換熱器的設(shè)計(jì)說明書

1、齊魯石化60萬噸/年對二甲苯項(xiàng)目換熱器的設(shè)計(jì)1.1 換熱器概述 換熱器是化工、石油、動(dòng)力、食品及其它許多任務(wù)業(yè)部門的通用設(shè)備，在生產(chǎn)中占有重要地位。換熱器種類很多，但根據(jù)冷、熱流體熱量交換的原理和方式基本上可分三大類即：間壁式、混合式和蓄熱式。在三類換熱器中，間壁式換熱器應(yīng)用最多。換熱器隨著換熱目的的不同，具體可分為加熱器、冷卻器、蒸發(fā)器、冷凝器，再沸器和熱交換器等。由于使用條件的不同，換熱設(shè)備又有各種各樣的形式和結(jié)構(gòu)。換熱器選型時(shí)需要考慮的因素是多方面的，主要有: 熱負(fù)荷及流量大小； 流體的性質(zhì)； 溫度、壓力及允許壓降的范圍； 對清洗、維修的要求； 設(shè)備結(jié)構(gòu)、材料、尺寸、重量； 價(jià)格、使用安

2、全性和壽命；按照換熱面積的形狀和結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類可分為管型、板型和其它型式的換熱器。其中，管型換熱器中的管殼式換熱器因制造容易、生產(chǎn)成本低、處理量大、適應(yīng)高溫高壓等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用最為廣泛。管型換熱器主要有以下幾種形式：（1）固定管板式換熱器：當(dāng)冷熱流體溫差不大時(shí)，可采用固定管板的結(jié)構(gòu)型式，這種換熱器的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低。但由于殼程不易清洗或檢修，管外物料應(yīng)是比較清潔、不易結(jié)垢的。對于溫差較大而殼體承受壓力較低時(shí)，可在殼體壁上安裝膨脹節(jié)以減少溫差應(yīng)力。（2）浮頭式換熱器：兩端管板只有一端與殼體以法蘭實(shí)行固定連接，稱為固定端。另一端管板不與殼體連接而可相對滑動(dòng)，稱為浮頭端。因此，管束的熱膨脹不受殼

3、體的約束，檢修和清洗時(shí)只要將整個(gè)管束抽出即可。適用于冷熱流體溫差較大，殼程介質(zhì)腐蝕性強(qiáng)、易結(jié)垢的情況。（3）U形管式換熱器換：熱效率高，傳熱面積大。結(jié)構(gòu)較浮頭簡單，但是管程不易清洗，且每根管流程不同，不均勻。表1-1 換熱器特點(diǎn)一覽表分類管殼式名稱特性管式固定管板式剛性結(jié)構(gòu)用于管殼溫差較小的情況(一般50°C)，管間不能清洗帶膨脹節(jié)：有一定的溫度補(bǔ)償能力，殼程只能承受較低的壓力浮頭式管內(nèi)外均能承受高壓，殼層易清洗，管殼兩物料溫差>120；內(nèi)墊片易滲漏U型管式制造、安裝方便，造價(jià)較低，管程耐壓高；但結(jié)構(gòu)不緊湊、管子不易更換和不易機(jī)械清洗填料函式內(nèi)填料函：密封性能差，只能用于壓差較

4、小場合外填料函：管間容易泄露，不易處理易揮發(fā)、易爆易燃及壓力較高場合釜式殼體上都有個(gè)蒸發(fā)空間，用于蒸汽與液相分離套管式雙套管式結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，主要用于高溫高壓場合或固定床反應(yīng)器中套管式能逆流操作，用于傳熱面積較小的冷卻器、冷凝器及預(yù)熱器板式板式拆洗方便，傳熱面能調(diào)整，主要用于粘性加大的液體間換熱螺旋板板制造簡單，緊湊，可用于帶顆粒物料，溫位利用好；不易檢修傘板式制造簡單、緊湊、成本低、易清洗，使用壓力不大于1.2Mpa，使用溫度不大于150板殼式板數(shù)類似管束，可抽出清洗檢查，壓力不能太高蓄熱式回旋式盤式傳熱效率高，用于高溫?zé)煔饫鋮s等鼓式用于空氣預(yù)熱器等固定格室式緊湊式適用于低溫到高溫的各種條件非

