浮頭式換熱器計(jì)算說(shuō)明書(shū)

1、課程設(shè)計(jì)題目：浮頭式換熱器院系：機(jī)械工程學(xué)院專(zhuān)業(yè)：過(guò)程裝備與控制工程班級(jí)：1003班學(xué)生姓名：尹以龍指導(dǎo)教師：包世毅目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark41 o Current Document 第一部分任務(wù)書(shū)1 HYPERLINK l bookmark83 o Current Document 第二部分計(jì)算說(shuō)明書(shū)2 HYPERLINK l bookmark86 o Current Document 傳熱工藝計(jì)算2 HYPERLINK l bookmark89 o Current Document 原始數(shù)據(jù)2 HYPERLINK l bookmark99

2、o Current Document .定性溫度及物性參數(shù)3 HYPERLINK l bookmark104 o Current Document 傳熱量和冷水流量3 HYPERLINK l bookmark107 o Current Document .有效平均溫度3 HYPERLINK l bookmark110 o Current Document .管程傳熱面積計(jì)算4 HYPERLINK l bookmark113 o Current Document .結(jié)構(gòu)初步設(shè)計(jì)4 HYPERLINK l bookmark116 o Current Document .殼程換熱系數(shù)計(jì)算5 HYPE

3、RLINK l bookmark119 o Current Document .總傳熱系數(shù)計(jì)算6 HYPERLINK l bookmark122 o Current Document .結(jié)構(gòu)初步設(shè)計(jì)7 HYPERLINK l bookmark125 o Current Document 殼程換熱系數(shù)計(jì)算7 HYPERLINK l bookmark128 o Current Document 總傳熱系數(shù)計(jì)算8 HYPERLINK l bookmark131 o Current Document 核算管程壓強(qiáng)降8 HYPERLINK l bookmark134 o Current Document

4、 核算殼程壓強(qiáng)降9 HYPERLINK l bookmark137 o Current Document 強(qiáng)度計(jì)算11 HYPERLINK l bookmark140 o Current Document 換熱管材料及規(guī)格的選擇和根數(shù)的確定11 HYPERLINK l bookmark143 o Current Document .確定筒體內(nèi)徑11 HYPERLINK l bookmark146 o Current Document 確定筒體壁厚12 HYPERLINK l bookmark149 o Current Document 筒體液壓試驗(yàn)13 HYPERLINK l bookmark

5、152 o Current Document .管箱封頭厚度計(jì)算13 HYPERLINK l bookmark155 o Current Document .浮頭側(cè)封頭厚度計(jì)算14.設(shè)備法蘭的選擇15管箱側(cè)法蘭的選擇152.6.2 .浮頭側(cè)法蘭的選擇162.6.3.殼體上與浮頭側(cè)連接的法蘭172.6.4.接管法蘭的選擇172.7 .管板的設(shè)計(jì)18 HYPERLINK l bookmark165 o Current Document 2.8.鉤圈式浮頭22 HYPERLINK l bookmark168 o Current Document 浮頭法蘭的計(jì)算24 HYPERLINK l bookm

6、ark171 o Current Document 管程壓力作用下浮頭蓋的設(shè)計(jì)28.浮動(dòng)管板29.鉤圈的選擇30 HYPERLINK l bookmark174 o Current Document 2.11.折流板的選擇31 HYPERLINK l bookmark177 o Current Document .拉桿和定距管的確定32 HYPERLINK l bookmark180 o Current Document .防沖板32 HYPERLINK l bookmark183 o Current Document .管箱短節(jié)壁厚的計(jì)算32 HYPERLINK l bookmark186

7、o Current Document 筒體、管箱的耐壓試驗(yàn)的校核計(jì)算33接管及開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)33a,b孔的補(bǔ)強(qiáng)33 HYPERLINK l bookmark193 o Current Document d,h孔的補(bǔ)強(qiáng)35支座擇及應(yīng)力校核37 HYPERLINK l bookmark196 o Current Document 支座的選擇37 HYPERLINK l bookmark199 o Current Document 支座的應(yīng)力校核 38 HYPERLINK l bookmark202 o Current Document 整體尺寸布局40第一部分任務(wù)書(shū)一、設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)題目：用水冷卻煤油產(chǎn)品

