【對二甲苯固定管板式換熱器設(shè)計（論文）11000字】

[鍵入文字][鍵入文字][鍵入文字]第頁共46頁對二甲苯固定管板式換熱器設(shè)計摘要：本次設(shè)計的是28t/h對二甲苯固定管板式換熱器。管程介質(zhì)為循環(huán)水，殼程介質(zhì)為對二甲苯。查找對應(yīng)的物性參數(shù)，計算殼管兩側(cè)流體的溫度差。通過一系列計算，得到關(guān)于循環(huán)水的流量，傳熱系數(shù)575W/(m2·℃)，由此推算出實際傳熱面積為24.7m2。此次選擇換熱管規(guī)格Ф25×2.5mm，長度為4500mm，管子有70根，正三角形排列布管，材質(zhì)是20#。由管束得到殼體內(nèi)徑DN=350mm，確定折流板間距是200mm后，得到折流板有20塊，圓缺高度為100mm，換熱器面積裕度為22.8%，阻力降分別為管程14.7KPa、殼程19.5KPa等數(shù)據(jù)。據(jù)換熱器等標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)規(guī)定，對換熱器的進(jìn)行結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計及強(qiáng)度校核。確定法蘭、鞍座、管板等規(guī)格；對它們進(jìn)行對應(yīng)的計算，符合實際情況。管板有6種工況都得符合。關(guān)鍵詞：固定管板式換熱器；換熱計算；結(jié)構(gòu)設(shè)計；強(qiáng)度校核目錄摘要ⅠAbstractⅡ1緒論11.1背景介紹11.2固定管板式換熱器11.3未來發(fā)展方向12工藝計算22.1已知條件22.2查找物性數(shù)據(jù)22.3初步計算傳熱面積22.4計算尺寸32.5換熱器核算52.6匯總103結(jié)構(gòu)設(shè)計計算113.1封頭、管箱筒體和殼程筒體113.2管板設(shè)計133.3設(shè)備法蘭與墊片的選取133.4換熱管143.5進(jìn)出口接管的設(shè)計143.6折流板173.7設(shè)置分程隔板183.8拉桿與定距管設(shè)計183.9鞍座選用204強(qiáng)度校核214.1接管開孔補(bǔ)強(qiáng)214.2設(shè)計膨脹節(jié)234.3管板校核254.4計算總質(zhì)量415總結(jié)43參考文獻(xiàn)441緒論1.1背景介紹熱交換器是一種換熱設(shè)備，尤其關(guān)鍵。目前換熱器在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用非常多，在制藥、機(jī)械、食品等領(lǐng)域廣泛使用。自上世紀(jì)八十年代以來，是熱交換器飛速發(fā)展的時代，技術(shù)的提高促進(jìn)了能源利用率的提高。同時伴隨各種新型高效換熱器被人類開并運用,隨之而來的是巨大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益,市場的前景日益繁榮，在當(dāng)代制造時代，目前熱交換器的應(yīng)用前景已經(jīng)很大了，但在未來由于一些能源緊張、生態(tài)環(huán)境等方面的問題，會繼續(xù)造成換熱器升級改進(jìn)。減少資源的浪費，維護(hù)社會生態(tài)的發(fā)展是必不可少的[1]。在光能，風(fēng)能等方面，研究力度在未來幾年會被政府、研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)大幅度增加。1.2固定管板式換熱器組成部分：管箱、殼體、2個管板、管束等部件。管板與殼體通過焊接連接，管束與管板連接，管板的延長部分和法蘭通過螺栓連接。管束內(nèi)設(shè)置了諸多折流板根據(jù)換熱管的長度。優(yōu)點有這幾方面：結(jié)構(gòu)簡單、成本低、允許在高溫度、高壓力狀態(tài)下使用、清管方便。劣勢也是比較明顯的，不潔凈的流體比如水：易結(jié)構(gòu)，就適宜走管程。適用的場合：溫差不怎么大，或溫差大得多，但殼程壓力不是特別高的情況下[2]。