焦?fàn)t煤氣洗脫苯工段貧富油換熱器的設(shè)計

第1章緒論本次設(shè)計來源于焦化廠，基于焦?fàn)t煤氣洗脫苯工段進(jìn)行分析，后進(jìn)行了焦?fàn)t煤氣洗脫苯工段貧富油換熱器的設(shè)計。換熱器在工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是在石油、化工、輕工、制藥、能源等工業(yè)生產(chǎn)中，常常需要補低溫流體加熱或把高溫流體冷卻，把液體氣化或把蒸氣冷凝。這些過程均和熱量傳遞有著密切聯(lián)系，因而均可以通過換熱器來實現(xiàn)完成?？梢哉f換熱器是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設(shè)備。1.1工藝流程簡述1.1.1總工藝流程簡述目前國內(nèi)焦化廠粗苯回收裝置主要包括洗苯、脫苯兩個部分。洗苯即使用焦油洗油，將終冷后的焦?fàn)t煤氣煤中大部分的苯洗去，然后將煤氣送往各用戶使用；脫苯即將洗苯后的富油脫苯，所得粗苯分別裝車外售，脫苯后的貧油返回洗苯塔循環(huán)使用。主要工藝流程及參數(shù)如下：終冷后的焦?fàn)t煤氣由塔頂進(jìn)入洗苯塔，洗苯塔內(nèi)煤氣與逆向流動的洗油接觸，煤氣中的苯被油吸收，使離開洗苯塔的焦?fàn)t煤氣中粗苯含量降至2g/m3左右。含苯量0.3%—0.5%的貧油，由貧油槽通過泵從洗苯塔塔頂噴入塔內(nèi)，從塔底排出，其含苯量增加至為2%—2.5%即為富油。富油經(jīng)脫苯后變?yōu)樨氂?，又返回洗苯塔循環(huán)使用。由洗苯塔底來的富油，在冷凝冷卻器中與脫苯塔來的粗苯蒸汽進(jìn)行換熱后被預(yù)熱至50°C,然后進(jìn)行貧油換熱器至125C—135C,再進(jìn)入管式爐加熱至180C—190C后進(jìn)入脫苯塔。由脫苯塔頂出來的蒸汽約90C，進(jìn)入冷凝冷卻器，先與洗苯塔底來的富油換熱，在被冷凍水降溫后進(jìn)入粗苯分離器，分離出的粗苯進(jìn)入粗苯貯槽。脫苯塔下部的熱貧油經(jīng)由貧富油換熱器，冷卻器冷卻至25—30C后送洗苯塔循環(huán)利用。1.2換熱器的選型與評述換熱器是在生產(chǎn)中為了實現(xiàn)物料之間熱量傳遞過程的一種設(shè)備。換熱器按傳熱面的形狀與結(jié)構(gòu)特點分為管殼式換熱器，板式換熱器，板翅式換熱器和螺旋板式換熱器。后三者是較新型的換熱器，具有設(shè)備緊湊，材料耗量少及傳熱效果好等優(yōu)點，是現(xiàn)代換熱器的發(fā)展方向。但它們也具有不少缺點，板式換熱器的處理量小，適應(yīng)的操作壓力也小，一般W15kgf/cm2，最高為20kgf/cm2。板翅式換熱器的設(shè)備流道小，易堵，從而使壓降升高，清洗困難，且要求介質(zhì)對鋁不腐蝕。螺旋式換熱器操作溫度低，操作壓力低，僅適用于P<20am,TW400°C的場合，且不易檢修。管殼式換熱器目前在生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，主要優(yōu)點是傳熱面積較大，傳熱效果好，且結(jié)構(gòu)簡單，操作彈性大。管殼式換熱器主要有以下幾種型式：固定管板式、U型管式、浮頭式。U型管式結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量輕，但清洗困難，管板利用率差；浮頭式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價高,介質(zhì)有泄漏。固定管板式換熱器能克服以上缺點，盡管在消除溫差應(yīng)力方面沒其他兩種型式好，但可通過設(shè)置撓性元件一一波形膨脹節(jié)減小溫差應(yīng)力。本次設(shè)計采用管殼式換熱器中的固定管板式換熱器。管殼式換熱器目前在生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，主要優(yōu)點是傳熱面積較大，傳熱效果好，且結(jié)構(gòu)簡單，操作彈性大。管殼式換熱器主要有以下幾種型式：固定管板式、U型管式、浮頭式。U型管式結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量輕，但清洗困難，管板利用率差；浮頭式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價高,介質(zhì)有泄漏。固定管板式換熱器能克服以上缺點，盡管在消除溫差應(yīng)力方面沒其他兩種型式好，但可通過設(shè)置撓性元件一一波形膨脹節(jié)減小溫差應(yīng)力。換熱器種類多，但都應(yīng)滿足以下條件：保證達(dá)到工藝規(guī)定條件(2)強度足夠、結(jié)構(gòu)可靠。制造、安裝、檢修方便。經(jīng)濟合理。本次設(shè)計從材料、溫度、壓強、壓降、介質(zhì)、檢修、傳熱等因素綜合考慮，選用固定管板式換熱器。1.2.1換熱器的應(yīng)用換熱器，是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設(shè)備，又稱熱交換器。換熱器是化工、石油、動力、食品及其它許多工業(yè)部門的通用設(shè)備，在生產(chǎn)中占有重要地位。在化工生產(chǎn)中換熱器可作為加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器和再沸器等，應(yīng)用更加廣泛。換熱器種類很多，但根據(jù)冷、熱流體熱量交換的原理和方式基本上可分三大類即：間壁式、混合式和蓄熱式。在三類換熱器中，間壁式換熱器應(yīng)用最多。1.2.2換熱器的類型夾套式換熱器這種換熱器是在容器外壁安裝夾套制成，結(jié)構(gòu)簡單;但其加熱面受容器壁面限制，傳熱系數(shù)也不高.為提高傳熱系數(shù)且使釜內(nèi)液體受熱均勻，可在釜內(nèi)安裝攪拌器.當(dāng)夾套中通入冷卻水或無相變的加熱劑時，亦可在夾套中設(shè)置螺旋隔板或其它增加湍動的措施，以提高夾套一側(cè)的給熱系數(shù).為補充傳熱面的不足，也可在釜內(nèi)部安裝蛇管.夾套式換熱器廣泛用于反應(yīng)過程的加熱和冷卻。（2） 噴淋式換熱器這種換熱器是將換熱管成排地固定在鋼架上，熱流體在管內(nèi)流動,冷卻水從上方噴淋裝置均勻淋下,故也稱噴淋式冷卻器.噴淋式換熱器的管外是一層湍動程度較高的液膜，管外給熱系數(shù)較沉浸式增大很多.另外，這種換熱器大多放置在空氣流通之處，冷卻水的蒸發(fā)亦帶走一部分熱量，可起到降低冷卻水溫度，增大傳熱推動力的作用.因此，和沉浸式相比噴淋式換熱器的傳熱效果大有改善。（3） 套管式換熱器套管式換熱器是由直徑不同的直管制成的同心套管并由U形彎頭連接而成.在這種換熱器中，一種流體走管內(nèi)，另一種流體走環(huán)隙，兩者皆可得到較高的流速,故傳熱系數(shù)較大另外，在套管換熱器中,兩種流體可為純逆流對數(shù)平均推動力較大。套管換熱器結(jié)構(gòu)簡單，能承受高壓，應(yīng)用亦方便（可根據(jù)需要增減管段數(shù)目）.特別是由于套管換熱器同時具備傳熱系數(shù)大，傳熱推動力大及能夠承受高壓強的優(yōu)點，在超高壓生產(chǎn)過程（例如操作壓力為3000大氣壓的高壓聚乙烯生產(chǎn)過程）中所用的換熱器幾乎全部是套管式。（4） 板式換熱器最典型的間壁式換熱器,它在工業(yè)上的應(yīng)用有著悠久的歷史，而且至今仍在所有換熱器中占據(jù)主導(dǎo)地位。主體結(jié)構(gòu)由換熱板片以及板間的膠條組成。長期在市場占據(jù)主導(dǎo)地位，但是其體積大，換熱效率低，更換膠條價格昂貴（膠條的更換費用大約占整個過程的1/3-1/2）.主要應(yīng)用于液體-液體之間的換熱，行業(yè)內(nèi)常稱為水水換熱，其換熱效率在5000w/m2。為提高管外流體給熱系數(shù)，通常在殼體內(nèi)安裝一定數(shù)量的橫向折流檔板。折流檔板不僅可防止流體短路，增加流體速度,還迫使流體按規(guī)定路徑多次錯流通過管束，使湍動程度大為增加。常用的檔板有圓缺形和圓盤形兩種，前者應(yīng)用更為廣泛.。（5） 管殼式換熱器管殼式（又稱列管式）換熱器是管殼式換熱器主要有殼體、管束、管板和封頭等部分組成,殼體多呈圓形，內(nèi)部裝有平行管束或者螺旋管，，管束兩端固定于管板上。在管殼換熱器內(nèi)進(jìn)行換熱的兩種流體一種在管內(nèi)流動，其行程稱為管程；一種在管外流動，其行程稱為殼程。管束的壁面即為傳熱面。管子的型號不一，過程一般為直徑16mm20mm或者25mm三個型號，管壁厚度一般為1mm，1.5mm，2mm以及2.5mm。進(jìn)口換熱器，直徑最低可以到8mm，壁厚僅為0.6mm。大大提高了換熱效率，今年來也在國內(nèi)市場逐漸推廣開來。管殼式換熱器，螺旋管束設(shè)計，可以最大限度的增加湍流效果，加大換熱效率。內(nèi)部殼層和管層的不對稱設(shè)計，最大可以達(dá)到4.6倍。這種不對稱設(shè)計，決定其在汽-水換熱領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。最大換熱效率可以達(dá)到14000w/m2，大大提高生產(chǎn)效率，節(jié)約成本。（6）雙管板換熱器稱P型換熱器，是在管殼式換熱器的兩頭各加一個管板，可以有效防止泄漏造成的污染?，F(xiàn)在國產(chǎn)品牌較少，價格昂貴，一般在10萬元以上，進(jìn)口可以到幾十萬。符合新版GMP規(guī)定，雖價格昂貴，但決定其市場廣闊。1.2.3管殼式換熱器的類型及特點管殼式換熱器由殼體、傳熱管束、管板、折流板（擋板）和管箱等部件組成。殼體多為圓筒形，內(nèi)部裝有管束，管束兩端固定在管板上。進(jìn)行換熱的冷熱兩種流體，一種在管內(nèi)流動，稱為管程流體；另一種在管外流動，稱為殼程流體。為提高管外流體的傳熱分系數(shù)，通常在殼體內(nèi)安裝若干擋板。擋板可提高殼程流體速度，迫使流體按規(guī)定路程多次橫向通過管束，增強流體湍流程度。換熱管在管板上可按等邊三角形或正方形排列。等邊三角形排列較緊湊，管外流體湍動程度高，傳熱分系數(shù)大；正方形排列，則管外清洗方便，適用于易結(jié)垢的流體。流體每通過管束一次稱為一個管程；每通過殼體一次稱為一個殼程。圖示為最簡單的單殼程單管程換熱器，簡稱為1-1型換熱器。為提高管內(nèi)流體速度，可在兩端管箱內(nèi)設(shè)置隔板，將全部管子均分成若干組。這樣流體每次只通過部分管子，因而在管束中往返多次，這稱為多管程。同樣，為提高管外流速，也可在殼體內(nèi)安裝縱向擋板，迫使流體多次通過殼體空間，稱為多殼程。多管程與多殼程可配合應(yīng)用。由于管內(nèi)外流體的溫度不同，因之換熱器的殼體與管束的溫度也不同。如果兩溫度相差很大，換熱器內(nèi)將產(chǎn)生很大熱應(yīng)力，導(dǎo)致管子彎曲、斷裂，或從管板上拉脫。因此，當(dāng)管束與殼體溫度差超過50°C時，需采取適當(dāng)補償措施，以消除或減少熱應(yīng)力。根據(jù)所采用的補償措施，管殼式換熱器可分為以下幾種主要類型：（1） 固定管板式換熱器管束兩端的管板與殼體聯(lián)成一體，結(jié)構(gòu)簡單，但只適用于冷熱流體溫度差不大，且殼程不需機械清洗時的換熱操作。當(dāng)溫度差稍大而殼程壓力又不太高時，可在殼體上安裝有彈性的補償圈，以減小熱應(yīng)力。（2） 浮頭式換熱器管束一端的管板可自由浮動，完全消除了熱應(yīng)力；且整個管束可從殼體中抽出，便于機械清洗和檢修。浮頭式換熱器的應(yīng)用較廣，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，造價較高。（3） U型管換熱器每根換熱管皆彎成U形，兩端分別固定在同一管板上下兩區(qū)，借助于管箱內(nèi)的隔板分成進(jìn)出口兩室。第2章?lián)Q熱器的工藝設(shè)計計算2.1原始數(shù)據(jù)2.1.1工藝條件溫度（進(jìn)口/出口）C操作壓力（MPa）流量（Kg/hr）164.4/88.50.188827.662/1400.1物料貧油富油2.1.2物料組成貧油：組分洗油粗苯%99.8770.123富油:組分洗油粗苯%98.311.692.1.3流體流徑的選擇由于被冷卻得流體宜走殼程，便于散熱，增強冷卻效果，且兩流體流量相差不大，所以考慮，應(yīng)使熱貧油走殼程，富油走管程。2.2介質(zhì)物性數(shù)據(jù)定性溫度：可取流體進(jìn)出口溫度的平均值故殼程熱貧油的定性溫度為164.4+164.4+88.52=126.45°C管程富油的定性溫度為根據(jù)定性溫度，分別查取有關(guān)物性數(shù)據(jù)由制冷水和貧油的定性溫度確定其各組分的黏度:

貧油:組分洗油（Pa?s）粗苯（Pa?s）126.45C0.000650.00025…，0.0065x0.99877+0.00025x0.00123，6.5x10-4Pa-s1富油：組分洗油（Pa?s）粗苯（Pa?s）101C0.000680.00029…，0.00068x0.9831+0.00029x0.0169，6.7x10-4Pa-s2比熱容的計算：貧油組分洗油(KJ/(Kg?C))粗苯KJ/(Kg-C)126.45C1.7411.733C=1.741x0.99877+1.733x0.00123=1.74KJ/(Kg-°C)P1富油組分洗油(KJ/(Kg?C))粗苯KJ/(Kg-C)101C1.6821.725C=1.682x0.9831+1.725x0.0169=1.68KJ/(Kg-C)P2熱導(dǎo)率的計算貧油組分洗油(W/(m-C))粗苯(W/(m?C))126.45C0.1410.1204€=0.141x0.99877+0.1204x0.00123=0.14W/(m-°C)i富油組分洗油W/(m-C)粗苯W/(m-C)101C0.1450.126€=0.145x0.9831+0.126x0.0169=0.145W/(m?C)2密度的計算貧油組分洗油Kg/m3粗苯Kg/m351C1055760p=1055x0.99877+760x0.00123=1054.63Kg/m31富油組分洗油Kg/m3粗苯Kg/m3101C1055810p=1055x0.9831+810x0.0169=1050.86Kg/m322.3估算傳熱面積2.3.1熱流量(忽略熱損失)貧油溫度C 164.4—88.5AT=75.9C1Q=qC,T=88827.6x1.74x75.9=1.173xl07kJ/h1 12.3.2富油用量(忽略熱損失)富油溫度C62—140AT=782

Q1.173x107q=a= =89487.2kg/h2CAT 1.68x782 22.3.3平均傳熱溫度AE €TAE €T-AT€T=-——1.E2m ATIn1

AT22.3.4傳熱面積78-759::=77.8ClnE75.9根據(jù)流體情況取根據(jù)流體情況取K=260kJ/(m2-h-°C).Q1.173x107A=x= =579.89m2K€T 260x77.8m取安全系數(shù)1.04，則A=600m22.4工藝結(jié)構(gòu)尺寸2.4.1換熱管的選取選用碳鋼。目前我國換熱器標(biāo)準(zhǔn)中僅為?19mm乂2mm和?25mmx2.5mm兩種規(guī)格的管子。本次設(shè)計選用d=25mm0d=20mmiS579.897387換熱管總長L=——=換熱管總長L=…d…0.0250在標(biāo)準(zhǔn)管長系列中選取9m。換熱管根數(shù)n=L=登7=820.78-821l9管子按正三角排列時，橫過管束中心線的管數(shù)n=1.1、質(zhì)=1.1X、蜀=31.52c2.4.2殼體內(nèi)徑D的確定iD=t(n—1)+(1~2)di c ot—管中心距，mm。管子與管板連接米用焊接時t=1.25d。

t=1.25x25=31.25mm 按標(biāo)準(zhǔn)取為32mm。&=32x（32—1）+2x25=1042mm,按殼體標(biāo)準(zhǔn)系列取1100mm2.5折流板形式的選擇安裝折流板的目的是為了增大殼程流體的流速，使湍流程度加劇，以提高殼程對流傳熱系數(shù)。最常用的為圓缺形擋板，切去的弓形高度h約為外殼內(nèi)徑的10%-40%,一般取20%?25%過高或過低都不利于傳熱。本次設(shè)計取20%D=0.2X1100=220mmi兩相鄰擋板的距離B為殼體內(nèi)徑的（0.21）倍。系列標(biāo)準(zhǔn)中采用的值為：固定管板式的有150,300和600三種，單位mm。本次設(shè)計取B=0.75D=0.54X1100=600mm,可取iB=600mm1 9 一折流板數(shù)N二—-1=一—1=14（塊），實際機械設(shè)計時為14塊。bB 0.62.6核算總傳熱系數(shù)2.6.1管程對流傳熱系數(shù),i89487.2/3600x1050.86管程流速…=-X_'?d2n4i-x(0.02)2管程流速…=-X_'?d2n4i6.7x10-4Re=虹二°.02x些x1050.86=2.8x6.7x10-40.145Pr=工=g103乂6."10-4=7.76A0.145Aa=0.023一Re0.8Prnidi當(dāng)液體被加熱時當(dāng)n=0.4；當(dāng)液體被冷卻時n=0.3；當(dāng)其體被加熱或冷卻時n=0.4。a=0.0230145x(2.886x103)0.8(7.76)0.4=221.95W/m2-°Ci0.022.6.2殼程對流傳熱系數(shù)

