立式水蒸汽冷凝器

1、#大學(xué)本科畢業(yè)論文題目:流量為130t/h立式蒸汽冷凝器專業(yè)：過程裝備與控制工程班級：學(xué)生：指導(dǎo)教師：論文提交日期：年月曰論文答辯日期：年月曰畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書過程裝備與控制工程專業(yè)班學(xué)生:畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：流量為130t/h立式蒸汽冷凝器畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）容：關(guān)于換熱器綜述一篇；計(jì)算書說明書一份；繪制工程圖折合A1號圖四以上；畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專題部分：固定管板式換熱器起止時(shí)間：年月一年月日指導(dǎo)教師：簽字年月曰摘要冷凝器它是使用圍很廣的一種化工設(shè)備，屬于換熱器一種。本設(shè)計(jì)任務(wù)主要是根據(jù)已知條件選擇采用固定管板式換熱器的設(shè)計(jì),固定管板式換熱器的優(yōu)點(diǎn)是鍛件使用少，造價(jià)低；傳熱面積比浮頭式換熱

2、器大20%到30且旁路滲流小。本臺換熱器主要完成的是水蒸氣-水之間的熱量交換,首先根據(jù)給出的設(shè)計(jì)溫度和設(shè)計(jì)壓力來確定設(shè)備的結(jié)構(gòu)形式以與殼程和管程的材料，然后根據(jù)物料性質(zhì)和傳熱面積來確定換熱管的材料，尺寸，根數(shù)。，設(shè)計(jì)壓力為管程2.31MPa殼程0.935MPa工作溫度管程50C，殼程130C,設(shè)計(jì)溫度管程80C,殼程140C,傳熱面積為256m2,采用25X2.5X3000的無縫鋼管換熱，則可計(jì)算出622根換熱管，D=1200mm的圓筒根據(jù)換熱管的根數(shù)確定換熱管的排列，并根據(jù)換熱管的排列和長度來確定筒體直徑以與折流板的選擇。通過對容器的徑和外壓的計(jì)算來確定殼體和封頭的厚度并進(jìn)行強(qiáng)度校核。然后是

3、對換熱器各部件的零部件的強(qiáng)度設(shè)計(jì)，有法蘭的選擇和設(shè)計(jì)計(jì)算與校核，鉤圈與浮頭法蘭的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核和管子拉脫力的計(jì)算。還包括管板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、防沖擋板、滑道結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以與支座設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的標(biāo)準(zhǔn)件可以參照國家標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)設(shè)計(jì)條件直接選??；非標(biāo)準(zhǔn)件，設(shè)計(jì)完結(jié)構(gòu)后必須進(jìn)行相應(yīng)的應(yīng)力校核。管板與換熱管的連接方式為焊接，因管板上的應(yīng)力較多，且外溫度有一定的差值，因此，對管板強(qiáng)度的校核是一個重點(diǎn)，也是一個難點(diǎn).關(guān)鍵詞：換熱器；強(qiáng)度設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)AbstractThecondenserisakindofchemicalequipmentwhichiswidelyused,andbelongstoakindofhe

4、atexchanger.Thedesigntaskismainlyaccordingtotheknownconditionstochoosethedesignoffixedtubeplateheatexchanger,theadvantagesoffixedtubeplateheatexchangerisforgingusedless,lowcost;heattransferarearatiooffloatingheadtypeforheatexchangeris20%to30%andabypassflowsmall.Theheatexchangerismainlycompletedisbet

5、weenwatervaporandwaterheatexchange,firstofallaccordingtothegivendesigntemperatureandpressuretodeterminestructureofequipmentandtheshellsideandtubesidematerial,andthenaccordingtothenatureofthematerialandtheheattransferareatodeterminetheheatexchangetubematerials,dimensions,numberofroots.Anddesignpressu

6、refortubeside2.31MPa,shell0.935MPa,theworkingtemperatureofthetubeprocess50DEGC,130DEGCshell,designtemperaturetubeprocessatatemperatureof80DEGC,shelland140DEGC,heattransferareafor256m2.Thephi25x2.5x3000seamlesssteelpipeheatexchangercanbecalculated622heatexchangetube,D=1200mmcylindricalrootaccordingto

7、determinetherootnumberofheatexchangetubeheatexchangertubearrangementandaccordingtothearrangementandlengthofheatexchangetubetodeterminecylinderdiameterandbafflethechoice.Determinethethicknessoftheshellandtheheadandcarryouttheintensityverificationbycalculatingtheinnerdiameterandtheinternalpressureofth

8、econtainer.Thenthestrengthdesignofcomponentsofthevariouscomponentsoftheheatexchanger,flangedesign,selectionandcalculationandchecking,hookandloopandfloatingheadflangedesigncalculationandcheckingofthepipeandpulloffforcecalculation.Alsoincludesatubeplatestructuredesign,antiscourbaffle,slidewaystructure

9、designandthedesignofsupport.Thestandardpartsinthestructuredesigncanbeselecteddirectlyaccordingtothenationalstandards;thenonstandardpartsmustbecheckedforthecorrespondingstressafterthedesignofthestructure.Tubeplateandtubeheatexchangerandtheconnectionmodeofwelding,tubeplatemorestress,andthetemperaturei

10、nsideandoutsidehavecertaindifference.Therefore,onthetubesheetstrengthcheckisakeyandadifficulties.Keywords:heatexchanger；strengthdesign；structuredesign目錄TOCo1-5hz第一章傳統(tǒng)工藝計(jì)算.8工藝計(jì)算8介質(zhì)原始數(shù)據(jù)8介質(zhì)定性溫度與物性參數(shù).8傳熱量與水蒸汽流量計(jì)算10有效平均溫差計(jì)算10管程換熱系數(shù)計(jì)算11管程結(jié)構(gòu)初步設(shè)計(jì)12殼程換熱系數(shù)計(jì)算13總傳熱系數(shù)計(jì)算14管壁溫度計(jì)算15管程壓力降計(jì)算15殼程壓力降計(jì)算16第二章強(qiáng)度計(jì)算19結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說明

