(看強度)固定管板式換熱器設計說明書

1、摘要固定管板式換熱器是管殼式換熱器的一種典型結構，也是目前應用比較廣泛的一種換熱器。這類換熱器具有結構簡單、緊湊、可靠性高、適應性廣的特點 ,并且生產(chǎn)成本低、選用的材料范圍廣、換熱表面的清洗比較方便。固定管板式換熱器能承受較高的操作壓力和溫度，因此在高溫高壓和大型換熱器中，其占有絕對優(yōu)勢。本次設計的題目是乙二醇塔底進料換熱器的設計，課題預期達到的目標為：換熱器面積的計算 （實際換熱面積： 92.6mm 2 ） ， 管程殼程壓力降的計算 （小于等于 0.4MPa ） ，工藝結構尺寸的計算：管程數(shù)（ 1 管程） ，換熱管的確定（內徑： 19mm 數(shù)量： 500 根） ，殼體內徑（ 600mm ）

2、，殼程數(shù)（ 1 殼程）的計算，折流板的選型（形式：弓形折流板，數(shù)量： 13 ）等。換熱器的強度計算：對筒體、管箱厚度的計算和校核，對殼體及管箱各處開孔補強，對延長部分兼做法蘭的計算及強度核算。經(jīng)水壓試驗、壓力校核后顯示結果全部合格。換熱器的結構設計：折流板、法蘭（甲型平焊法蘭） 、換熱管、支座（鞍式支座） 、墊片（石棉橡膠板墊片）的規(guī)格及選型。完善設計圖紙及設計說明書。關鍵詞：換熱器；工藝；結構；強度AbstractFixed tube plate heat exchanger is a typical structure of the shell and tube heat exchange

3、r and a wide range of heat exchanger. This type of heat exchanger has the characteristics of a simple structure, compact, high reliability and wide adaptability, and low cost of the production, wide choice of usedmaterials, more convenient of cleaning heat exchanger the surface . Fixed tube plate he

4、at exchanger can withstands the higher operating pressure and temperature, so it has the absolute advantage in the possession of high temperature and high pressure heat exchangers and large,.This design topic is naphtha condenser design, the goal which the topic anticipated achieved:The craft design

5、 of heat exchanger:the heat transfer area computation(actual heat transfer area:322.2mm 2);tube side pressure drop computation(<0.4MPa);the craft structure size computation:number of tubepasses(2 tube passes),the number of heat exchange tube(inside diameter:19mm,number:900),the inside diameter of

6、 shell(1000mm), number of shell passes(1 shell passes),the lectotype of baffle board(form:segmental baffle,number:13)etcThe strength calculation of heat exchanger:the computation and check of cylinder thinckness and channel thinckness,the shell and the reinforcement for opening supplements the inten

7、sity,the extension part concurrently makes the flange the computation and the intensity calculation. Examinatation part carried on the hydraulic pressure test, the pressure examination and so on, in which all results has been all qualifiedThe structural design of the heat exchanger:The specification

8、 and lectotype of baffle plate 、 flange(type A manhole weded flange) 、 heat exchange tube 、 suppot(saddle support) 、 gasket(paronite gasket)Consummates the design paper and the design instruction bookletKeywords: heat exchanger; craft;structure; intensity摘 要 IAbstract I.I第 1章引言 11.1 換熱器的用途 11.2 換熱器的

9、分類 11.3 換熱器的發(fā)展趨勢 1第2章固定管板式換熱器的工藝計算 32.1 估算換熱面積 32.1.1 選擇換熱器的類型 32.1.2 流程安排 32.1.3 確定物性數(shù)據(jù) 32.1.4 估算傳熱面積 42.2 工藝結構尺寸 52.2.1 管徑和管內流速 52.2.2 管程數(shù)和傳熱管數(shù) 52.2.4 傳熱管排列和分程方法 72.2.5 殼體內徑 72.2.6 折流板 82.2.7 其他附件 92.2.8 接管 92.3 換熱器核算1.02.3.1 熱流量核算1.02.3.2 壁溫核算 1.42.3.3 換熱器內流體的流動阻力 1.5.2.4 換熱器的主要結構尺寸和計算結果1.8.第 3 章