4x(212--d2)4x(三3x322-lx252)殼程當(dāng)量直徑d= 2 4_0—= 2 4 mm=20.19mm€ nd 兀250流體通過管間最大截面積A=BD(1-4)=0.6x1.1(1—0025)=0.144375m20it 0.032地「、-!、,云、甫V 88827.6/3600x1054.63,0.144375流體官間流速v=?= =0.162m/s0.1443750A0dup20.19x10-3x0.162x1054.63Re=，o= =5306.87。 … 6.5x10-4oPr=CA=1.74x6.5x10-4乂］。3=8.079人0.14TOC\o"1-5"\h\z人 1口a=0.36—Re0.55Pr3(——)0.14od …e w當(dāng)液體被加熱時（上）0.14=1.05；當(dāng)液體被冷卻時（上）0.14二0.95；w w對于氣體不論加熱還是冷卻，可忽略此項不計，?。üぃ?.14=1.0。本次設(shè)計殼程水被加熱故?。üぃ?.14=0.95,則a=0.36x0.14x(5306.87)0.55(8.079)：x0.95=532.269W/m2?°C0 0.020192.6.4污垢熱阻Rs(m2? )查表，對管程富油Rs=0.00176m2.oC,,W 對殼程熱貧油Rs=0.00176m2i ' o2.6.5管壁溫度的估算tw1111-1Io w—+Rs

aoo11-11w i——+Rsaiit管外流體平均溫度，Cot＜管內(nèi)流體平均溫度，Ci2222t€管壁平均溫度，Ct=126.45t=1010 i已知各參數(shù)代入式中求得，t=117°C查表，利用插值法，管子材料為不銹鋼，求得管壁導(dǎo)熱系數(shù)為X=45W/(m-C)。2.6.6總傳熱系數(shù)K的計算odcdbdc1―o—+Rs―o+—l+Rs+—K,did Xd o,oii i m o0025—+0.001760025+0.0025x0.025?0.00176+—1—F.0032K221.95x0.02 0.02 45x0.0225 532.2690K=310Wm2?°CoK=160T192，在在1.15125的范圍內(nèi)’則初選合理。2.7核算壓力降2.7.1管程壓力降EaP=(AP+AP)F?N?Ni 1 2tspAP,AP€分別為直管和彎管中因摩擦阻力引起的壓強降，Pa1 2F€結(jié)垢校正系數(shù)，無因次，對e19mmx2mm的管子取為1.5tN€殼程數(shù)sN€管程數(shù)pAP的求取AP=X—?匹1 1d2iX=0.0056+ 0.005Re0.32上式適用范圍為Re=3x103.3x106。X=0.0056X=0.00560.005(1.58x105)0.32=0.005708AP、=X=岑=0.005708B30x(°」2)2=16.93Pa1d.2 15€P的求取2€P=0Pa2?€P=(€P,AP)F?N?N=(2313.11989+0)x1.5x1x1Pa=3469.679835Pa殼程i 1 2tsp壓力降?P=(APf+APf)o 1 2AP't流體橫過管束的壓力降，Pa1AP't流體通過折流缺口的壓力降，Pa2FT殼程壓強降的結(jié)垢校正系數(shù)，無量綱，液體可取1.15sDU2AP=Ffn(N,1)—1ocB22B、pu2AP=N(3.5-——)o-2BD2iFT管子排列方法對壓強降的校正系數(shù)，對正三角形排列F=0.5fT殼程流體的摩擦系數(shù)，當(dāng)〉500時，f=5.0Re-0.228o ■ o onT橫過管束中心線的管子數(shù)cNT折流擋板數(shù)BBT折流板間距，muT按殼程流通面積A計算的流速，ms，A=B(D-nd)TOC\o"1-5"\h\zo o ■ o icon=1.1.3=1.1*700=29.10頂n=30c cA=B(D-nd)=0.6x(0.8-30x0.019)=0.138m2o ico_V 88827.6/3600x1030/u=f= =0.173m/s0.138oA0.138odup0.019x0.12x1030.Re=^^= =1.56x103卩 1.5x10-3o

f=5.0Re-0.228=5.0x(1.56x103)-0.228=0.935o o,u2?P=Ffn(N+1)—1ocB2=0-5x0-935x30(9+i)1030xr73)2=2161.73pa2Bpu2AP=N(3.5-——)j2b'D2i=9x(3.5-12)1030x⑥173)2=277.44Pa0.8￡P(guān)￡P(guān)=(APf+AP')o 1 2F-N=(2161.73+277.44)x1.15x1=2805.0455Pass2.8壁溫計算2.8.1管程壁溫tth冷流體側(cè)的壁溫tth1t=T—K(—+Rs)Atthmaimi1=101-310( +8,598x10-4)77.8=76.79C174.25熱流體側(cè)的壁溫ttc1t=t—K(—+Rs)Attcma omo1=126.45-310( +8.598x10-4)77.86937.25=102.03C1 1管壁溫度t=(t+1)= (76.79+102.03)=89.41°Ct2thtc22.8.2殼體壁溫當(dāng)殼體溫度接近環(huán)境溫度時或傳熱條件使得圓筒壁溫接近介質(zhì)溫度時，殼體壁溫取殼程流體的平均溫度。故取"寫2=126"第3章?lián)Q熱器的機械設(shè)計機械設(shè)計包括結(jié)構(gòu)設(shè)計和強度計算兩部分。3.1結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1.1設(shè)計條件(1)設(shè)計壓力設(shè)計壓力根據(jù)最高工作壓力確定。設(shè)有安全閥時，設(shè)計壓力取最高工作壓力的1.051.10倍。本設(shè)計取1.1倍。本設(shè)計的換熱器管程、殼程工作壓力為常壓，為0.1MPa則設(shè)計壓力殼程的設(shè)計壓力，為P =1.1x0.1=0.11MPa,液柱靜壓力dpghx0.95=1054.63x9.8x1.1x0.95Pa=10800.466Pa>5%P,不可忽略靜壓力，則計算壓力dP，P+0.0108=0.1208MPa取高于其一個等級的公稱等級0.25MPa。cd管程設(shè)計壓力P=1.1x0.1=0.11MPa，忽略液柱壓力，則取高于其一個等級的公稱等級d0.25MPa。(2)設(shè)計溫度設(shè)計溫度指容器在正常情況下，設(shè)定的元件金屬溫度，設(shè)計溫度不得低于元件金屬在工作溫度狀態(tài)可能達(dá)到的最高溫度。管程設(shè)計溫度的確定，由于管程富油的最高溫度為140°C，則取設(shè)計溫度為150°C殼程設(shè)計溫度的確定，由于殼程貧油的最高溫度為164.4C，則取設(shè)計溫度為170C.。3.1.2筒體壁厚筒體選材由于筒體設(shè)計溫度為70C,設(shè)計壓力為0.2MPa。參考GB150-1998，故選Q245。筒體壁厚的計算8_PD2[?]t…—Pc式中8一計算厚度，mm；P—計算壓力，MPa；c…一焊接接頭系數(shù)。8，―0.2x1100—=0.84mm2x131x1.0-0.2有表可知8=6mm，故令8=6mm。min腐蝕裕量C=2mm2設(shè)計厚度8=5+C,6+2=8mmd 2對于Q235，設(shè)鋼板負(fù)偏差為0.，則名義厚度€=€,A=8mm。nd[GB6654《壓力容器用鋼板》和GB3531《低溫壓力容器用低合金鋼板》規(guī)定壓力容器專用鋼板的厚度負(fù)偏差不大于0.25mm，因此使用該標(biāo)準(zhǔn)中鋼板厚度超過5mm時(如20R,16MnR和16MnDR)等，可取C=0]。1則鋼板的有效厚度為€=6mm。e⑶筒體的強度校核P(D,€)0.2x(1100,11)bt= ——匕= =10.IMPaMQ62€ 2x11 L」甲式中€—有效厚度，€=€-C,mm；e en€一名義厚度，mm；nbt—設(shè)計溫度下圓筒的計算應(yīng)力，MPa；C一厚度附加量，mm。[b]t6=131X1.0=131MPa €t〈[b]t6故校核其滿足強度要求。因此，圓筒的最大工作壓力]為八2€b]62x11x131x1.0,P=—e = =2.59MPa-D,€ 1100,11ie3..1.3管箱設(shè)計管箱選材管程設(shè)計壓力為0.11MPa,設(shè)計溫度為150°C。參考GB150-1998，故選Q245。管箱厚度計算€=PD€ c i 2[b]16-Pc. 0.11x1100 八“€= =0.46mm2x131x1.0-0.11有表可知€=6mm，故令€=6mm。min腐蝕裕量C=2mm2設(shè)計厚度€=6+2=8mmd對于Q235，設(shè)鋼板負(fù)偏差為0.,則名義厚度€=€,A=8mm。nd[GB6654《壓力容器用鋼板》和GB3531《低溫壓力容器用低合金鋼板》規(guī)定壓力容器專用鋼板的厚度負(fù)偏差不大于0.25mm，因此使用該標(biāo)準(zhǔn)中鋼板厚度超過5mm時(如20R,16MnR和16MnDR)等，可取C=0]。1則鋼板的有效厚度為€=6mm。e⑶管箱選擇本次設(shè)計選擇B型管箱，其結(jié)構(gòu)型式見管箱零件圖。⑷管箱的強度校核P(D,€)O.llx(1100,6)bt= ——匕= =10.08MPaM[b]t。2€ 2x6e式中€—有效厚度，€=€-C,mm；e en€—名義厚度，mm；ns—設(shè)計溫度下圓筒的計算應(yīng)力，MPa；C—厚度附加量，mm。[b]t?=131X1.0=131MPa €t〈[b]t巾故校核其滿足強度要求。因此，圓筒的最大工作壓力:p]為〃 2€b]?2x6x131x1.0P=—e = =1.42MPawD,€ 1100,6ie3.1.4管箱法蘭材料選擇管程設(shè)計壓力為0.11MPa，設(shè)計溫度為150°C,參考GB150-1998，故選20法蘭尺寸法蘭材料及其質(zhì)量列表如下：表3.1法蘭尺寸公稱直徑DN,法蘭，mm ~~螺柱

