【文章內(nèi)容簡介】 計算結(jié)果再具體確定根據(jù)流體情況，假設(shè)選用f192mm的碳鋼管，管長選為6m管內(nèi)徑取管內(nèi)流速安單程換熱計算，管束長度L為按單程管設(shè)計管長太長，一般采用多程管，選管程，每管程為6m所以選6管程，每管程為6m傳熱管總根數(shù)為根查GB1512014[2]則平均傳熱溫度為：由于，故取單殼程合適采用組合排列法，即每層內(nèi)均按正三角形排列，隔板兩側(cè)選用正方形排列，取管心距,則隔板中心到其最近一排管中心距離各程相鄰管的管心距為24mm管數(shù)的分程方法：每一程的管數(shù)應(yīng)大致相等，因?yàn)槭?管程，且每一種的管數(shù)為121根，應(yīng)采用平方分法，此方法便于接管。采用多管程結(jié)構(gòu)，取管板利用率，則殼體內(nèi)徑為：按卷制殼體的進(jìn)檔級，可取采用弓形折流板，取弓形折流板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的25%，則切去的圓缺高度,取折流間距，可取折流板數(shù)目塊折流板圓缺面水平裝配殼程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)流體流速為，則接管內(nèi)徑為：管程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)流體流速為，則接管內(nèi)徑為：該熱交換器殼體內(nèi)徑為800mm，則其拉桿直徑為，最少拉桿數(shù)為4，殼程入口處，應(yīng)設(shè)置防沖擋板（1）殼程對流傳熱系數(shù)對圓缺形折流板，可采用凱恩公式有：當(dāng)量直徑為：殼程流通面積為：殼程流體流速及雷諾數(shù)為：普朗特數(shù)為：又由黏度校正：（2）管內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為：管程流體流通截面積為：管程流體流速為：普朗特數(shù)為：（3）污垢熱阻和管壁熱阻為：管外側(cè)污垢熱阻管內(nèi)側(cè)污垢熱阻碳鋼在該條件下的熱導(dǎo)率為50，所以:（4）傳熱系數(shù)為：（5）傳熱面積裕度計算傳熱面積為：該換熱器的實(shí)際傳熱面積為:該換熱器的面積裕度為：15%%25% 所以該換熱器能夠完成生產(chǎn)任務(wù)熱阻大的環(huán)節(jié)在傳熱過程中溫差也相對較大，金屬壁的熱阻通?？梢院雎圆挥?，即故：解得（1） 管程流體阻力為：由Re= ，：在允許范圍內(nèi)（2） 殼程阻力為：流體流經(jīng)管束的阻力為：流體經(jīng)過折流板缺口的阻力為：總阻力為：在允許范圍內(nèi)所以所選固定管板式換熱器滿足生產(chǎn)需要第3章強(qiáng)度計算 依據(jù)管箱和殼程圓筒的材料，管法蘭的材料定為S30408II。根據(jù)設(shè)計條件中管口表中給出的連接尺寸標(biāo)準(zhǔn)，查HG/T206152009[21]中WN/RF（帶頸對焊法蘭凹凸密封面）。（WN）尺寸Table pipe flanges (WN) size 工稱尺寸鋼管外徑（法蘭焊端外徑）A連接尺寸DNDPS法蘭外徑D螺栓孔中心圓直徑K螺栓孔直徑L螺栓Th螺栓孔數(shù)量n(個)法蘭厚度（C）法蘭頸大端（N）法蘭內(nèi)徑法蘭高度（H）203/410016M1443821514011/212516M14465416050215018M16478526280319018M16410868 （WN） Fig steel pipe flanges（WN）尺寸設(shè)計以其中管箱法蘭T1（DN50）處接管為例：,鋼管外徑=A=。查HG/T206152009[4]，計算接管內(nèi)徑mm。根據(jù)設(shè)計說明書，查HG/T206152009[4]，接管采用與內(nèi)壁平齊結(jié)構(gòu)，無保溫層時，DN50的接管及其連接法蘭的伸出長度可設(shè)L=150mm。除去法蘭高度H=62，計算接管長度l=LH=88mm。布置詳圖見裝配圖。