【正文】 22 壓力容器法蘭可選固定端的殼體法蘭和管箱法蘭為長頸對焊法蘭，凹凸密封面，材料為鍛件 20MnMoⅡ，其具體尺寸如下：（單位為mm）表 35 DN600 長頸對焊法蘭尺寸法蘭 螺柱DND D1 D2 D3 D4 　?H h a a1 　?　2Rd規(guī)格數(shù)量對接筒體最小厚度600740700665 655 652 4410525 17 14 12 22 1223M20288（2）此時查 JB47002022 壓力容器法蘭，根據(jù)設(shè)計溫度可選擇墊片型式為本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 29金屬包墊片，材料為 0Cr18Ni9，其尺寸為： 表 36 管箱墊片尺寸PN(Mpa) DN(mm) 外徑 D(mm)內(nèi)徑 d(mm) 墊片厚度 反包厚度Ｌ 600 680 622 3 外頭蓋側(cè)法蘭、外頭蓋法蘭與外頭蓋墊片、浮頭墊片（1）外頭蓋法蘭的型式與尺寸、材料均同上殼體法蘭，凹密封面，查JB47002022 壓力容器法蘭可知其具體尺寸如下所示：（單位為 mm） 。表 37 外頭蓋法蘭尺寸法蘭 螺柱DND D1 D2 D3 D4 　?H h a a1 　?　2R d 規(guī)格 數(shù)量對接筒體最小厚度700840800765 755 752 5010525 17 14 12 22 12 23 M20 32 8（2）外頭蓋側(cè)法蘭選用凸密封面，材料為鍛件 20MnMoⅡ，查 JB/472192可知其具體尺寸如下表：本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 30δδ 1表 38 外頭蓋側(cè)法蘭尺寸法蘭 螺柱DND D1 D2 D3 D4 　?H h a1 　?　2R d 規(guī)格 數(shù)量對接筒體最小厚度600840800765 755 752 38 95 30 14 12 22 12 23 M20 32 8（3）查 JB/T471892 選外頭蓋墊片的型式為金屬包墊片，其外徑 D 為765mm，內(nèi)徑 d 為 725mm 且查 JB/T471892 也選浮頭墊片的型式為金屬包墊片，則其外徑 D 為 592mm，內(nèi)徑 d 為 568mm，兩者材料均為 0Cr18Ni9。 接管法蘭型式與尺寸根據(jù)接管的公稱直徑，公稱壓力可查 HG20592～20635－97 鋼制管法蘭、墊片、緊固件，選擇帶頸對焊鋼制管法蘭，選用凹凸密封面，其具體尺寸如下表所示： （單位為㎜）本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 31表 39 帶頸對焊鋼制管法蘭連接尺寸 法蘭頸公稱通徑DN鋼管外徑（法蘭焊端外徑）A1法蘭外徑螺栓孔中螺栓孔直螺栓孔數(shù)螺紋Th法蘭厚度CＮ ＳＨ１≈Ｒ法蘭高度法蘭理論重量（㎏）本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 32A B D心圓直徑 K徑Ｌ量n Ａ Ｂ H25 32 115 85 14 4 M12 16 46 46 6 4 40 150 159 300 250 26 8 M24 28 190 190 12 8 75 鉤圈式浮頭本臺浮頭式換熱器浮頭端采用 B 型鉤圈式浮頭，其詳細結(jié)構(gòu)如下圖所示，而浮頭蓋采用了球冠形封頭。 浮頭蓋的設(shè)計計算球冠形封頭、浮頭法蘭應(yīng)分別按管程壓力 作用下和殼程壓力 作用下進tpsp行內(nèi)壓和外壓的設(shè)計計算，取其大者為計算厚度。本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 33 符號說明如下：——換熱器圓筒內(nèi)直徑，mm；iD——浮頭法蘭與鉤圈的內(nèi)直徑，fi，mm；12()602(31)570fiinb????????——浮頭法蘭與鉤圈的外直徑，mm ， mm；foD806foiD??——外頭蓋內(nèi)直徑，mm， mm；617i——浮頭管板外直徑，mm， mm；o 23594oib???——螺栓中心圓直徑，mm ， mm；bD 8067fobD??——墊片壓緊力作用中心圓直徑， ；G m——作用在法蘭環(huán)內(nèi)側(cè)封頭壓力載荷引起的軸向分力，DFN； ；?A——作用在法蘭環(huán)內(nèi)側(cè)封頭壓力載荷引起的徑向分力，N； ；r 1tanrDF???