mm1100Dmm1100DD1D2D3D4€d規(guī)格數(shù)量123011901155114111386523M2032表3.2法蘭質(zhì)量公稱直徑DN,mm法蘭質(zhì)量，kg平面凸面凹面榫面槽面PN=0.25MPa110071.574.772.7(3)法蘭型式根據(jù)公稱壓力等級以及介質(zhì)性質(zhì)選擇法蘭型式為甲型平焊法蘭凹面型。3.1.5管箱法蘭墊片選擇非金屬墊片：墊片600-2.50,石棉橡膠板GB/T3985。墊片結(jié)構(gòu)圖見裝配圖。表3.3管箱法蘭墊片JB/T4704-2000公稱壓力PN，mm0.25公稱直徑DN，mmDdt11001140110033.1.6管箱法蘭螺柱螺對于PN=0.25MPa的螺柱應(yīng)當(dāng)選用40Cr,對應(yīng)的螺母為35。JB/T4707-2000本次選用等長雙頭螺柱。圖3.1管箱法蘭螺柱結(jié)構(gòu)表3.4管箱法蘭螺柱尺寸3.1.5封頭的設(shè)計d162024273036L,mm0405060657080C,mm22.53445r,mm56666d,2mmA162024273036BL,mm極限偏差單件質(zhì)量,kg…公稱尺寸100±1.30.1330.208110±1.50.1470.2291200.1600.2501300.1730.2700.3901400.1870.2910.4201500.2000.3120.4501600.2130.3330.4801700.2270.3450.5101800.2400.3740.5400.6950.8531900.2530.3950.5700.7330.9012000.4160.6000.7720.9483000.6250.9001.1601.422由于管程設(shè)計壓力為0.11MPa，溫度為150°C，故封頭材料選為Q245。(1)封頭的壁厚計算€_PD2[c]t，-0.5Pc式中€—計算厚度，mm;P—計算壓力，MPa;C

0.11x11000.11x11002x131x1.0-0.5x0.11=0°462mm有表可知?=6mm,故令?=6mm。min腐蝕裕量C=2mm2設(shè)計厚度?=?+C=6+2=8mmd 2對于Q245，設(shè)鋼板負(fù)偏差為0.,則名義厚度?=?+A=8mm。nd［GB6654《壓力容器用鋼板》和GB3531《低溫壓力容器用低合金鋼板》規(guī)定壓力容器專用鋼板的厚度負(fù)偏差不大于0.25mm，因此使用該標(biāo)準(zhǔn)中鋼板厚度超過5mm時(如20R,16MnR和16MnDR)等，可取C=0］。1則鋼板的有效厚度為?=6mm。封頭尺寸根據(jù)JB/T4746-2002，選擇以內(nèi)徑為基準(zhǔn)的橢圓形封頭，代號為EHA，其尺寸和結(jié)構(gòu)如下：表3.5封頭尺寸公稱直徑DN,mm總深度H,mm內(nèi)表面積A,容積V,m311003001.39800.1908公稱直徑DN,mm封頭名義厚度8,mmn456810121416110053.764.686.5108.6130.9153.3176.0封頭的強度校核對于標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，K=1.0橢圓形封頭的最大工作壓力［P］為w2?』2?』€P= e -wKD+0.58

i2x6x131x1.01.0x1100+0.5x6=1.43MPa3.1.6液壓壓力試驗除材料本身的缺陷外，容器在制造和使用中會產(chǎn)生各種缺陷。為考核缺陷對壓力安全性的影響，壓力容器制造完畢后或是定期檢驗時，都要進(jìn)行壓力試驗。常溫時，水的壓縮系數(shù)比液體要小得多，且來源豐富，因而是常用的試驗介質(zhì)。本次設(shè)備壓力試驗采用水壓試驗。水壓試驗對于內(nèi)壓容器P=1.25P丄T [€卜在小于200°C,150°C時的應(yīng)力是131MPa,148MPa.148P=1.25P一=1.25x0.11x1.13=0.155MPat131應(yīng)力校核為使液壓試驗時容器材料處于彈性狀態(tài)，在壓力試驗前必須校核試驗時圓筒的薄膜應(yīng)力€tP(D+,)0.155x(1100+6)€= ——丄= =14.285MPaT 2, 2x6e液壓試驗時€應(yīng)滿足€蘭0.9=0.9x245=220.5MPaT T s3.1.6拉桿的設(shè)計拉桿的選材拉桿和定距管的材料為10拉桿參數(shù)拉桿的直徑和數(shù)量按下表選取表3.6拉桿尺寸mm拉公稱直，區(qū)拉桿直徑直--徑_.._____<400400--700700--900900-13001300-15001500-18001800-200010461012161824124481012141816446681012表3.7拉桿直徑mm

換熱管外徑1014192532384557拉桿直徑1012121616161616應(yīng)盡量布置在管束的外邊緣，對于大直徑的換熱器，在布管區(qū)內(nèi)或靠近折流板缺口處也應(yīng)當(dāng)布置適當(dāng)數(shù)量的拉桿本次設(shè)計用10根拉桿。3.1.7管板設(shè)計材料選擇選擇管板材料為20R熱軋管板結(jié)構(gòu)本設(shè)備選用管板兼作法蘭管板一般有管板兼作法蘭和管板不兼作法蘭兩種形式，實踐表明管板兼作法蘭易于對管口進(jìn)行檢查、整修，而且清洗管子也較方便，如無特殊要求，一般基于采用管板兼作法蘭形式較多。表3.8管板尺寸公稱壓力kgf/cm2DgDDiD2D3D4D5Cd2螺柱bfbPtPs規(guī)格數(shù)量0.60.6110012301190115510971138110016.523M20484252圖3.3管板結(jié)構(gòu)中心距的選取本次設(shè)計采用正三角形排列，換熱管尺寸為€25x2.5mm，因此去換熱器的中心距為32mm。布管限定圓對固定管板式換熱器，布管限定圓的直徑D為LD,D-2bLi3D 圓筒內(nèi)徑，mmib 固定管板式換熱器管束最外表面至內(nèi)表面的最短距離，b,0.25d，一般不小3 3 0于8mm，d為換熱管外徑。0本次設(shè)計取b=10mm，則D,1100-2x10=1080mm。3 L表3.9I級管束折流板和支持板管孔直徑及允許偏差表換熱管外徑d或無支撐跨ld>32或l<900l>900且d<32I管孔直徑d+0.7d+0.4允許偏差+0.300拉桿孔的設(shè)計拉桿孔的直徑d，d+1.0=16+1=17mm1

