max0.080.120.160.240.322.8管箱、管箱法蘭與封頭根

17、據(jù)GB151-2014中6.2本立式再沸器選用B型封頭管箱構(gòu)造，封頭選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓 封頭其構(gòu)造尺寸見圖2.10 ;根據(jù)？化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)？第122頁管箱構(gòu)造尺寸 要求，管箱圓筒長(zhǎng)度取L=200 mm根據(jù)T4703-2000管箱法蘭選用長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭，構(gòu)造 尺寸見圖2.11 o圖2.10標(biāo)準(zhǔn)封頭尺寸3715Il閃6 dOCM圖2.11長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭06003強(qiáng)度計(jì)算3.1工藝參數(shù)計(jì)算結(jié)果表管程殼程物料名稱進(jìn)口凝液飽和水蒸氣出口混合蒸汽水流量進(jìn)口998802588Kg/h出口998802588操作溫度進(jìn)口52.9100o C出口53100操作壓力MPa1.790.1定性溫度o C52.9100

18、密度kg/m3445958.1液導(dǎo)熱系數(shù)W/mo C0.0720.683熱容 kJ/kg o C1.6412.02體粘度Pa* S0.0000750.000283外表力N/m0.004173氣化潛熱kJ/kg265.82256.9氣密度kg/m331.10.51導(dǎo)熱系數(shù)W/mo C體熱容kJ/kgo C粘度Pa. S0.00000880.000012氣化潛熱kJ/kg設(shè) 備 結(jié) 構(gòu) 參 數(shù)形式立式熱虹吸式臺(tái)數(shù)1殼體徑mm600殼程數(shù)1管徑mm25管心距mm32管長(zhǎng)mm3000排列方式正三角形排列1管數(shù)目根245折流板數(shù)個(gè)7傳熱面積m57.53折流板間距mm400管程數(shù)1材質(zhì)碳鋼接收尺寸mm進(jìn)口

19、200150出口250100主要計(jì)算結(jié)果管程殼程流速m/s0.734傳熱膜系數(shù)W/vm o C966.58334.6污垢熱阻m. o C /w0.0001760.00009阻力損失MPa0.006458熱負(fù)荷kW1622.4傳熱溫差o C47.1總傳熱系數(shù)W/vm o C866裕度%61.1備注3.2計(jì)算條件設(shè)計(jì)計(jì)算條件殼程管程設(shè)計(jì)壓力Ps0.1MPa設(shè)計(jì)壓力pt1.9MPa設(shè)計(jì)溫度ts100C設(shè)計(jì)溫度tt53C殼程圓筒徑Di600mm管箱圓筒徑Di600mm材料名稱Q345R材料名稱Q345R簡(jiǎn)圖厶計(jì)算容331殼程圓筒校核計(jì)算332前端管箱圓筒校核計(jì)算前端管箱封頭校核計(jì)算后端管箱圓筒校核計(jì)算

20、后端管箱封頭校核計(jì)算開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)計(jì)算管板校核計(jì)算管箱法蘭校核計(jì)算3.3強(qiáng)度計(jì)算殼程圓筒計(jì)算計(jì)算所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)GB 150.3-2011計(jì)算條件筒體簡(jiǎn)圖計(jì)算壓力Pc0.10M設(shè)計(jì)溫度t100.00Pa徑D600.00m材料Q345R(板材 m試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力189.00M設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力189.00Pa M試驗(yàn)溫度下屈服點(diǎn)345.00Pa M鋼板負(fù)偏差C0.30Pa m腐蝕裕量G1.00m m焊接接頭系數(shù):0.80m厚度及重量計(jì)算計(jì)算厚度PcDi=2 fPc = 018mm有效厚度e = n - C- C2= 6.70mm名義厚度n =8.00mm重量359.85r Kg壓力試驗(yàn)時(shí)應(yīng)力校核壓力試驗(yàn)

