安全工程容積式水加熱器課程設計

1、2工藝計算給定的臥式水加熱器設計參數給定的臥式水加熱器設計參數設計參數殼程管程設計壓力MPa1.00.6設計溫度1060164.2操作介質水蒸汽設備材質不銹鋼不銹鋼公稱直徑DN（mm）900公稱容積VN（m³）1.5符號公稱規(guī)格用途或名稱連接法蘭標準aDg 5080熱水出口HG501258bDg 5080冷水進口cDg 25排污口dM 27*2溫度計口eDg 50蒸汽進口fDg 32冷凝水出口2.1 熱量衡算2.1.1 求進水水口每小時的流量（Q）其中：=0.1m/s，由GB3092-82，公稱直徑為80時，Di=82mm（）代入得：2.1.2 求每小時換熱量（w）其中：,代入數據得

2、：考慮到熱量損失，則：。2.2 換熱面積（F），其中：，傳熱效率取0.7，不銹鋼管傳熱系數k取720。代入數據得：同樣，考慮熱量損失：2.3 筒體長度、管子長度及管字數2.3.1 筒體長度（l筒體）選擇規(guī)格為的不銹鋼無縫鋼管，查標準得換熱管中心距為32mm。對應于公稱直徑DN=900mm的筒體，其封頭公稱直徑900mm，封頭選標準橢圓封頭，K=1，查得：h1=225mm，h2=25mm，v封頭=0.112m3則容器總容積VN=V筒體+2·V封頭得：2.3.2 管子長度及管子數（l管子，n）管子長度l管子取2m，即2000mm?？紤]到熱量損失及排列方式，取n=18。2.4 管子排列方式

3、由前面計算可知：管字數n=18，管子尺寸：用正三角形排列方式：換熱管中心距：32mm，分層隔板槽兩側相鄰管中心距：100mm.則管子排列方式如右圖所示：考慮到管徑外徑，則有：106.6+25/2=118.85mm；又因為最外圈管子壁與殼體內壁間距離不小于10mm，故取OR=130mm。2.5 筒體、封頭壁厚2.5.1 筒體壁厚計算筒體選不銹鋼0Cr18Ni10Ti作為材料，查得；采用雙面焊，無損探傷100%，所以焊縫系數=1.0。則：名義厚度，附加余量C1=0.2，腐蝕余量C2=0（材料為不銹鋼，其腐蝕余量極弱），則。但參照標準，查得對于Di=900mm的筒體，其壁厚不得小于6mm，所以筒體的

4、壁厚。2.5.2 封頭壁厚計算封頭選用標準橢圓封頭，橢圓封頭是由半橢圓和高度為h的短圓筒兩部分構成，直邊的作用是為了保證封頭的制造質量和避免筒體與封頭間的環(huán)向焊縫受邊緣應力作用，采用不銹鋼材0Cr18Ni10Ti，且設計為標準橢圓封頭，即K=1，用雙面焊，無損探傷100%，焊縫系數，則封頭計算壁厚，其中，附加余量C1=0.2，腐蝕余量C2=0（材料為不銹鋼，其腐蝕余量極弱），所以封頭名義壁厚，考慮到封頭壁厚最好與筒體壁厚一致，則取。2.6 確定封頭上的接管及法蘭尺寸2.6.1 接管接管材料選擇0Cr18Ni10Ti，由管字數及排列方式接管最小半徑為105mm，即管直徑應為210mm，但又考慮到

5、封頭尺寸，按標準取300mm，則計算其壁厚按與凹面法蘭及筒體封頭的配合，取接管壁厚，伸長量為300mm，直徑為300mm。2.6.6 法蘭選取可查標準，選取凹面平焊法蘭，公稱直徑為300mm，使其與接管相配。2.7 進出水孔的尺寸及法蘭定位水進出口接管直徑為Dg=80，法蘭選與接管尺寸相配的平焊法蘭；進出水孔定位于離筒體邊緣150mm處，進口在下，出口在上。2.8 管箱封頭壁厚設計壓力取殼程設計壓力Pt=0.6MPa，直徑D=300mm，焊縫系數，選取標準橢圓封頭，材料為OCr18Ni9，計算壁厚，查標準得此尺寸封頭最少壁厚為8mm，因此取管箱封頭壁厚為8mm。2.9 管箱筒節(jié)計算短筒節(jié)的直徑

6、與前面所選法蘭相配，為300mm，筒節(jié)材料選0Cr18Ni10Ti，則，擦汗標準，最終選取，節(jié)筒長度詳見圖紙。2.10 隔板計算隔板材料選：0Cr18Ni9隔板與封頭及短接由焊接相連，與管板間靠壓緊力壓住管板，從而形成密封。隔板具體尺寸，取決于安裝條件，詳見管箱部件圖。2.11 管板計算管板材料選0Cr18Ni9，管板強度的削弱系數管板設計壓力：，熱片壓緊力作用中心圓直徑DG則管板計算厚度：，管板與管子采用脹焊結合的連接方式，查得管板厚度不得小于20mm，因此，為了安全起見管板厚取。2.11.1 管板形狀如圖3所示，具體結構尺寸見管板部件圖。2.11.2 管板拉脫力校核：換熱管尺寸，即外徑d=

