【正文】 = （ b） 操作狀態(tài)螺栓設(shè)計(jì)載荷 pW 5 0 0 9 .1 3W??KN ??3 法蘭 圖 3 長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭 初始設(shè)定如下尺寸： 淮海工學(xué)院二○一三屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 10 頁(yè) 共 41 頁(yè) 公稱直徑 DN（ mm） D D1 D2 D3 ? H h R ?1 ?2 d 800 1116 1032 880 868 158 263 60 20 30 56 45 (1)法蘭力矩 （ a）預(yù)緊狀態(tài)的法蘭力矩 810388600 84 10a G G GWM F L L? ? ? ? ? ?N? mm LG———— 螺栓中心至 FG作用位置處的徑向距離， mm （ b）操作狀態(tài)的法蘭力矩 LFLFLFMGGTTDDp ??? = 6 4 10 77 10 88 10 104? ? ? ? ? ? ? ? = 10? N? mm 式中： FFpG?，按 GB1501998 有： 10 .5 6 2 0 .5 3 0 7 7DALL ?? ? ? ? ? ?mm ? ?1 6 2 3 0 8 4 8822AGT LLL ??? ??? ? ?mm 1 0 3 2 8 2 4 10422bGG DDL ? ?? ? ?mm LA ———— 螺栓中心至法蘭頸部（或焊接）與法蘭背面交點(diǎn)的徑向距離， mm Db ———— 螺栓中心圓直徑， mm DG ———— 墊片壓緊力作用中心圓直徑， mm FD ———— 作用于法蘭內(nèi)徑截面上的流體壓力引起的軸向力， 2 26D 0 .7 8 5 0 .7 8 5 8 1 6 8 4 .1 8 1 0icF D P? ? ? ? ? ?N FT ———— 液體壓力引起的總軸向力與作用于法蘭內(nèi)徑截面上的流體壓力所引起的軸向力之差， 4T 8. 4 10DFFF? ? ? ?N (2)法蘭設(shè)計(jì)力矩 法蘭設(shè)計(jì)力矩取以下大值： 淮海工學(xué)院二○一三屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 11 頁(yè) 共 41 頁(yè) ? ?? ?8891448. 73 7. 417001. 441 0 1 010MtfafpN m mN m mMM?? ? ? ? ? ? ?? ? ????? ???? 所以 90M 10?? N? mm (3)法蘭應(yīng)力 1 整體法蘭、帶勁松式法蘭以及按整體法蘭計(jì)算的任意式法蘭。管箱的結(jié)構(gòu)形式主要根據(jù)換熱器是否需要清洗或管束是否需要分程等因素來(lái)決定。為方便選材，可選折流板的材料為Q235B。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)將通過(guò)列管式反應(yīng)器的設(shè)計(jì)： （ 1）、掌握管式 反應(yīng)器機(jī)械設(shè)計(jì)的一般方法和步驟； （ 2）、熟悉和了解化工設(shè)備相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范； （ 3）、掌握化工設(shè)備通用零部件的選用方法； （ 4）、培養(yǎng)綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析、解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。 管式反應(yīng)器是一種適用于強(qiáng)放熱反應(yīng)的反應(yīng)設(shè)備。 ；；；；；；；；；；； 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢(shì) 我國(guó)自 20 世紀(jì) 80 年代引進(jìn)這一先進(jìn)技術(shù)后，由上?；ぱ芯吭骸⒛先A集團(tuán)設(shè)計(jì)院和鄭州工業(yè)大學(xué)在“七五”期間 承擔(dān)了管式反應(yīng)器的國(guó)家攻關(guān)項(xiàng)目，四川大學(xué)在“八五”、“九五”、“十五”期間也承擔(dān)了管式反應(yīng)器的國(guó)家攻關(guān)項(xiàng)目和有關(guān)基礎(chǔ)研究工作。 淮海工學(xué)院二○一三屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 4 頁(yè) 共 41 頁(yè) 5 確定折流板形式和數(shù)目 折流板的形式及材料 該管式反應(yīng)器的殼程流體流通截面積大，在殼程流體屬對(duì)流傳熱條件時(shí)，為增大殼程流體的流速，加強(qiáng)其湍動(dòng)程度，提高其表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，需要設(shè)置折流板。