21、類型液壓試驗(yàn)試驗(yàn)壓力值Pt = 1.25 p 口 =0.1250MPa壓力試驗(yàn)允許通過 的應(yīng)力水平Tt 0.90s = 310.50MPa試驗(yàn)壓力下 圓筒的應(yīng)力T = pT.(Die) = 6 292 e.MPa校核條件TT校核結(jié)果合格壓力及應(yīng)力計(jì)算最大允許工作壓力2 etpw= (Dj e) = 3.75695MPa設(shè)計(jì)溫度下計(jì)算應(yīng) 力tPc(Die)=2= 4.532 eMPat170.10MPa校核條件t > t結(jié)論筒體名義厚度大于或等于GB151中規(guī)定的最小厚度 6.00mm,合格前端管箱筒體計(jì)算計(jì)算所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)GB 150.3-2011計(jì)算條件筒體簡(jiǎn)圖計(jì)算壓力Pc1.90MPa

22、11設(shè)計(jì)溫度t53.00C徑D600.00mm材料Q345R（板材）15 / 43H試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力189.00MPa設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力189.00MPa試驗(yàn)溫度下屈'服點(diǎn)345.00MPa鋼板負(fù)偏差C0.30mm腐蝕裕量C22.00mm焊接接頭系數(shù)0.80厚度及重量計(jì)算計(jì)算厚度PcDi=2 tFC = 3.37mm有效厚度e = n - C- C 2= 5.70mm名義厚度n =8.00mm重量23.99r Kg壓力試驗(yàn)時(shí)應(yīng)力校核壓力試驗(yàn)類型液壓試驗(yàn)試驗(yàn)壓力值PT = 1.25 p冷=2.3750MPa壓力試驗(yàn)允許通過 的應(yīng)力水平Tt 0.90s = 310.50MPa試驗(yàn)壓力下 圓筒

23、的應(yīng)力t = p.(Die! = 140.212 e.MPa校核條件TT校核結(jié)果合格壓力及應(yīng)力計(jì)算最大允許工作壓力2 etpw= (Di e) = 3.20149MPa設(shè)計(jì)溫度下計(jì)算應(yīng)力tPc(Di e)t = c 2= 100.95厶eMPat170.10MPa校核條件t > t結(jié)論筒體名義厚度大于或等于GB151中規(guī)定的最小厚度7.00mm合格前端管箱封頭計(jì)算計(jì)算所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)GB 150.3-2011計(jì)算條件橢圓封頭簡(jiǎn)圖計(jì)算壓力Pc1.90MPa16 / 43X-Di設(shè)計(jì)溫度t53.00C徑D600.00mm曲面深度hi150.00mm材料Q345R (板材）設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力t189

24、.00MPa試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力189.00MPa鋼板負(fù)偏差C0.30mm腐蝕裕量G2.00mm焊接接頭系數(shù)0.80壓力試驗(yàn)時(shí)應(yīng)力校核壓力試驗(yàn)類型液壓試驗(yàn)試驗(yàn)壓力值Pt = 1.25 p»= 2.3750MPa壓力試驗(yàn)允許通過的 應(yīng)力tt 0.90s = 310.50MPa試驗(yàn)壓力下封頭的應(yīng) 力T = pT.(KDi 0.5 eh) = 139.552 eh.MPa校核條件TT校核結(jié)果合格厚度及重量計(jì)算形狀系數(shù)2K = - 2 旦=1.000062hi計(jì)算厚度KpcDih =2 t 0.5 pc = 3.36mm有效厚度eh = nh - C| - C 2= 5.70mm最小厚度min

25、= 3.00mm名義厚度nh =8.00mm結(jié)論滿足最小厚度要求重量27.47Kg壓力計(jì)算最大允許工作壓力葉 KDio.5； = 321662MPa結(jié)論合格后端管箱筒體計(jì)算計(jì)算所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)GB 150.3-2011計(jì)算條件筒體簡(jiǎn)圖計(jì)算壓力Pc1.90MPa設(shè)計(jì)溫度t53.00徑D600.00mm材料Q345R（板材）試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力189.00MPa設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力:189.00MPa :試驗(yàn)溫度下屈服點(diǎn)345.00MPa 1鋼板負(fù)偏差C0.30mm腐蝕裕量G:2.00mm焊接接頭系數(shù)0.80厚度及重量計(jì)算計(jì)算厚度PcDi=2_PC = 3.37mm有效厚度 :e = n - Ct C 2=