它在某些時候會加一個補(bǔ)償圈，補(bǔ)償圈發(fā)生緩慢的彈性變形來吸收因過大的溫差應(yīng)力導(dǎo)致的熱膨脹[3]。1.3未來發(fā)展方向從目前的到未來的重點就是對換熱器的升級，提高能源的利用率，提高換熱器的壽命。能源多、利用率低的情況數(shù)不勝數(shù)，對能源的過度開發(fā)利用造成了對環(huán)境的污染損耗，若技術(shù)能夠提高，將會對能源緊張的局面創(chuàng)造一個緩解時間。例如：不同的折流板對性能的影響。S.ZeyninejadMovassag等人[4]改善了常規(guī)殼體和節(jié)段折流板的性能，通過用螺旋折流板來代替節(jié)段折流板，降低了壓降和減少結(jié)垢。Wang等人[5]用花形折流板與普通的節(jié)段折流板進(jìn)行了性能比較。隨著各種新想法、新思路和新結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，換熱器將朝著更加高效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的方向發(fā)展。2工藝計算2.1已知條件表2.1原始數(shù)據(jù)介質(zhì)入口溫度℃出口溫度℃出口流量入口流量殼程對二甲苯976428000管程循環(huán)水2838以t1為28℃，t2為382.2查找物性數(shù)據(jù)定性溫度：流體進(jìn)出口溫度的平均值Tm=tm=28+382=33℃ Tm各流體在定性溫度下的物性數(shù)據(jù)見表2.2表2.2物性數(shù)據(jù)表物性流體導(dǎo)熱系數(shù)W比熱kJ粘度μpa?s密度對二甲苯0.12221.8890.00034810.6循環(huán)水0.61734.1780.0007523994.732.3初步計算傳熱面積2.3.1熱負(fù)荷計算熱負(fù)荷計算公式：Q=qc(t2?t1) 對二甲苯熱負(fù)荷：Qo=1745436=485kW2.3.2循環(huán)水流量qmi2.3.3求有效平均溫度差?t1=97?38=59℃ ?t2=64?28=36℃ 以逆流計算：?t2.3.4估算ss=Q初步選取K值K=500則s'：

一般要求面積裕度15%，s=1.15×s2.4計算尺寸2.4.1管徑及流速表2.3換熱管規(guī)格名稱規(guī)格尺寸材質(zhì)換熱管?25×2.5mm20查找換熱器常用流速范圍，取ui=1.02.4.2傳熱管根數(shù)和管程數(shù)的計算單程管數(shù)量：ns求出來的長度為：L=SL過長，選擇l=4.5米的換熱管，管程數(shù)為：

N總計：

NT2.4.3殼程數(shù)及平均傳熱溫差校正的計算

?t式中：?tε溫差校正系數(shù)：R=T1?T2?tmε?t由于ε?t2.4.4換熱管排列形式圖2.1排列形式正三角形的長處：傳熱好、緊湊、布管多，但難處理。正方形的長處：管外側(cè)清洗方便，適用于易結(jié)垢的，劣勢是傳熱差。選正三角形。2.4.5管心距管心距：2S=2×a2.4.6殼體內(nèi)徑多管程結(jié)構(gòu)：D=1.05aN/η式中：η——管板利用率。查閱資料，知η的取值范圍在0.7-0.85。取η=0.7D=1.05a選D=350mmnc圖2.2實際示意圖由圖2.2知，數(shù)量70根。2.4.7折流板由于折流板是水平安裝的，為防止造成流體短路，所以取殼體內(nèi)徑的四分之一。h=1取h=100mm。一般換熱器最小間距為殼體內(nèi)徑的35%，最大間距不大于2倍，取B=0.6D，則B=0.6D=0.6×350=210mm（2.23）取B=200mm折流板數(shù)目：NB取NB=202.5換熱器核算2.5.1殼程表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)αodeSouoReoPro粘度校正(α=1120W/(m2.5.2管程表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)αi=0.023λidiRe0.8α2.5.3熱阻RRRw在Tm=80.5℃下的碳鋼熱導(dǎo)率為45W/(R2.5.4傳熱系數(shù)K=1式中：K——傳熱系數(shù)，W/(αRRddαK==575H=KAc=H=A合理。