流量為t每小時(shí)的立式蒸汽冷凝器的設(shè)計(jì)

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1、摘要冷凝器它是使用范圍很廣的一種化工設(shè)備，屬于換熱器一種。本設(shè)計(jì)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(jì),固定管板式換熱器的優(yōu)點(diǎn)是鍛件使用少，造價(jià)低；傳熱面積比浮頭式換熱器大20%到30且旁路滲流小。本臺(tái)換熱器主要完成的是水蒸氣-水之間的熱量交換,首先根據(jù)給出的設(shè)計(jì)溫度和設(shè)計(jì)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)。，設(shè)計(jì)壓力為管程2.31MPa，殼程0.935MPa，工作溫度管程50，殼程130，設(shè)計(jì)溫度管程80，殼程140，傳熱面積為256m2，采用252.53000的無縫鋼管換熱，則可計(jì)算出622根換熱管，D=12

2、00mm的圓筒根據(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(zhǎng)度來確定筒體直徑以及折流板的選擇。通過對(duì)容器的內(nèi)徑和內(nèi)外壓的計(jì)算來確定殼體和封頭的厚度并進(jìn)行強(qiáng)度校核。然后是對(duì)換熱器各部件的零部件的強(qiáng)度設(shè)計(jì)，有法蘭的選擇和設(shè)計(jì)計(jì)算與校核，鉤圈及浮頭法蘭的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核和管子拉脫力的計(jì)算。還包括管板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、防沖擋板、滑道結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及支座設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的標(biāo)準(zhǔn)件可以參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)設(shè)計(jì)條件直接選??；非標(biāo)準(zhǔn)件，設(shè)計(jì)完結(jié)構(gòu)后必須進(jìn)行相應(yīng)的應(yīng)力校核。管板與換熱管的連接方式為焊接，因管板上的應(yīng)力較多，且內(nèi)外溫度有一定的差值，因此，對(duì)管板強(qiáng)度的校核是一個(gè)重點(diǎn)，也是一個(gè)難點(diǎn).關(guān)鍵詞：換熱器；強(qiáng)度設(shè)計(jì)

3、；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)Abstract The condenser is a kind of chemical equipment which is widely used, and belongs to a kind of heat exchanger. The design task is mainly according to the known conditions to choose the design of fixed tube plate heat exchanger, the advantages of fixed tube plate heat exchanger is forging

4、 used less, low cost; heat transfer area ratio of floating head type for heat exchanger is 20% to 30% and a bypass flow small.The heat exchanger is mainly completed is between water vapor and water heat exchange, first of all according to the given design temperature and pressure to determine struct

5、ure of equipment and the shell side and tube side material, and then according to the nature of the material and the heat transfer area to determine the heat exchange tube materials, dimensions, number of roots. And design pressure for tube side 2.31MPa, shell 0.935MPa, the working temperature of th

6、e tube process 50 DEG C, 130 DEG C shell, design temperature tube process at a temperature of 80 DEG C, shell and 140 DEG C, heat transfer area for 256m2. The phi 25 x 2.5 x 3000 seamless steel pipe heat exchanger can be calculated 622 heat exchange tube, D=1200mm cylindrical root according to deter

7、mine the root number of heat exchange tube heat exchanger tube arrangement and according to the arrangement and length of heat exchange tube to determine cylinder diameter and baffle the choice. Determine the thickness of the shell and the head and carry out the intensity verification by calculating

8、 the inner diameter and the internal pressure of the container. Then the strength design of components of the various components of the heat exchanger, flange design, selection and calculation and checking, hook and loop and floating head flange design calculation and checking of the pipe and pull o

9、ff force calculation. Also includes a tube plate structure design, anti scour baffle, slideway structure design and the design of support. The standard parts in the structure design can be selected directly according to the national standards; the non standard parts must be checked for the correspon

10、ding stress after the design of the structure.Tube plate and tube heat exchanger and the connection mode of welding, tube plate more stress, and the temperature inside and outside have certain difference. Therefore, on the tube sheet strength check is a key and a difficulties.Keywords:heat exchanger