5、緊湊式適用于高溫及腐蝕性氣體場合表面擴(kuò)展式板翅式緊湊、效率高。可多股物流同時(shí)換熱，使用溫度不大于150，主要用于粘性加大的液體間換熱管翅式高效而緊湊，換熱面積大，傳熱效果好 在過程工業(yè)中，由于管殼式換熱器具有制造容易，生產(chǎn)成本低，選材范圍廣，清洗方便，適應(yīng)性強(qiáng)，處理量大，工作可靠，且能適應(yīng)高溫高壓等眾多優(yōu)點(diǎn)，管殼式換熱器被使用最多。工業(yè)中使用的換熱器超過90%都是管殼式換熱器，在工業(yè)過程熱量傳遞中是應(yīng)用最為廣泛的一種換熱器。結(jié)合上述優(yōu)點(diǎn)和本工藝的特點(diǎn)，本工藝的換熱器主要選用管殼式換熱器。1.2 管殼式換熱器的選用1.2.1 結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定管徑管徑越小換熱器越緊湊、便宜，但壓力降會(huì)增加。為了滿足

6、允許的壓降，一般選用19mm的管子；對于物流流量較大的，采用25mm 以上的管子。管長無相變傳熱時(shí)，管子長則換熱系數(shù)增加，對于相同的換熱面積，管子長則管程數(shù)減小，使得壓力降減小，每平方米傳熱面積比降低。我國生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)鋼管長度為6m，故系列標(biāo)準(zhǔn)中管長有1.5 m，2 m，3 m，6 m和9 m五種。因此，一般管長取4-6m，對大面積，無相變換熱器管長可取至89m。管子配布換熱管在管板上的排列方式主要有正三角形、正方形和轉(zhuǎn)角正三角形、轉(zhuǎn)角正方形。正三角形排列形式最為普遍，由于管距都相等，可以在同樣的管板面積上排列最多的管數(shù)。但因管外不易清洗，其適用場合受到限制，主要適用于殼程介質(zhì)污垢少，且不需要進(jìn)

7、行機(jī)械清洗的場合。而采用正方形和轉(zhuǎn)角正方形排列的管束，能夠使管間小橋形成一條直線通道，便于管外機(jī)械清洗。管心距管心距小設(shè)備緊湊，但將引起管板增厚、清潔不便、殼程壓降增大。故一般選用范圍為 1.251.5d（d為管外徑）。表1-2 換熱管管心距換熱管外徑/mm19253238換熱管中心距/mm25324048分程隔板槽兩側(cè)相鄰管中心距/mm38445260管程數(shù)管程數(shù)增加，管內(nèi)流速增加，傳熱系數(shù)增加。管程數(shù)一般有1、2、4、6、8、10、12等七種。但管程數(shù)不能分得太多，以免壓力降過大，且隔板要占用相當(dāng)大的布管面積。折流板折流板可以改變殼程流體的方向，使其垂直于管束流動(dòng)，提高流速，從而增加流體流

8、動(dòng)的湍流程度，獲得較好的傳熱效果。折流板型式可分為圓缺形（弓形）折流板、盤環(huán)形折流板、孔式折流板和折流圈。表1-3 折流板間距常用數(shù)值管長(mm)折流板間距(mm)3000100200300450600450060001500600015020030045060060002003004506007500，900075060003004506007507500，9000600090004506007501.3 換熱器詳細(xì)設(shè)計(jì)本工藝共有41臺換熱設(shè)備（換熱器、再沸器、冷凝器、預(yù)熱器），這里我們以浮頭式換熱器（E0602）詳細(xì)設(shè)計(jì)為例。熱物流經(jīng)該換熱器換熱溫度降至目標(biāo)溫度，冷卻物流為循環(huán)冷卻水。由A

9、spen軟件得到冷熱工藝物流數(shù)據(jù)：表1-4 工藝操作參數(shù)操作參數(shù)參數(shù)殼程管程介質(zhì)循環(huán)冷卻水甲苯回收塔塔底去一級結(jié)晶質(zhì)量流量（Kg/h）343740.084194.9入口溫度（）20.00138.00出口溫度（）30.0034.00入口壓力（bar）3.002.87出口壓力（bar）2.872.7413初步選擇換熱器的形式后，根據(jù)任務(wù)要求利用Aspen Exchanger DesignRating V7.2進(jìn)行模擬計(jì)算，模擬出來的換熱器工藝參數(shù)如圖1-1所示：圖1-1 換熱器工藝參數(shù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)利用Aspen Exchanger DesignRating V7.2軟件也可以對換熱器進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，模擬