，Table steel pipe materials and dimensions序號接管外徑/mm接管壁厚/mm伸出高度/mm接管長度/mm材料T1150880Cr18Ni9T2150880Cr18Ni9S1150820Cr18Ni9S2150900Cr18Ni9D1150990Cr18Ni9V1150990Cr18Ni9化工壓力容器及設(shè)備都是通過支座固定在工藝流程中的某一位置上的。支座的形式主要分三大類：立式容器支座、臥式容器支座、球式容器支座。臥式容器支座又可分為鞍式支座、圈式支座和支腿式支座，尤以鞍式支座使用最為廣泛。鞍式支座的結(jié)構(gòu)特征：1．鞍式支座標(biāo)準(zhǔn)分輕型（代號A）和重型（代號B）兩種。輕型用于滿足一般臥式容器使用要求；重型用以滿足臥式換熱器、盛裝液體重度大和L/D大的臥式容器使用要求。2．根據(jù)安裝形式，鞍式支座分固定式（代號F）和滑動式（代號S）兩種。3．鞍式支座適用于臥式容器直徑DN159～426（用無縫管件筒體）、300～4000（用卷制筒體）的范圍內(nèi)。根據(jù)JBT4712[6]，選擇的支座為重型焊制B，包角為120176。，有墊板，筋板數(shù)為2。 支座 Support 支座基本參數(shù)Table Basic parameters of support公稱直徑DN允許載荷 Q KN鞍座高度 h底板腹板筋板800 220 200720 50 10 10 400 120 10根據(jù)工作條件選擇殼程圓筒的材料為16MnR鋼板。在常溫時許用應(yīng)力為170Mpa，在設(shè)計溫度220℃的許用應(yīng)力為152MPa，屈服限為275Mpa。按GB1512014[2]計算殼程圓筒厚度為。 （31）式中：計算壓力；內(nèi)直徑材料許用應(yīng)力焊縫系數(shù)φ=（采用雙面焊、局部無損探傷）以上數(shù)值代入式（31）得: 按GB1502011[3]碳素鋼或低合金鋼容器的最小厚度不小于3mm，該厚度值不包括鋼板負(fù)偏差和腐蝕裕度即，符合GB1512014[2]厚度標(biāo)準(zhǔn)殼程圓筒的液壓試驗(yàn)及壓力試驗(yàn)時應(yīng)力校核。試驗(yàn)液體為水，試驗(yàn)壓力PT按下式: 壓力試驗(yàn)時，圓筒的總體薄膜應(yīng)力按下式: 標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，其封頭壁厚近似等于筒體壁厚，這樣筒體和封頭就可采用同樣厚度的鋼板來制造。這不僅可以給選材帶來方便，也便于筒體和封頭的焊接。蝶形封頭的主要優(yōu)點(diǎn)是便于手工加工成型，且可以安裝現(xiàn)場制造。它的主要缺點(diǎn)即受力情況不如橢圓形封頭好。錐形封頭在同樣條件下與半球形、橢圓形和碟形封頭比較，其受力情況比較差，其中一個主要原因是因?yàn)殄F形封頭與圓筒連接處的轉(zhuǎn)折較為厲害，故曲率半徑發(fā)生突變而產(chǎn)生邊緣力的緣故。故本次設(shè)計采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，根據(jù)工作條件選擇標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭材料為15CrMoR（正火加回火）鋼板。在常溫時許用應(yīng)力為150MPa，在設(shè)計溫度220℃。橢圓封頭厚度計算根據(jù)GB1512011中式（56） （32）式中有：計算壓力Pc== MPa 內(nèi)直徑Di=800 mm 材料許用應(yīng)力[σ]t= MPa 焊縫系數(shù)φ=（采用雙面焊、局部無損探傷） 系數(shù)K=（采用標(biāo)準(zhǔn)封頭r/Di=, α=30℃） K值由GB1502011[3]表64查得。以上數(shù)值代入式（32）、式（33）得： 取，鋼板負(fù)偏差和腐蝕裕度故標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的水壓試驗(yàn)壓力： 選JB/T47032000[6]長頸對焊法蘭PN=，DN800，材料為15CrMo。法蘭密封面型式為凹凸面，連接尺寸（參閱圖64）如下所示：Di=800mm δ0=16mmDb=915mm δ1=26mmDf=960mm H=115mmD4=863mm δf=52mm（不包括厚度附加量）墊片采用金屬包墊片865825JB/T4706200由GB15098表92查得m=，y=160JB/T47072000。