1、<p><b>　　1 緒論</b></p><p><b>　　1.1 課題背景</b></p><p>　　隨著世界性的能源危機(jī)波及到了裝備制造業(yè)及石油化工這些耗材及耗能的大戶，以及國家節(jié)能減排長期國策的確立，作為能量回收裝備—熱交換設(shè)備的提高傳熱效能及降低能耗的研究被提高到了很重要的地位。這些研究歸納為以下幾個(gè)方面：</

2、p><p>　　（1）傳熱與流動(dòng)研究：旨在提髙傳熱及壓降計(jì)算的準(zhǔn)確性，尋求提髙傳熱效率，降低壓降的途徑。這方面研究主要涉及到：物性模擬研究、分析設(shè)計(jì)研究（如溫度場(chǎng)、流動(dòng)分布的模擬研究等）、傳熱及流動(dòng)試驗(yàn)和工藝計(jì)算軟件的開發(fā)等。</p><p>　　（2）換熱設(shè)備大型化、新型熱交換設(shè)備的開發(fā)及降低能耗、節(jié)水的研究。</p><p>　　（3）強(qiáng)化傳熱的研究：如強(qiáng)化傳熱管研

3、究、板管的研究（如板殼式、板空冷等）。</p><p>　?。?）材料研究（相容性及經(jīng)濟(jì)性的結(jié)合）。</p><p>　?。?）抗腐蝕及控制結(jié)垢的研究（涉及使用壽命及保持傳熱效率）。</p><p>　　1.2國內(nèi)外發(fā)展概況</p><p>　　換熱器是進(jìn)行熱交換操作的通用工藝設(shè)備，被廣泛應(yīng)用于各個(gè)工業(yè)部門，尤其在石油、化工生產(chǎn)中應(yīng)用更為廣泛

4、。換熱器分類方式多樣，按照其工作原理可分為：直接接觸式換熱器、蓄能式換熱器和間壁式換熱器三大類，其中間壁式換熱器用量最大，據(jù)統(tǒng)計(jì)，這類換熱器占總用量的99%。間壁式換熱器又可分為管殼式和板殼式換熱器兩類，其中管殼式換熱器以其高度的可靠性和廣泛的適應(yīng)性，在長期的操作過程中積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，其設(shè)計(jì)資料比較齊全，在許多國家都有了系列化標(biāo)準(zhǔn)。近年來盡管管殼式換熱器也受到了新型換熱器的挑戰(zhàn),但由于管殼式熱交換器具有結(jié)構(gòu)簡單、牢固、操作彈性大、應(yīng)用

5、材料廣等優(yōu)點(diǎn),管殼式換熱器目前仍是化工、石油和石化行業(yè)中使用的主要類型換熱器,尤其在高溫、高壓和大型換熱設(shè)備中仍占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。目前，我國已制定了列管式換熱器的系列標(biāo)準(zhǔn)，但還有很多場(chǎng)合，所用列管式換熱器是根據(jù)生產(chǎn)要求設(shè)計(jì)的非定型設(shè)備。</p><p>　　管殼式換熱器的效率問題是設(shè)計(jì)的核心。多年以來，國內(nèi)外學(xué)者對(duì)列管式換熱器的研究工作從來都沒有間斷過，目前研究的焦點(diǎn)主要集中在高溫、高壓和大型換熱設(shè)備，如何優(yōu)化它們的

6、結(jié)構(gòu)以提高其傳熱效果。這方面的研究進(jìn)展對(duì)于改善石油、化工、醫(yī)藥、食品等眾多生產(chǎn)領(lǐng)域的生產(chǎn)工藝、節(jié)省能源消耗、降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)能力，具有十分重要的意義。</p><p>　　1.3 設(shè)計(jì)目的與要求</p><p>　　通過此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識(shí)和基本技能，提高分析與解決實(shí)際問題的能力，使學(xué)生得到從事實(shí)際工作所必需的基本訓(xùn)練和進(jìn)行科學(xué)研究工作的初步能

7、力。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)通過U型管換熱器強(qiáng)度設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)合起來，掌握典型過程設(shè)備設(shè)計(jì)的一般程序，初步掌握科學(xué)研究的基本方法與科學(xué)論文的寫作技巧與規(guī)范。</p><p>　　本設(shè)計(jì)要求我們熟悉過程設(shè)備設(shè)計(jì)的基本方法跟程序，熟悉相關(guān)的國家級(jí)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，掌握設(shè)計(jì)方法跟程序，能獨(dú)立完成課題所規(guī)定的內(nèi)容。</p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計(jì)將通過把工藝設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)結(jié)合起來，進(jìn)行完整的換熱器設(shè)計(jì)，掌握化工設(shè)

8、備設(shè)計(jì)的一般方法和步驟，熟悉和了解有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及相應(yīng)的設(shè)計(jì)規(guī)范，培養(yǎng)綜合運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)去分析、解決實(shí)際問題的能力，使我們受到本專業(yè)工程師的系統(tǒng)訓(xùn)練。</p><p><b>　　1.4 課題簡介</b></p><p>　　換熱器是在工業(yè)生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)物料之間熱量傳遞過程的一種設(shè)備，故又稱熱交換器。它是化工、煉油、動(dòng)力和原子能及許多工業(yè)部門廣泛應(yīng)用的一種通

9、用設(shè)備，是保證工藝流程和條件，利用二次能源實(shí)現(xiàn)余熱回收和節(jié)約能源的主要設(shè)備。在化工廠換熱器約占總投資的10-20%；由于工藝流程不同，生產(chǎn)中往往進(jìn)行著加熱、冷卻、蒸發(fā)或冷凝等過程。通過換熱器熱量從溫度較高的流體傳遞給溫度較低的流體，以滿足工藝需求。</p><p>　　1.4.1 U型管式換熱器</p><p>　　換熱設(shè)備有多種多樣的形式，每種結(jié)構(gòu)形式的換熱設(shè)備都有其本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工

10、作特性，有些結(jié)構(gòu)形式，在某中情況下使用是好的，但是，在另外的情況下，卻不太適合，或就根本不能使用。根據(jù)管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可分為固定管板式、浮頭式、U型管式和填料函式四類。</p><p>　　U型管式管式換熱器的典型結(jié)構(gòu)如圖1-1所示，U形管式換熱器僅有一個(gè)管板，管子兩端均固定于同一管板上。此類換熱器的特點(diǎn)是管束可以自由伸縮，不會(huì)因管殼之間的溫差而產(chǎn)生熱應(yīng)力，熱補(bǔ)償性能好；管程為雙管程，流程較長，流速較高，

11、傳熱性能較好；承壓能力強(qiáng)；管束可從殼體內(nèi)抽出，便于檢修和清洗，且結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)便宜。缺點(diǎn)是管內(nèi)清洗不便，管束中間部分的管子難以更換，又因最內(nèi)層管子彎曲半徑不能太小，在管板中心部分布管不緊湊，所以管子數(shù)不能太多，且管束中心部分存在間隙，使殼程流體易于短路而影響殼程換熱。此外，為了彌補(bǔ)彎管后管壁的減薄，直管部分需用壁較厚的管子。這就影響了它的使用場(chǎng)合，僅宜用于管殼壁溫相差較大，或殼程介質(zhì)易結(jié)垢而管程介質(zhì)清潔及不易結(jié)垢，高溫、高壓、腐蝕性強(qiáng)的

