【正文】 ss = MPa試驗壓力下圓筒的應力 sT = = MPa校核條件 sT163。 C內(nèi)徑 Di mm曲面高度 hi mm材料 16MnR(正火) (板材)設計溫度許用應力 [s]t MPa試驗溫度許用應力 [s] MPa鋼板負偏差 C1 mm腐蝕裕量 C2 mm焊接接頭系數(shù) f 厚度及重量計算形狀系數(shù) K = = 計算厚度 d = = mm有效厚度 de =dn C1 C2= mm最小厚度 dmin = 16mm名義厚度 dn = mm結(jié)論 滿足最小厚度要求重量 Kg壓 力 計 算最大允許工作壓力 [Pw]= = MPa結(jié)論 合格殼程圓筒計算計算單位 筒體簡圖計算條件計算壓力 Pc MPa設計溫度 t 176。、筒體校核計算表52 封頭、筒體校核計算表前端管箱封頭計算計算單位 計算條件橢圓封頭簡圖計算壓力 Pc MPa設計溫度 t 176。100℃金屬溫度下彈性模量。 ?補強計算方法判別 開孔直徑 本凸形封頭開孔直徑，滿足等面積法開孔補強計算的適用條件，故可用等面積法進行開孔補強計算。（1）補強及補強方法判別 ?補強判別 根據(jù)《過程設備設計》表415，允許不另行補強的最大接管外徑為。根據(jù)JB/，選擇鞍式支座，選擇BI型，其中筋板數(shù)為6，如下圖所示：圖419 鞍式支座結(jié)構及參數(shù)參數(shù)如下：允許載荷Q=1950KN、鞍座高度h=250mm底板：mm腹板：筋板：墊板：弧長螺栓配置：間距，螺孔，螺紋M20，孔長鞍座質(zhì)量每增加100mm高度增加的質(zhì)量為5 螺旋折流板式換熱器的強度計算表51 換熱器設計條件管程殼程壓力，MPa操作設計溫度，℃操作（進/出）34/38設計100100介質(zhì)水（管程）丁二烯（殼程）腐蝕余量,mm22程數(shù)61焊接接頭系數(shù)φa. 換熱管換熱器公稱直徑DN2600，即 ；換熱管規(guī)格；換熱管排管根數(shù)n=4158；換熱管為轉(zhuǎn)角三角形排列，管心距S=32mm；換熱管與管板的連接形式：脹接；殼程側(cè)管板結(jié)構開槽深度3mm；管板分程隔板槽深4mm；b. 管箱法蘭管箱法蘭采用JB 4702—2000，可以得到：法蘭外直徑；法蘭螺柱孔中心圓直徑；法蘭密封面尺寸；管箱法蘭厚度螺栓數(shù)量；螺柱規(guī)格M24，如圖51圖51 雙螺栓結(jié)構查JB4707－1992，得,則螺柱有效承載面積 。多于兩個鞍座是不恰當?shù)?，因為鞍座水平高度的微小差異，會造成支座受力不均，從而引起器壁的不利應力。同一公稱直徑分輕、重型兩種形式；根據(jù)底板螺栓孔形狀又分成固定鞍座（圓形螺栓孔）和活動鞍座（長圓形螺栓孔）兩種形式。當器璧較厚時，支座的環(huán)向應力不大時，可不加墊板。小型臥式容器設備用支腿式支座，圈座式很少使用，鞍座式支座應用較多。支座型式的選用，要根據(jù)設備的重量、結(jié)構、承受的載荷及操作等要求來確定。 支座 生產(chǎn)中的各種容器都是通過支座面固定在某一位置上。表412 不同拉桿對應的螺紋拉桿直徑d拉桿螺紋及公稱直徑dn101013≥40121215≥40161620≥60 拉桿應盡量均勻布置在管束的外邊緣。結(jié)論：拉桿數(shù)量為16個 拉桿的連接尺寸按表412定。表410 換熱管的的直徑換熱管外徑d10≤d≤1414＜d＜2525≤d≤57拉桿直徑dn101216結(jié)論：拉桿直徑為16mm。 常用拉桿的形式有兩種： ①拉桿定距管結(jié)構，適用于換熱管外徑大于或等于 19mm 的管束，按表15規(guī)定； ②拉桿與折流板點焊結(jié)構，適用于換熱管外徑小于或等于 14mm 的管束； 當管板較薄時，也可采用其他的連接結(jié)構。3本表列出的最大無支撐跨距不考慮流體誘導振動，否則應參照附錄E的準則。 