8、的浮頭式換熱器的設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)條件（1）使煤油從180C冷卻到40C，壓力1.0MPa；（2）冷卻劑為水，水壓力為0.5MPa。（3）處理量為10t/h。三、設(shè)計(jì)任務(wù)（1）合理的參數(shù)選擇和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)a）傳熱面積；b）管程設(shè)計(jì)包括：總管數(shù)、程數(shù)、管程總體阻力校核；殼體直徑；c）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括流體壁厚；主要進(jìn)出口管徑的確定包括：冷熱流體的進(jìn)出口管（2）傳熱計(jì)算和壓降計(jì)算（3）從JB/T47144720標(biāo)準(zhǔn)系列中選擇一種浮頭式換熱器規(guī)格，再進(jìn)行復(fù)算（4）對(duì)所選出的浮頭式換熱器，進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)、強(qiáng)度計(jì)算和校核計(jì)算四、設(shè)計(jì)完成工作量（1）設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份（每位同學(xué)均要獨(dú)立完成）（2）設(shè)計(jì)圖紙包括：換熱器的設(shè)備總

9、裝圖（每位同學(xué)均要獨(dú)立完成）、零件圖（整小組須完成所有的 零件圖，且每位同學(xué)至少要獨(dú)立完成1件零件圖，具體由小組內(nèi)部協(xié)會(huì)調(diào)）各一張五、設(shè)計(jì)進(jìn)度設(shè)計(jì)時(shí)間3周。設(shè)計(jì)準(zhǔn)備（1天）熱力計(jì)算和強(qiáng)度校核（5天）換熱器設(shè)計(jì)（6天）編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)（2天）答辯（1天）參考書(shū)目：史美中，王中錚.熱交換器原理與設(shè)計(jì)（第4版）.南京：東南大學(xué)出版社，2009.6錢(qián)頌文.換熱器設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.8賀匡國(guó).化工容器及設(shè)備簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.8時(shí)鈞，汪家鼎等.化學(xué)工程手冊(cè).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1996.盧煥章等.石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊(cè).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1984陳敏

10、恒，叢德茲等.化工原理（上、下冊(cè)）（第二版）.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.5賈紹義，柴誠(chéng)敬.化工原理課程設(shè)計(jì).天津：天津科學(xué)技術(shù)出版社，2002.8設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)包括的主要內(nèi)容一、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)二、熱力學(xué)計(jì)算1原始數(shù)據(jù)/2物性參數(shù)/3傳熱量/4冷卻水物性參數(shù)/5平均溫差/6估算傳熱面積及傳熱面結(jié)構(gòu)/7管程計(jì)算/8殼程結(jié)構(gòu)及殼程計(jì)算/9需用傳熱面積/10阻力計(jì)算/11.選型，復(fù)算。三、強(qiáng)度校核按GB151進(jìn)行殼體、封頭強(qiáng)度計(jì)算溫差應(yīng)力校核溫差應(yīng)力熱交換器所受應(yīng)力拉脫力管板強(qiáng)度計(jì)算四、細(xì)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)1接管/2折流板/3法蘭/4管法蘭/5管箱/6殼體與管板的連接結(jié)構(gòu)/7拉桿與管板、拉桿與折流 板的連接結(jié)

11、構(gòu)/8換熱管與管板的連接結(jié)構(gòu)/9管箱與管板的密封結(jié)構(gòu)/10支座/11膨脹節(jié)/2.設(shè)計(jì)圖紙包括：換熱器的設(shè)備總裝圖、零件圖各一張。五結(jié)束語(yǔ)六參考文獻(xiàn)第二部分計(jì)算說(shuō)明書(shū)1.傳熱工藝計(jì)算11.原始數(shù)據(jù)煤油的進(jìn)口溫度T1 = 180。煤油的出口溫度T2=40C冷水的進(jìn)口溫度=25C冷水的出口溫度f(wàn)2 = 35C煤油的工作壓力Pi= 10MPa冷水的工作壓力P2 = 0.5MPa煤油的流量q =1000kg /h1.2 .定性溫度及物性參數(shù)煤油的定性溫度T = T1 + T2)= 110 C2煤油的密度，查物性表P = 825kg / m3煤油的比熱容，查物性表C = 2.2KJ/kg .C 煤油的導(dǎo)熱

12、系數(shù)，查物性表人廣0.14W/(m.C) 煤油的粘度，查物性表R廣0.715 x 10-3 Pa . s冷水的定性溫度，t = 1 +2)= 30C2冷水的密度，查物性表P = 995.7kg /m3 2冷水的比熱容，查物性表C2= 4.174 KJ / kg .C 冷水的導(dǎo)熱系數(shù)，查物性表氣=0.6171W / (m .C ) 冷水的粘度，查物性表r 2 = 0.8012 x 10-3 Pa . s1.3.傳熱量和冷水流量Q = q 1 x C 1 x(T - T2)= 10000 x 2.2 x(180 - 40)x 1000 / 3600 = 855556w則冷卻水流量=73790kg