焊接系數(shù) ?? 。 性能從好到差：整體法蘭 任意式法蘭 松式法蘭 所以選整體法蘭形式比較好，已知管程的設(shè)計(jì)壓力為 ，設(shè)計(jì)溫度為300℃ ，選用長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭，材料為 16Mn，為了保護(hù)焊縫，采用襯環(huán)凹凸面密封，材料為 00Cr17Ni14Mo2。 7 選取標(biāo)準(zhǔn)件 選取接管 接管的一般要求 （ 1）接管應(yīng)與殼體內(nèi)表面平齊； （ 2）必要是可設(shè)置溫度計(jì)接口、壓力表及液面計(jì)接口； （ 3）接管與外部管線可采用焊接連接； （ 4）設(shè)計(jì)溫度在 300℃以上時(shí)，必須采用整體法蘭 。 換熱管金屬總截面積 錯(cuò)誤 ! 未找到引用源。 ? ? 殼程圓筒 10 0 .0 1 2 58000sifiDD??? ????? ??? ??? 查 GB15198圖 314 39。 需要螺柱面積： am pAA A???? 錯(cuò)誤 !未找到引用源。bsCp? __ __ bbapMM p??? 淮海工學(xué)院二○一三屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 27 頁(yè) 共 41 頁(yè) ν =ψ ___M 121mmm ???? ? G1 12(1 )1__ 4rGvQG? ?? ? /MPa ,23 (1 )__ 4 ( )rmvK Q G? ?? ?/MPa p 2114 vQG? ?? ?/MPa 管板應(yīng)力 2r ()ira DP u?? ? ? ?? /MPa 3[ ]tr?? 239。239。 所以符合要求螺柱設(shè)計(jì)載荷： 預(yù)緊狀態(tài)： 錯(cuò)誤 ! 未 找 到 引 用 源 。 ? 查圖 315 39。 22 2451 4 5 2 3 0 4 9 5 . 6 m m44nd? ?? ? ? ? 假定管板厚度 δ = 161mm 換熱管有效長(zhǎng)度 L=換熱管總長(zhǎng) 2δ 3=35002? 1613=3175mm 換熱管束模數(shù) 5tat iEn 1 . 7 7 1 0 5 7 3 6 7 . 8K = = = 3 9 9 8L D 3 1 7 5 8 0 0?? ?MPa錯(cuò)誤 !未找到引用源。 根據(jù) HG2059297選?。? 測(cè)壓口、放凈口、排氣口選用 ?? 規(guī)格的接管，長(zhǎng)為 150mm,重量為。 2 墊片的有效密封厚度 墊片的接觸寬度 N=12mm，所以密封寬度0 62Nb ??mm 當(dāng) 0 ? mm時(shí)， 0bb? 當(dāng) 0 ? mm時(shí)， ? 所以，有效密封寬度 0 6bb??mm 3 墊片壓緊力作用中心圓直徑 因?yàn)?0 6b? mm，所以 2 800 2 12 824GD D b? ? ? ? ? ?mm 4 墊片壓緊力 預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小墊片壓緊力 4 4 824 6 69 101 .17G a GF F D by? ? ? ? ? ? ? ? ?KN 操作狀態(tài)下需要的最小墊片壓緊力 淮海工學(xué)院二○一三屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 8 頁(yè) 共 41 頁(yè) 6 .2 8 6 .2 8 8 2 4 6 3 8 7 4 5 .1 6G p G cF F D b m p? ? ? ? ? ? ? ? ?KN 5 墊片寬度 墊片在預(yù)緊狀態(tài)下受到最大螺栓載荷作用，可因壓緊過(guò)度而失去密封性能。 因?yàn)?? ?0 .4 0 .4 1 4 4 0 .8 5 4 8 .9 6tcp ??? ? ? ? ?MPa 所以 ? ? cp 0 . 9 8 0 0 2 . 9 52 1 4 4 0 . 8 5 0 . 92 it cD p? ?? ?? ? ?? ? ??mm 設(shè)計(jì)厚度： 2 3 C??? ? ? ? ?mm 名義厚度： 1 10nd C??? ? ? ? ? ? ? ? ?mm 有效厚度： 21 10 3 CC??? ? ? ? ? ? ?mm 水壓試驗(yàn)校核筒體 水壓試驗(yàn)的壓力 ? ?? ? 1701 . 2 5 1 . 2 5 0 . 9 1 . 3 3144Tc tpp ??? ? ? ? ? ?MPa 因?yàn)樗畨涸囼?yàn)的壓力 Tcpp? ，為了防止容器產(chǎn)生過(guò)大的應(yīng)力，要求在試驗(yàn)壓力下圓筒產(chǎn)生的最大應(yīng)力不超過(guò)圓筒材料在試驗(yàn)溫度下屈服點(diǎn)的 90%。 