【正文】 根據(jù)設(shè)計(jì)要求筒體材料選擇 Q345R，取設(shè)計(jì)壓力 。根據(jù)國(guó)標(biāo) 1501998查得設(shè)計(jì)壓力下許用 Q345R 許用應(yīng)力 ??t? 為 170MPa。 。 筒體上的焊接均采用相當(dāng)于雙面焊的全焊透對(duì)接接頭（局部無(wú)損檢測(cè)），根據(jù)參考 文獻(xiàn) [2]， 取 焊縫系數(shù)為 ， 估計(jì)厚度在 8mm 到 25mm，取 厚度負(fù)偏差 mmC ? ，腐蝕裕量mmC ? ， mmCCC 421 ??? 。 計(jì)算厚度 ? ? mmPDP ct ic ???? ???? ??? （公式 23）工藝要求需要取 計(jì)算壓力 cp 取設(shè)計(jì)壓力 ，以下計(jì)算皆如此 設(shè)計(jì)厚度 mmCd ????? ?? （公式 24） 根據(jù) 文獻(xiàn) [1]查得公稱(chēng)直徑在 400mm 到 700mm 的浮頭換熱器殼體最小厚度不得低于 8mm，取名義厚度為 14mm 筒體的壓力試驗(yàn) 設(shè)備用 于非極度危害的介質(zhì)，所以不需要進(jìn)行氣密性 試驗(yàn)，但需要做液壓試驗(yàn)。 ? ?? ? ???t?? ? ?? ? MP aPMP aPP Ctct ?????????? ?? （公式 25） 液壓試驗(yàn)產(chǎn)生的應(yīng)力 ? ? ? ?? ? MP aDPeeitt 41460042 ??? ?????? ? ?? （公式 26） ? ? M P aM P at ????? （公式 27） 因此所選封頭的強(qiáng)度足夠。 淮海工學(xué)院二〇一三屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 5 頁(yè) 共 32 頁(yè) 拉桿 與定距管 的確定 拉桿與管板螺紋連接的拉桿螺紋結(jié)構(gòu)如下圖 圖 2 拉桿與管板的連接 拉桿采用拉桿定距管結(jié)構(gòu)，按 文獻(xiàn) [1]表 43 和表 44 取拉桿直徑 12mm，拉桿數(shù)為 8，材料使用 圖 3 拉桿結(jié)構(gòu)示意圖 根據(jù) 文獻(xiàn) [1]表 45 可知，拉桿公稱(chēng)直徑為 mmd 12? 的拉桿，拉桿螺紋 公稱(chēng)直徑 mmdn 12? ， mmLa 15? ， mmLb 50? ， bL 取 100mm。 2?b 。 根據(jù) 參考 文獻(xiàn) [1]選取 219?? 的定距管，材料采用 10 號(hào)鋼，長(zhǎng)度按實(shí)際情況而定。 確定折流板 折流板采用單弓形折流板和環(huán)形折流板，環(huán)形折流板充當(dāng)支持板，提高管子的穩(wěn)定性， 防止換熱板產(chǎn)生過(guò)大的撓度 。弓形折流板的圓缺高為殼體直徑的 30%。則，切去的圓缺高度為 mmh ??? （公式 28） 根據(jù) 文獻(xiàn) [1]折流板的名義外直徑 D=DN— =600— = （公式 29） 弓形折流板的間距取 250mm。 淮海工學(xué)院二〇一三屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 6 頁(yè) 共 32 頁(yè) 折流板板數(shù) 塊1111212503000 ?????N （公 式 210） 根據(jù)浮頭換熱器的特點(diǎn)綜合考慮弓形折流板取 8 塊。 在左側(cè)第一塊折流板與左側(cè)管板之間設(shè)置一塊環(huán)形折流板。 折流板材料選用 Q235A 弓形折流板厚度取 8mm 環(huán)形折流板厚度取 14mm，內(nèi)圓直徑 335mm。 根據(jù) 文獻(xiàn) [1]表 35 管空直徑取 。 右端管箱的設(shè)計(jì) 分程 隔板 的設(shè)計(jì) 根據(jù) 文獻(xiàn) [1]表 31，隔板的最小厚度為 8mm，取隔板厚度 10mm。 分程隔板槽的槽深一般不小于 4mm，因此，取分程隔板槽的槽深為 5mm，寬度為 12mm。 封頭的設(shè)計(jì) 封頭采用橢圓形封頭 ，材料為 Q345R。設(shè)計(jì)壓力下許用應(yīng)力 170MPa 承受內(nèi)壓 ，公稱(chēng)直徑為 600mm。 封頭計(jì)算厚度 ? ? mmPDP ct c i ????? ???? ??? 封 （公式 211） 設(shè)計(jì)厚度 ????? Cd 封封 ?? （公式 212） 取名義厚度和殼體一樣，所以取 mmn 12?? ，根據(jù)《壓力容器與化工設(shè)備使用手冊(cè)》上冊(cè)，表 226，對(duì)于內(nèi)徑 600mm，厚度 12mm 的標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，曲面高度 150mm，直邊高度 40mm。容積 179。，質(zhì)量 45kg。 