壓力容器設(shè)計說明書

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寧夏大學(xué)

2023屆

畢業(yè)設(shè)計題目：釜式換熱器的設(shè)計

學(xué)院：機(jī)械工程學(xué)院系別：過控系

專業(yè)：過程裝備與控制工程學(xué)號：20231284568

2023年5月

06屆過程裝備與控制工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計論文

目錄

1概述????????????????????????????32設(shè)計計算??????????????????????????5

2.1主要技術(shù)參數(shù)的確定???????????????????????52.2釜式換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計??????????????????????52.2.1總體結(jié)構(gòu)設(shè)計????????????????????????52.2.2換熱器管程設(shè)計???????????????????????72.2.3換熱器殼程設(shè)計???????????????????????82.3元件的強(qiáng)度設(shè)計????????????????????????92.3.1筒體???????????????????????????92.3.2開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計計算?????????????????????11

3標(biāo)準(zhǔn)零部件的選用及主要零部件的設(shè)計????????????15

3.1法蘭的選用???????????????????????????153.1.1容器法蘭的選用.???????????????????????153.1.2管法蘭的選取????????????????????????163.2封頭??????????????????????????????173.3管板??????????????????????????????183.4堰板??????????????????????????????19

4鞍座的設(shè)計????????????????????????19

4.1鞍座的選取??????????????????????????194.2鞍座位置的設(shè)置?????????????????????????194.2.1鞍座位置的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求??????????????????194.2.2設(shè)備總長的確定???????????????????????204.2.3A值的確定?????????????????????????204.3力的計算????????????????????????????20

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06屆過程裝備與控制工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計論文

4.3.1重量產(chǎn)生的反力???????????????????????204.3.2地震產(chǎn)生的力????????????????????????214.3.3風(fēng)載產(chǎn)生的力????????????????????????244.3.4熱膨脹產(chǎn)生的力???????????????????????264.4總合力計算???????????????????????????274.5應(yīng)力校核????????????????????????????294.5.1軸向應(yīng)力??????????????????????????304.5.2切向應(yīng)力??????????????????????????314.5.3周向應(yīng)力??????????????????????????314.6結(jié)論??????????????????????????????32

5三維實(shí)體造型設(shè)計?????????????????????????32

5.1軟件介紹????????????????????????????325.2主要零部件的造型設(shè)計??????????????????????325.2.1管箱封頭的設(shè)計???????????????????????325.2.2鞍座的設(shè)計?????????????????????????345.2.3螺母的設(shè)計?????????????????????????355.3裝配體的設(shè)計??????????????????????????355.4工程圖的生成??????????????????????????38

設(shè)計總結(jié)??????????????????????????41解釋????????????????????????????43

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有效寬度B取二者較大值

B=2d=2×402=804㎜

B=d?2?n?2?nt?402?2?14?2?14?458mm

外側(cè)有效高度h1取二者較小值

h1?d?nt?402?14?75.01mmh1?接納實(shí)際外伸高度＝150㎜故h1=75㎜1。

內(nèi)側(cè)有效高度PN?6.4MPah2=0。c)有效補(bǔ)強(qiáng)面積Ae殼側(cè)多余金屬面積A1A1??B?d???e????2??nt?C???e????1?fr?=（804-402）（12-2.8）-2（14-2）（12-2.8）（1-0.67）=3625.5mm2接納多于金屬面積A2接納計算厚度??=

Pdi2?????Pt

0.4?426?0.69mm

2?123?1?0.4A2?2h1??et??t?fr?2h2??et?CC?fr=2×75×（12-0.69）×0.67+0=1136.66mm2

由于A1?A2?A，故計算至此，已經(jīng)可以得出蒸汽出口開空不再需要另行補(bǔ)強(qiáng)。

3)水進(jìn)出口開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計（DN300）

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由前面水蒸汽開孔補(bǔ)強(qiáng)計算的計算得出，由于水進(jìn)出口的公稱直徑小于水蒸汽出口的公稱直徑，由此，也不需要另行補(bǔ)強(qiáng)。

3標(biāo)準(zhǔn)零部件的選用及主要零部件的設(shè)計?7??8??9?

