(看強(qiáng)度)固定管板式換熱器設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、I摘 要固定管板式換熱器是管殼式換熱器的一種典型結(jié)構(gòu)，也是目前應(yīng)用比較廣泛的一種換熱器。這類(lèi)換熱器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、可靠性高、適應(yīng)性廣的特點(diǎn), 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(duì)優(yōu)勢(shì)。本次設(shè)計(jì)的題目是乙二醇塔底進(jìn)料換熱器的設(shè)計(jì)，課題預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)為： 換熱器面積的計(jì)算（實(shí)際換熱面積：92.6mm 2），管程殼程壓力降的計(jì)算（小于等于0.4MPa ），工藝結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算：管程數(shù)（1管程），換熱管的確定（內(nèi)徑：19mm 數(shù)量：500根），殼體內(nèi)徑（600mm ），殼程數(shù)（1殼程）的計(jì)算，折

2、流板的選型（形式：弓形折流板，數(shù)量：13）等。換熱器的強(qiáng)度計(jì)算：對(duì)筒體、管箱厚度的計(jì)算和校核，對(duì)殼體及管箱各處開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)，對(duì)延長(zhǎng)部分兼做法蘭的計(jì)算及強(qiáng)度核算。經(jīng)水壓試驗(yàn)、壓力校核后顯示結(jié)果全部合格。換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：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(shè)計(jì)圖紙及設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。關(guān)鍵詞：換熱器；工藝；結(jié)構(gòu)；強(qiáng)度AbstractFixed tube plate heat exchanger is a typical structure of the shell and tube heat exchanger and a wide range o

3、f 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 used materials, more convenient of cleaning heat exchanger the surface . Fixed tube plate heat exchanger can w

4、ithstands 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 of heat exchanger

5、:the heat transfer area computation(actual heat transfer area:322.2mm2;tube side pressure drop computation(0.4MPa;the craft structure size computation:number of tube passes(2 tube passes,the number of heat exchange tube(inside diameter:19mm,number:900,the inside diameter of shell(1000mm, number of s

6、hell passes(1 shell passes,the lectotype of baffle board(form:segmental baffle,number:13etcThe strength calculation of heat exchanger:the computation and check of cylinder thinckness and channel thinckness,the shell and the reinforcement for opening supplements the intensity,the extension part concu

7、rrently 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 and lectotype of baffle plat

8、e 、flange(type A manhole weded flange、heat exchange tube、suppot(saddle support、gasket(paronite gasketConsummates the design paper and the design instruction bookletKeywords: heat exchanger; craft;structure; intensity目 錄摘 要 . . I Abstract . II第1章 引言 . . 11.1 換熱器的用途 . . 11.2換熱器的分類(lèi) . . 11.3 換熱器的發(fā)展趨勢(shì) .

9、. 1第2章 固定管板式換熱器的工藝計(jì)算 . . 32.1 估算換熱面積 . . 32.1.1 選擇換熱器的類(lèi)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(jié)構(gòu)尺寸 . . 52.2.1 管徑和管內(nèi)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(nèi)徑 . . 72.2.6 折流板 . . 82.2.7其他附件 . . 82.2.8 接管 . . 92.3 換熱器核算 . . 92.3.1 熱流量核算 . . 92.3.2 壁溫核算 . . 13

10、2.3.3 換熱器內(nèi)流體的流動(dòng)阻力 . . 142.4 換熱器的主要結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算結(jié)果 . . 17第3章 強(qiáng)度計(jì)算 . . 193.1 筒體壁厚計(jì)算 . . 193.2 管箱短節(jié)、封頭厚度的計(jì)算 . . 203.2.1 管箱短節(jié)厚度的計(jì)算 . . 203.2.2 封頭厚度的計(jì)算 . . 203.3 管箱短節(jié)開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)的校核 . . 213.4殼體接管開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)校核 . . 223.5 管板設(shè)計(jì)及校核 . . 233.5.1 管板計(jì)算的有關(guān)參數(shù)的確定 . . 233.5.2 計(jì)算法蘭力矩 . . 273.5.3管板的計(jì)算的相關(guān)參數(shù) . . 283.5.4 確定 和2G . 293.5.5 對(duì)于其延