2.5.5壁溫TWtWTTtT2.5.6壓降[7]表2.4允許范圍運行壓力（絕壓）/×合理壓降/×10P=0～1?P=P/10P=1～1.7?P=P/2P=1.7～11?P=0.35PP=11～31?P=(0.35～1.8)P2.5.6.1管程壓降?pi?pNNF?p其中：?pi?pr式中：λilduρeλ=0.1?p?p?p管程壓降在允許范圍內(nèi)。2.5.6.2殼程壓降殼程壓降計算：?pOFN流體流經(jīng)管束的阻力：?p1F=0.5fnNu?p流經(jīng)折流板缺口的阻力：?p?p2?p合理。2.6匯總表2.5數(shù)據(jù)匯總表參數(shù)殼程管程質(zhì)量流量/kg/s7.811.6進(jìn)/出口溫度/℃97/6428/38壓力/MPa1.100.40物性定性溫度/℃3380.5比熱/KJ/(kg/℃)4.1781.889密度/kg?994.73810.60粘度/Pa?s0.00075230.0003400導(dǎo)熱系數(shù)/W/0.61730.1222設(shè)備結(jié)構(gòu)參數(shù)形式固定管板臺數(shù)1殼體內(nèi)徑/mm350殼程數(shù)1尺寸/mmφ25×2.5mm管程數(shù)2換熱管管長/mm4500管子排列正三角形數(shù)目/根70折流板數(shù)/塊20管心距32折流板間距/mm200傳熱面積/24.7材質(zhì)20主要計算結(jié)果殼程管程流速0.6400.972表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)/W/(11204591污垢熱阻/(0.000300.00017阻力/KPa19.514.7傳熱溫差/℃42.04熱流量/W485000傳熱系數(shù)/W/(575安全系數(shù)/%22.83結(jié)構(gòu)設(shè)計計算壓力容器的設(shè)計壓力通常可取最高工作壓力的1.05～1.1倍[8]。Pt=1.1PPsP設(shè)計溫度通常高于工作溫度15～30℃tt屬于第Ⅰ類。3.1封頭、管箱筒體、殼程筒體的設(shè)計3.1.1殼程筒體to=120℃，C1=0.3mm，材質(zhì)：Q345R，[σ]=189MPa，(厚度3?16mm)[9]，σPδ=Pcδδ結(jié)合GB151-2014中表7-1圓筒的最小厚度的規(guī)定，取δ有效厚度：δσtσ合理。水壓：PT校核：σ合理。3.1.2管箱、封頭厚度的計算ti=60℃C1=0.3mm，材質(zhì)：Q345R，[σ]=189MPa，(厚度3?16mm)[9]，σ管箱：δδ結(jié)合GB151-2014中規(guī)定，取δ有效厚度：δ在60℃下所受的壓力：σσ因此滿足要求。水壓：P所取材料屈服應(yīng)力：σs水壓校核：σ封頭：ti=60℃類型：EHA材質(zhì)：Q345R。圖3.1標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭對于標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，K=1[10]。δ=取δ=3mmδδ結(jié)合GB151-2014中相關(guān)規(guī)定，取δ有效厚度：δ在60℃、0.5MPa下所受的壓力：σσ因此合理。水壓：Pσs水壓校核：σ表3.1封頭的數(shù)據(jù)公稱直徑厚度直邊高度曲面高度總深度內(nèi)表面積容積質(zhì)量DN/mmδhhH/mmA/V/m/kg35062587.5112.50.160.0087.63.2管板設(shè)計不考慮介質(zhì)的腐蝕性。材質(zhì)：16MnⅡ。圖3.2固定管板兼做法蘭e型連接；管板與殼程筒體通過焊接連為整體，延長的部分兼做法蘭，用墊片、螺柱和管箱連接固定。