封頭的壓力試驗(yàn) 設(shè)備用于非極度危害的介質(zhì)，所以不需要進(jìn)行氣壓試驗(yàn)，但需要做液壓試驗(yàn)。 ? ?? ? ???t?? ? ?? ? MP aPMP aPP ctct ?????????? ?? 液壓試驗(yàn)產(chǎn)生的應(yīng)力 ? ? ? ?? ? MP aDPeeitt ??? ?????? ? ?? ? ? M P aM P at ????? 因此所選封頭的強(qiáng)度足夠。 管箱短節(jié)取和封頭厚度等厚，材料采用 Q345R。 淮海工學(xué)院二〇一三屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 7 頁(yè) 共 32 頁(yè) 管箱法 蘭的設(shè)計(jì)與選取 由于設(shè)備重量較大，應(yīng)該采用剛度較大的法蘭連接。有筒體內(nèi)徑DN=600mm，殼程壓力 ，管程壓力 。根據(jù)文獻(xiàn) [4]表 314 和 文獻(xiàn)[6] ，選取長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭。密封面形式選用凹面。材料為 ⅡMn16 ，法蘭為 FM 6004，質(zhì)量 G=85kg。對(duì)應(yīng)的墊片采用纏繞墊片 . 接管與管法蘭的設(shè)計(jì) 接管的設(shè)計(jì) 對(duì)于內(nèi)徑 mmDi 1500? 的圓筒，開(kāi)孔的最大直徑 2/iDd? ，且 mmd 520? 。這里筒體直徑 600mm，開(kāi)孔的最大直徑 d=300mm。按照工藝，接管如下表： 表 2 管口表 名稱(chēng) 公稱(chēng)尺寸 公稱(chēng)壓力 連接標(biāo)準(zhǔn) 法蘭型式 連接面型式 蒸汽入口 ?? HG2061597 WN RF 蒸汽出口 ?? HG2061597 WN RF 出液口 ?? HG2061597 WN RF 冷卻水入口 ?? HG2061597 WN RF 冷卻水出口 ?? HG2061597 WN RF 排凈口 焊接 放空口 焊接 接管法蘭的設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)條件以及接管尺寸，管法蘭選用帶頸對(duì)焊法蘭，材料使用 16MnⅡ ，密封面型式為凸面。 計(jì)算開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng) 根據(jù) 文獻(xiàn) [2]規(guī)定，當(dāng)在設(shè)計(jì)壓力小于或者等于 的殼體上開(kāi)孔，兩相鄰開(kāi)孔中心距大于兩孔直徑和的兩倍，且接管公稱(chēng)直徑小于或等于 89mm 時(shí)，就可以不另行補(bǔ)強(qiáng)。很明顯，蒸汽進(jìn)出口，冷卻水出入口以及出液口需要進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算。其中蒸汽出入口和出液口的接管尺寸和公稱(chēng)壓力相同，可一起計(jì)算 開(kāi)孔直徑 mmCdd i 0 042) 1 4(2 ???????? （公式 213） mmDd i ??? 滿(mǎn)足等面積開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)的適用條件，故可用等面積法進(jìn)行計(jì)算 （ 1） 殼程接管的 計(jì)算步驟如下： ① 開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)所需的補(bǔ)強(qiáng)面積 查 文獻(xiàn) [2]接管材料使用 10 號(hào)鋼，在設(shè)計(jì)溫度 170℃下的許用應(yīng)力淮海工學(xué)院二〇一三屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 8 頁(yè) 共 32 頁(yè) ? ? MPat 104?? ， 殼 體 材 料 Q345R 在 設(shè) 計(jì) 溫 度 170 ℃ 下 的 許 用 應(yīng) 力MPatp 170][ ?? 。 強(qiáng)度削弱系數(shù) 170104][ ][ ??? tptrf ?? （公式 214） 接管有效厚度 mmCntet 7411 ????? ?? （公式 215） 前面殼體計(jì)算可知，開(kāi)孔殼體處的計(jì) 算厚度 ?? 開(kāi)孔所需的補(bǔ)強(qiáng)面積 A )()1(2 mmfdA ret ???????? ??? ??? （公式 216） ② 有效補(bǔ)強(qiáng)范圍 有效寬度 B 的計(jì)算如下： 取大值???????????? ???? mmdB mmdBntn ?? （公式 217） 所以 B 取 外側(cè)有效高度 1h 的計(jì)算如下： 取小值?????? ???? mmh mmdh nt 10614120 11 ? （公式 218） 所以 1h 取 外側(cè)有效厚度 2h 的計(jì)算如下： 取小值???? ???? 