11、； strength design； structure design目錄第一章傳統(tǒng)工藝計(jì)算11.1工藝計(jì)算11.1.1介質(zhì)原始數(shù)據(jù)11.1.2介質(zhì)定性溫度及物性參數(shù)11.2 傳熱量與水蒸汽流量計(jì)算21.3 有效平均溫差計(jì)算31.4管程換熱系數(shù)計(jì)算41.5 管程結(jié)構(gòu)初步設(shè)計(jì)51.6殼程換熱系數(shù)計(jì)算51.7總傳熱系數(shù)計(jì)算61.8管壁溫度計(jì)算71.9管程壓力降計(jì)算81.10殼程壓力降計(jì)算8第二章強(qiáng)度計(jì)算112.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說明書112.1.1換熱管材料及規(guī)格的選擇和根數(shù)的確定112.1.2布管方式的選擇112.1.3筒體內(nèi)徑的確定112.1.4筒體壁厚的確定122.1.5封頭形式的確定122.1.6

12、管箱短節(jié)壁厚計(jì)算132.1.7容器法蘭的選擇132.1.8管板尺寸的確定及強(qiáng)度計(jì)算142.1.9是否安裝膨脹節(jié)的判定：262.1.10各管孔接管及其法蘭的選擇：262.1.11設(shè)備法蘭的選擇302.1.12拉桿和定距管的確定312.1.13開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算：322.2筒體管箱耐壓試驗(yàn)的應(yīng)力校核計(jì)算342.2.1筒體核算342.2.2、支座的選擇及應(yīng)力校核352.2.3 耳座的應(yīng)力校核36參考文獻(xiàn)39致 謝40第一章傳統(tǒng)工藝計(jì)算1.1工藝計(jì)算1.1.1介質(zhì)原始數(shù)據(jù)管程水的進(jìn)口溫度t1=20管程水的出口溫度t1=90管程水的工作壓力管程水的流量G1=290t/h=290000kg/h殼程水蒸氣的入口溫

13、度t2=170.7殼程水蒸氣的出口溫度t2=85殼程水蒸氣的入口壓力P2=0.85MPa1.1.2介質(zhì)定性溫度及物性參數(shù)管程：管程水定性溫度 =（+ ）/2=（20+90）/2=55管程水密度查物性表得=985.75 /m3管程水比熱查物性表得Cp1=4.176KJ/（KgK）管程水導(dǎo)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?cái)?shù)查物性表得殼程：殼程水蒸汽定性溫度：殼程水蒸汽冷凝點(diǎn) : ti = t2=170.7冷卻段：=（ti + t2）/2=（170.7+85）/2=127.85冷凝段：= （t2+ ti）=（170.7+170.7）/2=1

14、70.7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(dǎo)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?cái)?shù)查物性表得：冷卻段：Pr2 =1.344冷凝段：r2=1.1341.2 傳熱量與水蒸汽流量計(jì)算取定換熱效率 =0.98則設(shè)計(jì)傳熱量 := G1Cp1(t1- t1

15、)1000/3600=2900004.176(90-20)1000/3600=23.55106W由=r+ Cp2(t2- t2) 導(dǎo)出水蒸氣流量G2，r為t2時(shí)的汽化潛熱，r=2047.1KJ/Kg水蒸汽流量:G2= Q0/ /r+ Cp2(ti - t2) =23.55106/0.98/2047.11000+4.3191000(170.7-85)=6.703Kg/s冷卻段傳熱量：Q2=G2Cp2(ti- t2)=6.7034.319103(170.7-85)=2481037W冷凝段傳熱量:2= G2r=6.7032047.11000=13721711.3W設(shè)冷凝段和冷卻段分界處的溫度為根據(jù)熱

16、量衡算 : = =2/ G1/ Cp1+ t1=13721711.30.983600/290000/4176+20=59.9741.3 有效平均溫差計(jì)算逆流冷卻段平均溫差:tn=85.843逆流冷凝段平均溫差:tn=94.923冷卻段:參數(shù):P=0.271參數(shù):R=2.854換熱器按單殼程單管程設(shè)計(jì)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- - -冷凝段：參數(shù):P=0.265參數(shù):R=0換熱器按單殼程單管程設(shè)計(jì)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

17、1.4管程換熱系數(shù)計(jì)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(zhǎng)度 L=3000 mm則需要換熱管根數(shù):Nt=( F0+ F0)/( d0L)=(46.7688+108.973)/(3.140.02

