【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 積： 由于 ,所以開孔后不需要另行補(bǔ)強(qiáng) 殼體上進(jìn)、排液口F、G接管及放水口H接管的開孔補(bǔ)強(qiáng)由于殼程進(jìn)、排液口F、G接管公稱直徑為25mm,按照厚度系列，可選接管的規(guī)格為，接管的材料選為06Cr19Ni10。由于管程放水口H接管公稱直徑為50mm,按照厚度系列，可選接管的規(guī)格為，接管的材料選為20號(hào)鋼。根據(jù)GB150表81允許不另行補(bǔ)強(qiáng)的最大接管外徑是89mm，且對(duì)接管外徑小于等于89mm的接管厚度滿足一定要求的可不另行補(bǔ)強(qiáng)。所以F、G、H接管開孔后均不需要另行補(bǔ)強(qiáng)。 換熱管 換熱管的規(guī)格為，材料選為Q235B。 換熱管的排列方式換熱管在管板上的排列有正三角形排列、正方形排列和正方形錯(cuò)列三種排列方式。各種排列方式都有其各自的特點(diǎn)：①正三角形排列：排列緊湊，管外流體湍流程度高；②正方形排列：易清洗，但給熱效果較差；③正方形錯(cuò)列：可以提高給熱系數(shù)。在此，選擇正三角形排列，主要是考慮這種排列方式緊湊，管外流體湍動(dòng)程度高。查GB1511999可知，換熱管的中心距，查表知S=32mm，分程隔板槽兩側(cè)相鄰管的中心距為Sn=44mm。 布管限定圓布管限定圓為管束最外層換熱管中心圓直徑，其由下式確定：查GB1511999可知，但一般不小于8mm,所以取=8mm，則。 排管排管時(shí)須注意：拉桿應(yīng)盡量均勻布置在管束的外邊緣，在靠近折流板缺邊位置處布置拉桿，其間距小于或等于700mm。拉桿中心至折流板缺邊的距離應(yīng)盡量控制在換熱管中心距的（～）范圍內(nèi)。多管程換熱器其各程管數(shù)應(yīng)盡量相等，其相對(duì)誤差應(yīng)控制在10%以內(nèi)，最大不能超過20%。（總管數(shù)1100根）相對(duì)誤差計(jì)算：； 其中：——各程的平均管數(shù)；——各程中最小或最大的管數(shù)。 換熱管束的分程 在這里首先要先提到管箱。管箱作用是把從管道輸送來的流體均勻地分布到換熱管和把管內(nèi)流體匯集在一起送出換熱器，在多管程換熱器中管箱還起改變流體流向的作用。 由于所選擇的換熱器是2管程，故管箱選擇為單程隔板的安置形式。而對(duì)于換熱管束的分程，為了接管方便，采用平行分法較合適，且平行分法亦可使管箱內(nèi)殘液放盡。 換熱管與管板的連接 換熱管與管板的連接方式有強(qiáng)度焊、強(qiáng)度脹以及脹焊并用。 強(qiáng)度脹接主要適用于設(shè)計(jì)壓力小≤；設(shè)計(jì)溫度≤300℃；操作中無劇烈振動(dòng)、無過大的溫度波動(dòng)及無明顯應(yīng)力腐蝕等場(chǎng)合。 除了有較大振動(dòng)及有縫隙腐蝕的場(chǎng)合，強(qiáng)度焊接只要材料可焊性好，它可用于其它任何場(chǎng)合。 脹焊并用主要用于密封性能要求較高；承受振動(dòng)和疲勞載荷；有縫隙腐蝕；需采用復(fù)合管板等的場(chǎng)合。在此，根據(jù)設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度及操作狀況選擇換熱管與管板的連接方式為強(qiáng)度焊+貼脹。這是因?yàn)閺?qiáng)度焊加工簡(jiǎn)單、焊接結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，抗拉脫力強(qiáng)，在高溫高壓下也能保證連接處的密封性能和抗拉脫能力。 管板設(shè)計(jì) 管板是管殼式換熱器最重要的零部件之一，用來排布換熱管，將管程和殼程的流體分隔開來，避免冷、熱流體混合，并同時(shí)受管程、殼程壓力和溫度的作用。本次設(shè)計(jì)管板材料為06Cr19Ni10。 管板與殼體的連接本次設(shè)計(jì)管板采用可拆式，連接方式為管板與管箱圓筒連為整體，其延長(zhǎng)部分兼作法蘭，與管箱用螺柱、墊片連接。