13、/ hQ x 3600/1000m 2 C_x(t -1 )1.4.有效平均溫度逆流平均溫差 At =(T1 -12- (T2 -11) = 57.3C m i T t ln 2T -參數(shù) p = 土L = 0.065 T -由于設(shè)計(jì)換熱器為單殼程雙管程，插圖2-6 (a)得溫度校正系數(shù)4=0.85 ,At MxM = 0.85 x 57.3 = 48.7C1.5 .管程傳熱面積計(jì)算參考表2-7管殼式換熱器原理與設(shè)計(jì)，初選傳熱系數(shù)：K= 300W / m -C則初選傳熱面積為：A = - =855556 = 58.6m 2K xAt300 x 48.7o m考慮到15%的面積裕度A=1.155

14、00時(shí)，f =5.0Re-0.228 =0.72；七橫過(guò)管束中心線(xiàn)的管子數(shù)，對(duì)正方形排列.=1.19；u 按殼程流通截面A計(jì)算的流速，0.175 mIs ；、折流板的數(shù)量14。貝V A。= 0.4 x 0.72 x(14 + 1)x 12 x 992.2 ；0.1752 = 788Pa凱人八 叫2 x 0.08) 992.2 x 0.1752貝。AP = 14 x 3.5 x= 659pa2 I 0.4 )2Z AP =(788 + 659)x 1.15 x 1 = 1664Pa可知此時(shí)的壓力降在合理范圍之類(lèi)。到此換熱器的工藝計(jì)算告一段落，其中工藝計(jì)算的主要目的是計(jì)算出其換熱面積，選出 相應(yīng)的

15、換熱器型式，因此，接下來(lái)應(yīng)該是進(jìn)行換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及強(qiáng)度計(jì)算。表2-3與表2-4附于下面：表2-3所選浮頭式換熱器規(guī)格DNPN管長(zhǎng)管程 數(shù)換熱管 規(guī)格計(jì)算傳熱面積m2管程出入口 公稱(chēng)直徑，mn殼程出入口 公稱(chēng)直徑，mimmMpam4001.04.51025 x 2.568300300表2-4工藝計(jì)算常用參數(shù)公稱(chēng)直徑D N(mm)管程N(yùn)中心排管 數(shù)換熱管數(shù)弓形折流板缺口弓高 (m)400112100802強(qiáng)度計(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換熱管外徑dommGB151-1999252換熱管長(zhǎng)LmmGB151-199945003傳熱面積Fom

16、2FO - K -Atm29.34換熱管數(shù)NtF N =-o t 兀dL1005換熱管材料GB151-1999 表 4-316Mn6排管方式GB151-1999轉(zhuǎn)角正方形形2.2 .確定筒體內(nèi)徑序號(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換熱管中心距SmmGB151-1999 表 12322分隔板槽兩側(cè)相鄰管中心距SnmmGB151-1999 表 12443筒體直徑DimmD = S（N -1）+ 404004b,b,b2mmGB151-1999 表 14，表15b5，b2=15，b=55實(shí)取筒體內(nèi)徑Dmm考慮防沖板向上取4002.3 .確定筒體壁厚序號(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工作壓力

17、PMPa給定12材料GB150-1998 第四章Q235-B3材料許用應(yīng)力UMPaGB150-1998 表 4-11134焊接接頭系數(shù)4過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)表4-30.855殼程設(shè)計(jì)壓力PCMPaP =1.1PC1.16筒體計(jì)算厚度5mm5P D5 = 2卜 1 ：PC2.97筒體設(shè)計(jì)厚度5dmm5d=5+C24.98筒體名義厚度5 nmm5 =5+ C + C + A109實(shí)取名義厚度5nmmGB151-1999 表 81010厚度負(fù)偏差C1mm過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)0.811腐蝕余量C2mm過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)212筒體有效厚度5emm5 =5 - C1 - C 27.213設(shè)計(jì)厚度下圓筒的許用應(yīng)力b tMPa_

18、P D +5 ) bt 2*e92.714校核bt vb。=96.1 故合格15設(shè)計(jì)溫度下圓筒的最大許用應(yīng)力J wMPaP = T e Gg w D +5 )2.316材料的屈服應(yīng) 力bsMPaGB150-1998 表 4-12352.3.1.筒體液壓試驗(yàn)序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來(lái)源及計(jì)算公式M數(shù)值1試驗(yàn)壓力P TMPa八 1.25P lbn-br/1.382圓筒薄膜應(yīng)力b 0MPa_ PD +5 ) bo T 25 ee58.23校核% 0.舛b3=169.2Mpa合格2.4 .管箱封頭厚度計(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工作壓力PMPa給定1.02材料GB150-1998 第四章Q