12、情形。</p><p>　　圖1-1 U型管換熱器結(jié)構(gòu)簡圖</p><p>　　1.4.2 換熱器選型</p><p>　　換熱器選型時(shí)，需要考慮的因素很多，主要是流體的性質(zhì)；壓力、溫度及允許壓力降的范圍；對(duì)清洗、維修的要求；材料價(jià)格；使用壽命等。</p><p>　　流體的種類、導(dǎo)熱率、粘度等物理性質(zhì)，以及腐蝕性、熱敏性等化學(xué)性質(zhì)，對(duì)換

13、熱器選型有很大的影響。而在本設(shè)計(jì)中是環(huán)氧乙烷與冷卻水熱交換，由于環(huán)氧乙烷溫度較高，而且處理量大、易腐蝕。綜合考慮，本設(shè)計(jì)選用U型管式換熱器。</p><p>　　2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[5][6]</p><p>　　表2-1 設(shè)計(jì)條件表</p><p>　　2.1 殼體、管箱殼體和封頭設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1.1 殼體的設(shè)計(jì)</p

14、><p><b>　　圓筒公稱直徑</b></p><p>　　據(jù)前面計(jì)算所知，圓筒的內(nèi)公稱直徑為700mm > 400mm，采用卷制圓筒。</p><p><b>　　圓筒厚度</b></p><p>　　圓筒的最小厚度應(yīng)按GB 151-89第三章計(jì)算，但圓筒的最小厚度不得小于表2-2的規(guī)定。&

15、lt;/p><p>　　表2-2碳素鋼或低合金鋼圓筒的最小厚度mm</p><p><b>　　管箱殼體</b></p><p>　?。?）管箱短節(jié)及其開孔應(yīng)按GB 151-89的有關(guān)要求設(shè)計(jì)，管箱短節(jié)的最小厚度不得小于表2-2的規(guī)定，取實(shí)際厚度為10mm。</p><p>　　（2）多程管箱的內(nèi)直徑深度l應(yīng)保證兩

16、程之間的最小流通面積不小于每程管子流通面積的1. 3倍，如圖2-1；當(dāng)操作允許時(shí)也可以等于每程管子的流通面積。</p><p>　?。?）分程隔板的最小厚度不得小于表2-3的規(guī)定，取隔板的最小厚度為10mm，如圖2-2</p><p>　　2.1.3 封頭設(shè)計(jì)[7]</p><p>　　按工作原理，設(shè)計(jì)封頭應(yīng)為受壓的橢圓形封頭。采用長軸和短軸比為2的標(biāo)準(zhǔn)型封頭，如

17、表2-3。</p><p>　　圖2-1管箱的最小內(nèi)側(cè)深度示意圖</p><p>　　表2-3分程隔板的最小厚度mm</p><p>　　圖2-2 分程隔板與管板的連接示意圖</p><p>　　橢圓形封頭是由半個(gè)橢圓球和高度為h的短圓筒（即封頭直邊）構(gòu)成，直邊的作用是避免筒體與封頭連接的環(huán)焊縫受到邊緣應(yīng)力的影響。</p

18、><p>　　封頭壁厚（不包括壁厚附加量）應(yīng)小于封頭直徑的0.30%。</p><p>　　2.2 進(jìn)出口設(shè)計(jì)</p><p>　　2.2.1 接管的要求：</p><p>　　接管應(yīng)與殼體內(nèi)表面齊平；</p><p>　　接管應(yīng)盡量沿著殼體的徑向或軸向設(shè)置；</p><p>　　接管與外部線可

19、采用焊接連接；</p><p>　　在設(shè)計(jì)溫度下，接管法蘭不采用整體法蘭；</p><p>　　必要時(shí)可設(shè)置溫度及接口、壓力表接口及液面計(jì)接口。</p><p>　　圖2-3橢圓形封頭示意圖</p><p>　　2.2.2 接管直徑的計(jì)算</p><p>　　確定接管直徑的基本公式仍用連續(xù)性方程式，經(jīng)簡化之后的計(jì)算

20、公式為：</p><p><b>　　（2-1）</b></p><p>　　對(duì)計(jì)算出來的管徑進(jìn)行圓整，取最近的標(biāo)準(zhǔn)管徑。</p><p>　?。?）接管上設(shè)置溫度及接口、壓力表接口及液面計(jì)接口。</p><p>　?。?）對(duì)于不能利用接管（或接口）進(jìn)行放氣和排氣的換熱器，應(yīng)在管程和殼體的最高點(diǎn)設(shè)置放氣口，最低點(diǎn)設(shè)置排液

21、口，且最小公稱直徑為20mm。</p><p>　　2.2.3 接管的外伸長度</p><p>　　接管的外伸長度也叫接管的伸出長度，接管法蘭面到殼體（管箱殼體）外壁的長度，可按下式計(jì)算：</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　除上式計(jì)算外，接管外伸長度也可取為200mm。</p&g

22、t;<p>　　2.2.4 接管與筒體、管箱殼體的連接</p><p>　?。?）結(jié)構(gòu)型式：接管與殼體、管箱殼體（包括封頭）連接的形式，可采用插入式焊接結(jié)構(gòu)，一般接管不能凸出與殼體內(nèi)表面。</p><p>　?。?）開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算：具體過程見強(qiáng)度計(jì)算。</p><p>　　2.2.5 接管的最小位置</p><p>　　在換熱

23、器的設(shè)計(jì)中，為使換熱器面積得到充分利用，殼程進(jìn)出口接管應(yīng)盡量靠近兩端管板，而管箱進(jìn)出口接管因盡量靠近管箱法蘭，可縮短管箱殼體長度，減輕設(shè)備質(zhì)量。然而，為力保設(shè)備的制造、安裝、管口距底的距離也不應(yīng)靠的太近，它受到最小位置的限制。</p><p>　?。?）殼程接管位置的最小尺寸</p><p>　　殼程接管的最小位置，見圖2-4，可按下列公式計(jì)算：</p><p>&

24、lt;b>　　帶補(bǔ)強(qiáng)圈接管</b></p><p><b>　?。?-3）</b></p><p><b>　　無補(bǔ)強(qiáng)圈接管</b></p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　由于本設(shè)計(jì)中殼程接管放氣空均加補(bǔ)強(qiáng)圈，故根據(jù)公式（2-3）

25、計(jì)算得接管最小位置為306mm。</p><p>　　圖2-4 殼程接管的最小位置示意圖</p><p>　?。?）管箱接管位置的最小尺寸</p><p>　　管箱接管的最小位置，見圖2-4，可按下列公式計(jì)算：</p><p><b>　　① 帶補(bǔ)強(qiáng)圈接管</b></p><p><b&g

