流量為300t-h立式蒸汽冷凝器設(shè)計【含CAD圖紙】

喜歡就充值下載吧。資源目錄里展示的全都有，下載后全都有，圖紙均為CAD原圖，有疑問咨詢QQ:414951605 或1304139763 沈陽化工大學科亞學院 本科畢業(yè)設(shè)計 題 目： 流量為300t/h 立式蒸汽冷凝器 專 業(yè)： 過程裝備與控制工程 班 級： 過控1201 學生姓名： 崔明磊 指導教師： 湯方麗 論文提交日期： 2016 年 5 月 23 日論文答辯日期： 2016 年 6 月 6 日畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書過程裝備與控制工程專業(yè)1201班學生：崔明磊畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：流量為300t/h立式蒸汽冷凝器 畢業(yè)設(shè)計（論文）內(nèi)容：有關(guān)換熱器綜述一篇； 計算書說明書一份； 繪制工程圖折合A2號圖7張以上； 畢業(yè)設(shè)計（論文）專題部分：固定管板式換熱器 起止時間： 2016年 3月 1日 2016年 5月23日指導教師： 簽字 年 月 日摘要本次畢業(yè)設(shè)計使我認真的認識到了自己在本專業(yè)應學習的主要內(nèi)容以及短板，換熱器的設(shè)計工作主要有換熱器綜述，換熱器的工藝計算以及結(jié)構(gòu)強度計算。其中換熱器工藝計算中需要根據(jù)初始數(shù)據(jù)計算其處理量以及工藝參數(shù)，換熱器的結(jié)構(gòu)強度計算主要集中在折流板，筒體以及開口上1。冷凝器是使用范圍很廣的一種化工設(shè)備，屬于換熱器的一種。本設(shè)計任務(wù)主要是根據(jù)已知條件選擇采用固定管板式換熱器的設(shè)計。首先根據(jù)給出的設(shè)計溫度和設(shè)計壓力來確定設(shè)備的結(jié)構(gòu)形式以及殼程和管程的材料，然后根據(jù)物料性質(zhì)和傳熱面積來確定換熱管的材料，尺寸，根數(shù)。根據(jù)換熱管的根數(shù)確定換熱管的排列，并根據(jù)換熱管的排列和長度來確定筒體直徑以及折流板的選擇。通過對容器的內(nèi)徑和內(nèi)外壓的計算來確定殼體和封頭的厚度并進行強度校核。然后是對換熱器各部件的零部件的強度設(shè)計，有法蘭的選擇和設(shè)計計算與校核，鉤圈及浮頭法蘭的設(shè)計計算與校核和管子拉脫力的計算2。還包括管板的結(jié)構(gòu)設(shè)計、防沖擋板、滑道結(jié)構(gòu)的設(shè)計以及支座設(shè)計。結(jié)構(gòu)設(shè)計中的標準件可以參照國家標準根據(jù)設(shè)計條件直接選?。环菢藴始?，設(shè)計完結(jié)構(gòu)后必須進行相應的應力校核。關(guān)鍵詞：換熱器； 強度設(shè)計； 結(jié)構(gòu)設(shè)計Abstract Condenser is a kind of chemical equipment which has wide range of application and it is also a kind of heat exchanger.The main task of this thesis is to design a floating heat exchanger based on some known information. It is important to determine the type of construction of the equipment and the material of its shell pass and tube pass first. Then, the material, size and number of the exchange tube are decided by material property and its heat transfer area. The exchange tubes need to be arranged on the basis of its number. Whats more, the diameter and the choice of baffle board are influenced by the arrangement and length of exchange tubes. Furthermore, the thickness of the shell and shell cover is determined by the inner diameter and the calculation