19、235-B3材料許用應(yīng)力LJMPaGB150-1998 表 4-11134焊接接頭系數(shù)4過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)表4-30.855殼程設(shè)計(jì)壓力PcMPaP = I1.16筒體計(jì)算厚度5mm5Pc x D2b H 0.5Pc3.77筒體設(shè)計(jì)厚度5dmm5d=5+C25.78筒體名義厚度5 nmm5 =5 + C + C + A109實(shí)取名義厚度5nmmGB151-1999 表 81010厚度負(fù)偏差C1mm過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)0.811腐蝕余量C2mm過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)212筒體有效厚度5emm5 =5 - q C 27.213設(shè)計(jì)厚度下圓筒的需用應(yīng)力b tMPa_ P D +5 ) btc 25ee92.714校核bt

20、vb。=96.1 故合格15設(shè)計(jì)溫度下圓筒 的最大許用應(yīng)力J wMPaP = 2g w KD + 0.552.2916校核P pw故合格15曲面高度hmm,D D + 5 h =4415016所選封頭尺寸:公稱(chēng)直徑600mm,面高度150mm,邊高度30mm2.5 .浮頭側(cè)封頭厚度計(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工作壓力PMPa給定1.02材料GB150-1998 第四章Q235-B3材料許用應(yīng)力LJMPaGB150-1998 表 4-11134焊接接頭系數(shù),過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)表4-30.855殼程設(shè)計(jì)壓力pcMPaP = 1.1P1.16筒體計(jì)算厚度5mm5Pc x D2b H 0.5

21、Pc3.47筒體設(shè)計(jì)厚度5dmm5d=5+C25.48筒體名義厚度5 nmm5 =5 + C + C + A109實(shí)取名義厚度5nmmGB151-1999 表 81012筒體有效厚度5emm5 =5 C C7.213設(shè)計(jì)厚度下圓筒的需用應(yīng)力b tMPa_ P D +5 ) bt c 25 ee46.414校核bt vb。=96.1 故合格15曲面高度hmm7 D D + 5 h =4418016所選封頭尺寸:公稱(chēng)直徑500mm,面高度100mm,邊高度20mm2.6 .設(shè)備法蘭的選擇261.管箱側(cè)法蘭的選擇按其條件DN = 400mm ,設(shè)計(jì)壓力1.1MPa，由壓力容器法蘭表1選擇長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭

22、，相關(guān) 參數(shù)如下：?jiǎn)挝唬╩m）DNDD 1D2D3D45H4005405004654554523495haa1505152Rd螺柱規(guī)格螺柱數(shù)量251714412221223M2020圖2凹凸密封面由壓力容器法蘭選擇相關(guān)墊片：非金屬軟墊片1500-2.50JB/T4704-2000，其相關(guān)尺寸為:D = 454mm, d = 410mm, 6 = 3mm262.浮頭側(cè)法蘭的選擇其公稱(chēng)直徑DN = 500mm，設(shè)計(jì)壓力P = 1.1MPa，由壓力容器法蘭選擇長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭，相 關(guān)參數(shù)如下：?jiǎn)挝唬╩m）DNDD1D2D3D46H50064060056555555268100haa1606162Rd螺柱

23、規(guī)格螺柱數(shù)量251714612221223M2020由壓力容器法蘭選擇相關(guān)墊片：非金屬軟墊片1600-2.50JB/T4704-2000，其相關(guān)尺寸為：D = 554mm, d = 510mm,6 = 3mm263殼體上與浮頭側(cè)連接的法蘭其公稱(chēng)直徑DN = 500mm，設(shè)計(jì)壓力P = 1.1MPa，由壓力容器法蘭選擇長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭，相 關(guān)參數(shù)如下：?jiǎn)挝唬╩m）DNDD1D2D3D46H50064060056555555238100haa1606162Rd螺柱規(guī)格螺柱數(shù)量251714612221223M2020由壓力容器法蘭選擇相關(guān)墊片：非金屬軟墊片1600-2.50JB/T4704-2000，其

