【正文】 就可以不另行補強。 表 23接管外壁最小厚度 接管外徑 25 32 38 45 48 57 65 76 89 最小厚度 按照以上規(guī)定，循環(huán)水進口與出口與 200 號油進口與出口都需進行補強計算 ， A 2 (1 )erdf? ??? ? ? ， A 0 .5[ 2 (1 )]erdf? ??? ? ? A—— 開孔削弱做需要的補強面積， 2mm d —— 開孔直徑， mm ? —— 殼體開孔處的計算厚度， mm e? —— 接管有效厚度， mm rf —— 強度削弱系數(shù)，等于設計溫度下接管材料與殼體材料許用應力之比。 殼體上開孔補強計算 補強及補強方法判別 ： ① 200 號油進口與出口補強計算 用等面積法進行開孔補強計算。 開孔所需補強面積計算 ： 強度削弱系數(shù) ? ?? ? 170 1170tnr tf ??? ? ? 接管有效厚度 6 0 .3 2 3 .7et n t C m m??? ? ? ? ? ? 開孔直徑 2 1 9 2 6 2 2 . 3 2 1 1 . 6d m m? ? ? ? ? ? 淮海工學院二 〇一一 屆本科畢業(yè)設計（論文） 第 4 頁 共 34 頁 開孔所需補強面積按下式計算： 22 (1 )211 .6 6 2 6 6 (1 1 )e t rA d fmm? ??? ? ?? ? ? ? ? ? ?? 有效補強范圍 ①有效寬度 B： 2 2 2 1 1 . 6 4 2 3 . 2m a x 4 2 3 . 22 2 2 1 1 . 3 2 1 0 2 6 2 4 3 . 6n n td m mB m md m m??? ? ???????? ? ? ? ? ? ? ??? ②有效高度： （ a）外側有效高度 1h 為： 121 1. 6 6 35 .6 3m in 35 .6 3200ntd m mh m mmm? ? ? ????????????實 際 外 伸 長 度 （ b）內(nèi)側有效高度 2h 為： 221 1. 6 6 35 .6 3m in 00ntd m mh m mmm? ? ? ????????????實 際 內(nèi) 伸 長 度 有效補強面積 ①殼體多余金屬面積： 殼體有效厚度： 1 0 2 .3 7 .7 。en C m m??? ? ? ? ? 則多余的金屬面積 1A 為： 12( ) ( ) 2 ( ) (1 )( 42 3. 3 21 1. 6 ) ( 7. 7 2. 26) 011 51 .6 48e e t e rA B d fmm? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ??； ②接管多余金屬面積： 接管計算厚度： ? ? 1 . 3 2 0 0 0 . 7 72 1 7 0 1 1 . 32 cit t d mm? ? ? ?? ? ?? ? ?? ? ? 接管多余金屬面積 A2： 2 2 1 2 222 ( ) 2 ( )2 35 .6 3 ( 0. 77 ) 1 020 8. 79h e t t r e t rA A h f h C fmm? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ③接管區(qū)焊縫面積（焊腳取為 6mm）： 3 12 6 6 3 62A m m? ? ? ? ? ④有效補強面積： 淮海工學院二 〇一一 屆本科畢業(yè)設計（論文） 第 5 頁 共 34 頁 21 2 3 1 1 5 1 . 6 4 8 2 0 8 . 7 9 3 6 1 3 9 6 . 4 3 8eA A A A m m? ? ? ? ? ? ? 可知 eAA? 該接管補強的強度足夠，不需另外設補強結構 該設備最大接管的公稱直徑為 200mm，此接管不需另設補強結構，那么其他的也不需另設補強結構了。 水壓試驗 設試驗溫度為常溫，根據(jù) GB150 規(guī)定，則有 ? ?? ? 1701. 25 1. 25 1. 3 1. 62 5170T tP P M P a??? ? ? ? ? 則校核水壓試驗時圓筒的薄膜壓力 T? ： () 1. 62 5 (50 0 5. 7 )2 2 5. 