11、書19換熱管材料與規(guī)格的選擇和根數(shù)的確定.19布管方式的選擇19筒體徑的確定19筒體壁厚的確定20封頭形式的確定20管箱短節(jié)壁厚計(jì)算21容器法蘭的選擇21管板尺寸的確定與強(qiáng)度計(jì)算.22是否安裝膨脹節(jié)的判定：.34各管孔接收與其法蘭的選擇：.35設(shè)備法蘭的選擇38拉桿和定距管的確定40開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算：41筒體管箱耐壓試驗(yàn)的應(yīng)力校核計(jì)算43筒體核算43、支座的選擇與應(yīng)力校核43耳座的應(yīng)力校核44參考文獻(xiàn).47致.48第一章傳統(tǒng)工藝計(jì)算工藝計(jì)算介質(zhì)原始數(shù)據(jù)管程水的進(jìn)口溫度ti=20C管程水的出口溫度ti=90C管程水的工作壓力P12.1MP管程水的流量G1=290t/h=290000kg/h殼程水蒸氣

12、的入口溫度t2=170.7C殼程水蒸氣的出口溫度t2=85C殼程水蒸氣的入口壓力P2=0.85MPa介質(zhì)定性溫度與物性參數(shù)管程：管程水定性溫度t1=（t1+t1）/2=（20+90）/2=55C管程水密度查物性表得1=985.75kg/m3管程水比熱查物性表得Cp=4.176KJ/(Kg.K)管程水導(dǎo)熱系數(shù)查物性表得入i=0.648W/(mC)管程水粘度卩i=5.064X10-4Pa-s管程水普朗特?cái)?shù)查物性表得PM3.24殼程：殼程水蒸汽定性溫度：冷卻段：t2=(ti+t2)/2=(170.7+85)/2=127.85C冷凝段：f2=(t2+ti)=(170.7+170.7)/2=170.7C

13、殼程水蒸汽密度查物性表得：3殼程水蒸汽冷凝點(diǎn)：ti=t2=1707C冷卻段：P2=937.8kg/m3冷凝段：p2=4.194kg/m殼程水蒸汽比熱查物性表得：冷卻段：Cp=4.319KJ/(Kg.K)冷凝段：Cp2=2.589KJ/(Kg.K)殼程水蒸汽導(dǎo)熱系數(shù)查物性表得：冷卻段：入2=0.6878W/(m.K)冷凝段：入2=0.03218W/(m.K)殼程水蒸汽粘度：-6冷卻段：卩2=217.191X10Pa-s-6冷凝段：U2=14.619X10Pa-s殼程水蒸汽普朗特?cái)?shù)查物性表得：冷卻段：Pr2=1.344冷凝段：Pr2=1.1341.21.2傳熱量與水蒸汽流量計(jì)算取定換熱效率？=0.

14、98則設(shè)計(jì)傳熱量：Q0=GxCpiX(t1-611)X1000/3600=290000X4.176X(90-20)X1000/3600=23.55X10W由Q0=G2r+Cp2(t2-t2)?導(dǎo)出水蒸氣流量G2,r為t2時(shí)的汽化潛熱，r=2047.1KJ/Kg水蒸汽流量：G2=Q0/?/葉Cp2(ti-t2)6=23.55X10/0.98/2047.1X1000+4.319X1000X(170.7-85)=6.703Kg/s冷卻段傳熱量：3Q=GCpe(ti-t2)=6.703X4.319X10X(170.7-85)=2481037W冷凝段傳熱量：Q2=G2r=6.703X2047.1X100

15、0=13721711.3W設(shè)冷凝段和冷卻段分界處的溫度為t3根據(jù)熱量衡算：Q2=G1Cp1tat1t3=Q2.?/G1/Cp1+t1=13721711.3X0.98X3600/290000/4176+20=59.974C1.3有效平均溫差計(jì)算逆流冷卻段平均溫差tn=ti-t3-(t2-t1)=85.7C逆流冷凝段平均溫差tnt2titit3=94.923CInt2tinr冷卻段:參數(shù):P=ti-t3二90-59.974=0.271ti-12參數(shù):R=t1-t3=170.7-8590-59.974=2.854換熱器按單殼程單管程設(shè)計(jì)則查圖2-6(a)，得:溫差校正系數(shù)？=1.0有效平均溫差：At

16、m=?tn=1.0X85.843=85.843C參數(shù):卩=亙二工:t2-t1t2-ti參數(shù):R=t3-t159.974-20i=0.265170.7-20門=059.974-20換熱器按單殼程單管程設(shè)計(jì)則查圖2-6(a)，得:冷凝段:溫差校正系數(shù)？=1.0有效平均溫差：=?tn/=1.0X94.923=94.923C1.4管程換熱系數(shù)計(jì)算初選冷卻段傳熱系數(shù):K0=820w/(mk)初選冷凝段傳熱系數(shù)：K0=1300w/(mk)則初選冷卻段傳熱面積為：F0=Q2?/(KOtm)=2481037X0.98/(820X85.843)=46.7688m2初選冷凝段傳熱面積為：F0二Q2?/(K0tm)

