立式熱虹吸再沸器機械設計說明文書

1、理工大學本科課程設計立式熱虹吸式再沸器機械設計說明書學院系：化工機械與平安學院 專業(yè)：過程裝備與控制工程學生：孔闖學號：201242052指導教師：由宏新、代玉強評閱教師：完成日期：理工大學Dalia n Un iversity of Tech no logI / 43摘要本課程設計主要任務是設計1臺立式熱虹吸式再沸器，作為丙烯-丙烷精餾塔的提 餾段加熱設備。在大三下學期的時候已經(jīng)初步完成了再沸器的工藝局部的設計和核算， 本次設計主要進展再沸器的機械局部的計算及校核，包括再沸器各局部的構(gòu)造說明，筒 體壁厚的計算，封頭壁厚的計算，管箱法蘭和管板的計算，筒體和封頭開孔及補強等。通過3周的工作，已完

2、成了再沸器的機械參數(shù)的計算，手工繪制了再沸器的裝配圖 1和管板零件圖1。目錄摘要I1設計根底21.1工程背景21.2設計依據(jù)21.3技術來源及授權21.4工程簡介22構(gòu)造工藝說明12.1管程和殼程物料的選擇12.2換熱管12.3管板1管板構(gòu)造尺寸1換熱管與管板連接2排管及管孔32.4折流板52.5接收及連接附件52.6平安泄放72.7耳式支座72.8管箱、管箱法蘭與封頭11353強度計算123.1工藝參數(shù)計算結(jié)果表123.2計算條件133.3強度計算14殼程圓筒計算14前端管箱筒體計算15前端管箱封頭計算16后端管箱筒體計算18后端管箱封頭計算19開孔補強設計計算20兼作法蘭固定式管板計算管箱

3、法蘭計算314結(jié)論34附錄A過程工藝與設備課程設計任務書231設計根底1.1工程背景本工程來源于理工大學過程裝備與控制工程專業(yè)大四年級過程工藝與設備課程設 計題目；設計者為過程裝備與控制工程專業(yè)在校大四學生，與工程發(fā)布者為師生關系；本工程設計裝置為立式熱虹吸式再沸器。1.2設計依據(jù)過程工藝與設備課程設計任務書見附錄A?固定式壓力容器平安技術監(jiān)察規(guī)程？ TSGR0004-2009?壓力容器？GB 150-2011?熱交換器？GB/T 151-2014?長頸對焊法蘭？ /T 4703-2000?無縫鋼管尺寸、外形、重量及允許偏差 ？GB/T 17395-2008?鋼制壓力容器封頭？ /T 4746

4、-2002?承壓設備無損檢測？ NB/T47013-2015?石油化工鋼制管法蘭用緊固件？ SH/T 3404-20131.3技術來源及授權?化工單元過程及設備課程設計？，匡國柱、史啟才主編，化學工業(yè)，2002年。?化學化工物性數(shù)據(jù)手冊？有機卷，光啟、杰主編，化學工業(yè)，2002年。?化工原理？下冊，理工大學，高等教育，2009年。SW6-2011化工設備設計軟件1.4工程簡介精餾是別離液體混合物含可液化的氣體混合物最常用的一種單元操作，在化工、 煉油、石油化工等工業(yè)中得到廣泛應用。板式精餾塔是常見的精餾別離設備，構(gòu)造上， 板式精餾塔是一圓形筒體，塔裝有多層塔板，塔中部適宜位置設有進料板，兩相在

5、塔板 上相互接觸和別離。在板式塔提餾段底部會設置再沸器，再沸器的作用是將塔底液體局 部汽化后送回精餾塔，使塔氣液兩相間的接觸傳質(zhì)得以連續(xù)進展。本設計采用立式熱虹吸式再沸器，它是一垂直放置的管殼式換熱器。液體在自下而 上通過換熱器管程時局部汽化，由在殼程的載熱體供熱。立式熱虹吸再沸器是利用塔底單相釜液與換熱器傳熱管汽液混合物的密度差形成循環(huán)推動力，構(gòu)成工藝物流在精餾塔底與再沸器間的流動循環(huán)。這種再沸器具有傳熱系數(shù)高，構(gòu)造緊湊，安裝方便，釜液在 加熱段的停留時間短，不易結(jié)垢，調(diào)節(jié)方便，占地面積小，設備及運行費用低等顯著優(yōu) 點。同時，由于構(gòu)造上的原因，殼程不能采用機械方法清洗，因此不適宜用于高粘度或