11、長(zhǎng)部分兼作法蘭的管板計(jì)算 . . 293.5.6 設(shè)計(jì)條件不同的組合工況 . . 30第4章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . . 364.1折流擋板 . . 364.2 法蘭 . . 364.3 換熱管 . . 374.4 支座 . . 374.5 壓力容器選材原則 . . 384.6 墊片 . . 39第5章 結(jié)論 . . 40參 考 文 獻(xiàn) . . 41致 謝 . . 431 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(shè)備，又稱(chēng)熱交換器。換熱器的應(yīng)用廣泛，日常生活中取暖用的暖氣散熱片、汽輪機(jī)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(yīng)用于化工、石油、動(dòng)力和原子

12、能等工業(yè)部門(mén)1。它的主要功能是保證工藝過(guò)程對(duì)介質(zhì)所要求的特定溫度，同時(shí)也是提高能源利用率的主要設(shè)備之一2。換熱器在節(jié)能技術(shù)改革中具有的作用表現(xiàn)在兩個(gè)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以減少能源的消耗；另一方面，用換熱器來(lái)回收工業(yè)余熱，可以顯著提高設(shè)備的熱效率3。1.2換熱器的分類(lèi)換熱器的種類(lèi)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(yīng)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(kuò)展表面換熱器等。

13、這其中又以管殼式換熱器應(yīng)用最為廣泛，它通過(guò)換熱管的管壁進(jìn)行傳熱。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單牢固、制造簡(jiǎn)便、使用材料范圍廣、可靠程度高等優(yōu)點(diǎn)，是目前應(yīng)用最為廣泛的一種換熱器5。管殼式換熱器的形式：管殼式換熱器根據(jù)其結(jié)構(gòu)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(shì)二十世紀(jì)20年代出現(xiàn)板式換熱器，并應(yīng)用于食品工業(yè)。以板代管制成的換熱器，結(jié)構(gòu)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(guó)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(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的散熱。30年代末，瑞典又制造出第一

14、臺(tái)板2 殼式換熱器，用于紙漿工廠(chǎng)。在此期間，為了解決強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)的換熱問(wèn)題，人們對(duì)新型材料制成的換熱器開(kāi)始注意13。60年代左右，由于空間技術(shù)和尖端科學(xué)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(shù)的發(fā)展，換熱器制造工藝得到進(jìn)一步完善，從而推動(dòng)了緊湊型板面式換熱器的蓬勃發(fā)展和廣泛應(yīng)用。此外，自60年代開(kāi)始，為了適應(yīng)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(jìn)一步的發(fā)展。70年代中期，為了強(qiáng)化傳熱，在研究和發(fā)展熱管的基礎(chǔ)上又創(chuàng)制出熱管式換熱器14。當(dāng)前換熱器發(fā)展的基本趨勢(shì)是：繼續(xù)提高設(shè)備的傳熱效率，促進(jìn)設(shè)備結(jié)構(gòu)的緊湊性，加強(qiáng)生產(chǎn)制造成本的標(biāo)準(zhǔn)系列化

15、，并在廣泛的范圍內(nèi)繼續(xù)向大型化發(fā)展，并CDF （Comptational Fluid Dynamics）模型化技術(shù)、強(qiáng)化傳熱技術(shù)及新型換熱器開(kāi)發(fā)等形成一個(gè)高技術(shù)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(guó)杭州制氧機(jī)集團(tuán)有限公司（杭氧）在引進(jìn)美國(guó)S-W 公司技術(shù)和關(guān)鍵加工設(shè)備大型真空釬焊爐基礎(chǔ)上，生產(chǎn)制造出的乙烯冷箱，設(shè)計(jì)水平和制造能力已基本達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，并在燕山，揚(yáng)子，上海，天津，廣州及齊魯?shù)纫蚁└脑祉?xiàng)目中得到應(yīng)用。板翅式換熱器流道多達(dá)15股，單體外形尺寸達(dá)6m 1.11.154m, 最高設(shè)計(jì)壓力達(dá)5.12Mpa 。 管殼式換熱器具有結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、彈性大和使