常用的折流板有弓形和盤環(huán)形。隨著現(xiàn)代高科技的發(fā)展，我國(guó)研制的新型管式反應(yīng)器也必將趕上世界先進(jìn)水平，在化工界占有一席之地！ 20 世紀(jì) 60年代美國(guó) TVA公司將管式反應(yīng)器用于磷酸銨的氣液固三項(xiàng)系統(tǒng)，省掉了傳統(tǒng)的預(yù)中和工藝； 70 年代以來(lái)，許多國(guó)家在磷復(fù)合肥工業(yè)中相繼開(kāi)發(fā)了各種管式反應(yīng)器以及相應(yīng)的新流程，如德國(guó) UHDE 公司、西班牙 CROS 公司。 本畢業(yè)設(shè)計(jì)中， 通過(guò) 對(duì)該設(shè)備設(shè)計(jì)的相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)習(xí)，獨(dú)立的設(shè)計(jì)了管式反應(yīng)器。然而，隨著科技的不斷發(fā)展，新型的管式反應(yīng)器將被不斷地被研究出，為化工行業(yè)帶來(lái)方便。而且要求介質(zhì)必須是清潔的，否則沉淀物將會(huì)沉積在圓環(huán)后面，傳熱面積失效，一般用于壓力比較高而又清潔的介質(zhì)。 管箱的選擇 管箱由兩部分組成：短節(jié)與封頭； 把由管道來(lái)的管程流體均勻分布到各傳熱管把管內(nèi)流體匯集在一起送出換熱器。螺栓的規(guī)格為M45，數(shù)量 36個(gè)。 綜合考慮，選擇壓力型排管式分布器，其最大的優(yōu)點(diǎn)就是在受外界條件影響時(shí)，液體不會(huì)濺出。則由圖 321，取 錯(cuò)誤 !未找到引用源。51139。 1 111 6 m mbDD?? 1 1 1 6 8 5 1 1 3 2 .5 m m2GL ??? 錯(cuò)誤 !未找到引用源。e? =8mm 應(yīng)力計(jì)算 (1)內(nèi)壓引起的無(wú)加強(qiáng)圈膨脹節(jié)直邊段的周向薄膜應(yīng)力計(jì)算 0 .9 7 0 0 .5 6 0 .4 52 2 1 5 .6ez pp D km? ? ??? ? ???MPa 式中： p———— 設(shè)計(jì)壓力， MPa eD ———— 膨脹 節(jié)直邊段外直徑（即波根外徑）， mm k———— 系數(shù)， 1 20k 0 .5 61 .5 39。39。 t 2rr [1 ( 2 ) ] ( )2 is DkkPmu m m??? ?? ? ? ?/MPa 3[ ]tr?? _ aipp PDu??? ??/MPa [ ]tr?? 殼體法蘭應(yīng)力 淮海工學(xué)院二○一三屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 23 頁(yè) 共 41 頁(yè) 39。39。 定距管 定距管的規(guī)格同換熱管，其長(zhǎng)度同實(shí)際需要確定。 （ 3）平蓋封頭設(shè)計(jì)計(jì)算 選用材料為 16MnR，因?yàn)樵摲忸^為平蓋封頭，且管箱內(nèi)無(wú)隔板，所以淮海工學(xué)院二○一三屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 14 頁(yè) 共 41 頁(yè) 厚度按以下計(jì)算。 ??1 松式法蘭：指法蘭不直接固定在殼體上或者雖固定而不能保證與殼體作為一個(gè)整體承受螺栓載荷的結(jié)構(gòu)。 淮海工學(xué)院二○一三屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 5 頁(yè) 共 41 頁(yè) 折流板的管孔 由國(guó)標(biāo) 1511999 規(guī)定， 345?? 的換熱管的折流板孔直徑為 及允許偏差 ?? 。 圖 1 換熱管排列方式 采用正三角形排列，假設(shè)管板上管子排列的間距 a，與管子與管板的連接方法有關(guān)。Fixed tube sheet 目 錄 1 緒論????? ????????????????????????? 1 管式反應(yīng)器的特點(diǎn) ??????????????????????? 1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢(shì) ???????????????? 1 畢業(yè)設(shè)計(jì)目的 ?????????????????????????? 1 畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求 ?????????????????????? 1 2 確定換熱管數(shù)目?????????????????