of inner and outer pressure of the container. Meanwhile, its intensity also needed to be checked3. Next, it is also vital to design the intensity of components of heat exchanger, including the choice, calculation and checking of flange, floating flange and backing device, also the calculation of pulling-out force of the tubes. In addition, there are other things to be designed carefully, including tube plate, impingement baffle, slide and support. During the design of structure, standard components can be referred to national standards according to the design conditions of the direct selection; as to the non standard components, corresponding stress checking is needed after the design of the construction4.Keywords: heat exchanger； strength design； structure design目 錄 第一章 引言 1第二章 傳統(tǒng)工藝計算 22.1 工藝計算 22.1.1 介質(zhì)原始數(shù)據(jù) 22.1.2 介質(zhì)定性溫度及物性參數(shù) 22.2 傳熱量與水蒸汽流量計算 32.3 有效平均溫差計算 42.4管程換熱系數(shù)計算 52.5 管程結(jié)構(gòu)初步設(shè)計 62.6殼程換熱系數(shù)計算 62.7總傳熱系數(shù)計算 82.8管壁溫度計算 82.9管程壓力降計算 92.10殼程壓力降計算 10第三章 強度計算 123.1結(jié)構(gòu)設(shè)計說明書 123.1.1換熱管材料及規(guī)格的選擇和根數(shù)的確定 123.1.2布管方式的選擇 123.1.3筒體內(nèi)徑的確定 123.1.4筒體壁厚的確定 133.1.5封頭形式的確定 133.1.6管箱短節(jié)壁厚計算 143.1.7容器法蘭的選擇 143.1.8管板尺寸的確定及強度計算 153.1.9是否安裝膨脹節(jié)的判定：273.1.10各管孔接管及其法蘭的選擇：283.1.11設(shè)備法蘭的選擇 313.1.12拉桿和定距管的確定 333.1.13開孔補強計算：343.2筒體管箱耐壓試驗的應力校核計算 363.2.1筒體核算 363.2.2 支座的選擇及應力校核 363.2.3 耳座的應力校核 37第四章 結(jié) 論 40參考文獻 41致 謝 42沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第一章 引言第一章 引言本論文的設(shè)計目的是達到設(shè)備設(shè)計人員訓練的基本要求。冷凝器是一種用于冷卻流體的換熱設(shè)備。把壓縮機排出的高溫高壓制冷劑蒸汽，通過散熱冷凝為液體制冷劑，制冷劑從蒸發(fā)器中吸收的熱量，被冷凝器周圍的介質(zhì)所吸收。有蒸汽冷凝器，鍋爐用冷凝器等。冷凝器常被用于空調(diào)系統(tǒng)，工業(yè)化工程序，發(fā)電廠及其他熱交換系統(tǒng)中。早期的換熱器只能采用簡單的結(jié)構(gòu)，而且傳熱面積小、體積大且笨重，如蛇管式換熱器等。近年來，隨著我國石化、鋼鐵等行業(yè)的快速發(fā)展，換熱器的需求水平大幅上漲，但國內(nèi)企業(yè)的供給能力有限，導致?lián)Q熱器行業(yè)呈現(xiàn)供不應求的市場狀態(tài)，巨大的供給缺口需要進口來彌補。目前我國在換熱器設(shè)計過程中還不能實現(xiàn)虛擬制造、仿真制造，缺乏自主知識產(chǎn)權(quán)的大型專業(yè)計算軟件。根據(jù)中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十一個五年規(guī)劃綱要，“十一五”期間我國經(jīng)濟增長將保持年均7.5的速度。