【正文】 （ a） 14 mm (b) 13 mm (c) mm (d) 前三項(xiàng)選擇都不對(duì) 17．外壓容器設(shè)置加強(qiáng)圈的目的是為了 （ d） 。 (a) 平方 （ b） 三次方 （ c）一次方 （ d） 次方 15．某壓力容器殼體的計(jì)算厚度為 mm，有效厚度為 mm，則該容器 （ a） 。 13．受均布載荷圓板，板中的最大彎曲應(yīng)力 σ max與半徑和厚度之比 R/δ 的 （ a） 成正比。 11．外壓容器的臨界壓力式指 外壓容器剛剛失穩(wěn)時(shí)所對(duì)應(yīng)的壓力 。時(shí)，應(yīng)采用 帶過(guò)渡段的折邊 結(jié)構(gòu)。時(shí)，可以采用 無(wú)折邊 結(jié)構(gòu)。即標(biāo)注在圖樣上的厚度。 7．設(shè)計(jì)厚度指 計(jì)算厚度 與 腐蝕裕量 之和。設(shè)計(jì)溫度與設(shè)計(jì)壓力一起作為設(shè)計(jì)載荷條件。當(dāng)元件所承受的液柱靜壓力 小于 5% 設(shè)計(jì)壓力時(shí)，可忽略不計(jì)。 4。 2．設(shè)計(jì)壓力指 設(shè)定的 容器頂部的最高壓力，與相應(yīng)的設(shè)計(jì)溫度一起作為設(shè)計(jì)載荷條件，其值 不低于 工作壓力。 3．應(yīng)力評(píng)定 對(duì)殼壁應(yīng)力 s? ，管壁應(yīng)力 t? ,管子與管板連接處的拉脫力 q 應(yīng)滿足： s? =sAFF 21? ≤ ? ? ?? ?ts2 (533) t? = naFF 31 ?? ≤ ??tt?2 (534) 當(dāng) t? 0 時(shí)，還要求 | t? | cr][? q = ][qldat ??? ??? 當(dāng)應(yīng)力評(píng)定中有一項(xiàng)或幾項(xiàng)不能滿足要求時(shí)，就需要設(shè)置膨脹節(jié)或調(diào)節(jié)有關(guān)尺寸。 1．計(jì)算溫差引起的軸向應(yīng)力 1F 1F = ? ? ? ?? ?tss tsssstt n a EEAEEnaAdd ? ???????? 00 ???? N (529) 式中： st dd, ──管子與殼體材料的線膨脹系數(shù)， C01 ； st??, ──管子與殼體的操作壁溫，℃； 0? ──換熱器的安裝溫度，通常取常溫，℃。 膨脹節(jié)的類(lèi)型很多，計(jì)算方法也較多，本節(jié)主要介紹應(yīng)用最多的 U形膨脹節(jié)（不帶加強(qiáng)裝置）的常規(guī)計(jì)算方法。 二、管板的設(shè)計(jì)計(jì)算 （摘自 GB1511999） 1．管板的名義厚度應(yīng)不小于下列三者之和 ： (1) 管板的計(jì)算厚度或最小厚度（按表 56 選?。┲械淖畲笾担? (2) 殼程腐蝕裕量或結(jié)構(gòu)開(kāi)槽深度中的最大值； (3) 管程腐蝕裕量或分程隔板槽深度中的最大值。 管板的受力分析 將換熱器各部件假想地分解開(kāi)后，其各部件之間內(nèi)力 作用如圖 512 所示，共存在 14 個(gè)未知內(nèi)力：作用在封頭與法蘭之間的彎矩 hM 、徑向剪力 hH ，軸向力 hV ；作用在管板的圓形布管區(qū)與環(huán)形不布管區(qū)之間即半徑為 tR 處的彎矩 tM ，徑向力 tH ，軸向剪力 tV ；作用在環(huán)形的不布管區(qū)與殼 體法蘭之間即半徑為 R 處的彎矩 RM ，徑向剪力 RH ，軸向力 RV ；作用在殼體法蘭與殼體之間的彎矩 SM 、徑向剪力 SH ，軸向力 SV ；作用在墊片上的軸向內(nèi)力 GV 與作用在螺栓圓上的螺栓力 bV 。