【文章內(nèi)容簡介】 倍。也就是接管與殼體內(nèi)表面形成的馬鞍形和防沖板平面間形成圓柱形側(cè)面積，實(shí)際上接管管徑確定后，就是一個防沖板與殼體內(nèi)壁的高度 H 的確定，一般規(guī)定 H=（ 1/4～ 1/3）接管外徑，則 mmmmdH ???? (115) 圓整取 H=20mm 北方民族大學(xué) 2020 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計 12 防沖板為不銹鋼時最小厚度取 4mm 防沖板結(jié)構(gòu)形式如圖 3 圖 3 換熱器防沖板結(jié)構(gòu)形式 第二章 再沸器機(jī)械強(qiáng)度設(shè)計 殼體壁厚計算 根據(jù)工藝條件，殼程設(shè)計壓力為 MPaP ? ，焊接采用雙面對接焊局部無損探傷，焊接接頭系數(shù) ?? ，材料用 Q235B ， ? ? MPat 113?? ， 取 鋼板厚度負(fù)偏差 mmc ? ，腐蝕余量 mmc 22? ，則 mmccc ????? (21) 則壁厚 ? ?mmcPDPCticn2??????????????? (22) 考慮到換熱器立體擺放，殼體上需要安裝支座，為此適當(dāng)增加筒體壁厚，且北方民族大學(xué) 2020 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計 13 對合金鋼最小壁厚要求，取筒體名義厚度為 mmn 8?? ， 水壓試驗壓力為 ? ?? ? MP aMP app tcT ???? ?? (23) 則 M P aM P aDpeeiTT)(2)(2)(???????????? (24) 所用 Q235B材料在常溫是 MPas 235?? ，則 M P aM P as ?????? (25) 因 ??? ST ? 故水壓強(qiáng)度滿足要求 氣壓試驗 ? ?? ? MP aMP apptT ????? ?? (26) MP aMP aDp e eiTT )(2 )( )( ??? ?????? ? ?? (27) M P aM P aST ????? ???因 故氣壓試驗滿足要求 管箱壁厚計算 再沸器管箱選用材料 Q235B，該材料在設(shè)計溫度下 ? ? MPat 113?? ，焊接采用雙面對接焊局部無損探傷，焊接接頭系數(shù) ?? ，設(shè)計壓力 MPapc ? ，鋼板厚度負(fù)偏差 mmc ? ，腐蝕余量 mmc 22? ，則 mmccc ????? (28) 管箱名義厚度為 北方民族大學(xué) 2020 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計 14 ? ?mmpDpcticn 2????? ??????? (29) 圓整取 mmn 6?? 水壓試驗壓力 ? ?? ? MP aMP apptcT ????? ?? (210) 則 M P aM P aDpeeiTT)(2)(2)(???????????? (211) 所用材料 Q235B在常溫時 MPas 235?? ，則 M P aM P as ?????? (212) 因 ??? sT ? ，故水壓試驗滿足要求 氣壓試驗 ? ?? ? MP aMP apptT ????? ?? (213) 則 M P aM P aDpeeiTT)(2)(2)(???????????? (214) 因 M P asT 5 3 ????? ??? ，故水壓試驗滿足要求 封頭壁厚計算 封頭采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，材料采用 Q235B，則 北方民族大學(xué) 2020 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計 15 ? ?mmcpDpcticn ?????? ???????? (215) 由于管箱壁厚取 6mm 故封頭厚度圓整取 6mm 在此情況了壓力試驗一般都滿足要求 標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭結(jié)構(gòu)形式如圖 4 圖 4 標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭結(jié)構(gòu) 、管箱結(jié)構(gòu) 管箱結(jié)構(gòu)尺寸確定 管箱的作用是把由管道來的管程流體均勻分布到各傳熱管和把管內(nèi)流體匯集在一起送出，本設(shè)計采用單程換熱器，其結(jié)構(gòu)如圖 5 圖 5 管箱結(jié)構(gòu)形式 北方民族大學(xué) 2020 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計 16 管箱所要確定的尺寸主要是由排管圖確定的分程隔板位置尺寸，由殼程直徑?jīng)Q定的管箱直徑以及管箱長度尺寸，管箱長度尺寸的確定是以保證流體分布均勻、流速合理以及強(qiáng)度因素來限定最小長度，而已制造安裝方便來限制最大長度的。還要求管箱上各相鄰焊縫之間距離大于或等于 4s，且應(yīng)大于或等于 50mm， s為管箱壁厚，單 程管箱采用軸向接管時，接管中心線上的管箱長度應(yīng)大于或等于接管內(nèi)徑的 1/3. 