【正文】 0 mm，數(shù)量不得少于 4根。 （ 2）防沖板的設(shè)置： 防沖板外表面到圓筒內(nèi)壁的距離，應(yīng)不小于接管外徑的 1/4； 防沖板的直徑或邊長，應(yīng)大于接管外徑 50 mm； 防沖板 的最小厚度：碳鋼 mm，不銹鋼 3 mm； 防沖板可采用三種固定形式：焊在定距管或拉桿上；焊在圓筒上；螺栓固定。 3．滑道 滑道的結(jié)構(gòu)有滑板、滾輪、滑條等形式。 工作壓力 Pw—— 指在正常工作情況下，容器頂部可能達到的最高壓力。當元件所承受的液柱靜壓力小于 5%設(shè)計壓力時，可以忽略液柱靜壓力。 試驗溫度 —— 進行壓力試驗時，殼體的金屬溫度。名義厚度為標注在圖樣上的厚度。一般為液壓試驗，以水、油等為試驗介質(zhì)，特殊情況下作氣壓試驗，以 N惰性氣體為試驗介質(zhì)。 4．壓力試驗前的應(yīng)力校核 （ 1）液壓試驗時：se eiTT Dp ??? ?? )( ??? （ 2）氣壓試驗時： se eiTT Dp ??? ?? )( ??? 符號： T? —— 壓力試驗時的應(yīng)力， Mpa s? —— 材料在試驗溫度下的屈服點， MPa 五、焊接接頭系數(shù) ? —— 指材料在焊接時，焊縫區(qū)的強度由于各種因素的影響而有所降低，為了保證安全，在材料的許用應(yīng)力前乘以一個系數(shù) ? ，這個系數(shù)就稱為焊接接頭系數(shù)。即在應(yīng)力分析中只考慮兩向薄膜應(yīng)力 ????, 而不考慮彎曲應(yīng)力和剪切應(yīng)力得到的理論。 2．當 20/ ?eoD ? 時 （ 1）用與第 1 條相同的步驟得到系數(shù) B 值；但當 ?eoD ? 時，應(yīng)按式 (519)計算系數(shù) A 值： 2)( eoD ??A (519) 系數(shù) A 時，取 A =。工藝參數(shù)為：換熱器內(nèi)徑 mmDi 600? ，殼程工作壓力為MPapw ? ，工作溫度為 CCt ??? 95~60 ，殼程介質(zhì)為水。170][。 [例 2]內(nèi)壓容器強度校核 有一臺擱置的舊換熱器，其材料為 Q235B，實測外徑為 Do=800mm，最小壁厚為 mmn ?? 。 [例 3]外壓容器校核 有一外壓容器，已知：設(shè)計外壓力 Mpap ? ，內(nèi)徑 mmDi 1800? ，圓筒的計算長度 mmL 3450? ，設(shè)計溫度 Ct ??250 ，壁厚附加量 mmC 2? ，材料為 16MnR,其彈性模數(shù) M P aE t ?? 。 一、強度計算 1．平蓋封頭 當平蓋封頭與筒體焊接時，按圓平板承受均布載荷考慮，用系數(shù) K 保證周邊支撐對強度的影響，其厚度計算式為： p? =Dc178。 ② 對管箱內(nèi)有隔板的平蓋厚度取式（ 52）和式（ 53）計算值中的較大者 313 )]/(684)/([ nGbGGtp dEDASEDP ???????? （ 5 ） 式中： E──材料設(shè)計溫度下的彈性模量， MPa； Ab─ ─實際使用的螺栓總截面積， mm2 ； dn──螺栓公稱直徑， mm。 4．碟形封頭 厚度按式（ 56）計算： ttit PDPM ][2 ???? ??? mm (56) 式中： iR ──碟形封頭球面內(nèi)半徑， mm； ir ──碟形封頭過渡區(qū)半徑， mm； M──應(yīng)力增強系數(shù)： M= 41 （ 3+ii rR ）。 對錐形封 頭大端還需按圖 51 判斷是否需要加強，如需加強，則加強段厚度按式（ 58）計算，且加強段長度應(yīng)不小于 ?? iD 。 換熱器的實際應(yīng)用中 ，封頭承受外壓情況較為少見。 對于碟形封頭，可用球冠部分內(nèi)徑作 iR 進行上述計算，而對橢圓形封頭，可取當量曲率半徑ii DKR ?? 進行計算，系數(shù) K 由表 53 查取。（具體計算不作要求） 例題講解 [例 4]內(nèi)壓容器封頭壁厚的確定 試確定內(nèi)壓容器封頭厚度。 二、一臺內(nèi)徑為 1200mm 的圓筒形容器。 三、有一承受內(nèi)壓的圓筒形容器， mmDi 20xx? ，最高工作壓力 MPap 2? 。