10、 強度計算 2.03.1 筒體壁厚計算2.03.2 管箱短節(jié)、封頭厚度的計算2.1.3.2.1 管箱短節(jié)厚度的計算2.13.2.2 封頭厚度的計算2.23.3 管箱短節(jié)開孔補強的校核2.33.4 殼體接管開孔補強校核2.4 3.5 管板設計及校核2.53.5.1 管板計算的有關參數(shù)的確定 2.5.3.5.2 計算法蘭力矩2.93.5.3 管板的計算的相關參數(shù)3.0.3.5.4 確定 和G2 錯.iH!未定義書簽。3.5.5 對于其延長部分兼作法蘭的管板計算3.1.3.5.6 設計條件不同的組合工況3.2.第4 章 結構設計 3.94.1 折流擋板 3.94.2 法蘭 3.94.3 換熱管 4.

11、04.4 支座 4.04.5 壓力容器選材原則 4.14.6 墊片 4.2第 5 章 結論 4.3參 考 文 獻 4.4致 謝 4.6第 1 章 引言1.1 換熱器的用途換熱器是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設備， 又稱熱交換器。 換熱器的應用廣泛， 日常生活中取暖用的暖氣散熱片、 汽輪機裝置中的凝汽器和航天火箭上的油冷卻器等， 都是換熱器。它還廣泛應用于化工、石油、動力和原子能等工業(yè)部門 1 。 它的主要功能是保證工藝過程對介質所要求的特定溫度， 同時也是提高能源利用率的主要設備之一2 。 換熱器在節(jié)能技術改革中具有的作用表現(xiàn)在兩個方面： 一是在生產(chǎn)工藝流程中使用著大量的換熱器的效率顯然可

12、以減少能源的消耗；另一方面，用換熱器來回收工業(yè)余熱，可以顯著提高設備的熱效率3 。1.2 換熱器的分類換熱器的種類劃分方法很多，方法也各不相同。按其用途： 可將換熱器分為加熱器、 冷卻器、 冷凝器、 蒸發(fā)器、 再沸器 45 。按其傳熱方式和作用原理： 可分為混合式換熱器、 蓄熱式換熱器、 間壁式換熱器等。 其中間壁式換熱器為工業(yè)應用最為廣泛的一種換熱器。 它按傳熱面形狀可分為管式換熱器、 板面式換熱器、 擴展表面換熱器等。 這其中又以管殼式換熱器應用最為廣泛， 它通過換熱管的管壁進行傳熱。 具有結構簡單牢固、 制造簡便、使用材料范圍廣、可靠程度高等優(yōu)點，是目前應用最為廣泛的一種換熱器5 。管殼

13、式換熱器的形式： 管殼式換熱器根據(jù)其結構的不同， 可以分為固定管板式換熱器、 浮頭式換熱器、 U 形管式換熱器、 填料函式換熱器、 釜式重沸器等68 。1.3 換熱器的發(fā)展趨勢二十世紀 20 年代出現(xiàn)板式換熱器，并應用于食品工業(yè)。以板代管制成的換熱器，結構緊湊，傳熱效果好，因此陸續(xù)發(fā)展為多種形式。 30 年代初，瑞典首次制成螺旋板換熱器912 。接著英國用釬焊法制造出一種由銅及其合金材料制成的板翅式換熱器，用于飛機發(fā)動機的散熱。 30 年代末，瑞典又制造出第一臺板殼式換熱器，用于紙漿工廠。在此期間，為了解決強腐蝕性介質的換熱問題，人們對新型材料制成的換熱器開始注意13 。 60 年代左右，由于