管板尺寸參照設(shè)備法蘭尺寸，見表3.2表3.2DN350管板尺寸公稱直徑法蘭，mm螺柱DDDDDCd數(shù)量規(guī)格3504904504154054022816M203.3設(shè)備法蘭與墊片的選取據(jù)Pt=0.5MPa法蘭：選NB/T47023-2012，密封面形式：MFM墊片規(guī)格：350?1.0XB350，Φ404/Φ360，δ=3mm，HG/T20606-2009，石棉橡膠板墊片管箱法蘭一般作為凹面，管板就是凸面。表3.3長頸對焊法蘭參數(shù)表公稱直徑DN法蘭DDDD350490450415405表3.3長頸對焊法蘭參數(shù)表（續(xù)）法蘭螺柱Dδd規(guī)格數(shù)量4023223M20163.4換熱管3.4.1換熱管的排列布管限定圓DL：式中：Dib最短距離，圖3.3換熱管與管板的連接示意圖DL3.4.2管孔尺寸外徑d=25mm，管孔直徑為25.3mm。上、下允許偏差滿足±0.10。3.5進(jìn)出口接管的設(shè)計3.5.1接管尺寸1）殼程：取流速為1.0m/s，則內(nèi)徑為：d=4V取標(biāo)準(zhǔn)管徑為DN125，?133×6mm。2）管程：取流速為1.5m/s，則內(nèi)徑為：d=取標(biāo)準(zhǔn)管徑為DN100，?108×4mm。3.5.2接管的外伸長度查HG/T20583-2011，由于不需要設(shè)置保溫層，因此管程接管外伸長度為150mm，殼程接管外伸長度為150mm。3.5.3排氣、排液管為提高傳熱效率，回收工作殘液（氣）及凝液，凡是不能借助其他接管排氣或排液的換熱器，在其殼程或管程的最高點、最低點，分別設(shè)置排液、排氣接管。排氣口和排液口的尺寸一般不小于Φ15mm。選取Φ25×2mm接管，在有管箱處設(shè)置管程排液口。圖3.4排氣、排液接管結(jié)構(gòu)3.5.4接管最小位置的確定3.5.4.1殼程接管的最小距離接管靠近兩端管板，見圖3.5（a）不帶補(bǔ)強(qiáng)圈：L1式中：b——管板厚度，mm；LC焊縫之間的距離：C≥3δ=3×8=24mm，且不小于50?100mm，所以取C=50mm；dDL取L1殼程排液接管和排氣接管對齊。圖3.5（a）殼程接管位置3.5.4.2管箱接管的最小距離管箱接管靠近管箱法蘭?？砂聪率接嬎悖翰粠аa(bǔ)強(qiáng)圈：L2式中：?LdDL2≥d圖3.5（b）管箱接管位置3.5.5接管法蘭的形式選擇WN鋼制管法蘭[11]，突面形式密封；選自HG/T20592-2009；材質(zhì)：Q345R。3.5.5.1結(jié)構(gòu)尺寸DN125mm筒體管法蘭參數(shù)如表3.4；DN100mm管箱管法蘭參數(shù)如表3.5。表3.4筒體管法蘭參數(shù)DN/mmD/mmK/mmL/mmT12525021018M16表3.4筒體管法蘭參數(shù)（續(xù)）n/數(shù)目C/mmAN/mmH/mm82213315655表3.5管箱管法蘭參數(shù)DN/mmD/mmK/mmL/mmT10022018018M16表3.5管箱管法蘭參數(shù)（續(xù)）n/數(shù)目C/mmAN/mmH/mm822108131523.5.5.2結(jié)構(gòu)形式如圖3.6所示圖3.6帶頸對焊鋼制法蘭3.6折流板3.6.1折流板尺寸的缺口高度h=100mm3.6.2折流板最小厚度查GB/T151-2014表6-31，取折流板最小厚度為4mm。3.6.3折流板和折流板孔徑換熱管選用Ⅰ級管束，折流板管孔直徑及運行偏差應(yīng)符合圖3.6。圖3.7Ⅰ級管束及允許偏差3.6.4折流板直徑及允許偏差表3.6折流板或支持板外徑及允許偏差公稱直徑＜400400～＜500名義直徑DN?2.5DN?3.5外直徑允許偏差0?0.5表3.6折流板或支持板外徑及允許偏差（續(xù)）公稱直徑500～＜900900～＜1300名義直徑DN?4.5DN?6外直徑允許偏差0?0.83.6.4折流板的布置靠近管板的折流板與管板間的距離可按下式計算：l=L1式中：取折流板與管板間距離210mm，當(dāng)殼程介質(zhì)為液體時，折流板應(yīng)水平布置，并在折流板最低處開通液口，還可在折流板最高處開通氣口。