2萬噸合成氨第二熱交換器設(shè)計.

1、1引言1.1課題目的錯誤！未定義書簽。1.2工藝流程簡述錯誤！未定義書簽。1.3換熱器的選型錯誤！未定義書簽。2第二熱交換器的工藝計算錯誤！未定義書簽。2.1 設(shè)計條件錯誤！未定義書簽。2.2確定濕變換氣的物性參數(shù)錯誤！未定義書簽。2.3確定濕混合氣的物性參數(shù)錯誤！未定義書簽。2.4估算傳熱面積錯誤！未定義書簽。2.5工藝結(jié)構(gòu)尺寸的確定.錯誤！未定義書簽。2.6傳熱系數(shù)的計算錯誤！未定義書簽。2.7換熱器的核算錯誤！未定義書簽。3第二熱交換器的結(jié)構(gòu)設(shè)計和強度計算錯誤！未定義書簽。3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計錯誤！未定義書簽。3.2換熱器筒體及封頭壁厚的計算錯誤！未定義書簽。3.3換熱器的水壓試驗及殼體應(yīng)力

2、校核錯誤！未定義書簽。3.4開孔補強323.5法蘭的選用錯誤！未定義書簽。3.6管板的設(shè)計錯誤！未定義書簽。3.7支座形式的確定35結(jié)論錯誤！未定義書簽。致謝錯誤！未定義書簽。參考文獻35.2第二熱交換器工藝計算2.1 設(shè)計條件2.1.1 工藝條件表2.1 設(shè)計條件操作介質(zhì)管程（濕混合煤氣）殼程（濕變換氣）操作溫度 C295/371486/405操作壓力（表）MPa0.79430.78重量流量（kg/s ）4.4294.4372.1.2 物料組成表2.2 （a）濕混合氣的物料組成組分H2COCOCH+ArQHO%21.855 13.1838.51910.7930.4243+0.20420.20

3、044.822表2.2（b）濕變換氣的物料組成組分H2COCOCH+ArQH2O%30.2443.96317.78310.8130.4254+0.204636.0672.2 確定濕變換氣的物性參數(shù)2.2.1 定性溫度濕變換氣定性溫度（t入+t出）/2=（486 405）/445.5OC2.2.2 熱容算得變換氣的熱容Cp0 =1.9164KJ /Kg.C表2.3 濕變換氣各組分熱容組分H2COCOCHArHbOCp(KJ/Kg. C) 14.6309 11197 1.13841.10403.69680.52152.1322由小氮肥工藝設(shè)計手冊附錄查的混合氣體的熱容計算公式為cp =弱iCpi，

4、計2.2.3 黏度表2.4濕變換氣各組分黏度組分14COCOCHArH2O卩(Pa .s)0.9100 :3.2628 323373.34452.21268.53422.633由小氮肥工藝設(shè)計手冊附錄查的混合氣體的黏度計算公式為烏阿,% =3.326 10-Pa s組分違COCQN2CHArHzO丸 W/(m C)0.31600.05250.05080.05140.11460.034910.0608表2.5 濕變換氣各組分導(dǎo)熱系數(shù)由小氮肥工藝設(shè)計手冊附錄查的混合氣體的導(dǎo)熱系數(shù)計算公式為丄ryi冷M i丸=j2.2.4 導(dǎo)熱系數(shù)lyJM由計算得 h=0.1327W/（m oC）2.2.5 密度在

5、定性溫度下密度的計算：Mo =19.21TO -445.5oCPo = 0.7943MPa = 794.3PaMo 19.2122.4 一 22.4=0.8576kg/m3Tl P00 To Po= 0.8576273.15(273.15445.5)794.3101.3253二 2.555kg / m2.3 確定濕混合煤氣的物性參數(shù)2.3.1定性溫度濕混合煤氣定性溫度1 入+t出）/2二（295 371）/2 = 333C2.3.2 熱容表2.6濕混合煤氣的熱容組分H2COCON2CHArQH2OCp(KJ/Kg. C)14.55521.09121.08491.01863.30260.5221