10、出來的結(jié)果如下：換熱管設(shè)計(jì)圖 1-2 換熱管基本參數(shù)圖 1-3 換熱管排列方式換熱管為平滑管，外徑19mm，壁厚為2mm，管間距為25mm，管長5850mm。換熱管根數(shù)514根。管子排列方式為正三角形排列。折流板和管口設(shè)計(jì)折流板的設(shè)置主要是為了提高殼程的流速，增加擾動(dòng)，改善傳熱。這里選擇單弓形折流板，并且圓缺方向的高度為殼體公稱直徑的0.150.45，折流板間距一般不小于圓筒內(nèi)徑的1/5。折流板的數(shù)目及厚度等基本參數(shù)見圖1-4 所示圖1-4 折流板基本參數(shù)折流板數(shù)目為6，折流板型式為單弓形，切割率為39.15%。折流板朝向?yàn)樗?，與進(jìn)出口間隔（第一塊與進(jìn)口或最后一塊與出口端面的距離）為466.

11、48mm，兩塊板間隔為525.00mm。圖1-5 管口基本參數(shù)管程進(jìn)、出口管口各有一個(gè)。其中，管程進(jìn)口管口外徑為168.28mm，內(nèi)徑154.05mm；管程出口管口外徑168.28mm，內(nèi)徑154.05mm。殼程進(jìn)、出口管口亦各有一個(gè)，殼程進(jìn)口管口外徑為323.85mm，內(nèi)徑304.8mm；殼程出口管口外徑273.05mm，內(nèi)徑254.51mm。管束圖1-6 管束基本參數(shù)如圖為管束信息，主要對管束布置、布置限定、定位桿拉桿和管束布置圖進(jìn)行詳細(xì)設(shè)置。圖 1-7 換熱器結(jié)構(gòu)尺寸根據(jù)JB/T4715-1992固定管板式換熱器形式與基本參數(shù)和GB151-1999管殼式換熱器對模擬的數(shù)據(jù)進(jìn)行圓整，并考慮

12、到熱損失等，換熱面積有余量，選定換熱器的基本參數(shù)如下：表1-5 換熱器基本參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)公稱直徑/mm800管子規(guī)格/mm19×2排列方式正三角形管中心距/mm25管長/mm4500公稱壓力/MPa0.6換熱面積/189.8管程數(shù)4殼程數(shù)1折流板間距/mm600折流板數(shù)6折流板形式單弓形換熱器的機(jī)械設(shè)計(jì)及校核選材由于熱流體和冷卻水溫度都不是太高，冷、熱流體腐蝕性不大，故殼體材料選用Q235-B，管子材料選用Q235-B無縫鋼管。管板的選擇管板用來固定換熱管并起著分隔管程和殼程的作用,根據(jù)選定的換熱器公稱直徑及操作壓力查表可得管板數(shù)據(jù)，這里選用其默認(rèn)的管板類型為標(biāo)準(zhǔn)單管板。表1-6 管板

13、結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)DNDD1D2D3D4D5d2bfb800930890855797842800233848管子與管板的連接因?yàn)椴僮鲏毫π∮?Mpa，且溫度低于300，所以管子與管板的連接采用脹接。管板與殼體的連接管板與殼體的連接采用焊接，,該結(jié)構(gòu)在管板上開槽，殼體嵌入后焊接。殼體對中容易，適用于殼體壓力不太高的場合。換熱器的校核表 1-7 固定管板式換熱器設(shè)計(jì)計(jì)算浮頭式換熱器筒體設(shè)計(jì)計(jì)算計(jì)算單位全國化工設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)中心站設(shè)計(jì)計(jì)算條件殼程管程設(shè)計(jì)壓力0.4MPa設(shè)計(jì)壓力0.4MPa設(shè)計(jì)溫度65設(shè)計(jì)溫度170殼程圓筒內(nèi)徑800.00mm管箱圓筒內(nèi)徑800.00mm材料名稱Q235-B材料名稱Q235-B計(jì)