17、=13721711.3X0.98/(1300X94.923)=108.973m2選用？25X2.5的無縫鋼管做換熱管則：管子外徑do=25mm管子徑di=20mm管子長度L=3000mm則需要換熱管根數(shù)：Nt=(F0+F0)/(nd0L)=(46.7688+108.973)/(3.14X0.025X3)=661.3可取換熱管根數(shù)為662根22管程流通面積:a1=Ntnd=662XnX0.02=0.20786844管程流速：W1=勺一=290000/(3600X985.75X0.207868)=0.093m/s3600p1a1-4管程雷諾數(shù)：Re1=p1W1di/卩1=985.75X0.393X

18、0.02/(5.064X10)=15300.1481則管程冷卻段的定性溫度:t1=(t3+t1)/2=(59.97+90)/2=74.987C0.8管程冷卻段傳熱系數(shù):a1=3605X(1+0.015t1)W1/(100di)A0.2=8077.6562管程冷凝段的定性溫度：t1=(t3+t1)/2=(59.974+20)/2=39.987C0.8管程冷凝段傳熱系數(shù):a1=3605X(1+0.015t1)W1/(100d0.2=4101.3751.5管程結(jié)構(gòu)初步設(shè)計(jì)查GB1511999知管間距按1.25d0,取管間距為：S0.032m管束中心排管數(shù)為：Nc=1.1.Nt=28.3，取30根則殼

19、體徑:Di=s(Nc-1)+4d0=1.028圓整為：Di1200L3則長徑比：一=一=2.5合理Di1.2折流板選擇弓形折流板：TOCo1-5hz弓形折流板的弓高：h0.2DiidQQQ折流板間距：B=400mm取B=400mm33L3折流板數(shù)量：Nb=-1=1=6.5取7塊B0.41.6殼程換熱系數(shù)計(jì)算pl殼程流通面積：f2BDi1=0.4X1.2X(1-0.025/0.032)=0.105m2s殼程流速：冷卻段:W2=-G=6.703/(937.58X0.105)=0.068m/sP2f2,2冷凝段:w2=-=6.703/(4.194X0.105)=15.22m/sp2f222殼程當(dāng)量直

20、徑:-e=(D-Nt-0)/(Nt-0)=(1.22-711X0.0252)/(711X0.025)=0.056m冷凝段管外壁溫度假定值：tw109.6C膜溫:tm=(tw+t2)/2=(109.6+170.7)/2=140.15C-6膜溫下液膜的粘度：卩m=195X10Pa-s3膜溫下液膜的密度：pm=926.4Kg/m膜溫下液膜的導(dǎo)熱系數(shù)為：入m=0.6842/(m-C)0.4950.495正三角形排列ns=2.080Nt=2.080X662=51.807冷凝負(fù)荷：=空=6.703/(3X51.807)=0.0431Lns-6殼程冷凝段雷諾數(shù)：Re=4/um=4X0.0431/195X10

21、=884.1殼程冷凝段傳熱系數(shù)：1123丁-3a2=1.51(入mpmg/m)(Re)3=9635.7冷卻段管外壁溫假定值：tw295C冷卻段雷諾數(shù)：Re=p2wde=937.8X0.068X0.056/217.191X10”=16442.405U2-6壁溫下水粘度：卩w2=298.6X10Pa-sTOCo1-5hzU20.14粘度修正系數(shù):?1=(丄)=0.956Uw2殼程傳熱因子查圖2-12得：js100冷卻段殼程換熱系數(shù)：a2=1133(入2/de)-Pr2-?1-js=(0.6878/0.056)X1.344X0.956X100=1875.291.7總傳熱系數(shù)計(jì)算查GB-1999第13

22、8頁可知-52水蒸汽的側(cè)污垢熱阻:r2=8.8X10（m-C/w）管程水選用地下水，污垢熱阻為：r126105m2oC/W由于管壁比較薄，所以管壁的熱阻可以忽略不計(jì)冷卻段總傳熱系數(shù)：Kj=1/1/a2+r2+r1Xd/di+d。/（aXdi）=731.176820傳熱面積比為:Kj/K0=1.08（合理）冷凝段總傳熱系數(shù)：K=1/1/a2+r2+rixdo/di+do/(aixdi)=1385.0607傳熱面積比為：Kj/Ko=1385-0607=1.06(合理)13001.8管壁溫度計(jì)算設(shè)定冷凝段的長度：L2.0424m冷卻段的長度：L0.9576m冷卻段管外壁熱流密度計(jì)算：2q2=Q2?/

23、(NtndL)=48859.33w/(mC)冷卻段管外壁溫度：tw=t2-q2(1/a2+r2)=97.496C誤差校核:e=tw2-tw=95-97.496=-2.496C誤差不大冷凝段管外壁熱流密度計(jì)算：w/q2=Q2?/(NtndL)=()/155473.72()=126696.88(mC)冷凝段管外壁溫度：tw=RTq2（1/a2+2）=115.62C誤差校核：e=tw-tw=-6.02C誤差校核：e=tw-tw=-6.02C誤差不大1.9管程壓力降計(jì)算管程水的流速：ui=Gi=290000/()=0.393m/s3600piai管程雷諾準(zhǔn)數(shù)：Rei=piwidi/卩1/(5.0641

24、0-4)=15300.1480.25程摩擦系數(shù)：E=0.3164/(Re1)=0.028452壓降結(jié)垢校正系數(shù)：di1.4沿程壓降：P1=Ep1叮L?di/(2di)=(0.393231.4)/(20.02)=454.8Pa取管程出入口接收徑:d1=250mm管程出入口流2速：U1=4G/(3600nd1p1)=(4290000)/(36003.1420.25985.75)=1.67m/s2局部壓降：493=91U1(1+0.5)/2=(985.751.6721.5)/2=2061.99Pa管程總壓降：P=PP3=454.8+2061.9=2516.7Pa管程允許壓降：P35000PaPP即壓