772 .0 8 0. 9 0. 9 0. 85 34 5 26 3. 92 5T i eTesPDM P a?????? ?????? ? ? ? ? ? 滿足條件。 換熱管 換熱管的規(guī)格為 25 ?? ，材料選為 20 鋼。 換熱管的排列方式 換熱管在管板上的排列有正三角形排列、正方形排列和正方形錯列三種排列方式。各種排列方式都有其各自的特點：①正三角形排列：排列緊湊，管外流體湍流程度高在同樣的管板面積上可排列最多的管數(shù)，應用最為普遍；②正方形排列：易清洗，但給熱效果較差；③正方形錯列：可以提高給熱系數(shù)。各排列如圖21 所示 圖 21 在此，選擇正三角形排列，主要是考慮同樣的管板面積上可排列最多的管數(shù)。 查 GB1511999 可知，換熱管的中心距 S=32mm，分程隔板槽兩側相鄰管的中心距為 44mm；同時，由于換熱管管間需要進行機械清洗，故相鄰兩管間的凈空距離（ Sd）不宜小于 6mm。 布管限定圓 LD 布管限定圓 LD 為管束最外層換熱管中心圓直徑，浮頭式換熱 器的其由下式淮海工學院二 〇一一 屆本科畢業(yè)設計（論文） 第 6 頁 共 34 頁 確定： 122 ( )LiD D b b b? ? ? ? 查 GB1511999 可知，取 b=， b1=4， bn=32，故 b2= bn+=，則 5 0 0 2 ( 4 3 3 . 5 4 . 5 ) 4 1 6LD m m? ? ? ? ? ?。 排管 排管時須注意：拉桿應盡量均勻布置在管束的外邊緣，在靠近折流板缺邊位置處布置拉桿。拉桿中心至折流板缺邊的距離應盡量控制在換熱管中心距的（ ～ ） 3 范圍內(nèi)。 多管程換熱器其各程管數(shù)應盡量相等，其相對誤差 應控制在 10%以內(nèi)，最大不能超過 20%。 相對誤差計算： m in( m a x) 100%cpcpNNN N??? 其中： cpN —— 各程的平均管數(shù)； min(max)N —— 各程中最小或最大的管數(shù)。 實際排管后發(fā)現(xiàn)，每個管程的布管數(shù)目分別是 33， 26， 26， 33，而各管程的平均管數(shù)為 ，因此可知各程管數(shù)的相對誤差是： m in( m a x) 29 .5 26 33 29 .510 0% 10 0% 10 0% 11 .9 % 20 %29 .5 29 , 5cpcpNNN N? ??? ? ? ? ? ? ? ? 換熱管束的分程 在這里首先要先提到管 箱。管箱作用是把從管道輸送來的流體均勻地分布到換熱管和把管內(nèi)流體匯集在一起送出換熱器，在多管程換熱器中管箱還起改變流體流向的作用。 由于所選擇的換熱器是 4管程，故管箱選擇為多程隔板的安置形式。而對于換熱管束的分程，為了接管方便，采用平行分法較合適，且平行分法亦可使管箱內(nèi)殘液放盡。 換熱管與管板的連接 換熱管與管板的連接方式有強度焊、強度脹以及脹焊并用。 強度脹接主要適用于設計壓力≤ ；設計溫度≤ 300℃；操作中無劇烈振動、無過大的溫度波動及無明顯應力腐蝕等場合。 除了有較大振動及有縫隙 腐蝕的場合，強度焊接只要材料可焊性好，它可用于其它任何場合。 脹焊并用主要用于密封性能要求較高；承受振動和疲勞載荷；有縫隙腐蝕；需采用復合管板等的場合。 在此，根據(jù)設計壓力、設計溫度及操作狀況選擇換熱管與管板的連接方式為強度焊加貼脹 ,即脹焊并用。這是因為其焊接結構強度高，抗拉脫力強，在高溫淮海工學院二 〇一一 屆本科畢業(yè)設計（論文） 第 7 頁 共 34 頁 高壓下也能保證連接處的密封性能和抗拉脫能力。 管板設計 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，將管程和殼程的流體分隔開來，避免冷、熱流體混合，并同時受管程、殼程壓力和溫度的作用。由于流體只具有輕微的腐 蝕性，故采用工程上常用的 Q345R 整體管板。 管板與殼體的連接 由于浮頭式換熱器要求管束能夠方便地從殼體中抽出進行清洗和維修，因而換熱器固定端的管板采用可拆式連接方式，即把管板利用墊片夾持在殼體法蘭與管箱法蘭之間。 