14、算內(nèi)容殼程圓筒校核計(jì)算前端管箱圓筒校核計(jì)算前端管箱封頭(平蓋)校核計(jì)算后端管箱圓筒校核計(jì)算后端管箱封頭(平蓋)校核計(jì)算管板校核計(jì)算表 1-8 前端管箱筒體計(jì)算前端管箱筒體計(jì)算結(jié)果計(jì)算單位全國化工設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)中心站計(jì)算條件筒體簡圖計(jì)算壓力 Pc0.40MPa設(shè)計(jì)溫度 t170.00° C內(nèi)徑 Di800.00mm材料Q235-B ( 板材 )試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力 s113.00MPa設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力 st109.80MPa試驗(yàn)溫度下屈服點(diǎn) ss235.00MPa鋼板負(fù)偏差 C10.80mm腐蝕裕量 C23.00mm焊接接頭系數(shù) f0.85厚度及重量計(jì)算計(jì)算厚度d = = 1.72mm有效厚

15、度de =dn - C1- C2= 8.20mm名義厚度dn = 12.00mm重量100.44Kg壓力試驗(yàn)時(shí)應(yīng)力校核壓力試驗(yàn)類型液壓試驗(yàn)試驗(yàn)壓力值PT = 1.25P = 0.5000 (或由用戶輸入)MPa壓力試驗(yàn)允許通過的應(yīng)力水平 sTsT£ 0.90 ss = 211.50MPa試驗(yàn)壓力下圓筒的應(yīng)力sT = = 28.99MPa校核條件sT£ sT校核結(jié)果合格壓力及應(yīng)力計(jì)算最大允許工作壓力Pw= = 1.89385MPa設(shè)計(jì)溫度下計(jì)算應(yīng)力st = = 19.71MPastf93.33MPa校核條件stf st結(jié)論合格表 1-9 前端管箱封頭計(jì)算前端管箱封頭計(jì)算結(jié)果計(jì)

16、算單位全國化工設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)中心站計(jì)算條件橢圓封頭簡圖計(jì)算壓力 Pc0.40MPa設(shè)計(jì)溫度 t170.00° C內(nèi)徑 Di800.00mm曲面高度 hi200.00mm材料Q235-B (板材)試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力 s113.00MPa設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力 st109.80MPa鋼板負(fù)偏差 C10.80mm腐蝕裕量 C23.00mm焊接接頭系數(shù) f0.85厚度及重量計(jì)算形狀系數(shù)K = = 1.0000計(jì)算厚度d = = 1.72mm有效厚度de =dn - C1- C2= 8.20mm最小厚度dmin = 1.20mm名義厚度dn = 12.00mm結(jié)論滿足最小厚度要求重量77.54Kg壓 力

17、 計(jì) 算最大允許工作壓力Pw= = 1.90351MPa結(jié)論合格表 1-10 后端管箱筒體計(jì)算后端管箱筒體計(jì)算結(jié)果計(jì)算單位全國化工設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)中心站計(jì)算條件筒體簡圖計(jì)算壓力 Pc0.40MPa設(shè)計(jì)溫度 t65.00° C內(nèi)徑 Di900.00mm材料Q235-B ( 板材 )試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力 s113.00MPa設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力 st113.00MPa試驗(yàn)溫度下屈服點(diǎn) ss235.00MPa鋼板負(fù)偏差 C10.80mm腐蝕裕量 C23.00mm焊接接頭系數(shù) f0.85厚度及重量計(jì)算計(jì)算厚度d = = 1.88mm有效厚度de =dn - C1- C2= 8.20mm名義厚度dn =

18、12.00mm重量87.44Kg壓力試驗(yàn)時(shí)應(yīng)力校核壓力試驗(yàn)類型液壓試驗(yàn)試驗(yàn)壓力值PT = 1.25P = 0.5000 (或由用戶輸入)MPa壓力試驗(yàn)允許通過的應(yīng)力水平 sTsT£ 0.90 ss = 211.50MPa試驗(yàn)壓力下圓筒的應(yīng)力sT = = 32.58MPa校核條件sT£ sT校核結(jié)果合格壓力及應(yīng)力計(jì)算最大允許工作壓力Pw= = 1.73444MPa設(shè)計(jì)溫度下計(jì)算應(yīng)力st = = 22.15MPastf96.05MPa校核條件stf st結(jié)論合格表 1-11 后端管箱封頭計(jì)算后端管箱封頭計(jì)算結(jié)果計(jì)算單位全國化工設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)中心站計(jì)算條件橢圓封頭簡圖計(jì)算壓力 Pc