其中，浮頭管板的計算將在下一節(jié)中介紹，本節(jié)主要介紹鉤圈及浮頭端蓋的強度計算。 管程壓力 Pt為正，殼程壓力 Ps為負時 按 （ 1） 計算浮頭蓋厚度，取計算壓力值為 Pt與 Ps 之和。 第五節(jié) 管 板 一、管板的力學(xué)模型及受力分析 管板是管殼式換熱器的主要部件之一，特別是在大直徑和高壓力的場合，準確合理的管板強度設(shè)計計算對換熱器的安全運轉(zhuǎn)、降低成本起著很重要的作用。 管板的受力分析 將換熱器各部件假想地分解開后，其各部件之間內(nèi)力 作用如圖 512 所示，共存在 14 個未知內(nèi)力：作用在封頭與法蘭之間的彎矩 hM 、徑向剪力 hH ，軸向力 hV ；作用在管板的圓形布管區(qū)與環(huán)形不布管區(qū)之間即半徑為 tR 處的彎矩 tM ，徑向力 tH ，軸向剪力 tV ；作用在環(huán)形的不布管區(qū)與殼 體法蘭之間即半徑為 R 處的彎矩 RM ，徑向剪力 RH ，軸向力 RV ；作用在殼體法蘭與殼體之間的彎矩 SM 、徑向剪力 SH ，軸向力 SV ；作用在墊片上的軸向內(nèi)力 GV 與作用在螺栓圓上的螺栓力 bV 。 膨脹節(jié)的類型很多，計算方法也較多，本節(jié)主要介紹應(yīng)用最多的 U形膨脹節(jié)（不帶加強裝置）的常規(guī)計算方法。 3．應(yīng)力評定 對殼壁應(yīng)力 s? ，管壁應(yīng)力 t? ,管子與管板連接處的拉脫力 q 應(yīng)滿足： s? =sAFF 21? ≤ ? ? ?? ?ts2 (533) t? = naFF 31 ?? ≤ ??tt?2 (534) 當 t? 0 時，還要求 | t? | cr][? q = ][qldat ??? ??? 當應(yīng)力評定中有一項或幾項不能滿足要求時，就需要設(shè)置膨脹節(jié)或調(diào)節(jié)有關(guān)尺寸。 4。設(shè)計溫度與設(shè)計壓力一起作為設(shè)計載荷條件。即標注在圖樣上的厚度。時，應(yīng)采用 帶過渡段的折邊 結(jié)構(gòu)。 13．受均布載荷圓板，板中的最大彎曲應(yīng)力 σ max與半徑和厚度之比 R/δ 的 （ a） 成正比。 （ a） 14 mm (b) 13 mm (c) mm (d) 前三項選擇都不對 17．外壓容器設(shè)置加強圈的目的是為了 （ d） 。 (a) 平方 （ b） 三次方 （ c）一次方 （ d） 次方 15．某壓力容器殼體的計算厚度為 mm，有效厚度為 mm，則該容器 （ a） 。 11．外壓容器的臨界壓力式指 外壓容器剛剛失穩(wěn)時所對應(yīng)的壓力 。時，可以采用 無折邊 結(jié)構(gòu)。 7．設(shè)計厚度指 計算厚度 與 腐蝕裕量 之和。當元件所承受的液柱靜壓力 小于 5% 設(shè)計壓力時，可忽略不計。 2．設(shè)計壓力指 設(shè)定的 容器頂部的最高壓力，與相應(yīng)的設(shè)計溫度一起作為設(shè)計載荷條件，其值 不低于 工作壓力。 1．計算溫差引起的軸向應(yīng)力 1F 1F = ? ? ? ?? ?tss tsssstt n a EEAEEnaAdd ? ???????? 00 ???? N (529) 式中： st dd, ──管子與殼體材料的線膨脹系數(shù)， C01 ； st??, ──管子與殼體的操作壁溫，℃； 0? ──換熱器的安裝溫度，通常取常溫，℃。 二、管板的設(shè)計計算 （摘自 GB1511999） 1．管板的名義厚度應(yīng)不小于下列三者之和 ： (1) 管板的計算厚度或最小厚度（按表 56 選?。┲械淖畲笾?； (2) 殼程腐蝕裕量或結(jié)構(gòu)開槽深度中的最大值； (3) 管程腐蝕裕量或分程隔板槽深度中的最大值。本書主要介紹我國 GB1511999 中對管殼式換熱器管板的計算方法。 二、鉤圈的設(shè)計計算 鉤圈分 A型與 B 型兩種，其設(shè)計方法各不相同，當采用如圖 510 所示的 A 型鉤圈時，計算步驟為： （ 1）計算直徑比fifo DDK?