3.7設(shè)置分程隔板[12]根據(jù)GB151-2014表7-3確定分程隔板厚度為10mm，分程隔板如圖3.8。圖3.8分程隔板分程隔板的材料選擇低合金鋼Q345R，為了排出分程隔板上面管箱的殘液，需要在隔板上開個Φ6mm的排液孔。3.8拉桿與定距管設(shè)計由于換熱管外徑≥19mm，選用拉桿定距管結(jié)構(gòu)。材質(zhì)：拉桿：Q345R；定距管：20。圖3.9拉桿定距管結(jié)構(gòu)3.8.1拉桿的尺寸根據(jù)GB151-2014選取合理的拉桿尺寸。圖3.9拉桿連接尺寸表3.7拉桿的尺寸拉桿直徑d拉桿螺紋管程直徑L101013121215161620表3.7拉桿的尺寸（續(xù)）拉桿直徑dLb10≥401.512≥502.016≥602.03.8.2拉桿的直徑和數(shù)量拉桿的直徑和數(shù)量按下面表3.8和表3.9選用。表3.8拉桿直徑選用表換熱管外徑d10≤d≤1414＜d＜25拉桿直徑1012表3.8拉桿直徑選用表（續(xù)）換熱管外徑d25≤d≤57拉桿直徑16表3.9拉桿數(shù)量選用表公稱直徑DNmm拉桿直徑d＜400≥400～＜700104612441644表3.9拉桿數(shù)量選用表（續(xù)）公稱直徑DNmm拉桿直徑d≥700～＜900≥900～＜1300101012128101666拉桿規(guī)格：Ф16mm，4根，均勻布置在換熱管束的外邊緣。3.8.3確定定距管尺寸Ф25×2.5mm；其長度，則按實際需要確定。3.9鞍座選用[13]根據(jù)JB/T4712.1-2007容器支座，選取BI350?SF，Q235?B表3.10鞍座尺寸參數(shù)公稱直徑/DN允許載荷Q/kN鞍座高度h底板腹板lbδδ3505520033012088表3.10鞍座尺寸參數(shù)（續(xù)）筋板墊板螺栓間距bδ弧長bδel968420200648230安裝尺寸如圖所示：圖3.10鞍座尺寸LB=0.6L=0.6×4500=2700mm，則4強(qiáng)度校核4.1接管開孔補(bǔ)強(qiáng)4.1.1殼程開孔補(bǔ)強(qiáng)規(guī)格：?133×6mm，材質(zhì)：Q235B，材料許用應(yīng)力[σ]=113MPa，C2δ=PδA=δd+2δδd=dfd=123.6mm＜0.5滿足等面積補(bǔ)強(qiáng)法。A=δd+2δA.有效補(bǔ)強(qiáng)范圍寬度B=2d=2×123.6=247.2mm（4.4）B=d+2δ取其中較大者，故取B=247.2mm。B.有效補(bǔ)強(qiáng)范圍高度外側(cè)有效高度：?1=d?取其中較小者，故可取?內(nèi)側(cè)有效高度：??取其中較小者，故可取?2Ae=式中：AA3A1==522.5A2=2×27.23=132A3=2×1因為Ae4.1.2管箱接管的校核規(guī)格：?108×4mm，材質(zhì)：Q235B，材料許用應(yīng)力[σ]=113MPa，C2δ=δd=d=98.6mm＜0.5滿足條件。A=δd+2δA.有效補(bǔ)強(qiáng)范圍寬度B=2d=2×98.6=197.2mmB=d+2取其中較大者，故取B=197.2mm。B.有效補(bǔ)強(qiáng)范圍高度外側(cè)有效高度：??取其中較小者；故可取h內(nèi)側(cè)有效高度：?2?故可取h2A==413.5=2×24.3×=131因為Ae4.2設(shè)計膨脹節(jié)4.2.1膨脹節(jié)類型類型較多，Ω形膨脹節(jié)、波形、平板。在實際生產(chǎn)中，應(yīng)用的最多也最普遍的是波形膨脹節(jié)。4.2.2膨脹節(jié)計算4.2.2.1管子拉脫力拉脫力是管子在受脹接時平均每平方米周邊所受到的力，本次采用的是焊接的方法，有相關(guān)的數(shù)據(jù)實驗指出，拉脫力不能引起接頭被破壞，所以拉脫力不需要計算。4.2.2.2膨脹節(jié)設(shè)置條件σs=F1滿足四個條件之一，則要設(shè)置膨脹節(jié)：σsσtσs管子拉脫力q>qF1是由殼體和管子之間的溫差所產(chǎn)生的軸向力，NF1=F2是由于管程和殼程壓力作用于殼體上的軸向力，N；