16、用范圍廣等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，一直被廣泛應(yīng)用。尤其在高溫高壓和大型化的場(chǎng)合下，以及制造工藝上的進(jìn)一步自動(dòng)化和機(jī)械化，管殼式換熱器今后將在廣泛的領(lǐng)域內(nèi)得到繼續(xù)發(fā)展17。3 第2章 固定管板式換熱器的工藝計(jì)算2.1 估算換熱面積2.1.1 選擇換熱器的類(lèi)型兩流體溫度變化情況：熱流體進(jìn)口溫度170，出口溫度140；冷流體進(jìn)口溫度70，出口溫度90，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(lái)看，應(yīng)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(duì)于一般氣體和水等低粘度流體，其定性溫度可取流體進(jìn)出口溫度的平均值。故殼程流體的定性溫度為：170140155(

17、2T +=管程流體的定性溫度為：709080( 2t +=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)。2N 在155下的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下： 密度 1=1.38kg/3m4 定壓比熱容 1p c =1.038kJ/kg 熱導(dǎo)率 1=0.0545W/m 粘度 1=2.3310-Pa s N2在80下的物性數(shù)據(jù)：密度 2=1.14kg/3m 定壓比熱容 2p c =1.038kJ/kg 熱導(dǎo)率 2=0.051W/m 粘度 2=2.1310-Pa s 2.1.4 估算傳熱面積1. 熱流量：1111p Q m c t =D （2-1）3347600/3600=1.03810(170-140( k

18、w =3006.742. 平均傳熱溫差:1212ln m t t t t t -= （2-2） (17070 (14090ln-=（140-90）24.66( K =5 3. 傳熱面積：由于殼程的壓力較高，故可以選取較大的K 值。假設(shè)K=20W/（.K ）則估算的面積為：213006.7410101.6( p m Q A m K t =2024.66（2-3）2.2 工藝結(jié)構(gòu)尺寸2.2.1 管徑和管內(nèi)流速換熱管的規(guī)格包括管徑和管長(zhǎng)，換熱管直徑越小，換熱器單位體積的換熱面積越大。因此，對(duì)于潔凈的流體管徑可取小些，但對(duì)于不潔凈或易結(jié)垢的流體，管徑應(yīng)取得大些，以免堵塞。本設(shè)計(jì)選用252較高級(jí)冷拔傳熱

19、管（碳鋼），取管內(nèi)流速i u =10.8m/s 2.2.2 管程數(shù)和傳熱管數(shù)根據(jù)傳熱管內(nèi)徑和流速確定單程傳熱管數(shù)19：2241.38/86.9224.5( 0.7850.01510.84s i iVn d u =根 （2-4） 按單程管計(jì)算，所需的傳熱管長(zhǎng)度為：0106.12.7( 3.140.019250psA L m d n = （2-5）按單程管設(shè)計(jì)傳熱管過(guò)長(zhǎng)，宜采用多管程結(jié)構(gòu)。6 我國(guó)生產(chǎn)的鋼管系列標(biāo)準(zhǔn)中管長(zhǎng)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(zhǎng)3l m =。 則該換熱器的管程數(shù)為：2.71( 3p L N l =管程（2-6）傳熱管總根數(shù)

20、：224.52449T N =（根）平均溫差校正系數(shù)：12211701401.59070t t R t t -=-211190700.217070t t P T t -=-按單殼程，兩管程結(jié)構(gòu)，查得：0.99t = 平均傳熱溫差：=0.9924.6624.4m t m t t =逆（） （2-7）由于平均溫差校正系數(shù)大于0.8，同時(shí)殼程流體流量較大，故取單殼程合適。 7 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(zhuǎn)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(dòng)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(duì)易結(jié)垢

21、流體更為適用。若將正方形排列的管束斜轉(zhuǎn)45安裝，可在一定程度上提高對(duì)流傳熱系數(shù)12。圖2-1 換熱管排列方式綜合本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和工藝結(jié)構(gòu)考慮采用正三角形排列方法。取管心距 01.25t d =（焊接時(shí)），則25t =（mm ）（2-8）隔板中心到力氣最近一排管中心距離：25618.5( 2S mm =+= （2-9）2.2.5 殼體內(nèi)徑采用多管程結(jié)構(gòu)，取管板利用率0.7=，則殼體內(nèi)徑為：1.05D = 81.056666=（mm ）（2-10）按卷制殼體的進(jìn)級(jí)檔，可取6666D =mm 。2.2.6 折流板安裝折流擋板的目的是為了提高管外對(duì)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(dāng)，本設(shè)