； （ 2）計算系數(shù) )(11 22 ????? K KKKY ； （ 3）計算 :GL )]([ fiebG DDDL ??? ； （ 4）計算力矩 M： GLWM ?? ； 式中： W的計算值同上。 （ 2）按 Ps（外壓）作用下計算浮頭蓋厚度： ① 假設(shè) δ n，令 δ e=δ nc，定出 Ro/δ e（ RO為球面封頭外徑）； ② 用eRA ?0? 計算出 A 值； ③ 根據(jù)所用材料選用圖 55～圖 58，在圖的下方找出系數(shù) A，若 A值落在設(shè)計值溫度下材料線的右方，則過此點垂直 上移，與設(shè)計溫度下的材料線相交（遇中間溫度值用內(nèi)插法），再過此交點水平方向右移，在圖的右方得到系數(shù) B，并按式（ 523）計算許用外壓力 [P]: ?][PeoRB? (523) 若所得 A 值落在設(shè)計溫度下材料線的左方，則用式（ 524）計算許用外壓力 [P]： ?][P 2)( eoRE? (524) ④ [P]應(yīng)大于或等于 Ps，否則須再假設(shè)名義厚度 δ n，重復(fù)上述計算，直到 [P]大于且接近 Ps 為止。試驗算容器的強度夠不夠。筒體采用雙面對接焊，局部探傷。 所以本題可以選用標準橢圓形封頭。在某些場合還需要計算平蓋的撓度。目前外壓封頭的穩(wěn)定性計算建立在球形殼體承受均布外壓的彈性失穩(wěn)分析基礎(chǔ)上，并結(jié)合實驗數(shù)據(jù)給出半經(jīng)驗的臨界壓力計算公式，但將它們直接用于設(shè)計還欠成熟，因此，設(shè)計中仍采用類同外壓圖算法的一些近似方法。 對折邊錐形封頭錐體大端過渡區(qū)壁厚按式（ 59）計算： ttitc PDPK ][2 ????? ??? mm (59) 與過渡區(qū)相連接處的錐體壁 厚按式（ 510）計算： ? =ttit PDPf ][2 ???? ?? mm （ 510） 式中： cK ──系數(shù)，按表 52 查??； f ──系數(shù)， ? ?c os2 )c os1(21 ??? iDrf ； r ──折邊錐殼大端過渡段轉(zhuǎn)角半徑， mm。 ?cos1 mm (57) 式中： ? ──錐殼半頂角，（176。 2．球形封頭 厚度按式（ 54）計算： )][4( ) ttit PDP ??? ??? mm (54) 3．橢圓形封頭 厚度按式（ 55）計算： )][2( ttit PDPK ???? ??? mm (55) （ * 要求掌握） 式中 ： K──形狀系數(shù)： ])2/(2[61 2ii hDK ??； ih ──封頭曲面深度， mm。 當平蓋封頭與筒體用螺栓連接時：（相對于 1 式，要考慮法蘭力矩的作用，用系數(shù) K 進行調(diào)節(jié)） ① 對管道內(nèi)無隔板的平蓋厚度按式（ 52）計算： p? = DG178。 第三節(jié) 平蓋及曲面封頭 平蓋和封頭作為換熱器的受壓元件，其內(nèi)壓強度與外壓穩(wěn)定計算均與普通的壓力容器相同，可以按常規(guī)壓力容器進行設(shè)計?，F(xiàn)想使用這臺換熱器，其殼程工狀為：使用溫度為常溫，工作壓力為 ，介質(zhì)為水，問這臺舊換熱器的殼體是否滿足強度要求？如強度不夠，該殼體的最大工作壓力是多少？ 【解】 （ 1）確定參數(shù) ,1 1 3][,8 0 0,4 ????? ??? M P ammmmDM P ap no mmCmmCCC ne ,11021 ?????????? ?? （ 2）強度校核： M P aDp e eo )(42 )( ??? ????? ?? ?? 因為 11 3][ 7 ??? ?? ，所以 該殼體不滿足強度要求，須降低使用壓力。 tM PammDM Pap tid ?? 取腐蝕裕量 mmc 12 ? （ 3）計算壁厚： ? ? )( ][2 mmPDP dtidc ???? ?????? ??? 根據(jù)計算壁厚 ，加上 C2 后為 ，查鋼板厚度負偏差表得 mmC ? ，故： )( mmCCC dc ???????? ?? 向上圓整后取名義厚度為： mmn 7?? （ 4）校核水壓試驗強度： 水壓試驗壓力： M P apptT ][ ][ ????? ?? 應(yīng)力校核：se eiTT Dp ??? ?? )( ??? 上式中： M P ammC