6、1.0072.104計算得 Cpi -1.8260KJ /Kg.oC2.3.3 黏度表2.7濕混合煤氣的黏度組分H2COCO2N2CH 4ArO2H2O1.0062.917552.82602.98211.96093.93383.50732.1607計算得 片=2.4099 10 Pa.s2.3.4 導(dǎo)熱系數(shù)表2.8濕混合煤氣導(dǎo)熱系數(shù)組分H2COCO2N2CH4ArO2H2O0.2870.04580.04220.04530.09030.03090.04820.0480計算得i = 0.0647W / (m - C)2.3.5 密度Mi1 9. 188/ Mi 19.188:i= 0.8566kg

7、/m322.422.4歸訂0.8566 273.151 iix(273.15 333)101.3257802.981kg /m3R =0.78MPa =780Pa T = 333 oC2.4估算傳熱面積2.4.1 確定換熱器的平均傳熱溫差兩流體成逆流狀態(tài)，參照小氮肥工藝設(shè)計手冊第十二章，換熱設(shè)備進行計算 匕=405 -295 =110CLt2 =486 -371 =115C115 =1.045 ：2110Ltm =Lti +t22=冒=11沁進行溫差修正r=TT2=48405 =1.066 t2-右 371 -295371 -2950.398486 -295查圖12-1-1的溫差修正系數(shù)門=0

8、.91Jtm=0.91 112.5 = 102.38C即換熱器的平均傳熱溫差Ltm= 102.38C2.4.2 換熱器熱負(fù)荷Q的計算Q=qmCpLt已知 qmo = 4.437kg/s qm 4.429kg/s 則：Q。=4.437 1.9164 (486 -405)=688.748 kJ/sQi =4.429 1.8260 (371 -295)=614.639 kJ/s取 Q= Qmax =688.748KJ /S2.4.3 初算傳熱面積參照小氮肥工藝設(shè)計手冊，初選傳熱系數(shù)K -120W/(m2 oC)傳熱面積 A =Q / K ：tm =688.748 103 /120 102.38 =5

9、6.06m2取10%20%的面積裕度，傳熱面積在 61.6667.27m2，則取傳熱面積A=66m22.5工藝結(jié)構(gòu)尺寸的確定2.5.1 管徑和管內(nèi)流速選定25 2.5的換熱管，即d0 = 25mm,dj = 20mm，管間距S = 32mm取管內(nèi)流速5 =12.5m/s2.5.2 管根數(shù)及傳熱管管長傳熱管根數(shù)n二qv/ di2ui4管程流體的體積流量 qvi = qmi /= 4.429 / 2.981 = 1.486m 3/s3 142n =1.486/0.0212.5 =378.6 : 379 根4換熱管的管長 l=A/二 d n=66/(3.14 0.025 379 2.218m查GB1

10、51取換熱管的標(biāo)準(zhǔn)管長I =2.5m2.5.3 殼體內(nèi)徑的計算參照化工設(shè)備設(shè)計全書第二章計算殼體內(nèi)徑換熱管的排列方式為正三角形排列b =1.1 匚=1.1379=21.41殼體內(nèi)徑D 二S b1(23)d。=0.032(23.41-1) +3 0.02=703.27mm由GB151選取標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)徑Dj = 700mm長徑比I/Di =2.5/0.7 .3.57，因此無需分程2.5.4 折流板參照GB151-5.9折流板和支持半的形式，選取單弓形折流板折流板的弦高h =0.25Dj =0.25 700 = 175mm，即切去缺口高度為175mm 折流板間距B=Di =700mm折流板數(shù)N =1 /B

11、 -仁2.5/ 0.7-1 塊2.5.5 拉桿查GB151表43及表44得d0 = 25mm, D 700mm時，拉桿直徑d16mm，拉桿根數(shù)為4根2.5.6 實際管內(nèi)流速畫布管圖得實際管根數(shù)n實=379根實際管內(nèi)流速3.142ui =1.486(0.02375)=12.62m/s42.5.7 接管的計算參照化工設(shè)備設(shè)計-化工容器計算取管內(nèi)流速=50m/s，殼程流速，0 =60m/sd - 4Q，計算得管程接管直徑為0.195m,殼程接管直徑為0.192m取管程和殼程接管內(nèi)徑為200mm；根據(jù)GB150規(guī)定選取219 9.5的接管2.6傳熱系數(shù)的計算2.6.1 管程給熱系數(shù)的計算Rei FuF