拉桿與管板采用螺紋連接。螺紋深度/=1.5』，d為拉桿螺紋孔公稱直徑，mm2 nnI=1.5d=1.5x16=24質(zhì)成1 n(6)實際布管實際布管數(shù)905根，其中換熱管895根，拉桿10根。布管圖如下:3.1.8換熱管設(shè)計圖3.4實際布管圖在標(biāo)準(zhǔn)中選取換熱管為825X2.53.1.8換熱管設(shè)計圖3.4實際布管圖在標(biāo)準(zhǔn)中選取換熱管為825X2.5mm,材料為20,長度為9000mm。換熱管采用625x2.5mm的無縫鋼管。表3.10無縫鋼管尺寸外徑mm壁厚mm內(nèi)徑橫截面積mm根數(shù)壁厚偏差mm長度mm管間距mm上下252.53.141682112%-10%900032換熱管的與管板的連接采用強度焊，其尺寸如下：mm表3.11換熱管與管板的連接尺寸換熱管最小伸出長度l11換熱管最小伸出長度l1121.52.5換熱管規(guī)l3最小坡口深度巾25X2.53.1.9接管設(shè)計流體流速的選擇 流體為液體，管子為直管的換熱器流速選用范圍為管程1.0?2.0m/s,殼程0.2?1.5m/s在這里，我們選管程u=1.5m/s,殼程u=1.0m/st s接管直徑計算及選取 管程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)流體的速度v=1.5m/s，則接管內(nèi)徑 d=匹二x89487.2/(3600x1050.86)=014m,取標(biāo)準(zhǔn)管徑為150mm 殼程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)流體的流速v=1.0m/s，則殼程接管內(nèi)徑 兩_：4x88827.6/(3600x1054.63) _d='— , =0.17m\€U\ €取標(biāo)準(zhǔn)管徑為200mm 接管材料選用16MnR 標(biāo)準(zhǔn)接管的尺寸數(shù)據(jù)：表3.12標(biāo)準(zhǔn)接管的尺寸公稱直徑外徑壁厚內(nèi)孔截面積(cm2)長度200mm官重量(kg)1501594.5176.723.432002196336.546.303.1.10排液管的設(shè)計 在試壓或檢修時，為了使臥式換熱器的殘液或殘氣排盡，需要在換熱器殼程的最高和

最低部位設(shè)置排氣、排液管，這里為了制造方便，我們選取相同尺寸的排氣、排液管，并為了保證開孔補強，我們選用無縫鋼管，材料為20鋼，接管形式如圖圖3.5接管結(jié)構(gòu)3.1.11接管法蘭和墊片的設(shè)計法蘭材料選擇與接管材料一致法蘭結(jié)構(gòu)和尺寸根據(jù)相應(yīng)的操作溫度和最大操作壓力的限制，法蘭公稱壓力等級為P=1.0MPao壓緊面選擇，由于本設(shè)備是低壓容器，密封壓緊面選用凹凸面較好，本設(shè)計采用凸面對圖3.6接管法蘭的結(jié)構(gòu)表3.13接管法蘭尺寸:公稱法蘭焊端連接尺寸密封面法蘭法蘭直徑外徑法蘭螺栓螺栓螺栓df厚度咼度DN(鋼管外徑)外徑孔中孔徑數(shù)量螺紋CHAD心圓n規(guī)格系列1系列11直徑K150168.3159265225188M1619922048200219.1219320280188M1625422255(3)法蘭墊片選擇:殼程接管法蘭用墊片均為非金屬平墊片石棉橡膠板XB35(HG20606-97)。3.1.12接管外伸長度(1)各接管尺寸設(shè)計其確定法參考如下:(2)管程接管位置的確定由于選擇B型管箱，管程接管在無補強圈時位置:L> +h+C=159+65+50=194.5mm2 2f2⑶殼程接管位置的確定一 d無補強圈時L1Nf+(b-4)+C2dT接管外徑，mmHb—管板厚度，mmCr接管外緣到容器法蘭與筒體連接焊縫的距離，且C>45,不小于30mm,S為殼體壁厚，mm通過校核本次設(shè)計中接管無需補強。故d 219LIMf,(b-4),C=一-,(52-4),50=207.5mm3.1.13防沖擋板的設(shè)計由于管程流體流速小于3m/s,所以不許設(shè)計防沖擋板。3.1.14折流板的設(shè)計⑴折流板的選材選擇16MnR⑵折流板的設(shè)計折流板的型式及其他參數(shù)工藝計算已給出折流板的布置一般應(yīng)使靠近管板的折流板盡可能靠近殼程進(jìn)、出口接管，其余按等距離布置，靠近管板的折流板與管板間的距離如圖，其尺寸為：圖3.7折流板位置折流板厚度根如表：表3.15折流板厚度殼體直徑/mm<400400?800900?1200折流板厚度/mm6810其厚度最小尺寸為6mm，本次選取10mm。折流板直徑D-4.5=1100-4.5=1095.5mm。3.1.15焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計⑴焊接結(jié)構(gòu)焊接結(jié)構(gòu)按相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)或賤裝酉己圖及零件圖。

焊接材料的選擇考慮母材力學(xué)性能與化學(xué)材料，構(gòu)件的結(jié)構(gòu)與剛性和經(jīng)濟性，該容器采用電孤焊時所用焊條使用型號如下表:表3.16焊條使用型號接頭母材焊條型號焊條牌號20+20E4303(GB/T5117)J42220+20RE4315(GB/T5117)J42720R+20RE4315(GB/T5117)J427當(dāng)采用埋弧焊焊時所焊絲焊劑型號如下表：接頭母材焊絲型號焊劑牌號20+20H08A(GB/T14957)HJ43120+20RH08A(GB/T14957)HJ43120R+20RH08A(GB/T14957)HJ4313.1.16各零部件質(zhì)量估算(1)殼程筒體質(zhì)量的估算殼體長度的計算l=l-2b-2/=9000-2x52-2x1.5-2x3=8893mms 1殼體質(zhì)量的計算m=p卩=6=7.85xlO3x3.14x8.893xO.Oll=1316.11Kg(2)封頭的質(zhì)量m=2X64.6=129.2Kg封換熱管質(zhì)量的計算其相關(guān)參數(shù)如下表:換熱管外徑,壁厚，mm換熱管單位長度質(zhì)量，kg^mmm252.5換熱管外徑,壁厚，mm換熱管單位長度質(zhì)量，kg^mmm252.5碳鋼，低合金鋼高合金鋼0.838 0.855換熱管長為9m，材料為20則質(zhì)量為m=0.838x9=7.542Kgf表3.17換熱管的質(zhì)量m=821x7.542=6191.98Kg換熱管接管質(zhì)量計算m=3.43x2+6.30x2=19.46Kg接管接管法蘭質(zhì)量計算m=4.37x2+7.29x2=23.32Kg法蘭管箱法蘭計算m=74.7x2=149.4Kg管箱法蘭管板質(zhì)量的估算左管板質(zhì)量：€Q=—[(D2-d2xn)xb+D2x6+D2x4+D2xh一d2xbxn一d2xlxn]xr4 2 2f4 5 3 1 1€右管板質(zhì)量：Q=—[(D2-d2xn)xb+D2x6+D2x4+D2xh-d2xbxn]xr4 2 2f4 5 3 1 1d…換熱管孔直徑，mm；1n…換熱管數(shù)；1d…拉桿孔直徑，mm；l…拉桿孔深，mm；n…拉桿數(shù)目；r…材料密度，kg;;m3代入已知數(shù)據(jù)求得：€左右管板質(zhì)量Q=—x{(12302-232x48)x42+11382x6+11002x4+0-272x52x821-4172x24x10}x10-9x7.85x103=270.48KgQ=€4x,2302-232x48》42+11382x6+11002x4+0-272x52x8211<10-9x7.85x103=270.91Kg折流板的質(zhì)量估算

3 € €m=—x(—X1095.52X13——x25.252x8x821)x10-9x7.85x103=52.75Kg折4 4 4支座的設(shè)計1.支座選型按照J(rèn)B/T4712—4725—2007《容器支座》進(jìn)行設(shè)計，選擇重型焊制型支座，其相關(guān)參數(shù)如下表3.18型式特征型式包角墊板筋板數(shù)適用公稱直徑DNmm輕型焊制A120°有41000--200062100--4000重型焊制B1120°有1159--4502500--90041000--200062100--4000B2150°有41000--200062100--4000結(jié)構(gòu)圖如下:圖3.8支座結(jié)構(gòu)圖