25、降符合要求。1.10殼程壓力降計(jì)算殼程當(dāng)量直徑:De=22(D-Ntd0)/(D+Nd0)=(1.2-6620.0252)/(1.2+6620.025)=0.0443m殼程流通面積：f2Bdi1d0/s0.105m2殼程流速:冷卻段:W2=G2/(p2f2)=0.068m/s冷凝段：W2=G2/(p2f2)=15.22m/s殼程雷諾數(shù)：殼程冷卻段雷諾數(shù):Re=p2W2de/卩2=16442.4殼程冷凝段雷諾數(shù)：Re=4r/um=884.1查表殼程摩擦系數(shù)：冷卻段：,0.35冷凝段：E2=0.54殼程粘度修正系數(shù)：冷卻段d1=1.0冷凝段d2=1.0管束周邊壓降：冷卻段管束周邊壓降：2Pa=(p

26、2w2/2)Di(nb+1)/De(E1/d1)=164.45Pa冷凝段管束周邊壓降：2Pa=(p2w2/2)Di(nb+1)/De(E2/d2)=56844.57Pa導(dǎo)流板壓降：Pb=0,(無導(dǎo)流板)查表取殼程壓降結(jié)垢系數(shù)：冷卻段d0=1.21冷凝段d0=1.11取殼程進(jìn)口接收徑：d2250mm殼程出口接收徑：d2=100mm2殼程出口流速:u2=4G2/(p2nd2)=0.90m/s2殼程進(jìn)口流速:u2=4G?/(p2nd2)=32.6m/s局部壓降：冷卻段2Pc=p2u2(1+0.5)/2=569.7Pa2冷凝段Pc=p2U2(1+0.5)/2=3342.9Pa殼程總壓降：冷卻段殼程總壓

27、降：P=APa-do+Pb+Pc=768.7Pa冷凝段殼程總壓降：p=pa-doo+Pb+APc=66440.4Pa殼程允許壓降：P250000Pa即壓降符合要求PP即壓降符合要求；pP第二章強(qiáng)度計(jì)算2.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說明書換熱管材料與規(guī)格的選擇和根數(shù)的確定序號項(xiàng)目符號單位數(shù)據(jù)來源與計(jì)算公式數(shù)值1換熱管材料16Mn2換熱管規(guī)格25X2.5X30003傳熱面積AmiA=Q/Ktm155.94換熱管根數(shù)N根N=A/3.14dL622布管方式的選擇序號項(xiàng)目符號單位數(shù)據(jù)來源和數(shù)據(jù)計(jì)算數(shù)值1轉(zhuǎn)角正三角形GB151-1999圖112換熱管中心距SmmGB151-1999表12323隔板槽兩側(cè)相鄰管中心距Smm

28、GB151-1999表1244筒體徑的確定序號項(xiàng)目符號單位數(shù)據(jù)來源和計(jì)算公式數(shù)值1換熱管中心距SmmGB151-1999表12322換熱管根數(shù)N根N=A/3.14dL6623管束中心排管根數(shù)N根NC=1.1jNt304換熱管外徑domm255到冗體壁最短距離b3mmb3O.25do6.256布管限定圓直徑dLmmdLdi2B31187.57筒體徑dimmdisNc14d10288實(shí)取筒體公稱直徑DmmJB/T4737951200筒體壁厚的確定序號項(xiàng)目符號單位數(shù)據(jù)來源和計(jì)算公式數(shù)值1計(jì)算壓力PcMPaPc=1.1P0.9352筒體徑dimm見三-812003筒體材料Q235-B4設(shè)計(jì)溫度下筒體材

29、料的許用應(yīng)力tMPaGB150981055焊接接頭系數(shù)0.856筒體設(shè)計(jì)厚度mm四2tFC6.317腐蝕裕量C2mm18負(fù)偏差Cmm09設(shè)計(jì)厚度dmmSd=S+C27.3110名義厚度nmmGB1511999項(xiàng)目10圭寸頭形式的確定序號項(xiàng)目符號單位數(shù)據(jù)來源和計(jì)算公式數(shù)值1封頭徑Dmm12002計(jì)算壓力PcMPaPc=1.1P0.9353焊接接頭系數(shù)0.854設(shè)計(jì)溫度下許用壓力tMPaGB1511999項(xiàng)目1055標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭計(jì)算厚度mmS=PcD/（26.28DgbmFc29493539常溫下螺栓材料的許用應(yīng)力bMPaGB1501998表F425810預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓面積A2mmAaW

30、a/b1456.711操作狀態(tài)下需要的最小螺栓面積ap2mmApWp/b11431.612需要螺栓總截面積Am2mmAmmaxAa，Ap11431.613法蘭螺栓的中心圓直徑dbmm134014法蘭中心至Fc作用處的徑向距離lgmmLgdbdG/265.615基本法蘭力矩MmN.mmMmAmLgb81.9x1016筒體厚度S0mm1417法蘭頸部大端有效厚度1mm11.75o24.518螺栓中心至法蘭頸部與法蘭背面交的徑向距離LammLadbdi/2145.519螺栓中心處至Ft作用位置處的徑向距離LtmmLtLaLg1/267.7520螺栓中心距Fd作用處的徑向距離ldmmLddbdi/27

31、021作用于法蘭徑截面上的流體壓力引起的軸向力FdN2Fd0.785di巳105692422流體壓力引起的總軸向力與作用于法蘭徑截面上的流體壓力引起的軸向力差FtNFtFFd1593615.24123操作狀態(tài)下需要的最小墊片壓力FgNFg6.28DGbmPc286997.25624法蘭操作力矩MPN.mmMPFdLdFtLtFgLg1.34X108D假定管板的計(jì)算厚度為S,然后按結(jié)構(gòu)要求確定殼體法蘭厚度f，計(jì)算K,k、和Kf序號項(xiàng)目符號單位數(shù)據(jù)來源和計(jì)算公式數(shù)值1布管區(qū)、/曰當(dāng)量直徑與殼程圓筒徑之比ttDt/Di0.732系數(shù)CcGB1511999(P31)表220.26143管板材料16Mn