——計算壓力， Mpa；分別取管程壓力 （內(nèi)壓）和殼程壓力 （外壓） ；cp tpsp——封頭球面內(nèi)半徑，mm；按 GB151 表 46 選取 mm；iR 50iR——螺栓中心至法蘭環(huán)內(nèi)側(cè)的徑向距離，mm；DL—— 對法蘭環(huán)截面形心的力臂， mm；rrF——封頭邊緣處球殼中面切線與法蘭環(huán)的夾角， （176。） ； ；1? ????——球冠形封頭的計算厚度， mm；?——球冠形封頭的名義厚度，mm；n——封頭材料在設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力，Mpa；??t?——焊接接頭系數(shù)。?本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 34 管程壓力 作用下（內(nèi)壓）浮頭蓋的計算：tp（1）球冠形封頭計算厚度按下式計算： ；??56tiR????為方便選材，故可將浮頭蓋的材料選擇為 16MnR，故 =125Mpa，選擇為??t?雙面焊對接接頭，100%無損探傷，故 ，則 。?????（2）浮頭法蘭計算厚度計算：首先根據(jù)所選的浮頭墊片可先確定 ： ；GD9?根據(jù)經(jīng)驗值選定螺栓數(shù)目為 16，則可通過計算螺栓的根徑，從而知道螺栓的規(guī)格： ，故將其圓整為規(guī)格為 M24 的螺柱，????其根徑為 。關(guān)于浮頭法蘭厚度的計算按 GB1511999 的格式制作成一張表格，這樣比較清晰明了，具體如下表所示：表 310 浮頭法蘭厚度計算表設(shè)計條件 墊片及螺栓計算pc= 材料：0Cr18Ni9 N=12mmy=Mpa溫度 t=100℃墊片 外徑內(nèi)徑厚度：5925683b=6mm m=材料：鍛件JB/T4726 20MnMo螺栓直徑 24Bdm?螺栓數(shù)量 n=16??17fMpa?? ??法蘭許用應(yīng)力6tf ..412c N??本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 35設(shè) 40,6flm??..79aGWDybN???14870pFN??材料：25Cr2MoVA??12()4806tpbAFm?????????245bMpa?或 （取兩者中較大值）= 2螺栓許用應(yīng)力186t? ????????? ??5.()?????操作情況下法蘭的受力力 臂 力 ??A()????3260GpF???7352608..1/GFLN??148703TDN??????本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 36?????????./rrMFLNm??操作情況下法蘭總力矩： 77(.)39/pDGTrMN?????預(yù)緊螺栓時法蘭的受力力 臂 力 ????./aGMFLNm????2 ()8()cfiifitfofipDRL???? ??操作狀態(tài)：?????????????預(yù)緊狀態(tài)：本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 37?????????????法蘭厚度操作狀態(tài)： ；??????預(yù)緊狀態(tài)： ；397fa m法蘭厚度 取 與 之大者，且不小于球冠形封頭名義厚度 的兩倍，ffpfa n?故 ，則 。57fm??60fn?? 殼程壓力 作用下（外壓）浮頭蓋的計算s （1）球冠形封頭 GB1501998 第 6 章“外壓圓筒和外壓球殼”進行外壓計算，即將球冠形封頭當作球殼進行計算，具體過程如下： 假設(shè) ，腐蝕裕量 ，則 ；0nm??????? ，故 ；510oiR?510/ 所以 ；查 GB150 可知 ，..76()oeA? 41BMpa壓力 為：??p ，故 合適。???10nm??本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 38（2）浮頭法蘭厚度的計算可按上表進行，由于管程與殼程的設(shè)計壓力不相等，所以大部分的數(shù)據(jù)都與內(nèi)壓情況下相同，只是此時，表中的 應(yīng)改為：pM5 5 55 5()()(28.)?????????則此時操作狀態(tài)下： ；??5 ????????????????????