6、 較臟的加熱介質(zhì)；而且，由于是立式安裝，因而會增加塔的裙座高度。為提高本工程的設計計算準確性，本設計采用了業(yè)常用的化工設備設計軟件SW6-2011進展計算校核。2構(gòu)造工藝說明2.1管程和殼程物料的選擇本立式熱虹吸再沸器用于對提餾段的丙烯丙烷凝液加熱，使其氣化返回塔底，繼續(xù) 進展精餾別離，丙烯丙烷為低毒易燃介質(zhì)，工作壓力1.79MP&加熱介質(zhì)為飽和水蒸氣， 干凈清潔，工作壓力O.IMPa。根據(jù)換熱器設計經(jīng)歷，管程和殼程介質(zhì)的選擇一般遵循以下原那么：（1）易結(jié)垢的流體走管程，便于檢修及時清洗除垢；（2）具有腐蝕性的流體應走管程，可防止管束和殼體材質(zhì)受腐蝕,且便于管子清洗檢修；（3）易燃易爆

7、、有毒流體走管程，減少泄漏時機，防止引起人員中毒或者爆炸；（4）高壓流體走管程，以防殼體受壓，節(jié)省殼體材料；（5）被冷卻流體走殼程，可借外殼向外的散熱作用使殼體散熱，增強冷卻效果；（6）流量大、粘度大的流體走殼程，流量小的流體走管程；（7）飽和蒸汽走殼程，便于及時排出冷凝液，且蒸汽干凈清洗方便；（8）需要提高流速以增大其對流傳熱系數(shù)的流體宜走管， 因管程流通面積常小于 殼程，且可采用多管程以增大流速。（9）物料不同，走法也就不同，應根據(jù)實際情況，選擇液體流徑。故，本換熱器丙烯丙烷凝液走管程，加熱蒸汽走殼程。2.2換熱管根據(jù)工藝計算結(jié)果，本再沸器換熱管尺寸為©25X 2,長度L=300

8、0mm數(shù)量為245根，管心距32mm材料選用10g,I級管束，外徑允許偏差土 0.10mm制造及檢驗標準 為 GB/T 17395-2008。因殼程為清潔水蒸氣，管束無需清洗，故管束排列方式為正三角形排列。2.3管板管板構(gòu)造尺寸本再沸器管板采用固定管板兼做法蘭的構(gòu)造形式，根據(jù)工藝計算結(jié)果要求，本再沸 器為單管程單殼程構(gòu)造，管板無需開分程槽，具體構(gòu)造尺寸如圖2.1、圖2.2。圖2.1管板構(gòu)造尺寸d)600圖22管板法蘭構(gòu)造尺寸換熱管與管板連接根據(jù)GB151-2014中要求，強度脹接具有構(gòu)造簡單，管子更換和修補容易的 特點，故本裝置換熱管與管板采用脹接連接，其的適用圍如下：a）設計壓力小于或等于4

9、.0MPa;b）設計溫度小于或等于300 C；c）操作中無振動，無過大的溫度波動及明顯的應力腐蝕傾向。本再沸器設計壓力1.9MPa設計溫度100C，操作平穩(wěn)且無明顯應力腐蝕傾向，滿足上述條件，故換熱管與管板采用脹接連接，脹度k=7%管孔尺寸如圖2.3示。圖2.3管孔尺寸排管及管孔管板排孔限位圓直徑為549mm排管如圖2.4、圖2.5，管板開4個拉桿開孔，開孔 尺寸見圖2.6 。圖2.4排管圖3 / 43圖2.5管孔尺寸圖2.6拉桿螺孔尺寸2.4折流板本再沸器選用拱形折流板，弓形折流板引導流體垂直流過管束，流經(jīng)缺口處順流經(jīng) 過管子后進入下一板間，改變方向，流動中死區(qū)較少，能提供高度的湍動和良好的

10、傳熱。 其構(gòu)造尺寸見圖2.7，板厚8mm全換熱器布置7個折流板，折流板間距400mm圖2.7折流板尺寸2.5接收及連接附件根據(jù)工藝計算結(jié)果要求，查 GB/T 17395-2008選取接收規(guī)格及尺寸見表2-1表格21接收數(shù)據(jù)接收編號規(guī)格DN公稱壓力/bar外徑/mm壁厚/mm長度/mm重量/Kg用途a250252731220015.45管程出料口b200252191020010.31管程進料口c1502.51594.52003.8殼程出料d1002.510841502.05殼程進料e5025573.51500.92平安閥接收f、g202.522.51500.21液位計接收h、i202.5252.