本書(shū)主要介紹我國(guó) GB1511999 中對(duì)管殼式換熱器管板的計(jì)算方法。 第五節(jié) 管 板 一、管板的力學(xué)模型及受力分析 管板是管殼式換熱器的主要部件之一，特別是在大直徑和高壓力的場(chǎng)合，準(zhǔn)確合理的管板強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算對(duì)換熱器的安全運(yùn)轉(zhuǎn)、降低成本起著很重要的作用。 二、鉤圈的設(shè)計(jì)計(jì)算 鉤圈分 A型與 B 型兩種，其設(shè)計(jì)方法各不相同，當(dāng)采用如圖 510 所示的 A 型鉤圈時(shí)，計(jì)算步驟為： （ 1）計(jì)算直徑比f(wàn)ifo DDK?； （ 2）計(jì)算系數(shù) )(11 22 ????? K KKKY ； （ 3）計(jì)算 :GL )]([ fiebG DDDL ??? ； （ 4）計(jì)算力矩 M： GLWM ?? ； 式中： W的計(jì)算值同上。 管程壓力 Pt為正，殼程壓力 Ps為負(fù)時(shí) 按 （ 1） 計(jì)算浮頭蓋厚度，取計(jì)算壓力值為 Pt與 Ps 之和。 （ 2）按 Ps（外壓）作用下計(jì)算浮頭蓋厚度： ① 假設(shè) δ n，令 δ e=δ nc，定出 Ro/δ e（ RO為球面封頭外徑）； ② 用eRA ?0? 計(jì)算出 A 值； ③ 根據(jù)所用材料選用圖 55～圖 58，在圖的下方找出系數(shù) A，若 A值落在設(shè)計(jì)值溫度下材料線的右方，則過(guò)此點(diǎn)垂直 上移，與設(shè)計(jì)溫度下的材料線相交（遇中間溫度值用內(nèi)插法），再過(guò)此交點(diǎn)水平方向右移，在圖的右方得到系數(shù) B，并按式（ 523）計(jì)算許用外壓力 [P]: ?][PeoRB? (523) 若所得 A 值落在設(shè)計(jì)溫度下材料線的左方，則用式（ 524）計(jì)算許用外壓力 [P]： ?][P 2)( eoRE? (524) ④ [P]應(yīng)大于或等于 Ps，否則須再假設(shè)名義厚度 δ n，重復(fù)上述計(jì)算，直到 [P]大于且接近 Ps 為止。其中，浮頭管板的計(jì)算將在下一節(jié)中介紹，本節(jié)主要介紹鉤圈及浮頭端蓋的強(qiáng)度計(jì)算。試驗(yàn)算容器的強(qiáng)度夠不夠。 三、有一承受內(nèi)壓的圓筒形容器， mmDi 20xx? ，最高工作壓力 MPap 2? 。筒體采用雙面對(duì)接焊，局部探傷。 二、一臺(tái)內(nèi)徑為 1200mm 的圓筒形容器。 所以本題可以選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭。（具體計(jì)算不作要求） 例題講解 [例 4]內(nèi)壓容器封頭壁厚的確定 試確定內(nèi)壓容器封頭厚度。在某些場(chǎng)合還需要計(jì)算平蓋的撓度。 對(duì)于碟形封頭，可用球冠部分內(nèi)徑作 iR 進(jìn)行上述計(jì)算，而對(duì)橢圓形封頭，可取當(dāng)量曲率半徑ii DKR ?? 進(jìn)行計(jì)算，系數(shù) K 由表 53 查取。目前外壓封頭的穩(wěn)定性計(jì)算建立在球形殼體承受均布外壓的彈性失穩(wěn)分析基礎(chǔ)上，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)給出半經(jīng)驗(yàn)的臨界壓力計(jì)算公式，但將它們直接用于設(shè)計(jì)還欠成熟，因此，設(shè)計(jì)中仍采用類(lèi)同外壓圖算法的一些近似方法。 