【正文】 11 預(yù)防管束發(fā)生震動破壞的措施 現(xiàn)代工業(yè)趨向于發(fā)展大型設(shè)備和高流速操作，這使得震動成為可能。；折流板與殼體間隙，=。當(dāng)換熱管外徑大于等于19mm時，定距管外徑與換熱管相同，取Φ192mm，材料為20鋼。根據(jù)GB1511999 ，表C和44，應(yīng)該布置至少4根拉桿，拉桿的直徑應(yīng)為d=16mm；其長度根據(jù)需要而定。開孔直徑 對于內(nèi)徑，當(dāng)筒體開孔直徑，且時，滿足等面積開孔補強計算的適用條件，且因接管（選20鋼無縫鋼管）已定，故采用等面積法進行開孔補強計算。 根據(jù)參考資料《過程裝備設(shè)計》表414，允許不另行補強的最大接管為Φ89mm。即圓整為48mm。查GB1511999, ，附錄J，表J2得，換熱管單位長度重量m=，則總重量M=nlm=；查GB1511999, ，附錄J，表J1得，一根換熱管管壁金屬的橫截面積a= 。查GB151—1999, ,表33，得換熱管最小伸出長度=；最小坡口深度=2mm；查GB150—1998, 表43表34管板許用應(yīng)力鋼號鋼板標(biāo)準(zhǔn)壁厚mm常溫強度指標(biāo)設(shè)計溫度下許用應(yīng)力 MPa MPa MPa20GB8136390245130查GB150—1998, 表F5 20號鋼在150℃的彈性模量為=200管子外徑d=25mm 管子壁厚= 管子根數(shù)n=366mm查GB151—1999, 在布管范圍內(nèi)，因設(shè)置隔板槽和拉桿結(jié)構(gòu)的需要，而未能被換熱管支撐的面積其中：—— 沿隔板槽一側(cè)的排管根數(shù)，參考《換熱器設(shè)計手冊》表1225 n=15S—— 換熱管中心距 S =32 mm；查GB151—1999, ,表12Sn —— 隔板槽兩側(cè)相鄰管中心距，查GB151—1999, , Sn =44mm管子金屬總截面積mm2換熱管的有效長度為管端伸出長度，查GB151—1999, ，表33 =管子設(shè)計溫度下的彈性模量=200設(shè)計溫度下許用應(yīng)力=130 MPa管子設(shè)計溫度下屈服點查GB150—1998, 表F2 =210MPa管子回轉(zhuǎn)半徑mm管子受壓失穩(wěn)當(dāng)量長度查GB151—1999, ,圖32系數(shù)當(dāng)，則換熱管穩(wěn)定許用應(yīng)力換熱管穩(wěn)定性合格。 假設(shè)，令 而，則 那么系數(shù)A= ，查GB1501998圖65得B=145MPa；許用外壓力= 大于且接近Pc=上述名義厚度假設(shè)合適。焊接接頭系數(shù).1. 浮頭墊片及螺栓計算（1） 浮頭墊片的選用及計算 由JB/T47002000,表2，根據(jù)匹配要求，結(jié)合HG20580～205851998附錄A，故浮頭墊片選用纏繞墊片；由JB/T47191992，選用0Cr13鋼帶+特制石棉，凸密封面應(yīng)帶內(nèi)加強環(huán)；由JB/T47191992，表4 ，當(dāng)DN=800，PN=（單位：mm）：內(nèi)徑：=760 外徑：=764由JB/T47052002，圖1，結(jié)構(gòu)如下：圖36 纏繞墊片（帶內(nèi)加強環(huán)）查GB1501998，表92，對于內(nèi)填石面纏繞式金屬，有：墊片系數(shù)m=3，比壓力y=69MPa.標(biāo)記：墊片 B JB/T47191992A墊片有效密封寬度：墊片外徑/內(nèi)徑/厚度，按GB1501998，表91，壓緊面形式1a，則，那么有效密封寬度B墊片壓緊力作用中心圓直徑：因 ，則取墊片接觸外徑減去2，==7922=C 墊片壓緊力① 預(yù)緊狀態(tài)需要的最小墊片壓：② 操作狀態(tài)需要的最小墊片壓緊力：（2）螺栓計算（參見GB1501998，）選用等長雙頭螺栓，查JB/T47002000,表2，根據(jù)螺栓材料40Cr選螺母材料為45；A螺栓載荷a. 