12、i/ 7= (0.02 12.62 2.981)/(2.4099 10 冷=31 221. 29P 二Cpi 7 /-0.68011.826 1 03 2.4099 1 0 0.067管程給熱系數(shù)0.023 丄 RP：4 di=0. 0 203 06 4 7 ( 3 1 2 2018 2 9 ) (00.4 6 8 0 1 )0. 0 2=249. 06 72.6.2 殼程給熱系數(shù)的計算1當(dāng)量直徑管子按正三角形排列，當(dāng)量直徑的計算參照化工設(shè)備設(shè)計全書deD2 -Nid。2D+Nt d2 2_ 0.7 -379 9025=0.7+379 0.025=0. 02 49 m殼程流通截面積d0S二BD

13、Q0)S0. 025=0. 70.(7 +)0. 03 2= 0.1072m2殼程流體的流速u =qv00 S0冊需 16.20m/3(殼程流體的體積流量 qv0 =qm0/ 訂=4.437/2.555 =1.7366m /s)殼程雷諾數(shù)R e0 = d0u0 / 丄-(0.025 16.20 2.555)/(3.326 10)= 31111.69殼程普朗特數(shù)p0- CP0=0 / 0= 0.481.9164 1 03 3.326 曲0.1327殼程給熱系數(shù)00.551/30 二 0.36 Re0Prde=0. 30. 1 32 7( 3 1 1 1 0T.569)0. 02 491/(0.

14、4 8 )=444. 4582.6.3 總傳熱系數(shù)K的計算 由化工原理傳熱系數(shù)的計算知:11、. 1r 一 AK _：詁冷由小氮肥工藝設(shè)計手冊表12-1-1查得: 鋼材的導(dǎo)熱系數(shù) =40 (千卡/W.h)=46.49(W/m oC)由小氮肥工藝設(shè)計手冊表12-1-3查得：混合氣體的污垢熱阻 r0 二斤=0.001(m2 h C) = 0.00086(m2 oC/W)K =1/ (丄 r0 二 r丄)0： i10. 0 02 51=1 /(0. 0 0 0860. H0 86)4 4 4. 45 84 6. 4 92 4 9. 0 67-1 0 2. 592.7換熱器核算2.7.1 傳熱面積的核

15、算理論傳熱面積2人二二dln =3.14 0.025 2.5 379 = 74.38m實際傳熱面積A 二 Q/K ：tm =688.748 103/102.59 102.38 = 65.57m2100%74.38-65.5765.57100% =13.43%面積裕度為符合10%20%的面積裕度范圍，即面積核算符合要求2.7.2 換熱器內(nèi)流體阻力計算參照換熱器設(shè)計手冊第二章壓力降的計算，對管殼程流體阻力進行核算1) 管程壓力降P =C：R ：P)FtNpNs：PnNs式中汨一一流體流過直管因摩擦阻力引起的壓降，Pa ；Pr 流體流經(jīng)回彎中因摩擦阻力引起的壓降，Pa ；厶巳一一流體流經(jīng)管箱進出口的

16、壓降，Pa ；Ft結(jié)構(gòu)校正因素，無因次，對25 2.5mm，取為1.4；Np 管程數(shù)，Np=1；Ns 串聯(lián)的殼程數(shù)2.52.981 燈2.52= 0.0647()0.02 2= 2 2 5 5. 5 PPr=3 (2 2沁2、c ,2.981 12.52 -)=3 (2 2)=697.22Pa：Pn -1.5 ()=1.5(2.981 12.5)=348.61Pa2 2沒有管束分程Np=1, Ns =1則：P =C：P ：Pr)FtNpNs ：RNs= ( 22 55. 569 7. 2 2 )1. 411=0.0036MPa對于氣體，壓降在0.0010.01MPa均符合要求，因此管程壓力降符

17、合要求2) 殼程壓力降p =9P Jap/)FsNs式中P缺口的壓力降流體橫過管束的壓力降，Pa；=P2流體通過折流板缺口的壓力降，Pa；Fs 殼程壓力降的結(jié)垢修正系數(shù)，無因次，氣體取1.0。PFfc nNb 1)號2-0.5 5.0 (31111.69)-0.0281.1、379(2 1)2.981 16.2022=5939.487Pa2遲譏(3.5-為號Di 2ys-1)2.98仆16.2020.7-1173.5Pa式中 F 管子排列方法對壓力降的修正系數(shù)，三角形排列F=0.5;f 殼程流體摩擦系數(shù)，當(dāng) Re大于500時，f = 0.5Req028 ；nc橫過管束中心線的管子數(shù)，對三角形排

