【文章內(nèi)容簡介】 板的設(shè)計 筒體法蘭與墊片的選擇 根據(jù)文獻 [4]表 314 和 文獻 [6] ，筒體法蘭選擇與管箱法蘭相同的長頸對焊法蘭。密封面形式選用凹面。材料為 ?MnR16 ，法蘭為 FM 6004，質(zhì)量 G=85kg。對應(yīng)的螺柱為 22024?M ，數(shù)量為 32 個。螺母采用 M24，數(shù)量為 采用纏繞墊片 . 固定管板兼做凸面法蘭，材料為 Q345R。因為管板兼做法蘭，所以管板與密封面相配的尺寸應(yīng)按所選的法蘭的相應(yīng)的尺寸來確定。 右端 管板的尺寸計算 （ 1） dP 為設(shè)計壓力，因不能保證 tP 、 sP 在任何情況下都能同時作用，故 dP淮海工學院二〇一三屆本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 11 頁 共 32 頁 應(yīng)取 tP 、 sP 中大值 , dP = sP = （ 2）設(shè)計溫度按 文獻 [2]1998 的 及 文獻 [1]的 規(guī)定，應(yīng)取不低于元件的金屬溫度 ,但在管板計算中無法保證管、殼程介質(zhì)同時作用 。且管板的金屬溫度很難計算 ,故一般取較高側(cè)的設(shè)計 溫度，所以選 170℃。 管子的參數(shù)： 管子的外徑 d=19mm，厚度 t? =2mm。換熱管中心距 S=25mm，隔板槽兩側(cè)相鄰管中心距 nS =38mm。換熱管根數(shù) n=286，管熱管長度 tL =3000mm。 查 文獻 [2]1998 表 F5 得換熱管設(shè)計溫度下的彈性模量 MPaEt ?? 查 文獻 [2]1998 表 43 得換熱管設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力 ??tt? =105MPa 設(shè)計溫度下?lián)Q熱管材料的屈服點 ??ts? =163MPa 管板的參數(shù)： 管板材料取 Q345R（正火） 查 文獻 [2]1998 附表 F5 得： 設(shè)計溫度下的彈性模量 pE = 105MPa 查 文獻 [2]1998 表 41 得： 設(shè)計溫度下許用應(yīng)力 ??tr? =154MPa 許用拉脫應(yīng)力 ??q = ??tt? = 105= 管板強度削弱系數(shù) μ = 管板剛度削弱系數(shù) η = 換熱管與管板脹接長度或焊接高度 l=3mm 結(jié)構(gòu)參數(shù)及系數(shù)得確定 (1)墊片壓緊作用中心圓直徑 DG 查 文獻 [6]表得 GoD =665mm GiD =625mm ? ? mmmmNb 0 ??????? （公式 228） 所以 mmbb o ???? （公式 229） GD = GoD 2b=6652 8=649mm （公式 230） (2) dA 因設(shè)置隔板槽或拉桿而未能被換熱管支承得面積 ? ? ? ? 26 1 7 425382519 mmSSSnA nd ???????? （公式 231） (3)管板布管區(qū)面積 tA 222 1 8 4 9 2 56 1 7 4252 8 6 mmAnSA dt ?????? （公式 232） (4)管板布管區(qū)當量直徑 tD 淮海工學院二〇一三屆本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 12 頁 共 32 頁 mmAD tt ???? ? （公式 233） (5)管子總截面積 na na= ? ?tt dn ??? ? = 0 5 3 3)219( mm????? （公式 234） mma ?? （公式 235） （ 6）換熱管有效長度 L，設(shè)管板的名義厚度為 50mm 289422 ???? lLL nt ? mm （公式 236） （ 7）管束模數(shù) 94 5 ?? ???? ttt LD naEK （公式 237） （ 8）管束無量綱剛度 054 6~ 5 ????? ptt EKK ? （公式 238） （ 9）無量綱壓力 ][~ ????? trda PP ?? （公式 239） （ 10）布管區(qū)內(nèi)開孔的面積 2221 mmdnAA t ??????? ? （公式 240） （ 11）系數(shù) ?? Ana? （公式 241） 4 9/ 8 5/ ??? Gtt DD? （公式 242） （ 12）系數(shù) C， weG 根據(jù) )()(~/~ 21312131 ??aPK 和 ??t? 在 文獻 [1]中查圖 23 和圖 24 得到 ?C ?weG (13)換熱管穩(wěn)定許用應(yīng)力 cr][? 系數(shù) 163 5 ?????ts tr EC ?? （公式 243） 換熱管受壓失穩(wěn)當量長度 crL 根據(jù) 文獻 [1]圖 32 查得 mmL cr 5982250596 ??? （公式 244） 管子會裝半徑 淮海工學院二〇一三屆本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 13 頁 共 32 頁 mmddi t )2219(1941)2(41 2222 ????????? ? （公式 245） 因為 crL /i=598/=Cr 所以 MP aC iL rcrtscr /12][ ??????? ??????????? ?? ?? （公式 246） （ 14）管板的計算厚度及名義厚度 計算厚度 mmPCD at ~ ????? （公式 247） 管板的計算厚度及名義厚度為計算厚度加結(jié)構(gòu)尺寸和腐蝕裕量管側(cè)的結(jié)構(gòu)開槽為 5mm，腐蝕裕量為 ，取大值 5mm，殼側(cè)的結(jié)構(gòu)開槽為 5mm，腐蝕裕量為 ，取大值 5mm。