11、51500.21排氣、排液接收根據(jù)HG/T 20592-2009為接收選用配套的連接件，板由于式平焊鋼制管法蘭取材方 便，制造簡單，本錢低，使用廣泛，具有良好的綜合性能，因此本裝置的管法蘭全部選 用板式平焊鋼制管法蘭，具體構(gòu)造及連接尺寸見圖2.8和表2-2圖2.8板式平焊法蘭構(gòu)造規(guī)格公稱壓法蘭外螺栓孔中心厚度重量螺栓孔螺栓孔規(guī)格長度DN力 /bar徑D圓直徑Kmm/Kg直徑L數(shù)量/mm250254253703520.23012M27110200253603103214.22612M271001502.5265225205.14188M16651002.5210170183.41184M1660

12、5025165125202.77184M1665202.59065140.6114M1045202.59065140.6114M1045表格22接收法蘭及連接附件 注：排氣和排液接收孔工作時常閉，用法蘭蓋密封。2.6平安泄放對平安閥接收需計算其最小泄放面積，平安閥安裝在再沸器上管箱筒節(jié)處，介質(zhì)為 飽和丙烯丙烷蒸汽，輸入熱量 H=1622.39kW =5.84 X 106kJ/h ,泄放壓力巨二二瀝逸 泄放壓力下液體汽化潛熱q=265.8 kJ/kg，根據(jù)GB150.1-2011附錄B中要求，選用全啟 式平安閥，由制造廠提供的泄放系數(shù)為K=0.65。(1) 容器平安泄放量"為：H 5.

13、84 x 106叭爲=2眈 "1阿M(2) 平安閥最小泄放面積A:Ws21973丁A"注麗二0加X也最小接收徑為D = 夢二1丘1叩0，所以選用的© 50的接收滿足要求。2.7耳式支座本換熱器由于立式安裝，故采用耳式支座，具體構(gòu)造尺寸見圖2.9 o圖2.9耳式支座以下各局部計算容系根據(jù)/T 4712.3-2007?容器支座第3局部：耳式支座附錄A?進展 設計計算。計算數(shù)據(jù)：設計壓力PMPa1.9設計溫度tC100殼體徑Dimm600設備總高度H0mm4374支座底板離地面咼度mm10000支座底板距設備質(zhì)心hmm750風壓咼度變化系數(shù) fi1設置地區(qū)的根本風壓q0

14、N/m2450地震設防烈度地震加速度7地震影響系數(shù)a0.08殼體材料Q345R設計溫度下許用應力MPa189示意圖:rc t圓筒名義厚度S nmm8厚度附加量Cmm0.8圓筒有效厚度S emm4.2設備總質(zhì)量m0kg2493.5偏心載荷GeN0偏心距Semm0b2mm9012mm180s1mm40S 3mm6設備保溫厚mm0設備外徑DOmm616支座數(shù)量n2不均勻系數(shù)k1所選耳式支座型號/T4712.3-2007，耳式支座 B 2-Ia地震載荷風載荷因此P=1.耳座安裝尺寸計算D-+ 2氏 + 26J - b; + 2© 7)9Q1.522.耳座載荷計算匕=am021=954.904

15、mmP. =1.2f；q()l)oHox"1454.967水平力P取PW和Pe+0.25PW勺大值，NPe+0.25PW =2318.645842318.64584耳式支座實際承受載荷N16.07605kNnxlJ叫e+g3.計F算支座處圓筒所受的支座彎矩ML = QX(-S*j=11032.250647684KN 'm校核所選耳式支座耳式支座本體允許載荷QkN60（根據(jù)所選支座查表3,表4,表5得到）支座處圓筒的許用彎矩MLkNm74.27（根據(jù)S e和p查表B.1插得到）判斷依據(jù)：QvQ且ML<ML,所選耳式支座合格耳式支座最終校核結(jié)果合格附表1風壓高度變化系數(shù)fi