26、5.70mm名義厚度n =8.00mm重量23.99Kgl壓力試驗(yàn)時(shí)應(yīng)力校核壓力試驗(yàn)類型液壓試驗(yàn)試驗(yàn)壓力值PT= 1.25 p冷=2.3750MPa壓力試驗(yàn)允許通過 的應(yīng)力水平Tt 0.90s = 310.50MPa試驗(yàn)壓力下 圓筒的應(yīng)力T = PT.(Die) = 140 212 e.MPa校核條件TT校核結(jié)果合格壓力及應(yīng)力計(jì)算最大允許工作壓力2 e Pw= (Di e) = 3.20149MPa設(shè)計(jì)溫度下計(jì)算應(yīng) 力tpc(Di e)t =2= 100.952 eMPa170.10MPa校核條件t > t結(jié)論筒體名義厚度大于或等于GB151中規(guī)定的最小厚度7.00mm,合格后端管箱封頭

27、計(jì)算計(jì)算所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)GB 150.3-2011計(jì)算條件橢圓封頭簡(jiǎn)圖計(jì)算壓力Pc2.00MPa設(shè)計(jì)溫度t53.00C徑D600.00mm曲面深度hi150.00mm材料Q345R (板材）設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力t189.00MPa+jlJ試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力189.00MPa.Dir鋼板負(fù)偏差C0.30mm腐蝕裕量G2.00mm焊接接頭系數(shù)0.80壓力試驗(yàn)時(shí)應(yīng)力校核壓力試驗(yàn)類型液壓試驗(yàn)試驗(yàn)壓力值Pt = 1.25 p押二 2.3750MPa壓力試驗(yàn)允許通過的 應(yīng)力tt 0.90s = 310.50MPa試驗(yàn)壓力下封頭的應(yīng)力T= PT.(KDi 0.5 eh) = 139.552 eh.MPa校核條件TT校

28、核結(jié)果合格厚度及重量計(jì)算形狀系數(shù)K = 1 2 Di6 2h2- 1.0000計(jì)算厚度KPcDih =2 t 0.5 pc = 3.54mm有效厚度eh = nh - Cl - C 2= 5.70mm最小厚度min = 3.00mm名義厚度nh =8.00mm結(jié)論滿足最小厚度要求重量27.47Kg壓力計(jì)算最大允許工作壓力吟盤0.5：= 3.21662MPa結(jié)論合格開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)再沸器換熱的工藝要求及構(gòu)造需要，需在換熱器上開孔接收，開孔接收如下:接收規(guī)格DN公稱壓力/bar外徑/mm壁厚/mm重量/Kg用途250252731215.45管程出料口200252191010.31管程進(jìn)料口15

29、02.51594.53.8殼程出料1002.510842.05殼程進(jìn)料5025573.50.92平安閥接收202.5252.50.21液位計(jì)接收202.5252.50.21排氣、排液接收容器開孔時(shí)，需考慮開孔對(duì)設(shè)備強(qiáng)度的削弱作用，一定情況下還需對(duì)開孔進(jìn)展補(bǔ)強(qiáng), 對(duì)于以上開孔，只需考慮計(jì)算同一開口部位，各壓力狀態(tài)下最大開孔即可。以下計(jì)算中 N1為管程進(jìn)料口，N2為殼程出料口。接收：N1, © 273x 12計(jì)算方法：GB150.3-2011等面積補(bǔ)強(qiáng)法，單孔設(shè)計(jì)條件簡(jiǎn)圖計(jì)算壓力Pc1.9MPa:設(shè)計(jì)溫度53eAi21?佝A x - - F 殼體型式橢圓形圭寸頭殼體材料Q345R名稱及類

30、型板材r-殼體開孔處焊接接頭系數(shù)©0.8Ml 上tu F 'A殼體直徑D600mm殼體開孔處名義厚度$ n8mm殼體厚度負(fù)偏差Ci0.3mm殼體腐蝕裕量C22mm殼體材料許用應(yīng)力ct189MPa橢圓形封頭長(zhǎng)短軸之比2凸形封頭上接收軸線與封 頭軸線的夾角(° )0接收實(shí)際外伸長(zhǎng)度200mm接收連接型式插入式接收接收實(shí)際伸長(zhǎng)度0mm接收材料 名稱及類型20(GB9948)管材接收焊接接頭系數(shù)0.80接收腐蝕裕量2mm補(bǔ)強(qiáng)圈材料名 稱凸形封頭開孔中心至 封頭軸線的距離mm補(bǔ)強(qiáng)圈外徑mm補(bǔ)強(qiáng)圈厚度mm接收厚度負(fù)偏差Gt1.2mm補(bǔ)強(qiáng)圈厚度負(fù)偏差Crmm接收材料許用應(yīng)力ct1