換熱器的實(shí)際應(yīng)用中 ，封頭承受外壓情況較為少見(jiàn)。 對(duì)折邊錐形封頭錐體大端過(guò)渡區(qū)壁厚按式（ 59）計(jì)算： ttitc PDPK ][2 ????? ??? mm (59) 與過(guò)渡區(qū)相連接處的錐體壁 厚按式（ 510）計(jì)算： ? =ttit PDPf ][2 ???? ?? mm （ 510） 式中： cK ──系數(shù)，按表 52 查??； f ──系數(shù)， ? ?c os2 )c os1(21 ??? iDrf ； r ──折邊錐殼大端過(guò)渡段轉(zhuǎn)角半徑， mm。 對(duì)錐形封 頭大端還需按圖 51 判斷是否需要加強(qiáng)，如需加強(qiáng)，則加強(qiáng)段厚度按式（ 58）計(jì)算，且加強(qiáng)段長(zhǎng)度應(yīng)不小于 ?? iD 。 ?cos1 mm (57) 式中： ? ──錐殼半頂角，（176。 4．碟形封頭 厚度按式（ 56）計(jì)算： ttit PDPM ][2 ???? ??? mm (56) 式中： iR ──碟形封頭球面內(nèi)半徑， mm； ir ──碟形封頭過(guò)渡區(qū)半徑， mm； M──應(yīng)力增強(qiáng)系數(shù)： M= 41 （ 3+ii rR ）。 2．球形封頭 厚度按式（ 54）計(jì)算： )][4( ) ttit PDP ??? ??? mm (54) 3．橢圓形封頭 厚度按式（ 55）計(jì)算： )][2( ttit PDPK ???? ??? mm (55) （ * 要求掌握） 式中 ： K──形狀系數(shù)： ])2/(2[61 2ii hDK ??； ih ──封頭曲面深度， mm。 ② 對(duì)管箱內(nèi)有隔板的平蓋厚度取式（ 52）和式（ 53）計(jì)算值中的較大者 313 )]/(684)/([ nGbGGtp dEDASEDP ???????? （ 5 ） 式中： E──材料設(shè)計(jì)溫度下的彈性模量， MPa； Ab─ ─實(shí)際使用的螺栓總截面積， mm2 ； dn──螺栓公稱(chēng)直徑， mm。 當(dāng)平蓋封頭與筒體用螺栓連接時(shí)：（相對(duì)于 1 式，要考慮法蘭力矩的作用，用系數(shù) K 進(jìn)行調(diào)節(jié)） ① 對(duì)管道內(nèi)無(wú)隔板的平蓋厚度按式（ 52）計(jì)算： p? = DG178。 一、強(qiáng)度計(jì)算 1．平蓋封頭 當(dāng)平蓋封頭與筒體焊接時(shí)，按圓平板承受均布載荷考慮，用系數(shù) K 保證周邊支撐對(duì)強(qiáng)度的影響，其厚度計(jì)算式為： p? =Dc178。 第三節(jié) 平蓋及曲面封頭 平蓋和封頭作為換熱器的受壓元件，其內(nèi)壓強(qiáng)度與外壓穩(wěn)定計(jì)算均與普通的壓力容器相同，可以按常規(guī)壓力容器進(jìn)行設(shè)計(jì)。 [例 3]外壓容器校核 有一外壓容器，已知：設(shè)計(jì)外壓力 Mpap ? ，內(nèi)徑 mmDi 1800? ，圓筒的計(jì)算長(zhǎng)度 mmL 3450? ，設(shè)計(jì)溫度 Ct ??250 ，壁厚附加量 mmC 2? ，材料為 16MnR,其彈性模數(shù) M P aE t ?? ?，F(xiàn)想使用這臺(tái)換熱器，其殼程工狀為：使用溫度為常溫，工作壓力為 ，介質(zhì)為水，問(wèn)這臺(tái)舊換熱器的殼體是否滿足強(qiáng)度要求？如強(qiáng)度不夠，該殼體的最大工作壓力是多少？ 