24、相關(guān)尺寸為：D = 554mm, d = 510mm,6 = 3mm264接管法蘭的選擇a,b接管a為冷水進(jìn)口，b為冷水出口，選擇相同型號(hào)，設(shè)計(jì)壓力為1.1MPa,由于流體流速為0.65m/s,則D = 也 =，4x73/(36。x935.7) = 。以，取d=300 mm ，選乙型板式平焊法蘭1兀I 3.14x 0.65PL300-2.5RF，尺寸如下:公稱(chēng)直徑DN管子外徑A1法蘭外徑DD1D2D3D45H5ta300325440400365355352351801217a1d螺栓規(guī)格螺栓數(shù)量1423M2016蟲(chóng)圖2凹凸密封面C, d接管c為煤油進(jìn)口，d為煤油出口，選擇相同型號(hào)，設(shè)計(jì)壓力為1

25、.1MPa,由于流體流速為0.175m/s,則 =互=4 x 1州(36。x 825) “.，取d。心，選乙型板式平焊法蘭1 v 兀uPL300-2.5RF，尺寸如下:公稱(chēng)直徑DN管子外徑A1法蘭外徑DD1D2D3D45H5ta250275390350315305302351601217a1d螺栓規(guī)格螺栓數(shù)量2.7 .管板的設(shè)計(jì)管板材料為鍛件16Mn1423M2016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未被換熱管支撐的面積A dmm 2Ad = N S(S - 0.866S)88602管板布管區(qū)面枳A tmm 2A = 0.866NS 2 + A1862173管板開(kāi)孔后的面積ALmm 2A

26、 = A - (N x兀d2)/4880924總換熱管橫截面積Namm 2N fN (d0 - d2)/4353425筒體法蘭墊片外徑D gomm壓力容器法蘭6546筒體法蘭墊片內(nèi)徑D gimm壓力容器法蘭6107墊片接觸NmmN = (D - D )/244寬度8墊片密封基本寬度bomm、%229墊片有效密封寬度bmmb = 2.53 Jbo11.910固定端官板墊片壓 緊力作用 中心圓直徑DGmmDg=D 0-2b63011管板布管區(qū)當(dāng)量直徑DtmmD = J4A / 兀48712系數(shù)ptpt=%G0.7713設(shè)計(jì)溫度時(shí)管板材料彈性摸量EPMPaGB150-1998 表 F5-附錄 F2.

27、0 x 10514設(shè)計(jì)溫度時(shí)換熱管材料彈性摸量EtMPaGB150-1998 表 F5-附錄 F2.0 x 10515管束模數(shù)KtMPak= ENat LDt322316官束無(wú)量 綱剛度K tKtpp0.0417換熱管有 效長(zhǎng)度Lmm450018換熱管與管板焊接lmmGB151-1999管殼式換熱器表33 （注1）2.5長(zhǎng)度或焊 腳高度19管板設(shè)計(jì) 壓力PdMPa1.120管板強(qiáng)度削弱系數(shù)PGB151-1999管殼式換熱器0.421設(shè)計(jì)溫度下管板材料的許用應(yīng)力口rMPaGB150-1998 表 4-115022無(wú)量綱壓 力PaMPaPPa =d1.5 此r0.01223換熱管與管板連接的許用拉

28、脫力qMPa_ b a q nd Lo0.0124系數(shù)PP = naj A、0.4325換熱管壁 厚5tmm2.526管板剛度削弱系數(shù)門(mén)一般可取日值0.427設(shè)計(jì)溫度下?lián)Q熱管材料的許用應(yīng)力口tMPaGB150-1998 表 4-316328系數(shù)Cr八i2 ECr= n 1t-T b ts111.829換熱管回 轉(zhuǎn)半徑immi= 4 Jd2 + (d - 25 )28.030換熱管受l crmmGB151-1999 圖 32600壓失穩(wěn)當(dāng) 量長(zhǎng)度31設(shè)計(jì)壓力下?lián)Q熱管材料的屈服點(diǎn)a tsMPaGB151-1998 表 4-332032比較lcr = 75 c = 111.833換熱管穩(wěn)定許用應(yīng) 力

29、crMPaa=打cr 21旋 12Cr=106 a】合格34系數(shù)臬 p 2 a3.1235系數(shù)1/Pt1.2936系數(shù)CGB151-1999 圖-230.5137系數(shù)GweGB151-1999 圖-245.838管板計(jì)算 厚度5mm8 = CDjPa33.539實(shí)取名義 厚度8 nmm60換熱管軸向應(yīng)力P =N =竺竺=0.40A 88092Ps=1.0pt=0.5 At=186217Al=88092(1)只有殼程設(shè)計(jì)壓力P,管程設(shè)計(jì)壓力Pt=0(2)其中Pcp -(P - P )：G =-52.4 MPal=P - P (1 +&)=0.9 MPa , p | la故合格只有管程設(shè)計(jì)壓力P，

