列管式換熱器課程設(shè)計

1、大學(xué)化工原理列管式換熱器課程設(shè)計說明書學(xué)院：班級：學(xué)號：姓名： 指導(dǎo)教師:時間：年 月曰目錄一、 化工原理課程設(shè)計任務(wù)書 2二、確定設(shè)計方案31. 選擇換熱器的類型2.管程安排三、確定物性數(shù)據(jù) 4四、估算傳熱面積51. 熱流量3.傳熱面積2. 平均傳熱溫差4.冷卻水用量五、工藝結(jié)構(gòu)尺寸 61. 管徑和管內(nèi)流速5.殼體內(nèi)徑2. 管程數(shù)和傳熱管數(shù)6折流擋板73. 傳熱溫差校平均正及殼程數(shù)7.其他附件4. 傳熱管排列和分程方法8.接管六、 換熱器核算81. 熱流量核算3.換熱器內(nèi)流體的流動阻力2. 壁溫計算10七、 結(jié)構(gòu)設(shè)計131. 浮頭管板及鉤圈法蘭結(jié)構(gòu)設(shè)計6.外頭蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計2. 管箱法蘭和管箱側(cè)

2、殼體法蘭設(shè)計7.墊片選擇3. 管箱結(jié)構(gòu)設(shè)計8.鞍座選用及安裝位置確定4. 固定端管板結(jié)構(gòu)設(shè)計9.折流板布置5. 外頭蓋法蘭、外頭蓋側(cè)法蘭設(shè)計 1410.說明八、強度設(shè)計計算151. 筒體壁厚計算4.管箱短節(jié)開孔補強校核仃2. 外頭蓋短節(jié)、封頭厚度計算5.殼體接管開孔補強校核3. 管箱短節(jié)、封頭厚度計算 166.固定管板計算18-10 -7浮頭管板及鉤圈199浮頭法蘭計算208無折邊球封頭計算九、參考文獻20亠、化工原理課程設(shè)計任務(wù)書某生產(chǎn)過程的流程如圖3-20所示。反應(yīng)器的混合氣體經(jīng)與進料物流換熱后， 用循環(huán)冷卻水將其從110C進一步冷卻至60C之后，進入吸收塔吸收其中的可溶 性組分。已知混合

3、氣體的流量為 231801kg汕，壓力為6.9 MPa，循環(huán)冷卻水的 壓力為0.4 MPa，循環(huán)水的入口溫度為29C，出口的溫度為39C，試設(shè)計一列 管式換熱器，完成生產(chǎn)任務(wù)。已知：混合氣體在85C下的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下（來自生產(chǎn)中的實測值）密度一 =90kgm3定壓比熱容Cp! =3.297 kj . kg 乂熱導(dǎo)率 =0.0279 w m 二°C粘度 7 =1.510 ' Pa 上循環(huán)水在34C下的物性數(shù)據(jù)：密度=994.3 kg ； m3定壓比熱容 cp1 =4.174 kj kg _K 熱導(dǎo)率 s =0.624 w. m _K粘度 7 =0.74210 "Pa

4、 :s、確定設(shè)計方案1. 選擇換熱器的類型兩流體溫的變化情況：熱流體進口溫度110C出口溫度60C ;冷流體進口溫度29C，出口溫度為 39C，該換熱器用循環(huán)冷卻水冷卻，冬季操作時，其進口溫度會降低，考慮到這一因素，估計該換熱器的管壁溫度和殼體溫度之差較大，因此初步確定選用浮頭式換熱器。2. 管程安排從兩物流的操作壓力看，應(yīng)使混合氣體走管程，循環(huán)冷卻水走殼程。但由于循環(huán)冷卻水較易結(jié)垢，若其流速太低，將會加快污垢增長速度，使換熱器的熱流量下降，所以從總體考慮，應(yīng)使循環(huán)水走管程，混和氣體走殼程。三、確定物性數(shù)據(jù)定性溫度：對于一般氣體和水等低黏度流體，其定性溫度可取流體進出口溫度 的平均值。故殼程混