18、53)=661.3可取換熱管根數(shù)為 662根管程流通面積:a1=2= =0.207868管程流速: W1 = 290000/( 3600985.750.207868 )= 0.093m/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管程

19、冷凝段傳熱系數(shù): a1=3605(1+0.015 t12) W10.8/(100di)0.2= 4101.3751.5 管程結(jié)構(gòu)初步設(shè)計(jì)查 GB1511999知管間距按, 取管間距為：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圓整為: 則長(zhǎng)徑比:=2.5 合理折流板選擇弓形折流板:弓形折流板的弓高:折流板間距:B=400取B=400折流板數(shù)量:Nb=-1=-1=6.5 取7塊1.6殼程換熱系數(shù)計(jì)算殼程流通面積:=0.41.2（1-0.025/0.032）=殼程流速:冷卻段:w2=6.703/（937.580.105）=0.068m/

20、s冷凝段:2=6.703/（4.1940.105）=15.22m/s殼程當(dāng)量直徑:de=（Di2-Ntd02）/（Ntd0）=（-711）/（7110.025）=0.056m 冷凝段管外壁溫度假定值: 膜溫:tm=（w+ t2）/2=（109.6+170.7）/2=140.15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(dǎo)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冷凝負(fù)荷：=6.703/（351.807）=0.0431殼程冷凝段雷諾數(shù):=4/um=40.0431

21、/19510-6=884.1殼程冷凝段傳熱系數(shù):a2=1.51（m3mg/m2）（）=9635.7 冷卻段管外壁溫假定值: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殼程傳熱因子查圖 2-12 得: 冷卻段殼程換熱系數(shù):a2=（2/de）Pr2 1 js=（0.6878/0.056）1.3440.956100=1875.291.7總傳熱系數(shù)計(jì)算查 GB-1999 第 138 頁(yè)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

22、為: 由于管壁比較薄，所以管壁的熱阻可以忽略不計(jì)冷卻段總傳熱系數(shù):Kj=1/1/a2+r2+r1d0/di+d0/（a1di）= 731.176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傳熱面積比為: Kj/ K0=1.06（合理）1.8管壁溫度計(jì)算設(shè)定冷凝段的長(zhǎng)度:冷卻段的長(zhǎng)度:冷卻段管外壁熱流密度計(jì)算:q2=Q2/(Ntd0 L)=48859.33w/（m2）冷卻段管外壁溫度:tw=t2-q2(1/a2+r2)=97.496誤差校核:e=tw2- tw=95-97.496=-2.496

23、誤差不大冷凝段管外壁熱流密度計(jì)算:q2=2/( Ntd0 L)=（13721711.30.98）/155473.7 w/（6623.140.0252.0424）=126696.88（m2）冷凝段管外壁溫度:tw=tm- q2(1/ a2+r2)=115.62誤差校核:= - tw=-6.02 誤差不大1.9管程壓力降計(jì)算管程水的流速:u1=290000/（3600985.750.207868）=0.393m/s管程雷諾準(zhǔn)數(shù):Re1=1w1di/1=985.750.3930.02/（5.064）=15300.148程摩擦系數(shù):=0.3164/(Re10.25)=0.02845壓降結(jié)垢校正系數(shù):沿

24、程壓降:P1=112L di/(2di)=（0.02845985.75）/（2）=454.8Pa取管程出入口接管內(nèi)徑:d1=250mm管程出入口流速:u1=4G/(3600d121)=（4290000）/（3600）=1.67m/s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管程允許壓降: P P 即壓降符合要求。1.10殼程壓力降計(jì)算殼程當(dāng)量直徑:De=（Di2-Ntd02）/（Di+Ntd0）=(1.2-662)/(1.2)=0.0443m殼程流通面積:殼程流速:冷卻段

25、: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: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冷凝段管束周邊壓降:a=(2/2)Di(nb+1)/De(2/d2)=56844.57Pa導(dǎo)流板壓降: Pb= 0, （無導(dǎo)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.