而石化及鋼鐵作為支柱型產(chǎn)業(yè)，將繼續(xù)保持快速發(fā)展的勢頭，預計2010年鋼鐵工業(yè)總產(chǎn)值將超過5000億元，化工行業(yè)總產(chǎn)值將突破4000億元5。這些行業(yè)的發(fā)展都將為換熱器行業(yè)提供更加廣闊的發(fā)展空間。國內(nèi)經(jīng)濟發(fā)展帶來的良好機遇，以及進口產(chǎn)品巨大的可轉(zhuǎn)化性共同預示著我國換熱器行業(yè)良好的發(fā)展前景。1沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章 傳統(tǒng)工藝計算第二章 傳統(tǒng)工藝計算2.1工藝計算2.1.1介質(zhì)原始數(shù)據(jù)管程水的進口溫度t1=25管程水的出口溫度t1=85管程水的工作壓力P1=1.5Mpa管程水的流量G1=300t/h=300000kg/h殼程水蒸氣的入口溫度t2=170.7殼程水蒸氣的出口溫度t2=95殼程水蒸氣的入口壓力P2=0.6MPa2.1.2介質(zhì)定性溫度及物性參數(shù)管程：管程水定性溫度 t1=（t1+ t1）/2=（25+85）/2=55 （2-1）管程水密度查物性表得1=985.75 /m3管程水比熱查物性表得Cp1=4.176KJ/（KgK）管程水導熱系數(shù)查物性表得1=0.648W/（m）管程水粘度1=5.06410-4 Pas管程水普朗特數(shù)查物性表得 Pr1=3.24殼程：殼程水蒸汽定性溫度：殼程水蒸汽冷凝點 : ti = t2=170.7冷卻段：t2 =（ti + t2）/2=（170.7+95）/2=132.85 （2-2）冷凝段：2= （t2+ ti）=（170.7+170.7）/2=170.7 （2-3）殼程水蒸汽密度查物性表得：冷卻段：2=937.8/m3 冷凝段: 2=4.194/ m3殼程水蒸汽比熱查物性表得:冷卻段：Cp2=4.319 KJ/（KgK）冷凝段：p2=2.589 KJ/（KgK）r殼程水蒸汽導熱系數(shù)查物性表得：冷卻段：2 =0.6878 W/（mK）冷凝段：2= 0.03218 W/（mK） 殼程水蒸汽粘度：冷卻段：2 =217.19110-6 Pas冷凝段：2=14.61910-6 Pas殼程水蒸汽普朗特數(shù)查物性表得：冷卻段：Pr2 =1.344冷凝段：r2=1.1342.2 傳熱量與水蒸汽流量計算取定換熱效率 =0.98則設(shè)計傳熱量：Q0= G1Cp1(t1- t1)1000/3600=3000004.176(85-25)1000/3600=20.88106W （2-4）由Q0=G2r+ Cp2(t2- t2) 導出水蒸氣流量G2，r為t2時的汽化潛熱，r=2047.1KJ/Kg （2-5）水蒸汽流量：G2= Q0/ /r+ Cp2(ti - t2)= 23.55106/0.98/2047.11000+4.3191000(170.7-95)=6.703Kg/s （2-6）冷卻段傳熱量：Q2=G2Cp2(ti- t2)=6.7034.319103(170.7-95)=2481037W （2-7）冷凝段傳熱量:2= G2r=6.7032047.11000=13721711.3W （2-8）設(shè)冷凝段和冷卻段分界處的溫度為t3根據(jù)熱量衡算：2= G1Cp1（t3- t1） （2-9）t3=2/ G1/ Cp1+ t1=13721711.30.983600/300000/4176+20=59.7752.3 有效平均溫差計算逆流冷卻段平均溫差:tn=85.843 （2-10）逆流冷凝段平均溫差: tn=94.923 （2-11）冷卻段:參數(shù):P=0.271 （2-12）參數(shù):R=2.854 （2-13）換熱器按單殼程 2管程設(shè)計則查圖 2-6(a)，得:溫差校正系數(shù) =1.0f -有效平均溫差: tm= tn=1.085.843=85.843 （2-14）- - -冷凝段：參數(shù):P=0.265 （2-15）參數(shù):R=0 （2-16）換熱器按單殼程 2管程設(shè)計則查圖 2-6(a)，得:溫差校正系數(shù) =1.0有效平均溫差: tm= tn=1.094.923=94.923 （2-17）2.4管程換熱系數(shù)計算初選冷卻段傳熱系數(shù):K0= 820 w/(mk)初選冷凝段傳熱系數(shù): K0= 1300 w/(mk)則初選冷卻段傳熱面積為:F0=Q2/( K0tm)= 24810370.98/(82085.843)=46.7688m2初選冷凝段傳熱面積為: F0=2/( K0tm)= 13721711.30.98/(130094.923)=108.973 m2選用252.5的無縫鋼管做換熱管則: 管子外徑d0=25 mm 管子內(nèi)徑di=20 