19、0.40MPa設(shè)計(jì)溫度 t65.00° C內(nèi)徑 Di900.00mm曲面高度 hi200.00mm材料Q235-B (板材)試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力 s113.00MPa設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力 st113.00MPa鋼板負(fù)偏差 C10.80mm腐蝕裕量 C23.00mm焊接接頭系數(shù) f0.85厚度及重量計(jì)算形狀系數(shù)K = = 1.1771計(jì)算厚度d = = 2.21mm有效厚度de =dn - C1- C2= 8.20mm最小厚度dmin = 2.70mm名義厚度dn = 12.00mm結(jié)論滿足最小厚度要求重量91.59Kg壓 力 計(jì) 算最大允許工作壓力Pw= = 1.48120MPa結(jié)論合格表

20、1-12 筒體計(jì)算浮頭式換熱器筒體計(jì)算結(jié)果計(jì)算單位全國化工設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)中心站計(jì)算條件筒體簡圖計(jì)算壓力 Pc0.40MPa設(shè)計(jì)溫度 t65.00° Cmm內(nèi)徑 Di800.00mm材料Q235-B ( 板材 )試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力 s113.00MPa設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力 st113.00MPa試驗(yàn)溫度下屈服點(diǎn) ss235.00MPa鋼板負(fù)偏差 C10.80mm腐蝕裕量 C23.00mm焊接接頭系數(shù) f0.85厚度及重量計(jì)算計(jì)算厚度d = = 1.67mm有效厚度de =dn - C1- C2= 8.20mm名義厚度dn = 12.00mm重量1081.33Kg壓力試驗(yàn)時(shí)應(yīng)力校核壓力試驗(yàn)類型液

21、壓試驗(yàn)試驗(yàn)壓力值PT = 1.25P = 0.5000 (或由用戶輸入)MPa壓力試驗(yàn)允許通過的應(yīng)力水平 sTsT£ 0.90 ss = 211.50MPa試驗(yàn)壓力下圓筒的應(yīng)力sT = = 28.99MPa校核條件sT£ sT校核結(jié)果合格壓力及應(yīng)力計(jì)算最大允許工作壓力Pw= = 1.94905MPa設(shè)計(jì)溫度下計(jì)算應(yīng)力st = = 19.71MPastf96.05MPa校核條件stf st結(jié)論合格表1-13 筒體法蘭計(jì)算筒體法蘭計(jì)算結(jié)果計(jì)算單位全國化工設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)中心站設(shè) 計(jì) 條 件簡 圖設(shè)計(jì)壓力 p0.400MPa計(jì)算壓力 pc0.400MPa設(shè)計(jì)溫度 t65.0°

22、; C軸向外載荷 F0.0N外力矩 M0.0N.mm殼材料名稱Q235-B體許用應(yīng)力 113.0MPa法材料名稱16Mn許用sf150.0MPa蘭應(yīng)力stf150.0MPa材料名稱40MnB螺許用sb196.0MPa應(yīng)力stb184.8MPa栓公稱直徑 d B20.0mm螺栓根徑 d 117.3mm數(shù)量 n28個(gè)Di800.0Do950.0墊結(jié)構(gòu)尺寸Db907.0D外878.0D內(nèi)855.0014.0mmLe21.5LA26.5h13.0127.0材料類型金屬墊片N11.5m3.00y(MPa)25.5壓緊面形狀1a,1bb5.75DG866.5片b06.4mm b= b0b06.4mm DG

23、= ( D外+D內(nèi) )/2b0 > 6.4mm b=2.53b0 > 6.4mm DG= D外 - 2b螺 栓 受 力 計(jì) 算預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷WaWa= bDG y = 399140.8N操作狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷WpWp = Fp + F = 273443.8 N所需螺栓總截面積 AmAm = max (Ap ,Aa ) = 2036.4mm2實(shí)際使用螺栓總截面積 AbAb = = 6577.2mm2力 矩 計(jì) 算操FD = 0.785pc= 200960.0NLD= L A+ 0.51= 40.0mmMD= FD LD= 8038400.0N.mm作FG = Fp

