u型管換熱器結構設計與建模--本科生畢業(yè)設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 厚度 （410） 綜合考慮結構,補強,焊接的需要,由GB1511999表8有 有效厚度 則短節(jié)圓筒名義厚度 壓力及應力計算 根據(jù)《化工容器及設備簡明設計手冊》圓筒殼應力校核公式為： （411） 其中Pc=，Di=800，=C1C2=+=，帶入數(shù)據(jù)得：=[]t=147Mpa，滿足要求。 管箱短節(jié)長度計算 管箱最小長度計算；按流通面積計算： （412） mm —封頭曲面高度 200mm； —封頭直角邊高度40 mm； —換熱管數(shù) 226根； —換熱管內徑 20mm； —封頭厚度10 mm ； 在殼體設計時，已知管箱和殼體在DN800時，圓筒最小厚度要取10mm，根據(jù)GB150規(guī)定，短節(jié)長度L≥300,考慮到管程開孔直徑 ，計算所得最小長度為335mm，故取管箱短節(jié)的尺寸為。 管板設計及校核管板與法蘭采用a型連接，換熱管與管板采用強度焊接連接。管板材料為Q245R,設計溫度下管板彈性模量，設計溫度下許用應力為，考慮到管板與分程隔板的連接，殼、管程側開槽深度為。腐蝕余量 。 布管面積 布管區(qū)域內，未能被支撐的面積 （413） 管板布管區(qū)面積 （414） 管板開孔后面積 （415） 管板布管區(qū)的當量直徑 （416） 管板參數(shù)：根據(jù)JB/T47004703，殼體內徑為800mm時，管板與管箱、殼體連接采用a型，此時管板外徑為840mm，墊片壓緊作用中心圓直徑DG=820mm。鋼板邊緣旋轉剛度參數(shù)。 系數(shù)： 查詢GB1511999表19，得 在a型連接中，由GB1502011表71，壓緊面形狀選擇為1a,墊片外徑為840mm，內徑為800mm。墊片基本密封寬度： （417）墊片有效密封寬度： （418） 由管板厚度計算公式： （419） 式中， —管板強度削弱系數(shù)，—設計溫度下管板材料的許用應力，147 管板計算厚度為： （420） 管板名義厚度 根據(jù)GB1511999 管板的名義厚度不小于下列三者之和： （1）管板的計算厚度或最小厚度，取大者； （2）殼程腐蝕裕量或結構開槽深度，取大者； （3）管程腐蝕裕量或分程隔板槽深度，取大者；所以，管板名義厚度應不小于下列三部分之和即： （421） 考慮到拉桿固定，取管板名義厚度 換熱管軸向應力計算及校核換熱管材料為20（GB9948），其設計溫度下材料許用應力，許用拉脫力 。一根換熱管管壁金屬的橫截面積 （422） 換熱管軸向應力校核： （423）分別以三種不同工況進行計算：① 只有殼程設計壓力，管程設計壓力為0；② 只有管程設計壓力，殼程設計壓力為0； ③ 殼程設計壓力和管程設計壓力同時作用； 以上三種工況下計算值的絕對值均小于換熱管設計溫度下的許用應力： 。換熱管與管板連接拉脫力： （424） 其中取以上計算中三種工況的絕對值最大者，查GB1511999表33有： （425）取換熱管最小伸出長度，最小坡口深度，則有 由此得： = 綜上，強度滿足要求，各尺寸適合。 開孔補強計算 等面積法適用于壓力作用下殼體和平封頭上的圓形、橢圓形或長圓形開孔。當在殼體上開橢圓形或長圓形孔時。本方法的適用范圍:1)當圓筒內徑Di≤150mm時，開孔最大直徑≤Di/2，且≤52Omm。2)當圓筒內徑Di1 500 mm時，開孔最大直徑≤Di/3，且≤1 000 mm； 3)凸形封頭或球殼開孔的最大允許直徑≤Di/2；錐形封頭開孔的最大直徑≤Di/3，Di為開孔中心處的錐殼內直徑。 注:開孔最大直徑對橢圓形或長圓形開孔指長軸尺寸。 由以上規(guī)定可知，本次接管外徑為均大于不另行補強的最大接管外徑，故開孔需另行考慮其補強。其中10號鋼管許用應力，取腐蝕裕度C=15=。 殼程接管開孔補強 開孔直徑：，滿足等面積法開孔補強計算使用條件。 開孔材料強度削弱系數(shù)fr： （426） 接管計算厚度： （427） 接管有效厚度： （428） 開孔所需補強面積： （428） 有效補強范圍： ①有效寬度：； ②有效高度：外側有效高度； 內側有效高度。 殼體多余金屬面積： （429） 接管多余金屬面積： （430） 接管區(qū)焊縫面積： 綜上，有效補強面積為：，由于，所以本次開孔滿足補強要求，不需要另行補強。 管程開孔補強 開孔直徑：，滿足等面積法開孔補強計算使用條件。 開孔材料強度削弱系數(shù)fr： （431） 接管計算厚度： （432） 接管有效厚度： （433） 開孔所需補強面積： （434） 有效補強范圍： ①有效寬度：； ②有效高度：外側有效高度； 內側有效高度。 殼體多余金屬面積： （435） 接管多余金屬面積： （436） 接管區(qū)焊縫面積： 綜上，有效補強面積為：，由于，所以本次開孔滿足補強要求，不需要另行補強。結論是采用10號無縫鋼管滿足補強要求，不需要另行補強。第五章 結構設計 設備外部結構 殼體結構 筒體按結構可分為單層式和組合式兩大類： （1）單層式筒體 單層筒體按制造方式又可分為單層卷焊式、整體鍛造式、鍛焊式等幾種。其中單層卷焊是目前用得最多的一種筒體形式，它的主要優(yōu)點就是結構簡單，制造方便。 （2）整體鍛焊式筒體的材料金相組織緊密，強度高，因而質量較好，特別適合于焊接性能較差的高強度鋼所制造的超高壓容器。 (3)組合式筒體又包含多層包扎式、熱套式、繞板式、整體多層包扎式和繞帶式。 (4)多層包扎式是目前世界上使用最為廣泛、制造和使用經(jīng)驗最