【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 過(guò)GB1511999《管殼式換熱器》中的延長(zhǎng)部分作法蘭的管板強(qiáng)度校核表，對(duì)管板的強(qiáng)度進(jìn)行校核，判定管板的厚度是否合格。 表37 管板計(jì)算表 延長(zhǎng)部分兼作法蘭的固定管板式管板計(jì)算表 初始數(shù)據(jù)管板假設(shè)管板厚度δ=48mm管子加強(qiáng)系數(shù)K2==K=, k=K1ρt=殼程圓筒內(nèi)徑 Di=300mm厚度δs=6mm內(nèi)徑面積A=πDi24=金屬橫截面積As=πδsDi+δs= 表37 （續(xù)）管箱圓筒厚度δb=8mm法蘭外徑Df=460mm法蘭寬度bf=DfDi2=80mm管箱法蘭厚度δf‘’=46mmδhDi=21300=‘’Di=46300= 查GB1511991ω‘’=旋轉(zhuǎn)剛度Kf39。39。=1122Ef‘’bfDi+bf2δf‘’Di+Ehω‘’ =δsDi=32300=’Di=6300= 查GB1511991ω’=旋轉(zhuǎn)剛度Kf39。=1122Ef’bfDi+bf2δf’Di+Esω’ =51MPa旋轉(zhuǎn)剛度無(wú)量綱參數(shù)Kf=πKf39。4Kt=殼體法蘭應(yīng)力參數(shù)Y=查GB1501998 第九章圖98或表95按K, Kf,查GB1511991 管板計(jì)算圖27m1=ψ=m1KKf=按K, Kf,查GB1511991 管板計(jì)算圖29G2=Ml=m12K(Q+G2)=103按K, Q,查GB1511991 管板計(jì)算圖30G3=ξ=KfKf+G3=管子管子外徑d=8mm管子壁厚δt=管子根數(shù)n=461管心距S=12面積At==管子金屬總截面積na=nπδtdδt=開孔面積nπd24=管子的有效長(zhǎng)度L=1745mm管束模數(shù)Kt=EtnaLD1=管子的回轉(zhuǎn)半徑i=14d2+（d2δt）2=管子受壓失穩(wěn)當(dāng)量長(zhǎng)度lcr=500mm系數(shù)Cr=π2Etσst=管子穩(wěn)定需用壓應(yīng)力σCr由于Crlcri所以σCr=Etπ22ilcr2= 系數(shù)計(jì)算開孔后面積Al=Anπd24=管板布管區(qū)面積At==管板布管區(qū)當(dāng)量直徑Dt=4Atπ=系數(shù)λ=AlA=Q=EtnaEsAs=β=naA=表37 （續(xù)）延長(zhǎng)部分兼作法蘭的固定管板式管板計(jì)算表系數(shù)計(jì)算Σs=++=Σt=++Qλ+=ρt=DtDi=Kf39。Kf39。39。=103ΔM=1ξ+Kf39。Kf39。39。=ΔMf=Kf39。Kf39。39。?ΔM=按K, Q,查GB1511991 管板計(jì)算圖28m2=法蘭力矩基本法蘭力矩Mm=?mm管程壓力作用時(shí)法蘭力矩Mp=20069035N?mm殼程壓力作用下的危險(xiǎn)組合殼程設(shè)計(jì)壓力ps=Pc=管程壓力pt=0管程壓力作用下的危險(xiǎn)組合殼程壓力 ps=0管程壓力pt= Pc=pt1+β= 不計(jì)膨脹差不計(jì)膨脹差γ=attttoaststo0γ=attttoaststo0βγEt0βγEt0Ps=Σsps+βγEtPs=Σtpt+βγEtMm=4MmλπDi3PsMp=4MpλπDi3PsM=Mm+(ΔM)MlM=Mpν=ψMν=ψMm=m1+νm21+νm=m1+νm21+νG1G1σr=14?(1+ν)G1Q+G2σr=14?(1+ν)G1Q+G2σr39。=34?m(1+ν)K(Q+G2)σr39。