mm 管子長度 L=3000 mm則需要換熱管根數(shù):Nt=( F0+ F0)/( d0L)=(46.7688+108.973)/(3.140.0253)=661.3 （2-18）可取換熱管根數(shù)為 662根管程流通面積:a1=2= =0.207868 （2-19） 管程流速: W1 = 300000/( 3600985.750.207868 )= 0.094m/s管程雷諾數(shù):Re1=1w1di/1=985.750.3930.02/(5.06410-4)= 15300.148則管程冷卻段的定性溫度:t11=(t3+ t1)/2=(59.97+90)/2=74.987 （2-20）管程冷卻段傳熱系數(shù):a1=3605(1+0.015 t11) W10.8/(100di)0.2=8077.656管程冷凝段的定性溫度: t12=(t3+t1)/2=(59.974+20)/2=39.987 （2-21）管程冷凝段傳熱系數(shù): a1=3605(1+0.015 t12) W10.8/(100di)0.2= 4101.375 2.5 管程結(jié)構(gòu)初步設(shè)計查 GB1511999知管間距按1.25d0，管間距為：s= 0.032m管束中心排管數(shù)為：Nc=1.1=28.3，取30根則殼體內(nèi)徑：Di=s（Nc-1）+4 d0=1.028 （2-22）圓整為：Di=1200則長徑比:=2.5 合理 （2-23）折流板選擇弓形折流板:弓形折流板的弓高:h=0.2 Di=0.21.2=0.24 （2-24）折流板間距：B=400取B=400 （2-25）折流板數(shù)量：Nb=-1=-1=6.5 取7塊 （2-26）2.6殼程換熱系數(shù)計算殼程流通面積:f2=BDi（1-）=0.41.2（1-0.025/0.032）=殼程流速:冷卻段:w2=6.703/（937.580.105）=0.068m/s （2-27）冷凝段:2=6.703/（4.1940.105）=15.22m/s （2-28）殼程當量直徑:de=（Di2-Ntd02）/（Ntd0）=（-711）/（7110.025）=0.056m （2-29） 冷凝段管外壁溫度假定值: w=109.6膜溫:tm=（w+ t2）/2=（109.6+170.7）/2=140.15 （2-30）膜溫下液膜的粘度:m=19510-6Pas膜溫下液膜的密度:m=926.4Kg/m3膜溫下液膜的導熱系數(shù)為:m=0.6842/（m）正三角形排列ns=2.080 Nt 0.495=2.080662 0.495=51.807 （2-31）冷凝負荷：=6.703/（351.807）=0.0431 （2-32）殼程冷凝段雷諾數(shù):=4/um=40.0431/19510-6=884.1 （2-33）殼程冷凝段傳熱系數(shù):a2=1.51（m3mg/m2）（）=9635.7 （2-34） 冷卻段管外壁溫假定值:tw2=95冷卻段雷諾數(shù)：Re=937.80.0680.056/217.19110-6=16442.405壁溫下水粘度:w2=298.610-6 Pas粘度修正系數(shù):1=（）0.14=0.956 （2-35）殼程傳熱因子查圖 2-12 得: js=100冷卻段殼程換熱系數(shù):a2=（2/de）Pr2 1 js=（0.6878/0.056）1.3440.956100=1875.29 （2-36）2.7總傳熱系數(shù)計算查 GB-1999 第 138 頁可知水蒸汽的側(cè)污垢熱阻:r2=8.810-5（m2/w）管程水選用地下水，污垢熱阻為: r1=35.210-5（m2/w）由于管壁比較薄，所以管壁的熱阻可以忽略不計冷卻段總傳熱系數(shù):Kj=1/1/a2+r2+r1d0/di+d0/（a1di）= 731.176 （2-37）傳熱面積比為: Kj/ K0=1.08(合理)冷凝段總傳熱系數(shù):Kj=1/1/ a2+r2+r1d0/di+d0/（a1di）=1385.0607 （2-38）傳熱面積比為: Kj/ K0=1.06（合理） （2-39）2.8管壁溫度計算設(shè)定冷凝段的長度:L=2.0424m冷卻段的長度:L=0.9576m冷卻段管外壁熱流密度計算:q2=Q2/(Ntd0 L)=48859.33w/（m2） （2-40）冷卻段管外壁溫度:tw=t2-q2(1/a2+r2)=97.496 （2-41）誤差校核:e=tw2- tw=95-97.496=-2.496 誤差不大 （2-42）冷凝段管外壁熱流密度計算:q2=2/( Ntd0 L)=（13721711.30.98）/155473.7 w/（6623.140.0252.0424）=126696.88（m2） （2-43）冷凝段管外壁溫度:tw=tm- q2(1/ a2+r2)=115.62 （2-44）誤差校核:= - tw=-6.02 誤差不大2.9管程壓力降計算管程水的流速:u1=300000/（3600985.750.207868）=0.394m/s （2-45） 管程雷諾準數(shù):Re1=1w1di/1=985.750.3940.02/（5.064）=15301.148程摩擦系數(shù):=0.3164/(Re10.25)=0.02845 （2-46）壓降結(jié)垢校正系數(shù):di=1.4沿程壓降:P1=112L di/(2di)=（0.02845985.75）/（2）=454.8Pa （2-47） 取管程出入口接管內(nèi)徑:d1=250mm管程出入口流速:u1=4G/(3600d121)=（4300000）/（3600）=1.67m/s （2-48）局部壓降: P3=1 u12(1+0.5)/2=（985.751.5）/2=2061.99 Pa管程總壓降: P=P1P3=454.8 2061.9=2516.7Pa （2-49）管程允許壓降: P= 35000 Pa P P 即壓降符合要求。2.10殼程壓力降計算殼程當量直徑:De=（Di2-Ntd02）/（Di+Ntd0）=(1.2-662)/(1.2)=0.0443m （2-50）殼程流通面積:f2=Bdi（1-d0/s）=0.105m2殼程流速:冷卻段:w2=G2/（2f2）=0.068m/s冷凝段:2=2/（2f2）=15.22m/s殼程雷諾數(shù):殼程冷卻段雷諾數(shù):Re=2w2de/2=16442.4 （2-51） 殼程冷凝段雷諾數(shù): =4/um=884.1查表殼程摩擦系數(shù): 冷卻段:1=0.35冷凝段: 2=0.54殼程粘度修正系數(shù):冷卻段d1=1.0冷凝段d2=1.0管束周邊壓降:冷卻段管束周邊壓降:Pa=(2w22/2) Di(nb+1)/De(1/d1)=164.45Pa （2-52）冷凝段管束周邊壓降:a=(2/2)Di(nb+1)/De(2/d2)=56844.57Pa （2-53）導流板壓降: Pb= 0, （無導流板）查表取殼程壓降結(jié)垢系數(shù):冷卻段d0=1.21 冷凝段d0=1.11取殼程進口接管內(nèi)徑:d2=250mm殼程出口接管內(nèi)徑:d2=100mm殼程出口流速:u2=4G2/(2d22)=0.90m/s （2-54）殼程進口流速:u2=4G2/(d22)=32.6m/s （2-55） 局部壓降:冷卻段Pc=2 u22(1+0.5)/2=569.7Pa （2-56）冷凝段c=u22(1+0.5)/2=3342.9Pa （2-57）殼程總壓降:冷卻段殼程總壓降:P=Pad0+Pb+Pc=768.7Pa冷凝段殼程總壓降:=ad0+b+c=66440.4Pa殼程允許壓降: P=250000PaP P 即壓降符合要求; P 即壓降符合要求. 40沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第三章 強度計算第三章 強度計算3.1結(jié)構(gòu)設(shè)計說明書3.1.1換熱管材料及規(guī)格的選擇和根數(shù)的確定換熱管材料及規(guī)格的選擇和根數(shù)的確定如表3-1。表3-1 換熱管材料及規(guī)格的選擇和根數(shù)的確定序號項目符號單位數(shù)據(jù)來源及計算公式數(shù)值1換熱管材料16MnR2換熱管規(guī)格252.530003傳熱面積Am2A=Q/Ktm155.94換熱管根數(shù)N根N=A/3.14dL6623.1.2布管方式的選擇布管方式的選擇如表3-2。表3-2 布管方式的選擇序號項目符號單位數(shù)據(jù)來源和數(shù)據(jù)計算數(shù)值1轉(zhuǎn)角正三角形GB151-1999圖112換熱管中心距SmmGB151-1999表12323隔板槽兩側(cè)相鄰管中心距SnmmGB151-1999表12443.1.3筒體內(nèi)徑的確定筒體內(nèi)徑的確定如表3-3。