連接方式如圖： 管板計(jì)算 ：A— 殼程圓筒內(nèi)直徑橫截面積，； Ad— 在布管區(qū)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 支承的面積，；例如雙管程管板，對(duì)于三角形排列： ，； — 圓筒殼壁金屬橫截面積，； — 管板布管區(qū)面積,； 對(duì)于單管程換熱器： 三角形排列；正方形排列 對(duì)于多管程換熱器，應(yīng)取上式計(jì)算值與Ad之和；A— 一根換熱管管壁金屬的橫截面積，； — 殼體法蘭或管箱法蘭的寬度，對(duì)于c型連接方式則為管板延長(zhǎng)部分形成的凸緣寬度，mm；— 系數(shù)，按查圖25；— 系數(shù)，按查圖25；— 殼體法蘭或管箱法蘭外直徑，對(duì)于c型連接方式則為管板延長(zhǎng)部分形成的凸緣外直徑，mm。 — 殼程圓筒和管箱圓筒內(nèi)直徑，mm ?！?管板布管區(qū)的當(dāng)量直徑，mm。 d— 換熱管外徑，mm?！?殼體法蘭材料彈性模量，MPa— 管箱法蘭材料彈性模量，MPa— 管箱圓筒材料彈性模量，MPa— 管板材料彈性模量，MPa— 殼程圓筒材料彈性模量，MPa— 換熱管材料彈性模量，MPa— 系數(shù)，當(dāng)m0時(shí)，取與兩者中的較大值；當(dāng)m0時(shí)，取值；— 系數(shù)，僅用于m0時(shí)，；—系數(shù)，當(dāng)m0時(shí)，按 K和m查圖 31 (a）實(shí)線， 當(dāng)m0時(shí)，按K和m查圖31(b)。 — 系數(shù)，按K和查圖29。 — 系數(shù)，按K和查圖30。K— 換熱管加強(qiáng)系數(shù)。 — 殼體法蘭與圓筒的旋轉(zhuǎn)剛度參數(shù)，MPa 。 — 管箱圓筒與法蘭的旋轉(zhuǎn)剛度參數(shù)，MPa — 旋轉(zhuǎn)剛度參數(shù)，MPa 。 對(duì)于不帶法蘭的管板： 對(duì)于其延長(zhǎng)部分兼作法蘭的管板：— 旋轉(zhuǎn)剛度無量綱參數(shù)； — 管束模數(shù)，MPa 。 k— 管板周邊不布管區(qū)無量綱寬度； L— 換熱管有效長(zhǎng)度（兩管板內(nèi)側(cè)間距）,mm。l— 換熱管與管板脹接長(zhǎng)度或焊腳高度，按 . 2. ，mm?！?管板邊緣力矩系數(shù)： 對(duì)于不帶法蘭的管板：。 對(duì)于其延長(zhǎng)部分兼作法蘭的管板，即是法蘭力矩系數(shù)， 殼程壓力作用工況： 管程壓力作用工況：?！?系數(shù)； — 邊界效應(yīng)壓力組合系數(shù)； — 基本法蘭力矩，；式中, 按GB 1501998第 9章規(guī)定；— 基本法蘭力矩系數(shù)；— 管程壓力操作工況下的法蘭力矩，按GB 1501998第 9章確定，取計(jì)算壓力為 ，； —管程壓力操作工況下的法蘭力矩系數(shù)；—管板邊緣力矩變化系數(shù)；—法蘭力矩變化系數(shù)；— 殼體法蘭力矩系數(shù)； 殼程壓力作用工況： 管程壓力作用工況：m— 管板總彎矩系數(shù)；— 管板第一彎矩系數(shù)，按K和查圖27；— 管板第二彎矩系數(shù)，按K和Q查圖28(a）或（(b)；n— 換熱管根數(shù)；— 有效壓力組合，MPa 。—邊界效應(yīng)壓力組合，MPa。 對(duì)于其延長(zhǎng)部分兼作法蘭的管板：—當(dāng)量壓力組合，MPa 。—?dú)こ淘O(shè)計(jì)壓力，MPa ?！?管程設(shè)計(jì)壓力，MPa 。Q— 殼體不帶波形膨脹節(jié)時(shí)，換熱管束與圓筒剛度比； q— 換熱管與管板連接的拉脫力，MPa ?！?許用拉脫力，MPa 。S— 換熱管中心距，mm?！?制造環(huán)境溫度，； —沿長(zhǎng)度平均的殼程圓筒金屬溫度，；—沿長(zhǎng)度平均的換熱管金屬溫度， 。— 管板邊緣剪切系數(shù)； Y— 系數(shù)，見 GB 1501998第 9章，按 查??；— 殼程圓筒材料線膨脹系數(shù)，；— 換熱管材料線膨脹系數(shù)，；— 系數(shù)； — 換熱管與殼程圓筒的熱膨脹變形差；— 管板計(jì)算厚度，mm。— 殼體法蘭厚度，對(duì)于c型連接方式，則為管板延長(zhǎng)部分形成的凸緣厚度，mm?！?管箱法蘭厚度，mm?！?