14、空間技術和尖端科學的迅速發(fā)展， 迫切需要各種高效能緊湊型的換熱器， 再加上沖壓、 釬焊和密封等技術的發(fā)展， 換熱器制造工藝得到進一步完善， 從而推動了緊湊型板面式換熱器的蓬勃發(fā)展和廣泛應用。此外，自 60 年代開始，為了適應高溫和高壓條件下的換熱和節(jié)能的需要，典型的管殼式換熱器也得到了進一步的發(fā)展。 70 年代中期，為了強化傳熱，在研究和發(fā)展熱管的基礎上又創(chuàng)制出熱管式換熱器14 。當前換熱器發(fā)展的基本趨勢是：繼續(xù)提高設備的傳熱效率，促進設備結構的緊湊性， 加強生產(chǎn)制造成本的標準系列化， 并在廣泛的范圍內繼續(xù)向大型化發(fā)展，并CDF （ Comptational FluidDynamics）模型化

15、技術、強化傳熱技術及新型換熱器開發(fā)等形成一個高技術體系1516。板翅式換熱器（冷箱）主要用于乙烯裂解，空氣分離和天然氣液化等。我國杭州制氧機集團 （杭氧）在引進美國 S-W 公司技術和關鍵加工設備大型真空釬焊爐基礎上， 生產(chǎn)制造出的乙烯冷箱， 設計水平和制造能力已基本達到國際先進水平，并在燕山，揚子，上海，天津，廣州及齊魯?shù)纫蚁└脑祉椖恐械玫綉?。板翅式換熱器流道多達15股，單體外形尺寸達6m X1.1 X1.154m,最高設計壓力達5.12Mpa 。 管殼式換熱器具有結構堅固、彈性大和使用范圍廣等獨特優(yōu)點， 一直被廣泛應用。 尤其在高溫高壓和大型化的場合下， 以及制造工藝上的進一步自動化和機

16、械化， 管殼式換熱器今后將在廣泛的領域內得到繼續(xù)發(fā)展17第2章固定管板式換熱器的工藝計算2.1 估算換熱面積2.1.1 選擇換熱器的類型兩流體溫度變化情況：熱流體進口溫度170 C,出口溫度140 C；冷流體進口溫度70 C,出口溫度90 C,因此初步確定選用固定管板式換熱器。2.1.2 流程安排從兩物流的操作壓力來看，應使溫度低的走管程，溫度高的走殼程。2.1.3 確定物性數(shù)據(jù)定性溫度：對于一般氣體和水等低粘度流體，具定性溫度可取流體進出口溫度的平均值。170 140故殼程流體的定性溫度為：155(C)T70 9080(C)管程流體的定性溫度為：t根據(jù)定性溫度，分別查取殼程和管程流體的有關物

17、性數(shù)據(jù)N2在155 C下的有關物性數(shù)據(jù)如下：密度1=1.38kg/ m3定壓比熱容cp1=1.038kJ/kg C熱導率=0.0545W/m C粘度=2.3 x103PasN2在80 c下的物性數(shù)據(jù)：密度=1.14kg/ m3定壓比熱容Cp2=1.038kJ/kg C熱導率=0.051W/mC粘度=2.1X10 3 Pa s2.1.4 估算傳熱面積1 .熱流量：QNCpZ(2-1)3347600/3600(kw)2 .平均傳熱溫差:tm(2-2)(140-90)(170 70) (140 90),(170-70)ln24.66(K)3 .傳熱面積：故可以選取較大的 K值。假設K=20W/ (n

18、f.K)則由于殼程的壓力較高, 估算的面積為：Ap生 30067403 .sm2)K tm(2-3)2.2工藝結構尺寸2.2.1管徑和管內流速換熱管的規(guī)格包括管徑和管長，換熱管直徑越小，換熱器單位體積的換熱面 積越大。因此，對于潔凈的流體管徑可取小些，但對于不潔凈或易結垢的流體， 管徑應取得大些，以免堵塞。本設計選用25 X2較高級冷拔傳熱管(碳鋼)，取管內流速 Ui=10.8m/s2.2.2管程數(shù)和傳熱管數(shù)根據(jù)傳熱管內徑和流速確定單程傳熱管數(shù)19:41.38/86.9,20.785 0.0152 10.8di Ui4224.5(根)(2-4)按單程管計算，所需的傳熱管長度為:106.1d。3

