【正文】 根據(jù)設(shè)計要求筒體材料選擇 Q345R，取設(shè)計壓力 。根據(jù)國標(biāo) 1501998查得設(shè)計壓力下許用 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接接頭（局部無損檢測 ），根據(jù)參考 文獻 [2]， 取 焊縫系數(shù)為 ， 估計厚度在 8mm 到 25mm，取 厚度負偏差 mmC ? ，腐蝕裕量mmC ? ， mmCCC 421 ??? 。 計算厚度 ? ? mmPDP ct ic ???? ???? ??? （公式 23）工藝要求需要取 計算壓力 cp 取設(shè)計壓力 ，以下計算皆如此 設(shè)計厚度 mmCd ????? ?? （公式 24） 根據(jù) 文獻 [1]查得公稱直徑在 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 設(shè)備用 于非極度危害的介質(zhì)，所以不需要進行氣密性 試驗，但需要做液壓試驗。 ? ?? ? ???t?? ? ?? ? MP aPMP aPP Ctct ?????????? ?? （公式 25） 液壓試驗產(chǎn)生的應(yīng)力 ? ? ? ?? ? MP aDPeeitt 41460042 ??? ?????? ? ?? （公式 26） ? ? M P aM P at ????? （公式 27） 因此所選封頭的強度足夠。 淮海工學(xué)院二〇一三屆本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 5 頁 共 32 頁 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 [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 [1]表 45 可知，拉桿公稱直徑為 mmd 12? 的拉桿，拉桿螺紋公稱直徑 mmdn 12? ， mmLa 15? ， mmLb 50? ， bL 取 100mm。 2?b 。 根據(jù) 參考 文獻 [1]選取 219?? 的定距管，材料采用 10號鋼，長度按實際情況而定。 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 1 8 06 0 ??? （公式 28） 根據(jù) 文獻 [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（論文） 第 6 頁 共 32 頁 折流板板數(shù) 塊1111212503000 ?????N （公式 210） 根據(jù)浮頭換熱器的特點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 [1]表 35 管空直徑取 。 右端管箱的設(shè)計 分程 隔板 的設(shè)計 根據(jù) 文獻 [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 封頭采用橢圓形封頭，材料為 Q345R。設(shè)計壓力下許用應(yīng)力 170MPa 承受內(nèi)壓 ，公稱直徑為 600mm。 封頭計算厚度 ? ? mmPDP ct c i ????? ???? ??? 封 （公式 211） 設(shè)計厚度 ????? 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》上冊，表 226，對于內(nèi)徑 600mm，厚度 12mm 的標(biāo)準橢圓形封頭，曲面高度 150mm，直邊高度 40mm。容積 179。，質(zhì)量 45kg。 封頭的壓力試驗 設(shè)備用于非極度危害的介質(zhì)，所以不需要進行氣壓試驗，但需要做液壓試驗。 ? ?? ? ???t?? ? ?? ? MP aPMP aPP ctct ?????????? ?? 液壓試驗產(chǎn)生的應(yīng)力 ? ? ? ?? ? MP aDPeeitt ??? ?????? ? ?? ? ? M P aM P at ????? 因此所選封頭的強度足夠。 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（論文） 第 7 頁 共 32 頁 管箱法蘭的設(shè)計與選取 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 [4]表 314 和 文 獻[6] ，選取長頸對焊法蘭。密封面形式選用凹面。材料為 ⅡMn16 ，法蘭為 FM 6004，質(zhì)量 G=85kg。對應(yīng)的墊片采用纏繞墊片 . 接管與管法蘭的設(shè)計 接管的設(shè)計 對于內(nèi)徑 mmDi 1500? 的圓筒，開孔的最大直徑 2/iDd? ，且 mmd 520? 。這里筒體直徑 600mm，開孔的最大直徑 d=300mm。按照工藝，接管如下表： 表 2 管口表 名 稱 公稱尺寸 公稱壓力 連接標(biāo)準 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 根據(jù)設(shè)計條件以及接管尺寸，管法蘭選用帶頸對焊法蘭，材料使用 16MnⅡ ，密封面型式為凸面。 