18、列n1.t NT ；ug按殼程流通截面積計算的流速，m/s 所以 R =(AR，+AFV)FSNs= ( 5 93 9. 487 + 1 17 3. 5 0)=7 1 1 2. 9= a 0. 0 07 1 殼程壓力降在0.0010.01MPa，則符合要求3第二熱交換器結(jié)構(gòu)設(shè)計及強度計算3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1.1 設(shè)計條件表3.1第二熱交換器的設(shè)計條件名稱管程殼程工作介質(zhì)半水煤氣變換氣工作壓力 MPa0.79430.78工作溫度C295/371486/405設(shè)計壓力MPa0.8740.858設(shè)計溫度C3804903.1.2設(shè)計條件的確定設(shè)計壓力指在相應(yīng)溫度下，用以確定容器強度的壓力，通常取高工

19、作壓力的 1.051.10倍。由此，本設(shè)備的設(shè)計壓力為：殼程 P=0.858Mpa，管程 P=0.874MPa設(shè)計溫度指容器在正常工作過程中，在相應(yīng)的設(shè)計壓力下，容器可能達到的 最高或最低的溫度。當(dāng)殼程與介質(zhì)直接接觸且工作溫度0C，設(shè)計溫度應(yīng)高于最高工作溫度。由此，本設(shè)備的設(shè)計溫度為：殼程t=490C，管程T=380C3.1.3 換熱器結(jié)構(gòu)的確定本次設(shè)計壓最高為0.874Mpa,溫度490C，介質(zhì)中含有輕腐蝕的CO2和有氧 化性的O2,從壓力、溫度、介質(zhì)等考慮，采用管殼式換熱器。管殼式換熱器目 前在生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，主要優(yōu)點是傳熱面積較大，傳熱效果好，且結(jié)構(gòu)簡單，操 作彈性大。管殼式換熱器主要有

20、以下幾種型式：固定管板式、U型管式、浮頭式。 考慮管程介質(zhì)濕混合煤氣較臟，所以選用固定管板式換熱器，易于清洗。3.2 換熱器筒體及封頭壁厚的計算3.2.1 筒體厚度計算參照GB150-2011并結(jié)合設(shè)計溫度及壓力，選取筒體材料為 15CrMoR 查GB150-2011表2,該材料在設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力 1 =99.6MPa采用局部無損檢測，焊接系數(shù)=0.85筒體厚度的計算參照過程設(shè)備設(shè)計第四章壓力容器的設(shè)計計算=3. 5 7mm0. 8 580. 8 587 0 029 9. 60. 8 5化工設(shè)備簡明第十三章內(nèi)壓圓筒與封頭的設(shè)計得: 鋼板負(fù)偏差 G = 0.3mm，腐蝕余量C2 = 2mm設(shè)

21、計厚度二、C2 =3.57 2 = 5.57mm查GB151表8,，低合金鋼的最小厚度不低于 8mm取名義厚度=10mm貝U有效厚度 飛=”n -G -C2 =10-0.3-0.2 =7.7mm3.2.2 封頭厚度計算選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭管程設(shè)計壓力Pc =0.874MPa封頭厚度二2-1-0.5FC0.874 700=4.1mm2 88 0.85 -0.5 0.874取封頭的名義厚度與筒體相同，即、：n =10mm按GB 150規(guī)定封頭的名義厚度；n 0.15%Di = 1.05mm，滿足要求3.3 換熱器水壓試驗及其殼體應(yīng)力校核3.3.1 試驗壓力圓筒受內(nèi)壓，換熱器的水壓試驗壓力參照GB15