序號項目符號單位數(shù)據(jù)來源和計算公式數(shù)值1換熱管中心距SmmGB151-1999表12322換熱管根數(shù)Nt根Nt=A/3.14dL6623管束中心排管根數(shù)Nc根Nc=1.1304換熱管外徑d0mm255到殼體內(nèi)壁最短距離b3mmb3=0.25 d06.256布管限定圓直徑d1mmdL=di-2B31187.57筒體內(nèi)徑dimmdi=s（Nc-1）+4d10288實取筒體公稱直徑DmmJB/T4737-9512003.1.4筒體壁厚的確定序號項目符號單位數(shù)據(jù)來源和計算公式數(shù)值1計算壓力PcMPaPc=1.1P0.9352筒體內(nèi)徑dimm見三-812003筒體材料Q235-B4設(shè)計溫度下筒體材料的許用應力tMPaGB150-981055焊接接頭系數(shù)0.856筒體設(shè)計厚度mm=PcDi/（2t-Pc）6.317腐蝕裕量C2mm18負偏差C1mm09設(shè)計厚度dmmd=+ C27.3110名義厚度nmmGB151-1999項目5.3.2103.1.5封頭形式的確定序號項目符號單位數(shù)據(jù)來源和計算公式數(shù)值1封頭內(nèi)徑Dimm12002計算壓力PcMPaPc=1.1P0.9353焊接接頭系數(shù)0.854設(shè)計溫度下許用壓力tMPaGB151-1999項目5.3.21055標準橢圓封頭計算厚度mm=PcDi/（2t-0.5Pc）5.356腐蝕裕量C2mm17負偏差C1mm08設(shè)計厚度dmmd=+C26.359名義厚度nmmGB151-1999項目5.3.21010直邊高度hmmJB/T4737-95253.1.6管箱短節(jié)壁厚計算序號項目符號單位數(shù)據(jù)來源和計算公式數(shù)值1計算壓力PcMPaPc=1.1P2.312管箱內(nèi)徑dimm12003管箱材料16MnR4設(shè)計溫度下許用應力tMPaGB150-981705管箱計算厚度mm=Pcdi/（2t-Pc）9.76焊接接頭系數(shù)mm0.857腐蝕裕量C2mm18負偏差C1mm09設(shè)計厚度dmmd=+ C210.710名義厚度nGB151項目5.3.2103.1.7容器法蘭的選擇序號項目符號單位數(shù)據(jù)來源和計算公式數(shù)值1法蘭類型長頸對焊法蘭JB/T4703-2000PN=2.5MPa2法蘭外徑d0mmJB/T4703-200013953螺栓中心圓直徑d1mmJB/T4703-200013404法蘭公稱直徑dnmmJB/T4703-200012005法蘭材料16MnR6墊片類型JB/T4703-2000非金屬軟墊片7墊片材料GB/T3985-19958墊片公稱直徑dnmmJB/T4704-200012009墊片外徑D0mmJB/T4704-2000127710墊片內(nèi)徑DmmJB/T4704-2000122711法蘭厚度mmJB/T4704-20008412墊片厚度1mmJB/T4704-2000313螺栓規(guī)格及數(shù)量248M273.1.8管板尺寸的確定及強度計算本設(shè)計為管板延長部分兼作法蘭的形式，即GB151-1999項目5.7中，圖18所示e型連接方式的管板。A、確定殼程圓筒、管箱圓筒、管箱法蘭、換熱管等元件結(jié)構(gòu)尺寸及管板的布管方式；以上項目的確定見項目一至七。B、計算A、As、na、Kt、cr、Ac、Dt、Q、s、t、Pt；序號項目符號單位數(shù)據(jù)來源和計算公式數(shù)值備注1筒體內(nèi)徑dimm12002筒體內(nèi)徑橫截面積Amm2A=Di2/411304003筒體厚度smm144圓筒內(nèi)殼壁金屬截面積Asmm2As=s（Di+s）53367.445管子金屬總截面積namm2na=nt（d-t）11.696換熱管根數(shù)n6627換熱管外徑dmm258換熱管壁厚tmm2.59換熱管材料的彈性模量EtMPaGB150-1998表F519600010換熱管有效長度Lmm295011沿一側(cè)的排管數(shù)n 2812布管區(qū)內(nèi)未能被管支撐的面積Admm21459413管板布管區(qū)面積Atmm2At=0.866nS2+Ad60164514管板布管區(qū)當量直徑DtmmDt=875.515換熱管中心距SmmGB151-19993216隔板槽兩側(cè)相鄰管中心距SnmmGB151-19994417管板布管內(nèi)開孔后的面積A1mm2A1= At -nd2/480560618系數(shù)=A1/A0.7119殼體不帶膨脹節(jié)時換熱管束與圓筒剛度比QQ=Etna/EsAs2.5620殼程圓筒材料的彈性模量EsGB150-1998表F519000021系數(shù)=na/A10.145122系數(shù)ss=0.4+0.6（1+Q）/3.40823系數(shù)tt=0.4（1+）+（0.6+Q）/4.9124管板布管區(qū)當量直徑與殼程圓筒內(nèi)徑比PtPt=Dt/Di0.7325管子受壓失穩(wěn)當量長度LcrmmGB151-1999圖3225826設(shè)計溫度下管子受屈服強度stMPaGB150-1998表F2168C、對于延長部分兼作法蘭的管板，計算Mn和Mp序號項目符號單位數(shù)據(jù)來源和計算公式數(shù)值1墊片接觸寬度NmmGB150-1998表9-1252墊片基本密度寬度BommBo=N/212.53墊片比壓力yMPaGB150-1998表9-2114墊片系數(shù)m2.05墊片有效密封寬度bmmB=2.5396墊片壓緊力作用中心圓直徑dGmmdG= d0-2b12097預緊狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷WaNWa=3.14dGby375829.748操作狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷WpNWp=0.78DG2Pc+6.28DGbmPc29493539常溫下螺栓材料的許用應力bMPaGB150-1998表F425810預緊狀態(tài)下需要的最小螺栓面積Aamm2Aa=Wa/b1456.711操作狀態(tài)下需要的最小螺栓面積Apmm2Ap= Wp/b11431.612需要螺栓總截面積Ammm2Am=maxAa，Ap11431.613法蘭螺栓的中心圓直徑dbmm134014法蘭中心至Fc作用處的徑向距離LGmmLG=（db-dG）/265.615基本法蘭力矩MmNmmMm=AmLGb1.910816筒體厚度0mm1417法蘭頸部大端有效厚度1mm1=1.75024.518螺栓中心至法蘭頸部與法蘭背面交的徑向距離LAmmLA=（db-di）/2-145.519螺栓中心處至FT作用位置處的徑向距離LTmmLT= (LA+ LG+1)/267.7520螺栓中心距FD作用處的徑向距離LDmmLD=（db-di）/27021作用于法蘭內(nèi)徑截面上的流體壓力引起的軸向力FDNFD=0.785di2Pc105692422流體壓力引起的總軸向力與作用于法蘭內(nèi)徑截面上的流體壓力引起的軸向力差FTNFT=F-FDF=0.78dG2*PC=2719998.9961593615.24123操作狀態(tài)下需要的最小墊片壓力FGNFG=6.28DGbmPc286997.25624法蘭操作力矩MpNmmMp=FDLD+FTLT+FGLG1.34108D、假定管板的計算厚度為，然后按結(jié)構(gòu)要求確定殼體法蘭厚度f，計算K，k、和Kf。序號項目符號單位數(shù)據(jù)來源和計算公式數(shù)值1布管區(qū)當量直徑與殼程圓筒內(nèi)徑之比tt=Dt/Di0.732系數(shù)CcGB151-1999 (P31)表220.26143管板材料16MnR4設(shè)計溫度下管板材料許用應力rtMPaGB150-1998（P15）1705管板剛度削弱系數(shù)GB151-19990.46殼程設(shè)計壓力PsMPa0.9357管程設(shè)計壓力PtMPa2.318管板設(shè)計壓力PdMPaMaxPt -Pt，Pt，Ps2.319管板厚度=0.82Dg 192.610換熱管加強系數(shù)KK=1.318Di/7.811管板周邊布管區(qū)的無量綱參數(shù)kk=K（1-t）2.10612換熱管材料彈性模量EtMPaGB150-1998表F519610313管束模數(shù)KtMPaKt=Etna/（LDi）636414殼體法蘭材料彈性模量EfMPaGB150-1998表F519010315殼體圓筒材料彈性模量EsGB150-1998表F519010316殼體法蘭寬度bfmmBf=（Df-Di）/297.517系數(shù)GB151-1999圖260.000618殼體法蘭與圓筒的選裝剛度KfMPa=9.519旋轉(zhuǎn)剛度無量綱參數(shù)KfKf=Kf/（4Kt）0.0012E、 由GB151-1999 P51圖27按照K和Kf查m1，并計算值，由圖29按照K和Kf查G2值序號項目符號單位數(shù)據(jù)來源和計算公式數(shù)值1管板第一矩系數(shù)m1GB151-1999圖270.32系數(shù)=m1/（KKf）32.53系數(shù)G2GB151-1999圖294.6F、計算M1，由GB151-1999圖30按照K和Q查G3，計算，M、Mf。序號項目符號單位數(shù)據(jù)來源和計算公式數(shù)值1管箱法蘭材料的彈性模量EfMPaGB150-1998表F51961032管箱法蘭厚度fmmJB/T4702-2000323系數(shù)GB151-1999圖260.00064管箱圓筒與法蘭的旋轉(zhuǎn)剛度參數(shù)KfMPa=10.25系數(shù)G3GB151-1999圖308.410-46系數(shù)= Kf/（Kf+G3）0.597管板邊緣力矩的變化系數(shù)MM=1/（Kf/ Kf+）0.6578法蘭力矩變化系數(shù)MfMf=KfM/ Kf0.6129管板第二彎矩系數(shù)m2GB151-1999圖28（a）2.04G、按課程設(shè)計壓力Ps，而管程設(shè)計壓力Pt=0，膨脹變形差r，法蘭力矩的的危險組合（GB151-1999項目5.7.3.2分別討論）a、只有殼程設(shè)計壓力Ps，而管程設(shè)計壓力Pt=0，不計膨脹節(jié)變形差（即r=0）。