所以名義厚度為 ，前面假設(shè)不合理。 （ 15）重新假設(shè) 假設(shè)名義厚度為 62mm則 mmL 2 8 7 0326223 0 0 0 ?????? 70 5? ????? ttt LD naEK 054 0~ 5 ????? ptt EKK ? ~/~ 21312131 ??at PK 重查 C= mmPCD at ~ ?????? mmn ????? 所以管板的名義厚度取 62mm。 應(yīng)力校核 a 只有管程設(shè)計壓力 ,殼程設(shè)計壓力為零 ,此時 MPaPt ? MPaPt 0? MPaPP td ?? ? ? ? ? M P aPPP tsc ???????? ? （公式 248） ][~ ????? trda PP ?? （公式 249） )()(~/~ 21312131 ??aPK （公式 250） 查 文獻 [1]圖 24 查得 ?weG 淮海工學院二〇一三屆本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 14 頁 共 32 頁 ? ?? ? M P aM P aGAAPPPtrwettsct184925)(111????????? ???????????? ?????? （公式 251） 故換熱管在此工況下安全 b 只有課程設(shè)計壓力，管程設(shè)計壓力為零，此時 MPaPt 0? MPaPt ? MPaPP sd ?? ? ? ? ? M P aPPP tsc ??????? ? ][~ ????? trda PP ?? )0 3 ()0 5 4 (~/~ 21312131 ??aPK 查 文獻 [1]圖 24 查得 ?weG ? ?? ? M P aM P aGAAPPPtrwettsct 0 3 8 7 61 8 4 9 2 5)(111?????????? ??????????? ?????? 故換熱管在此工況下安全 c 殼程管程同時作用時 MPaPt ? MPaPt ? M PaPPP tsd ??? ? ? ? ? M P aPPP tsc ???????? ? ][~ ????? trda PP ?? )0 0 7 5 ()(~/~ 21312131 ??aPK 查 文獻 [1]圖 24 查得 ?weG ? ?? ? M P aM P aGAAPPPtrwettsct 0 3 8 7 61 8 4 9 2 5)(111?????????? ???????????? ?????? 故換熱管在此工況下安全 淮海工學院二〇一三屆本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 15 頁 共 32 頁 校核換熱管與管板連接的拉脫力 取換熱管軸向應(yīng)力 M Patt m a x ?? ?? 拉脫力 ? ? MP aqMP adlaq t ???????? ?? （公式 252） 滿足要求 結(jié)論：在三種工況下，換熱管的軸向應(yīng)力以及換熱 管與管板連接的拉脫力均滿足要求，所以取管板厚度 62mm。為了便于管板的起吊，在管板上因設(shè)置支耳。 浮頭蓋的設(shè)計 浮頭法蘭設(shè)置在浮頭式換熱器的浮頭端，我國 文獻 [1]標準提供了一種結(jié)構(gòu)形式的浮頭式換熱器，浮頭端為管板與浮頭法蘭和鉤圈呈夾持連接。 球罐型封頭的設(shè)計 查 文獻 [1]表 326，殼體內(nèi)直接 600mm得 ,球冠形封頭的內(nèi)半徑 iR =500mm. 球冠形封頭材料在 150℃下的許用應(yīng)力 ??t? =170MPa 應(yīng)封頭 采用 全焊透對接接頭（局部無損檢測） 焊接接頭系數(shù) ? = 不能保證在任何情況下封頭兩端的壓力都同時進行，根據(jù) 文獻 [2]1998 封頭的計算厚度計算如下： （ 1）由于殼程壓力 ，管程壓力 ，封頭受外壓（凸面受壓） 封頭的計算厚度 ? ?ctic PDQP ?? ??? 2 （公式 253） 系數(shù) Q 要在 文獻 [2]1998 圖 77 查得 ??iiDR （公式 254） ? ? ????? tcP （公式 255） 查得 Q= ? ? mmPDQP ct ic ???? ????? ??? （公式 256） 為保險起見，取公稱名義厚度 20mm。 （ 2） 外壓 球殼所需的有效厚度 假設(shè)封頭的名義厚度為 20mm mmCC tsne ??????? ?? （公 式 257） 封頭的外徑 mmR o ???? （公式 258） 系數(shù) ??? eORA ? （公式 259） 查 文獻 [2]— 1998 圖 6— 4 得系數(shù) B=157MPa 淮海工學院二〇一三屆本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 16 頁 共 32 頁 封頭的許用外壓 ? ? MP aR BP eo ???? ? （公式 660） 滿足要求，所以可根據(jù)內(nèi)外壓的計算取封頭的厚度為 20mm。 浮頭法蘭的設(shè)計 浮頭法蘭為非標準法蘭，材料用 16MnⅡ ，法蘭 材料在常溫下的許用應(yīng)力 ??f?為 150MPa，在 170℃下的許用應(yīng)力 ??tf? 為 144MPa 螺柱材料選用 35CrMoA，墊片采用纏繞墊片。 采用校核計算的方法，我們假設(shè)法蘭的厚度為 90mm。 封頭的外壁與法蘭內(nèi)壁交點距法蘭上表面的距離 l 為 14mm. （ 1） 管程壓力作用下 管程設(shè)計壓力 MPaPt ? 墊片外徑 mmDoG 615?，墊片內(nèi)徑 mmDiG 575? 墊片系數(shù) m=，墊片比壓力 y=69 墊片基本密封寬度 ? ? ? ? mmDDb io DGo 104/5756154/ ????? （公式 261） 墊片的有效密封寬度 mmbb o ???? （公式 262） 墊片壓緊圓