19、.14 0.019 2502.7(m)(2按單程管設計傳熱管過長，宜采用多管程結構-5)我國生產(chǎn)的鋼管系列標準中管長有 1.5m,2m,3m,4.5m,6m 和9m,根據(jù)選定的管徑和流速，現(xiàn)取傳熱管長l 3m o則該換熱器的管程數(shù)為：L 2 7 一Np 丁 -31(管程)(2-6)傳熱管總根數(shù)：Nt 224.5 2 449根)平均溫差校正系數(shù):Lt2t2 ti170 14090 701.5p12 t1Titi90 70170 700.2按單殼程，兩管程結構，查得：t 0.99(2-7)平均傳熱溫差：tm t tm逆=0.99 24.66 24.4 (C)由于平均溫差校正系數(shù)大于0.8,同時殼程

20、流體流量較大，故取單殼程合適。2.2.4 傳熱管排列和分程方法管子的排列方式有等邊三角形，正方形，轉角正方形三種。與正方形相比， 等邊三角形排列比較僅湊，管外流體湍動程度高，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)大。正方形排列 雖然比較松散，傳熱效果也較差，但管外清洗比較方便，對易結垢流體更為適用。 若將正方形排列的管束斜轉45。安裝，可在一定程度上提高對流傳熱系數(shù)120圖2-1換熱管排列方式綜合本設計結構和工藝結構考慮采用正三角形排列方法。取管心距t 1.25d0 (焊接時)，則t 25(mm(2-8)隔板中心到力氣最近一排管中心距離：25,、S 6 18.5(mm)(2-9)22.2.5 殼體內徑采用多管程結構，取

21、管板利用率0.7,則殼體內徑為:D 1.05t N/1.05 25.250/0.7 6666 mm(2-10 )按卷制殼體的進級檔，可取 D 6666 mm。2.2.6 折流板安裝折流擋板的目的是為了提高管外對流傳熱系數(shù)，為取得良好效果，擋板的形狀和間距必須適當，本設計采用弓形折流板，弓形缺口太大或太小都會產(chǎn)生 死區(qū)，太大不利于傳熱，太小又增加流體阻力12。取弓形折流板圓缺高度為殼體內徑的 25%,則切去的圓缺高度為：h 0.25 6666 1665 (mm )故可取 h=1665 (mm )取折流板間距B= 0.3D ,則：B 0.3 6666 2000 (mm )故可取B=200 (mm

22、)折流板數(shù)N b :(2-11 )nb傳熱管長-1=4000-1=2 (塊)B折流板間距200016,拉桿數(shù)量4根。2.2.7其他附件根據(jù)本換熱器殼體的內徑，故按標準取拉桿直徑為殼程入口處應設防沖擋板190如下表所得：表2-1拉桿直徑表換熱管外徑d拉桿直徑dn10<d<141014 <d 251225 <d <57162.2.8接管殼程流體進出口接管：取接管內N2流速為U1 20m/s,則接管內徑為：D1 4V 4 347600/(3600 86.9) 355.6(mm) Ui3.14 20(2-12 )圓整后可取內徑為360mm 。管程流體進出口接管：取接管內液

23、體流速 U2 10.8m/s,則接管內徑為:D24 148971/(3600 86.9):3.14 10.8406.4(mm)(2-13 )圓整后取管內徑為410mm2.3換熱器核算2.3.1 熱流量核算(1)殼程表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)1819 用克恩法計算，當量直徑:殼程流通截面積:0.017( m)(2-15)(2-14 )S0d0192BD(1 ) 0.3 0.6 0.6 (1) 0.025(m )t25(2-16殼體流體流速及雷諾數(shù)分別為:U0V0347600/(3600 168.37)S00.034)16.87( m/s)(2-17 )Re0deU00.017 16.87 168.3730.2