5、和氣體的定性溫度為110 60 T=85C2管程流體的定性溫度為39 - 29t=34 C2根據(jù)定性溫度，分別查取殼程和管程流體的有關(guān)物性數(shù)據(jù)。對混合氣體來說， 最可靠的無形數(shù)據(jù)是實測值。若不具備此條件，則應(yīng)分別查取混合無辜組分的有關(guān) 物性數(shù)據(jù)，然后按照相應(yīng)的加和方法求出混和氣體的物性數(shù)據(jù)?；旌蜌怏w在85 C下的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下（來自生產(chǎn)中的實測值） ：.、.、.3密度= 90 kg / m定壓比熱容Cp! =3.297kj/kg ? C熱導(dǎo)率 =0.0279w/m? C粘度=1.5 x io Pa?s循環(huán)水在34 C下的物性數(shù)據(jù)：密度31=994.3 kg/m定壓比熱容Cp1 =4.174k

6、j/kg?K熱導(dǎo)率i =0.624w/m?K-3粘度生=0.742 x 10 Pa?s四、估算傳熱面積i.熱流量Qi= mic pi 小=231801 x 3.297X (110-60)=3.82 x 107kj/h =10614.554kw2平均傳熱溫差先按照純逆流計算，得(110 39)(60 29)11039In6029=48.3K3.傳熱面積由于殼程氣體的壓力較高，故可選取較大的 K值。假設(shè)K=320W/( m2 k)則估算的傳熱面積為Ap=Q1K ；tm10614554686 .76 m32048.34.冷卻水用量Q110614554m=3254.3kg/s = 915486.2kg

7、/hcpi 如 4.174 10 X10五、工藝結(jié)構(gòu)尺寸1管徑和管內(nèi)流速選用25X 2.5較高級冷拔傳熱管（碳鋼），取管內(nèi)流速U=1.3m/s。2 管程數(shù)和傳熱管數(shù)可依據(jù)傳熱管內(nèi)徑和流速確定單程傳熱管數(shù)V Ns=兀 2 di u 4915486 .2 /(3600994.3)_ 20.7850.021 .3按單程管計算，所需的傳熱管長度為L=ap二d。n咤 14m3.140.025627按單程管設(shè)計，傳熱管過長，宜采用多管程結(jié)構(gòu)。根據(jù)本設(shè)計實際情況，采用非標(biāo)設(shè)計，現(xiàn) 取傳熱管長i=7 m,則該換熱器的管程數(shù)為L 14Np=2l 7傳熱管總根數(shù)Nt=627 X 2=12543傳熱溫差校平均正及殼

8、程數(shù)平均溫差校正系數(shù)：只=4=歸12 - 匕 39 - 29t?匕3929P10.124薔 110 -29按單殼程，雙管程結(jié)構(gòu)，查【化學(xué)工業(yè)出版社化工原理（第三版）上冊】：圖5-19得：平均傳熱溫差也仁=呂也也打塑=0.96 x 48.3 =46.4 K由于平均傳熱溫差校正系數(shù)大于0.8,同時殼程流體流量較大，故取單殼程合適。4傳熱管排列和分程方法采用組合排列法，即每程內(nèi)均按正三角形排列，隔板兩側(cè)采用正方形排列。見【化學(xué)工業(yè)出 版社化工原理（第三版）上冊】：圖6-13。取管心距 t=1.25d°,則 t=1.25 X 25=31.25 32 伽隔板中心到離其最.近一排管中心距離：S=

9、t/2+6=32/2+6=22 伽各程相鄰管的管心距為 44伽。管數(shù)的分程方法，每程各有傳熱管 627根，其前后管程中隔板設(shè)置和介質(zhì)的流通順序按【化學(xué)工業(yè)出版社化工原理（第三版）上冊】：圖6-8選取。5. 殼體內(nèi)徑采用多管程結(jié)構(gòu)，進行殼體內(nèi)徑估算。取管板利用率n =0.75，則殼體內(nèi)徑為：D=1.05t . Nt 八：=1.0532 1254 /0.75 =1374 mm按卷制殼體的進級檔，可取 D=1400mm筒體直徑校核計算：殼體的內(nèi)徑 Di應(yīng)等于或大于（在浮頭式換熱器中）管板的直徑，所以管板直徑的計算可以決定殼體的內(nèi)徑，其表達(dá)式為：Di = t （ nc -1） 2e幕管子按正三角形排列