31、49.94MPa補(bǔ)強(qiáng)圈許用應(yīng)力c tMPa開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算非圓形開孔長(zhǎng)直徑255.4mm開孔長(zhǎng)徑與短徑之比1殼體計(jì)算厚度S3.4035mm接收計(jì)算厚度$ t1.5877mm補(bǔ)強(qiáng)圈強(qiáng)度削弱系數(shù)frr0接收材料強(qiáng)度削弱系 數(shù)fr0.7933開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算直徑d255.4mm補(bǔ)強(qiáng)區(qū)有效寬度B510.8mm接收有效外伸長(zhǎng)度hi55.361mm接收有效伸長(zhǎng)度h20mm開孔削弱所需的補(bǔ)強(qiáng)面積A8822mm冗體多余金屬面積A5782mm接收多余金屬面積A6342 mm補(bǔ)強(qiáng)區(qū)的焊縫面積A242 mmA+A+A- 1236mrm，大于A,不需另加補(bǔ)強(qiáng)。補(bǔ)強(qiáng)圈面積A2 mmA-( A+A+A)2 mm結(jié)論：合格接收：N

32、2, © 159x4.5計(jì)算方法：GB150.3-2011等面積補(bǔ)強(qiáng)法，單孔設(shè)計(jì)條件簡(jiǎn)圖計(jì)算壓力Pc0.1MPa設(shè)計(jì)溫度100C21 / 4：3 -則1A?*/1Ni1:|殼體型式圓形筒體殼體材料 名稱及類型Q345R板材殼體開孔處焊接接頭系數(shù)©0.8殼體直徑D600mm殼體開孔處名義厚度S n8mm殼體厚度負(fù)偏差Cl0.3mm殼體腐蝕裕量C21mm殼體材料許用應(yīng)力ct189MPa接收軸線與筒體外表法線 的夾角(° )0凸形封頭上接收軸線與封 頭軸線的夾角(° )接收實(shí)際外伸長(zhǎng)度200mm接收連接型式插入式接收接收實(shí)際伸長(zhǎng)度0mm接收材料 名稱及類型10

33、(GB9948)管材接收焊接接頭系數(shù)0.8接收腐蝕裕量1mm補(bǔ)強(qiáng)圈材料名 稱凸形封頭開孔中心至 封頭軸線的距離mm補(bǔ)強(qiáng)圈外徑mm補(bǔ)強(qiáng)圈厚度mm接收厚度負(fù)偏差G0.45mm補(bǔ)強(qiáng)圈厚度負(fù)偏差Crmm接收材料許用應(yīng)力ct121MPa補(bǔ)強(qiáng)圈許用應(yīng)力c tMPa開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算非圓形開孔長(zhǎng)直徑152.9mm開孔長(zhǎng)徑與短徑之比1殼體計(jì)算厚度S0.1764mm接收計(jì)算厚度S t0.062mm補(bǔ)強(qiáng)圈強(qiáng)度削弱系數(shù)frr0接收材料強(qiáng)度削弱系 數(shù)fr0.6402開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算直徑d152.9mm補(bǔ)強(qiáng)區(qū)有效寬度B305.8mm接收有效外伸長(zhǎng)度hi26.231mm接收有效伸長(zhǎng)度h20mm開孔削弱所需的補(bǔ)強(qiáng)面積A272 mm冗