16、距地面咼度Ht地面粗糙度類別ABC51.171.000.74101.381.000.74151.521.140.74201.631.250.84301.801.421.00401.921.561.13502.031.671.25602.121.771.35702.201.861.45802.271.951.54902.342.021.621002.402.091.701502.642.382.03附表2對應于設防烈度amax值設防烈度789設計根本地震加速度0.1g0.15g0.2g0.3g0.4g地震影響系數(shù)取大值a max0.080.120.160.240.322.8管箱、管箱法蘭與封頭根

17、據(jù)GB151-2014中6.2本立式再沸器選用B型封頭管箱構(gòu)造，封頭選用標準橢圓 封頭其構(gòu)造尺寸見圖2.10 ;根據(jù)？化工單元過程及設備課程設計？第122頁管箱構(gòu)造尺寸 要求，管箱圓筒長度取L=200 mm根據(jù)T4703-2000管箱法蘭選用長頸對焊法蘭，構(gòu)造 尺寸見圖2.11 o圖2.10標準封頭尺寸3715Il閃6 dOCM圖2.11長頸對焊法蘭06003強度計算3.1工藝參數(shù)計算結(jié)果表管程殼程物料名稱進口凝液飽和水蒸氣出口混合蒸汽水流量進口998802588Kg/h出口998802588操作溫度進口52.9100o C出口53100操作壓力MPa1.790.1定性溫度o C52.9100

18、密度kg/m3445958.1液導熱系數(shù)W/mo C0.0720.683熱容 kJ/kg o C1.6412.02體粘度Pa* S0.0000750.000283外表力N/m0.004173氣化潛熱kJ/kg265.82256.9氣密度kg/m331.10.51導熱系數(shù)W/mo C體熱容kJ/kgo C粘度Pa. S0.00000880.000012氣化潛熱kJ/kg設 備 結(jié) 構(gòu) 參 數(shù)形式立式熱虹吸式臺數(shù)1殼體徑mm600殼程數(shù)1管徑mm25管心距mm32管長mm3000排列方式正三角形排列1管數(shù)目根245折流板數(shù)個7傳熱面積m57.53折流板間距mm400管程數(shù)1材質(zhì)碳鋼接收尺寸mm進口

19、200150出口250100主要計算結(jié)果管程殼程流速m/s0.734傳熱膜系數(shù)W/vm o C966.58334.6污垢熱阻m. o C /w0.0001760.00009阻力損失MPa0.006458熱負荷kW1622.4傳熱溫差o C47.1總傳熱系數(shù)W/vm o C866裕度%61.1備注3.2計算條件設計計算條件殼程管程設計壓力Ps0.1MPa設計壓力pt1.9MPa設計溫度ts100C設計溫度tt53C殼程圓筒徑Di600mm管箱圓筒徑Di600mm材料名稱Q345R材料名稱Q345R簡圖厶計算容331殼程圓筒校核計算332前端管箱圓筒校核計算前端管箱封頭校核計算后端管箱圓筒校核計算

20、后端管箱封頭校核計算開孔補強設計計算管板校核計算管箱法蘭校核計算3.3強度計算殼程圓筒計算計算所依據(jù)的標準GB 150.3-2011計算條件筒體簡圖計算壓力Pc0.10M設計溫度t100.00Pa徑D600.00m材料Q345R(板材 m試驗溫度許用應力189.00M設計溫度許用應力189.00Pa M試驗溫度下屈服點345.00Pa M鋼板負偏差C0.30Pa m腐蝕裕量G1.00m m焊接接頭系數(shù):0.80m厚度及重量計算計算厚度PcDi=2 fPc = 018mm有效厚度e = n - C- C2= 6.70mm名義厚度n =8.00mm重量359.85r Kg壓力試驗時應力校核壓力試驗

21、類型液壓試驗試驗壓力值Pt = 1.25 p 口 =0.1250MPa壓力試驗允許通過 的應力水平Tt 0.90s = 310.50MPa試驗壓力下 圓筒的應力T = pT.(Die) = 6 292 e.MPa校核條件TT校核結(jié)果合格壓力及應力計算最大允許工作壓力2 etpw= (Dj e) = 3.75695MPa設計溫度下計算應 力tPc(Die)=2= 4.532 eMPat170.10MPa校核條件t > t結(jié)論筒體名義厚度大于或等于GB151中規(guī)定的最小厚度 6.00mm,合格前端管箱筒體計算計算所依據(jù)的標準GB 150.3-2011計算條件筒體簡圖計算壓力Pc1.90MPa