26、t;　?。?-5）</b></p><p><b>　　② 無補(bǔ)強(qiáng)圈接管</b></p><p><b>　?。?-6）</b></p><p>　　式中： b——管板厚度，mm；</p><p>　　L1/L2——?dú)こ?管箱接管位置最小尺寸，mm；</p><p&g

27、t;　　C——補(bǔ)強(qiáng)圈外邊緣（無補(bǔ)強(qiáng)圈時(shí)，管外側(cè)）至管板（或法蘭）與殼體連接焊縫之間的距離，mm；</p><p>　　——補(bǔ)強(qiáng)圈外徑，mm；</p><p>　　——接管外徑，mm。</p><p>　　2.3 管板與換熱管</p><p><b>　　2.3.1 管板</b></p><p>

28、;　?。?）材料：不銹鋼 1Cr18Ni9Ti</p><p><b>　?。?）厚度</b></p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求，為方便換熱管的清洗，管板設(shè)計(jì)成可拆連接，采用焊接連接，管板的最小厚度δmin（不包括腐蝕裕量）見表2-4；取δmin=20mm（包括腐蝕裕量C2=2mm）</p><p>　　表2-4管板的最小厚度m

29、m</p><p><b>　?。?）布管</b></p><p>　?、?換熱管的排列形式，見圖2-5，本設(shè)計(jì)選擇正三角形排列形式，如下圖：</p><p>　　圖2-5換熱管的排列示意圖</p><p><b>　?、?換熱管中心距</b></p><p>　　換熱管中

30、心距一般不小于1.25倍的換熱管外徑。常用換熱管中心距見表2-5。</p><p>　　表2-5 常用換熱管中心距mm</p><p>　　根據(jù)表中要求，取換熱管中心距為s=25mm。</p><p>　　布管限定圓按表2-5確定。</p><p>　　圖2-6 管板中管孔的分布示意圖</p><p>　

31、　表2-6 布管限定表（a）</p><p>　　表2-7 布管限定表（b） mm </p><p>　　表2-8 布管限定表（c） mm </p><p><b>　　從表中可得：</b></p><p><b>

32、　　b=5mm，，</b></p><p><b>　　mm</b></p><p>　　且不小于10mm，??；</p><p>　?。?）管程分程：根據(jù)設(shè)計(jì)要求，采用2管程結(jié)構(gòu)，布置形式可參照?qǐng)D2-7，并應(yīng)考慮：盡可能使各管程的換熱管數(shù)大致相等，分程隔板槽形狀簡單，密封面長度較短。</p><p>　　圖2

33、-7 分程隔板的布置形式示意圖</p><p>　　殼程進(jìn)出口處的布管，應(yīng)考慮殼體內(nèi)壁與管束之間的流通面積和介質(zhì)進(jìn)出口管處的流通面積相當(dāng)。</p><p>　　管孔：Ⅱ級(jí)換熱器的換熱管和管孔直徑允許偏差按表2-9（b）規(guī)定。</p><p>　　根據(jù)表中要求，取管孔直徑為，。</p><p>　　表2-9（b）II級(jí)換熱器換熱管和管孔直徑允許

34、偏差mm</p><p><b>　?。?）拉桿孔</b></p><p>　　拉桿與管板采用螺紋連接，螺紋結(jié)構(gòu)見圖2-8。</p><p>　　圖2-8 拉桿與管板的螺紋連接示意圖</p><p><b>　　螺孔深度l2為：</b></p><p>　　式中：dn

35、——拉桿螺孔公稱直徑，mm。</p><p><b>　?。?）管板密封面</b></p><p>　?、?管板與法蘭連接的結(jié)構(gòu)尺寸及制造、檢驗(yàn)要求等按JB 1157-1164-82《壓力容器法蘭》的規(guī)定。</p><p>　?、?分程隔板槽：槽深一般不小于4mm；分程隔板槽寬度為：取12mm；分程隔板槽拐角處倒角為45°，倒角寬度b

36、為分程墊片的圓角半徑R加1-2mm。</p><p>　　2.3.2 換熱管</p><p><b>　?。?）換熱管長度</b></p><p>　?、?換熱管采用lCrl8Ni9Ti，外徑，內(nèi)徑，管長</p><p>　?、?根據(jù)換熱面積A=291.60m2，由JB/T 4717 表4查得U型管換熱器系列，由參數(shù)如

37、下：</p><p>　　管數(shù)：中心管排數(shù)：27管程流通面積：0.0492</p><p>　　根據(jù)以上條件，可布管如下：</p><p><b>　　管子布置間距 </b></p><p>　　（折流板圓缺部分中的傳熱管122跟，4跟折流板固定桿）</p><p>　　排，（沒有旁通擋板

38、）</p><p><b>　　流板數(shù)為：塊</b></p><p>　　折流板為缺25%的圓缺形折流板。</p><p>　?。?）換熱管的規(guī)格和尺寸偏差</p><p>　　換熱管的規(guī)格和尺寸偏差按GB 8163-87《輸送流體用無縫鋼管》和GB 2270-80《不銹鋼無縫鋼管》的規(guī)定，常用規(guī)格如表2-10。<

39、/p><p>　　選用Ⅱ級(jí)換熱器標(biāo)準(zhǔn)，，其中厚度偏差為15%。</p><p>　　表2-10常用換熱管的規(guī)格和尺寸偏差 mm</p><p>　　表2-10彎管最小彎曲半徑mm</p><p>　　圖2-9 U型半最小半徑示意圖</p><p>　　U形彎曲管段彎曲的最小厚度按下式計(jì)算</

40、p><p><b>　　（2-7）</b></p><p>　　式中： d——換熱管外徑，mm；</p><p>　　R——彎曲管的彎曲半徑，mm；</p><p>　　δo——彎曲錢管子的最小壁厚，mm；</p><p>　　δ1——直管段的計(jì)算壁厚，mm。</p><p>

41、　　2.4 殼體與管板、管板與法蘭及換熱管的連接</p><p>　　管板與殼體連接形式分為兩類，一是不可拆卸，如固定管板，管板與殼體使用焊接連接。一是可拆卸式，如U型管、浮頭及填料函是滑動(dòng)管板式換熱器。</p><p>　　因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)目的是設(shè)計(jì)U型管換熱器，故選擇可拆式換熱器，對(duì)于可拆卸式換熱器，管板本身不直接與殼體相連，而通過殼體上法蘭或夾持在法蘭之間固定。</p>&

42、lt;p>　　2.4.1 殼體與管板的連接</p><p>　　因?yàn)檫x擇的是可拆式連接，管板夾持在法蘭之間，因此管板不與殼體相連。</p><p>　　2.4.2 管板與法蘭的連接</p><p>　　可拆式換熱器的管板，因管束經(jīng)常抽出清洗、維修，所以管板與殼體不采用焊接形式，而故做成可拆式，固定在殼體法蘭與管箱法蘭之間，采用夾持形式。此情形適應(yīng)于材料為不