預(yù)緊狀態(tài)需要的最小螺栓載荷： b．操作狀態(tài)需要的最小螺栓載荷： B螺栓面積a． 預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小面積： ——常溫下螺栓材料的許用應(yīng)力，=212Mpa；設(shè)計溫度150℃下螺栓材料的許用應(yīng)力=171Mpa，則預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小面積：， b．操作狀態(tài)下需要的最小面積：c．需要的螺栓面積：d．實際的螺栓面積： 故滿足設(shè)計要求。③螺栓設(shè)計載荷a．預(yù)緊狀態(tài)螺栓設(shè)計載荷 b．操作狀態(tài)螺栓設(shè)計載荷： （參見GB1501998，）①法蘭力矩：a. 預(yù)緊狀態(tài)下的法蘭力矩：力臂 其中，——螺栓中心圓直徑==915mm則： 由GB1501998表94，得 ； 其中——螺栓中心法蘭頸部與法蘭背面交點的徑向距離，即 =91580016=99mm 那么作用于法蘭內(nèi)徑截面上的流體壓力引起的軸向力：流體壓力引起的總軸向力與作用于法蘭截面上的流體壓力引起的軸向力之差： 故： ② 法蘭設(shè)計力矩 ——常溫下法蘭材料許用應(yīng)力；——設(shè)計溫度下法蘭材料許用應(yīng)力；查GB1501998，表95,法蘭材料為16Mn，設(shè)計溫度為150℃，則=150 Mpa，=152Mpa。當(dāng)㎜時，等于墊片接觸的外徑減去2b，DG=D2b=8652=849mm C 墊片壓緊力，由GB15098知： ⑴預(yù)緊狀態(tài)需要的最小墊片壓： FG=FA==849869=105N 操作狀態(tài)需要的最小墊片壓緊力：FG=Fp==84983=105N（參見GB1501998，）常見的普通螺栓連接是在被連接件上開通孔，插入螺栓后在螺栓的另一端擰上螺母。壓力容器法蘭用的雙頭螺柱有A型和B型兩種，A型螺柱無螺紋部分的直徑等于螺紋外徑，B型螺柱無螺紋部分直徑等于根徑，且中間無螺紋部分與螺紋段之間要有過渡圓弧。 由HG20583—1998《鋼制壓力容器結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)定》表，通常采用長頸對焊法蘭和平焊法蘭，我們選用長頸對焊法蘭（整體式），采用凹凸面連接，F(xiàn)M形式，其結(jié)構(gòu)圖如下：圖32 管箱法蘭結(jié)構(gòu)由DN=800mm，PN=,可查得如下參數(shù)：表32 法蘭數(shù)據(jù)（單位：mm）H96091587686686348115haRd35211816261227對應(yīng)的螺柱規(guī)格M24，數(shù)量24，對接筒體最小厚度=10mm。如圖23所示：圖31由JB/ T4746—2002《鋼制壓力容器用封頭》得：DN=800，總深度H=225mm,內(nèi)表面積A= ，容積V= 。設(shè)計溫度下圓筒的最大允許工作壓力Pw=2δeσt?（Di+δe）=210170+10=： 筒體水壓試驗壓力Pt= 式中σσt取各元件許用應(yīng)力比的最小值，通過比較知，通體的應(yīng)力比最小，所以：Pt=170170=2MPa 根據(jù)GB1511999 P14中規(guī)定，為使液壓試驗時容器材料處于彈性狀態(tài)，在壓力試驗前必須按下列式子校核試驗時圓筒的薄膜應(yīng)力:σT=pr(Di+δe)2δe≤ 代入數(shù)據(jù)得：σT=2(800+10)20=81MPa81馬趴≤345=,水壓試驗合格。③、管板和平蓋上開槽時，可把高出隔板槽底面的金屬作為腐蝕余量，但當(dāng)腐蝕余量大于槽深時，還應(yīng)該加上兩者的差值。校核傳熱面積S計39。