34、體多余金屬面積A9832 mm接收多余金屬面積A1002 mm補(bǔ)強(qiáng)區(qū)的焊縫面積A92 mm2 - ., . . A+A+A- 1092mm，大于A,不需另加補(bǔ)強(qiáng)。補(bǔ)強(qiáng)圈面積A2mmA-( A+A+A)mm結(jié)論：合格兼作法蘭固定式管板計(jì)算設(shè)計(jì)計(jì)算條件簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)壓力Ps0.1MPa設(shè)計(jì)溫度Ts100C平均金屬溫度t s100C裝配溫度to15C殼材料名稱Q34L5R設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力t189Mpa程平均金屬溫度下彈 性模量E1.97e+05Mpa平均金屬溫度下熱 膨脹系數(shù) s1.153e-05mm/mnC圓殼程圓筒徑D600mm殼程圓筒名義厚度s8mm殼程圓筒有效厚度se6.7mm筒殼體法蘭設(shè)計(jì)溫度

35、下彈性模量E'1.97e+05MPa殼程圓筒直徑橫截面積 A=0.25D22.827e+052 mm殼程圓筒金屬橫截面積As=s (D+s)1.277e+042 mm管設(shè)計(jì)壓力pt1.9MPa箱設(shè)計(jì)溫度Tt53C圓材料名稱Q345R筒設(shè)計(jì)溫度下彈性模量E.1.994e+05MPa管箱圓筒名義厚度（管箱為高頸法蘭取法蘭頸部大小 端平均值）h21mm管箱圓筒有效厚度he19mm管箱法蘭設(shè)計(jì)溫度下彈性模量 E1.994e+05MPa材料名稱10(GB9948)換管子平均溫度tt53C設(shè)計(jì)溫度下管子材料許用應(yīng)力121MPa設(shè)計(jì)溫度下管子材料屈服應(yīng)力st181MPa熱設(shè)計(jì)溫度下管子材料彈性模量E

36、tt1.97e+05MPa平均金屬溫度下管子材料彈性模量 E1.994e+05MPa平均金屬溫度下管子材料熱膨脹系數(shù)t1.114e-05mm/mnC管管子外徑d25mm管子壁厚 t2mm管子根數(shù)n245換熱管中心距S32mm換一根管子金屬橫截面積at （d t）144.52 mm換熱管長(zhǎng)度L3000mm管子有效長(zhǎng)度（兩管板側(cè)間距）Li2914mm管束模數(shù)Kt = Et na/LDi4037MPa管子回轉(zhuǎn)半徑io.25*'d2(d 2 t)28.162mm熱管子受壓失穩(wěn)當(dāng)量長(zhǎng)度lcr495mm系數(shù) cr = j2E： / s146.6比值l cr /i60.64管子穩(wěn)定許用壓應(yīng)力（cr空

37、）cr"Et2ri2（lcr i）2MPa管管子穩(wěn)定許用壓應(yīng)力（cr匕）：1 4 iicr 22Cr71.78MPa材料名稱16MnH設(shè)計(jì)溫度t p100C管設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力；178MPa設(shè)計(jì)溫度下彈性模量&1.97e+05MPa管板腐蝕裕量C23mm管板輸入厚度n43mm管板計(jì)算厚度36mm隔板槽面積（包括拉桿和假管區(qū)面積）A02 mm板管板強(qiáng)度削弱系數(shù)0.4管板剛度削弱系數(shù)0.4管子加強(qiáng)系數(shù) K2 1318-DEtna / EpLK =4.505管板和管子連接型式脹接，開槽管板和管子脹接（焊接）高度140mm脹接許用拉脫應(yīng)力q4MPa焊接許用拉脫應(yīng)力qMPa管材料名稱1

38、6MnH管箱法蘭厚度；42mm法蘭外徑Df760mm箱根本法蘭力矩Mm2.773e+07N mm管程壓力操作工況下法蘭力Mp3.318e+07N mm法蘭寬度bf (Df Di)/ 280mm法比值h / Di0.03167比值f" / Di0.07系數(shù) C"(按 MD,f/D,查<<GB151-2014>圖 25)0.00系數(shù) / (按 D, /D,查 <<GB151-2014>圖 26)0.00562”3旋轉(zhuǎn)剛度 K； 1 2Efbf 2 fEh "12 Di bf Di104.1MPa材料名稱16MnH殼殼體法蘭厚度f&#