43、銹鋼或有色金屬制的管板，這種結(jié)構(gòu)省材，且質(zhì)量輕。</p><p>　　2.4.3 換熱器與管板的連接</p><p>　?。?）根據(jù)設(shè)計(jì)要求，換熱管與管板的連接采用焊接。</p><p><b>　?。?）結(jié)構(gòu)尺寸</b></p><p>　　結(jié)構(gòu)型式及尺寸按表2-12和圖2-10的規(guī)定</p><

44、p>　　表2-12 換熱管外徑 mm</p><p>　　圖2-10 換熱管伸出長度示意圖</p><p>　　2.5 其他各部件結(jié)構(gòu)</p><p>　　2.5.1 折流板和支持板</p><p>　　常用的折流板和支持板的形式有弓形和圓盤和圓環(huán)形兩種，本設(shè)計(jì)中采用25%Di的單弓形折流板，如圖2-11。</p

45、><p>　　圖2-11 折流板示意圖</p><p><b>　?。?）折流板尺寸</b></p><p>　　弓形折流板缺口高度：</p><p><b>　　mm</b></p><p>　　折流板的最小厚度按表2-13規(guī)定</p><p>　　從表

46、中查的最小厚度為4mm，取管板厚度為5mm。</p><p><b>　　（2）折流板管孔</b></p><p>　?、蚣?jí)換熱器折流板管孔尺寸及允許偏差按表2-14（b）規(guī)定定，取。</p><p>　　表2-13折流板的最小厚度 mm</p><p>　　表2-14（b）Ⅱ級(jí)換熱器折流板管孔尺寸及允許偏

47、差 mm</p><p>　?。?）折流板外直徑按表2-15規(guī)定，取外直徑為。</p><p><b>　?。?）折流板的布置</b></p><p>　　一般應(yīng)使管束兩端的折流板盡可能靠近殼程進(jìn)出口接管，其余折流板按等</p><p>　　距布置。靠近管板的折流板與管板間的距離如圖所示，其尺寸可按下式計(jì)算：&l

48、t;/p><p><b>　?。?-8）</b></p><p>　　式中：L1——?dú)こ探庸艿淖钚〕叽?，mm；</p><p>　　B2——防沖板長度，mm。</p><p>　　表2-15折流板外直徑mm</p><p>　　當(dāng)殼程為單相清潔流體時(shí)，折流板缺口應(yīng)水平上下布置。<

49、/p><p>　　折流板按等間距布置，取l=200mm，管束兩端的折流板盡可能靠近殼程進(jìn)、出口接管，因換熱器殼程為純凈的氣體，因此折流板不需開通液口。</p><p>　　（5）折流板質(zhì)量按下式計(jì)算：</p><p>　?。?-9）式中： Q——折流板質(zhì)量，kg；</p><p>　　Da——折流板外直徑，mm；</p><p

50、>　　——折流板切去部分弓形面積，，mm；</p><p>　　C——系數(shù)由查表求得，查得，C=0.15355；</p><p>　　ho——折流板切去部分的弓形高度，mm；</p><p>　　——管孔直徑，mm；</p><p>　　——拉桿孔直徑，mm；</p><p><b>　　——管孔數(shù)量；

51、</b></p><p><b>　　——拉桿孔數(shù)量；</b></p><p>　　——折流板厚度，mm。</p><p>　?。?）U形管的尾部支撐</p><p>　　U形管換熱器中，靠近彎管段起支撐作用的折流板，如圖2-14所示，應(yīng)布置成A+B+C之和不大于表2-16中最大無支撐跨距，超過彎管部分時(shí)應(yīng)加

52、特殊支撐。</p><p>　　表2-16 最大無支撐跨距mm</p><p>　　2.5.2 拉桿、定距管</p><p>　?。?）拉桿的結(jié)構(gòu)形式</p><p>　　常用的拉桿形式有兩種，由于換熱管的外徑等于19 mm，本設(shè)計(jì)選用拉桿定距結(jié)構(gòu)，如圖2-13。</p><p>　　圖2-12 折流板

53、布置示意圖</p><p>　　圖2-13拉桿定距管結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　?。?）拉桿的直徑和數(shù)量</p><p>　　拉桿的直徑和數(shù)量一般可按表2-17、2-18選用，取拉桿直徑為12mm，拉桿數(shù)量為8根。</p><p>　　表2-17拉桿直徑mm</p><p>　　表2-18拉桿數(shù)量

54、mm</p><p><b>　?。?） 拉桿尺寸</b></p><p>　?、?拉桿尺寸按圖2-14和表2-19確定。</p><p>　?、?拉桿的長度L按換熱器管長需要設(shè)定。</p><p>　?、?拉桿應(yīng)盡量均勻布置在管束的外邊緣。</p><p>　　圖2-14拉桿尺寸

55、示意圖</p><p>　　表2-19拉桿尺寸mm</p><p><b>　　由上表選取，</b></p><p>　　2.5.3 防沖板</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在殼程設(shè)置防沖板，以減少氣流的不均勻分布和對(duì)換熱管管端的沖蝕。</p><p>　?。?）防沖板表面到圓

56、筒內(nèi)壁的距離，一般為接管外徑的1/4~1/3，取距離為50mm。</p><p>　?。?）防沖板的直徑或邊長，應(yīng)大于接管外徑162mm，取防沖板外徑為250mm。</p><p>　?。?）防沖板最小厚度：碳鋼為4.5mm；不銹鋼為3mm；取厚度為6mm。</p><p>　?。?）防沖板的固定形式為：</p><p>　?、?防沖板的兩側(cè)

57、焊在定距管或拉桿上，也可以同時(shí)焊在靠經(jīng)管板的第一塊折流板上；</p><p>　?、?防沖板焊在圓筒上；</p><p>　?、?用U形螺栓將防沖板固定在換熱管上。</p><p>　　2.6 鞍座的設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求，根據(jù)壓力容器支座的國標(biāo)。</p><p><b>　　具體選擇<

58、;/b></p><p>　　選擇DN500到900，120度的包角重型帶墊板支座：Q=170KN，h=200mm</p><p><b>　　底板的參數(shù)，，</b></p><p><b>　　腹板的參數(shù)</b></p><p><b>　　筋板的參數(shù)，，</b&

59、gt;</p><p>　　墊板的參數(shù)弧長=830，，，e=36</p><p><b>　　螺栓間距</b></p><p><b>　　3 強(qiáng)度設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1 概述[8]</p><p>　　換熱器是由筒體、管箱、封頭、法蘭、管板、

60、換熱管、支座等受力元件組成。各受力元件都需注行強(qiáng)度計(jì)算，以確保在運(yùn)行中安全可靠。</p><p>　　管板屬于管殼式換熱器中的重要元件。它的合理設(shè)汁，對(duì)于節(jié)省材料、降低成本、減少加工時(shí)間都有重要意義。由于管板受力比較復(fù)雜，影響其強(qiáng)度和剛度的因素很多，正確進(jìn)行強(qiáng)度分析比較困難。</p><p>　　在各國規(guī)范中，溫差應(yīng)力均作為二次應(yīng)力考慮，對(duì)于溫差應(yīng)力和壓力應(yīng)力制和滿足許用值。</p&

