【導(dǎo)讀】達(dá)到冷卻熱氣體，使其達(dá)到工藝所需要的溫度。我的畢業(yè)設(shè)計(jì)就是循環(huán)氫冷卻器。設(shè)計(jì)，在循環(huán)氫冷卻器的設(shè)計(jì)過程是首先根據(jù)已知工藝條件，選擇換熱器的類型，計(jì)算管子數(shù)，確定筒體內(nèi)徑，筒體及封頭壁厚的計(jì)算，壓力試驗(yàn)，計(jì)算管板尺寸，座并對(duì)其進(jìn)行應(yīng)力校核等。的計(jì)算；確定設(shè)計(jì)方案，并繪制裝配圖及關(guān)鍵零件圖。設(shè)計(jì)要點(diǎn)及其相關(guān)注意事項(xiàng)，從而完成循環(huán)氫冷卻器的設(shè)計(jì)。

　　

【正文】 構(gòu) 有效厚度減去計(jì)算厚度之外的多余面積， mm2 。 retrtet fchfhA )(2)(2 2212 ???? ??? 01)( ????? ? mm2 3A 為焊縫金屬截面積， mm2 。 03?A 321 AAAAe ??? ?? 淮海工學(xué)院二〇一三屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 20 頁 共 35 頁 ? mm2 由于 eAA? ，故 端部結(jié)構(gòu)處 不需另行補(bǔ)強(qiáng)。 管臺(tái)結(jié)構(gòu)處開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算： 管臺(tái) 結(jié)構(gòu)厚度為： 38?n? mm 內(nèi)徑為： 139?id mm 管臺(tái) 結(jié)構(gòu)的厚度負(fù)偏差取 ?c mm，腐蝕裕量取 22?c mm。 管臺(tái) 結(jié)構(gòu)的計(jì)算厚度： ? ?ppdt it ?? ??? 2 ??? ?? ? mm 管臺(tái) 結(jié)構(gòu)名義厚度： 38?nt? mm 管臺(tái) 結(jié)構(gòu)有效厚度： tet ???? ??? ? mm 球殼開孔處所需的補(bǔ)強(qiáng)面積： )1(2 ret fdA ??? ??? d — 球形封頭的開孔直徑，圓形孔取 管臺(tái) 內(nèi)直徑和兩倍厚度附加量，橢圓型或長(zhǎng)圓形孔取所考慮平面上的尺寸（弦長(zhǎng)，包括厚度附加量）， mm。 管臺(tái) 的厚 度負(fù)偏差取為： ?c mm，腐蝕裕量為： 22?c mm， ????? ccc mm。 ???d ? mm rf — 強(qiáng)度削弱系數(shù)，等于設(shè)計(jì)溫度下 管臺(tái) 材料與殼體材料許用應(yīng)力的比值，當(dāng)該值大于 時(shí)，取 ?rf 。 )1(2 ret fdA ??? ??? ??? 淮海工學(xué)院二〇一三屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 21 頁 共 35 頁 ? mm2 有效補(bǔ)強(qiáng)范圍： 有效寬度 B：取 id2 和 ntnd ?? 22 ?? 中的較大值。 ???id mm ???????? ntnd ?? mm 故取 ?B mm。 有效高度 1h ， 2h ： 1h 取 ntd? 和實(shí)際外伸高度中的較小值。 2h 取 ntd? 和實(shí)際內(nèi)伸高度中的較小值。 4 4 ???ntd? mm。 實(shí)際外伸高度為： 355 mm。 實(shí)際內(nèi)伸高度為： 0 外側(cè)高度： ?h mm 內(nèi)測(cè)高度： 02?h 補(bǔ)強(qiáng)面積： 在有效補(bǔ)強(qiáng)范圍內(nèi)，可作為補(bǔ)強(qiáng)的截面積： 321 AAAAe ??? eA — 補(bǔ)強(qiáng)面積， mm2 。 1A 為殼體有效厚度減去計(jì)算厚度之外的多余面積， mm2 。 )1)((2))((1 reete fdBA ?????? ????? 0))(( ???? ? mm2 2A — 管臺(tái) 有效 厚度減去計(jì)算厚度之外的多余面積， mm2 。 retrtet fchfhA )(2)(2 2212 ???? ??? 淮海工學(xué)院二〇一三屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 22 頁 共 35 頁 01)( ????? ? mm2 3A 為焊縫金屬截面積， mm2 。 321 AAAAe ??? ?? ? mm2 eA? ，故 此處 不需另行補(bǔ)強(qiáng)。 支座的選取 根據(jù) 參考文獻(xiàn) ［ 5］查得： 700DN ，厚度 10?? mm 的筒體一米長(zhǎng)筒節(jié)的質(zhì)量為 1760?m kg/m,筒體長(zhǎng)度為： 60601906250 ??筒體l mm。 筒體： 質(zhì)量： 10 66 .5 610006060176 ????筒體筒體 lmm o kg 重量： 2 8 0 4 5 0 6 6g ???? 筒體筒體 mG N 管板： 質(zhì)量： 管板管板管板管板 ??? 2R?m 22 ?????? ? kg 重量： gm管板管板 ?G ?? ? N 下封頭： 質(zhì)量：查附表 3得： 700DN 10?? 的橢圓封頭的質(zhì)量為 kg 重量 : 4 7 7 . 