【正文】 料的許用應(yīng)力。(1)螺栓載荷預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷 操作狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷(2)螺栓面積預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓面積操作狀態(tài)下需要的最小螺栓面積因?yàn)锳aAp所以需要的螺栓面積Am=Aa=實(shí)際的螺栓面積Ab螺栓設(shè)計載荷螺栓中心圓直徑Db=螺栓中心至墊片壓緊力作用中心線的徑向距離LG⑴ 預(yù)緊狀態(tài)螺栓設(shè)計載荷⑵ 操作狀態(tài)螺栓設(shè)計載荷基本法蘭力矩 Ma=AmLG= 管箱開孔補(bǔ)強(qiáng)計算設(shè)計壓力＝設(shè)計溫度=℃接管材料為：20（GB8163）接管內(nèi)徑Di=設(shè)計溫度下殼體材料許用應(yīng)力=設(shè)計溫度下接管材料許用應(yīng)力接管焊接接頭系數(shù)φ=接管負(fù)偏差C1t=接管腐蝕裕量C2t=開孔直徑d=接管計算厚度設(shè)計厚度 δdt=δt+ C2t=+=名義厚度 δnt=δdt + C1t+△=++△=由鋼材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格可取δnt=有效厚度 δet=δntC1tC2t= mm強(qiáng)度削弱系數(shù)所以取開孔所需的補(bǔ)強(qiáng)面積 有效寬度 外側(cè)高度 內(nèi)側(cè)高度殼體有效厚度減去計算厚度之外的多余面積接管有效厚度減去計算厚度之外的多余面積焊縫金屬截面積在有效補(bǔ)強(qiáng)范圍內(nèi)，可作為補(bǔ)強(qiáng)的截面積補(bǔ)強(qiáng)滿足要求，不需另加補(bǔ)強(qiáng)。設(shè)計壓力＝設(shè)計溫度=℃接管材料為:20接管內(nèi)徑Di=設(shè)計溫度下殼體材料許用應(yīng)力=設(shè)計溫度下接管材料許用應(yīng)力接管焊接接頭系數(shù)φ=接管負(fù)偏差C1t=接管腐蝕裕量C2t=開孔直徑d=接管計算厚度設(shè)計厚度δdt=δt+ C2t=+=名義厚度δnt=δdt + C1t+△=++△= 由鋼材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格可取δnt=有效厚度 δet=δntC1tC2t= mm強(qiáng)度削弱系數(shù)開孔所需的補(bǔ)強(qiáng)面積有效寬度有效高度外側(cè)高度 內(nèi)側(cè)高度 殼體有效厚度減去計算厚度之外的多余面積 接管有效厚度減去計算厚度之外的多余面積焊縫金屬截面積 在有效補(bǔ)強(qiáng)范圍內(nèi)，可作為補(bǔ)強(qiáng)的截面積不需另加補(bǔ)強(qiáng)。 內(nèi)構(gòu)件的選取根據(jù)GB/T 14976，選取換熱管:材料： 20鋼直徑： φ=30厚度： δ=長度： L=5885根數(shù)： n=450管心距： S=32布管方式：正三角形 管束分程，選?。汗苁?程選取單弓型中的豎直型；根據(jù)GB151中的表34，選取：厚度δ=6mm；折流板間距:400mm。 管板的計算與校核 殼層圓筒設(shè)計壓力=設(shè)計溫度=135℃材料名稱：16MnR查得：設(shè)計溫度下許用應(yīng)力=170MPa彈性模量Es=+05殼層圓筒內(nèi)徑Di=800mm殼體法蘭彈性模量=+05 殼層圓筒內(nèi)直徑橫截面積：A==+05mm 殼層圓筒金屬橫截面積：=+05mm 管箱圓筒設(shè)計壓力=設(shè)計溫度=60℃材料：16MnR彈性模量Eh= e+05MPa管箱圓筒名義度（管位高頸法蘭取法蘭頸部大小端平均值）=8mm管箱法蘭彈性模量=+05mm 換熱管 材料：20鋼 管子平均溫度:=60℃ 設(shè)計溫度下管子的材料許用應(yīng)力=112MPa 設(shè)計溫度下管子的材料屈服應(yīng)力=245Mpa 設(shè)計溫度下管子的材料彈性模量=+05Mpa 平均溫度下管子的材料的彈性模量=+05Mpa管子外徑d=30mm管子壁厚=管子根數(shù)n=450換熱管中心距為32mm管子金屬總橫截面積na==管子有效長度（兩管板內(nèi)策間距）L=5885mm管束模數(shù)= na/LDi==3920mm 管子回轉(zhuǎn)半徑 = 管子受壓失穩(wěn)當(dāng)量長度=400mm系數(shù)=比值/i=400/=管子穩(wěn)定許用壓應(yīng)力（﹥/i）= 管板材料名稱16MnR設(shè)計溫度=60℃設(shè)計溫度下彈性模量=+05Mpa腐蝕裕量=2mm管板計算厚度δ=60mm管板強(qiáng)度削弱系數(shù)η=管板剛度削弱系數(shù)μ=管子加強(qiáng)系數(shù)= →K=管板和管子的連接形式：強(qiáng)度焊焊接許用拉脫應(yīng)力= 管箱法蘭材料名稱16MnR管箱法蘭厚度=40mm法蘭外徑=930mm基本法蘭力矩=+法蘭寬度比值=5/800=比值=40/800=查圖26得，系數(shù)=旋轉(zhuǎn)剛度= 殼體法蘭材料名稱16MnR殼體法蘭厚度=66mm法蘭外徑=930mm法蘭寬度=（）/2=（930800）/2=65mm比值=比值=系數(shù)=旋轉(zhuǎn)剛度=法蘭外徑與內(nèi)徑之比K==殼體法蘭應(yīng)力系數(shù)Y=（按K查GB1501998表95）旋轉(zhuǎn)剛度無量綱參數(shù)= 