61、gt;<p>　　3.2 鋼材的選擇</p><p>　　由于換熱器殼體的特殊要求，不是任一種鋼均可選用，一般要采用平爐、氧氣轉(zhuǎn)爐或電爐冶煉的鎮(zhèn)靜鋼。專門用的鋼必須機(jī)械性能項(xiàng)目不一般，結(jié)構(gòu)鋼的相應(yīng)項(xiàng)目為多，檢驗(yàn)要求也更為合格，大致要求如下：</p><p>　?。?）必須采用容器用鋼。它與普通結(jié)構(gòu)鋼相比采用的冶煉標(biāo)準(zhǔn)不同，常用的結(jié)構(gòu)鋼為16MnR等。</p>

62、<p>　?。?）必須采用鎮(zhèn)靜鋼。這種鋼脫氧比較安全，鋼中雜質(zhì)較少，所以，重要的承壓元件均采用此類鋼。</p><p>　　3.3 殼體、封頭、法蘭及開口補(bǔ)強(qiáng)</p><p>　　3.3.1 殼體的設(shè)計(jì)</p><p><b>　?。?）殼體的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　表3-1 設(shè)

63、計(jì)條件</b></p><p>　　在GB 151-98中表2-1，假設(shè)在設(shè)計(jì)溫度下Q235-B的許用應(yīng)力</p><p>　　筒體計(jì)算厚度按式（3-1）計(jì)算：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)厚度</b></p><p

64、>　　按GB 709取鋼板負(fù)偏差：</p><p>　　根據(jù)表3-2的規(guī)定，最小厚度不得小于6mm</p><p><b>　　取名義厚度</b></p><p>　　校核：，沒有變化，故取名義厚度合適。</p><p><b>　?。?）殼體強(qiáng)度校核</b></p><p

65、>　　中低壓殼體一般均屬于k≥1.2的薄壁殼體。需求在內(nèi)壓作用下得周向應(yīng)力個(gè)經(jīng)向（周向）應(yīng)力。根據(jù)第一強(qiáng)度理論確定其為最大主應(yīng)力，并按彈性時(shí)效準(zhǔn)則將其最大主應(yīng)力限制在材料的許用應(yīng)力之內(nèi)，即</p><p>　　考慮到薄壁殼體在利用上述公式中，均設(shè)D為其平均值，實(shí)際殼體總存在焊縫而應(yīng)計(jì)入焊縫稀疏，且從設(shè)計(jì)角度出發(fā)，由殼體理論求出的計(jì)算壁厚必須引入壁厚附加量，故實(shí)際設(shè)計(jì)是以內(nèi)徑Di表示，即</p>

66、<p>　　壓力實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)力校核：</p><p><b>　　液壓實(shí)驗(yàn)壓力</b></p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　壓力實(shí)驗(yàn)允許通過的應(yīng)力：</p><p>　　實(shí)驗(yàn)壓力下圓筒應(yīng)力：</p><p><b>　?。?-

67、3）</b></p><p>　　式中： P——設(shè)計(jì)壓力，MPa；</p><p>　　Di——?dú)んw內(nèi)徑，mm；</p><p><b>　　φ——焊縫系數(shù)；</b></p><p>　　C——厚度附加量，mm。</p><p>　　校核條件：校核結(jié)果：合格</p>&

68、lt;p><b>　　應(yīng)力及應(yīng)力計(jì)算：</b></p><p><b>　　最大允許工作壓力</b></p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　設(shè)計(jì)溫度下的計(jì)算壓力</p><p><b>　　（3-5）</b></p

69、><p><b>　　校核條件：</b></p><p>　　結(jié)論：筒體名義厚度按GB 151中取得的合格。</p><p>　　3.3.2 內(nèi)壓封頭設(shè)計(jì)</p><p>　　封頭設(shè)計(jì)原則上應(yīng)根據(jù)封頭在內(nèi)壓作用下的應(yīng)力分析以及與之相連的筒體的邊緣應(yīng)力分析進(jìn)行強(qiáng)度校核。但實(shí)際上由于按應(yīng)力分析進(jìn)行設(shè)計(jì)十分復(fù)雜，所以規(guī)定中對(duì)于僅

70、受靜載荷的一般封頭，僅以遠(yuǎn)離封頭地區(qū)的薄膜應(yīng)力或彎曲應(yīng)力進(jìn)行分析加以限制。對(duì)于由于各種原因所引起的邊緣應(yīng)力，僅在結(jié)構(gòu)形式上定性的加以限制，或在計(jì)算中直接引用某個(gè)參數(shù)，把按薄膜應(yīng)力或彎曲應(yīng)力求出的壁厚適當(dāng)放大。</p><p><b>　?。?）封頭厚度設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　按，取</b></p><p>

71、;　　形狀系數(shù)K=1.00</p><p>　　焊縫系數(shù) φ=0.85</p><p>　　封頭計(jì)算厚度按下式確定：</p><p><b>　?。?-6）</b></p><p><b>　　封頭設(shè)計(jì)厚度</b></p><p>　　按GB 709，取鋼板負(fù)偏差：</

72、p><p>　　考慮到圓筒的設(shè)計(jì)厚度為8mm</p><p><b>　　取封頭名義厚度</b></p><p><b>　　封頭有效厚度為</b></p><p>　　因?yàn)?，滿足穩(wěn)定要求。</p><p>　　式中：K——橢圓形封頭形狀系數(shù)，。</p><p

73、><b>　　其值列于下表：</b></p><p>　　表3-2 系數(shù)K值表</p><p><b>　?。?）封頭厚度校核</b></p><p>　　橢圓形封頭的最大允許工作壓力按下式計(jì)算</p><p><b>　?。?-7）</b></p><

74、;p>　　式中：——設(shè)計(jì)溫度下封頭材料的許用應(yīng)力，MPa；</p><p>　　φ——焊接接頭系數(shù)；</p><p>　　K——橢圓形封頭形狀系數(shù)，同上；</p><p>　　δe——封頭有效厚度，mm；</p><p>　　Di——封頭內(nèi)直徑，mm。</p><p>　　校核條件：結(jié)論：合格。</p&

75、gt;<p>　　3.3.3 法蘭設(shè)計(jì)</p><p>　　表3-3 設(shè)計(jì)條件：</p><p>　　根據(jù)工作要求，選擇按整體法蘭設(shè)計(jì)，在此采用長頸堆焊法蘭結(jié)構(gòu)。短節(jié)厚度。其伸出法蘭環(huán)的部分長度l不應(yīng)小于以下值：</p><p>　　表3-4 根據(jù)設(shè)計(jì)要求法蘭按GB 151選擇如下mm</p><p>　　應(yīng)該選擇公稱

76、直徑為700的那一組合適</p><p><b>　?。?）墊片設(shè)計(jì)</b></p><p>　?、?墊片材料、密封面形式</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)條件，采用石棉橡膠墊片，厚度，密封面形式采用平面。</p><p><b>　?、?墊片參數(shù)</b></p><p>　　m