39、39;43mm法蘭外徑Df760mm體法蘭寬度bf(Df Di)/280mm比值s/Di0.01117法比值f'/Di0.07167系數(shù) C',按 h/D, /D,查 <<GB151-2014>圖 250.00系數(shù) ,按 h/D,/D,查<<GB151-2014>圖 260.0006302''3旋轉(zhuǎn)剛度 K f1 2Efbf 2 fE '12 Di bfDiS21.72MPa法蘭外徑與徑之比K Df/Dj1.267殼體法蘭應(yīng)力系數(shù) Y （按K查<<GB150- 2011>>表 7-9）8.349

40、旋轉(zhuǎn)剛度無量綱參數(shù)kKff 4 Kt0.004226膨脹節(jié)總體軸向剛度2金0N/mm管板第一彎矩系數(shù)(按K,心查GB151-2014圖27)m10.2494系系數(shù)miK Kf13.19系數(shù)(按 Kt Kf 查 vvGB154 98>>圖 29) G?2.874換熱管束與不帶膨脹節(jié)殼體剛度之比Q EtnaE sAs2.806數(shù)換熱管束與帶膨脹節(jié)殼體剛度之比CEtna(EsAsKexL)eXEsAsK exL管板第二彎矩系數(shù)(按K,C或Qex查GB151-2014圖28(a)或(b) m22.714系數(shù)帶膨脹節(jié)時(shí)m fm12K(C G2)0.004908計(jì)系數(shù)(按K,Q或Qx查圖30)

41、 G30.01008法蘭力矩折減系數(shù)Kf/(Kf G3)0.2954管板邊緣力矩變化系數(shù) M1Kf K；1.984算法蘭力矩變化系數(shù)M fMKf/K；0.414管管板開孔后面積A = A - 0.25 n d 21.625e+052 mm板參管板布管區(qū)面積(三角形布管)At0.866 nS2 Ad(正方形布管)AtnS2Ad2.173e+052 mm數(shù)管板布管區(qū)當(dāng)量直徑Dt ，贏廠526mm系數(shù)A / A0.5747系系數(shù) na/A0.2179數(shù)系數(shù) s 04 0.6 (1 Q) /4.373計(jì)系數(shù)(帶膨脹節(jié)時(shí)Qex代替Q)t 0.4(1) (0.6 Q)/6.414算管板布管區(qū)當(dāng)量直徑與殼體

42、徑之比t Dt / Di0.8766管板周邊不布管區(qū)無量綱寬度k = K (1- t)0.5559僅有殼程壓力Ps作用下的危險(xiǎn)組合工況(P = 0)不計(jì)溫差應(yīng)力計(jì)溫差應(yīng)力換熱管與殼程圓筒熱膨脹變形差=t (t t -t 0 )-s (t s -t 0 )0.0-0.0005566當(dāng)量壓力組合PC P0.10.1MPa有效壓力組合Pas PsEt0.4373-23.74MPa根本法蘭力矩系數(shù)Mm4MmDi3 Pa0.6504-0.01198管板邊緣力矩系數(shù)M M m ( M)Mi0.6601-0.002246管板邊緣剪力系數(shù)M8.708-0.02963管板總彎矩系數(shù)m m1 m212.460.1

43、741系數(shù)Gie僅用于m 0時(shí)G1e 3m /K0.65990.04671系數(shù)Gf當(dāng)m 0時(shí),按K和 m查圖31(a)實(shí)線當(dāng)m 0時(shí)，按K和m查圖31b1.3730.252系數(shù) G1 m> 0 , G=maXGie,G),m < 0 ,G1 = G1i1.3730.252管板徑向應(yīng)力 系數(shù)帶膨脹節(jié)Q為Qexr = 1 (1)G14 QG20.58670.01076管板布管區(qū)周 邊處徑向應(yīng)力系 數(shù)'=3 m(1)'4 K(Q G2)0.7050.004987管板布管區(qū)周 邊處剪切應(yīng)力系 數(shù)=1 1p 4 QG20.42730.04271殼體法蘭力矩系數(shù)M wsMm ( Mf )M0.1901-0.005571計(jì)算值許用值計(jì)算值許用值If2管板徑向應(yīng)力rp_pr廠a102.41.5:2671023 r534MPa管板布管區(qū)周