22、1-1999的公式計算FT =1.25Po-f= 1.25 0.858 1 =1.7025MPa3.3.2 薄膜應(yīng)力筒體的薄膜應(yīng)力J _ PcQ 飛）2Q0.858(7007.7)2x7.7= 39.43MPa3.4 開孔補強參照GB 151-2011第六章-開孔與開孔補強對換熱器的開孔進行補強計算3.4.1 補強判別在設(shè)計時容器及接管的實際壁厚 S與強度所需要的壁厚相比，都有一定 的裕量。所以當(dāng)開孔尺寸在一定范圍內(nèi)，不另行補強。在筒體、球殼、錐殼上以及凸形封頭中心80%的直徑范圍內(nèi)開孔時，當(dāng)滿足下述 全部要求時，可允許不另行補償。(1)設(shè)計壓力小于或等于2.5MPa 兩相鄰開孔中心的間距(對

23、曲面間距以弧計算)應(yīng)不小于兩孔直徑之和的兩倍(3) 接管公稱外徑小于或等于89 mm(4) 接管最小厚度滿足下表要求。表3.2不另行補強的接管最小厚度接管公稱外徑253238454857657689最小壁厚3.54.05.06.0本設(shè)計開孔外徑分別為219mm,故要考慮開孔補強3.4.2 對殼體接管的補強計算3.4.2.1 補強計算判別接管內(nèi)徑 dj 二 D-2、，219一2 9.5 = 20mm開孔直徑 d 二 dj 2C =200 2 2.3 = 204.6mm ： 22滿足等面積補強選取接管材料為15CrMo，查GB150-2011表2,該材料在設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力匕 tn =88MPa

24、接管的材料負(fù)偏差C 0.3mm ,腐蝕余量C2 = 2mm接管的厚度附加量C =C1 C0.32.3mm接管有效厚度 y-C =9.52.3 = 7.2mm883.4.2.2開孔所需補強面積因不在焊縫上開孔，焊接系數(shù)=11）圓筒的計算厚度0.85803.43mm2881 0.8582）接管的計算厚度Pcdi2*-FC0. 8582000. 9 8mm28810. 8583) 開孔所需補強面積A 二 d2總氏(1 一 fr) =204.6 3.43 = 701.778mm23.4.2.3 有效補強范圍1)有效補強寬度12d = 2 204.6 二 409.2mmB 二d 2n 2、玳=204.6

25、 2 10 2 9.5 = 243.6mm取有效寬度B =409.2mm2）有效高度外伸接管高度h1云二.204 9.5 = 44.02mm外伸高度= 200mm取較小者，則外伸接管的有效高度=44.02mm內(nèi)伸接管有效補強高度h2=0 （接管實際內(nèi)伸高度為0）3.4.2.4 有效補強面積1）圓筒多余金屬面積A =（B -d）（、e ） 2、et（e 一、）（1一 fr）= (409.2 -204.6)(7.7 -3.43)2=873.64mm2）接管多余金屬面積A2 - 2h1 （、：et - - t ） fr 2h2（ -：et - C2 ） fr=2 4 4. 0 2 （7.2 0.95

26、49.85吊口3）接管區(qū)焊縫面積（焊角取6.0mm）1 2 A = 26.0 6.0 = 36.0mm24）有效補強面積Ae = Ai Ag A3= 873.64 549.85 36.02=1459.49mmA. A ,因此該接管開孔后不需另行補強3.5 法蘭的選用3.5.1 管法蘭的選用參照鋼制管法蘭、墊片、緊固件歐洲體系選取法蘭形式及參數(shù)本設(shè)計的最高溫度為4860C ,選取帶頸對焊凹凸密封面的法蘭。根據(jù)接管公稱直徑DN = 200mm及設(shè)計壓力PN =1.0MPa，參照表4-1查得法蘭的參數(shù)：表3.1管法蘭參數(shù)表（mm）公稱通徑DN鋼管外徑D法蘭夕卜螺栓孔中心圓直徑K螺栓孔直徑L螺栓孔數(shù)量

27、n螺紋ThD徑200219340295228M20法蘭厚度法蘭頸法蘭高度法蘭理論重量CNSH1RH（kg）242346.31686211.83.5.2容器法蘭的選用根據(jù)GB150選用材料為15CrMo，公稱壓力PN =1.0MPa查JB-T47004707表2得匹配材料：螺栓材料 40MnB，螺母材料40Mn選取帶頸對焊凹凸密封面的法蘭公稱直徑 DN法蘭（mm）（mm）DD1D2D3D46Hhaa16%Rd70084080076575575250105251714122212 23螺柱：規(guī)格M20，數(shù)量32對接筒體：最小厚度8mm3.6 管板的設(shè)計參照GB150、GB151壓力容器計算手冊對管