=34?m(1+ν)K(Q+G2)τp=14?1+νQ+G2τp=14?1+νQ+G2Mws=ξMm(ΔMf)MlMws=ξMpMl表37 （續(xù)）延長(zhǎng)部分兼作法蘭的固定管板式管板計(jì)算表殼程壓力作用下的危險(xiǎn)組合殼程設(shè)計(jì)壓力ps=Pc=管程壓力pt=0管程壓力作用下的危險(xiǎn)組合殼程壓力 ps=0管程壓力pt= Pc=pt1+β= 管板應(yīng)力 MPa 管板應(yīng)力 MPaσr=σr?PsλμDiδ2=σr‘=λ?Psμ?σr39。[1km+k22m2mDiδ2=τp=λ?PsμτpDiδ=≤=≤=≤=σr=σr?PsλμDiδ2=σr‘=λ?Psμ?σr39。[1km+k22m2mDiδ2=τp=λ?PsμτpDiδ=≤=≤=≤=管子應(yīng)力 MPaσt=1β[PcG2ν+G2Ps] =≤=157管子應(yīng)力 MPaσt=1β[PcG2ν+G2Ps] =≤=157殼體法蘭應(yīng)力 MPaσf39。=π4YMwsλPsDiδf39。2=≤=殼體法蘭應(yīng)力 MPaσf39。=π4YMwsλPsDiδf39。2=≤=殼程圓筒軸向應(yīng)力 MPaσc=AAs?λ(1+ν)Q+G2Ps=≤?σrt=殼程圓筒軸向應(yīng)力 MPaσc=AAs?pt+λ1+νQ+G2Ps =≤?σrt=拉脫應(yīng)力 MPaq=σtaπdl=≤q=4拉脫應(yīng)力 MPaq=σtaπdl=≤q=4 膨脹節(jié)判定并不是所有的固定管板式換熱器都需要安裝膨脹節(jié)，下述三個(gè)條件中，任何一個(gè)不能滿足時(shí)，必須加膨脹節(jié)。(1) 換熱器的殼體和管束的軸向應(yīng)力滿足強(qiáng)度條件，即殼體軸向應(yīng)力 σs=+=≤3[σ]t216。= (318) 管束軸向應(yīng)力 σt==≤3[σ]t216。= (319) 滿足強(qiáng)度條件。(2) 換熱器的殼體和管束的軸向壓縮應(yīng)力應(yīng)滿足穩(wěn)定條件：殼體的壓縮應(yīng)力 A==5150=103 （320） B=23EA= （321） N+Tσs=≤B= （322）條件滿足。管子的壓縮應(yīng)力首先確定lcri值（壓桿的柔度），其中l(wèi)cr為換熱管失穩(wěn)當(dāng)量長(zhǎng)度，根據(jù)上一節(jié)的設(shè)定，lcr取值為500mm。i為換熱管的慣性半徑。 i=do2+di24=82+524= （323) 。然后計(jì)算Cr值，用以判定換熱管屬于大柔度或是中柔度壓桿 Cr=π2Etσst=π2105235= （324） Et—設(shè)計(jì)溫度換熱管材料的彈性模量，MPa。 σst—設(shè)計(jì)溫度換熱管材料的屈服限，Q235B為235MPa。由于Crlcri,所以 σCr=Etπ22ilcr2= （325）管子的壓縮應(yīng)力N+Tσt=≤σCr=條件滿足。(3) 管板與換熱管間的拉脫力q不得大于需用應(yīng)力[q](脹接)或3[q](焊接)。q=σtaπdl= ≤ 4MPa （326） 表 38 許用拉脫力 /MPa 換熱管與管板連接結(jié)構(gòu)形式[q]脹接鋼管管段不卷邊、管孔不開槽 2管段卷邊或管孔開槽 4有色金屬管管孔開槽 3 焊接 [σ]tr經(jīng)過(guò)計(jì)算，上述三個(gè)條件均達(dá)到要求，所以本次設(shè)計(jì)的固定管板式換熱器是不需要添加膨脹節(jié)的。 鞍式支座的選用本次設(shè)計(jì)為臥式固定管板式換熱器，在此，我們選用鞍式支座進(jìn)行安裝，置放。鞍式支座按照工程直徑的分類，分為輕型與重型兩種型式，我們選用公稱直徑為300mm的重型B1鞍式支座，結(jié)構(gòu)特征：120176。，包角，焊制，單筋，帶墊板。 