【解】 （ 1）確定參數(shù) ,1 1 3][,8 0 0,4 ????? ??? M P ammmmDM P ap no mmCmmCCC ne ,11021 ?????????? ?? （ 2）強(qiáng)度校核： M P aDp e eo )(42 )( ??? ????? ?? ?? 因?yàn)? 11 3][ 7 ??? ?? ，所以 該殼體不滿足強(qiáng)度要求，須降低使用壓力。 [例 2]內(nèi)壓容器強(qiáng)度校核 有一臺(tái)擱置的舊換熱器，其材料為 Q235B，實(shí)測(cè)外徑為 Do=800mm，最小壁厚為 mmn ?? 。 tM PammDM Pap tid ?? 取腐蝕裕量 mmc 12 ? （ 3）計(jì)算壁厚： ? ? )( ][2 mmPDP dtidc ???? ?????? ??? 根據(jù)計(jì)算壁厚 ，加上 C2 后為 ，查鋼板厚度負(fù)偏差表得 mmC ? ，故： )( mmCCC dc ???????? ?? 向上圓整后取名義厚度為： mmn 7?? （ 4）校核水壓試驗(yàn)強(qiáng)度： 水壓試驗(yàn)壓力： M P apptT ][ ][ ????? ?? 應(yīng)力校核：se eiTT Dp ??? ?? )( ??? 上式中： M P ammC sne 345。170][。 【解】 （ 1）選材：由于水對(duì)鋼材的腐蝕不大，溫度在 C?95~60 ，壓力為中壓，故選用材料為 16MnR。工藝參數(shù)為：換熱器內(nèi)徑 mmDi 600? ，殼程工作壓力為MPapw ? ，工作溫度為 CCt ??? 95~60 ，殼程介質(zhì)為水。 ※ 換熱器的筒體壁厚按上述步 驟得出名義厚度后，其最小厚度不得低于表 5表 55 的規(guī)定。 2．當(dāng) 20/ ?eoD ? 時(shí) （ 1）用與第 1 條相同的步驟得到系數(shù) B 值；但當(dāng) ?eoD ? 時(shí)，應(yīng)按式 (519)計(jì)算系數(shù) A 值： 2)( eoD ??A (519) 系數(shù) A 時(shí)，取 A =。 筒 體 第二節(jié) 筒體 換熱器的筒體（包括管箱上的短節(jié)）做強(qiáng)度計(jì)算時(shí)應(yīng)按 GB150 中的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。即在應(yīng)力分析中只考慮兩向薄膜應(yīng)力 ????, 而不考慮彎曲應(yīng)力和剪切應(yīng)力得到的理論。 （ 2）單面焊對(duì)接接頭系數(shù)： 100%無(wú)損檢測(cè)時(shí)取 ?? ； 局部無(wú)損檢測(cè)時(shí)取 ? =。 4．壓力試驗(yàn)前的應(yīng)力校核 （ 1）液壓試驗(yàn)時(shí)：se eiTT Dp ??? ?? )( ??? （ 2）氣壓試驗(yàn)時(shí)： se eiTT Dp ??? ?? )( ??? 符號(hào)： T? —— 壓力試驗(yàn)時(shí)的應(yīng)力， Mpa s? —— 材料在試驗(yàn)溫度下的屈服點(diǎn)， MPa 五、焊接接頭系數(shù) ? —— 指材料在焊接時(shí)，焊縫區(qū)的強(qiáng)度由于各種因素的影響而有所降低，為了保證安全，在材料的許用應(yīng)力前乘以一個(gè)系數(shù) ? ，這個(gè)系數(shù)就稱(chēng)為焊接接頭系數(shù)。 對(duì)于外壓或真空容器，壓力試驗(yàn)時(shí)也用內(nèi)壓進(jìn)行試驗(yàn)，其試驗(yàn)壓力為： 液壓試驗(yàn)： ppT ? 氣壓試驗(yàn)： ppT ? 3．氣密性試驗(yàn)： 主要用于介質(zhì)的毒性程度為極度或高度危害的介質(zhì)的容器，以檢驗(yàn)其密封性能，必須