管板計算 符號說明： dA —— 在布管區(qū)范圍內(nèi)，因設置隔板槽和拉桿結構的需要，而未能被換熱管支承的面積， 2mm ，對正三角形排列， 39。 ( 0 .8 6 6 )dnA n S S S??； 39。n —— 隔板槽一側的排管根數(shù)； S —— 換熱管中心距； nS —— 隔板槽兩側鄰管的中心距； tA —— 管板布管區(qū)面積， 2mm ；對多管程正三角形排列換熱器， nS A??； lA —— 管板布管區(qū)內(nèi)開孔后的面積， 2mm ； 24lt dA A n???； a —— 一根換熱管管壁金屬的橫截面積， 2mm ； GD —— 固定端管板墊片壓緊力作用中心圓直徑， mm ；根據(jù)所選的墊片的尺寸，且選擇其壓緊面型式為 GB150 表 91 的 1a，可知密封面寬度0 554 522 16 m m m m?? ? ? ?，則02 . 5 3 2 . 5 3 1 6 1 0 6 . 4b b m m m m? ? ? ? ?，故5 5 4 2 1 0 5 3 4GD m m? ? ? ? tD —— 管板布管區(qū)當量直徑， mm ， 4 tt AD ??； d —— 換熱管外徑， mm ； pE —— 設計溫度時，管板材料的彈性模量， MPa； fE —— 設計溫度時，換熱管材料的彈性模量， MPa； weG —— 系數(shù)，按 11 23aKP和 1t? 查 GB151 圖 24； 淮海工學院二 〇一一 屆本科畢業(yè)設計（論文） 第 8 頁 共 34 頁 tK —— 管束模數(shù)， MPa；tttEnaK LD? ； tK —— 管束無量綱剛度， MPa；ttpKK E?? ； L —— 換熱管有效長度（兩管板內(nèi)側間距）， mm ； l —— 換熱管與管板脹接長度或焊腳高度， mm ； n —— 換熱管根數(shù)； aP —— 無量綱壓力，? ? da trPP ??? ； cP —— 當量壓力組合； MPa； dp —— 管板設計壓力， MPa； sp —— 殼程設計壓力， MPa； tp —— 管程設計壓力， MPa； q —— 換熱管與管板連接拉脫力， MPa； ??q —— 許用拉脫力，查 GB151， MPa； ? —— 系數(shù)，1naA?? ； ? —— 管板計算厚度， mm ； t? —— 換熱管管壁厚度， mm ； ? —— 管板剛度削弱系數(shù)，一般可取 ? 值； ? —— 管板強度削弱系數(shù)，一般取 ?? ； t? —— 系數(shù)，ttGDD?? ； t? —— 換熱管軸向應力， MPa； ??cr? —— 換熱管穩(wěn)定許用壓應力， MPa； ??tr? —— 設計溫度時，管板材料的許用應力， MPa；； ??tt? —— 設計溫度時，換熱管材料的許用應力， MPa； 管板厚度計算過程如下： 管板名義厚度計算 淮海工學院二 〇一一 屆本科畢業(yè)設計（論文） 第 9 頁 共 34 頁 39。222 1 1 3 2 ( 4 4 0 .8 6 6 3 2 )1 1 4 6 6 .7 5 2ddAAmm?? ? ? ? ? ?? 20 .8 6 6 1 1 8 3 2 1 1 4 6 6 .7 5 2 1 1 6 1 0 7 .2 6 4tA ? ? ? ? ? 23 . 1 4 2 51 1 6 1 0 7 . 2 6 4 1 1 8 5 8 2 1 3 . 5 1 44lA ?? ? ? ? 2 2 2 2 23 .1 4( ) ( 2 5 2 0 ) 1 7 6 .6 2 544oia d d m m?? ? ? ? ? ? 1 1 8 1 7 6 .6 2 5 2 0 8 4 1 .7 5na ? ? ? ? ?? 4 1 1 6 1 0 7 . 2 3 8 4 . 5 93 . 1 4tD m m??? ? ?? 1 t? ? 查 GB150 可知 52 10tE MPa?? ， 10pE MPa?? 則 52 . 0 1 0 2 0 8 4 1 . 7 5 1 8 3 0 . 8( 6 0 0 0 4 0 2 ) 3 8 4 . 5 9tK M P a????? ? ? 式中 L應為換熱管的有效長度，但由于管板厚度尚未計算出，暫估