22、11設計溫度t53.00C徑D600.00mm材料Q345R（板材）15 / 43H試驗溫度許用應力189.00MPa設計溫度許用應力189.00MPa試驗溫度下屈'服點345.00MPa鋼板負偏差C0.30mm腐蝕裕量C22.00mm焊接接頭系數(shù)0.80厚度及重量計算計算厚度PcDi=2 tFC = 3.37mm有效厚度e = n - C- C 2= 5.70mm名義厚度n =8.00mm重量23.99r Kg壓力試驗時應力校核壓力試驗類型液壓試驗試驗壓力值PT = 1.25 p冷=2.3750MPa壓力試驗允許通過 的應力水平Tt 0.90s = 310.50MPa試驗壓力下 圓筒

23、的應力t = p.(Die! = 140.212 e.MPa校核條件TT校核結(jié)果合格壓力及應力計算最大允許工作壓力2 etpw= (Di e) = 3.20149MPa設計溫度下計算應力tPc(Di e)t = c 2= 100.95厶eMPat170.10MPa校核條件t > t結(jié)論筒體名義厚度大于或等于GB151中規(guī)定的最小厚度7.00mm合格前端管箱封頭計算計算所依據(jù)的標準GB 150.3-2011計算條件橢圓封頭簡圖計算壓力Pc1.90MPa16 / 43X-Di設計溫度t53.00C徑D600.00mm曲面深度hi150.00mm材料Q345R (板材）設計溫度許用應力t189

24、.00MPa試驗溫度許用應力189.00MPa鋼板負偏差C0.30mm腐蝕裕量G2.00mm焊接接頭系數(shù)0.80壓力試驗時應力校核壓力試驗類型液壓試驗試驗壓力值Pt = 1.25 p»= 2.3750MPa壓力試驗允許通過的 應力tt 0.90s = 310.50MPa試驗壓力下封頭的應 力T = pT.(KDi 0.5 eh) = 139.552 eh.MPa校核條件TT校核結(jié)果合格厚度及重量計算形狀系數(shù)2K = - 2 旦=1.000062hi計算厚度KpcDih =2 t 0.5 pc = 3.36mm有效厚度eh = nh - C| - C 2= 5.70mm最小厚度min

25、= 3.00mm名義厚度nh =8.00mm結(jié)論滿足最小厚度要求重量27.47Kg壓力計算最大允許工作壓力葉 KDio.5； = 321662MPa結(jié)論合格后端管箱筒體計算計算所依據(jù)的標準GB 150.3-2011計算條件筒體簡圖計算壓力Pc1.90MPa設計溫度t53.00徑D600.00mm材料Q345R（板材）試驗溫度許用應力189.00MPa設計溫度許用應力:189.00MPa :試驗溫度下屈服點345.00MPa 1鋼板負偏差C0.30mm腐蝕裕量G:2.00mm焊接接頭系數(shù)0.80厚度及重量計算計算厚度PcDi=2_PC = 3.37mm有效厚度 :e = n - Ct C 2=

26、5.70mm名義厚度n =8.00mm重量23.99Kgl壓力試驗時應力校核壓力試驗類型液壓試驗試驗壓力值PT= 1.25 p冷=2.3750MPa壓力試驗允許通過 的應力水平Tt 0.90s = 310.50MPa試驗壓力下 圓筒的應力T = PT.(Die) = 140 212 e.MPa校核條件TT校核結(jié)果合格壓力及應力計算最大允許工作壓力2 e Pw= (Di e) = 3.20149MPa設計溫度下計算應 力tpc(Di e)t =2= 100.952 eMPa170.10MPa校核條件t > t結(jié)論筒體名義厚度大于或等于GB151中規(guī)定的最小厚度7.00mm,合格后端管箱封頭

27、計算計算所依據(jù)的標準GB 150.3-2011計算條件橢圓封頭簡圖計算壓力Pc2.00MPa設計溫度t53.00C徑D600.00mm曲面深度hi150.00mm材料Q345R (板材）設計溫度許用應力t189.00MPa+jlJ試驗溫度許用應力189.00MPa.Dir鋼板負偏差C0.30mm腐蝕裕量G2.00mm焊接接頭系數(shù)0.80壓力試驗時應力校核壓力試驗類型液壓試驗試驗壓力值Pt = 1.25 p押二 2.3750MPa壓力試驗允許通過的 應力tt 0.90s = 310.50MPa試驗壓力下封頭的應力T= PT.(KDi 0.5 eh) = 139.552 eh.MPa校核條件TT校