（1）螺栓計算預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷按式GB15098式（94）計算： （33）墊片有效密封寬度：b 墊片接觸寬度為：按GB1502011表91得墊片基本密封寬度為：由于b：墊片壓緊力中心直徑為：墊片比壓力為：y=（見GB1502011[3]表92）以上數(shù)值代入式（33）得：操作狀態(tài)下需要的最小墊片壓緊力按GB1502011式（95）計算： （34）式中有：由上已知b=8 mm，DG=847 mm墊片系數(shù)m=管程設(shè)計壓力p= MPa以上數(shù)值代入式（95）得： 預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓面積按GB1502011式（77）計算得： （35）操作狀態(tài)下需要的最小螺栓面積按GB1502011式（78）計算得： （36）式中有： 常溫下螺栓材料許用應(yīng)力=228MPa在設(shè)計溫度220℃下螺栓材料許用應(yīng)力代入式（35）、式（36）得： 需要的螺栓面積按GB 1502011第七章需要的螺栓面積取預(yù)緊狀態(tài)下需要的螺栓最小面積和操作狀態(tài)下需要的最小螺栓面積的最大值，則有：實(shí)際螺栓面積為。 所需螺栓面積足夠。螺栓最小間距由GB1502011表93確定當(dāng)時，推薦的螺栓最大間距為： （37）式中有：螺栓公稱直徑法蘭厚度墊片系數(shù)以上數(shù)值代入式（38）得實(shí)際間距螺栓布置符合要求（2）法蘭計算法蘭預(yù)緊力矩按GB1502011式（711）計算： （38）式中有：預(yù)緊狀態(tài)螺栓設(shè)計載荷按GB1502011式（79）計算得： 力臂由GB1502011表74得： 以上數(shù)值代入式（39）得：法蘭操作力矩按GB1502011式（714）計算得： （39）式中：作用于法蘭內(nèi)徑截面上的流體靜壓軸向力為：流體靜壓總軸向力與作用于法蘭內(nèi)徑截面上流體靜壓軸向力之差為： 窄面法蘭墊片壓緊力為：力臂為：力臂為：力臂為：以上數(shù)值代入式（310）得： 法蘭設(shè)計力矩為：取其中之大值 （310）式中有： 法蘭材料為15CrMo鍛件，由GB1502011 ，其常溫下許用應(yīng)力為174MPa，在設(shè)計溫度220℃下許用應(yīng)力為140MPa。代入上式得： 則有：法蘭應(yīng)力軸向應(yīng)力按GB1502011式（716）計算得： （311）周向應(yīng)力按GB1502011式（718）計算得： （312）徑向應(yīng)力按GB1502011式（717）計算得： （313）式（311）~式（313）中整體法蘭系數(shù)得頸部應(yīng)力校正系數(shù)f按由圖73查得f=；參數(shù)為：按，由圖73及圖74查得，按，由圖98查得，。將、、代入?yún)?shù)，式中得到，將以上數(shù)據(jù)代入式（312）到（314）得到：應(yīng)力校核:軸向應(yīng)力為：周向應(yīng)力為。 徑向應(yīng)力為： 組合應(yīng)力為：計算結(jié)果：該法蘭強(qiáng)度條件滿足，所選法蘭尺寸是合適的。其中法蘭厚度加上附加厚度4mm為56mm。 管板計算殼程圓筒內(nèi)徑為：；厚度為：；管箱（封頭）厚度為：；換熱管外徑為：； 壁厚為：； 根數(shù)為：； 換熱管中心距為：； 管子總長度為：；管箱法蘭 外徑為：； 寬度為：； 厚度為：。假定管板的厚度為，法蘭部分的厚度為（即殼程圓筒法蘭）延長部分兼作法蘭的管板，如圖35所示。則換熱管有效長度各零件材料在設(shè)計溫度時的物理、機(jī)械性能數(shù)據(jù)如下： 殼體材料為：16MnR， 彈性模量為： ：殼體壁溫為 換熱管材料為：20號鋼彈性模量為： ：換熱管壁溫為： 換熱管材料屈服極限為： 封頭法蘭材料為：15CrMo（鍛件）彈性模量為： 管板材料為：15RrMo（鍛件） 法蘭材料為：15CrMo（鍛件） 許用應(yīng)力如下： 殼程圓筒為： 換熱