即 mmmmLg 5031 50m in ?? (216) 綜合考慮管箱應(yīng)有足夠空間來均勻輸送流體，由標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭曲面高度mmh 1251 ? ，直邊高度為 25mm，質(zhì)量為 取 mmLg 400? ，則管箱筒節(jié)長為 250mm 管箱法蘭 換熱器常采用的法蘭結(jié)構(gòu)形式為：平焊法蘭及對焊法蘭。法蘭封面形式：平面、凸凹面和 榫槽 面。 法蘭的結(jié)構(gòu)形式和密封面形式，應(yīng)根據(jù)使用介質(zhì)、設(shè)計壓力、設(shè)計溫度、公稱直徑等因素來決定。 設(shè)備法蘭標(biāo)準(zhǔn)有： JB/T 4701 甲型平焊法蘭 JB/T 4702 乙型平焊法蘭 JB/T 4703 長頸對焊法蘭 甲型平焊法蘭選用的壓力范圍為 ～ ,乙型平焊法蘭選用的壓力范圍為 ～ 4MPa，長頸對焊法蘭選用的壓力范圍為 ～ 。法蘭尺寸如表 15 表 15 甲型平焊法蘭系列尺寸 /mm 公稱直徑DN 法蘭 螺柱 D 1D 2D 3D 4D ? d 規(guī)格 數(shù)量 500 630 590 555 545 542 35 23 M20 20 北方民族大學(xué) 2020 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計 17 根據(jù)設(shè)計條件，管箱法蘭選取甲型平焊法蘭，如圖 6 圖 6 管箱法蘭結(jié)構(gòu) 墊片 設(shè)備墊片標(biāo)準(zhǔn)主要有： JB/T 4704 非金屬軟墊片 JB/T 4705 纏繞墊片 JB/T 4706 金屬包墊片 一般情況下非金屬軟墊片適用于甲型平焊法蘭、乙型平焊法蘭、長頸對焊法蘭，法蘭密封面形式為光滑密封面和凹凸密封面，纏繞墊片適用于乙型平焊法蘭、長頸對焊法蘭，法蘭密封面形式為光滑密封面、凹凸密封面、 榫槽 密封面。金屬包墊片適用于乙型平焊法蘭和長頸對焊法蘭，法蘭密封面形式為光滑 密封面、凹凸密封面、 榫槽 密封面。 墊片的外徑 D、內(nèi)徑 d，按相應(yīng)墊片標(biāo)準(zhǔn)選取。也可按所選用的法蘭的密封面形式、尺寸定取，這時可由公稱直徑定墊片的內(nèi)徑 d，在參考標(biāo)準(zhǔn)給出的法蘭墊片寬度求得墊片外徑 D。 北方民族大學(xué) 2020 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計 18 墊片的選擇要綜合考慮操作介質(zhì)的性質(zhì)、操作壓力、操作溫度以及需要密封程度，對墊片本身要考慮墊片性能，壓緊面形式，螺栓力大小以及拆裝后復(fù)用的次數(shù)，對高溫高壓的情況一般多采用金屬墊片，中溫中壓可采用金屬與非金屬組合式或非金屬墊片，中、低壓情況多采用非金屬墊片，高真空或深冷溫度下以采用金屬墊片為宜。 根據(jù)條件要求，再沸器屬 于低壓容器，根據(jù)工作壓力 ，工作溫度130 co ，所以采用密封墊圈寬 20mm的石棉橡膠墊片（平形），厚度為 3mm。 、固定管板計算 管板比起圓平板其受力復(fù)雜得多，且這些力往往難以估計，本設(shè)計采用 BS法計算管板強(qiáng)度， BS 法是把管板當(dāng)作承受均布載荷且放置在彈性基礎(chǔ)上的圓板，計入孔削弱的影響，計算最大彎曲應(yīng)力， 管板孔直徑和允差如下表 16 表 16 換熱管和管板孔直徑允許偏差 /mm 換熱管 外徑 10 14 19 25 允許偏差 Ⅰ級 ? ? Ⅱ級 ? ? 管板 管孔直徑 Ⅰ級 Ⅱ級 允許偏差 Ⅰ級 + Ⅱ級 + + 又要求知，本設(shè)計壓力屬低壓，故選用Ⅱ級 管板采用 Q235B，換熱管采用 20 號碳素鋼 假設(shè)管板厚度取 b=35mm 總換熱換管數(shù)量 n=121 一根管壁金屬的橫截面積為 22222120 )2125(4)(4 mmmmdda ?????? ?? (217) 北方民族大學(xué) 2020 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計 19 開孔強(qiáng)度削弱系數(shù)（單程） ?? 兩管板間換熱管有效長度 L 估取 2020mm 計算系數(shù) K 352 0 0 35??????LbnabDK i? (218) 則 K= 按管板簡支考慮，依 K 值查圖 44圖 44圖 447 得 ?G ??G ?G 又查得 Q235B 和 20 號鋼的彈性模量為 M P aEs ?? MPaEt ?? 筒體殼壁金屬的橫截面積 242 )85 0 0()( mmmmDB i ???????? ??? (219) 筒體內(nèi)徑截面積 25222 mmmmDA i ????? ? (220) 管板上管孔所占的總截面積 242220 mmmmdnC ?????? ? (221) 則管子與筒體剛度比 455 ???? ????? BE naEQ st (222) 系數(shù) ?????? CA na? (223) 系數(shù) 59366196250 ????? A CA? (224) 查得筒體、管子的線膨脹系數(shù)為 cas ???? /1014 6 cat ???? /1013 6 則換熱管與殼體總膨脹差為 北方民族大學(xué)