其中Q=πF3是由于殼程和管程壓力作用于殼體上的軸向力，NF3α=12.05×10?6℃?1換熱管物性常數(shù)如下：α=11.53×10?6℃?1AtAsFQ===0.9×10Fσσσst=189MPa，2?2不必設(shè)置膨脹節(jié)。4.3管板強(qiáng)度校核4.3.1受壓元件材料和數(shù)據(jù)查閱資料，管板：σr殼程圓筒：σct=189MPa，管箱圓筒：E換熱管設(shè)計溫度取50℃σtt=147MPa（δ≤16mm）；屈服強(qiáng)度EEtm=199500螺柱：35鋼，室溫和設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力分別為σb=2284.3.2校核管板A）已知a=32mm，B）求值a、A、求截面積關(guān)于一根換熱管：a=πδt殼體橫截面積：A=π中徑橫截面積：As在管板挖孔后剩余的面積：A1已知管板的厚度是28mm，超出管板的厚度約3mm兩管板間距離：L=L管束模數(shù)：Ktλ=A殼體不帶膨脹節(jié)，換熱管束與圓筒剛度比：Q=Eβ=na∑s∑t=0.4×=4.122換熱管受壓失穩(wěn)當(dāng)量長度按GB/T151-2014圖7-2確定?。簂cr系數(shù)：Cr換熱管回轉(zhuǎn)半徑：i=0.25=8.004系數(shù)：lC換熱管穩(wěn)定許用應(yīng)力：σcr沿隔板槽一側(cè)的管根數(shù)n'S管板分程處面積：A=9×3×44×32?管板布管區(qū)當(dāng)量直徑：Dt式中：A管板計算半徑：R=管板布管區(qū)當(dāng)量直徑與殼程圓筒內(nèi)徑之比：ρtC）墊片計算對于其延長部分兼做法蘭的管板，計算Mm，按GB150.3-2011第7章確定Mp，取墊片接觸面寬度：N=404?360墊片基本密封寬度：bobob=2.53b按GB150.3-2011中7.5.1.3b規(guī)定，墊片壓緊力作用中心圓直徑：DG按GB150.3-2011中表7-4：墊片壓緊力臂：LG按GB150.3-2011中表7-2，墊片系數(shù)m=2，比壓力y=11MPa不同狀態(tài)最小螺柱載荷：預(yù)緊：Wa操作：W=0.785×=78541.8N不同狀態(tài)最小螺柱面積：預(yù)緊：Aa=操作：ApAm基本法蘭力矩：Mm內(nèi)壓引起的軸向力：FD求徑向距離從螺柱中心部分至FDLD法蘭墊片壓緊力：FG內(nèi)壓引起的總軸向力F與FD只差FFT求徑向距離從螺柱中心部分至FTLT在管程壓力下的法蘭力矩：Mp==2.95×系數(shù)Y按GB150.3-2011，K=DfD）先估算一個管板厚度δ，計算δ假設(shè)管板名義厚度δ殼程側(cè)管板結(jié)構(gòu)開槽深度3mm管程分程隔板槽深度4mm有效厚度：δ=管板名義厚度?管程分程隔板槽深度?殼程側(cè)管板結(jié)構(gòu)開槽深度=28?4?3=21mm法蘭寬度：b管板延長部分兼做法蘭厚度：δ管板剛度削弱系數(shù)：η=0.4換熱管加強(qiáng)系數(shù)：K==1.138×35022管板周邊不布管區(qū)無量鋼寬度：k=K1?k＜1.0，且殼程圓筒殼常數(shù)：k管箱法蘭采用長頸對焊法蘭時，取δ?頸部大小端厚度平均值δ管箱圓筒殼常數(shù)：kw'=4.4=4.4×0.04×350×=14.1×=4.4×0.024×350×=17.5×殼體法蘭與殼程圓筒的旋轉(zhuǎn)剛度參數(shù)：Kf'==管箱圓筒與管箱法蘭的旋轉(zhuǎn)剛度參數(shù)：K=旋轉(zhuǎn)剛度參數(shù)：K旋轉(zhuǎn)剛度無量綱參數(shù)：KfE）按K和Kf查管板系數(shù)查GB/T151-2014圖7-12得m查GB/T151-2014圖7-13得Gψ=m1F）查m按K和Qex查GB/T151-2014圖7-14a得G）計算M對于其延長部分兼做法蘭的管板，由GB/T151-2014圖7-15按K和Qex查GM1=按GB/T151-2014圖7-15a得G3法蘭力矩折減系數(shù)：ξ=K管板邊緣力矩變化系數(shù)：?M法蘭力矩變化系數(shù)：?MH）計算換熱管與殼程圓筒的熱膨脹變