24、 10241434(2-18 )普朗特數(shù):Prcp0 0卜038 爐 0.2 103 40.051粘度校正:則:(2-19 )0.36 R255P萼(一 )0.14dew0.0510 550.36 2414340.0171/3_ _2_41565W/(m2 K)(2)管內表面?zhèn)鳠嵯禂?shù):0.023 Re0.8 Pr0.4 di管程流體流通截面積:7di2Nt0.785 0.01525002、0.044(m )2(2-20 )(2-21 )管程流體流速:Ui148971/(36000.04486.9)1 10.8(m/s)普朗特數(shù):Reidiui0.015 10.8 86.9 一3612070.2

25、3 10PrCp331.038 10 0.23 10- -4.420.0540.0230.626080461207 . 4.42 .7637W /(m0.015(2-22 )k)(3)污垢熱阻和管壁熱阻管外側污垢熱阻：Ro 0.000176 (m2 K)/W管內側污垢熱阻：R 0.0002 (m2 K)/W碳鋼在該條件下的熱導率為50 W/ m C管壁熱阻為：Rw 0002 0.00004 (m2 K)/W50(4)傳熱系數(shù)d°d° Rw didmR01)0(2-23 )190.0002 197637 15150.00004 1910.000176 171565783W/(

26、m2K)(5)傳熱面積裕度計算的傳熱面積為:3006740783 24.66-一 278.6(m )(2-24 )該換熱器的實際傳熱面積為：(2-25 )2Apd0lNT 3.14 0.019 6 500 92.6(m2)該換熱器的面積裕度為:HAPA 92.6 78.6Ac78.617.9()(2-26 )傳熱面積裕度合適，該換熱器能夠完成生產(chǎn)任務2.3.2 壁溫核算由于換熱管內側污垢熱阻較大，會使傳熱管內側污垢熱阻較大，會使傳熱管 壁溫升高，減低了傳熱管和殼體的壁溫之差。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。 計算中應按最不利的操作條件考慮，因此，取兩 側污垢熱阻為

27、零計算傳熱管壁溫19otwm / c tm / h 1/ c 1/ h(2-27 )式中液體的平均溫度tm和Tm為:tmt1t22馬080 (C) 2(2-28 )Tm 2 155(C)(2-29)22c i 7637 W/(m2 K)1565 W/(m2 K)傳熱管平均壁溫:t 155/7637 80/156592 7 1/ 7637 1/1565殼體壁溫可近似取為殼程流體的平均溫度，即 T 155 C 殼體壁溫和傳熱管壁溫之差為：t 155 92.7 62.3由于換熱器殼程流體的溫差不大, 熱器較為適宜。殼程壓力不高，因此，選用固定管板式換(2-31 )2.3.3換熱器內流體的流動阻力(1

28、)管程流體阻力(2-30 )Pt ( RP2)NsNpFtNs =1,Np 2Ft1.5Piidi 4Re 61207專熱管對粗糙度一 d0.2200.01,查圖得i 0.04流速u10.8m/s ,86.9kg/m3Pi0.040.015_ 210.886.9281088.1 (Pa)P223-u-_286.9 10.8215204.02Pa )(2-32 )Pt(81088.115204.02) 12 1.5 288876 (Pa)管程流體阻力在允許范圍之內(2)殼程阻力叫Ps( P1P2)FsN(2-33 )Ns 1,Fs1.15.2P1Ff0NC(NB 1)(2-34 )F 0.5f0

29、 5.0Re 0.228 5 241434 0.228 0.296NC 1.1NT0.51.1 5000.5 24.5(2-35 )P0Nb 19U0 0.54 m/s0.5 0.296 24.5 (19 1)_2168.37 0.47821392.3 (Pa)流體流過折流板缺口的阻力:PiNb(3.5等4(2-36 )B 0.3 m,D 1 m_ 2P21321.7 (Pa)2 0.2、 168.37 0.5419 (3.5 )0.62總阻力:(1392.3 1321.7) 1 1.15 3121 (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2.4換熱器的主要結構