22、計(jì)采用弓形折流板，弓形缺口太大或太小都會(huì)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(nèi)徑的25%，則切去的圓缺高度為：0.2566661665h =（mm ）故可取h=1665（mm ）取折流板間距0.3B D =，則：0.366662000B =（mm ）故可取B=200（mm ）折流板數(shù)B N ： -1=-1=22000B N =傳熱管長(zhǎng)4000（塊）折流板間距 （2-11） 2.2.7其他附件根據(jù)本換熱器殼體的內(nèi)徑，故按標(biāo)準(zhǔn)取拉桿直徑為16，拉桿數(shù)量4根。 殼程入口處應(yīng)設(shè)防沖擋板19。如下表所得：表2-1 拉桿直徑表 9 換熱管外徑d 拉桿直徑d n10d

23、 14 1014d 25 1225d 57 162.2.8 接管殼程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)2N 流速為120/u m s =，則接管內(nèi)徑為:1355.6( D mm = （2-12）圓整后可取內(nèi)徑為360mm 。管程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)液體流速210.8/u m s =，則接管內(nèi)徑為：2406.4( D mm = （2-13）圓整后取管內(nèi)徑為410mm 。2.3 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(jì)算， 100.550.141000.36Re Pr ( e wd l m a m = （2-14）當(dāng)量直徑：220.0250.7850.0190.017(

24、3.140.019e d m -= （2-15）殼程流通截面積：20019(1 0.30.60.6(1 0.025( 25d S BD m t =-=-=（2-16）殼體流體流速及雷諾數(shù)分別為：000347600/(3600168.37 16.87(/ 0.034V u m s S = （2-17）0030.01716.87168.37Re 2414340.210e d u -= （2-18）普朗特?cái)?shù)：11 330001.038100.210Pr 40.051p c -= （2-19）粘度校正：0.14( 1wm m 則： 0.551/30.140220.36( e r e wR P d =

25、0.551/3200.0510.3624143441565/(0.017W m K =(2 管內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)： 0.80.40.023Re Pr i i i d = （2-20）管程流體流通截面積：2225000.7850.0150.044( 42T i i p N S d m N = （2-21）管程流體流速： 148971/(360086.9 10.8(/ 0.044i i i V u m s S =12 30.01510.886.9Re 612070.2310i i ii id u -=普朗特?cái)?shù)：331.038100.2310Pr 4.420.054p C -= （2-22） 0.80.

26、420.6260.023612074.427637/(0.015i W m k =（3）污垢熱阻和管壁熱阻管外側(cè)污垢熱阻： 200.000176( /R m K W = 管內(nèi)側(cè)污垢熱阻： 20.0002( /i R m K W = 碳鋼在該條件下的熱導(dǎo)率為50/m W ( 管壁熱阻為：20.0020.00004( /50w R m K W =(4 傳熱系數(shù)000001( C i w i i i m K d d d R R R d d d =+ （2-23）1190.0002190.000041910.00017676371515171565=+2783/(W m K =13 （5）傳熱面積裕度

27、 計(jì)算的傳熱面積為：21300674078.6( 78324.66c c m Q A m K t = （2-24）該換熱器的實(shí)際傳熱面積為：203.140.019650092.6( p T A d lN m = （2-25）該換熱器的面積裕度為：92.678.617.9( 78.6P c c A A H A -=% （2-26）傳熱面積裕度合適，該換熱器能夠完成生產(chǎn)任務(wù)。 2.3.2 壁溫核算由于換熱管內(nèi)側(cè)污垢熱阻較大，會(huì)使傳熱管內(nèi)側(cè)污垢熱阻較大，會(huì)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(jì)算中應(yīng)按最不利的操作條件考慮，因此，取

28、兩側(cè)污垢熱阻為零計(jì)算傳熱管壁溫19。/1/1/m c m hw c hT t t -=- （2-27）式中液體的平均溫度m t 和m T 為：14 1270908022m t t t +=（） （2-28）1217014015522m T T T +=（） （2-29）27637W/(mK c i = 201565W/(mK h =傳熱管平均壁溫：155/763780/156592.71/76371/1565t +=+殼體壁溫可近似取為殼程流體的平均溫度，即155T =。 殼體壁溫和傳熱管壁溫之差為：15592.762.3t =-=由于換熱器殼程流體的溫差不大，殼程壓力不高，因此，選用固定管板