32、4設(shè)計(jì)溫度下管板材料許用應(yīng)力trMPaGB1501998(P15)1705管板剛度削弱系數(shù)nGB151-19990.46殼程設(shè)計(jì)壓力PsMPa0.9357管程設(shè)計(jì)壓力PtMPa2.318管板設(shè)計(jì)壓力PdMPaMax|R-Pt丨，|Pt|,1Ps|2.319管板厚度ss=0.82DgJCc*Pd/()192.610換熱管加強(qiáng)系數(shù)KK1.318Di/7.811管板周邊布管區(qū)的無量綱參數(shù)kk=KX(1-pt)2.10612換熱管材料彈性模量EtMPaGB1501998表F5196x10313管束模數(shù)KtMPaK=Exna/(LxdJ636414殼體法蘭材料彈性模量EfMPaGB1501998表F51

33、90X10315殼體圓筒材料彈性模量EsGB1501998表F5190X10316殼體法蘭寬度bfmmbfDfDj/297.517系數(shù)GB1511999圖260.000618殼體法蘭與圓筒的選裝剛度KfMPa312Efbf2f_KfEs12DjbfDj9.519旋轉(zhuǎn)剛度無量綱數(shù)參KfKfKf/4Kt0.0012E、由GB151-1999P51圖27按照K和K-查m,并計(jì)算值，由圖29按照K和K-查G值序號項(xiàng)目符號單位數(shù)據(jù)來源和計(jì)算公式數(shù)值1管板第一矩系數(shù)mGB151-1999圖270.32系數(shù)=m/(KXKf)32.53系數(shù)G2GB151-1999圖294.6F、計(jì)算M,由GB1511999圖

34、30按照K和Q查G，計(jì)算,M、“f序號項(xiàng)目符號單位數(shù)據(jù)來源和計(jì)算公式數(shù)值1管箱法蘭材料的彈EfMPaGB1501998表F53196X10性模量2管箱法蘭厚度Sf”mm/T4702-2000323系數(shù)coGB151-1999圖260.00064管箱圓筒與法蘭的旋轉(zhuǎn)剛度參數(shù)KfMPa12Efbf/2f”3廠”()Eh12DibfDi10.25系數(shù)G3GB151-1999圖30-48.4x106系數(shù)=Kf/(Kf+G)0.597管板邊緣力矩的變化系數(shù)MM1/Kf/Kf0.6578法蘭力矩變化系數(shù)Mf=KfxM/Kf0.6129管板第二彎矩系數(shù)m2GB1511999圖28(a)2.04G按課程設(shè)計(jì)壓

35、力PS，而管程設(shè)計(jì)壓力Pt0,膨脹變形差r，法蘭力矩的的危險(xiǎn)組合（GB1511999項(xiàng)目5.732分別討論）a、只有殼程設(shè)計(jì)壓力Ps,而管程設(shè)計(jì)壓力P0,不計(jì)膨脹節(jié)變形差（即r0）。序號項(xiàng)目符號單位數(shù)據(jù)來源和計(jì)算公式數(shù)值備注1當(dāng)量壓力組合PcMPaPc=Ps2.312系數(shù)EsEs=0.4+0.6(1+Q/0.753.0083有效壓力組合PaMPaPasPsrEt28.534基本法蘭力矩系數(shù)MmMm4Mm/D3iPa0.00695管程壓力下的法蘭力矩系數(shù)MPMP=4Mp/DiPa0.00496法蘭力矩折減系數(shù)M1M1m1/2KQG30.00857管板邊緣力矩系數(shù)MMMmMM10.01258管板邊

36、緣剪切系數(shù)vv=Mx0.4069管板總彎矩系數(shù)mm=(m+vXm2)/(1+v)0.80210系數(shù)G|eG3mGleK0.34111系數(shù)G|iG3m鮎Gli亡0.12312系數(shù)GG=maxGe，G13殼體法蘭力矩系數(shù)MwsMwsMmMfM1-0.0011314管板徑向應(yīng)力系數(shù)r_11vG1r4QG20.017515管板的徑向應(yīng)力rMPar-rPa934.4W1.5d(r16管板布管區(qū)周邊外徑向的應(yīng)力系數(shù)r_31vrm4KQG20.015817管板布管區(qū)周邊外徑向的應(yīng)力rMPa2r-rPa3“K21.414m1-Km2m45.55w1.5d(r18管板布管區(qū)周邊剪切應(yīng)力系數(shù)TpTp=(1+v)/

37、4(Q+G)0.065719管板布管區(qū)周邊的剪切應(yīng)力TpMPaTpTpxPax(入/u)x(D/S)15.12w0.5d(r20法蘭的外徑與徑之比KK=D/Di1.1621系數(shù)YGB150-1998表9-510.322殼體法蘭應(yīng)力fMPaf=n/4xYxMwsxPax2入x(D/Sf)443.9w1.5d(r23換熱管的軸向應(yīng)力tMPa1G2vQt=Pc-xPaQG2-91.9Wdcr24殼程圓筒的軸向應(yīng)力cMPa1vc=A/AsxxPaQG287.9325一根換熱管管壁金屬的橫界面積a2mmAna/n176.626換熱管與管板連接的拉托應(yīng)力qMPaqta/dl-0.069w門trb、只有殼程