30、殼程設(shè)計(jì)壓力P =0b = j Ip -(p - P )；G 二6.1 MPal其中 P = P - P G +&)=_0.7MPa , b b故合格(3)c s ttt管程設(shè)計(jì)壓力P = 0.5 MPa ,殼程設(shè)計(jì)壓力P = 1.0MPab =-! p (P - P )*G 二6.1 MPal其中 P = P - P G +&)= 0.3MPa , b Am合格29封頭邊緣處球殼 中面切線(xiàn)與法蘭 環(huán)夾角P1P = arcsin%iRi + 0.583430預(yù)緊狀態(tài)下螺栓設(shè)計(jì)載荷wNW = 0.5(Am + Ab訴八Jb384319231操作狀態(tài)下螺栓設(shè)計(jì)載荷wNW = wp41475632作

31、用于法蘭內(nèi)側(cè)封頭壓力載荷引起軸向應(yīng)力FDNF = 0.785 x D2 x p28055133作用在法蘭內(nèi)側(cè)封頭壓力載荷引起的徑向分力FrNF = FD x ctgP i41593434窄面法蘭墊片壓 緊力FGNFg = Fp6985435流體壓力引起的 總軸向力與作用 法蘭內(nèi)徑截面流 的軸向力之差FTNF. f - Fd6435136螺栓中心距尸。作 用處的徑向距離LDmmLd = 0.5(Db - D幣)3537螺栓中心距七作 用處的徑向距離LGmmLg = 0.5(Db - Dg)3038螺栓中心距F作T用處的徑向距離LTmmLt = 0.5(LD + LQ32.539螺栓中心距F作 用

32、處的徑向距離LrmmL=J 1r 22 x cos Pi3740螺栓中心至F處 D的力矩MDN - mmM d = FD x Ld981928541螺栓中心至Fg處的力矩MGN - mmM g = Fg x Lg209562042螺栓中心至處 的力矩MTN - mmM t = Ft x Lt209140843螺栓中心至F處 r的力矩MrN - mmM = F x L1538955844預(yù)緊螺栓時(shí)法蘭的受力FGNfg = W384319245預(yù)緊時(shí)螺栓中心 距Fg處的徑向距 離LGmmLg = 0.5(Db - Dg )446預(yù)緊時(shí)螺栓中心 距Fg處的力矩MaN - mmM = Fg x Lg1

33、537276847力臂LmmP x D(4 x R 2 - D 2 8 x (Df0 -。亍)x g f3.948操作狀態(tài)下JPJPmm 2j =L x Do+D.pg 巳 D - Df1527249預(yù)緊狀態(tài)下JaJamm 2j =L x Do+D a g D D - D1707950操作情況下法蘭 總力矩MpN - mmMP = MD + MG + Mt - M22537617251操作狀態(tài)下法蘭 厚度5 fpmm5 p = L +J + L2129.252預(yù)緊狀態(tài)下法蘭 厚度5famm8faZJa130.753法蘭厚度5/ = max端U= 140mm，且不小于球冠形封頭名義厚度8的兩倍。

34、282管程壓力作用下浮頭蓋的設(shè)計(jì)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PMPaP = 1.1P1.12材料GB150-1998鋼制壓力容器Q235-C3材料許用應(yīng)力曰MPaGB150-1998鋼制壓力容器1254焊接接頭系數(shù)中過(guò)程裝備設(shè)計(jì)表4-30.855封頭計(jì)算厚度5mm55 PR5 = 6ln_r 4.36設(shè)計(jì)厚度5dmm5 d =5 + C 26.37名義厚度5 nmm5 =5+ C + C + A128腐蝕裕度C1mm過(guò)程裝備設(shè)計(jì)0.89厚度負(fù)偏差C2mm過(guò)程裝備設(shè)計(jì)210實(shí)取名義厚度5nmmGB151-1999管殼式換熱器1211有效厚度5emm5 =5 -C 2 - q9

35、.2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浮頭法蘭墊片外徑Dgomm5942浮頭法蘭墊片內(nèi)徑Dgimm5703墊片接觸寬度NmmN = (D - D )/2124墊片基本密封寬度bommb0 = Nj 265墊片有效密封寬度bmmb = 2.53甌6.26浮動(dòng)管板墊片壓緊力作用中心圓直徑DGmmDg = D 0 - 2 x b581注：其他符號(hào)的意義及取值與固定端管板相同。7系數(shù)1K 21P 2a3.128系數(shù)1/ Pt1/ p = Dg / D1.298系數(shù)CGB151-1999 圖 230.5110系數(shù)GweGB151-1999 圖 245.811管板計(jì)算厚度5mm5 = CDJPa33