5 5 49 . 84 8 .7 3 ???下封頭G N 上封頭： 質(zhì)量： 176404304 22 ?????? ?上封頭m ? kg 重量： 4 1 6 5 4 .2 7 29 . 884 2 5 0 .4 3 5 9 1gm ???? 上封頭上封頭G kg 淮海工學(xué)院二〇一三屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 23 頁 共 35 頁 端部結(jié)構(gòu)： 質(zhì)量： 698 kg 重量： N 法蘭： 質(zhì)量： 403 kg 重量： N 管臺(tái)： 質(zhì)量： 30 kg 重量： 294 N 容器總重量 管臺(tái)法蘭端部結(jié)構(gòu)下封頭上封頭管板筒體 GGGGGGG ???????G （ 234） 帶入數(shù)據(jù)得： ?G KN 容器載水質(zhì)量： 水水 ??V?m （ 235） 1000] )1000700(1000 251906250[ 2 ???????? ? ? kg 載水重量： ???? 水水G N 容器載水總重量： 24117 .84 ?????水總 GGG KN 由 參考文獻(xiàn) ［ 5］查得： 管板處：鞍座 BI )(900F 900?oD mm 210?h mm 允許載荷： 170?Q KN 筒體處（兩處）：鞍座 BI )(700S 700?oD mm 300?h mm 允許載荷 : 225?Q KN 支座的應(yīng)力校核 換熱器的管板厚度比較大，球形封頭、端部結(jié)構(gòu)、管臺(tái)等的重量比較大，故在管板下安裝一個(gè)支座，根據(jù)參考文獻(xiàn)［ 5］，選取 :鞍座 BI 900 (F) 900?oD mm, 210?h mm,其允許載荷為 170 KN，故僅需對(duì)筒體及下封頭（橢圓封頭）進(jìn)行應(yīng)力校核。 均布載荷 q 和支座反力 F 根據(jù)參考文獻(xiàn) ［ 6］， 假設(shè)筒體、橢圓封頭的總重為 F2 ，此總重包括換熱器重量及物料重量。對(duì)于盛裝氣體或輕于水的液 體換熱器，因水壓試驗(yàn)時(shí)重量最大， 淮海工學(xué)院二〇一三屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 24 頁 共 35 頁 此時(shí)物料重量按水重量計(jì)算。橢圓形封頭折算為同直徑的長(zhǎng)度為 H32 的圓筒（ H為橢圓形封頭的曲面高度），故該換熱器重量載荷總長(zhǎng)度為： HLL 32??? (236) H — 橢圓形封頭的曲面高度， 250?H mm。 L — 筒體長(zhǎng)度 , 6085?L mm。 HLL 32??? 250326085 ??? ? mm 設(shè)換熱器總重沿長(zhǎng)度方向均勻分布，則作用在總長(zhǎng)度上的單位長(zhǎng)度的均布載荷為： LGq ?? 總 (237) 總G — 容器載水總重量。 ?總G KN L? — 換熱器重量總長(zhǎng)度。 LGq ?? 總 3 ???? ? N/m 根據(jù)給模型的受力情況，由材料力學(xué)的知識(shí)得： 總GFF ?? 21 (238) 2)(2 221120 LLLLqLqLFL oo ???? (239) 138965?總G N 9051?L mm ?L mm 4400?oL mm ?q N/m 帶入數(shù)據(jù)解得： ?F N ?F N 此結(jié)構(gòu) 可 近似 簡(jiǎn)化 為對(duì)稱分布的雙鞍座臥式換熱器，為了計(jì)算方便，取?F N。 豎向剪力 qF 和力偶 M 淮海工學(xué)院二〇一三屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 25 頁 共 35 頁 封頭本身和封頭中物料的重量為 Hq32 ，此重力作用在封頭（含物料）的重心上。橢圓形封頭的重心位置取 He 83? ，按力平移法則，此重力可用一個(gè)作用在梁端點(diǎn)的剪力 HqFq 32?和力偶 qHm 421 ?代替。 剪力： 3232 3 ?????? ?HqF q N 力偶： )10250(4 2321 ??????qHm Nm 此外，當(dāng)封頭中充滿液體時(shí)，液體靜壓力對(duì)封頭有一個(gè)向外水平推力。因?yàn)橐后w壓力沿筒體高度按線性規(guī)律分布，頂部靜壓為零，底部靜壓為： io gRP ?2? 液體靜壓力作用在 橢圓封頭的力矩取為： 422 iqRm ? (240) 222 ???? iqRm Nm 梁端點(diǎn)的力偶 M為： 12 mmM ?? (241) ???M Nm 至此，要計(jì)算的部分被簡(jiǎn)化為一受均布載荷的外伸簡(jiǎn)支梁，梁的兩端點(diǎn)還分別受到橫剪力 qF 和力偶 M 的作用。 根據(jù)材料力學(xué)梁彎曲基本知識(shí)，該外伸梁在重量載荷作用下，梁截面上有剪力和彎矩存在，最大彎矩發(fā)生在梁 支座跨中截面和支座截面上，而最大剪力出現(xiàn)在支座截面出。 彎矩 支座跨中截面出的彎矩： 42)2(232)(4 2221 LLqALFLHqHRqM i ????????? (242) ?q N/m ?iR m ?H m ?L m ?A m 帶入數(shù)據(jù)得： ?M Nm 淮海工學(xué)院二〇