3.1法蘭的選用?10?

法蘭標(biāo)準(zhǔn)分為壓力容器法蘭標(biāo)準(zhǔn)和管法蘭標(biāo)準(zhǔn)，其尺寸和密封面的形式的確定是由法蘭的公稱直徑和公稱壓力來確定的。3.1.1容器法蘭的選用

由于長頸對焊凸凹密封面法蘭，安裝時易于對中，還能有效的防治墊片擠出壓緊面，并且利于密封，適用于PN?6.4MPa的壓力容器。小段的管箱與管板及筒體的連接選用如圖3—1所示的法蘭連接。材料選用16MnR。

圖3—1容器法蘭

DN=1000㎜,D=1215㎜,Q235?A?FD2=1110㎜,D3=1097㎜,

?=100㎜,H=175㎜,h=42㎜,?1=28㎜,

?2=32㎜,R=15㎜,d=33㎜,對接筒體的最小厚度?0=14㎜，

螺栓選用48個M30×250，法蘭質(zhì)量為m=334.2㎏

對于浮動端的管板與封頭的連接選用了帶法蘭的球冠型封頭，因此其尺寸暫不與設(shè)計，它屬于非標(biāo)準(zhǔn)件。3.1.2管法蘭的選取

管法蘭的設(shè)計采用1997年由原化學(xué)工業(yè)部頒發(fā)的《鋼質(zhì)管法蘭、墊片、緊固件》標(biāo)準(zhǔn)來選取的。根據(jù)壓力不同，選用了不同的法蘭形式，具體數(shù)據(jù)見表3—1。如圖3

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—2和圖3—3所示，材料選用20號鋼。

表3—1

標(biāo)準(zhǔn)形式公稱直鋼管外徑DN徑A1法蘭外徑D法蘭厚度C螺孔直徑K頸的直邊高度H1PN?4.0MPaHG20595?97帶頸對焊3003255152845018PN?0.6MPaHG20593?97板式平焊板式平焊300325440243950HG20593?97400426540284950

圖3—2管法蘭圖3—3管法蘭3.2封頭

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對于封頭在前面計算時我已對此作了較粗略的說明，根據(jù)GB/T4737?95在小端和大端都選用了標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭。在這里給出具數(shù)據(jù)，以供下面的設(shè)計計算作參考。見表3—2。材料選用16MnR。

表3—2公稱直徑10002000直邊高度h0曲面高度積V/㎡0.1621.173壁厚?1414質(zhì)量m/㎏136511對于浮動端得封頭選用了帶法蘭的球冠封頭，這樣既可以儉約材料，也可以減少能量的耗損，它的體積小，法蘭的厚度又薄，在我翻閱大量的資料當(dāng)中可以看到，選用帶法蘭的球冠封頭是比較成熟的，但計算過程比較繁雜，這里不再闡述，如圖3—4所示，材料選用45號鋼。

圖3—4帶法蘭球冠封頭

其中Df0=997㎜，Db=950㎜，Dfi=910㎜，螺孔直徑為26㎜，共用32個M24?150的螺栓來連接。3.3管板

管板是管殼式換熱器最重要的零部件之一。用來排布換熱管、將管程與殼程的流體分開，避免冷熱流體混合，并同時受管程壓力、殼程壓力和溫度的作用。管板的設(shè)計是否合理對確保換熱器的安全運(yùn)行、儉約材料，降低制造成本是至關(guān)重要的。但是由于計算繁雜，直接選用了和借鑒了有關(guān)資料中給出的標(biāo)準(zhǔn)中給出的尺寸。

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考慮到制造和維修的便利，對固定端的管板與浮動端的管板分別作了如下的設(shè)計尺寸，見3—5和3—6。

圖3—5固定管板

圖3—6浮動端管板

3.4堰板

堰板設(shè)置在液體出口前，為保證加熱管完全浸泡在沸騰的水中，因此取其直徑為2000㎜，弦高為1000㎜，厚度為10㎜，材料用