29、式換熱器較為適宜。2.3.3 換熱器內(nèi)流體的流動(dòng)阻力（1）管程流體阻力12( t s p t p p p N N F =+ （2-30）15 1, s N = 2p N = 1.5t F =24i i i L u p d = （2-31）Re 61207=傳熱管對(duì)粗糙度0.20.0120d=，查圖得0.04i =流速10.8/u m s =，386.9/kg m =21610.886.90.0481088.10.0152p =（Pa ）22286.910.83315204.0222u p =（Pa ） （2-32）(81088.115204.02 121.5288876t p =+= (Pa管

30、程流體阻力在允許范圍之內(nèi)19。 （2）殼程阻力 12( s s s p p p F N =+ （2-33）1, s N = 1.15s F =.2010(12C B u p Ff N N =+ （2-34）160.5F = 0.2280.22805.0Re 52414340.296f -=0.50.51.11.150024.5C T N N = （2-35）19B N = 00.54u =m/s20168.370.4780.50.29624.5(191 1392.32p =+= (Pa流體流過(guò)折流板缺口的阻力：202(3.5 2iB u B p N D =- （2-36）0.3B =m, 1D

31、 =m2220.2168.370.5419(3.5 1321.70.62p =-=（Pa ）總阻力：0(1392.31321.7 11.153121P=+=（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。17 2.4 換熱器的主要結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算結(jié)果表2-2 物性參數(shù)表參數(shù) 管程 殼程 流率/（Kg/h） 148971 347600 進(jìn)/出溫度/ 70/90 170/140壓力/MPa 0.045 0.009 定性溫度/ 80 155 密度/（Kg/m3） 1.38 1.14 定壓比熱容/KJ/(Kg.K 1.038 1.038 粘度/cp 0.211 0.23 熱導(dǎo)

32、率/W/(m. 0.051 0.054 普朗特?cái)?shù) 4.42 4設(shè)備結(jié)構(gòu)參數(shù)：殼體內(nèi)徑/mm：800 ， 殼程數(shù)：1 ，管徑/mm：252， 材質(zhì)：碳鋼，管心距/mm ：25 ， 管數(shù)目/根：449，折流板數(shù)/個(gè)：2 ， 傳熱面積/：176，折流板間距/mm ：2000，管程數(shù)：1 。表2-3 計(jì)算結(jié)果表主要計(jì)算結(jié)果 管程 殼程 流速/（m/s） 10.8 20 表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)/W/(. 7637 1565污垢熱阻/（.h . /Kcal） 0.0002 0.00017618 阻力/MPa 0.0288 0.025 傳熱溫差/K 62.3面積裕度 17.9-19 第3章 強(qiáng)度計(jì)算3.1 筒體壁厚計(jì)

33、算由工藝設(shè)計(jì)給定的設(shè)計(jì)溫度155，設(shè)計(jì)壓力c p =1.1p =1.10.099=0.0099MPa ，選低合金結(jié)構(gòu)鋼板16MnR 卷制. 材料170時(shí)的許用應(yīng)力t=170Mpa（假設(shè)厚度為616mm 時(shí)）12取焊縫系數(shù)=0.85,腐蝕裕度C 2=2mm.則計(jì)算厚度 0. 00996000. 10221700. 850. 00992c t c p D mm p =- （3-1）設(shè)計(jì)厚度 2325d C m m =+=+= （3-2）對(duì)于16MnR ，鋼板負(fù)偏差. 01mm C =，因而可取名義厚度6n mm =。有效厚度 126024e n C C mm =-=-= （3-3）水壓試驗(yàn)壓力 1

34、701.251.250.110.0413170T ct p p MPa = （3-4）所選材料的屈服應(yīng)力 345s Mpa =水壓試驗(yàn)應(yīng)力校核(0. 0413(6004 3. 118224T e T e p D MPa += （3-5） 0.90.93450.85263.925T s MPa =-20 水壓強(qiáng)度滿(mǎn)足要求.氣密試驗(yàn)壓力 0. 0495T c p p Mpa = 3.2 管箱短節(jié)、封頭厚度的計(jì)算3.2.1 管箱短節(jié)厚度的計(jì)算由工藝設(shè)計(jì)給定設(shè)計(jì)參數(shù)為:設(shè)計(jì)溫度60, 設(shè)計(jì)壓力c p =1.1p =1.10.4=0.44MPa , 選用16MnR 鋼板, 材料許用應(yīng)力t =170Mpa