表49 換熱管在其材料允許使用溫度范圍內(nèi)的最大無支撐跨距換熱管外徑10121416192532384557最大無支撐跨距鋼管——11001300150018502200250027503200有色金屬管7508509501100130016001900220024002800注：1不同的換熱管外直徑的最大無支撐跨距值，可用內(nèi)插法求得。表47 折流板的最小厚度公稱直徑DN換熱管無支撐跨距300300~600600~900900~12001200~15001500折流板管孔最小厚度40034581010400~700456101012700~90056810121616900~150068101216161500~2000—10121620202000~2600—1214182022 鋼換熱管I 級管束(適用于碳素鋼、低合金鋼和不銹鋼換熱管)折流板管孔直徑及允許偏差應符合表48規(guī)定； 表48 折流板管孔直徑及允許偏差換熱管外徑或無支撐跨距l(xiāng)d＞32或l≤900d≤32或l＞900管孔直徑d+d+允許偏差+0結(jié)論：折流板外直徑及允許偏差應符合《換熱器設計手冊》表1633中的規(guī)定。 弓形析流板的缺口在管排中心線以下，或切于兩排管孔的小橋之間。 3弓形折流板缺口高度 ：弓形折流板缺口高度應使流體通過缺口時與橫過管束時的流速相近。2 折流板的形式 ：常用的折流板的形式有弓形和圓盤一圓環(huán)形兩種。結(jié)論：選擇強度焊加貼脹，見圖417：圖417 強度焊加貼脹結(jié)構形式此結(jié)構的優(yōu)點在于既保證了熱換管與管板的連接可靠，又減少了縫隙腐蝕，同時可減弱管子因振動而引起的破壞。表46 換熱管與管板連接結(jié)構的參數(shù)換熱管與管板連接結(jié)構形式脹接鋼管管端不卷邊管孔不開槽2管端卷邊或管孔開槽4有色金屬管管孔開槽3焊接（鋼管、有色金屬） 適用范圍：可用于本標準規(guī)定的設計壓力，但不適用有較大振動及有間隙腐蝕的場合。 2）有應力腐蝕時，不應采用管端局部退火的方式來降低換熱管的硬度。 1 適用范圍： 1）設計壓力小于等于4MPa ； 2）設計溫度小于等于300℃； 3）操作中無劇烈的振動，無過大的溫度變化及無明顯的應力腐蝕。 換熱管與管板的連接換熱管與管板的連接方式有脹接、焊接、脹焊并用等型式，但也可采用其他可靠的連接型式。由表可以得到布管限定圓的直徑，其中圖416 確定布管限定圓結(jié)構圖 管孔鋼制換熱管的管板管孔直徑及允許偏差。管子的排列形式主要有以下4種：圖415 換熱管排列形式本設計采用正三角形排列，選用φ25 材料為10號鋼，管長12000mm,管心距32mm。10％177。10％57177。+15％低合金鋼GB9926≥30~50~177。表43 常用換熱管的規(guī)格和尺寸偏差材料換熱器標準管子規(guī)格mm高精度較 高精 度普 通精 度外 徑厚 度外 徑偏 差厚 度偏 差外 徑偏 差厚 度偏 差碳鋼GB/T8163≥14~302~177。墊片尺寸φ2654／φ2622，：墊片接觸面寬度 基本密封寬度，查GB1501998表91， 換熱管換熱管的長度推薦采用：。為滿足各種條件，采用如下圖所示結(jié)構墊片。結(jié)論：管板厚度為80mm 。 復合管板復層最小厚度及相應要求①管板與換熱管焊接連接的復合管板，其復層的厚度應不小于 3mm。 圖414 整體管板結(jié)構下表為管板主要尺寸。 本設計采用管板兼做法蘭的形式，考慮到要和管箱法蘭尺寸相配合，所以選取管板時所采用尺寸沒有完全按照設計壓力進行選擇，但所選管板的公稱壓力要大于設計壓力。圖411 分程隔板的參數(shù)選取管箱法蘭根據(jù)JB 4702—2000選取，參數(shù)如下圖412 管箱法蘭參數(shù)1圖412 管箱法蘭參數(shù)2圖413 乙型平焊法蘭凹凸密封面結(jié)構 管板延伸兼做法蘭（材料選16MnR,整體式），根據(jù)《換熱器設計手冊，錢頌文》P159查詢。在這里該換熱器取25mm。