10、：=1.1 . Nt =1.1 1254= 39取 e=1.2d 0=1.2 25=30mm.Di=32（39-1） +230 =1276mm按殼體直徑標(biāo)準(zhǔn)系列尺寸進行圓整：D i =1400mm6. 折流擋板采用圓缺形折流擋板，去折流板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的25%，則切去的圓缺高度為h=0.25 X 1400=350m，故可 取 h=350mm取折流板間距 B=0.3D，貝U B=0.3 X 1400=420mm，可取 B 為 450mm。傳熱管長7000折流板數(shù)目 NB11=14.5 ： 14折流板間距450折流板圓缺面水平裝配，見圖：【化學(xué)工業(yè)出版社 化工原理（第三版）上冊】：圖6-9。7

11、其他附件拉桿數(shù)量與直徑選取，本換熱器殼體內(nèi)徑為1400mm，故其拉桿直徑為 16拉桿數(shù)量8,其中長度 5950mm的六根，5500mm的兩根。殼程入口處，應(yīng)設(shè)置防沖擋板。&接管殼程流體進出口接管：取接管內(nèi)氣體流速為U=10m/s，則接管內(nèi)徑為D!4231801/(360090 ) = 0.3023.1410圓整后可取管內(nèi)徑為 300mm。管程流體進出口接管：取接管內(nèi)液體流速U2=2.5m/s，則接管內(nèi)徑為4 915486 .2/(3600 "4= 0.3613.142.5圓整后去管內(nèi)徑為 360mm六、換熱器核算1 .熱流量核算（1）殼程表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)上冊】：式（5-72a）:

12、用克恩法計算，見式【化學(xué)工業(yè)出版社化工原理（第三版）10.551 3:-0 =0.36 Re。 Pr 3(de)0.14Jw當(dāng)量直徑，依【化學(xué)工業(yè)出版社化工原理（第三版）上冊】：式（5-73a）得de3 24 t do 4=0.02 m殼程流通截面積:S。二 BD(1五)=4501400 (1 -蘭)=0.1378t3殼程流體流速及其雷諾數(shù)分別為Uo231801 /(360090)=5.2m / sRe odeU。'0.13780.025.2901.510 °=624000普朗特數(shù)33.297101 .510-51.7730.0279粘度校正0.14() ：1W:o =0.3

13、6 0.02796240000.55舄21.773 3 二 935 .7w/ m K0.02（2）管內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù):3二-i0二 0.023Redi.80.4Pr管程流體流通截面積：1254Si= 0.7850.020.19692管程流體流速：Ui915486 .2/(3600994.3)=1加/50.1969雷諾數(shù):Re =0.021.3994 .3/(0.74210)：34841(3)普朗特數(shù):334.174 X10 x0.742 00Pr4.960.624= 0.0230.62434841 0.84.96 0.40.022=5858 w / m K污垢熱阻和管壁熱阻:【化學(xué)工業(yè)出版社化工

14、原理（第三版）上冊】:表 5-5 取:2-8 -管外側(cè)污垢熱阻Ro = 0.0004 m2管內(nèi)側(cè)污垢熱阻 Ri = 0.0006 m(5)管壁熱阻按【化學(xué)工業(yè)出版社化工原理件下的熱導(dǎo)率為 50w/（m K）。傳熱系數(shù)e 有:KKeRid。 di25585820傳熱面積裕度:所以Rw.Rwd。dm(第三版)0.0025上冊】：圖5-4查得碳鋼在該條20.00005 m k / w50丄）：o0.0006 25 . 0.00005 250.000412022.5935 .7計算傳熱面積Ac :A,'CQi“310614 .55410二 546 .7m40248.3A該換熱器的實際傳熱面積為

15、A2ap= ：doINT= 3.140.02571254 = 689 .1 m該換熱器的面積裕度為-10 -Ap - A。689.1 -546.7二 26%Ac546 .7傳熱面積裕度合適，該換熱器能夠完成生產(chǎn)任務(wù)。由于該2壁溫計算因為管壁很薄，而且壁熱阻很小，故管壁溫度可按式換熱器用循環(huán)水冷卻，冬季操作時，循環(huán)水的進口溫度將會降低。 為確?？煽?，取循環(huán)冷卻水進口溫度為15 C,出口溫度為39C計算傳熱管壁溫。另外，由于傳熱管內(nèi)側(cè)污垢熱阻 較大，會使傳熱管壁溫升高，降低了殼體和傳熱管壁溫之差。但在操作初期，污垢熱阻 較小，殼體和傳熱管間壁溫差可能較大。計算中，應(yīng)該按最不利的操作條件考慮，因此,