所以此時 ；22..?? 根據(jù)上述內(nèi)壓與外壓的計算可知浮頭法蘭的計算厚度應(yīng)為 ，則57f?圓整后其名義厚度為 。60fnm 鉤圈鉤圈的型式查 GB151 可知選為 B 型鉤圈，其圖示如下：而其設(shè)計厚度可按下式計算： 10??? 其中： ——鉤圈設(shè)計厚度，mm；? ——浮動管板厚度，mm；1則 。405m??本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 39 分程隔板由于是多管程換熱器，故此處需要用到分程隔板。查 GB1511999 可知：分程隔板槽槽深 ，槽寬為 12mm，且分程隔板4m?的最小厚度為 8mm。 鞍座 選擇鞍座應(yīng)首先計算支座反力，再根據(jù)支反力選擇合適的鞍座。 支反力計算如下： 管板的質(zhì)量： ；?? 圓筒的質(zhì)量： ；239。2 26()????????????式中： ——是指換熱器中相當于圓筒的部分的總長度，包括了殼體的有39。L效長度與前后端管箱的短節(jié)部分；——是指材料的密度，由于殼體與管箱的材料均選用 16MnR，故?。37850/kgm? 封頭的質(zhì)量： ；??保溫層的質(zhì)量： (60)(0) ?? ?????? ?附件（如接管、法蘭、浮頭蓋等）質(zhì)量取為全部質(zhì)量的 20%：512340%()20%()?????圓筒的體積： ；239。 ???本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 40封頭的體積： ； ??故總體積為： ；??由于水的密度比苯的密度均大，故鞍座應(yīng)在水壓試驗時所受支反力較大，即如下：水壓試驗時充液重量： ；????水壓試驗時總質(zhì)量：；???水壓試驗時單位長度載荷：；39。 ???水壓試驗時支座反力： ；?? 鞍座的型號及尺寸根據(jù)支反力查 JB/T471292 選擇鞍座的型號為：DN600、120176。包角重型帶墊板鞍式支座。表 311 鞍座尺寸底板腹板筋板 墊板公稱直徑ＤＮ允許載荷Ｑ（ＫＮ）鞍座高度h l1 b1 　?　2l3 b3 　?弧長 b4 ?e螺栓間距l(xiāng)2　鞍座質(zhì)量（kg）增加１００mm 高度增加的質(zhì)量（kg）600 165 200 550150 10 8 300 120 8 710 200 6 36 400 24 5本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 41 接管的最小位置在換熱器設(shè)計中，為了使傳熱面積得以充分利用，殼程流體進、出口接管應(yīng)盡量接近兩端管板，而管箱進、出口接管盡量靠近管箱法蘭，可縮短管箱、殼體長度，減輕設(shè)備重量。然而，為了保證設(shè)備的制造安裝，管口距地的距離也不能靠得太近，它受到最小位置的限制。 殼程接管位置的最小尺寸接管帶補強圈，故應(yīng)按下式計算： 1(4)2HDLbC???式中： ——殼程接管位置最小尺寸，mm； ——補強圈外邊緣至管板與殼體連接焊縫之間的距離，計算中，取C（S 為殼體厚度，mm） ，且 ；4?30m? ——補強圈外圓直徑，mm；HD ——管板厚度， mm。b ；135(40)?????經(jīng)過實際畫圖后， ，滿足最小位置的要求。1Lm 管箱接管位置的最小尺寸 帶補強圈的接管，應(yīng)按下式計算： 2HfDLhC?? 式中： ——法蘭高度，為 75mmf則 ??經(jīng)過實際畫圖后， ，滿足最小位置的要求31L到此，換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計及強度計算已經(jīng)基本結(jié)束?？梢哉f，換熱器的主要設(shè)計計算已經(jīng)完成，其計算結(jié)果將通過裝配圖、部件圖以及零件圖表現(xiàn)出來。其中該臺浮頭式換熱器的基本結(jié)構(gòu)如下圖所示：本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 42總結(jié)時間如流水，轉(zhuǎn)眼之間我們的畢業(yè)設(shè)計即將結(jié)束。本次設(shè)計是大學(xué)四年來任務(wù)最重，耗時最多，最為重要，然而這次畢業(yè)設(shè)計讓我受益匪淺。在畢業(yè)設(shè)計即將結(jié)束之際，我對這次設(shè)計