圖410 管箱排液管的參數(shù)（或接口）的一般要求接管宜與殼體內(nèi)表面平齊；接管應盡量沿換熱器的徑向或軸向設置； 設計溫度高于或等于300℃時，應采用對焊法蘭；必要時應設置溫度計接口，壓力表接口及液面計接口。（該法蘭的適用壓力為，=4Mpa）故可用于殼程也可用于管箱排液管。圖48 排液與排氣管排氣、排液口：根據(jù)GBT173951998，選取接管φ25。排氣或排液接管的直徑尺寸一般不小于15mm。計算得：可圓整取200mm.、排氣管 為提高傳熱效率，排除或回收工作殘液（氣）及凝液，凡不能借助其他接管排氣或排液的換熱器，應在其殼程和管程的最高、最低點，分別設置排氣或排液接管。、管箱殼體的連接 接管的結(jié)構設計應符合GB 1501998第8章和附錄7的有關規(guī)定。接管外伸長度也叫接管伸出長度，是指接管法蘭面到殼體（管箱殼體）外壁的長度。換熱器的法蘭一般采用標準法蘭。 ?補強計算方法判別 開孔直徑 本凸形封頭開孔直徑，滿足等面積法開孔補強計算的適用條件，故可用等面積法進行開孔補強計算。下面則是計算管程接管補強圈的設計（1） 補強及補強方法判別 ?補強判別 根據(jù)《過程設備設計》表415，允許不另行補強的最大接管外徑為。接管的壁厚計算（）已知厚度負偏差腐蝕余量那么取接管外徑，厚度查GB173951998無縫鋼管尺寸、外形、重量及允許偏差，可取接管外徑為。因此，殼體、管箱殼體上的接管設置，除考慮其對傳熱和壓降的影響外，還應考慮殼體的強度以及安裝、外觀等因素。對于立式管殼式換熱器，必要時還需設置溢流口。查閱《換熱器設計手冊 錢頌文》表163得 圖43 直徑為2600mm的管箱在不同公稱壓力下的厚度選擇官箱的材料為因此取官箱的厚度為16mm. 在換熱器的殼體和官箱上一般均裝有接管或接口以及進出管。又因為當直徑為2600mm時，封頭厚度不能低于16mm，所以取設計厚度。圖41橢圓形封頭的尺寸和厚度表格由上圖可以知道，其公稱直徑，曲面高度，直邊高度，名義厚度，內(nèi)表面積，容積，質(zhì)量圖42 兩種不同類型的橢圓形封頭封頭選標準橢圓形封頭、材料選查表41 設計壓力計算厚度： 設計厚度： （） 負偏差取 取 封頭有效厚度 容器標準規(guī)定：對標準橢圓封頭其有效厚度不應小于，其他橢圓封頭的有效厚度不應小于。（表中數(shù)據(jù)包括厚度附加量=1mm）最終查的《換熱器設計手冊 錢頌文》得到筒體的厚度為16mm。筒體的厚度應按 GB 1501998 第5章計算，但碳素鋼和低合金鋼圓筒的最小厚度應不小于表2的規(guī)定，高合金鋼圓筒的最小厚度應不小于表2規(guī)定。 卷制圓筒的公稱直徑以400mm為基數(shù)，以 100mm為進級檔；公稱直徑DN 2600mm的圓筒，可用板材卷制制作。在工程設計中，除盡量選用定型系列產(chǎn)品外，也常按其特定的條件進行設計，以滿足工藝上的需要。管殼式換熱器的結(jié)構設計，必須考慮許多因素，如材料、壓力、溫度、壁溫查、結(jié)垢情況、流體的性質(zhì)以及檢修與清理等來選擇一些合適的結(jié)垢型式。排列方式：正三角形折流板形式：螺旋折流板，扇形折流板，間距B=殼體內(nèi)徑：2600mm4 螺旋折流板式換熱器的結(jié)構設計 在換熱器的設計中，當完成了換熱器的熱力計算后，就可以進行換熱器的結(jié)構設計。已知流體流經(jīng)管束的阻力（殼程流體的摩擦系數(shù)）又知，則流體流過折流板缺口的阻力已知，則總阻力殼程流動阻力較為合適。對螺旋式折流板，可以采用克恩公式當量直徑，已知列管排列為正三角形排列，所以殼程流通截面積殼程流體流速及其雷洛數(shù)分別為.普蘭特準數(shù)粘度校正殼程對流傳熱系數(shù)管程流通截面積管程流體流速普蘭特準數(shù)那么管程對流傳熱系數(shù)該換熱器的實際傳熱面積該換熱器的面積裕度為傳熱面積裕度合適，該換熱器能夠完成生產(chǎn)任務。那么邊長 計算夾角：在直角中 在故有： 則