形差γ和系數(shù)c假設(shè)換熱器的設(shè)計溫度tγ=αt=11.53×=?6.4×由于2<K<4，即c=0.0834ccI）按6種工況計算：單獨作用，不計入膨脹變形差只有Ps，而γ=0，γβEtm當(dāng)量組合壓力：Pc有效組合壓力：Pa基本法蘭力矩系數(shù)：Mm管板邊緣力矩系數(shù)：M=管板邊緣剪切系數(shù)：ν=ψM管板周邊總彎矩系數(shù)：m=m管板邊緣彎矩折減系數(shù)：ξb=0.6734管板布管區(qū)周邊的徑向彎矩系數(shù)：frb=查GB/T151-2014圖17-6b，f當(dāng)0.3≤m＜0.9時，管板徑向彎矩系數(shù)f得到f管板最大徑向應(yīng)力系數(shù)：G1=殼體法蘭力矩系數(shù)：M=0.39×0.045?0.2142×0.0097=0.015（4.73）管板徑向壓力系數(shù)：σr管板布管區(qū)周邊剪切應(yīng)力系數(shù)：τp=管板最大徑向應(yīng)力：σ=86.31MPa（4.76）σr<1.5管板布管區(qū)周邊剪切應(yīng)力：τp=τp<0.5殼程圓筒軸向壓力：σ==12.88MPa（4.78）σc<?殼體法蘭應(yīng)力：σ==86.19MPa（4.79）σf'換熱管軸向應(yīng)力：σ==?0.04MPa（4.80）|σt|=0.04MPa<連接形式：強(qiáng)度焊；焊腳l=3.5mm拉脫力q：q=σtq≤q只有Pt，Pγ=0，γβEtmPcPMMν=ψm=查GB/T151，f由于?3≤m≤0.3，GMστσσr<1.5ττp<0.5σσc<?σσf'σ==12.4MPa|σt|<連接形式：強(qiáng)度焊；焊腳l=3.5mm拉脫力：q=q≤q單獨作用，計入膨脹變形差只有Ps，PPPP=2.958×1.25?0?6.4×=?21.9MMν=ψm=ξ=1+0.35×0.0834?0.5×=0.36f查GB/T151，f當(dāng)0.3≤m＜0.9時，f由此知fG=?0.39×0.0076?0.2142×0.0097=?0.005στ=157.2MPaσr<3τ=?40.36MPaτp<1.5σσc<3?σσf'σ|σt|<3強(qiáng)度焊；焊腳l=3.5mm拉脫力q：q=q≤q只有Pt，PPcP=0?0.5×4.122?6.4×=?27.5MMν=ψm=ξ=1+0.35×0.0834?0.5×=0.398f查GB/T151，f當(dāng)0.3≤m＜0.9時，管板徑向彎矩系數(shù)f由此知f管板最大徑向應(yīng)力系數(shù)：GMστσσr<3ττp<1.5σσc<3?σσf'σ|σt|<3強(qiáng)度焊；焊腳l=3.5mm拉脫力q：q=q≤q二者共同作用Pt、Pγ=0，γβPcPMMfr取絕對值大的，ν取該結(jié)果中的值；MⅠ）：殼程Mν=ψm=ξ=1+0.35×0.0834?0.5×=0.76f當(dāng)m≥0.9時，fMⅡ）：管程Mν=ψm=ξ=1+0.35×0.0834?0.5×=0.72f當(dāng)m≥0.9時，fM因此frfν=0.595MGστσσr<1.5ττp<0.5σσc<?σσf'σ|σt|<強(qiáng)度焊；焊腳l=3.5mm拉脫力q：q=q≤qPt、PPcPMMⅠ）：殼程Mν=ψm=ξ=1+0.35×0.0834?0.5×=0.365f查GB/T151，f當(dāng)0.3≤m＜0.9時，fMⅡ）：管程Mν=ψm=ξ=1+0.35×0.0834?0.5×=?0.26f查GB/T151，當(dāng)?3≤m＜0.3時，fM因此知frfν=?0.028MGστσσr<3ττp<1.5σσc<3?σ=185MPaσf'σ|σt|<3強(qiáng)度焊；焊腳l=3.5mm拉脫力q：q=q≤q4.4計算總重量4.4.1容器自重容器總重量主要由封頭、管箱筒體、殼程筒體、管板、設(shè)備法蘭、折流板、換熱管定距管、拉桿、接管法蘭等部分組成封頭的質(zhì)量m管箱筒體質(zhì)量：

m=31.6kg殼程筒體質(zhì)量：m管板挖孔后的質(zhì)量：m折流板質(zhì)量m查詢得知，設(shè)備法蘭的質(zhì)量：m=2