【正文】 （如圖864） 圖 86430。（如圖862） 圖 862，操作時最大組合軸向壓應力。（如圖860） 圖 8605．裙式支座基底截面，操作時最大組合軸向壓應力。（如圖858） 圖 8583. 外壓操作塔設備的最大組合軸向壓應力。三、畫出下列情況下危險截面組合應力分布圖1．內壓操作塔設備的最大組合軸向壓應力。10．當塔設備作用在基礎面上的最小應力時（即壓應力），設備穩(wěn)定，地腳螺栓只起（ 固定設備位置 ）的作用；當時（即拉應力），設備可能翻倒，此時地腳螺栓必須有（ 足夠數量 ）和一定的（ 直徑 ）。 8． 裙式支座基底截面操作時，最大組合軸向壓應力應滿足的強度與穩(wěn)定條件是： ≤ 中較小值。6．外壓操作的塔設備，最大組合軸向壓應力的強度與穩(wěn)定條件是： ≤ 中較小值。4．塔體各種載荷引起的軸向應力包括：（1）設計壓力引起的軸向應力（內壓或外壓）： （2）操作質量引起的軸向應力：（3）最大彎矩引起的軸向應力：其中最大彎矩取計算截面上的（）或（）+（25）%（）中的較大值。，如采用對接焊縫，則（ 只需 ）驗算焊縫強度；如采用搭接焊縫，則焊縫同時承受（ 載荷 ）和（ 剪力 ）作用，所以操作或水壓試驗時，焊縫承受復合剪切應力作用，其驗算的強度條件為：τ≤（） ≤() B組：1．塔設備質量載荷包括：（1）（塔設備殼體(包括裙座)質量）； （2）（塔設備內件質量）； （3）（塔設備保溫材料質量）； （4）（平臺、扶梯質量）； （5）（操作時塔內物料質量）； （6）（人孔、法蘭、接管等附屬件質量）；（7）（液壓試驗時，塔器內充液質量）；2．內壓操作的塔設備，最大組合軸向拉應力出現在（ 正常操作 ）時的（ 迎 ）風面，其最大組合軸向拉應力。7．裙式支座基底截面水壓試驗時最大組合軸向壓應力滿足的強度與穩(wěn)定條件是：≤ 中的較小值。5．內壓操作的塔設備，最大組合軸向壓應力的穩(wěn)定條件是：≤ 中較小值。3. 外壓操作的塔設備，最大組合軸向拉應力出現在（ 非操作 ）時的（ 迎 ）風面，其最大組合軸向拉應力為（）?！痘ぴO備機械基礎》習題解答 第八章 塔設備的機械設計二、填空題A組：1．自支撐式塔設備設計時，除了考慮操作壓力以外，還必須考慮（ 自重載荷 ）、（ 風載荷 ）、（ 地震載荷 ）、（ 偏心載荷 ）等載荷。15．殼程接管擋板的作用是什么？主要有哪些結構形式？ 答：在換熱器進口處設置擋板（常稱為導流筒），它可使加熱蒸汽或流體導致靠近管板處才進入管束間，更充分的利用換熱面積，目前常用這種結構來提高換熱器的換熱能力。14．何謂管子拉脫力？如何定義？產生原因是什么？ 答：換熱器在操作中，承受流體壓力和管殼壁的溫度應力的聯合作用，這兩個力在管子與管板的連接接頭處產生了一個拉脫力，使管子與管板有脫離的傾向。 補償溫差應力的措施有：解決殼體與管束膨脹的不一致性；或是消除殼體與管子間剛性約束，使殼體和管子都自由膨脹和收縮。13．固定管板式換熱器中溫差應力是如何產生的？有哪些補償溫差應力的措施？ 答：當操作時，殼體和管子溫度都升高，若管壁溫度高于殼壁溫度，則管子自由伸長量比殼體自由伸長量大，但由于管子與殼體是剛性連接，所以管子和殼體的實際伸長量必須相等，因此就出現殼體被拉伸，產生拉應力；管子被壓縮，產生壓應力。拉桿是一根兩端皆有螺紋的長桿，一端擰入管板，折流板就穿在拉桿上，各板之間則以套在拉桿上的定距管來保持板間距離。 常用形式有：弓形、圓盤圓環(huán)形和帶扇形切口三種。12．折流板的作用如何？常用有哪些形式？如何定位？ 答：在對流傳熱的換熱器中，為了提高殼程內流體的流速和加強湍流強度，以提高傳熱效率，在殼程內裝置折流板。滿足條件：①各程換熱管數應大致相等；②相鄰程間平均壁溫差一般不應超過28℃；③各程間的密封長度應最短；④分程隔板的形式應簡單。分程方法：為了把換熱器做成多管程，可在流道室（管箱）中安裝與管子中心線相平行的分程隔板。11． 換熱管分程原因是什么？一般有幾種分程方法？應滿足什么條件？其相應兩側的管箱隔板形式如何？答：分程原因：當換熱器所需的換熱面積較大，而管子做得太長時，就得增大殼體直徑，排列較多的管子。但計算公式較多，計算過程也較繁雜。