【正文】 (3103),合格。殼程圓筒軸向應(yīng)力： (3104)，合格。拉脫力：強(qiáng)度脹接最小脹接長度l應(yīng)取管板的名義厚度減去3mm或50mm二者的最小值，故。 (3105)根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]，換熱管與管板連接許用拉脫力。，合格。 (3)不計(jì)膨脹差管程壓力下的危險(xiǎn)組合殼程設(shè)計(jì)壓力管程設(shè)計(jì)壓力 (3106)由于不計(jì)膨脹差，故，有效壓力組合： (3107)基本法蘭力矩系數(shù)： (3108)管板邊緣力矩系數(shù)： 管板邊緣剪切系數(shù)：管板總彎矩系數(shù)：時(shí)，按和查參考文獻(xiàn)[3]圖31（b）得到：管板徑向應(yīng)力系數(shù)： (3109)管板布管區(qū)周邊處徑向應(yīng)力系數(shù)： (3110)管板布管區(qū)周邊剪切應(yīng)力系數(shù)： (3111)管板應(yīng)力：(3112)，合格。 (3113) ，合格。 (3114)，合格。殼體法蘭應(yīng)力：殼體法蘭力矩系數(shù)： (3115)殼體法蘭應(yīng)力參數(shù):(按，查參考文獻(xiàn)[13]第9章表95)(3116)，合格。管子應(yīng)力： (3117),合格。殼程圓筒軸向應(yīng)力： (3118)，合格。拉脫力：強(qiáng)度脹接最小脹接長度l應(yīng)取管板的名義厚度減去3mm或50mm二者的最小值，故。 (3119)根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]，換熱管與管板連接許用拉脫力。，合格。(4)計(jì)入膨脹差管程壓力下的危險(xiǎn)組合假設(shè)環(huán)境溫度為,則 (3120) 有效壓力組合： (3121)基本法蘭力矩系數(shù)： (3122)管板邊緣力矩系數(shù)： 管板邊緣剪切系數(shù)：管板總彎矩系數(shù)：時(shí)，取與兩者中的較大值。 (3123)按和查參考文獻(xiàn)[3]圖31（a）得到：所以管板徑向應(yīng)力系數(shù)： (3124)管板布管區(qū)周邊處徑向應(yīng)力系數(shù)： (3125)管板布管區(qū)周邊剪切應(yīng)力系數(shù)： (3126)管板應(yīng)力： (3127)，合格。 (3128) ，合格。 (3129)，合格。殼體法蘭應(yīng)力：殼體法蘭力矩系數(shù)： (3130)殼體法蘭應(yīng)力參數(shù):(按，查參考文獻(xiàn)[13]第9章表95) (3131) ，合格。管子應(yīng)力： (3132) ，合格。殼程圓筒軸向應(yīng)力： (3133) ，合格。拉脫力：強(qiáng)度脹接最小脹接長度l應(yīng)取管板的名義厚度減去3mm或50mm二者的最小值，故。 (3134)根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]，換熱管與管板連接許用拉脫力。，合格。綜上所述，管板的計(jì)算厚度滿足強(qiáng)度要求，所以管板的名義厚度。 判斷是否需要設(shè)置膨脹節(jié)上述四種危險(xiǎn)組合拉脫力都在許用拉脫力范圍內(nèi)，因此不需要設(shè)置膨脹節(jié)。 管板的結(jié)構(gòu)尺寸管板與管箱之間采用法蘭連接，管板的結(jié)構(gòu)尺寸應(yīng)參考圖凸面法蘭結(jié)構(gòu)，管板的結(jié)構(gòu)尺寸如圖38所示圖38 管板的結(jié)構(gòu)尺寸。圖38 管板的結(jié)構(gòu)尺寸 接管的布置及管箱的設(shè)計(jì) 筒體接管的布置圖39 筒體接管位置筒體接管應(yīng)盡量靠近兩端管板，然而為了保證設(shè)備的制造、安裝，管口距離也不能靠得太近，它受到最小位置的限制。接管位置如圖39所示。 (3135)上式中，且在50～100mm之間，取，根據(jù)JB/T 47362002查得：因此，最后取。 管箱接管的布置管箱接管盡量靠近管箱法蘭，然而為了保證設(shè)備的制造、安裝，管口距離也不能靠得太近，它受到最小位置的限制。接管位置如圖310所示。根據(jù)圖310，管箱接管最小位置滿足，其中，且不小于50～100mm。因此取。圖310 管箱接管位置根據(jù)參考文獻(xiàn)[12]查得： (3136)最終取。 管箱的設(shè)計(jì)由于所選的封頭為標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，因此封頭對應(yīng)的管箱為B型封頭管箱。管箱尺寸的確定：管箱所需要的確定的尺寸主要是管箱長度，分程隔板位置尺寸是由排管圖確定，管箱直徑是由殼程直徑?jīng)Q定。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)度因數(shù)來確定最小長度，最小長度由最小內(nèi)側(cè)深度確定，最小內(nèi)側(cè)深度必須滿足參考文獻(xiàn)[3]相關(guān)規(guī)定。管箱相關(guān)尺寸如圖311所示。 圖311 管箱尺寸根據(jù)通流面積，滿足：其中，為每程平均管束，根據(jù)筒體公稱直徑為300mm，換熱管直徑為19mm查得[14],為封頭曲面深度，為封頭厚度。因此管箱的尺寸還必須根據(jù)接管的布置和焊縫距離計(jì)算，此時(shí)應(yīng)該滿足： (3137)其中：，取150mm，所以綜上考慮。 折流板的布置根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]折流板名義外直徑,折流板的厚度為，前面工藝設(shè)計(jì)中確定了折流板的板間距，即,折流板數(shù)，管板的厚度為42mm，則折流板距前后管板的距離為： 換熱器相關(guān)的連接結(jié)構(gòu) 管箱法蘭與管箱的連接管箱法蘭與管箱的連接結(jié)構(gòu)如圖312所示。圖312 管箱法蘭與管箱的連接 管板與筒體的連接由于所選的冷卻器是固定管板式換熱器，管板的延長部分兼作法蘭，管板與筒體的連接如圖313所示。圖313 管板與筒體的連接 管箱與管板的連接管箱與管板的連接采用凹凸面密封形式，管箱與管板連接結(jié)構(gòu)如圖314所示。圖314 管箱與管板的連接 其他零部件的設(shè)計(jì) 拉桿、定距管的設(shè)計(jì) （1）拉桿拉桿的尺寸根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]確定，如圖315所示。圖315 拉桿的尺寸 （2）定距管定距管的結(jié)構(gòu)尺寸如圖318所示。圖318 定距管的結(jié)構(gòu)尺寸 分程隔板的設(shè)計(jì)根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表6，隔板的厚度為6mm,分程隔板的結(jié)構(gòu)如圖317所示。必要時(shí)，分程隔板上可開設(shè)排凈孔，排凈孔的直徑宜為6mm。圖317 分程隔板的結(jié)構(gòu) 防沖板 （1）確定是否需要防沖板當(dāng)殼程進(jìn)口流體的值為下列數(shù)值時(shí)，應(yīng)在殼程進(jìn)口管處設(shè)置防沖板或?qū)Я魍玻?1)非腐蝕性、非磨蝕性的單相液體，其；(2)其他各種液體包括沸點(diǎn)下的液體，其[3]。而，因此需要防沖板。 （2）防沖板尺寸的確定防沖板的外表面到圓筒內(nèi)壁的距離，應(yīng)不小于接管外徑的[3]，換熱器接管外徑為108mm，因此防沖板外表面到圓筒內(nèi)壁的距離不小于27mm，考慮到布置換熱管，防沖板的外表面到圓筒內(nèi)壁的距離為40mm。防沖板的邊長應(yīng)大于接管直徑50mm，因此防沖板的邊長為158mm。防沖板的固定形式為：同時(shí)焊在靠近管板的第一塊折流板上。 