0 22 h mmdh nt? （公式 219） 所以 2h 取 0 ③ 有效補(bǔ)強(qiáng)面積 殼體有效厚度 mmCne 10414 ????? ?? （公式 220） 殼體多余金屬面積 1A 的計(jì)算如下： ? ?? ? ? ?? ?? ?? ? ? ?? ?2112mmfbBA reete??????????????? ????? （公式 221） 接管計(jì)算厚度 mmPdP ct ict ][2 ???? ???? ??? （公式 222） 接管多余金屬面積 2A 的計(jì)算如下： ? ?? ?2212 )(22 mmfChfhA retrtet ??????? ???? ??? （公式 223） 淮海工學(xué)院二〇一三屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 9 頁(yè) 共 32 頁(yè) 焊腳高度 h=6mm。 焊縫金屬截面積計(jì)算如下： 23 mmA ????? （公式 224） 有效補(bǔ)強(qiáng)面積 2321 1 8 5 1 64 8 0 3 mmAAAA e ??????? （公式 225） 需要補(bǔ)強(qiáng)的面積 24 1 6 31 8 5 61 6 1 9 mmAAA e ????? （公式 226） ④ 補(bǔ)強(qiáng)圈的設(shè)計(jì) 根據(jù)接管公稱(chēng)直徑 DN100，參考 文獻(xiàn) [4]取補(bǔ)強(qiáng)圈 D=200mm，內(nèi)徑 d=115mm。因 B=D，補(bǔ)強(qiáng)圈在有效補(bǔ)強(qiáng)范圍內(nèi)。 補(bǔ)強(qiáng)圈厚度 mmdD A 1634 ??????? （公式 227） 考慮到厚度負(fù)偏差以及圓整以及表 文獻(xiàn) [4]361。材料與殼體一樣用 Q345R。為了便于制造是準(zhǔn)備材料，補(bǔ)強(qiáng)圈的名義厚度可以取和殼體一致即 14mm。 （ 2） 管程冷卻水出入口的補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算： 開(kāi)孔直徑 mmCdd i 0 042) 1 4(2 ???????? mmDd i ??? 滿(mǎn)足等面積開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)的適用條件，故可用等面積法進(jìn)行 ① 開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)所需的補(bǔ)強(qiáng)面積 開(kāi)孔處殼體計(jì)算厚度 mmPDP ct ic ][2 ???? ???? ??? 查 文獻(xiàn) [2]接管材料使用 10 號(hào)鋼，在設(shè)計(jì)溫度 60℃下的許用應(yīng)力? ? MPat 112?? ，殼體材料 Q345R在設(shè)計(jì) 溫度 60℃下的許用應(yīng)力 MPatp 170][ ?? 。 強(qiáng)度削弱系數(shù) 170112][ ][ ??? tptrf ?? 接管有效厚度 mmCntet 7411 ????? ?? 開(kāi)孔所需的補(bǔ)強(qiáng)面積 A )()1(2 mmfdA ret ??????????? ??? ② 有效補(bǔ)強(qiáng)范圍 有效寬度 B 的計(jì)算如下： 取大值???????????? ???? mmdB mmdBntn ?? 所以 B 取 淮海工學(xué)院二〇一三屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 10 頁(yè) 共 32 頁(yè) 外側(cè)有效高度 1h 的計(jì)算如下： 取小值?????? ???? mmh mmdh nt 10812120 11 ? 所以 1h 取 外側(cè)有效厚度 2h 的計(jì)算如下： 取小值???? ???? 0 22 h mmdh nt? 所以 2h 取 0 ③ 有效補(bǔ)強(qiáng)面積 殼體有效厚度 mmCne 8412 ????? ?? 殼體多余金屬面積 1A 的計(jì)算如下： ? ?? ? ? ?? ?? ?? ? ? ?? ?2112mmfbBA reete??????????????? ????? 接管計(jì)算厚度 mmPdP ct ict ][2 ???? ???? ??? 接管多余金屬面積 2A 的計(jì)算如下： ? ?? ?2212 )(22 mmfChfhA retrtet ??????? ???? ??? 焊腳高度 h=6mm。 焊縫金屬截面積計(jì)算如下： 23 mmA ????? 有效補(bǔ)強(qiáng)面積 2321 mmAAAA e ??????? AAe? 所以不需要補(bǔ)強(qiáng)。 后端 管