16、取兩側(cè)污垢熱阻為零計算傳熱管壁溫。于是有：式中液體的平均溫度tm和氣體的平均溫度分別計算為tm =0.4X 39+0.6 X 15=24.6 CTm =(110+60)/2=85 CJ. c 5858w/ Kth = - o = 935.7w/ K傳熱管平均壁溫tw =32.3 C殼體壁溫，可近似取為殼程流體的平均溫度，即T=85 C。殼體壁溫和傳熱管壁溫之差為.：t =85 -32.3 =52.7 C。該溫差較大，故需要設(shè)溫度補償裝置。由于換熱器殼程壓力較大，因此，需選用浮頭 式換熱器較為適宜。3換熱器內(nèi)流體的流動阻力(1)管程流體阻力Ft =(邛i pJNsNpF2l PuNs"

17、 ,Np=2, Lpt - idi 2（第三版）由Re=34841，傳熱管對粗糙度 0.01，查莫狄圖：【化學(xué)工業(yè)出版社化工原理上冊】：圖 1-27 得 =0.04，流速 Ui=1.3m/s,3P = 994 .3kg / m ,所以:271.3 X994.3.p =0.0411762 .57 Pa0.02 22 2-Pu994 .3X1.3.：Pr32520 .55 Pa2 2.p =(11762 .572520 .55)21 .5 = 42849 .4 Pa管程流體阻力在允許范圍之內(nèi)。（2）殼程阻力：按式計算Ps =( ：P。 Pi)FsNs , Ns =1 , Fs =1流體流經(jīng)管束的阻

18、力=Ff oNtc (Nb1)F=0.5_0.228f。=5 X 588000= 0.24190.50.5Ntc =1.1Nt 1.11254= 39N B = 14290 漢5.2 ：p。=0.5 X 0.2419 X 39X (14+1) X=86095.6Pa流體流過折流板缺口的阻力2,B=0.45 m , D=1.4mA2B Pu。.巾 i 二 Nb(3.5)-D 2 2A2 漢0.4590 漢5.2Pi =14(3.5)48672 Pa1.42總阻力. ：Ps =86095.6+48672=1.35 X 10 5 Pa由于該換熱器殼程流體的操作壓力較高，所以殼程流體的阻力也比較適宜。

19、(3)換熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計算結(jié)果見下表:參數(shù)管程殼程流率915486.2231801進/出口溫度/C29/39110/60壓力/MPa0.46.9物 性定性溫度/C3485密度 / ( kg/m3)994.390定壓比熱容/kj/ ( kg?K)4.1743.297粘度 / ( Pa?s)0.742 X 10 山1.5 X 10熱導(dǎo)率(W/m ?K)0.6240.0279普朗特數(shù)4.961.773設(shè)備結(jié)構(gòu)參數(shù)形式浮頭式殼程數(shù)1殼體內(nèi)徑/伽1400臺數(shù)1管徑/伽 25 X 2.5管心距/伽32管長伽7000管子排列正三角形排列管數(shù)目/根1254折流板數(shù)/個14傳熱面積/tf689.1折流板間距

20、/伽450管程數(shù)2材質(zhì)碳鋼:主要計算結(jié)果管程殼程流速/ (m/s)1.35.2表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)/W/ (tf? K)5858935.7污垢熱阻/ (tf? K/W )0.00060.0004阻力/ MPa0.042850.135熱流量/KW10615傳熱溫差/K48.3傳熱系數(shù)/W/ (tf? K)400裕度/%26%七、結(jié)構(gòu)設(shè)計1、浮頭管板及鉤圈法蘭結(jié)構(gòu)設(shè)計：由于換熱器的內(nèi)徑已確定，采用標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)徑?jīng)Q、定浮頭管板外徑及各結(jié)構(gòu)尺寸（參照化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計（化學(xué)工業(yè)出版社出版）：第四章第一節(jié)及 GB151 ）。結(jié)構(gòu)尺寸為：浮頭管板外徑：D。-2b, =1400 -2 5 =1390 mm浮頭管板