序號項目符號單位數(shù)據(jù)來源和計算公式數(shù)值備注1當量壓力組合PcMPaPc=Ps2.312系數(shù)ss=0.4+0.6（1+Q）/0.753.0083有效壓力組合PaMPaPa=sPs+rEt28.534基本法蘭力矩系數(shù)MmMm=4Mm/(Di3Pa)0.00695管程壓力下的法蘭力矩系數(shù)MpMp=4Mp/（Di3Pa）0.00496法蘭力矩折減系數(shù)M1M1=m1/2K（Q+G3）0.00857管板邊緣力矩系數(shù)0.01258管板邊緣剪切系數(shù)vv= 0.4069管板總彎矩系數(shù)mm=（m1+vm2）/（1+v）0.80210系數(shù)0.34111系數(shù)0.12312系數(shù)G1G1=maxGle，Gli13殼體法蘭力矩系數(shù)-0.0011314管板徑向應力系數(shù)=0.017515管板的徑向應力MPa34.41.5tr16管板布管區(qū)周邊外徑向的應力系數(shù)0.015817管板布管區(qū)周邊外徑向的應力MPa45.551.5tr18管板布管區(qū)周邊剪切應力系數(shù)=（1+v）/4（Q+G2）0.065719管板布管區(qū)周邊的剪切應力MPa Pa（/）（Dt/）15.120.5tr20法蘭的外徑與內(nèi)徑之比KK=D0/Di1.1621系數(shù)YGB150-1998表9-510.322殼體法蘭應力MPa=/4YPa（Di/f）2443.91.5tr23換熱管的軸向應力tMPat=Pc-Pa-91.9cr24殼程圓筒的軸向應力cMPac=A/AsPa87.9325一根換熱管管壁金屬的橫界面積amm2A=na/n176.626換熱管與管板連接的拉托應力qMPaQ=ta/dl-0.069trb、只有殼程設(shè)計壓力，而管程設(shè)計壓力Pt=0，并且計入膨脹變形差。序號項目符號單位數(shù)據(jù)來源和計算公式數(shù)值備注1殼程圓筒材料線膨脹系數(shù)as1/GB150-199811.6210-62換熱管材料線膨脹系數(shù)at1/GB150-199810.8810-63換熱管與殼程圓筒的膨脹變形差rr=at（tt-t0）-as（ts-t0）927.410-64沿長度平均的殼程圓筒金屬溫度ts工藝給定905沿長度平均的換熱管金屬溫度tt工藝給定1806制造環(huán)境溫度t0207當量壓力組合PcMPaPc=Ps-Pt(1+)0.9358有效壓力組合PaMPaPa=sPs-t+rEt29.19基本法蘭力矩系數(shù)=4Mm/（Di3Pa）0.006810管程壓力下的法蘭力矩系數(shù)=4Mp/（Di3Pa）0.004811管板邊緣力矩系數(shù)0.012412管板邊緣剪切系數(shù)vv= 0.40313管程總彎矩系數(shù)mm=（m1+vm2）/（1+v）0.814系數(shù)15系數(shù)16系數(shù)G1G1=max，GLe0.34217殼體法蘭力矩系數(shù)=-M1-0.0011918管板徑向應力系數(shù)=（1+v）G1/4（Q+G2）0.017519管板的徑向應力MPar=（r）Pa（/）（Di/）235.093tr20管板布管區(qū)周邊外徑向的應力系數(shù)=3（1+v）m/4K（Q+G2）0.015721管板布管區(qū)周邊外徑向的應力MPa=Pa（/）（Di/）21-K/m+K2（1.414-m）/2m459.53tr22管板布管區(qū)周邊的剪切應力系數(shù)pp=（1+v）/4（Q+G2）0.05123管板布管區(qū)周邊的剪切應力pMPap=pPa（/）（Dt/）11.971.5tr24換熱管的軸向應力tMPat=Pc-Pa-91.933tr25換熱管與管板連接的拉托應力QMPaQ=ta/dl-0.06890.5trc、只有管程設(shè)計壓力Pt，而殼程設(shè)計壓力Ps=0，不計膨脹節(jié)變形差時：序號項目符號單位數(shù)據(jù)來源和計算公式數(shù)值備注1當量壓力組合PcMPaPc=Ps02有效壓力組合PaMPaPa=sPs+rEt26.373管板邊緣力矩系數(shù)0.01324管板邊緣剪切系數(shù)vv=0.4295管板總彎矩系數(shù)mm=（m1+vm2）/（1+v）0.8226系數(shù)7系數(shù)8系數(shù)G1G1= max，GLe0.2459管板的徑向應力rM