38、設(shè)計(jì)壓力，而管程設(shè)計(jì)壓力R0，并且計(jì)入膨脹變形差。序號項(xiàng)目符號單位數(shù)據(jù)來源和計(jì)算公式數(shù)值備注1冗程圓筒材料線膨脹系數(shù)as1/CGB150199811.62X10-62換熱管材料線膨脹系數(shù)at1/CGB150199810.88X10-63換熱管與殼程圓筒的膨脹變形差rratttt。astst0927.4X10-64沿長度平均的殼程圓筒金屬溫度tsC工藝給定905沿長度平均的換熱管金屬溫度ttC工藝給定1806制造環(huán)境溫度t0207當(dāng)量壓力組合巳MPaPcPsR10.9358有效壓力組合PaMPaPa=esXPs-et+3rEt29.19基本法蘭力矩系數(shù)MmMm=4Mm/3(入XnXDiXPa)0

39、.006810管程壓力下的法蘭力矩系數(shù)MpMm=4Mp/3(入XnXDiXPa)0.004811管板邊緣力矩系數(shù)MMMmMM10.012412管板邊緣剪切系數(shù)vv=Mx0.40313管程總彎矩系數(shù)mmm1vm2/1v0.814系數(shù)GeG3mGleK15系數(shù)G|iG3同21GliVT16系數(shù)GG=maxGLi，G-e0.34217殼體法蘭力矩系數(shù)MwsMws=EXMm-MfxM-0.0011918管板徑向應(yīng)力系數(shù)rr=(1+v)G/4(Q+G)0.017519管板的徑向應(yīng)力rMPaCTr=(br)XPaX(入/|1)2X(D/S)35.09w3Ctr20管板布管區(qū)周邊外徑向的應(yīng)力系數(shù)rr=3(1

40、+v)m/4K(Q+G)0.015721管板布管區(qū)周邊外徑向的應(yīng)力rMPar=rxPax(入/(1)22X(D/S)X1-K/m+KX(1.414-m)/2m459.5w3Ctr22管板布管區(qū)周邊的剪切應(yīng)力系數(shù)TpTp=(1+v)/4(Q+G)0.05123管板布管區(qū)周邊的剪切應(yīng)力TpMPaTpTpPa/Dt/11.97w1.5Ctr24換熱管的軸向應(yīng)力tMPa1G2vQ=_Pc2-XQG2Pa-91.93w3Ctr25換熱管與管板連接的拉托應(yīng)力QMPaQta/dl-0.0689w0.5ctrc、只有管程設(shè)計(jì)壓力R，而殼程設(shè)計(jì)壓力FS0,不計(jì)膨脹節(jié)變形差時(shí):序號項(xiàng)目符號單位數(shù)據(jù)來源和計(jì)算公式數(shù)

41、值備注1當(dāng)量壓力組合PcMPaPc=Ps02有效壓力組合PaMPaPasPsrEt26.373管板邊緣力矩系數(shù)MMMmMM10.01324管板邊緣剪切系數(shù)vv=Mx0.4295管板總彎矩系數(shù)mm(m+vXm2)/(1+v)0.8226系數(shù)G|e3mGleK7系數(shù)GhG3m2.1Gi下亡8系數(shù)GG=maxGLi,G-e0.2459管板的徑向應(yīng)力(TrMPaTr=(Tr)XPaX(入/卩)x(D/s)223.25w1.5ttr10管板布管區(qū)周邊外徑向的應(yīng)力系數(shù)rr31vm/4KQG20.016511管板布管區(qū)周邊外徑向的應(yīng)力MParxPax(入/卩)2XDi/x1-K/m+Kx(1.414-m)/

42、2m-159.78w1.5ttr12管板布管區(qū)周邊的剪切應(yīng)力系數(shù)TpTp1v/4QG20.05213管板布管區(qū)周邊的剪切應(yīng)力TpMPatpTpFa/Dt/11.06W0.5ttr14殼體法蘭應(yīng)力fTfMPaf：丫Mws42PaDf-282.2W0.5ttr15換熱管的軸向應(yīng)力TtMpat=Pc-3.63wtcrG2vQ2xPaQG216殼程圓筒的軸向應(yīng)力(TcMPaA1vsAsQG2巳82.61Wtcr17換熱管與管板連接的拉托應(yīng)力QMPaQta/d!-0.0027wTtr/2d、只有管程設(shè)計(jì)壓力Pt，而殼程設(shè)計(jì)壓力Ps=O,同時(shí)計(jì)入膨脹變形差時(shí):序號項(xiàng)目符號單位數(shù)據(jù)來源和計(jì)算公式數(shù)值備注1換

43、熱管與殼程圓筒的膨脹變形差rratttt0astst0927.4x10-62當(dāng)量壓力組合PcMPaPcRP1-2.6453有效壓力組合PaMPaPa=esxPs-etxPt+3rEt19.154基本法蘭力矩系數(shù)MmMm=4Mm/3(入XnXDiXPa)0.00265管板邊緣力矩系數(shù)MM=Mm+MXM10.00836管板邊緣剪切系數(shù)vv=Mx0.277管程總彎矩系數(shù)mgvm2m1v0.678系數(shù)GG=maxGe,Ge0.2939系數(shù)G|eG3mG|eK0.10310系數(shù)Gii-3m2.1Gii2KK0.29311管板布管區(qū)周邊外徑向的應(yīng)力系數(shù)rr=3(1+v)m/4K(Q+G)0.0119212