計算開孔補強 根據(jù) 文獻 [2]規(guī)定，當(dāng)在設(shè)計壓力小于或者等于 的殼體上開孔，兩相鄰開孔中心距大于兩孔直徑和的兩倍，且接管公稱直徑小于或等于 89mm 時，就可以不另行 補強。很明顯，蒸汽進出口，冷卻水出入口以及出液口需要進行補強計算。其中蒸汽出入口和出液口的接管尺寸和公稱壓力相同，可一起計算 開孔直徑 mmCdd i 0 042) 1 4(2 ???????? （公式 213） mmDd i ??? 滿足等面積開孔補強的適用條件，故可用等面積法進行計算 （ 1） 殼程接管的 計算步驟如下： ① 開孔補強所需的補強面積 查 文獻 [2]接管材料使用 10 號鋼，在設(shè)計溫度 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（論文） 第 8 頁 共 32 頁 ? ? MPat 104?? ，殼體材料 Q345R 在設(shè)計溫度 170 ℃下的許用應(yīng)力MPatp 170][ ?? 。 強度削弱系數(shù) 170104][ ][ ??? tptrf ?? （公式 214） 接管有效厚度 mmCntet 7411 ????? ?? （公式 215） 前面殼體計算可知，開孔殼體處的計算厚度 ?? 開孔所需的補強面積 A )()1(2 mmfdA ret ???????? ??? ??? （公式 216） ② 有效補強范圍 有效寬度 B 的計算如下： 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 的計算如下： 取小值???? ???? 0 22 h mmdh nt? （公式 219） 所以 2h 取 0 ③ 有效補強面積 殼體有效厚度 mmCne 10414 ????? ?? （公式 220） 殼體多余金屬面積 1A 的計算如下： ? ?? ? ? ?? ?? ?? ? ? ?? ?2112mmfbBA reete??????????????? ????? （公式 221） 接管計算厚度 mmPdP ct ict ][2 ???? ???? ??? （公式 222） 接管多余金屬面積 2A 的計算如下： ? ?? ?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（論文） 第 9 頁 共 32 頁 焊腳高度 h=6mm。 焊縫金屬截面積計算如下： 23 mmA ????? （公式 224） 有效補強面積 2321 1 8 5 1 64 8 0 3 mmAAAA e ??????? （公式 225） 需要補強的面積 24 1 6 31 8 5 61 6 1 9 mmAAA e ????? （公式 226） ④ 補強圈的設(shè)計 根據(jù)接管公稱 直徑 DN100，參考 文獻 [4]取補強圈 D=200mm，內(nèi)徑 d=115mm。因 B=D，補強圈在有效補強范圍內(nèi)。 補強圈厚度 mmdD A 1634 ??????? （公式 227） 考慮到厚度負偏差以及圓整以及表 文獻 [4]361。材料與殼體一樣用 Q345R。為了便于制造是準備材料，補強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強計算： 開孔直徑 mmCdd i 0 042) 1 4(2 ???????? mmDd i ??? 滿足等面積開孔補強的適用條件，故可用等面積法進行 ① 開孔補強所需的補強面積 開孔處殼體計算厚度 mmPDP ct ic ][2 ???? ???? ??? 查 文獻 [2]接管材料使用 10 號鋼，在設(shè)計溫度 60℃下的許用應(yīng)力? ? MPat 112?? ，殼體材料 Q345R在設(shè)計溫度 60℃下的許用應(yīng)力 MPatp 170][ ?? 。 強度削弱系數(shù) 170112][ ][ ??? tptrf ?? 接管有效厚度 mmCntet 7411 ????? ?? 開孔所需的補強面積 A )()1(2 mmfdA ret ??????????? ??? ② 有效補強范圍 有效寬度 B 的計算如下： 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（論文） 第 10 頁 共 32 頁 外側(cè)有效高度 1h 的計算如下： 取小值?????? ???? mmh mmdh nt 10812120 11 ? 所以 1h 取 外側(cè)有效厚度 2h 的計算如下： 取小值???? ???? 0 22 h mmdh nt? 所以 2h 取 0 ③ 有效補強面積 殼體有效厚度 mmCne 8412 ????? ?? 殼體多余金屬面積 1A 的計算如下： ? ?? ? ? ?? ?? ?? ? ? ?? ?2112mmfbBA reete??????????????? ????? 接管計算厚度 mmPdP ct ict ][2 ???? ???? ??? 接管多余金屬面積 2A 的計算如下： ? ?? ?2212 )(22 mmfChfhA retrtet ??????? ???? ??? 焊腳高度 h=6mm。 焊縫金屬截面積計算如下： 23 mmA ????? 有效補強面積 2321 mmAAAA e ??????? AAe? 所以不需要補強。 后端 管板的設(shè)計