28、核結(jié)果合格厚度及重量計算形狀系數(shù)K = 1 2 Di6 2h2- 1.0000計算厚度KPcDih =2 t 0.5 pc = 3.54mm有效厚度eh = nh - Cl - C 2= 5.70mm最小厚度min = 3.00mm名義厚度nh =8.00mm結(jié)論滿足最小厚度要求重量27.47Kg壓力計算最大允許工作壓力吟盤0.5：= 3.21662MPa結(jié)論合格開孔補強設計計算根據(jù)再沸器換熱的工藝要求及構(gòu)造需要，需在換熱器上開孔接收，開孔接收如下:接收規(guī)格DN公稱壓力/bar外徑/mm壁厚/mm重量/Kg用途250252731215.45管程出料口200252191010.31管程進料口15

29、02.51594.53.8殼程出料1002.510842.05殼程進料5025573.50.92平安閥接收202.5252.50.21液位計接收202.5252.50.21排氣、排液接收容器開孔時，需考慮開孔對設備強度的削弱作用，一定情況下還需對開孔進展補強, 對于以上開孔，只需考慮計算同一開口部位，各壓力狀態(tài)下最大開孔即可。以下計算中 N1為管程進料口，N2為殼程出料口。接收：N1, © 273x 12計算方法：GB150.3-2011等面積補強法，單孔設計條件簡圖計算壓力Pc1.9MPa:設計溫度53eAi21?佝A x - - F 殼體型式橢圓形圭寸頭殼體材料Q345R名稱及類

30、型板材r-殼體開孔處焊接接頭系數(shù)©0.8Ml 上tu F 'A殼體直徑D600mm殼體開孔處名義厚度$ n8mm殼體厚度負偏差Ci0.3mm殼體腐蝕裕量C22mm殼體材料許用應力ct189MPa橢圓形封頭長短軸之比2凸形封頭上接收軸線與封 頭軸線的夾角(° )0接收實際外伸長度200mm接收連接型式插入式接收接收實際伸長度0mm接收材料 名稱及類型20(GB9948)管材接收焊接接頭系數(shù)0.80接收腐蝕裕量2mm補強圈材料名 稱凸形封頭開孔中心至 封頭軸線的距離mm補強圈外徑mm補強圈厚度mm接收厚度負偏差Gt1.2mm補強圈厚度負偏差Crmm接收材料許用應力ct1

31、49.94MPa補強圈許用應力c tMPa開孔補強計算非圓形開孔長直徑255.4mm開孔長徑與短徑之比1殼體計算厚度S3.4035mm接收計算厚度$ t1.5877mm補強圈強度削弱系數(shù)frr0接收材料強度削弱系 數(shù)fr0.7933開孔補強計算直徑d255.4mm補強區(qū)有效寬度B510.8mm接收有效外伸長度hi55.361mm接收有效伸長度h20mm開孔削弱所需的補強面積A8822mm冗體多余金屬面積A5782mm接收多余金屬面積A6342 mm補強區(qū)的焊縫面積A242 mmA+A+A- 1236mrm，大于A,不需另加補強。補強圈面積A2 mmA-( A+A+A)2 mm結(jié)論：合格接收：N

32、2, © 159x4.5計算方法：GB150.3-2011等面積補強法，單孔設計條件簡圖計算壓力Pc0.1MPa設計溫度100C21 / 4：3 -則1A?*/1Ni1:|殼體型式圓形筒體殼體材料 名稱及類型Q345R板材殼體開孔處焊接接頭系數(shù)©0.8殼體直徑D600mm殼體開孔處名義厚度S n8mm殼體厚度負偏差Cl0.3mm殼體腐蝕裕量C21mm殼體材料許用應力ct189MPa接收軸線與筒體外表法線 的夾角(° )0凸形封頭上接收軸線與封 頭軸線的夾角(° )接收實際外伸長度200mm接收連接型式插入式接收接收實際伸長度0mm接收材料 名稱及類型10