26、11取殼程進(jìn)口接管內(nèi)徑:殼程出口接管內(nèi)徑:d2=100mm殼程出口流速:u2=4G2/(2d22)=0.90m/s殼程進(jìn)口流速:u2=4G2/(d22)=32.6m/s局部壓降:冷卻段Pc=2 u22(1+0.5)/2=569.7Pa冷凝段c=u22(1+0.5)/2=3342.9Pa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 P 即壓降符合要求; P 即壓降符合要求. 第二章強(qiáng)度計(jì)算2.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說明書2.1.1換熱管材料及規(guī)格的選擇和根數(shù)的確定序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來源及計(jì)算公式數(shù)值1換熱

27、管材料16Mn2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/3.14dL6222.1.2布管方式的選擇序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來源和數(shù)據(jù)計(jì)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12442.1.3筒體內(nèi)徑的確定序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來源和計(jì)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6布管限定圓直徑m

28、m1187.57筒體內(nèi)徑10288實(shí)取筒體公稱直徑12002.1.4筒體壁厚的確定序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來源和計(jì)算公式數(shù)值1計(jì)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(jì)溫度下筒體材料的許用應(yīng)力1055焊接接頭系數(shù)0.856筒體設(shè)計(jì)厚度6.317腐蝕裕量C2mm18負(fù)偏差C1mm09設(shè)計(jì)厚度mmd=+ C27.3110名義厚度項(xiàng)目102.1.5封頭形式的確定序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來源和計(jì)算公式數(shù)值1封頭內(nèi)徑Dimm12002計(jì)算壓力PcMPaPc=1.1P0.9353焊接接頭系數(shù)0.854設(shè)計(jì)溫度下許用壓力項(xiàng)目1055標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭計(jì)算厚度m

29、m=PcDi/（2t-0.5Pc）5.356腐蝕裕量C2mm17負(fù)偏差C1mm08設(shè)計(jì)厚度dmmd=+C26.359名義厚度項(xiàng)目1010直邊高度hmmJB/T4737-95252.1.6管箱短節(jié)壁厚計(jì)算序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來源和計(jì)算公式數(shù)值1計(jì)算壓力PcMPaPc=1.1P2.312管箱內(nèi)徑dimm12003管箱材料16Mn4設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力1705管箱計(jì)算厚度9.76焊接接頭系數(shù)mm0.857腐蝕裕量C2mm18負(fù)偏差C1mm09設(shè)計(jì)厚度dmmd=+ C210.710名義厚度nGB151項(xiàng)目122.1.7容器法蘭的選擇序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來源和計(jì)算公式數(shù)值1法蘭類型乙型平焊法蘭JB/T47

30、02-2000PN=2.5MPa2法蘭外徑d0JB/T4702-200013953螺栓中心圓直徑JB/T4703-200013404法蘭公稱直徑JB/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JB/T4704-200012009墊片外徑JB/T4704-2000127710墊片內(nèi)徑JB/T4704-2000122711法蘭厚度JB/T4704-20008412墊片厚度1JB/T4704-2000313螺栓規(guī)格及數(shù)量248M272.1.8管板尺寸的確定及強(qiáng)度計(jì)算本設(shè)計(jì)為管板延長(zhǎng)部分兼作法蘭的形

31、式，即項(xiàng)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(xiàng)目的確定見項(xiàng)目一至七。B、計(jì)算A、As、na、Kt、cr、Ac、Dt、Q、s、t、Pt；序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來源和計(jì)算公式數(shù)值備注1筒體內(nèi)徑di12002筒體內(nèi)徑橫截面積11304003筒體厚度s144圓筒內(nèi)殼壁金屬截面積53367.445管子金屬總截面積mm211.696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表F519600010換熱管有效長(zhǎng)度Lmm295011沿一側(cè)的排管數(shù)n 2112布管區(qū)內(nèi)未能被管支撐的面積1

32、459413管板布管區(qū)面積60164514管板布管區(qū)當(dāng)量直徑DtmmDt=875.515換熱管中心距Smm3216隔板槽兩側(cè)相鄰管中心距017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(shí)換熱管束與圓筒剛度比2.5620殼程圓筒材料的彈性模量表F519000021系數(shù)=na/A10.145122系數(shù)=0.4+0.6（1+Q）/3.40823系數(shù)4.9124管板布管區(qū)當(dāng)量直徑與殼程圓筒內(nèi)徑比0.7325管子受壓失穩(wěn)當(dāng)量長(zhǎng)度mm圖3225826設(shè)計(jì)溫度下管子受屈服強(qiáng)度表F2168C、對(duì)于延長(zhǎng)部分兼作法蘭的管板，計(jì)算和序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)