系數(shù)計算管板第一彎矩系數(shù)=系數(shù)Ψ=/K=系數(shù)（按，查GB1511999圖29）=換熱管束與不帶膨脹節(jié)殼體剛度比=管板第二彎矩系數(shù)（按K，Q查GB1511999圖28（a）=系數(shù)=系數(shù)=法蘭力矩折減系數(shù)ξ=/（+）=管板邊緣力矩變化系數(shù)Δ=法蘭力矩變化系數(shù)ΔΔ= 管板參數(shù)計算管板開孔后面積= 184475mm管板布管面積：采用三角形布管= mm管板布管區(qū)當(dāng)量直徑= 系數(shù)計算系數(shù)=系數(shù)=系數(shù)= =管板布管區(qū)當(dāng)量直徑與殼體內(nèi)徑之比 =管板周邊不布管區(qū)無量綱寬度 k=K（1）=（=0，其中為不計膨脹差）換熱管與殼程圓筒熱膨脹變形差γ=0當(dāng)量壓力組合=有效壓力組合==基本法蘭力矩系數(shù)=管板邊緣力矩系數(shù)（ΔM）=管板邊緣剪力系數(shù)v=Ψ=管板總彎矩系數(shù)系數(shù)，僅用于m＞0時系數(shù)，因?yàn)閙＞0，所以按K，m查圖31（a）實(shí)線=系數(shù)=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)管板布管區(qū)周邊處剪切應(yīng)力系數(shù)殼體法蘭力矩系數(shù)管板徑向應(yīng)力管板布管區(qū)周邊處徑向應(yīng)力管板布管區(qū)周邊剪切應(yīng)力殼體法蘭應(yīng)力換熱管軸向應(yīng)力并且殼層圓筒軸向應(yīng)力換熱管與管板連接拉脫應(yīng)力（=0，其中為不計膨脹差）換熱管與殼程圓筒熱膨脹變形差γ=0當(dāng)量壓力組合有效壓力組合=操作情況下法蘭力矩系數(shù)管板邊緣力矩系數(shù)管板邊緣剪力系數(shù)v=Ψ=管板總彎矩系數(shù)系數(shù)，僅用于m＞0時系數(shù)，因?yàn)閙＞0，所以按K，m查圖31（a）實(shí)線=系數(shù)=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)管板布管區(qū)周邊處剪切應(yīng)力系數(shù)殼體法蘭力矩系數(shù)管板徑向應(yīng)力管板布管區(qū)周邊處徑向應(yīng)力 管板布管區(qū)周邊剪切應(yīng)力殼體法蘭應(yīng)力換熱管軸向應(yīng)力并且殼程圓筒軸向應(yīng)力換熱管與管板連接拉脫應(yīng)力所以管板計算厚度δ=60mm.4 結(jié)論半學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計即將結(jié)束，我完成了固定管板式換熱器機(jī)械設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、強(qiáng)度設(shè)計的計算，確定了設(shè)備結(jié)構(gòu)，完善了設(shè)計圖紙。通過這次的畢業(yè)設(shè)計，使我系統(tǒng)全面地了解了機(jī)械設(shè)備的設(shè)計過程，對機(jī)械設(shè)備有了更深刻、全面地認(rèn)識，拓寬了知識領(lǐng)域，為今后的工作打下了堅實(shí)的基礎(chǔ)。本設(shè)計主要進(jìn)行了換熱面積估算,實(shí)際換熱面積為 m2, 工藝結(jié)構(gòu)尺寸的確定，殼體內(nèi)徑為800,換熱管規(guī)格為Φ25；流動阻力計算；零部件選型，選用甲型平焊法蘭，墊片選用石棉橡膠板墊片，鞍式支座，折流板選用弓形折流板，螺栓規(guī)格M2440；設(shè)備強(qiáng)度計算，經(jīng)計算及校核后，所得的數(shù)據(jù)均符合要求。參考文獻(xiàn)[1]GB1501998《鋼制壓力容器》［Ｍ］．北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社．1998[2]GB1511999《管殼式換熱器》［Ｍ］．北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社．1999[3]國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》［Ｍ］．北京：中國勞動社會保障出版社．1999[4]國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局GB16749《壓力容器波形膨脹節(jié)》［Ｍ］．北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社．1997[5]丁伯民等．化工設(shè)計全書［Ｍ］． 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003[6]王紹良主．化工設(shè)備基礎(chǔ)［Ｍ］． 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002[7]王寬福．壓力容器焊接結(jié)構(gòu)工程分析［Ｍ］ 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 1998[8]朱有庭等．化工設(shè)備設(shè)計手冊［Ｍ］．北京: 化學(xué)工業(yè)出版社，2005[9]卓震主．化工容器及設(shè)備［Ｍ］． 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