30、尺寸和計算結果表2-2物性參數(shù)表參數(shù)殼程流率/ (Kg/h )148971347600進/出溫度/C70/90170/140壓力/MPa0.0450.009定性溫度/C80155密度/ (Kg/m 3)1.381.14定壓比熱容/KJ/(Kg.K)1.0381.038粘度/cp0.2110.23熱導率/W/(m. C)0.0510.054普朗特數(shù)4.424設備結構參數(shù)：殼體內徑/mm : 800 , 管徑/mm : ?25X2, 管心距/mm : 25,折流板數(shù)/個：2 ,殼程數(shù)：1 ,材質：碳鋼，管數(shù)目/根：449 ,OWW 褶：176 ,折流板間距/mm : 2000,管程數(shù)：1表2-3計

31、算結果表主要計算結果殼程流速/ (m/s )10.820表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)/W/（ m2；C）76371565污垢熱阻 / ( m2.h. C/Kcal )0.00020.000176阻力/MPa0.02880.025傳熱溫差/K62.3面積裕度%17.9第3章強度計算3.1筒體壁厚計算由工藝設計給定的設計溫度155 C ,設計壓力Pc =1.1 p =1.1 X0.099=0.0099 MPa ,選低合金結構鋼板16MnR卷制.材料170 C時的許用應力 t=170Mpa（假設厚度為616mm 時）12取焊縫系數(shù) =0.85,腐蝕裕度 C2=2mm.計算厚度pcD t2Pc0.0099 6000.

32、102mm170 0.85 0.0099(3-1 )C23 2 5mm(3-2)對于16MnR,鋼板負偏差C10mm.,因而可取名義厚度6mm。e n GC20 2 4mm(3-3)水壓試驗壓力Pt1701.25 pc-t 1.25 0.11 -1700.0413MPa(3-4)所選材料的屈服應力s 345Mpa水壓試驗應力校核所 D e0.0413 (600 4) 3.118MPa(3-5)t 0.9 s0.9 345 0.85 263.925MPa水壓強度滿足要求. 氣密試驗壓力PtPc0.0495Mpa3.2管箱短節(jié)、封頭厚度的計算3.2.1 管箱短節(jié)厚度的計算由工藝設計給定設計參數(shù)為：

33、設計溫度60 C,設計壓力pc=10.4=0.44 MPa,選用16MnR 鋼板，材料許用應力t=170Mpa,s 330Mpa,取焊縫系數(shù)0.85，腐蝕裕度C2 2mm121 p =1.1 x屈服強度計算厚度PcD0.0495 6002 170 0.85 0.04950.171mm(3-6)設計厚度(3-7)C23 2 5mm名義厚度dC15 0圓整(3-8)綜合考慮結構，補強，焊接的需要，取n 6mm有效厚度C1 C2 6 0 2 4mm(3-9)3.2.2封頭厚度的計算殼體封頭選用標準橢圓封頭計算厚度PcDt2Pc0.0495 6002 170 0.85 0.04952.29mm(3-1

34、0 )名義厚度n dCi5 0圓整(3-11 )為了便于選材殼體封頭厚度取與短節(jié)厚度相同n 6mm.有效厚度e n C2 6 2 4mm壓力試驗應力校核170水壓試驗壓力Pt 1.25 Pc-1.25 0.0495 0.061Mpa(3-12)170Pt D 0.50.061 600 0.5 42 e2 44.5Mpa 0.9 s 0.9 0.85 345 263.93MPa(3-13 )3.3管箱短節(jié)開孔補強的校核開孔補強采用等面積補強法，由工藝設計給定的接管尺寸為300 6考慮實際情況選20號熱軋?zhí)妓劁摴埽琻 130Mpa,腐蝕裕度C2 2mmfr(3-14 )接管計算壁厚接管有效(3-1