21、外徑與殼體內(nèi)徑間隙：取bi = 5 mm （見化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計（化學(xué)工業(yè)出版社出版）：表4-16）；墊片寬度：按化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計（化學(xué)工業(yè)出版社出版）：表4-16 :取 b n =16 mm浮頭管板密封面寬度：b 2 = b n T .5 =17 .5mm浮頭法蘭和鉤圈的內(nèi)直徑：D fi = D i -2（ b1 bn）= 1400 -2 （ 516）= 1358 mm浮頭法蘭和鉤圈的外直徑：Df0 = Di 80 =140080 = 1480mm外頭蓋內(nèi)徑：D =Dj 100 =1400100 =1500mm螺栓中心圓直徑：Db（ D0 Df0）/2（13901480 ）

22、/2 = 1435 mm其余尺寸見化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計（化學(xué)工業(yè)出版社出版）：圖4-50。2、管箱法蘭和管箱側(cè)殼體法蘭設(shè)計：依工藝條件：管側(cè)壓力和殼側(cè)壓力中的高值，以及設(shè)計溫度和公稱直徑1400,按JB4703-92長頸對焊法標(biāo)準(zhǔn)選取。并確定各結(jié)構(gòu)尺寸，見化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計（化學(xué)工業(yè)出版社出版）：圖4-50（ a）所示。3、管箱結(jié)構(gòu)設(shè)計：選用B型封頭管箱，因換熱器直徑較大，且為二管程，其管箱最小長度可不按流道面積計算，只考慮相鄰焊縫間距離計算：L gmin 亠 h f - 2C，dg h 1 h = 320100 - 377 - 350 50 = 1297 mm取管箱長為1300

23、mm，管道分程隔板厚度取 14mm，管箱結(jié)構(gòu)如化工單元過程及設(shè)備 課程設(shè)計（化學(xué)工業(yè)出版社出版）：圖4-50（ a）所示。4、固定端管板結(jié)構(gòu)設(shè)計：依據(jù)選定的管箱法蘭，管箱側(cè)法蘭的結(jié)構(gòu)尺寸，確定固定端管板最大外徑為： D=1506mm ;結(jié)構(gòu)如化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計（化學(xué)工業(yè)出版社出版）：圖4-50（ b）所示。5、外頭蓋法蘭、外頭蓋側(cè)法蘭設(shè)計：依工藝條件，殼側(cè)壓力、溫度及公稱直徑Dn =1500 mm ;按JB4703-93長頸法蘭標(biāo)準(zhǔn)選取并確定尺寸。6、外頭蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計：外頭蓋結(jié)構(gòu)如化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計（化學(xué)工業(yè)出版社出版）：圖4-51所示。軸向尺寸由浮動管板、鉤圈法蘭及鉤圈強度計算

24、確定厚度后決定，見化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計（化學(xué)工業(yè)出版社出版）：圖4-51。7、墊片選擇：a. 管箱墊片：根據(jù)管程操作條件（循環(huán)水壓力0.4Mp a，溫度34°C ）選石棉橡膠墊。結(jié)構(gòu)尺寸如化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計（化學(xué)工業(yè)出版社出版）：圖4-39 （b）所示：D = 1508mm; d = 1400mm.b. 外頭蓋墊片：根據(jù)殼程操作條件（混合氣體，壓力6.9Mp a，溫度85 C ）,選纏繞式墊片，墊片：1609 mm 1500 mm （ JB4705-92） 纏繞式墊片。c. 浮頭墊片：根據(jù)管殼程壓差，混合氣體溫度確定墊片為金屬包石棉墊，以浮動管板結(jié)構(gòu)確定墊片結(jié)構(gòu)尺寸為門

25、1390mm 1358 mm ;厚度為3mm;JB4706-92金屬包墊片。8、鞍座選用及安裝位置確定：鞍座選用 JB/T4712-92 鞍座 BI1400-F/S ;安裝尺寸如化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計（化學(xué)工業(yè)出版社出版）：圖4-44 所示其中：L =6700 , L B =0.6L =0.66700 =4020 mm取: L B = 4000mm , L C : L C =1350 mm9、折流板布置： 折流板尺寸：外徑：D =Dn -8 = 1400 -8 =1392 mm ；厚度取 8mm前端折流板距管板的距離至少為850mm;結(jié)構(gòu)調(diào)整為900mm ;見化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計（化