36、.512實(shí)取管板名義厚 度8nmm5向上圓整6013換熱器軸向應(yīng)力btMPab = P - (P - P) x A x G tg cStAwL11.914換熱管穩(wěn)定許用 壓應(yīng)力b cr MPab = r1 cr cr 22C i88.415比較(b =b合理根據(jù)GB151-1999管殼式換熱器圖52,選擇B型鉤圈。鉤圈設(shè)計(jì)厚度5 = 5 1 +16 = 96mm, 5 1為浮動(dòng)管板厚度，則鉤圈實(shí)際厚5廣100 mm其圖示如下：而其設(shè)計(jì)厚度可按下式計(jì)算:5 =51 +16其中：5鉤圈設(shè)計(jì)厚度，mm；51浮動(dòng)管板厚度，mm；則。5 = 60 + 16 = 76mm。取 5 = 80mm序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)

37、單位數(shù)據(jù)來(lái)源及計(jì)算公式數(shù)值1bmmGB151-1999 表 1462b1mmGB151-1999 表 1533bnmmGB151-1999 表 1512.54b2mmb2 = b +1.5145浮頭法蘭和鉤圈的內(nèi)直徑D fimmD幣=D - 2(b1 + b )5696浮頭法蘭和鉤圈的外直徑D fommD = D + 806807螺栓中心圓直徑D bmm6408布管限定圓直徑DLmmDl = D - 2(b1 + b2 + b)5549外頭蓋內(nèi)直徑DmmD = D + 10070010浮動(dòng)管板外直徑DommD = D - 2b59411墊片壓緊力作用中心圓直徑DGmm同管板Dg的算法58012

38、球面封頭內(nèi)直徑RimmGB151-1999 表 465002.11.折流板的選擇序號(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折流板厚度551GB151-1999 表 3482折流板的直徑DmmGB151-1999 表 415953折流板直徑的允 許偏差mmGB151-1999 表 415950-0.84折流板的材料GB151-1999 表 4-1Q235-A5折流板缺口高度lmmGB151-1999 圖 39206折流板弦高h(yuǎn)mmh = (0.2 0.45)Di1207折流板間距BmmB=0.27Di3008折流板數(shù)量N bNb = Lb-1149換熱管支撐跨距l(xiāng)mmGB151-1999 表 42

39、185010折流板管孔直徑及偏差mmGB151-1999 表 3625.8 +0.40折流板排列該臺(tái)換熱器折流板排列示意圖如下所示: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欄桿直徑dommGB151-1999 表 43162欄桿數(shù)量nGB151-1999 表 4443定距管規(guī)格GB151-1999e 25 x 24拉桿在管板端螺 紋長(zhǎng)度LmmGB151-1999 表 45605拉桿在折流板端螺紋長(zhǎng)度LammGB151-1999 表 45206欄桿上倒角高bGB151-1999 表 4522.13 .防沖板由于殼程流體的p v2 = 918 x 0.1782 = 2

40、9.1kg /(m s2) 740kg /(m s2)，管程換熱管流體的流速3m/s，因此在本臺(tái)換熱器的殼程與管程都不需要設(shè)置防沖板。2.14 .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PcMPaP = 1.1P1.12計(jì)算厚度5mm.P D5 = 2t pc2.93設(shè)計(jì)厚度5 dmm5d =5+C24.94名義厚度5nmm5 =5 + C1 + C 2 +A105有效厚度5emm5 = 5 C C7.26選材GB150-1998 第四章Q235-C2.15 .筒體、管箱的耐壓試驗(yàn)的校核計(jì)算1筒體的應(yīng)力校核計(jì)算：見(jiàn)筒體壁厚的確定2管箱耐壓試驗(yàn)的應(yīng)力校核：見(jiàn)管箱短節(jié)厚度

41、計(jì)算3水壓試驗(yàn)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管程液壓試驗(yàn) 壓力PTMPabPtT.25P 品t3.02管程液壓試驗(yàn) 應(yīng)力b TMPab _P D +8）T T28e126.50.9b。3殼程液壓試驗(yàn) 壓力PTMPau bPL.2% 岳t1.44殼程液壓試驗(yàn) 應(yīng)力bTMPab _ P（Di +8 e ）T T28e59P6封頭液壓試驗(yàn) 壓力PTMPaPT = 125P.昌 t37封頭液壓試驗(yàn) 應(yīng)力bTMPab _ p 如12T T28e1220.9b 2.16 .接管及開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)2.16.1 a,b孔的補(bǔ)強(qiáng)其公稱(chēng)直徑DN = 250mm,設(shè)計(jì)壓力為2.42MPa,接管材料為Q235-B序