鞍座的選取及安裝位置的確定鞍座的選取參照文獻(xiàn)[15]，選擇重型（B型）鞍式支座，鞍座的材料為，根據(jù)筒體的公稱直徑為300mm，選用鞍座、S個(gè)一個(gè)，鞍座的結(jié)構(gòu)參考鞍座的零部件圖，鞍座相關(guān)尺寸見表35。表35 鞍座尺寸表DN/公稱直徑允許載荷Q/kN鞍座高度 h底板腹板筋板墊板螺栓間距l(xiāng)2l1b1δ1δ2b3δ3弧長b4δ4e3005520029012088968370200648200鞍式支座如圖318所示，鞍式支座在換熱器的布置應(yīng)按下列原則確定： ，??；，?。?。圖318 鞍式支座的安裝換熱器中的，由于，則。取，則。第4章 冷卻器鞍座應(yīng)力校核 各部件質(zhì)量及總質(zhì)量 各部件的質(zhì)量及總質(zhì)量見表41。表41 各部件質(zhì)量表序號名稱單位數(shù)量質(zhì)量1左管箱kg12墊片kg2—3螺柱M201600kg324螺母M20kg645墊圈20kg646接管Φ252kg17法蘭DN20kg18折流板kg59定距管Φ192 L=555kg2110換熱管Φ192kg7218111拉桿Φ12 L= 2617kg312防沖板kg113接管Φ1084kg214法蘭DN100kg215右管板kg116右管箱kg117筒體DN3008 L=2906kg118折流板kg419右支座kg11020拉桿Φ12 L=2387kg321左支座kg11022左管板kg123定距管Φ192 L=kg324定距管Φ192 L=kg325總質(zhì)量kg—因此鞍座承受的換熱器總質(zhì)量為： (41) 鞍座校核因?yàn)樗拿芏却笥谟袡C(jī)液的密度，則在液壓試驗(yàn)換熱器的總重大于操作狀態(tài)下的總重，此時(shí)物料重量均按水重量計(jì)算，因此對液壓試驗(yàn)進(jìn)行分析，取液壓試驗(yàn)溫度為30，此時(shí)水的密度，換熱器的體積，因此液體的質(zhì)量為： (42)：所以液壓試驗(yàn)鞍座承受的總重為： (43)每個(gè)鞍座承受的總重為：顯然鞍座能夠滿足要求。 筒體校核 校核相關(guān)的原始數(shù)據(jù)表42 原始數(shù)據(jù)表序號項(xiàng)目符號單位數(shù)值1設(shè)計(jì)壓力pcMPa2設(shè)計(jì)溫度t3物料密度ρkg/m34筒體內(nèi)徑Dimm3005筒體長度Lmm37786公稱厚度δnmm87厚度附加量Cmm28鞍座型號BI9鞍座中心線離封頭切線的距離Amm113910腹板厚度δ2mm811鞍座包角α212012容器與封頭材料Q345R13容器與封頭許用應(yīng)力[σ]tMPa18914鞍座材料Q235A15鞍座材料許用應(yīng)力[σ]tMPa11316容器自重kg17物料重量kg18總重量Mkg 載荷分析對于半球形、橢圓形或蝶形封頭等凸形封頭，折算為同直徑的長度為的圓筒（為封頭的曲面深度），置于對稱分布的雙鞍座臥式容器所受的外力包括載荷和支座反力，受重力作用時(shí)，可以近似地看成支承在兩個(gè)鉸支點(diǎn)上受均布載荷的外伸簡支梁，如圖41所受。圖41 筒體受力分析 重量載荷作用的總長度： (44)設(shè)換熱器總重沿長度方向均勻分布，則作用在總長度上的單位長度均布載荷為： (45) 彎矩和剪力 （1）彎矩①支座跨中截面處的彎矩支座跨中截面處的彎矩按下式計(jì)算。 (46)其中，，則 (47)為負(fù)值，表示上半部圓筒受拉伸，下半部分圓筒受壓縮。②支座截面處的彎矩支座截面處的彎矩按下式計(jì)算： (48)其中，則為負(fù)值，表示筒體上半部受拉伸，下半部受壓縮。 （2）剪力對于承受均勻載荷的外伸簡支梁，其跨距中點(diǎn)處截面的剪力等于零，因此只討論支座截面上的剪力。由于支座離封頭切線距離，應(yīng)計(jì)及外伸圓筒和封頭兩部分及重量的影響，在支座截面上的剪力為： (49) 圓筒軸向應(yīng)力及校核 （1）兩支座跨中截面處圓筒