33、單位數(shù)據(jù)來源和計(jì)算公式數(shù)值1墊片接觸寬度表9-1252墊片基本密度寬度BommBo=N/212.53墊片比壓力表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mm12097預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷N375829.748操作狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷N29493539常溫下螺栓材料的許用應(yīng)力MPa表F425810預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓面積mm21456.711操作狀態(tài)下需要的最小螺栓面積mm211431.612需要螺栓總截面積mm211431.613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mm65.615基本法蘭力矩

34、Nmm1.910816筒體厚度0mm1417法蘭頸部大端有效厚度mm24.518螺栓中心至法蘭頸部與法蘭背面交的徑向距離mm45.519螺栓中心處至FT作用位置處的徑向距離mm67.7520螺栓中心距FD作用處的徑向距離mm7021作用于法蘭內(nèi)徑截面上的流體壓力引起的軸向力N105692422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N1593615.24123操作狀態(tài)下需要的最小墊片壓力N286997.25624法蘭操作力矩Nmm1.34108D、假定管板的計(jì)算厚度為，然后按結(jié)構(gòu)要求確定殼體法蘭厚度，計(jì)算K，k、和Kf。序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來源和計(jì)算公式數(shù)值1布管區(qū)

35、當(dāng)量直徑與殼程圓筒內(nèi)徑之比0.732系數(shù) (P31)表220.26143管板材料16Mn4設(shè)計(jì)溫度下管板材料許用應(yīng)力MPa（P15）1705管板剛度削弱系數(shù)GB151-19990.46殼程設(shè)計(jì)壓力PsMPa0.9357管程設(shè)計(jì)壓力PtMPa2.318管板設(shè)計(jì)壓力PdMPaMaxPt -Pt，Pt，Ps2.319管板厚度=0.82Dg 192.610換熱管加強(qiáng)系數(shù)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MPa表F519610313管束模數(shù)KtMPaKt=Etna/（LDi）636414殼體法蘭材料彈性模量MPa表F519010315殼體圓筒材料彈性模

36、量表F519010316殼體法蘭寬度mm97.517系數(shù)圖260.000618殼體法蘭與圓筒的選裝剛度MPa9.519旋轉(zhuǎn)剛度無量綱參數(shù)0.0012E、 由GB151-1999 P51圖27按照K和Kf查m1，并計(jì)算值，由圖29按照K和Kf查G2值序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來源和計(jì)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(jì)算M1，由圖30按照K和Q查G3，計(jì)算，M、Mf。序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來源和計(jì)算公式數(shù)值1管箱法蘭材料的彈性模量MPa表F51961032管箱法蘭厚度f(wàn)mmJB/T4702-2000

37、323系數(shù)GB151-1999圖260.00064管箱圓筒與法蘭的旋轉(zhuǎn)剛度參數(shù)=10.25系數(shù)G3GB151-1999圖308.410-46系數(shù)= /（+G3）0.597管板邊緣力矩的變化系數(shù)0.6578法蘭力矩變化系數(shù)=/ Kf0.6129管板第二彎矩系數(shù)圖28（a）2.04G、按課程設(shè)計(jì)壓力，而管程設(shè)計(jì)壓力，膨脹變形差，法蘭力矩的的危險(xiǎn)組合（項(xiàng)目.2分別討論）a、只有殼程設(shè)計(jì)壓力，而管程設(shè)計(jì)壓力，不計(jì)膨脹節(jié)變形差（即）。序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來源和計(jì)算公式數(shù)值備注1當(dāng)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MPa28.534

38、基本法蘭力矩系數(shù)0.00695管程壓力下的法蘭力矩系數(shù)=4Mp/0.00496法蘭力矩折減系數(shù)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(yīng)力系數(shù)=0.017515管板的徑向應(yīng)力34.41.5tr16管板布管區(qū)周邊外徑向的應(yīng)力系數(shù)0.015817管板布管區(qū)周邊外徑向的應(yīng)力45.551.5tr18管板布管區(qū)周邊剪切應(yīng)力系數(shù)=（1+v）/4（Q+G2）0.065719管板布管區(qū)周邊的剪