管箱圓筒厚度，當(dāng)管箱法蘭采用長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭時(shí)，取頸部大小端厚度平均值；當(dāng)管箱法蘭采用乙型平焊法蘭時(shí)，取法蘭短節(jié)厚度，mm。— 殼程圓筒厚度，mm?！?換熱管壁厚，mm?！?管板剛度削弱系數(shù)，一般可取值；— 系數(shù)；—管板強(qiáng)度削弱系數(shù)，一般可取=— 法蘭力矩折減系數(shù)；— 管板布管區(qū)的當(dāng)量直徑與殼程圓筒內(nèi)徑之比；— 系數(shù)； — 系數(shù)；— 殼程圓筒軸向應(yīng)力，MPa ?！?殼體法蘭應(yīng)力，MPa。 管板徑向應(yīng)力，MPa 。 管板布管區(qū)周邊處的徑向應(yīng)力，MPa ?！?管板徑向應(yīng)力系數(shù)；—管板布管區(qū)周邊處徑向應(yīng)力系數(shù)。 — 換熱管軸向應(yīng)力（位于管束周邊處換熱管軸向應(yīng)力）,MPa?！?在設(shè)計(jì)溫度時(shí)，殼程圓筒材料的許用應(yīng)力，MPa ?！?換熱管穩(wěn)定許用壓應(yīng)力，按5. ，MPa ?！?殼體法蘭許用應(yīng)力，MPa?！?在設(shè)計(jì)溫度時(shí)，管板材料的許用應(yīng)力，MPa ?！?在設(shè)計(jì)溫度時(shí)，換熱管材料的許用應(yīng)力，MPa 。— 系數(shù)；— 殼程圓筒的裝配環(huán)向焊縫系數(shù)；— 系數(shù)，按查圖26?！?系數(shù)，按．查圖26。： 如果不能保證殼程壓力和管程壓力在任何情況下都能同時(shí)作用時(shí)，則不允許以殼程壓力和管程壓力的壓力差進(jìn)行管板設(shè)計(jì)。如和之一為負(fù)壓時(shí)，還應(yīng)考慮壓差的危險(xiǎn)組合。在進(jìn)行管板設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)條件考慮下列各種情況組合： 1)只有殼程設(shè)計(jì)壓力 ，而管程設(shè)計(jì)壓力 =0，不計(jì)人膨脹變形差，管板邊緣力矩系數(shù) ； 2)只有殼程設(shè)計(jì)壓力 ，而管程設(shè)計(jì)壓力C=0，同時(shí)計(jì)人膨脹變形差，管板邊緣力矩系數(shù)；3)只有管程設(shè)計(jì)壓力，而殼程設(shè)計(jì)壓力=0，不計(jì)人膨脹變形差，管板邊緣力矩系數(shù)。4)只有管程設(shè)計(jì)壓力，而殼程設(shè)計(jì)壓力 =0，同時(shí)計(jì)人膨脹變形差，管板邊緣力矩系數(shù)。：，管箱圓簡(jiǎn)，管箱法蘭，換熱管等元件結(jié)構(gòu)尺寸及管板布管方式。 b）計(jì)算A、na、、Q、。；；；；；；；；；；假設(shè)管板厚度為45mm；；；；；；；；；；；；，計(jì)算 和；,其中,；；；；；；；；；；；；；；，計(jì)算K、k；；；按查圖26，得=；==；；，按K和；查，計(jì)算值；由圖29按K和查值。= =。，計(jì)算，由圖30按K和Q查，計(jì)算、。；；；；[其中]；(a）按K和Q查；，計(jì)算； ； ；8組合工況1：只有殼程設(shè)計(jì)壓力，而管程設(shè)計(jì)壓力，不計(jì)入膨脹變形差；；；；；；；查GB1511999圖31(a）得、 ；；；；；：令；；；；；；；；由GB151規(guī)定知焊接長(zhǎng)度l取50mm；；。工況2:僅有殼程壓力作用,管程壓力為零, 且計(jì)入溫差應(yīng)力工況3:僅有管程壓力作用,殼程壓力為零, 不計(jì)入溫差應(yīng)力工況4: 僅有管程壓力作用,殼程壓力為零, 且計(jì)入溫差應(yīng)力工況2,3,4計(jì)算過程省略,僅將計(jì)算結(jié)果列出。將上述1,2, 3,4工況計(jì)算數(shù)據(jù),列表如下:僅有殼程壓力Ps作用下的危險(xiǎn)組合工況 (Pt = 0)不計(jì)溫差應(yīng)力計(jì)溫差應(yīng)力 換熱管與殼程圓筒熱膨脹變形差 =(tt)(tt) 當(dāng)量壓力組合 MPa 有效壓力組合