暫時按照單殼程，多管程進行計算△t1=T2T1=4030=10℃△t2=T4T3=14040=100℃因△t1△t2=10100=2因此用對數(shù)平均溫度差來表示，逆流時平均溫度差為：?tm‘=△t2△t1ln△t2△t1=10010ln10010=39℃則R=△t2△t1=10010=10P=T3T1T4T1=10110=由P，R值查《化工原理》P233對數(shù)平均溫度差校正系數(shù)圖419得溫度校正系數(shù)φ?t=?tm=φ?t?tm‘=39=℃，取整得32℃根據(jù)冷卻器重介質(zhì)特性，查[25]《換熱器設(shè)計手冊》P105附錄2，可知總傳熱系數(shù)推薦值為279～709W/(m2?℃),初選總傳熱系數(shù)K選=300 W/(m2?℃)。這種換熱器結(jié)構(gòu)也比較簡單，重量較輕，適用于高溫高壓的工作場合?！?）水994103雜醇油825103大體選用管殼式換熱器。主要包括它的方案選型，零部件的設(shè)計，附件的選擇和其制作等眾多內(nèi)容。在當(dāng)今這個能源匱乏的社會中能源是當(dāng)前人類面臨的重要問題之一,能源的開發(fā)、轉(zhuǎn)換及其能源的充分利用已成為各國的重要課題,而換熱器是能源利用過程中必不可少的設(shè)備,換熱器是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設(shè)備，又可以稱為熱交換器。在化工生產(chǎn)中其可作為加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器和再沸器等。根據(jù)文獻(xiàn)資料GB1501998《鋼制壓力容器》、GB1511999《管殼式換熱器》和《換熱器設(shè)計手冊》等標(biāo)準(zhǔn)對浮頭式換熱器組成的各零部件結(jié)構(gòu)與強度進行設(shè)計校核，其中最主要的部件包括了筒體、封頭、管箱、鉤圈式浮頭以及鞍座等。此外，換熱器廣泛應(yīng)用于各種工況條件，高溫高壓，低溫低壓均可。大四的畢業(yè)設(shè)計我想正是我們鍛煉理論聯(lián)系實際的一個契機，我會珍惜這次機會努力把這次設(shè)計做好，給我的大學(xué)生涯畫上圓滿的句號。同時根據(jù)熱補償方法的不同管殼式換熱器有以下分類，并且我們將在下面選出本次設(shè)計的換熱器種類。當(dāng)管子受熱或受冷時，管束連同浮頭都可以自由伸縮，而與外殼的膨脹無關(guān)。=QK△tm=10330039=而為了保證其可靠性，一般應(yīng)使換熱器面積裕度大于15%25%取S0==。運用顧毓珍公式得：λc=+=?P1=λcLdρu22=994=?P2=3ρu22=3994=則∑?Pc=+21=10kPa則管程壓強降符合設(shè)計要求。⑥、拉桿、定距管、折流板和支持板等非受壓元件，一般不考慮腐蝕余量。 管箱圓筒短節(jié)的計算： 考慮介質(zhì)腐蝕性相同的原則，且對于同種材料易于焊接的特性，選擇管箱的材料也為16MnR，其厚度計算方法與筒體相同，此時16MnR的許用應(yīng)力值為σt=170MPa，故在此設(shè)計溫度下，管箱短節(jié)的計算厚度為：δ1=8002170= 考慮腐蝕余量和最小厚度的要求，取名義厚度為δn1=12mm。 設(shè)計厚度名義厚度圓整后可取=12mm。為防止松散，把金屬帶的始端及末端焊勞。A型雙頭螺柱，只在兩端車有螺紋2，中間螺桿部分的直徑等于螺紋外徑。這種連接能精確固定被連接件的相對位置，并能承受橫向載荷，但孔的加工精度要求較高。b． 徑向應(yīng)力，符合設(shè)計要求。球冠形封頭，浮頭法蘭應(yīng)分別在管程壓力Pt作用下和殼程壓力Ps作用下進行內(nèi)壓和外壓的設(shè)計計算，取其大者為計算厚度。兩個半圓環(huán)合在一起，與浮頭法蘭用螺栓連接，夾持住浮動管板。管板除了與管子和殼體連接外，還是換熱器的一個重要受壓元件。C各元件材料及其設(shè)計數(shù)據(jù)管板材料在設(shè)計溫度下（150℃）的許用應(yīng)力 [σ]rt=147MPa；管板材料設(shè)計溫度下彈性模量，MPa Ep=180000MPa管板許用拉脫力按GB1511999表26， [q]=[σ]tt=147=A結(jié)構(gòu)參數(shù)計算管板布管區(qū)面積At 正方形排