39、切應(yīng)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(yīng)力MPa=/4YPa（Di/f）2443.91.5tr23換熱管的軸向應(yīng)力=Pc-Pa-91.9cr24殼程圓筒的軸向應(yīng)力=A/AsPa87.9325一根換熱管管壁金屬的橫界面積176.626換熱管與管板連接的拉托應(yīng)力MPa-0.069trb、只有殼程設(shè)計(jì)壓力，而管程設(shè)計(jì)壓力，并且計(jì)入膨脹變形差。序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來源和計(jì)算公式數(shù)值備注1殼程圓筒材料線膨脹系數(shù)1/11.6210-62換熱管材料線膨脹系數(shù)1/10.8810-63換熱管

40、與殼程圓筒的膨脹變形差927.410-64沿長(zhǎng)度平均的殼程圓筒金屬溫度ts工藝給定905沿長(zhǎng)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(dāng)量壓力組合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)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(yīng)力系數(shù)=（1+v）G1/4（Q+G2）

41、0.017519管板的徑向應(yīng)力MPar=（r）Pa（/）（Di/）235.093tr20管板布管區(qū)周邊外徑向的應(yīng)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(yīng)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(yīng)力系數(shù)=（1+v）/4（Q+G2）0.05123管板布管區(qū)周邊的剪切應(yīng)力MPa11.971.5tr24換熱管的軸向應(yīng)力t=Pc-Pa-91.933tr25換熱管與管板連接的拉托應(yīng)力-0.06890.5trc、只有管程設(shè)計(jì)壓力，而殼程設(shè)計(jì)壓力，不計(jì)膨脹節(jié)變形差時(shí)：序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來源和計(jì)算公

42、式數(shù)值備注1當(dāng)量壓力組合PcMPaPc=Ps02有效壓力組合MPa26.373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(yīng)力rMPar=（r）Pa（/）（Di/）223.251.5tr10管板布管區(qū)周邊外徑向的應(yīng)力系數(shù)0.016511管板布管區(qū)周邊外徑向的應(yīng)力MPaPa（/）1-K/m+K2（1.414-m）/2m-159.781.5tr12管板布管區(qū)周邊的剪切應(yīng)力系數(shù)0.05213管板布管區(qū)周邊的剪切應(yīng)力MPa11.060.5tr14殼體法蘭應(yīng)力f

43、MPa-282.20.5tr15換熱管的軸向應(yīng)力tMpa=Pc-Pa-3.63cr16殼程圓筒的軸向應(yīng)力cMPa82.61cr17換熱管與管板連接的拉托應(yīng)力QMPa-0.0027tr/2d、只有管程設(shè)計(jì)壓力Pt，而殼程設(shè)計(jì)壓力Ps=0，同時(shí)計(jì)入膨脹變形差時(shí)：序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來源和計(jì)算公式數(shù)值備注1換熱管與殼程圓筒的膨脹變形差r927.410-62當(dāng)量壓力組合PcMPa-2.6453有效壓力組合PaMPaPa=sPs-tPt+rEt19.154基本法蘭力矩系數(shù)=4Mm/（Di3Pa）0.00265管板邊緣力矩系數(shù)= +M10.00836管板邊緣剪切系數(shù)vv= 0.277管程總彎矩系數(shù)m0.6

44、78系數(shù)G1G1=maxGLe，GLe0.2939系數(shù)0.10310系數(shù)0.29311管板布管區(qū)周邊外徑向的應(yīng)力系數(shù)=3（1+v）m/4K（Q+G2）0.0119212管板布管區(qū)周邊外徑向的應(yīng)力系數(shù)MPa=Pa（/）（Di/）21-K/m+K2（1.414-m）/2m350.73tr13管板布管區(qū)周邊的剪切應(yīng)力系數(shù)p0.04614管板布管區(qū)周邊的剪切應(yīng)力pMPap=pPa（/）（Dt/）7.111.5tr15換熱管的軸向應(yīng)力MPa=Pc-Pa11.93tr16換熱管與管板連接的拉托應(yīng)力qMPaq=ta/dl0.00890.5trH、由管板計(jì)算厚度來確定管板的實(shí)際厚度：序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來源和