7、25mm，壁厚；一根換熱管橫截面積，且，按下拉三種情況分別計算換熱管軸向應力：I）只有殼程設計壓力Ps=1.0MPa，管程Pt=0，II）只有管程設計壓力Pt=0.6MPa，殼程Ps=0，III）Ps=1.0MPa，Pt=0.6MPa，管子與管板連接是強度脹輔以焊接：其中：p設計壓力，?。?f相鄰四根管子之間面積，mm2； L管子脹接部位長度，mm；do管子外徑，mm； di管子內經，mm；管子上溫差應力，取4.4MPa；a兩管子之間間距，mm。脹接長度l的選擇原則：兩倍外徑，即2×25=50mm，50mm；管板厚度減去3mm，即20-3=17mm。取三者中最小值，故L=17mm。代

8、入數據得：，管板開孔槽，取所以q<，無需設置溫差補償裝置。3補強計算各處接管布置如圖三（詳細尺寸見總裝配圖）：a：Dg80 接管（熱水出口）， b：Dg80 接管（冷水進口），c：Dg25 接管（排污口），d：M27×2 螺紋孔（溫度計），e：Dg50 接管（蒸汽進口），f：Dg32 接管（冷凝水出口），g：回轉人孔 Dv=450mm， h：接管。選材：a、b、c、d、e、f選0Cr18Ni9，h、g選 0Cr18Ni10Ti。3.1 人孔補強計算（DN=450mm，取標準回轉蓋人孔）3.1.1 補強計算方法判別：開孔直徑d：取開孔內徑di=480mm（查標準得人孔尺寸）d=d

9、i+2C=480+2×0.2=480.4mm，因為，滿足允許開孔局部補強范圍，故可采用等面積法進行開孔補強計算。3.1.2 開孔所需補強面積（人孔用雙面焊透，）封頭計算厚度，封頭實際壁厚，接管計算壁厚，接管實際厚度，開孔所需補強面積。3.1.3 有效補強面積有效高度：外伸高度實際外伸高度：h1=230mm . 取中的小值，即外伸高度實際取h1=60mm。內伸高度. 實際內伸高度h2=0 . 取中的小值，即內伸高度h2=0。實際補強面積：取,則，>，即實際補強面積>開孔所需補強面積，所以人孔開口無需補強。3.2 水進出口開孔補強計算（a、b）3.2.1 補強方法判斷取開孔內

10、徑：，滿足允許開孔局部補強范圍，采用等面積法計算。3.2.2 開孔所需補強面積（用單面焊，無損探傷100%，以下接管也一樣，）筒體計算壁厚：，筒體實際壁厚：，接管計算壁厚：，接管實際厚度：，開孔所需補強面積：3.2.3 有效補強面積有效高度：外伸高度：實際外伸高度h1=150mm，取兩者中較小者，則取圓整后h1=19mm。內伸高度：h2=0實際補強面積，取，>A即：實際補強面積>開孔所需補強面積，所以水進出口開孔無需補強。3.3 排污口開孔補強計算（C）排污口 Dg25 同樣的選用不銹鋼材料3.3.1 補強計算方法判斷開孔直徑：滿足允許開孔局部補強范圍，采用等面積法進行開孔補強計算

11、。3.3.2 開孔所需補強面積有效高度外伸有效高度：實際外伸高度：，取兩者中較小的值，取圓整后。內伸有效高度：。開孔所需補強面積：實際補強面積（）接管計算壁厚：，>A，即：實際補強面積>開孔所需補強面積，所以排污口開孔無需補強。3.4 封頭上接管開孔補強（h）3.4.1 補強方法判斷開孔直徑：，滿足允許開孔局部補強范圍，采用等面積法進行開孔補強計算。3.4.2 開孔所需補強面積封頭計算厚度：，封頭實際壁厚：，接管計算壁厚：接管實際厚度：，開孔所需補強面積：3.4.3 有效補強面積有效高度：外伸有效高度：，實際外伸高度：，取兩者中較小的值，取圓整后；內伸有效高度：。接管計算壁厚：實際

12、補強面積（），>A，即：實際補強面積>開孔所需補強面積，所以封頭上接管開孔無需補強。3.5 蒸汽進口補強計算規(guī)格 Dg50 3.5.1補強方法判斷開孔直徑：，滿足允許開孔局部補強范圍，采用等面積法進行開孔補強計算。3.5.2開孔所需補強面積管箱h封頭計算壁厚：，管箱封頭實際壁厚：，蒸汽進口計算壁厚：實際壁厚：，開孔所需補強面積：3.5.3 有效不清面積有效高度：外伸有效高度：實際外伸高度：，取兩者中較小的值，取圓整后；內伸有效高度：。管箱接管計算壁厚：實際補強面積（），>A，即：實際補強面積>開孔所需補強面積，所以蒸汽進口開孔無需補強。符號說明單位Q進出水口每小時水的流

13、量L/hv進出水口每小時的流量m/sW每小時換熱量kJ/hF換熱面積m²L筒體筒體長度mmDi 筒體內經mmV筒體筒體體積m³V封頭封頭體積m³VN容器總容積m³L管子管子長度mmn管字數焊縫系數1筒體計算壁厚mmn1筒體實際壁厚mmC1加工減薄量mmC2腐蝕裕量mm2封頭計算壁厚mmn2封頭實際壁厚mm3封頭上接管計算壁厚mmn3封頭上接管實際壁厚mm4管箱封頭計算壁厚mmn4管箱封頭實際壁厚mm5管箱筒節(jié)計算壁厚mmn5管箱筒節(jié)實際壁厚mm管板強度削弱系數6管板計算壁厚mmn6管板實際壁厚mma換熱管橫截面積mm²Pt管程設計壓力MPaPs課程設計壓力MPaq管子受到的拉脫力MPaqt溫差應力下管子受到的拉脫力MPaqp壓差應力下管子受到的拉脫力MPaP設計壓力MPaf相鄰四根管