77、=2，y=11MPa</p><p><b>　?、?墊片尺寸</b></p><p>　　參照J(rèn)B 4704-92非金屬軟墊片標(biāo)準(zhǔn)，取墊片內(nèi)徑704mm，外徑744mm，墊片寬度N=20mm</p><p>　?、?墊片有效密封寬度</p><p><b>　　，</b></p>&

78、lt;p>　?、?墊片壓緊力作用中心圓直徑</p><p>　　=墊片接觸面外徑-2b=744-2×8=728mm</p><p><b>　　⑥ 墊片壓緊力</b></p><p>　　預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小墊片壓緊力按下式計(jì)算：</p><p><b>　?。?-8）</b><

79、;/p><p>　　操作狀態(tài)下需要的最小墊片壓緊力按下式計(jì)算：</p><p><b>　?。?-9）</b></p><p><b>　?、?墊片寬度校核</b></p><p>　　墊片寬度校核按下式計(jì)算：</p><p><b>　?。?-10）</b>

80、;</p><p><b>　?。?） 螺栓設(shè)計(jì)</b></p><p>　?、?螺栓材料及許用應(yīng)力</p><p>　　螺栓材料選用Q235-B（按<M24），</p><p><b>　　，</b></p><p><b>　?、?螺栓載荷</b&g

81、t;</p><p>　　預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷按下式計(jì)算：</p><p><b>　　（3-11）</b></p><p>　　操作狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷按下式計(jì)算：</p><p><b>　　（3-12）</b></p><p><b>　?、?螺栓

82、面積</b></p><p>　　預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷按下式計(jì)算：</p><p><b>　?。?-13）</b></p><p>　　操作狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷按下式計(jì)算：</p><p><b>　　（3-14）</b></p><p><b

83、>　?、?螺栓配置</b></p><p>　　查JB 4703-2000 《壓力容器法蘭》，取螺栓規(guī)格M=20mm，螺紋小徑截面積A為120mm。螺栓數(shù)量：</p><p><b>　　（3-15）</b></p><p>　　以4的倍數(shù)圓整為32</p><p><b>　　螺栓總截面積：

84、</b></p><p>　　螺栓中心圓直徑應(yīng)以下列三者之大值確定：</p><p>　　滿足法蘭背面的徑向結(jié)構(gòu)要求，距所選的法蘭可知：</p><p>　　滿足法蘭密封面的徑向結(jié)構(gòu)要求</p><p>　　滿足螺栓孔環(huán)向結(jié)構(gòu)要求</p><p>　　實(shí)際螺栓中心圓直徑應(yīng)取上述最大值，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)圓整得<

85、/p><p><b>　　⑤ 螺栓設(shè)計(jì)載荷</b></p><p>　　預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷按下式計(jì)算：</p><p><b>　?。?-16）</b></p><p>　　操作狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷按下式計(jì)算：</p><p><b>　?。?）法蘭設(shè)計(jì)&

86、lt;/b></p><p><b>　?、?法蘭結(jié)構(gòu)、材料</b></p><p>　　為有效降低法蘭的軸向應(yīng)力，以增設(shè)圓筒短節(jié)，取短節(jié)厚度，短節(jié)及法蘭材料為16MnR，查表2-1（按厚度>36~60）得：，。</p><p><b>　　② 法蘭力矩</b></p><p><

87、b>　　載荷：</b></p><p><b>　?。?-17）</b></p><p><b>　?。?-18）</b></p><p><b>　?。?-19）</b></p><p><b>　　力臂：</b></p>

88、<p><b>　?。?-20）</b></p><p><b>　　式中： </b></p><p><b>　　力矩</b></p><p><b>　　（3-21）</b></p><p><b>　?。?-22）</b&

89、gt;</p><p>　　式中：W——最小螺栓載荷</p><p><b>　　d. 法蘭設(shè)計(jì)力矩</b></p><p>　　e. 法蘭設(shè)計(jì)力矩取一下最大值</p><p><b>　?。?-23）</b></p><p>　　式中：取1.635×10N

90、3;mm</p><p>　?、?形狀常數(shù)（按表7-6計(jì)算）</p><p><b>　?。?-24）</b></p><p><b>　　式中：；</b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p><b>　　令f=1，得，則&

91、lt;/b></p><p><b>　　法蘭外徑：</b></p><p><b>　　。</b></p><p>　　T=1.83，Z=4.94，Y=9.57，U=10.52</p><p><b>　　法蘭計(jì)算厚度：假設(shè)</b></p><p&g

92、t;<b>　?、?法蘭應(yīng)力</b></p><p><b>　?。?-25）</b></p><p><b>　?。?-26）</b></p><p><b>　　（3-27）</b></p><p><b>　?、?應(yīng)力校核</b>

93、;</p><p><b>　　，</b></p><p>　　由于增加了短節(jié)，直接加大了錐頸部分的厚度，使法蘭軸向應(yīng)力大為降低，滿足強(qiáng)度要求。</p><p><b>　?、?法蘭剛度厚度</b></p><p><b>　?。?-28）</b></p><

94、;p><b>　　式中：</b></p><p>　　因此法蘭的厚度取，滿足剛度要求。</p><p>　　3.3.4 開口補(bǔ)強(qiáng)</p><p>　?。?） 開孔應(yīng)力集中現(xiàn)象及其原因</p><p>　　容器開孔之后，一方面由于器壁材料消弱，引起器壁強(qiáng)度的減弱，另一方面由于結(jié)構(gòu)的連續(xù)性被破壞，在開孔和接管處產(chǎn)生

95、較大的附加彎曲應(yīng)力，有時(shí)在接管上的外部載荷影響下，開孔和接管部位就形成壓力容器的薄弱環(huán)節(jié)。</p><p>　　局部應(yīng)力的增長現(xiàn)象稱應(yīng)力集中，為了減少應(yīng)力集中，容器開孔、接管處應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，開孔補(bǔ)強(qiáng)后應(yīng)力集中作用可以得到緩解。</p><p>　?。?） 開孔補(bǔ)強(qiáng)的原則</p><p>　　目前，各國采用的補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)方法有所不同，所依據(jù)的原則也不同，主要有以下三種：&l

96、t;/p><p><b>　　① 等面積補(bǔ)強(qiáng)法</b></p><p>　?、?以極限分析作為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的補(bǔ)強(qiáng)法</p><p>　?、?以穩(wěn)定性要求作為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的補(bǔ)強(qiáng)方法</p><p><b>　?。?）補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)</b></p><p>　?、?補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)主要有以下者幾種：<

97、;/p><p><b>　?、?補(bǔ)強(qiáng)板塔結(jié)構(gòu)</b></p><p>　?、?加強(qiáng)元件補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)</p><p><b>　?、?整體補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　具體圖形請(qǐng)參考資料《壓力容器的安全與強(qiáng)度設(shè)計(jì)》。</p><p>　?。?）等面積補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)方法</p&g