35、6 )開孔直徑d di 2C 300 2 6 2(0 2) 292mm(3-17 )1300.7647170PcDot20.0495 300Pc130 10.04950.57mm(3-15 )etnt CiC2 60 4mm接管有效補強寬度B2d2 292584mm(3-18 )接管外側有效補強高度h1,d nt292 6 41.86mm(3-19 )需要補強面積A d2920.171249.93mm(3-20 )可以作為補強的面積為A1B d e 584 2924 0.1711118mm2(3-21 )2A2 2n et t fr 2 41.86 4 0.57 130/170 219.5mm

36、2(3-22 )2A A2 1118 219.5 1337.5mm2A(3-23 )該接管補強的強度足夠，不需另設補強結構。3.4殼體接管開孔補強校核開孔補強采用等面積補強。選取20號熱軋?zhí)妓劁摴?200 6,鋼管的許用應力 t 130MPa , C2 2mm接管計算壁厚PCD。2 tPc0.0495 2002 130 1 0.04950.038mm(3-24 )接管有效壁厚(3-25 )開 孔 直 徑(3-26 )接管有效補強(3-27 )et nt C1c26 2 6 0 4mmd di 2C 200 2 6 2 2 192mmB 2d 2 192 384mm接管外側有效補強高度(3-28

37、 )h1 , d-nt-192 6 33.55mmA d 192 0.12 23.04mm2(3-29 )可以作為補強的面積為A B d e 584 192 4 0.12 1520.96mm2(3-30 )_ 2A 2hi et t fr 2 41.86 4 0.038 130/170 253.65mm(3-31 )222A A 1520.96 253.65 1774.61mm2(3-32 )無需另設補強結構。3.5管板設計及校核3.5.1 管板計算的有關參數(shù)的確定計算殼程圓筒內直徑橫截面積D24600242282600mm(3-33 )圓筒殼壁金屬的橫截面積Asn D n6 600 6211

38、417mm(3-34 )根換熱管管壁金屬的橫截面積(3-35 )a d； d 4=22_21915106.76mmNt a 500 106.76 53380mm2(3-36)兩管板間換熱管有效長度(估計管板厚度為40 mm)L 2689 2 40 2625mm(3-37 )管束模數(shù)根據(jù)JB150 1998查得Et 191.5 103Pa(換熱管材料為10號鋼)kEtNTaKtLD191.5 103 533805920 6002877.89Mpa(3-38 )管子回轉半徑,1i 4119219 2 2 2 6mm4 1(3-39 )管子受壓失穩(wěn)當量長度(3-40 )(3-41 )由 JB151

39、1999，確定0.7D 1.05s. NT1.05 2550007 701mmB 0.3D 0.3 701 210mm取 B 300mm lcr 2B 2 300 600mm管子穩(wěn)定許用壓應力cr根據(jù) JB150 1998 查得 S 205MPa 44lcriCr6006 100.2Et S.2 191.5 103 205 135.72(3-42 )cr為cr1lcr%2Cr20521600/6tAiNT d* 2/42826005003.14 1922140910mm(3-44 )管板布管區(qū)面積. ',一 _ Ad n s(Sn 0.866S) 1000(37 0.866 25)2

40、15350mmAt 0.866nS2 A0.866 500 252 15350 285975mm2(3-45 )管板布管區(qū)的當量直徑c 4A 4 285975Dt .603.5mmt .3.14(3-36 )系數(shù)為A1140910 八10.49A 282600(3-37 )殼體不帶波形膨脹節(jié)時，換熱管束與圓筒剛度比EtEsq EtN1a 5338046EsAs11417(3-38 )系數(shù)0.37(3-39 )NTa53380140910s 0.40.4 -061 4.60.685.3(3-40 )t 0.40.60.4 10.3710.680.6 4.613.12(3-41 )管板布管區(qū)的當量