28、板進行設(shè)計3.6.1 換熱器的設(shè)計條件表3.5換熱器的設(shè)計條件管程殼程介質(zhì)濕混合煤氣濕變換氣操作壓力（MPa）0.79430.78操作溫度（0c ）295/371486/405壁溫（0C ）398.36445.5設(shè)計壓力（MPa）0.8740.858設(shè)計溫度（0C ）380490程數(shù)11焊縫系數(shù)0.850.85備注：壁溫的確定（參照 GB151-1999）換熱管壁溫tt的計算熱流體側(cè)的壁溫1tth 二Tm -K(rdbptmch= 445.5 -100.82(1444.4580.00086) 102.38=4 1 3. 4C冷流體側(cè)的壁溫1ttc =tmK(%) ：tCc曲 100.82(丙

29、0.00086)血38= 383.32 0C則換熱管的壁溫1tt(tth ttc)2_413.40383.32- 2= 39 8. 3(63.6.2 結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)殼程圓筒直徑 Dj =700mm厚度、s =10mm換熱管外徑d =25mm厚度、t = 2.5mm總長 l0 = 2500mm根數(shù)n -379根受壓失穩(wěn)當(dāng)量長度按 GB 151確定，|cr=1400mm換熱管三角形排列，管間距S=32mm換熱管與管板的連接形式：焊接，查 GB 151表26得：許用拉脫力q = 0.5b殼程側(cè)管板的開槽深度為 6mm管箱法蘭采用JB4703-2000法蘭公稱直徑700mm,公稱壓力1.0的長頸對焊凹凸

30、密封面法蘭法蘭外直徑Df -840mm螺栓中心圓直徑Db = 800mm頸部大端厚度、：1二22mm頸部小段厚度“ =12mm管箱圓筒厚度取 “ =(- -2)/2 =(12 22)/14mm管箱法蘭厚度/=50mm螺栓數(shù)目皿=32，規(guī)格M20，有效承載面積a 324.3mm2墊片的選取參照J(rèn)B4700表2帶內(nèi)加強環(huán)的纏繞式石棉墊片 754/722/、： 4.5墊片的接觸寬度N =(754 -722)/2 =16mm基本寬度，查 GB150 表 7-1, b0=N=：8mm2363 各元件的材料及其設(shè)計數(shù)據(jù)以下數(shù)據(jù)查自GB 150殼程圓筒材料：15CrMoR查表2-1,490C設(shè)計溫度下許用應(yīng)

31、力；=99.6MPa查表B13,445.5C金屬溫度下的彈性模量 Es =176.75 103MPa查表B14,4455C金屬溫度下線膨脹系數(shù)=13.75 10 mm/mm 0C換熱管材料：16Mn查表2-3,380C設(shè)計溫度下許用應(yīng)力匚；=125.8MPa查表B3,380C設(shè)計溫度下屈服點c； -189MPa查表B13,380C設(shè)計溫度下彈性模量 E； =173.2 10MPa398.36 C金屬溫度下彈性模量 Et =171.6 103MPa查表B14, 398.36C金屬溫度下線膨脹系數(shù):t =13.58 10mm/mm 0C管板材料：15CrMo鍛件查表9, 490C設(shè)計溫度下許用應(yīng)力

32、打r=99.6MPa查表B13,490C溫度下彈性模量Ep =176.75 103MPa殼程法蘭材料，即管板法蘭材料查表B13,490C溫度下彈性模量 Ef丄176.75 103MPa管箱法蘭材料：15CrMo鍛件。由于管箱法蘭為長頸對焊法蘭，管箱圓筒材料的 彈性模量，即；：查表B13,380C溫度下彈性模量E h二Ef丄176.75 103MPa螺栓材料：40MnB查表12,常溫下的許用應(yīng)力卜lb =196MPa丿b380C設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力 b l = 132.8MPa墊片材料：碳鋼石棉墊片查表7-2，墊片系數(shù)m = 3，比壓y二69MPa3.6.4管板的計算3.6.4.1換熱管的許用壓