表39 鞍式支座規(guī)格 /mm公稱直徑DN 允許載荷kN鞍座高度h底板筋板墊板螺栓間距 l2 鞍座質(zhì)量帶墊板kgl1b1δ1b3δ3弧長(zhǎng)b4δ4e300582001208837012062820010 圖38 鞍式支座 開孔補(bǔ)強(qiáng)的計(jì)算 由于在本次設(shè)計(jì)的換熱器體身上有焊接有4個(gè)管接頭，所以要在其上開孔，進(jìn)行開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算。 殼體管接頭處開孔補(bǔ)強(qiáng)一、符號(hào)的計(jì)算（1）被開孔殼體的各種尺寸：δn=6mm，而C1=，C2=1，所以，δe=，δ=。因?yàn)楣芟溟_孔不在焊縫上，所以δ0==。殼體壁厚附加量C=。（2）接管各部分尺寸 由中徑公式 T=Psd1i2σ1tPs=402= 327 σ1t—管接頭的需用應(yīng)力，MPa d1i—管子的內(nèi)徑，mm t=,C1=，C2=1，te=2mm，tn=4mm。 d1o=48mm，d1i=40mm，ct=，d=di+2ct=。其中d1o為管子外徑，ct為管子的附加量，d為去掉管子附加量后的接管的內(nèi)直徑。 （3）補(bǔ)強(qiáng)有效區(qū)的范圍 B`的取值為2d與d+2δn+2tn之間的最大值。 2d=2= (328) d+2δn+2tn=+26+24= （329)所以B`=。h1的取值為dtn與接管實(shí)際外伸長(zhǎng)度之間的最小值。 dtn=4= （330)接管實(shí)際外伸長(zhǎng)度等于63mm。所以h1=。h2的取值為dtn與接管實(shí)際內(nèi)伸長(zhǎng)度之間的最小值。 dtn=4= （331)接管實(shí)際內(nèi)伸長(zhǎng)度等于0mm。所以h2=0mm。圖39二、 被削去金屬截面積計(jì)算在圖39中，給出了四個(gè)金屬截面面積[圖39（a）——39（d）]。圖39（a）：矩形1234所圍處的面積 Ag=d10δn=486=288mm2 (332)因?yàn)棣膎中有部分厚度即使去掉，也不會(huì)影響殼體強(qiáng)度，所以Ag不是必需補(bǔ)強(qiáng)的面積。圖39（b）：矩形1256所圍出的面積 Age=d10δe=48= (333)因?yàn)棣膃大于殼體承壓所必需的厚度δ0，所以Age也不是必需補(bǔ)強(qiáng)的面積。圖39（c）：矩形1278所圍出的面積 Ag0=d10δ0=48= (334) δ0這部分厚度是承壓所必需的，如果削掉必須補(bǔ)回來(lái)，如果開孔后不接接管，那么Ag0就是必須補(bǔ)強(qiáng)的截面面積。但是開孔后都要裝接管，裝了接管后管壁金屬將被塞入孔中，導(dǎo)致需要補(bǔ)強(qiáng)的截面就不再是Ag0了。圖39（d）：裝入接管后，孔徑由d0縮小到接管的內(nèi)徑di。由于接管要腐蝕，所有管壁的腐蝕余量及負(fù)偏差不能作為填補(bǔ)的金屬，于是需要補(bǔ)強(qiáng)的金屬截面面積A就是矩形112所圍出的面積，應(yīng)按下式計(jì)算： A=dδ0== (335)三、補(bǔ)強(qiáng)的金屬截面積計(jì)算由于應(yīng)力集中只發(fā)生在接管開孔周圍，所以只有在一定范圍內(nèi)的“多余”金屬截面面積才能起補(bǔ)強(qiáng)作用，圖39（e）中用點(diǎn)劃線圍出的XYWZ就是補(bǔ)強(qiáng)有效范圍。在此范圍內(nèi)有三塊“多余”的金屬截面面積，即：A1——從原設(shè)計(jì)壓力考慮，殼體厚度只需要δ0，但實(shí)際的有效厚度是δe，所以δeδ0是多余的厚度，在有效區(qū)內(nèi)形成截面面積A1是 A1=B`dδeδ0== (336) A2——接管承受設(shè)計(jì)壓力所需要厚度是t，而有效厚度是te。所以在h1范