24、= 37547.2NLG= 0.5 ( Db - DG )= 20.2mmMG= FG LG= 760330.4N.mmMpFT = F-FD= 34798.2NLT=0.5(LA + d1 + LG )= 36.9mmMT= FT LT= 1283183.2N.mm外壓: Mp = FD (LD - LG )+FT(LT-LG ); 內(nèi)壓: Mp = MD+MG+MT Mp = 10081914.0N.mm預(yù)緊 MaW = 844132.2NLG = 20.2mmMa=W LG = 17093678.0N.mm計(jì)算力矩 Mo= Mp 與Masft/sf中大者 Mo = 17093678.0N

25、.mm螺 栓 間 距 校 核實(shí)際間距 = 90.5mm最小間距 46.0 (查GB150-98表9-3)mm最大間距 122.3mm形 狀 常 數(shù) 確 定98.99h/ho = 0.1K = Do/DI = 1.214 1.9由K查表9-5得T=1.844Z =5.876Y =11.389U=12.515整體法蘭查圖9-3和圖9-4FI=0.90090VI=0.423120.00851松式法蘭查圖9-5和圖9-6FL=0.00000VL=0.000000.00000查圖9-7由 d1/do 得f = 2.91134整體法蘭= 613524.1松式法蘭 = 0.00.2=f e+1 =1.44g

26、 = y/T= 0.761.54 = 0.94剪應(yīng)力校核計(jì) 算 值許 用 值結(jié) 論預(yù)緊狀態(tài) 0.00MPa操作狀態(tài) 0.00MPa輸入法蘭厚度f = 48.0 mm時(shí), 法蘭應(yīng)力校核應(yīng)力性質(zhì)計(jì) 算 值許 用 值結(jié) 論軸向應(yīng)力 90.38MPa =225.0 或 =282.5( 按整體法蘭設(shè)計(jì)的任 意 式法蘭, 取 )校核合格徑向應(yīng)力 15.17MPa = 150.0校核合格切向應(yīng)力 16.45MPa = 150.0校核合格綜合應(yīng)力 = 53.42MPa = 150.0校核合格法蘭校核結(jié)果校核合格表1-14后端筒體法蘭計(jì)算后端筒體法蘭計(jì)算結(jié)果計(jì)算單位全國化工設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)中心站設(shè) 計(jì) 條 件簡 圖

27、設(shè)計(jì)壓力 p0.400MPa計(jì)算壓力 pc0.400MPa設(shè)計(jì)溫度 t65.0° C軸向外載荷 F0.0N外力矩 M0.0N.mm殼材料名稱Q235-B體許用應(yīng)力 113.0MPa法材料名稱16Mn許用sf150.0MPa蘭應(yīng)力stf150.0MPa材料名稱40MnB螺許用sb196.0MPa應(yīng)力stb184.8MPa栓公稱直徑 d B20.0mm螺栓根徑 d 117.3mm數(shù)量 n28個(gè)Di800.0Do1050.0墊結(jié)構(gòu)尺寸Db1007.0D外978.0D內(nèi)950.008.0mmLe21.5LA34.5h30.0169.0材料類型軟墊片N14.0m3.00y(MPa)52.4壓緊

28、面形狀1a,1bb6.69DG964.6片b06.4mm b= b0b06.4mm DG= ( D外+D內(nèi) )/2b0 > 6.4mm b=2.53b0 > 6.4mm DG= D外 - 2b螺 栓 受 力 計(jì) 算預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷WaWa= bDG y = 1062926.5N操作狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷WpWp = Fp + F = 341001.5 N所需螺栓總截面積 AmAm = max (Ap ,Aa ) = 5423.1mm2實(shí)際使用螺栓總截面積 AbAb = = 6577.2mm2力 矩 計(jì) 算操FD = 0.785pc= 200960.0NLD= L A+

29、 0.51= 69.0mmMD= FD LD= 13866240.0N.mm作FG = Fp= 48659.0NLG= 0.5 ( Db - DG )= 21.2mmMG= FG LG= 1031267.3N.mmMpFT = F-FD= 91209.9NLT=0.5(LA + d1 + LG )= 62.3mmMT= FT LT= 5686650.0N.mm外壓: Mp = FD (LD - LG )+FT(LT-LG ); 內(nèi)壓: Mp = MD+MG+MT Mp = 20584158.0N.mm預(yù)緊 MaW = 1176025.0NLG = 21.2mmMa=W LG = 2492438