26、學(xué)工業(yè)出版社出版）：圖4-50（ c）后端折流板距浮動管板的距離至少為950mm ；實際折流板間距B=450mm，計算折流板數(shù)為12塊。10、說明：在設(shè)計中由于給定壓力等數(shù)及公稱直徑超出JB4730-92，長頸對焊法蘭標(biāo)準(zhǔn)范圍，對殼體及外頭蓋法蘭無法直接選取標(biāo)準(zhǔn)值，只能進行非標(biāo)設(shè)計強度計算。八、強度設(shè)計計算1、筒體壁厚計算：由工藝設(shè)計給定設(shè)計溫度85 C ,設(shè)計壓力等于工作壓力為6.9M pa ,選低合金結(jié)構(gòu)鋼板16MnR卷制，查得材料85°C時許用應(yīng)力 卜=163 Mp a ；過程設(shè)備設(shè) 計（第二版）化學(xué)工業(yè)出版社。取焊縫系數(shù) =0.85，腐蝕裕度C2 =1mm ;對16MnR鋼板

27、的負(fù)偏差C, =0根據(jù)過程設(shè)備設(shè)計（第二版）化學(xué)工業(yè)出版社：公式（4-13）內(nèi)壓圓筒計算厚度公式：二 PcDi2 A I ' - Pc從而:計算厚度:設(shè)計厚度:,6.9X1400、=35 .75 mm2 1630.85 6.9' d =、 C 2 = 35.7 51 = 36.75 mm名義厚度:圓整?。簄 = 38 mm有效厚度：廠冷二、n - C1 - C 2 二 37 mm、.n =，-d 6 = 36.75mm水壓試驗壓力:Pt= 1.2 5Pc= 1.256.91= 8.625 Mp所選材料的屈服應(yīng)力；s =325 Mp aP（ D i、飛）8.6 25 （1400

28、- 37）水式實驗應(yīng)力校核：G T ie167 .5Mp a2 &2 漢 37167 .5Mp a ：0.96，=0.90.85 325 =248 .625 Mp a 水壓強度滿足氣密試驗壓力：Pt二Pc =6.9Mp a2、外頭蓋短節(jié)、封頭厚度計算：外頭蓋內(nèi)徑叮,1500mm，其余參數(shù)同筒體:短節(jié)計算壁厚:S=PcDi6.9 1500+-： 38.3mm2 匕 I _Pc 2 1630.85 6.9短節(jié)設(shè)計壁厚:Sd二S 亠 C?二 38.3 亠1 二 39.3mm短節(jié)名義厚度:Sn=SdG = 39.3mm圓整取Sn =40mm有效厚度:Se=Sn -C<, -C2 =39m

29、m壓力試驗應(yīng)力校核:8.625( 1500- 39)239=170 .2Mp a壓力試驗滿足試驗要求。外頭蓋封頭選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭: 封頭計算壁厚：S= 卷2 A-0.5Pc6.9 1500化 37.822mm2 1630.85 0.5 6.9封頭名義厚度:Sn =S C1 C 2 = 37.822 T=38.822mm取名義厚度與短節(jié)等厚:Sn = 40mm3、管箱短節(jié)、封頭厚度計算:由工藝設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)為：設(shè)計溫度為34 C，設(shè)計壓力為0.4M pa，選用16MnR鋼板，材料許用應(yīng)力U =170 Mp a，屈服強度 二=345 Mp a，取焊縫系數(shù) =0.85，腐蝕裕度 C 2 =2mm計

30、算厚度:S=0.41400PcD it= 1.94mm2 上】Pc2 170 0.85 0.4設(shè)計厚度:Sd = S C2 =1.942 = 3.94mm名義厚度:Sn = Sd Ci = 3.94mm結(jié)合考慮開孔補強及結(jié)構(gòu)需要取Sn =8mm有效厚度：Se = Sn - Ci - C2 = 8- 2 6mm壓力試驗強度在這種情況下一定滿足。管箱封頭取用厚度與短節(jié)相同，取Sn =8mm4、管箱短節(jié)開孔補強校核開孔補強采用等面積補強法，接管尺寸為377 9，考慮實際情況選 20號熱軋?zhí)妓劁摴?1 -130Mpa,事 3779，C2=lmm接管計算壁厚：PcDi0.4X377Stt0.6 8 mm