表3.19支座相關(guān)數(shù)據(jù)公稱直徑DN允許載荷QKN鞍座咼度h底板腹板筋板墊板螺栓間距12鞍座質(zhì)量Kgl1bi€1€2l3b2b3€3弧長b4€4e11003102008201701281851402008129035087066069支座材料鞍式支座材料為Q235A，墊板材料與筒體一致為Q245。支座的位置的確定管束長度LM3000mm,L=(0.5一0.7)L,本次取L=0.6L,A A參考標(biāo)準(zhǔn)，查的L=5400mm,L=L'=1800mm。A BB由于殼程接管夕卜伸長度為200mm,因此加高支座高度道300mm。支座質(zhì)量m=69+9=78Kg。鞍本次設(shè)計所用螺母參數(shù)本次設(shè)計中所用I型六角螺母的結(jié)構(gòu)參數(shù)與尺寸規(guī)格 GB/T6170-2000設(shè)備水壓試驗時充水質(zhì)量水壓試驗時取常溫20°C,此時水的密度為998.2Kg/m。封頭充水質(zhì)量m=pV=998.2x0.1908x2=380.91Kg,丸 丸筒體充水質(zhì)量m=pV=998.2x-D2=998.2x—x1.12x8.899=8437.50Kg2 4i 4充水總重m=8818.41Kg設(shè)備總重估算設(shè)備總重包括封頭、筒體、容器法蘭及其螺柱、管板、換熱管、折流板、接管及其法蘭各零部件重量設(shè)備總重M=m+m+m+m+m+m+m+m+m=1316.11+129.2+6191.98+19.46+23.s封換熱管接管法蘭 管箱法蘭 q折支32+149.4+270.48+270.91+52.75+78=8501.53kg設(shè)備充水質(zhì)量估算M'=M+m=8501.53+8818.41=17319.94kg第四章強度校核4.1固定管板換熱器設(shè)計計算固定管板換熱器設(shè)計計算 計算單位 壓力容器專用計算軟件？設(shè)計計算條件殼 程管 程設(shè)計壓力ps0.25MPa設(shè)計壓力pt0.25MPa設(shè)計溫度 1s170。C設(shè)計溫度\150。C殼程圓筒內(nèi)徑Di1100mm管箱圓筒內(nèi)徑Di1100mm材料名稱Q245R材料名稱Q245R簡 圖計算內(nèi)容殼程圓筒校核計算前端管箱圓筒校核計算前端管箱封頭（平蓋）校核計算后端管箱圓筒校核計算后端管箱封頭（平蓋）校核計算管箱法蘭校核計算開孔補強設(shè)計計算管板校核計算4.2前端管箱筒體計算計算壓力Pc0.25MPa設(shè)計溫度t150.00C11-1—^__k—■V 內(nèi)徑D1100.00mm1i材料-Q245R （板材）試驗溫度許用應(yīng)力148.00MPa'￡設(shè)計溫度許用應(yīng)力140.00MPa■■—Di—--試驗溫度下屈服點 s245.00MPa1i鋼板負(fù)偏差C10.30mmi腐蝕裕量C22.00mm焊接接頭系數(shù)1.00i厚度及重量計算計算厚度PD.mm_ C——i 一2[€]t4Pc=0.98有效厚度e ?-C1-C2=8.70mm名義厚度J JLJ. J. Z-ln=11.00mm重量331.52Kg壓力試驗時應(yīng)力校核壓力試驗類型液壓試驗試驗壓力值PT=1.25P皿=0.1550 （或由用戶輸入） MPa[€]t壓力試驗允許通過T0.90 ==220.50 MPa的應(yīng)力水平 TT s試驗壓力下_p.（D+?）_T_—T i e—-=9.88MPa圓筒的應(yīng)力1 2?.巾e校核條件T T校核結(jié)果合格壓力及應(yīng)力計算最大允許工作壓力[pj_ _2.19717ieMPa設(shè)計溫度下計算應(yīng)力P（D：+?一）c i et_ 25 _e15.93MPat140.00MPa校核條件t Nt結(jié)論筒體名義厚度大于或等于GB151中規(guī)定的最小厚度11.00mm，合格前端管箱筒體計算計算條件壓力容器專用計算軟件？筒體簡圖計算單位計算單位4.4.#.4后端管箱筒體計算前端管箱封頭計算計算單位 壓力容器專用計算軟件？計算條件橢圓封頭簡圖計算壓力Pc0.25MPa1 ? 1_'設(shè)計溫度t150.00C|- Di ?|內(nèi)徑D.1100.00mm曲面咼度h.275.00mm材料Q245R （板材）設(shè)計溫度許用應(yīng)力t140.00MPa試驗溫度許用應(yīng)力148.00MPa鋼板負(fù)偏差C10.30mm腐蝕裕量C22.00mm焊接接頭系數(shù)1.00厚度及重量計算形狀系數(shù)K=牛+[6 ,02]=1.0000、2T)i_l計算厚度KPD= e—I 一n0只 mm一2[a]t0.5Pe一0.98有效厚度= -C-C=3.70 mme n 1 2最小厚度.=3.00 mmmin名義厚度=6.00 mmn結(jié)論滿足最小厚度要求重量64.59Kg壓力計算最大允許工作壓力2[a]t帕e[Pw]=KD+0.58=0.94024川 i eMPa結(jié)論合格后端管箱筒體計算 計算單位壓力容器專用計算軟件？計算條件筒體簡圖計算壓力P0.25MPa設(shè)計溫度廣150.00C內(nèi)徑D.1100.00mm材料Q245R （板材）試驗溫度許用應(yīng)力148.00MPa■—p—設(shè)計溫度許用應(yīng)力140.00MPa-1■—mm試驗溫度下屈服點245.00MPa鋼板負(fù)偏差C10.30mm腐蝕裕量C22.00mm■■—Di―■-2焊接接頭系數(shù)1.00厚度及重量計算計算厚度PD=2[€]P=0.98cr—有效厚度e ?-C1-C2=8.70mm名義厚度c n 1 2-=11.00mm重量331.52Kg壓力試驗時應(yīng)力校核壓力試驗類型液壓試驗試驗壓力值PT=1.25P皿=0.1550 （或由用戶輸入）[€]tMPa壓力試驗允許通過的應(yīng)力水平 TT0.90 =220.50T sMPa試驗壓力下圓筒的應(yīng)力T=PT.（D.+?。）=9.88T.2?.巾■MPa校核條件T T校核結(jié)果合格壓力及應(yīng)力計算最大允許工作壓力[勺-（基？-2.197171cMPa設(shè)計溫度下計算應(yīng)力P（D.+?.）t=c2*c=15.93cMPat140.00MPa校核條件t Nt結(jié)論筒體名義厚度大于或等于GB151中規(guī)定的最小厚度11.00mm，合格

后端管相封頭計算計算單位 壓力容器專用計算軟件？計算條件橢圓封頭簡圖計算壓力Pc0.25MPa設(shè)計溫度t150.00C內(nèi)徑D.曲面咼度h.1100.00275.00mmmmL材料Q245R （板材）設(shè)計溫度許用應(yīng)力t140.00MPa|- Di試驗溫度許用應(yīng)力148.00MPa鋼板負(fù)偏差C10.30mm腐蝕裕量C22.00mm焊接接頭系數(shù)1.00厚度及重量計算形狀系數(shù)K=牛+[6 ,02]=1.0000、2T)i_l計算厚度KPD= e—I 一n0只 mm一2[a]t0.5Pe一0.98有效厚度= -C-C=3.70 mme n 1 2最小厚度.=3.00 mmmin名義厚度=6.00 mmn結(jié)論滿足最小厚度要求重量64.59Kg壓力計算最大允許工作壓力2[a]t帕e[Pw]=KD+0.58=0.94024川 i eMPa結(jié)論合格4.6殼程圓筒計算殼程圓筒計算 計算單位壓力容器專用計算軟件？計算條件筒體簡圖計算壓力P0.26MPa設(shè)計溫度廣170.00C內(nèi)徑D.1100.00mm材料Q245R （板材）試驗溫度許用應(yīng)力148.00MPa■—p—-■—設(shè)計溫度許用應(yīng)力136.40MPa試驗溫度下屈服點245.00MPas鋼板負(fù)偏差C10.30mm腐蝕裕量C22.00mm■■—Di―■-2焊接接頭系數(shù)1.00___J厚度及重量計算計算厚度PcD：=2[€]t巾,P^=1,05mm有效厚度e ?-C1-C2=8.70mm名義厚度=11.00mm重量2681.98Kg壓力試驗時應(yīng)力校核壓力試驗類型液壓試驗試驗壓力值PT=1.25P皿=0.1550 （或由用戶輸入）[€]tMPa壓力試驗允許通過的應(yīng)力水平 TT0.90 =220.50T sMPa試驗壓力下圓筒的應(yīng)力T=PT.（D+?e）=9.88T 28.巾MPa校核條件T T校核結(jié)果合格壓力及應(yīng)力計算最大允許工作壓力[勺-（D+?）-2?14067ieMPa設(shè)計溫度下計算應(yīng)力也D+8）t—e2?e—16.62eMPat136.40MPa校核條件t Nt結(jié)論筒體名義厚度大于或等于GB151中規(guī)定的最小厚度11.00mm，合格4.7開孔補強計算開孔補強計算 計算單位壓力容器專用計算軟件？接管： C°lE1UIaI2Ia^61U,祖200x6計算方法:GB1504998等面積補強法單孔設(shè) 計 條 件簡 圖計算壓力pc0.25MPa設(shè)計溫度150°CBT to--殼體型式圓形筒體殼體材料 Q245R名稱及類型板材A,-Z,-,--11 i 1」殼體開孔處焊接接頭系數(shù)巾1殼體內(nèi)直徑D.1100mm1殼體開孔處名義厚度6n11mmq1殼體厚度負(fù)偏差C10.3mm殼體腐蝕裕量C22mm殼體材料許用應(yīng)力［。卜140MPa接管實際外伸長度200mm接管實際內(nèi)伸長度0mm接管材料名稱及類型16Mn（熱軋）管材接管焊接接頭系數(shù)1接管腐蝕裕量2mm補強圈材料名稱凸形封頭開孔中心至封頭軸線的距離mm補強圈外徑mm補強圈厚度mm接管厚度負(fù)偏差C1t0.75mm補強圈厚度負(fù)偏差C1rmm接管材料許用應(yīng)力［。卜181MPa補強圈許用應(yīng)力［o］tMPa開 孑L 補 強 計 算殼體計算厚度50.983mm接管計算厚度510.13mm補強圈強度削弱系數(shù)打0接管材料強度削弱系數(shù)fr1開孔直徑d193.5mm補強區(qū)有效寬度B387mm接管有效外伸長度h134.07mm接管有效內(nèi)伸長度h20mm開孔削弱所需的補強面積A190.2mm2殼體多余金屬面枳A11493mm2接管多余金屬面枳A2212.6mm2補強區(qū)內(nèi)的焊縫面積A336mm2A1+A2+A3=1742mm2,大于A,不需另加補強。補強圈面枳a4mm2A-(A1+A2+A3)mm2結(jié)論：補強滿足要求，不需另加補強。