45、計(jì)算公式數(shù)值備注1管板計(jì)算厚度mm192.62殼程腐蝕裕量C1mm23管程腐蝕裕量C2mm24結(jié)構(gòu)開槽深度h1mm根據(jù)結(jié)構(gòu)確定35管板的實(shí)際厚度mm200考慮圓整2.1.9是否安裝膨脹節(jié)的判定： 由八.G.a、b、c、d計(jì)算結(jié)果可以看出：四組危險(xiǎn)組合工況下，換熱管與管板的連接拉托力均沒超過設(shè)計(jì)許用應(yīng)力，并且各項(xiàng)應(yīng)力均沒超過設(shè)計(jì)許用應(yīng)力。所以，不需要安裝膨脹節(jié)。10、折流板尺寸的確定：序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來源和計(jì)算公式數(shù)值1折流板的厚度mmGB151-1999項(xiàng)目-2162折流板的直徑DmmGB151-1999表4111943折流板直徑的允許偏差mmGB151-199911940-0.84折流板

46、的材料mmQ235-A5折流板的缺口高度lmmGB151-1999 P73圖166折流板的弦高h(yuǎn)mmGB151-1999 P71圖240各管孔接管及其法蘭的選擇：根據(jù)公式d=263.44m取d=300mm，由鋼制法蘭、墊片、緊固件選擇板式平焊法蘭，相關(guān)尺寸如下：a、 b進(jìn)出水口接管法蘭的選擇：序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來源和計(jì)算公式數(shù)值1接管公稱直徑DNHG20593-97表4-53002接管外徑HG20593-97表4-53253法蘭外徑HG20593-97表4-54404螺栓中心圓直徑KHG20593-97表4-53955螺栓孔直徑HG20593-97表4-5226螺栓孔數(shù)量n個(gè)HG20593-

47、97表4-5127螺紋HG20593-97表4-5M27168法蘭厚度HG20593-97表4-5249法蘭內(nèi)徑HG20593-97表4-532810坡口寬度HG20593-97表4-51111法蘭理論重量表4-546.812法蘭密封面形式HG20593-97RF13法蘭密封面尺寸sHG20593-97表614法蘭密封面直徑DHG20592-97324C、蒸汽入口接管法蘭的選擇，設(shè)水蒸氣的流速,則根據(jù)公式 d=m取d=350mm,由HG/T 2059220635-2009鋼制管法蘭、墊片、緊固件選擇板式平焊法蘭(PL)，相關(guān)尺寸如下：序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來源和計(jì)算公式數(shù)值1接管公稱直徑HG/T

48、 20592-2009表-33502接管外徑HG/T 20592-2009表-33773法蘭外徑HG/T 20592-2009表-35204螺栓中心圓直徑KHG/T 20592-2009表-34605螺栓孔直徑HG/T 20592-2009表-3226螺栓孔數(shù)量n個(gè)HG/T 20592-2009表-3167螺紋HG/T 20592-2009表-3M208法蘭厚度HG/T 20592-2009表-3289法蘭內(nèi)徑HG/T 20592-2009表-338110法蘭理論質(zhì)量HG/T 20592-2009表D-320.511法蘭密封面形式HG/T 20592-2009表RF12法蘭密封面尺寸mmHG/

49、T 20592-2009表-1430d、安全閥口、g、放凈口接管法蘭的選擇：序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來源和計(jì)算公式數(shù)值1接管公稱直徑DNHG20593-97表4-3502接管外徑HG20593-97表4-3573法蘭外徑DHG20593-97表4-31654螺栓中心圓直徑KHG20593-97表4-31255螺栓孔直徑LHG20593-97表4-3186螺栓孔數(shù)量n個(gè)HG20593-97表4-347螺紋HG20593-97表4-3M168法蘭厚度CHG20593-97表4-3209法蘭內(nèi)徑HG20593-97表4-35910法蘭理論重量kgHG20593-97表4-32.7711法蘭密封面形式HG20593-97RF12法蘭密封面尺寸HG20593-97表99e、排氣孔接管法蘭的選擇：序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)來源和計(jì)算公式數(shù)值1接管公稱直徑DNHG20593-97表4-3202接管外徑HG20593-97表4-32