31、2 k J$ + Pc2 X130 工0.8 5 +0.4接管有效壁厚：Set = Snt - Ct -C = 9-1-90.15 = 6.65mm開孔直徑：d =dj 2C =377 -29 - 22.35 =363 .7mm接管有效補強高度：B=2d=2363.7=727.4mm接管外側(cè)有效補強高度：ht = dSnt = . 363 .79 = 57.2mm需補強面積:A=d S=363.71.94=705.6 mm可以作為補強的面積:A t( B - d) (S e - S)( 727 .4 - 363 .7)( 6 -1.9 4) = 1476 .6mmA 2 = 2h( Set -

32、 St)=257 .2 ( 6.6 5 0.6 8)130 /170 =522 .3mmAt A 2 =1476.6522.3 = 1998.9 A = 705 .6mm該接管補強的強度足夠，不需另設(shè)補強結(jié)構(gòu)。5、殼體接管開孔補強校核：開孔校核采用等面積補強法。選取20號熱軋?zhí)妓劁摴?>325 12鋼管許用應(yīng)力）-137 Mp a， C2 =1mm接管計算壁厚:Pc Di6.9 X 325Stt7.9 8 mm2 b I© +Pc2 疋137 疋1 +6.9接管有效壁厚：Set 二 Snt - C - C 2 二 12-1-12； 0.15 二 9.2mm開孔直徑:d R 2C

33、 = 325 -2 122 （ 1 12 0.1 5） = 306.6mm接管有效補強厚度：B=2d=2306.6=613.2mm接管外側(cè)有效補強高度：fht = dSnt = . 3 06.612 = 60.7mm需要補強面積：. 2A=d=306.635.75=10960.95 mm可以作為補強的面積為:A ! （ B -d ）（、飛-）（ 613.2 306.6 ）（ 3735 .75） = 383.25mmA 2 = 2h / Set - St） f= 260.7（ 9.2 -7.98）137 /170 = 119.4mm尚需另加補強的面積為：A4 a -Ai - A2 =10960.

34、95 - 383.25 -119.4 = 10458.3mm補強圈厚度：10458 .336 .3mmB -d0613 .2325實際補強圈與筒體等厚：Sk=38mm ；則另行補強面積:2A4=SK（B-d0）=38（ 613 .2 325 = 1 0 9 5 1 6 m mA! A 2 A4 =383.25119 .410951 .6 =11454 .2 5mm A =1 096 0. 95mm同時計算焊縫面積A 3后，該開孔補強的強度的足夠。6、固定管板計算：固定管板厚度設(shè)計采用 BS法。假設(shè)管板厚度 b=100mm?？倱Q熱管數(shù)量n=1254 ；一根管壁金屬橫截面積為：:.2 2 2 2

35、2a = （ d° di）二（2520 ） = 176 .6mm44開孔溫度削弱系數(shù)（雙程）：亠-0.5兩管板間換熱管有效長度（除掉兩管板厚 兒取6850mm 計算系數(shù)K :2Di n6K 1.32-1 .3 214.8 5bLb100. 0.5 6850100K=3.855接管板筒支考慮，依K值查化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計化學(xué)工業(yè)出版社：圖4-45,圖 4-46，圖 4-47 得：G勺=2.9, G 2 =-0.65, G3 =2.8管板最大應(yīng)力：Pa（PsPt）G2 =丄 6.416.9 一°.4）（ 一 °.65）九一 0.2 330.6 07=57.4Mp a或二t（PsPt）G3J 6.41（ 6.9-02.8-0.2 330.6 07-101 .2Mp a筒體內(nèi)徑截面積:2D i 4管板上管孔所占的總截面積：! 2 2二 1400=1538600 mm41254 二225615555 .8mm系數(shù)，二A1538600 -615555 .81538600n n系數(shù)-:A -C殼程壓力：1254176.60.241538600 -615555 .8Ps =6.