30、8.0N.mm計(jì)算力矩 Mo= Mp 與Masft/sf中大者 Mo = 24924388.0N.mm螺 栓 間 距 校 核實(shí)際間距 = 113.0mm最小間距 46.0 (查GB150-98表9-3)mm最大間距 122.3mm形 狀 常 數(shù) 確 定74.83h/ho = 0.4K = Do/DI = 1.312 8.6由K查表9-5得T=1.792Z =3.768Y =7.289U=8.010整體法蘭查圖9-3和圖9-4FI=0.81583VI=0.088330.01020松式法蘭查圖9-5和圖9-6FL=0.00000VL=0.000000.00000查圖9-7由 d1/do 得f =

31、35.17656整體法蘭= 464289.0松式法蘭 = 0.00.2=f e+1 =1.51g = y/T= 0.831.65 = 1.07剪應(yīng)力校核計(jì) 算 值許 用 值結(jié) 論預(yù)緊狀態(tài) 0.00MPa操作狀態(tài) 0.00MPa輸入法蘭厚度f = 48.0 mm時(shí), 法蘭應(yīng)力校核應(yīng)力性質(zhì)計(jì) 算 值許 用 值結(jié) 論軸向應(yīng)力 213.13MPa =225.0 或 =282.5( 按整體法蘭設(shè)計(jì)的任 意 式法蘭, 取 )校核合格徑向應(yīng)力 20.90MPa = 150.0校核合格切向應(yīng)力 19.83MPa = 150.0校核合格綜合應(yīng)力 = 117.01MPa = 150.0校核合格法蘭校核結(jié)果校核合格

32、表1-15前端管箱法蘭計(jì)算前端管箱法蘭計(jì)算結(jié)果計(jì)算單位全國化工設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)中心站設(shè) 計(jì) 條 件簡 圖設(shè)計(jì)壓力 p0.400MPa計(jì)算壓力 pc0.400MPa設(shè)計(jì)溫度 t170.0° C軸向外載荷 F0.0N外力矩 M0.0N.mm殼材料名稱Q235-B體許用應(yīng)力 109.8MPa法材料名稱16Mn許用sf150.0MPa蘭應(yīng)力stf142.2MPa材料名稱40MnB螺許用sb196.0MPa應(yīng)力stb168.6MPa栓公稱直徑 d B20.0mm螺栓根徑 d 117.3mm數(shù)量 n28個(gè)Di800.0Do950.0墊結(jié)構(gòu)尺寸Db907.0D外878.0D內(nèi)850.0014.0mmL

33、e21.5LA26.5h13.0127.0材料類型軟墊片N14.0m3.00y(MPa)25.5壓緊面形狀1a,1bb6.69DG864.6片b06.4mm b= b0b06.4mm DG= ( D外+D內(nèi) )/2b0 > 6.4mm b=2.53b0 > 6.4mm DG= D外 - 2b螺 栓 受 力 計(jì) 算預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷WaWa= bDG y = 463639.8N操作狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷WpWp = Fp + F = 278487.8 N所需螺栓總截面積 AmAm = max (Ap ,Aa ) = 2365.5mm2實(shí)際使用螺栓總截面積 AbAb = =

34、 6577.2mm2力 矩 計(jì) 算操FD = 0.785pc= 200960.0NLD= L A+ 0.51= 40.0mmMD= FD LD= 8038400.0N.mm作FG = Fp= 43614.6NLG= 0.5 ( Db - DG )= 21.2mmMG= FG LG= 924357.3N.mmMpFT = F-FD= 33772.2NLT=0.5(LA + d1 + LG )= 37.3mmMT= FT LT= 1261286.0N.mm外壓: Mp = FD (LD - LG )+FT(LT-LG ); 內(nèi)壓: Mp = MD+MG+MT Mp = 10224043.0N.mm

35、預(yù)緊 MaW = 876381.8NLG = 21.2mmMa=W LG = 18573820.0N.mm計(jì)算力矩 Mo= Mp 與Masft/sf中大者 Mo = 17607980.0N.mm螺 栓 間 距 校 核實(shí)際間距 = 101.8mm最小間距 46.0 (查GB150-98表9-3)mm最大間距 122.3mm形 狀 常 數(shù) 確 定105.83h/ho = 0.1K = Do/DI = 1.188 1.9由K查表9-5得T=1.844Z =5.876Y =11.389U=12.515整體法蘭查圖9-3和圖9-4FI=0.90090VI=0.423120.00851松式法蘭查圖9-5和