44、管板布管區(qū)周邊外徑向的應(yīng)力系數(shù)rMPar=rxPax(入/y)x(D/s)350.7W3TtrH、由管板計(jì)算厚度來確定管板的實(shí)際厚度:22x1-K/m+Kx(1.414-m)/2m13管板布管區(qū)周邊的剪切應(yīng)力系數(shù)Tp1PG2VQt匕QG2F04614管板布管區(qū)周邊的剪切應(yīng)力TpMPatp=tpxPax(入/(1)x(D/s)7.11w1.5xtr15換熱管的軸向應(yīng)力tMPat=-Pc-G2vQxPaQG211.9w3Xtr16換熱管與管板連接的拉托應(yīng)力qMPaq=(Xtxa/ndl0.0089w0.5Xtr序號項(xiàng)目符號單位數(shù)據(jù)來源和計(jì)算公式數(shù)值備注1管板計(jì)算厚度mm192.62殼程腐蝕裕量Cm

45、m23管程腐蝕裕量C2mm24結(jié)構(gòu)開槽深度h1mm根據(jù)結(jié)構(gòu)確定35管板的實(shí)際厚度Smm200考慮圓整是否安裝膨脹節(jié)的判定:由八.G.a、b、c、d計(jì)算結(jié)果可以看出：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設(shè)計(jì)許用應(yīng)力，并且各項(xiàng)應(yīng)力均沒超過設(shè)計(jì)許用應(yīng)力。所以，不需要安裝膨脹節(jié)。10、折流板尺寸的確定：序號項(xiàng)目符號單位數(shù)據(jù)來源和計(jì)算公式數(shù)值1折流板的厚度mmGB151-1999項(xiàng)目162折流板的直徑DmmGB151-1999表4111943折流板直徑的允許偏差mmGB151-199911940-0.84折流板的材料mmQ235-A5折流板的缺口咼度lmmGB151-1999P73圖16

46、6折流板的弦咼hmmGB151-1999P71圖240各管孔接收與其法蘭的選擇:根據(jù)公式d=.4G/nW=.4G/npu=263.44m取d=300mm由鋼制法蘭、墊片、緊固件選擇板式平焊法蘭，相關(guān)尺寸如下:a、b進(jìn)出水口接收法蘭的選擇:序號項(xiàng)目符號單位數(shù)據(jù)來源和計(jì)算公式數(shù)值1接收公稱直徑DNmmHG20593-97表4-53002接收外徑A1mmHG20593-97表4-53253法蘭外徑DmmHG20593-97表4-54404螺栓中心圓直徑KmmHG20593-97表4-53955螺栓孔直徑LmmHG20593-97表4-5226螺栓孔數(shù)量n個HG20593-97表4-5127螺紋ThH

47、G20593-97表4-5M27168法蘭厚度CmmHG20593-97表4-5249法蘭徑B1mmHG20593-97表4-532810坡口寬度bmmHG20593-97表4-51111法蘭理論重量mkgHG2059397表4-546.812法蘭密封面形式HG20593-97RF13法蘭密封面尺寸smmHG20593-97表614法蘭密封面直徑DmmHG20592-97324C、蒸汽入口接收法蘭的選擇，設(shè)水蒸氣的流速u215.221m/s,則根據(jù)公式d=,4G/nW；4G/npu46.7030.345m取d=350mm,由HG/T2059220635-2009鋼制管法蘭、墊片、緊固件選擇板式

48、平焊法蘭（PL）,相關(guān)尺寸如下：序號項(xiàng)目符號單位數(shù)據(jù)來源和計(jì)算公式數(shù)值1接收公稱直徑DNmmHG/T20592-2009表3502接收外徑AmmHG/T20592-2009表3773法蘭外徑DmmHG/T20592-2009表5204螺栓中心圓直徑KmmHG/T20592-2009表4605螺栓孔直徑LmmHG/T20592-2009表226螺栓孔數(shù)量n個HG/T20592-2009表167螺紋ThHG/T20592-2009表M208法蘭厚度CmmHG/T20592-2009表289法蘭徑B1mmHG/T20592-2009表38110法蘭理論質(zhì)量mkgHG/T20592-2009表D-32

49、0.511法蘭密封面形式HG/T20592-2009表RF12法蘭密封面尺寸dmmHG/T20592-2009表430d、安全閥口、g、放凈口接收法蘭的選擇:序號項(xiàng)目符號單位數(shù)據(jù)來源和計(jì)算公式數(shù)值1接收公稱直徑DNmmHG20593-97表4-3502接收外徑AmmHG20593-97表4-3573法蘭外徑DmmHG20593-97表4-31654螺栓中心圓直徑KmmHG20593-97表4-31255螺栓孔直徑LmmHG20593-97表4-3186螺栓孔數(shù)量n個HG20593-97表4-347螺紋ThHG20593-97表4-3M168法蘭厚度CmmHG20593-97表4-3209法蘭徑

50、B1mmHG20593-97表4-35910法蘭理論重量mkgHG20593-97表4-32.7711法蘭密封面形式HG20593-97RF12法蘭密封面尺寸s2mmHG20593-97表99e、排氣孔接收法蘭的選擇:序號項(xiàng)目符號單位數(shù)據(jù)來源和計(jì)算公式數(shù)值1接收公稱直徑DNmmHG20593-97表4-3202接收外徑AmmHG20593-97表4-3253法蘭外徑DmmHG20593-97表4-31054螺栓中心圓直徑KmmHG20593-97表4-3755螺栓孔直徑LmmHG20593-97表4-3146螺栓孔數(shù)量n個HG20593-97表4-347螺紋ThHG20593-97表4-3M1

51、28法蘭厚度CmmHG20593-97表4-3169法蘭徑BimmHG20593-97表4-34010法蘭理論重量mkgHG20593-97表4-31.0511法蘭密封面形式HG20593-97RF12法蘭密封面尺寸s2mmHG20593-97表58f、冷凝水出口接收法蘭的選擇:序號項(xiàng)目符號單位數(shù)據(jù)來源和計(jì)算公式數(shù)值1接收公稱直徑DNmmHG/T20592-2009表1002接收外徑AmmHG/T20592-2009表1083法蘭外徑DmmHG/T20592-2009表2204螺栓中心圓直徑KmmHG/T20592-2009表1805螺栓孔直徑LmmHG/T20592-2009表186螺栓孔數(shù)