98、t;<p>　　我國《設(shè)計(jì)規(guī)定》采用開孔等面積補(bǔ)強(qiáng)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法，它適用于鋼制容器筒體、封頭的開孔及其補(bǔ)強(qiáng)。</p><p>　?、?元件上開孔及補(bǔ)強(qiáng)圈的結(jié)構(gòu)要求</p><p>　　殼體上的開孔為圓形、橢國形或長圓形。所有開孔應(yīng)宜避開焊縫、開孔邊緣與焊縫的距離，應(yīng)大于三倍筒體和封頭的實(shí)際壁厚，且不小于100mm</p><p>　　補(bǔ)強(qiáng)圈的厚度不得超

99、過0.5S（S為容器壁厚）</p><p>　?、?補(bǔ)強(qiáng)面積的計(jì)算取補(bǔ)強(qiáng)圈設(shè)計(jì)</p><p>　　設(shè)計(jì)條件：（殼體接管/管箱接管）</p><p>　　設(shè)計(jì)壓力：0.5MPa/0.6MPa設(shè)計(jì)溫度：130℃/75℃</p><p><b>　　母管：</b></p><p><b&

100、gt;　　內(nèi)徑：</b></p><p><b>　　名義厚度</b></p><p><b>　　接管：</b></p><p><b>　　內(nèi)徑 </b></p><p><b>　　名義厚度</b></p><p>

101、;　　厚度附加量： 母管C取2mm</p><p><b>　　接管C取2mm</b></p><p>　　材料： 母管Q235-B</p><p>　　接管Q235-B</p><p><b>　　補(bǔ)強(qiáng)圈同上</b></p><p>　　相關(guān)系數(shù)：d——開

102、孔直徑，；</p><p>　　——強(qiáng)度消弱系數(shù)，，當(dāng)≥1.0時(shí)取=1.0 =113/113=1；</p><p>　　——焊接接頭系數(shù)，?。海?lt;/p><p>　　A——開孔削弱所需的補(bǔ)強(qiáng)面積；</p><p>　　B——補(bǔ)強(qiáng)有效寬度；</p><p><b>　　——計(jì)算壓力；</b><

103、;/p><p>　　——母管開孔處的計(jì)算厚度</p><p>　　——母管開孔處的有效厚度，；</p><p>　　——接管有效厚度，；</p><p>　　——接管的計(jì)算厚度。</p><p>　?、?補(bǔ)強(qiáng)時(shí)補(bǔ)強(qiáng)方法的判別</p><p>　　，且，d=154mm/204mm</2=350m

104、m，所以可以用等面積發(fā)補(bǔ)強(qiáng)。</p><p>　?、?開孔所需的補(bǔ)強(qiáng)面積</p><p>　　設(shè)計(jì)溫度下母管的計(jì)算厚度</p><p><b>　　（3-29）</b></p><p>　　母管開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積</p><p><b>　?。?-30）</b></p&g

105、t;<p><b>　?、?有效補(bǔ)強(qiáng)范圍</b></p><p>　　有效寬度，在下式多計(jì)算值中取較大的值</p><p><b>　　（3-31）</b></p><p>　　外側(cè)有效高度，在下式值中取較小的值</p><p><b>　?。?-32）</b>&

106、lt;/p><p>　　內(nèi)側(cè)有效高度，在下式值中取較小的值</p><p>　?。ㄒ?yàn)榻庸軐?shí)際內(nèi)伸長度為0）</p><p><b>　?、?有效補(bǔ)強(qiáng)面積</b></p><p>　　母管有效厚度減去計(jì)算厚度之外的多余面積</p><p><b>　　(3-33）</b><

107、/p><p>　　接管有效厚度減去計(jì)算厚度之外的多余面積接管的計(jì)算厚度</p><p><b>　　（3-34）</b></p><p><b>　?。?-35）</b></p><p><b>　　焊接金屬的截面積：</b></p><p><b&g

108、t;　　補(bǔ)強(qiáng)面積</b></p><p><b>　?。?-36）</b></p><p><b>　　所需另行補(bǔ)強(qiáng)面積</b></p><p><b>　?。?-37）</b></p><p><b>　?、哐a(bǔ)強(qiáng)圈設(shè)計(jì)</b></p&

109、gt;<p>　　因?yàn)锳4為負(fù)值，表示該開孔無須另行補(bǔ)強(qiáng)，不過考慮到開孔直徑較大及流體的流速，工程設(shè)計(jì)中往往也可以考慮設(shè)補(bǔ)強(qiáng)圈，在此，考慮筒體流體為氣體，在筒體接管上設(shè)計(jì)補(bǔ)強(qiáng)圈，厚度可取殼體厚度。</p><p>　　補(bǔ)強(qiáng)圈外徑Bo應(yīng)該不大于有效寬度B</p><p>　　根據(jù)JB/T 4736-2002標(biāo)準(zhǔn)，取</p><p><b>　　

110、內(nèi)徑根據(jù)公式：</b></p><p>　　厚度取母體厚度8mm</p><p><b>　　3.4 管板</b></p><p>　　目前各國對(duì)管板的計(jì)算方法有所不同，本設(shè)計(jì)采用我國設(shè)計(jì)管板的方法，通過對(duì)管板作一定的簡化和假設(shè)，其理論依據(jù)如下：</p><p>　　將管板作為承受均布載荷、放置在彈性基礎(chǔ)上

111、的當(dāng)量圓平板，且計(jì)入管孔均勻削弱的影響。</p><p><b>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求，有：</b></p><p><b>　　1 設(shè)計(jì)條件</b></p><p><b>　　2 結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)</b></p><p>　　換熱器公稱直徑，DN = 700mm；</p>

112、;<p>　　換熱管外徑d =19mm；</p><p>　　管壁厚度t=2mm；</p><p>　　換熱管根數(shù)n=267；</p><p>　　換熱管采用三角形排布，管間距S = 25mm ；</p><p><b>　　墊片為橡膠墊片；</b></p><p>　　換熱管與管板

113、為賬焊并用；</p><p><b>　　殼程側(cè)結(jié)構(gòu)槽深；</b></p><p><b>　　管程側(cè)隔板槽深；</b></p><p>　　連接管板的殼程法蘭與管箱法蘭采用JB4702-92法蘭5700-1.0；</p><p>　　換熱器材料：Q235-B；</p><p&g

114、t;　　查GB150表2-3，設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力；</p><p>　　管板材料：不銹鋼（1Cr18Ni9Ti）；</p><p>　　查GB150表2-3，設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力；</p><p>　　許用拉脫力，按GB 151表3-12</p><p>　　3.4.1 墊片壓緊力作用中心圓直徑</p><p><

115、;b>　?。?）墊片設(shè)計(jì)</b></p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)條件，采用石棉橡膠板墊片，厚度，密封面形式采用平面。</p><p>　?。?）墊片參數(shù)：m=2，y=11MPa</p><p><b>　?。?）墊片尺寸</b></p><p>　　參照J(rèn)B 4704-92非金屬軟墊片標(biāo)準(zhǔn)，取墊片內(nèi)徑70

116、4mm，外徑744mm，墊片寬度N=20mm。</p><p><b>　?。?）墊片有效厚度</b></p><p><b>　　，</b></p><p>　?。?）墊片壓緊力作用中心圓直徑</p><p>　　=墊片接觸面積外徑2b=744-2×8=728mm</p>