36、圖9-6FL=0.00000VL=0.000000.00000查圖9-7由 d1/do 得f = 2.91134整體法蘭= 613524.1松式法蘭 = 0.00.2=f e+1 =1.44g = y/T= 0.761.54 = 0.94剪應(yīng)力校核計(jì) 算 值許 用 值結(jié) 論預(yù)緊狀態(tài) 0.00MPa操作狀態(tài) 0.00MPa輸入法蘭厚度f = 48.0 mm時(shí), 法蘭應(yīng)力校核應(yīng)力性質(zhì)計(jì) 算 值許 用 值結(jié) 論軸向應(yīng)力 93.10MPa =213.3 或 =274.5( 按整體法蘭設(shè)計(jì)的任 意 式法蘭, 取 )校核合格徑向應(yīng)力 15.63MPa = 142.2校核合格切向應(yīng)力 16.95MPa =

37、142.2校核合格綜合應(yīng)力 = 55.02MPa = 142.2校核合格法蘭校核結(jié)果校核合格表1-16后端管箱法蘭計(jì)算后端管箱法蘭計(jì)算結(jié)果計(jì)算單位全國化工設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)中心站設(shè) 計(jì) 條 件簡 圖設(shè)計(jì)壓力 p0.400MPa計(jì)算壓力 pc0.400MPa設(shè)計(jì)溫度 t65.0° C軸向外載荷 F0.0N外力矩 M0.0N.mm殼材料名稱Q235-B體許用應(yīng)力 113.0MPa法材料名稱16Mn許用sf150.0MPa蘭應(yīng)力stf150.0MPa材料名稱40MnB螺許用sb196.0MPa應(yīng)力stb184.8MPa栓公稱直徑 d B20.0mm螺栓根徑 d 117.3mm數(shù)量 n28個(gè)Di9

38、00.0Do1050.0墊結(jié)構(gòu)尺寸Db1007.0D外978.0D內(nèi)950.008.0mmLe21.5LA-15.5h30.0169.0材料類型軟墊片N14.0m3.00y(MPa)52.4壓緊面形狀1a,1bb6.69DG964.6片b06.4mm b= b0b06.4mm DG= ( D外+D內(nèi) )/2b0 > 6.4mm b=2.53b0 > 6.4mm DG= D外 - 2b螺 栓 受 力 計(jì) 算預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷WaWa= bDG y = 1062926.5N操作狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷WpWp = Fp + F = 341001.5 N所需螺栓總截面積 AmA

39、m = max (Ap ,Aa ) = 5423.1mm2實(shí)際使用螺栓總截面積 AbAb = = 6577.2mm2力 矩 計(jì) 算操FD = 0.785pc= 254340.0NLD= L A+ 0.51= 19.0mmMD= FD LD= 4832460.0N.mm作FG = Fp= 48659.0NLG= 0.5 ( Db - DG )= 21.2mmMG= FG LG= 1031267.3N.mmMpFT = F-FD= 37829.9NLT=0.5(LA + d1 + LG )= 37.3mmMT= FT LT= 1412827.2N.mm外壓: Mp = FD (LD - LG )+

40、FT(LT-LG ); 內(nèi)壓: Mp = MD+MG+MT Mp = 7276554.5N.mm預(yù)緊 MaW = 1176025.0NLG = 21.2mmMa=W LG = 24924388.0N.mm計(jì)算力矩 Mo= Mp 與Masft/sf中大者 Mo = 24924388.0N.mm螺 栓 間 距 校 核實(shí)際間距 = 101.8mm最小間距 46.0 (查GB150-98表9-3)mm最大間距 122.3mm形 狀 常 數(shù) 確 定84.85h/ho = 0.4K = Do/DI = 1.167 8.6由K查表9-5得T=1.852Z =6.538Y =12666U=13.919整體法蘭查圖9-3和圖9-4FI=0.83061VI=0.098260.00979松式法蘭查圖9-5和圖9-6FL=0.00000VL=0.000000.00000