【導(dǎo)讀】固定管板式換熱器機械設(shè)計-好。固定管板式換熱器是管殼式換熱器的一種典型結(jié)構(gòu)也是目前應(yīng)用比較廣泛。的一種換熱器這類換熱器具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊可靠性高適應(yīng)性廣的特點并且生產(chǎn)。成本低選用的材料范圍廣換熱表面的清洗比較方便固定管板式換熱器能承受較。高的操作壓力和溫度在高溫高壓和大型換熱器中其占有絕對優(yōu)勢。本次設(shè)計的題目是乙二醇塔底進料換熱器的設(shè)計課題預(yù)期達到的目標(biāo)為。換熱器面積的計算管程殼程壓力降的計算小于等于04MPa工藝結(jié)構(gòu)尺寸的。計算管程數(shù)6管程換熱管的確定內(nèi)徑25mm數(shù)量450根殼體內(nèi)徑800mm殼程數(shù)1. 殼程的計算折流板的選型形式弓形折流板數(shù)量13等換熱器的強度計算對筒體。管箱厚度的計算和校核對殼體及管箱各處開孔補強對延長部分兼做法蘭的計算。及強度核算經(jīng)水壓試驗壓力校核后顯示結(jié)果全部合格。換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計折流板法蘭乙型平焊法蘭換熱管支座鞍式支座墊片石棉。的主要設(shè)備之一換熱器在節(jié)能技術(shù)改革中具有的作用

　　

【正文】 度 δet δnt C1tC2t 375 mm 強度削弱系數(shù) 所以取 開孔所需的補強面積 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 在有效補強范圍內(nèi)可作為補強的截面積 補強滿足要求不需另加補強 孔補強計算 設(shè)計壓力＝ 0286MPa 設(shè)計溫度 13500℃ 接管材料為 20 接管內(nèi)徑 Di 20200mm 設(shè)計溫度下殼體材料許用應(yīng)力 17000MPa 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 100 接管負偏差 C1t 100mm 接管腐蝕裕量 C2t 200mm 開孔直徑 d 20500mm 接管計算厚度 設(shè)計厚度 δ dt δt C2t 022200 222mm 名義厚度 δ nt δ dt C1t△ 222100△ 400mm 由鋼材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格可取δ nt 600mm 有效厚度 δet δnt C1tC2t 300 mm 強度削弱系數(shù) 開孔所需的補強面積 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 在有效補強范圍內(nèi)可作為 補強的截面積 不需另加補強 37 內(nèi)構(gòu)件的選取 根據(jù) GBT 14976 選取換熱管 材料 20 鋼 直徑 φ 30 厚度 δ 25 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 根據(jù) GB14 選取 管束分 6 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 38 管板的計算與校核 殼層圓筒 設(shè)計壓力 0286MPa 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 204e05 殼層圓筒內(nèi)徑 Di 800mm 殼體法蘭彈性模量 204e05 殼層圓筒內(nèi)直徑橫截面積 A 025Di 5024e05mm 殼層圓筒金屬橫截面積 12685e05mm 管箱圓筒 設(shè)計壓力 0067Mpa 設(shè)計溫度 60℃ 材料 16MnR 彈性模量 Eh 208 e05MPa 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 209e05mm 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 204e05Mpa 平均溫度下管子的材料的彈性模量 204e05Mpa 管子外徑 d 30mm 管子壁厚 25mm 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 9714375mm 管子有效長度兩管板內(nèi)策間距 L 5885mm 管束模數(shù) naLDi 3920mm 管子回轉(zhuǎn)半徑 976mm 管子受壓失穩(wěn)當(dāng)量長度 400mm 系數(shù) 1706 比值 i 4008162 4901 管子穩(wěn)定許用壓應(yīng)力＞ i 7462Mpa 管板 材料名稱 16MnR 設(shè)計溫度 60℃ 設(shè)計溫度下彈性模量 204e05Mpa 腐蝕裕量 2mm 管板計算厚度δ 60mm 管板強度削弱系數(shù)η 04 管板剛度削弱系數(shù)μ 04 管子加強系數(shù) → K 42 管板和管子的連接形式強度焊 焊接許用拉脫應(yīng)力 685Mpa 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 63e07Nmm 法蘭寬度 比值 5800 000625 比值 40800 005 查圖 26 得系數(shù) 00002 旋轉(zhuǎn)剛度 8012Mpa 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 9308002 65mm 比值 000625 比值 00825 系數(shù) 00018 旋轉(zhuǎn)剛度 145Mpa 法蘭外徑與內(nèi)徑之比 K 11625 殼體法蘭應(yīng)力系數(shù) Y 1296 按 K 查 GB1501998 表 95 旋轉(zhuǎn)剛度無量綱參數(shù) 00029 系數(shù)計算 管板第一彎矩系數(shù) 25 系數(shù)Ψ K 2052 系數(shù)按查 GB1511999 圖 29 28 換熱管束與不帶膨脹 節(jié)殼體剛度比 075 管板第二彎矩系數(shù)按 KQ 查 GB1511999 圖 28a 38 系數(shù) 00015 系數(shù) 016 法蘭力矩折減系數(shù)ξ 0018 管板邊緣力矩變化系數(shù)Δ 252 法蘭力矩變化系數(shù) ΔΔ 09 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 8079376 mm 管板布管區(qū)當(dāng)量直徑 71298mm 系數(shù)計算 系數(shù) 037 系數(shù) 0526 系數(shù) 322 424 管板布管區(qū)當(dāng)量直徑與殼體內(nèi)徑之比 089 管板周邊不布管區(qū)無量綱寬度 k K1 046 39 危險組合工況 程壓力下作用下的危險組合工況 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 0286 有效壓力組合 3220286 092MPa 基本法蘭力矩系數(shù) 006 管板邊緣力矩系數(shù) Δ M 0068 管板邊緣剪力系數(shù) v Ψ 139 管板總彎矩系數(shù) 系數(shù)僅用于 m＞ 0 時 系數(shù)因為 m＞ 0 所以按 Km 查圖 31a 實線 032 系數(shù) 032 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 程壓力下作用下的危險組合工況 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 028 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 044 管板總彎矩系數(shù) 系數(shù)僅用于 m＞ 0 時 系數(shù)因為 m＞ 0 所以按 Km 查圖 31a 實線 032 系數(shù) 032 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械設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計強度設(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)全面地了解了機械設(shè)備的設(shè)計過程對機械設(shè)備有了更深刻全面地認識拓寬了知識領(lǐng)域為今后的工作打下了堅實的基礎(chǔ) 本設(shè)計主要進行了換熱面積估算實際換熱面積為 2085 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Φ 25 25 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M24 40 設(shè)備強度計算經(jīng)計算及校核后所得的數(shù)據(jù)均符合要求 參考文獻 [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 2020 [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 2020 [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 2020 [9]卓震主．化工容器及設(shè)備〔Ｍ〕． 北京中國石化出版社 1995 [10]鄭津洋等．過程設(shè)備設(shè)計〔Ｍ〕． 北京化學(xué)工業(yè)出版社 2020 [11]鄒廣華等．過程裝備制造與檢測〔Ｍ〕． 北京化學(xué)工業(yè)出版社 2020 [12]楊可楨．機械設(shè)計基礎(chǔ)〔Ｍ〕． 北京高等教育出版社 2020 [13]王志魁．化工原理〔Ｍ〕． 北京高等教育出版社 2020 [14]N． Jing L． ZhenB． P． Xu 《 Study on control limits of secondary stress strength in pressure vessels》〔 J〕． International Journal of Pressure Vessels and Piping 76 1999 711