【文章內容簡介】 接管有效厚度開孔所需補強面積按下式計算3 有效補強范圍①有效寬度B②有效高度a外側有效高度為b內側有效高度為 4 有效補強面積①殼體多余金屬面積 殼體有效厚度則多余的金屬面積為 ②接管多余金屬面積 接管計算厚度 接管多余金屬面積③接管區(qū)焊縫面積焊腳取為6mm④有效補強面積5 由于 所以開孔后不需要另行補強 殼體上進排液口FG接管及放水口H接管的開孔補強由于殼程進排液口FG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號鋼根據(jù)GB150表81允許不另行補強的最大接管外徑是89mm且對接管外徑小于等于89mm的接管厚度滿足一定要求的可不另行補強所以FGH接管開孔后均不需要另行補強33 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列三種排列方式各種排列方式都有其各自的特點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 排管排管時須注意拉桿應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盡量控制在換熱管中心距的05～15范圍內多管程換熱器其各程管數(shù)應盡量相等其相對誤差應控制在10以內最大不能超過20總管數(shù)1100根相對誤差計算 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度焊強度脹以及脹焊并用 強度脹接主要適用于設計壓力小≤40Mpa設計溫度≤300℃操作中無劇烈振動無過大的溫度波動及無明顯應力腐蝕等場合 除了有較大振動及有縫隙腐蝕的場合強度焊接只要材料可焊性好它可用于其它任何場合 脹焊并用主要用于密封性能要求較高承受振動和疲勞載荷有縫隙腐蝕需采用復合管板等的場合在此根據(jù)設計壓力設計溫度及操作狀況選擇換熱管與管板的連接方式為強度焊貼脹這是因為強度焊加工簡單焊接結構強度高抗拉脫力強在高溫高壓下也能保證連接處的密封性能和抗拉脫能力34 管板設計 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受管程殼程壓力和溫度的作用本次設計管板材料為06Cr19Ni10 管板與殼體的連接本次設計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 管板計算 1符號說明A 殼程圓筒內直徑橫截面積 Ad 在布管區(qū)范圍內因設置隔板槽和拉桿結構的需要而未能被換熱管 支承的面積例如雙管程管板對于三角形排列 圓筒殼壁金屬橫截面積 管板布管區(qū)面積 對于單管程換熱器 三角形排列正方形排列 對于多管程換熱器應取上式計算值與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于c型連接方式則為管板延長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于c型連接方式則為管板延長部分形成的凸緣外直徑mm 殼程圓筒和管箱圓筒內直徑mm 管板布管區(qū)的當量直徑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m 0時取與兩者中的較大值當m 0時取值 系數(shù)僅用于m 0時系數(shù)當m 0時按 K和m查圖 31 a實線 當m 0時按K和m查圖31 b 系數(shù)按K和查圖29 系數(shù)按K和查圖30K 換熱管加強系數(shù) 殼體法蘭與圓筒的旋轉剛度參數(shù)MPa 管箱圓筒與法蘭的旋轉剛度參數(shù)MPa 旋轉剛度參數(shù)MPa 對于不帶法蘭的管板 對于其延長部分兼作法蘭的管板 旋轉剛度無量綱參數(shù) 管束模數(shù)MPa k 管板周邊不布管區(qū)無量綱寬度 L 換熱管有效長度兩管板內側間距mml 換熱管與管板脹接長度或焊腳高度按 58 2 2規(guī)定mm 管板邊緣力矩系數(shù) 對于不帶法蘭的管板 對于其延長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 邊界效應壓力組合MPa 對于其延長部分兼作法蘭的管板當量壓力組合MPa 殼程設計壓力MPa 管程設計壓力MPa Q 殼體不帶波形膨脹節(jié)時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 沿長度平均的殼程圓筒金屬溫度沿長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 查取 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 管板計算厚度mm 殼體法蘭厚度對于c型連接方式則為管板延長部分形成的凸緣厚度mm 管箱法蘭厚度mm 管箱圓筒厚度當管箱法蘭采用長頸對焊法蘭時取頸部大小端厚度平均值當管箱法蘭采用乙型平焊法蘭時取法蘭短節(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)管板強度削弱系數(shù)一般可取 04 法蘭力矩折減系數(shù) 管板布管區(qū)的當量直徑與殼程圓筒內徑之比 系數(shù) 系數(shù) 殼程圓筒軸向應力MPa 殼體法蘭應力MPa 管板徑向應力MPa 管板布管區(qū)周邊處的徑向應力MPa 管板徑向應力系數(shù)管板布管區(qū)周邊處徑向應力系數(shù) 換熱管軸向應力位于管束周邊處換熱管軸向應力MPa 在設計溫度時殼程圓筒材料的許用應力MPa 換熱管穩(wěn)定許用壓應力按5 74確定MPa 殼體法蘭許用應力MPa 在設計溫度時管板材料的許用應力MPa 在設計溫度時換熱管材料的許用應力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262設計條件的危險組合 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作用時則不允許以殼程壓力和管程壓力的壓力差進行管板設計如和之一為負壓時還應考慮壓差的危險組合在進行管板設計時應根據(jù)設計條件考慮下列各種情況組合 1 只有殼程設計壓力 而管程設計壓力 0不計人膨脹變形差管板邊緣力矩系數(shù) 2 只有殼程設計壓力 而管程設計壓力C 0同時計人膨脹變形差管板邊緣力矩系數(shù)3 只有管程設計壓力而殼程設計壓力 0不計人膨脹變形差管板邊緣力矩系數(shù)4 只有管程設計壓力而殼程設計壓力 0同時計人膨脹變形差管板邊緣力矩系數(shù)3計算步驟1確定殼程圓筒管箱圓簡管箱法蘭換熱管等元件結構尺寸及管板布管方式 b計算AnaQ假設管板厚度為45mm2對于其延長部分兼作法蘭的管板計算 和其中3假設管板厚度為45mm計算Kk