41、直徑與殼程圓筒內徑之比(3-42 )Dt 603.56003.5.2 計算法蘭力矩根據(jù)p 0.0495Mpa，殼程直徑D 法蘭，直徑 D 1130mm,D1 1090mm, M 20，數(shù)量 n 32，材料為 35CrMoA, b預緊狀態(tài)下需要的最小螺栓面積800mm,選用JB/T4701 2000甲型平焊40mmi 1157Mpa 2012mm,d 23mm螺柱選用墊片選用石棉橡膠板墊片，公稱直徑Dn 1080mm，公稱壓力 P=1.0Mpa墊 片型號：1400-1.0JB/T4701-2000,D=1155mm,d=20mm.GB/T3985 表 9 2 查得系數(shù) m 2.5 ,比壓力 y

42、20Mpa 21。Mm 2.2 107N mmMp 1.9 107 N mm p3.5.3 管板的計算的相關參數(shù)確定K,k,bf假定管板的計算厚度40mm ,則換熱管的加強系數(shù)為w' 0.00014w0.0002815.43“仙 1000191.5 10533801.3183401 93 1 03 0.4 5920 40k K 1 t 5.43 1 0.81.081 1bf D Di- 1130 600265mm2 2(3-43 )剛度參數(shù)計算及某些系數(shù)的確定確定 w',w"（根據(jù) JB151 1999圖26）%000%0000.0060.00889(3-46 )Kf

43、3.11 2Ef'bf 2 f '12 Di bf D)2 191.5 103 65600 65189.5 103(3-44 )Kf"1 2Ef"bf 2 f12 Di bfDKf Kf ' 3.1KfKf4Ktw'Es2 40600w" Es3.14 3108.120.000145.21(3-45 )0.000783.5.4確定和G2由K和Kf根據(jù)JB1511999 查得 m1 0.46(圖27),G2 3.4(圖29)mL_KKf0.465.75 0.00078102.5(3-47 )3.5.5對于其延長部分兼作法蘭的管板計算計

44、算Mim.M1(3-48 )2K Q G20.460.004762 5.75 5 3.4由 K 和 Q 根據(jù) JB151 1999 查得 G 0.97 10 3(圖30)計算，M, Mf(3-51 )KfKfG3Mf3.5.6設計條件不同的組合工況殼程壓力作用下的危險組合殼程壓力管程壓力不計膨脹PsPt0.000780.00078 0.97K f'-MKf"5 0.44 10 3(3-49 )1八3.10.45 -5.210.956(3-50 )3 10.959 0.575.21pc 0.045Mpa0Mpa0Et 0 Pas Ps由K和m根據(jù)JB151 1999查得Gli圖

45、31a Gle 3 m/K 3 0.4 1.9/5.75 0.397 則G1取Gle與Gli中較大的值EtG"Gi4 0.0450.198MPa0.05Gle 0.3971 1 V G14 Q G21 2.124 0.489 397 0.0474.6 3.44Q G2Mws Mm0.0544(3-5255(1)管板應力1.9 1 2.124G25.754.6 3.40.0961 2.1244.63.40.093M fM10.440.13 0.570.00476一Dir r pan0.047 0.132 詈Q000640(3-56 )2.37Mpa 1.51.5137205.5MPaP

46、a - rk22m2Di0.68 0.1980.40.0961.02521.91252-22 1.91.921000404.38MPa1.5tr 1.5137 205.5MPa(3-57 )Da 一 ppDt0.680.40.198603.50.096 40(3-58 )0.48Mpa0.5tr 0.5 137 68.5MPa(2)殼體法蘭應力D 1130Di 6001.88(3-59 )按 JB150 1998表9 5查得 Y 14.864YMws pa2Di26001q(3-60 )g2 vqQ G2pa10.180.0495 3.4 2.124 5 0.1985 3.40.73MPa(3-61 )cr 130MPa(4)殼程圓筒軸向應力A Q G2pa14.86 0.0544 0.68 0.198 4t19.21MPa 1.5 f 1.5 137 205.5MPa(3)管子應力282600 0.68 1 2.124 0.198114174.6 3.41.30Mpa c 0.87 170 147.8MPa(3-62 )(5)拉脫應力連接形式選用焊接l 2mm