33、應(yīng)力lcr=8.004mm查GB150附錄H ,25 2.5mm的換熱管的回轉(zhuǎn)半徑i系數(shù) Cr *：2E； / = 3.1 4 21 73 20 0 X 891 34.43lcr/i =1400/8.004 =174.91 CrE；二21 22 (lcr/i)2=27.91MPa 7. 337Df K-Di840 “ c1.2700查GB 150-2011表7-9得：殼體法蘭應(yīng)力參數(shù) Y =10.75管板剛度削弱系數(shù)=0.4管板強度削弱系數(shù)J =0.43.644換熱管與殼程圓筒的熱膨脹變形差=-：t (tt - to) - s (ts - to)=13.58 10 (398.36 -15)-1

34、7.75 10(445.5 -15)= 7 13. 7 5 0- Et =0.3369 (-713.75 10 ) 171.6 103 =-42.24MPa3.6.4.5 管箱圓筒與法蘭的旋轉(zhuǎn)剛度Kf法蘭寬度 bf =(Df -Di )/2 =(840 -700)/2 70mm、h / Di =17/700 =0.0243:f /Di =50/700=0.0714查 GB151-1999 圖 26,川” -0.0037332Efb 2f 3IKf_L(L)3 + 灼百12Di +byDi700 70丿 取管板的名義厚度=80mm焊接結(jié)構(gòu)槽深6mm腐蝕余量2mm 管板有效厚度：二、：n -6 2

35、=72mm換熱管的有效長度 L = L0 -2(、j 3) = 2500 -2 (80 6 2328mm2)管子的加強系數(shù)KK2700171.6 103 66.94 10372 -176.75 103 0.4 2328 72= 13.14 176.75 103 7(口廠 0.003733 仃。何 12 IL 700 70700-6 0. 543.6.4.6管子加強系數(shù)= 1.38 DiOEt na Ep L= 1.38則管子加強系數(shù)K =3.6532）管板周邊不布管區(qū)無量綱寬度k 二 K（1 一 幾）= 3.653 （仁 0.93475） =0.238k : 1.0 （GB151 規(guī)定 k :

36、 1.0）3.6.4.7 旋轉(zhuǎn)剛度無量綱參數(shù)1）殼體法蘭與圓筒旋轉(zhuǎn)剛度Kf已知殼體法蘭（管板延長部分）厚度、f=72mm、.s / Di =10/700 =0.0143f/Dj =72/700 = 0.1028查 GB151-1999 圖 26,府-0.00121Kf 121 ?Efb ,2和6飛（百）3 Es12 176.75 103 70 2 72 3I()12 IL 700 707000.00121 176.75 103= 3 7. 51 M P2）旋轉(zhuǎn)無量綱參數(shù)KfKtEtna 171600 66.94 103LDi 一 2328 700= 7048.91MPaK Kf4 Kt3.14

37、37.5147048.91= 0.004183.6.4.8 確定系數(shù)由 K =3.653,Kf =0.00418 查 GB 151圖27,管板第一彎矩系數(shù)-0. 1 45圖 29, G2 =2.482由 K 二 3.653,Q 二 2.914 查 GB151圖 28, m2 =3.115圖 30, G3 =0.00182m1K Kf0.1453.653 0.00418= 9.50M1 Jk(Q G2)= 2 3.653 d 2.482廠皿。368法蘭力矩折減系數(shù)KfKf G30.004180.00418 0.00182= 0.6967令 KF 二 K/Kf =37.51/60.54 = 0.6

38、196管板邊緣力矩變化系數(shù)=M1KF0.69670.6196 一 0.7597法蘭力矩變化系數(shù)：Mf =KF . M =0.6967 0.7597 =0.52933.6.4.9 設(shè)計條件不同危險組合工況的應(yīng)力計算1)第一組危險組合工況：只有殼程設(shè)計壓力，不計變形膨脹差殼程設(shè)計壓力Ps =0.858MPa管程壓力P二0Pc = Ps - Pt1 ： ) -0.8 58 M Pa-E t = 0巴=瓦 sPs 送 t Pt 十叫巳=4.946漢 0.858 = 4.244MPaMm = 4Mm / 二 Di3Pa63=4 34.58 10 /0.5166 3.14 7004.244=0.0586M