33、(GB9948)管材接收焊接接頭系數(shù)0.8接收腐蝕裕量1mm補強圈材料名 稱凸形封頭開孔中心至 封頭軸線的距離mm補強圈外徑mm補強圈厚度mm接收厚度負偏差G0.45mm補強圈厚度負偏差Crmm接收材料許用應力ct121MPa補強圈許用應力c tMPa開孔補強計算非圓形開孔長直徑152.9mm開孔長徑與短徑之比1殼體計算厚度S0.1764mm接收計算厚度S t0.062mm補強圈強度削弱系數(shù)frr0接收材料強度削弱系 數(shù)fr0.6402開孔補強計算直徑d152.9mm補強區(qū)有效寬度B305.8mm接收有效外伸長度hi26.231mm接收有效伸長度h20mm開孔削弱所需的補強面積A272 mm冗

34、體多余金屬面積A9832 mm接收多余金屬面積A1002 mm補強區(qū)的焊縫面積A92 mm2 - ., . . A+A+A- 1092mm，大于A,不需另加補強。補強圈面積A2mmA-( A+A+A)mm結(jié)論：合格兼作法蘭固定式管板計算設計計算條件簡圖設計壓力Ps0.1MPa設計溫度Ts100C平均金屬溫度t s100C裝配溫度to15C殼材料名稱Q34L5R設計溫度下許用應力t189Mpa程平均金屬溫度下彈 性模量E1.97e+05Mpa平均金屬溫度下熱 膨脹系數(shù) s1.153e-05mm/mnC圓殼程圓筒徑D600mm殼程圓筒名義厚度s8mm殼程圓筒有效厚度se6.7mm筒殼體法蘭設計溫度

35、下彈性模量E'1.97e+05MPa殼程圓筒直徑橫截面積 A=0.25D22.827e+052 mm殼程圓筒金屬橫截面積As=s (D+s)1.277e+042 mm管設計壓力pt1.9MPa箱設計溫度Tt53C圓材料名稱Q345R筒設計溫度下彈性模量E.1.994e+05MPa管箱圓筒名義厚度（管箱為高頸法蘭取法蘭頸部大小 端平均值）h21mm管箱圓筒有效厚度he19mm管箱法蘭設計溫度下彈性模量 E1.994e+05MPa材料名稱10(GB9948)換管子平均溫度tt53C設計溫度下管子材料許用應力121MPa設計溫度下管子材料屈服應力st181MPa熱設計溫度下管子材料彈性模量E

36、tt1.97e+05MPa平均金屬溫度下管子材料彈性模量 E1.994e+05MPa平均金屬溫度下管子材料熱膨脹系數(shù)t1.114e-05mm/mnC管管子外徑d25mm管子壁厚 t2mm管子根數(shù)n245換熱管中心距S32mm換一根管子金屬橫截面積at （d t）144.52 mm換熱管長度L3000mm管子有效長度（兩管板側(cè)間距）Li2914mm管束模數(shù)Kt = Et na/LDi4037MPa管子回轉(zhuǎn)半徑io.25*'d2(d 2 t)28.162mm熱管子受壓失穩(wěn)當量長度lcr495mm系數(shù) cr = j2E： / s146.6比值l cr /i60.64管子穩(wěn)定許用壓應力（cr空

37、）cr"Et2ri2（lcr i）2MPa管管子穩(wěn)定許用壓應力（cr匕）：1 4 iicr 22Cr71.78MPa材料名稱16MnH設計溫度t p100C管設計溫度下許用應力；178MPa設計溫度下彈性模量&1.97e+05MPa管板腐蝕裕量C23mm管板輸入厚度n43mm管板計算厚度36mm隔板槽面積（包括拉桿和假管區(qū)面積）A02 mm板管板強度削弱系數(shù)0.4管板剛度削弱系數(shù)0.4管子加強系數(shù) K2 1318-DEtna / EpLK =4.505管板和管子連接型式脹接，開槽管板和管子脹接（焊接）高度140mm脹接許用拉脫應力q4MPa焊接許用拉脫應力qMPa管材料名稱1