10．《鋼制管殼式換熱器設計規(guī)定》中換熱器管板設計方法的基本思想是什么？ 答：其基本思想是：將管束當作彈性支承，而管板則作為放置于這一彈性基礎上的圓平板，然后根據載荷大小、管束的剛度及周邊支撐情況來確定管板的彎曲應力。9． 管子在管板上排列的標準形式有哪些？各適用于什么場合？答：排列的標準形式有：①正三角形和轉角正三角形排列，適用于殼程介質污垢少，且不需要進行機械清洗的場合。而脹焊結合法能提高連接處的抗疲勞性能，消除應力腐蝕和間隙腐蝕，提高使用壽命。坡口； ③管子頭部不突出管板； ④孔四周開溝槽。 焊接連接的缺點是：由于在焊接接頭處產生的熱應力可能造成應力腐蝕和破裂；同時管子與管板間存在間隙，這些間隙內的流體不流動，很容易造成“間隙腐蝕”。 △t等于操作溫度減去室溫（20℃）。表 3 線 膨 脹 系 數 和 溫 度10%≤△α/α≤30%△t≤155℃30%≤△α/α≤50%△t≤128℃△α/α＞50%△t≤72℃表中：α=1/2（α1+α2），α1，α2分別為管板與換熱管材料的線膨脹系數，1/℃。如達不到這個要求時，可將管端進行退火處理，降低硬度后再進行脹接。6． 換熱管脹接于管板上時應注意什么？脹接長度如何確定？答：采用脹接時，管板硬度應比管端硬度高，以保證脹接質量。焊接：一般用在溫度壓強都較高的情況下，并且對管板孔加工要求不高時。表 2 換 熱 管 規(guī) 格（mm）碳鋼低合金鋼￠192￠25￠323￠383不 銹 鋼￠192￠252￠32￠385． 換熱管在管板上有哪幾種固定方式？各適用范圍如何？答：固定方式有三種：脹接、焊接、脹焊結合。換熱器的換熱管長度與公稱直徑之比，一般在4~25之間，常用的為6~10。4． 我國常用于列管式換熱器的無縫鋼管規(guī)格有哪些？通常規(guī)定換熱管的長度有哪些？答：我國管殼式換熱器常用無縫鋼管規(guī)格（外徑壁厚），如下表2所示。3． 列管式換熱器機械設計包括哪些內容？答：①殼體直徑的決定和殼體壁厚的計算；②換熱器封頭選擇，壓力容器法蘭選擇；③管板尺寸確定；④管子拉脫力的計算；⑤折流板的選擇與計算；⑥溫差應力計算。U型管式只有一個管板；管程至少為兩程；管束可以抽出清洗；管子可自由膨脹。填料函式管束一端可自由膨脹；造價比浮頭式低；檢修、清洗容易；填函處泄漏能及時發(fā)現。浮頭式一端管板固定，另一端管板可在殼體內移動；管殼間不產生溫差應力；管束可抽出，便于清洗。2． 列管式換熱器主要有哪幾種？各有何優(yōu)缺點？答：如下表1所示： 表 1列管式換熱器種類優(yōu) 點缺 點固定管板式結構較簡單，造價較低，相對其它列管式換熱器其管板最薄。另加補強面積：用補強圈補強結構，補強材料與殼體材料相同為16MnR，厚度與筒體壁厚相同為16mm。JB/471292 鞍座 A3000FJB/471292 鞍座 A3000S鞍座材料 Q235AF 墊板材料16MnR 允許載荷Q=786KN鞍座高度： 腹板:底版： 筋板： 墊板：9．有一Ф896的接管，焊接于內徑為1400mm，壁厚為16mm的筒體上，接管材質為10號無縫鋼管，筒體材料16MnR，設計溫度為250℃，腐蝕裕量2mm，開孔未與筒體焊縫相交，接管周圍20mm內無其他接管，試確定此開孔是否需要補強？如需要，其補強圈的厚度應為多少？畫出補強結構圖?！窘狻棵總€支座上的載荷根據承受載荷與公稱直徑查附錄十六，應選用輕型（A型）120176。由表36得法蘭各部尺寸及螺栓、螺柱規(guī)格，并繪于圖2中。（2）出料口接管法蘭——管法蘭根據計算壓力、法蘭材質和工作溫度查附錄十五表34， MPa；根據公稱壓力、公稱直徑按表610確定法蘭類型和密封面型式為突面板式平焊管法蘭，法蘭標記：HG20592 法蘭 RF Q235A。聯接螺栓為Ｍ20，共24個，材料由表66查得為35。由附錄十四表32查得法蘭各部尺寸，并繪注于圖1中。【解】 （1） 塔節(jié)與封頭的聯接法蘭——容器法蘭根據該塔的工藝條件：溫度、壓力及塔徑，塔節(jié)與封頭聯接的法蘭應該選用甲型平焊法蘭。已知條件為：塔體內徑800mm,接管公稱直徑100mm，操作溫度300℃，,材質Q 235AR。()5