42、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接管內(nèi)徑d immHG20592-973002接管外徑dommHG20592-973253接管厚度5 mmf5， (d - d )0 2 12.54開(kāi)孔直徑dmmd = d +2C3026殼體開(kāi)孔處的有 效厚度5emm5 =5 - C1 - C 27.27殼體開(kāi)孔處的名 義厚度5nmm5 =5+ C + C +A108接管的名義厚度5ntmm5 =5 + C1 + C 2 +A69接管的有效厚度5etmm5 et=5 n,“510設(shè)計(jì)溫度下接管材料許用應(yīng)力口nMPaGB150-1998 表 411311設(shè)計(jì)溫度下殼體 材料許用應(yīng)力uMPaGB150-199

43、8 表 411312強(qiáng)度削弱系數(shù)frfr g113圓通開(kāi)孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積AmmA = d5 + 25 -5 G- fr)et377514補(bǔ)強(qiáng)有效寬度BmmB = Max kid, d + 25 + 25 60415殼體外側(cè)有效補(bǔ) 強(qiáng)高度himmh = Min Jd - 5 ,接管實(shí)際外伸高42.616接管內(nèi)側(cè)有效補(bǔ) 強(qiáng)高度h2mmh2= Min 接管實(shí)際外伸高，Jd-5 nt42.617殼體有效厚度減去計(jì)算厚度之外 多余的面積AimmA = (B - d)(5 -5) -125(5 -5)：(1-f)et er57418接管有效厚度減去計(jì)算厚度之外 的多余面積A2mmA = 2h(5 -5)f2

44、1 ettr+ 2h(5 - C2)f398.719接管計(jì)算厚度5tmm.P x d51 = 2卜“虹七3.3220焊縫金屬截面積A3mmGB150-19983621補(bǔ)強(qiáng)面積AemmA = A + A + A1009因?yàn)闅?礦所以a, b孔需要補(bǔ)強(qiáng)，采用補(bǔ)強(qiáng)圈根據(jù)公稱(chēng)直徑DN = 20mm，選取補(bǔ)強(qiáng)圈參考JB/TT4736,去補(bǔ)強(qiáng)圈外徑D - 400mm，選擇圖1 中A型補(bǔ)強(qiáng)圈，內(nèi)徑D1 = d + 4 = 213mm, B = 404mm，補(bǔ)強(qiáng)圈在有效范圍內(nèi)，補(bǔ)強(qiáng)圈厚度5 = (D-4D )=”mm，考慮鋼板負(fù)偏差并圓整取補(bǔ)強(qiáng)圈厚度為10mm，為制造方便，名義厚 1度為10 mm2.16.2

45、 d,h孔的補(bǔ)強(qiáng)其公稱(chēng)直徑DN = 200mm，設(shè)計(jì)壓力為1.21Mpa,接管材料為20#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接管內(nèi)徑dimmHG20592-973002接管外徑dommHG20592-973253接管厚度5mm/5 = (d - d ) =0 2 i9.54開(kāi)孔直徑dmmd = d +2C2025殼體開(kāi)孔處的計(jì) 算厚度5mmQP D5=2t1-Pc6.976殼體開(kāi)孔處的有 效厚度5emm5 =5 C C9.27殼體開(kāi)孔處的名 義厚度5nmm5 =5+ C + C +A128接管的名義厚度5ntmm5 =5 + q + C 2 +A69接管的有效厚度5etmm5 疽 5 n

46、t - C510設(shè)計(jì)溫度下接管材料許用應(yīng)力口nMPaGB150-1998 表 413011設(shè)計(jì)溫度下殼體 材料許用應(yīng)力UMPaGB150-1998 表 412512強(qiáng)度削弱系數(shù)fr3fr F113圓通開(kāi)孔所需補(bǔ) 強(qiáng)面積Am mA = d5 + 25 -5 G- fr)et141114補(bǔ)強(qiáng)有效寬度BmmB = Maxi2d, d + 25 + 25 40415殼體外側(cè)有效補(bǔ) 強(qiáng)高度himmh = Min Jd - 5 ,接管實(shí)際外伸高34.816接管內(nèi)側(cè)有效補(bǔ) 強(qiáng)高度h2mmh2 = Min 接官實(shí)際外伸高，Jd-5 017殼體有效厚度減去計(jì)算厚度之外 多余的面積AimmA = (B -d)(5 -5) -25 (5 -5)：(1