38、6MnH管箱法蘭厚度；42mm法蘭外徑Df760mm箱根本法蘭力矩Mm2.773e+07N mm管程壓力操作工況下法蘭力Mp3.318e+07N mm法蘭寬度bf (Df Di)/ 280mm法比值h / Di0.03167比值f" / Di0.07系數(shù) C"(按 MD,f/D,查<<GB151-2014>圖 25)0.00系數(shù) / (按 D, /D,查 <<GB151-2014>圖 26)0.00562”3旋轉(zhuǎn)剛度 K； 1 2Efbf 2 fEh "12 Di bf Di104.1MPa材料名稱16MnH殼殼體法蘭厚度f&#

39、39;43mm法蘭外徑Df760mm體法蘭寬度bf(Df Di)/280mm比值s/Di0.01117法比值f'/Di0.07167系數(shù) C',按 h/D, /D,查 <<GB151-2014>圖 250.00系數(shù) ,按 h/D,/D,查<<GB151-2014>圖 260.0006302''3旋轉(zhuǎn)剛度 K f1 2Efbf 2 fE '12 Di bfDiS21.72MPa法蘭外徑與徑之比K Df/Dj1.267殼體法蘭應力系數(shù) Y （按K查<<GB150- 2011>>表 7-9）8.349

40、旋轉(zhuǎn)剛度無量綱參數(shù)kKff 4 Kt0.004226膨脹節(jié)總體軸向剛度2金0N/mm管板第一彎矩系數(shù)(按K,心查GB151-2014圖27)m10.2494系系數(shù)miK Kf13.19系數(shù)(按 Kt Kf 查 vvGB154 98>>圖 29) G?2.874換熱管束與不帶膨脹節(jié)殼體剛度之比Q EtnaE sAs2.806數(shù)換熱管束與帶膨脹節(jié)殼體剛度之比CEtna(EsAsKexL)eXEsAsK exL管板第二彎矩系數(shù)(按K,C或Qex查GB151-2014圖28(a)或(b) m22.714系數(shù)帶膨脹節(jié)時m fm12K(C G2)0.004908計系數(shù)(按K,Q或Qx查圖30)

41、 G30.01008法蘭力矩折減系數(shù)Kf/(Kf G3)0.2954管板邊緣力矩變化系數(shù) M1Kf K；1.984算法蘭力矩變化系數(shù)M fMKf/K；0.414管管板開孔后面積A = A - 0.25 n d 21.625e+052 mm板參管板布管區(qū)面積(三角形布管)At0.866 nS2 Ad(正方形布管)AtnS2Ad2.173e+052 mm數(shù)管板布管區(qū)當量直徑Dt ，贏廠526mm系數(shù)A / A0.5747系系數(shù) na/A0.2179數(shù)系數(shù) s 04 0.6 (1 Q) /4.373計系數(shù)(帶膨脹節(jié)時Qex代替Q)t 0.4(1) (0.6 Q)/6.414算管板布管區(qū)當量直徑與殼體

42、徑之比t Dt / Di0.8766管板周邊不布管區(qū)無量綱寬度k = K (1- t)0.5559僅有殼程壓力Ps作用下的危險組合工況(P = 0)不計溫差應力計溫差應力換熱管與殼程圓筒熱膨脹變形差=t (t t -t 0 )-s (t s -t 0 )0.0-0.0005566當量壓力組合PC P0.10.1MPa有效壓力組合Pas PsEt0.4373-23.74MPa根本法蘭力矩系數(shù)Mm4MmDi3 Pa0.6504-0.01198管板邊緣力矩系數(shù)M M m ( M)Mi0.6601-0.002246管板邊緣剪力系數(shù)M8.708-0.02963管板總彎矩系數(shù)m m1 m212.460.1

43、741系數(shù)Gie僅用于m 0時G1e 3m /K0.65990.04671系數(shù)Gf當m 0時,按K和 m查圖31(a)實線當m 0時，按K和m查圖31b1.3730.252系數(shù) G1 m> 0 , G=maXGie,G),m < 0 ,G1 = G1i1.3730.252管板徑向應力 系數(shù)帶膨脹節(jié)Q為Qexr = 1 (1)G14 QG20.58670.01076管板布管區(qū)周 邊處徑向應力系 數(shù)'=3 m(1)'4 K(Q G2)0.7050.004987管板布管區(qū)周 邊處剪切應力系 數(shù)=1 1p 4 QG20.42730.04271殼體法蘭力矩系數(shù)M wsMm ( Mf )M0.1901-0.005571計算值許用值計算值許用值If2管板徑向應力rp_pr廠a102.41.5:2671023 r534MPa管板布管區(qū)周