117、<p>　　3.4.2 確定管板設(shè)計(jì)壓力</p><p>　　不能保證在任何情況下和都同時(shí)作用，并兩側(cè)均為正壓，故取兩者中的大者。</p><p>　　3.4.3 管板計(jì)算厚度和名義厚度</p><p><b>　　（3-38）</b></p><p>　　根據(jù)GB 151第3.7條，管板名義厚度應(yīng)不小于下

118、列三部分之和，即</p><p><b>　　（3-39）</b></p><p><b>　　圓整得</b></p><p>　　3.4.4 換熱管軸向應(yīng)力</p><p>　　查GB 151-98附錄Ⅱ，換熱管金屬截面積</p><p>　　a=176.71mm<

119、/p><p><b>　?。?-40）</b></p><p>　　按下列三種工況分別計(jì)算：</p><p>　　（1）只有殼程設(shè)計(jì)壓力，管程設(shè)計(jì)壓力；</p><p>　?。?）只有殼程設(shè)計(jì)壓力，管程設(shè)計(jì)壓力；</p><p>　?。?）殼程壓力和管程壓力同時(shí)作用；</p><p

120、>　　以上三種工況的計(jì)算值的絕對(duì)值均遠(yuǎn)小于換熱管的設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力</p><p>　　3.4.5 換熱器和管板連接拉脫力</p><p><b>　?。?-41）</b></p><p>　　式中： ——取第四項(xiàng)三種工況計(jì)算中的絕對(duì)值最大者，；</p><p>　　——換熱管與管板連接的寒風(fēng)尺寸，；<

121、/p><p>　　——換熱管伸出管板長度，根據(jù)表3-18，為1.5mm；</p><p>　　——管板孔倒角深度，為2mm；</p><p><b>　　。</b></p><p><b>　　由此可得：</b></p><p><b>　　滿足要求</b>

122、</p><p><b>　　3.5 支座</b></p><p>　　3.5.1 計(jì)算鞍座反力</p><p><b>　?。?）計(jì)算質(zhì)量</b></p><p><b>　?、?圓筒質(zhì)量</b></p><p><b>　　（3-42）

123、</b></p><p>　　式中：圓筒材料密度。</p><p><b>　?、?單個(gè)封頭質(zhì)量：</b></p><p>　?。ú镴B 1154-73）</p><p>　?、?附件質(zhì)量（包括人孔、接管、液面計(jì)、平臺(tái)等質(zhì)量）：</p><p><b>　?、?充液質(zhì)量<

124、;/b></p><p>　　因物料密度不如水的密度，故按充滿水考慮，設(shè)備充裝系數(shù)</p><p><b>　?。?-43）</b></p><p>　　式中：（查JB1154-73）。</p><p><b>　?、?保溫層質(zhì)量</b></p><p>　　因?yàn)樵O(shè)備部

125、保溫，故=0。</p><p><b>　　⑥ 設(shè)備最大質(zhì)量m</b></p><p><b>　?。?-44）</b></p><p><b>　?。?）計(jì)算鞍座反力</b></p><p><b>　　按下式計(jì)算：</b></p><

126、;p>　　3.5.2 計(jì)算圓筒軸向彎矩</p><p>　　（1）圓筒中間處截面的彎矩</p><p><b>　　按下式計(jì)算：</b></p><p><b>　?。?-45）</b></p><p>　　（2）鞍座處截面上的彎矩</p><p><b>

127、　　按下式計(jì)算：</b></p><p><b>　　（3-46）</b></p><p>　　3.5.3 計(jì)算圓筒軸向應(yīng)力</p><p>　?。?） 由于彎矩引起的軸向應(yīng)力</p><p>　　① 在圓筒中間截面上</p><p><b>　　最高點(diǎn)處：</b&g

128、t;</p><p><b>　?。?-47）</b></p><p><b>　　式中：；</b></p><p><b>　??；</b></p><p><b>　　。</b></p><p><b>　　最低點(diǎn)處：

129、</b></p><p>　?、?在鞍座出圓筒截面上</p><p><b>　　最高點(diǎn)處：</b></p><p><b>　?。?-48）</b></p><p>　　式中：，由GB 151-89表（8-3）查得。</p><p><b>　　最低點(diǎn)

130、處：</b></p><p><b>　?。?-49）</b></p><p>　　式中：，由GB 151-89表（8-3）查得。</p><p>　　（2）由于設(shè)計(jì)壓力引起的軸向壓力</p><p><b>　?。?-50）</b></p><p>　?。?）軸

131、向應(yīng)力組合與校核</p><p><b>　　軸向拉應(yīng)力</b></p><p><b>　　最大軸向拉應(yīng)力</b></p><p><b>　　軸向壓應(yīng)力</b></p><p><b>　　最大軸向壓應(yīng)力</b></p><p>

132、;<b>　　軸向應(yīng)力校核：</b></p><p><b>　　許用軸向拉應(yīng)力 ；</b></p><p><b>　　許用軸向壓應(yīng)力 ；</b></p><p>　　許用軸向壓應(yīng)力按GB 151-89第1章和第4章確定。</p><p><b>　　（3-51）&

133、lt;/b></p><p>　　根據(jù)A值和材料，查第四章圖4-4，得B=108</p><p>　　3.5.4 計(jì)算圓筒、封頭切向應(yīng)力</p><p>　　因，故圓筒和封頭中切向剪應(yīng)力分別按下列公式計(jì)算。</p><p>　?。?）圓筒切向剪應(yīng)力按下式計(jì)算</p><p><b>　?。?-55）&

134、lt;/b></p><p>　　式中：，由GB 150-89表8-3查得。</p><p>　?。?）封頭切向剪應(yīng)力</p><p><b>　　按下式計(jì)算</b></p><p><b>　?。?-53）</b></p><p><b>　　式中：；<

135、;/b></p><p><b>　　。</b></p><p>　　式中：為封頭沖壓減薄量，1.0mm。</p><p>　?。?）切向剪應(yīng)力校核</p><p>　　式中：為圓筒許用切向剪應(yīng)力。</p><p><b>　?。?-54）</b></p>

136、<p>　　式中：K=1.0，由GB 151-89查得。</p><p>　　3.5.5 計(jì)算圓筒周向應(yīng)力</p><p>　?。?）在鞍座處橫截面最低點(diǎn)處周向應(yīng)力，按下式計(jì)算</p><p><b>　　（3-55）</b></p><p>　　式中：k=0.1，考慮容器焊在鞍座上；</p>

137、<p>　　，有GB 151-89表8-3查得；</p><p><b>　　；</b></p><p>　　b=186mm，鞍座寬度。</p><p>　?。?） 在鞍座邊角的周向應(yīng)力</p><p><b>　　因，故按下式計(jì)算</b></p><p><

138、;b>　　（2-56）</b></p><p>　　式中：，由GB 150表8-3查得。</p><p>　　（3） 周向應(yīng)力校核</p><p><b>　　校核結(jié)果，合格。</b></p><p>　　3.5.6 計(jì)算鞍座有效斷面平均應(yīng)力</p><p>　?。?）鞍座承受