35、,屈服強(qiáng)度330s Mpa =, 取焊縫系數(shù). 2, 85. 02mm C =腐蝕裕度12計(jì)算厚度 0. 04956000. 17121700. 850. 04952c t c p D mm p =- （3-6）設(shè)計(jì)厚度 2325d C m m =+=+= （3-7）名義厚度 150n d C =+=+圓整 （3-8）綜合考慮結(jié)構(gòu), 補(bǔ)強(qiáng), 焊接的需要, 取6n mm =有效厚度 126024e n C C mm =-=-= （3-9）3.2.2 封頭厚度的計(jì)算殼體封頭選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭- 21 計(jì)算厚度 0. 04956002. 2921700. 850. 04952c t c p Dmm p

36、 =- （3-10）名義厚度 150n d C =+=+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6n mm =.有效厚度 2624e n C mm =-=-=壓力試驗(yàn)應(yīng)力校核水壓試驗(yàn)壓力 1701.251.250.04950.061170T ct p p Mpa = （3-12） (0. 50. 0616000. 542244. 50. 90. 90. 85345263.93T e T e s p D Mpa MPa+= （3-13）3.3 管箱短節(jié)開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)的校核開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)采用等面積補(bǔ)強(qiáng)法, 由工藝設(shè)計(jì)給定的接管尺寸為3006考慮實(shí)際情況選20號(hào)熱軋?zhí)妓劁摴? Mpa t n

37、130=, 腐蝕裕度22C mm =1300.7647170tn r t f = （3-14） -22接管計(jì)算壁厚 0.04953000.57213010.04952C O t tCP D mm P =+ （3-15）接管有效壁厚 126204et nt C C mm =-=-= （3-16）開(kāi)孔直徑 2300262(02 292i d d C mm =+=-+= （3-17）接管有效補(bǔ)強(qiáng)寬度 22292584B d mm = （3-18）接管外側(cè)有效補(bǔ)強(qiáng)高度141.86h mm = （3-19） 需要補(bǔ)強(qiáng)面積22920.17149.93A d mm = （3-20）可以作為補(bǔ)強(qiáng)的面積為(21

38、58429240.1711118e A B d mm =-=-= （3-21）(2212241.8640.57130/170219.5et t r A h f mm =-=-= （3-22） 2121118219.51337.5A A mm A +=+= （3-23）該接管補(bǔ)強(qiáng)的強(qiáng)度足夠，不需另設(shè)補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)。3.4殼體接管開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)校核開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)采用等面積補(bǔ)強(qiáng)。選取20號(hào)熱軋?zhí)妓劁摴?006，鋼管的許用應(yīng)力a tMP 130=，22C mm =接管計(jì)算壁厚 0. 04952000. 038213010. 04952C O t tCP D mm P =+ （3-24） -23 接管有效壁厚 12626

39、04et nt C C mm =-=-= （3-25）開(kāi)孔直徑 22002622192i d d C m m =+=-+= （3-26）接管有效補(bǔ)強(qiáng)寬度 22192384B d mm = （3-27）接管外側(cè)有效補(bǔ)強(qiáng)高度133.55h mm = （3-28）需要補(bǔ)強(qiáng)面積 21920.1223.04A d mm = （3-29）可以作為補(bǔ)強(qiáng)的面積為(2158419240.121520.96e A B d mm =-=-= （3-30）(2212241.8640.038130/170253.65et t r A h f mm =-=-= （3-31）2121520.96253.651774.61A A mm +=+=（3-32）無(wú)需另設(shè)補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)。3.5 管板設(shè)計(jì)及校核3.5.1 管板計(jì)算的有關(guān)參數(shù)的確定計(jì)算殼程圓筒內(nèi)直徑橫截面積22260028260044D A mm = （3-33）圓筒殼壁金屬的橫截面積-24 (26600611417s nnA D mm =+=+=（3-34）一根換熱管管壁金屬的橫截面積(22224