浮頭式換熱器課程設計說明書(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 440： Wa— 預緊狀態下所需要的最小螺栓載荷， N 2p p pW F F = D P + F4 Gc??? 441 式 441： Wp— 操作狀態下的最小螺栓載荷， N 所以 2p 3 . 1 4W = 1 2 1 0 . 2154347 5 + = 1 1 8 5 7 4 4 N4 ?? 預緊狀態下，按常溫計算，螺栓所需要截面積 Aa []aa bWA ?? 442 式 442： [σ]b — 常溫下螺栓材料 Q235A的許用應力為 170MPa。有參考文獻 [3]附表得 [σ] b=113MPa 所以 操作狀態下， 按設計溫度計算，螺栓所需截面積 Ap 2a = = 198 41337387 60Am21185744= = = 6974 m[ ] 170pp tbWA ? 式中： [σ]tb— 設計溫度下，螺栓材料的許用應力為 170MPa。 所以 Ap=6974m2 螺栓截面積 Am 取 Aa 和 Ap 中的較大者。 即可確定螺栓的直徑與個數，取個數為 n=20 式 中 ： d 0 — 螺紋根徑或螺栓最小截面直徑， mm n— 螺栓個數 所以 0 69744d = = = 2 13 .1 4 2 04Am mmn? ? ? 查標準 n=20時，螺栓為 M22的能滿足要求。 5. 螺栓最大間距計算 法蘭環上兩螺栓孔中心距 L bDL n?? 445 式 445： Db— 法蘭環上螺栓中心直徑， mm。 查得 Db =580mm 所以 L=1280/20=200mm 法蘭環螺栓最大間距 Lmax 446 式 446： dB — 螺栓公 稱直徑， mm δf— 法蘭有效厚度， mm。由參考文獻 查得 δf=30mm 所以 即 L＜ Lmax ，所以初選的連接螺 栓 M22，共 20個 ，螺栓材料為 Q235A合格。 固定管板的計算 0 4d= Amn?m ax 6=2d + + m ?m a x 6 6 30=2d + =2 22 + =116 m m+ 0. 5 2+0 .5fBL m ? ??固定管板設計采用 BS法，假定管板厚度 b=100mm 總換熱管數量 n=613 一根管壁金屬的橫截面積為 2 2 2 20a= (d d )= ( 3 2 2 6 ) 2 7 344i mm??? ? ? 開孔強度削弱系數（回程） μ= 兩管板間換熱管有效長度（除掉兩管板厚） L取 6800mm 計算系數 K 2 1 2 0 0 6 1 3 1 0 7 . 4 41 . 3 2 1 . 3 2 0 . 6 3 61 0 0 0 . 6 6 8 0 0 1 0 0iD n aK b L b? ?? ? ? ??? K= 按管板簡支考慮，依 K值查得 G1= G2=－ G3= β=na/AC= 管板最大應力 2r1= ( ) 1 2 .44s t ip p D M P aGb? ?? ? 管子最大應力 21 ( )[ ] 4 . 1 3stta p p Gp M P a? ?? ?? ? ? 筒 體內徑截面積 A=π/4D =942mm2 管板上管孔所占的總截面積 2 20 4 9 2 .7 54ndC m m??? 系數 λ=AC/A= 系數 β=na/AC= 殼程壓力 PS= 管程壓力 PT=1Mpa 當量壓差 Pa=PsPT(1β)= 管板采用 Q235B [σ]r=113Mpa 換熱管采用碳鋼 [σ]t=108Mpa 管板，管子強度校核 σrmax=＜ [σ]r=170=255Mpa σtmax=＜ [σ]t=108Mpa 管板計算厚度滿足要求。 n 在本次設計的固定管板式換熱器的所有開孔管中 ， 以冷卻水進口的接管處的開孔直徑 最大，這里先以此為例，進行補強計算。 壓力容器接管補強結構通常采用局部補強結構 ， 主要有補強圈補強 、 厚壁管補強和整 鍛件補強三種形式。由于設計壓力在低壓范圍內、工作溫度不高、介質腐蝕性弱、材質為 Q235A、其標準抗拉強度低于 540Mpa、殼體名義厚度不大于 38mm，以上均滿足補強圈補 強的條件，又因 為補強圈補強，結構簡單、使用經驗豐富，所以采用補強圈。 當設計壓力小于或等于 的殼體開孔，兩相鄰開孔中心的間距大于孔直徑之和的兩倍，且接管公稱直徑小于或等于 89mm 時，只要接管最小厚度滿 足下表，就可不另行補強。 表 不另行補強的最小厚度 （ mm） 接管公稱外徑 25 32 38 45 48 57 65 76 89 最小厚度 不滿足此要求就要開孔補強，因為等面積補強有長期的實踐經驗，簡單易行，當開孔較大時，只要對其開孔尺寸和形狀等給 與一定的配套限制，在一般壓力容 器使用條件下能夠保證安全。補強圈補強中低壓容器應用最多的補強結構，補強圈一般使用在靜載荷下、常溫、中低壓。材料的標準抗拉強度低于 540MPa ，補強圈 厚度小于或等于 ，殼體名義厚度δn不大于 38mm 的場合。 開孔補強的設計方法 開孔補強的設計方法主要有等面積補強法和極限分析補強由于開孔位置在封頭開孔的直徑為 76mm≤89mm，滿足等面積補強的要求，又因為等面積補強有長期的實踐經驗，簡單易行 ， 在一般壓力容器使用范圍下能夠保證安全 ， 所以采用等面積補強法 進行補強計算。 內徑為 Di =1200mm 的圓柱形容器，采用標準橢圓形封頭，在封頭上設置 υ764mm的 內平齊接管，封頭名義厚度為 δn=12mm，設計壓力為 p=，設計溫度為 t=15176。C，接管外伸端高度為 h1=150mm，封頭和補強圈的材料為 0Cr18Ni9，其許用應力為 [σ]t =137MPa，接管為 10 號鋼，其許用應力為 [σ]t=112MPa，封頭和接管的厚度附加量 C 均取 ，液體靜壓力可以忽略，焊接接頭系數 。 （ 1） 補強方法判別 開孔直徑 式 447： di — 接管內徑， mm C— 厚度附加2 量， mm 故 d = di+2C d= di+2C=68+2= 447 本次設計的封頭開孔直徑為 d =＜ Di/2=250mm 面積法補強計算的適用條件 ， 故可 用等面積進行開孔補強計算。 （ 2）開孔所需補強面積 查參考文獻 [4]得： 1p= 2[ ]citcDK p? ??? 448 式 448： K1— 橢圓形長短軸比值決定系數 故 1p 1 . 7 6 2 2 0= 2 . 12 [ ] 2 1 0 8 0 . 8 5 1 . 7 6cit cDK mmp? ?? ???? ? ? ? b. 開孔所需補強面積 先計算強度削弱系數 fr ： 查參考文獻 [4]得： [] 112f = = = 0 .8 1 8[ ] 1 3 7tnrr?? 接管有效厚度為： δet=δnt?C== 開孔所需補強面積按公式計算： A=dδ+2δδet (1?f r)= +2(1?) = mm （ 3）有效補強范圍 有效寬度 B，即： B=2d=2= mm B=d+2δn+2δn t=+26+24= mm 取較大值： B = mm 外側有效高度，即： 1 = = 7 3 . 6 4 = 1 7 .1 6nth d m m? ? h1=150mm 取最小值 h1= 內側有效高度，即： 2 = = 7 3 . 6 4 = 1 7 .1 6nth d m m? ? h2=0mm 取最小值 h2=0mm （ 4）有效補強面積 ： 封頭有效厚度：