39、 =Mm C M )M1二 0.0586 0.7597 0.000368 二 0.0614、M =9.50 0.0614 =0.583mV；、；：m0.145 .583 3.H5 十391 0.583查GB 151圖31(a),m超出圖示范圍，而 K =3.653 .1.3li3m2.13x1.2392.1+ =+ =1.175KK3.6533.653G|e3 0.4 1.2390.4073.653G =MAX GGJ 心=1.175111 0.583p 蔦 Q G2 二 4(2.9412.482)二0.07336 9 p =1.175 0.0733 =0.08613m31.2390.0733

40、 = 0.0746K p 3.653M .廣 Mm -( ：M f)M1=0. 69670. 0 58 60. 529 3=0. 0389以下是各項應(yīng)力計算及校核令 PA晉 “244 81 Di 20.7 2=叮(一42 =5.481 0.0861 ()2:. 0.072= 44.61MPa ：1.5刁；=149.4MPa kk2D 2二巳61-一匸 C2-m)()2 m 2m心3.6533.6530.7 . 2= 5.481 0.0746 1( 2 -2.059)()2.059 2 疋 2.0590.072=110.67MPa=110.67MPa 1.5P； =149.4MPa=FA p=

41、5.481 0.07330.6540.072= 3.651MPa ：0.5刁；=49.8MPa門 YM s，Pa(D/、f)24 停3 14210.75 0.0389 0.5166 4.244 (0.7/0.072)2= 68.03MPa 1. tf =149.4MPaG2 - - QQ G210.3369；0 858 _ 2.482 -0.583 7.914.2.914+2.4824.244= 0.718MPa二厲=27.91MPaAsQ G2Pa琢65 10； .5166(1 .583)4.24422.30 102.9142.482=11.09MPa ： G二：=0.6 99.6 =59.

42、76MPa根據(jù)GB151規(guī)定，焊接焊縫長度取:l 二 MAX (h l3),1.4、t二 MAX8,3.5 =8mmja dl0.718 176.625兀 x25乂8二 0.20MPa切丄 62.9MPa2)第二組危險組合工況：只有殼程設(shè)計壓力，計入變形膨脹差 殼程設(shè)計壓力Ps二0.858MPa 管程壓力R二0Pc = Ps - Pt 1： ) = 0.8 5 8 M P a一：Et = -4 1 . 2 4 M P a巳=遲 sPs 遲 t pt +陽巳=4.946X0.858-41.24 = -36.996MPaM m = 4M m / 二 Di3Pa63=4 34.58 10 /0.51

43、66 3.14 700(-36.996)-0.00672M =M m ( M)M1=-0.0672 0.7597 0.000368 二-0.0392、二 M =9.50 (-0.0392) =-0.037g ：、：-m20.145 (-0.037) 3.115m 120.03091+v1-0.037由 K =3.653, m =0.0309查 GB 151 圖 31(a),Gii-0.397巴=3 0.4 0.309 = 0.01023.6531-0.037二 MAX GGe) g =0.03971 0.04464 Q G24(2.9412.482)-r=G1 p 二 0.397 0.0446

44、 =0.0177型 3 0.0309 0.0446 = 0.00113K p 3.653.廠 Mm (.：M f)M1=0. 69 67 -( 0. 00 67 2 )0. 52 93-0. 00663以下是各項應(yīng)力計算及校核令 PAPa =0.5166 (-36.996) - -47.78MPa卩0.4 D 20726 =FA 6(- -47.78 0.0177 ()260.07279.94MPar 3p； =298.8MPa*kk2 廠Di 2-r =FAJ1C2-m)()m 2mo3.6533.6530.7 .2-5.481 0.0746 1(、2 0.0309)()0.0309 2 匯

45、 0.03090.072-92.61MPa/ =92.61MPac3； =298.8MPap 二 FA p =(_47.48) 0.04462 )0.6540.072=-19.37MPa環(huán)=19.37MPa 1.5巨；=i49.4MPaG 蔦YMPa(D /、J23 14210.75 (-0.00663) 0.5166 (-47.48) (0.7/0.072)2 4= 129.71MPa ：3L=298.8MPaG2 yQQ G210.33690.858 -2.482 -0.037 2.9142.914 2.482(-47.48)Pal= 5.38MPa；cr =27.91MPa_A ，(i )_ As Q G2Pa型型垃過 O.5166。037人(_47 48)22.30 1032.914 2.482= 75.98MPa ： 3：