開孔補強計算 計算單位壓力容器專用計算軟件？接管： C°lE1UIa-aI-^O1U,祖150x4.5計算方法:GB1504998等面積補強法單孔設(shè) 計 條 件簡 圖計算壓力pc0.25MPa設(shè)計溫度150°C— ■-殼體型式橢圓形封頭￡板141 i .-必g豆殼體材料 Q245R名稱及類型板材殼體開孔處焊接接頭系數(shù)巾1殼體內(nèi)直徑D.1100mm1殼體開孔處名義厚度6n6mm-?-殼體厚度負(fù)偏差C10.3mm殼體腐蝕裕量C2mm殼體材料許用應(yīng)力［0］t140MPa橢圓形封頭長短軸之比 2接管實際外伸長度200mm接管實際內(nèi)伸長度0mm接管材料名稱及類型16Mn（熱軋）管材接管焊接接頭系數(shù)1接管腐蝕裕量2mm補強圈材料名稱凸形封頭開孔中心至封頭軸線的距離mm補強圈外徑mm補強圈厚度mm接管厚度負(fù)偏差C1t0.562mm補強圈厚度負(fù)偏差C1rmm接管材料許用應(yīng)力［。卜181MPa補強圈許用應(yīng)力［。卜MPa開 孑L 補 強 計 算殼體計算厚度50.884mm接管計算厚度510.097mm補強圈強度削弱系數(shù)打0接管材料強度削弱系數(shù)fr1開孔直徑d146.1mm補強區(qū)有效寬度B292.2mm接管有效外伸長度h125.64mm接管有效內(nèi)伸長度h20mm開孔削弱所需的補強面積A129.2mm2殼體多余金屬面枳A1411.4mm2接管多余金屬面枳A294.37mm2補強區(qū)內(nèi)的焊縫面積A320.25mm2A1+A2+A3=526.1mm2,大于A,不需另加補強。補強圈面枳A4mm2A-(A1+A2+A3)mm2結(jié)論：補強滿足要求，不需另加補強。開孔補強計算 計算單位壓力容器專用計算軟件？接管：°61ElUIaI2ia^61U,祖200x6計算方法:GB1504998等面積補強法單孔設(shè) 計 條 件簡 圖計算壓力pc0.261MPa設(shè)計溫度150°C— ■-殼體型式圓形筒體￡板141 i .-必g豆殼體材料 Q245R名稱及類型板材殼體開孔處焊接接頭系數(shù)巾1殼體內(nèi)直徑D.1100mm1殼體開孔處名義厚度6n11mm-?-殼體厚度負(fù)偏差C10.3mm殼體腐蝕裕量C2mm殼體材料許用應(yīng)力［0］t140MPa接管實際外伸長度200mm接管實際內(nèi)伸長度0mm接管材料名稱及類型16Mn（熱軋）管材接管焊接接頭系數(shù)1接管腐蝕裕量2mm補強圈材料名稱凸形封頭開孔中心至封頭軸線的距離mm補強圈外徑mm補強圈厚度mm接管厚度負(fù)偏差C1t0.75mm補強圈厚度負(fù)偏差C1rmm接管材料許用應(yīng)力［。卜181MPa補強圈許用應(yīng)力［。卜MPa開 孑L 補 強 計 算殼體計算厚度51.026mm接管計算厚度510.136mm補強圈強度削弱系數(shù)打0接管材料強度削弱系數(shù)fr1開孔直徑d193.5mm補強區(qū)有效寬度B387mm接管有效外伸長度h134.07mm接管有效內(nèi)伸長度h20mm開孔削弱所需的補強面積A198.4mm2殼體多余金屬面枳A11485mm2接管多余金屬面枳A2212.2mm2補強區(qū)內(nèi)的焊縫面積A336mm2A1+A2+A3=1733mm2,大于A,不需另加補強。補強圈面枳A4mm2A-(A1+A2+A3)mm2結(jié)論：補強滿足要求，不需另加補強。開孔補強計算 計算單位壓力容器專用計算軟件？接管：°61ElUIa-aI-^61U,祖150x4.5計算方法:GB1504998等面積補強法單孔設(shè) 計 條 件簡 圖計算壓力pc0.261MPa設(shè)計溫度150°C— ■-殼體型式橢圓形封頭￡板141 i .-必g豆殼體材料 Q245R名稱及類型板材殼體開孔處焊接接頭系數(shù)巾1殼體內(nèi)直徑D.1100mm1殼體開孔處名義厚度6n6mm-?-殼體厚度負(fù)偏差C10.3mm殼體腐蝕裕量C2mm殼體材料許用應(yīng)力［0］t140MPa橢圓形封頭長短軸之比 2接管實際外伸長度200mm接管實際內(nèi)伸長度0mm接管材料名稱及類型16Mn（熱軋）管材接管焊接接頭系數(shù)1接管腐蝕裕量2mm補強圈材料名稱凸形封頭開孔中心至封頭軸線的距離mm補強圈外徑mm補強圈厚度mm接管厚度負(fù)偏差C1t0.562mm補強圈厚度負(fù)偏差C1rmm接管材料許用應(yīng)力［。卜181MPa補強圈許用應(yīng)力［。卜MPa開 孑L 補 強 計 算殼體計算厚度50.923mm接管計算厚度510.102mm補強圈強度削弱系數(shù)打0接管材料強度削弱系數(shù)fr1開孔直徑d146.1mm補強區(qū)有效寬度B292.2mm接管有效外伸長度h125.64mm接管有效內(nèi)伸長度h20mm開孔削弱所需的補強面積A134.8mm2殼體多余金屬面枳A1405.9mm2接管多余金屬面枳A294.15mm2補強區(qū)內(nèi)的焊縫面積A320.25mm2A1+A2+A3=520.3mm2,大于A,不需另加補強。補強圈面枳A4mm2A-(A1+A2+A3)mm2結(jié)論：補強滿足要求，不需另加補強。開孔補強計算 計算單位壓力容器專用計算軟件？接管：AAOO1U,祖26乂3計算方法:GB1504998等面積補強法單孔設(shè) 計 條 件簡 圖計算壓力pc0.261MPa設(shè)計溫度170°C— ■-殼體型式圓形筒體￡板141 i .-必g豆殼體材料 Q245R名稱及類型板材殼體開孔處焊接接頭系數(shù)巾1殼體內(nèi)直徑D.1100mm1殼體開孔處名義厚度6n11mm-?-殼體厚度負(fù)偏差C10.3mm殼體腐蝕裕量C2mm殼體材料許用應(yīng)力［0］t136.4MPa接管實際外伸長度200mm接管實際內(nèi)伸長度0mm接管材料名稱及類型16Mn（熱軋）管材接管焊接接頭系數(shù)1接管腐蝕裕量2mm補強圈材料名稱凸形封頭開孔中心至封頭軸線的距離mm補強圈外徑mm補強圈厚度mm接管厚度負(fù)偏差C1t0.375mm補強圈厚度負(fù)偏差C1rmm接管材料許用應(yīng)力［。卜176.6MPa補強圈許用應(yīng)力［。卜MPa開 孑L 補 強 計 算殼體計算厚度51.053mm接管計算厚度510.015mm補強圈強度削弱系數(shù)打0接管材料強度削弱系數(shù)fr1開孔直徑d24.75mm補強區(qū)有效寬度B52.75mm接管有效外伸長度h18.617mm接管有效內(nèi)伸長度h20mm開孔削弱所需的補強面積A26.05mm2殼體多余金屬面枳A1214.1mm2接管多余金屬面枳A210.52mm2補強區(qū)內(nèi)的焊縫面積A39mm2A1+A2+A3=233.6mm2,大于A,不需另加補強。補強圈面枳A4mm2A-(A1+A2+A3)mm2結(jié)論：補強滿足要求，不需另加補強。延長部分兼作法蘭固定式管板 設(shè)計單位 壓力容器專用計算軟件？設(shè)計計算條件簡 圖殼程圓筒設(shè)計壓力 ps0.25MPa設(shè)計溫度 Ts170C平均金屬溫度ts126.4C1裝配溫度 to15Cs材料名稱Q245R設(shè)計溫度下許用應(yīng)力［可，136.4Mpa平均金屬溫度下彈性模量Es1.899e+05Mpa平均金屬溫度下熱膨脹系數(shù)電1.172e-05mm/mm。C殼程圓筒內(nèi)徑D.1100mm殼程圓筒名義厚度 s11mm殼程圓筒有效厚度 “8.7mm殼體法蘭設(shè)計溫度下彈性模量E；1.878e+05MPa殼程圓筒內(nèi)直徑橫截面積A=0.25兀D29.503e+05mm2殼程圓筒金屬橫截面積As=^?s（Di+?s）3.03e+04mm2管箱圓筒設(shè)計壓力pt0.25MPa設(shè)計溫度T150。C材料名稱Q245R設(shè)計溫度下彈性模量Eh1.92e+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）?h11mm管箱圓筒有效厚度 he8.7mm管箱法蘭設(shè)計溫度下彈性模量E；1.89e+05MPa換熱管材料名稱20(GB8163)管子平均溫度t101。C設(shè)計溫度下管子材料許用應(yīng)力［5tt136.4MPa設(shè)計溫度下管子材料屈服應(yīng)力bts204.4MPa設(shè)計溫度下管子材料彈性模量Et1.878e+05MPa平均金屬溫度下管子材料彈性模量Et1.91e+05MPa平均金屬溫度下管子材料熱膨脹系數(shù),t1.154e-05mm/mm。C管子外徑d25mm管子壁厚⑶2.5mm