52、量n個HG/T20592-2009表87螺紋ThHG/T20592-2009表M168法蘭厚度CmmHG/T20592-2009表229法蘭徑B1mmHG/T20592-2009表11010法蘭理論質(zhì)量mkgHG/T20592-2009表D-34.511法蘭密封面形式HG/T20592-2009表RF12法蘭密封面尺寸dmmHG/T20592-2009表158設(shè)備法蘭的選擇按其條件dn1200mm設(shè)計(jì)溫度200C設(shè)計(jì)壓力2.2MPa由壓力容器法蘭選擇長頸對焊法蘭，相關(guān)參數(shù)如下：單位（mm）DD1D2D3D4Hha112R1395134013981378137588185482118223215

53、d螺栓規(guī)格螺栓數(shù)量最小厚度30M2756(個)16由壓力容器法蘭選擇相應(yīng)墊片：非金屬軟墊片JB/T47042000其相應(yīng)尺寸為：D=1277mmd=1227mm厚度=3mm接收法蘭的選擇1接收a,b的公稱直徑相同設(shè)為d，設(shè)進(jìn)口流速為0.393mS則d2則d24G23600263.44mm故取公稱直徑dN2300mm公稱壓力為N22.5MPa由鋼制管法蘭，墊片，緊固件選擇帶頸對焊法蘭，相關(guān)參數(shù)如下DNADKLThCNsSH1RH法蘭理論重量(kg)3003254854303016M27343258.018129223.82接收L,d的公稱直徑相同設(shè)為d，設(shè)進(jìn)口流速為1嘆di420mmdN1450

54、mm公稱壓力相同為2.5MPaDNADKLnThCNsH1HR法蘭理論重量(kg)4504806155652620M24285101016721231.7根據(jù),選擇法蘭的材料均為16Mn拉桿和定距管的確定序號項(xiàng)目符號單位數(shù)據(jù)來源與計(jì)算公式數(shù)值1拉桿直徑dnmmGB1511999管殼式換熱器表43162拉桿數(shù)量nGB1511999管殼式換熱器表4463定距管規(guī)格GB1511999管殼式換熱器取252.54拉桿在管板端螺紋長度LdmmGB1511999管殼式換熱器表45605拉桿在折流板LsmmGB1511999管殼式換熱器表4520端螺紋長度6拉桿上倒角高bmmGB1511999管殼式換熱器表4

55、52開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算:a孔DNmm(GB1501998項(xiàng)目8.1)序號項(xiàng)目符號單位數(shù)據(jù)來源和計(jì)算公式數(shù)值1接收壁厚mm9.52接收外徑domm3253接收徑dimmdi=d-233064開孔直徑dmmd=di+2C3105殼體開孔處的計(jì)算厚度3mmPcDj312Pc9.76接收名義厚度3ntmm107接收有效厚度3etmm3et=3nt-C98設(shè)計(jì)溫度下接收材料的許用應(yīng)力nMPaG計(jì)溫度下殼體材料的許用應(yīng)力tMPaGB150199810510強(qiáng)度削弱系數(shù)fr2mmfr,/七0.95311圓筒開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積AmmAd2et1fr301512補(bǔ)強(qiáng)有效寬度BmmBmax2d,

56、d2n2et61013接收外側(cè)有效補(bǔ)強(qiáng)高度h1mmh1=minJdnt,55.714接收側(cè)有效補(bǔ)強(qiáng)高度h2mm015殼體有效厚度減去計(jì)算厚度之外的多余面積A2mm281.516接收有效厚度減去計(jì)算厚度之外的多余面積A2mm285.617接收計(jì)算厚度stmm6.3118焊縫金屬截面積A2mm3619補(bǔ)強(qiáng)面積A2mm603.1AevAa孔不需要補(bǔ)強(qiáng)圈根據(jù)公稱徑DN450，選取補(bǔ)強(qiáng)圈參照J(rèn)B/T4736取補(bǔ)強(qiáng)圈。補(bǔ)強(qiáng)圈在有效圍。補(bǔ)強(qiáng)圈厚度為A4/D2D1考慮鋼板負(fù)偏差并圓整取補(bǔ)強(qiáng)圈厚度為12mm，為了便于制造，材料補(bǔ)強(qiáng)圈的名義厚度取封頭厚度即14mm。同理：其他各孔不需要補(bǔ)強(qiáng)。2.2筒體管箱耐壓試驗(yàn)

57、的應(yīng)力校核計(jì)算筒體核算1、筒體的應(yīng)力校核計(jì)算：見筒體壁厚的確定2、管箱耐壓試驗(yàn)應(yīng)力校核計(jì)算：見六、管箱短節(jié)壁厚的計(jì)算3、水壓試驗(yàn)序號項(xiàng)目符號單位數(shù)據(jù)來源和計(jì)算公式數(shù)值備注1管程液壓試驗(yàn)壓力PtMPaPT1.25FC/t2.2082管程液壓試驗(yàn)應(yīng)力(TTMPaTT=Pt(D+3e)/2Se124.9w0.9TS3殼程液壓試驗(yàn)壓力PtMPa1.4474殼程液壓試驗(yàn)應(yīng)力TTMPaTT=Pt(D+Se)/2Se119.5w0.9Ts5設(shè)計(jì)溫度下圓筒的允許最大工作壓力PWMPaPW=2t/(D+Se)1.1476封頭液壓試驗(yàn)壓力PtMPaPt1.25PC/t1.4477封頭液壓試驗(yàn)應(yīng)力TTMPaTT=Pt(D+Se)