管子根數(shù)n895換熱管中心距S32mm換一根官子金屬橫截面積a一（d—8）t t176.7mm2換熱管長度L9000mm管子有效長度（兩管板內(nèi)側(cè)間距）L,8900mm管束模數(shù)虬=Etna/LD.3085MPa管子回轉(zhuǎn)半徑i=0.25Jd2+(d—28)2t8.004mm熱4500mm官子受壓失穩(wěn)當(dāng)里長度1cr系數(shù)Cr=，苗2Et/…tt s134.7比值l/icr562.2管子穩(wěn)定許用壓應(yīng)力(C<_L) [Q]=兀2氣Cr<—i LJcr 2(lji)2cr2.932MPa管管子穩(wěn)定許用壓應(yīng)力（c＞丄）［…］=斗＜1—4］r1 cr2\_ 2CJrMPa材料名稱20R（熱軋）設(shè)計溫度L170。C管設(shè)計溫度下許用應(yīng)力［b］tr123.8MPa設(shè)計溫度下彈性模量Ep1.878e+05MPa管板腐蝕裕量C4mm管板輸入厚度8n50mm管板計算厚度846mm隔板槽面積（包括拉桿和假官區(qū)面積）^d0mm2板管板強度削弱系數(shù)‘0.4管板剛度削弱系數(shù)'0.4管子加強系數(shù)K2=1318%JEna/EL8‘ K=8 t p5.589管板和管子連接型式強度脹加密封焊管板和管子脹接（焊接）高度132mm脹接許用拉脫應(yīng)力［q］4MPa焊接許用拉脫應(yīng)力［q］MPa

管箱法AA材料名稱Q245R管箱法蘭厚度€"f65mm法蘭外徑D1230mmf基本法蘭力矩Mm1.045e+07Nmm管程壓力操作工況下法蘭力Mp9.361e+06Nmm法蘭寬度bf,（Df-D；）/265mm比值€/D0.007909比值€/D0.05909f 系數(shù)C"（按€/Di,€的,查vvGB151-1999>>圖25）0.00系數(shù)”（按€/D；,€”D；,查《GB151-1999>>圖26）0.0002611旋轉(zhuǎn)剛度K,—[2E"bff12D?bf‘2€f'、DJ3+E?"]h7.079MPa殼體法AA材料名稱20R（熱軋）殼體法蘭厚度€,f50mm法蘭外徑d1230mmf法蘭寬度bf,（Df—D.）/265mm比值€/D0.007909比值€'/D0.04545系數(shù)C',按€h/D.,€”D],查<<GB151-1999>>圖250.00系數(shù)E,按€/^,€p.,查<<GB151-1999>>圖260.0002099旋轉(zhuǎn)剛度K',-Ir2Efbff12D.+bf1*|?Es3']4.634MPa法蘭外徑與內(nèi)徑之比K，D/Df i1.118殼體法蘭應(yīng)力系數(shù)Y（按K查<<GB150—1998>>表9-5）17.38旋轉(zhuǎn)剛度無量綱參數(shù)K,n與f~4Kt0.00118膨脹節(jié)總體軸向剛度k2（）0N/mm

管板第一彎矩系數(shù)(按K,K查vvGB151-1999>>圖27)mf 10.161系系數(shù)€叫€= 1KK24.48系數(shù)(按KK查VVGB151—98>>圖29)Gtf 23.774換熱管束與不帶膨脹節(jié)殼體剛度之比q=EnaEA5.247數(shù)換熱管束與帶膨脹節(jié)殼體剛度之比Q=EtyA,KexL)爲(wèi) EAKLssex管板第二彎矩系數(shù)(按K,Q或q查<<GB151-1999>>圖28(a)或(b))mex 23.32系數(shù)(帶膨脹節(jié)時q代替Q)m=一m一6 1 2K(Q,G2)0.0016計系數(shù)(按K,Q或Q查圖30)Gex o0.004969法蘭力矩折減系數(shù)&=K』(Kf,G)0.1919管板邊緣力矩變化系數(shù)?m= 1—K/K”f f1.181算法蘭力矩變化系數(shù)?m=?MK/K"/ y/0.7733管管板開孔后面積At=A-0.25nnd25.11e+05mm2板參管板布管區(qū)面枳(三角形布管) a=0.866nS2,A_. t d(正方形布官)A=nS2,A7.937e+05mm2數(shù)管板布管區(qū)當(dāng)量直徑D=寸4A/兀t t1005mm系數(shù)X=A/Al0.5377系系數(shù)P=na/A0.3095數(shù)系數(shù)Z=0.4,0.6X(1,Q)/X7.371計系數(shù)(帶膨脹節(jié)時Q代替Q)Z=0.4(1,P),(0.6,Q)/Xex t11.4算管板布管區(qū)當(dāng)量直徑與殼體內(nèi)徑之比p=D/Dt t i0.9139管板周邊不布管區(qū)無量綱寬度k=K(1-pt)0.4813

僅有殼程壓力Ps作用下的危險組合工況(P，=0)不計溫差應(yīng)力計溫差應(yīng)力換熱管與殼程圓筒熱膨脹變形差€=a(t-t)_a(ts-t)tt0 ss00.0-0.0003135當(dāng)量壓力組合P，P0.250.25MPac s有效壓力組合P,…P+pyEa ss t1.843-16.68MPa基本法蘭力矩系數(shù)M,4、m 入兀D3Pia0.01009-0.001114管板邊緣力矩系數(shù)M,Mm+(△M)M10.011980.0007763管板邊緣剪力系數(shù)v,wM0.29330.019管板總彎矩系數(shù)m,mi+m2』1+v0.87740.2199系數(shù)氣僅用于m〉0時Gr=3m討K0.18890.04734系數(shù)G1i當(dāng)m>0時，按K和m查圖31(a)實線當(dāng)m<0時，按K和m查圖31(b)0.099640.1886系數(shù)G m>0,G=maxG,G),1 i 1e1im<0,G=G0.18890.1913管板徑向應(yīng)力系數(shù)帶膨脹節(jié)Q為Qex1 1ia=1(1+v)gr 14Q+G20.006770.005402管板布管區(qū)周邊處徑向應(yīng)力系數(shù)a=_3m(1+v)r4K(Q+G)20.016920.003342管板布管區(qū)周邊處剪切應(yīng)力系數(shù)C=11+vp4Q+G20.035840.02824MM-(&M)Mws m f