【正文】 3. 接緣： 1Gr18Ni9 數(shù)量 1 4. 壓緊環(huán)： A3 數(shù)量 1 5. 螺柱： A3（ GB89776） 6. 螺母： A3（ GB5276） 7 膨脹節(jié) 應(yīng)力分析 殼體材料的橫截面積： 5 3 6 8)81 4 0 0()( mmDA siss ??????? ??? 全部管子的橫截面積： 21 8 4 5 4 )( 0 4 5)( mmdnna tt ??????? ??? 其中， a= ()ttd?? ?? 每根管子的橫截面積 南華大學機械工程學院畢業(yè)設(shè)計 第 29 頁 共 62 頁 由溫差引起的軸向力： NAAAAEttaFtstsstt5461)140650()(??????????????? 由汽體壓力引起的軸向力： ? ?sitt PndDPdnQ )()2(4 20220 ???? ?? 列管外徑 0 25 5d mm m?? 列管總數(shù) n=1045 列管壁厚 m? ? 殼體內(nèi)徑為 所以 ? ?? ?NPndDPdnQ sitt522220220)()(10454)()2(4?????????????????? 故作用在殼壁上的軸向力： NQEAEAEAFttsssss45444 8 4 5 4 5 3 6 8 5 3 6 8?????????????? 作用在管壁 上的軸向力 NQEAEA EAFttssttt ???? 管壁應(yīng)力應(yīng)滿足： 南華大學機械工程學院畢業(yè)設(shè)計 第 30 頁 共 62 頁 M P aM P aAFFstss222][1 8 4 5 4 7150451??????????? 查 《 化工設(shè)備設(shè)計 》 表 22 管子與管板連接處的許用應(yīng)力 ? ? ? ? 39。 3 3 1 . 5 9 0 . 0 5 7 0 . 0 2 61 0 . 3 6rpmK?? ?? ? ? ? ? 1 0 .9 7 0 .4 8 0 .0 0 3 5 0 .4 6 2ws pM M M?? ? ? ? ? ? 管板應(yīng)力： 令 0 . 6 6 7 0 . 1 8 0 . 30 . 4AaP P M P a??? ? ? ? ? ? ?2 4 . 2 4 1 . 5 2 0 5 . 5tiA sDP M P a M p a??? ? ????? ? ? ? ????? 2239。221 ( 2 )20 .5 6 0 .5 6 1 4 0 04 .2 0 .0 1 4 1 ( 2 1 .2 )1 .2 2 1 .2 3 64 9 .9 2 1 .5 [ ] 2 0 5 .5airtsPDkk mmmMPa MPa??????? ??? ? ? ? ? ? ?????????? ??? ? ? ? ? ? ? ????? ????? ? ? 1 3 2 3 . 8 44 . 2 0 . 0 4 6 . 1 8 0 . 5 [ ] 6 8 . 536 tatp p sPD M P a M P a?? ? ???? ? ? ? ? ? ? 殼體法蘭的應(yīng)力： ? ?2 239。 3 3 1 . 2 0 . 0 4 0 . 0 1 41 0 . 3 6rpmK?? ?? ? ? ? ? 30 . 0 2 8 0 . 9 70 . 0 2 8 0 . 0 0 0 9ffKKG? ? ? ??? 1( ) 0 .9 7 0 .1 9 0 .7 6 0 .0 0 3 5 0 .1 8 3ws m fM M M M?? ? ? ? ? ? ? ? 南華大學機械工程學院畢業(yè)設(shè)計 第 23 頁 共 62 頁 管 板應(yīng)力計算及校核： 管板應(yīng)力： 2 20 . 6 6 7 1 4 0 02 . 5 2 0 . 0 1 5 9 5 . 2 80 . 4 3 6ia DP M P a??????? ?? ??? ? ? ? ? ? ? ????? ????[]ts? =2 2239。r? —— 殼體法蘭的應(yīng)力 MPa ； P? —— 管板布管區(qū)周邊剪切應(yīng)力 MPa ； 39。 3 3 . 3 7 0 . 2 6 0 . 7 61 1 . 4 6ff fKMMK? ? ? ? ? ? 由圖 28（ a）按 K和 Q查管板第二彎矩系數(shù) 2 ? 設(shè)計條件下危險組合工況的應(yīng)力計算 初始數(shù)據(jù)及 參數(shù) 按 GB1511999 進行 h 至 k 各步驟的計算與校核 ： 殼程設(shè)計壓力： P M pa?? 管程壓力 Mpa? ? —— 線膨脹系數(shù)（ 1/℃）； t? —— 列管材料的線膨脹系數(shù)（℃） 1? ； s? —— 殼程圓筒材料線膨脹系數(shù)（℃） 1? ； 南華大學機械工程學院畢業(yè)設(shè)計 第 21 頁 共 62 頁 0t —— 制造環(huán)境溫度； st —— 沿長度平均殼程圓筒金屬溫度℃； t —— 沿長度平均的列管金屬溫度℃； Y—— 列管與殼程圓筒的熱膨脹的變 形差； M~ —— 管板邊緣力矩系數(shù)，對于延長部分兼作法蘭的管板 M~ 即是法蘭力矩系數(shù)； r?~ —— 管板徑向應(yīng)力系數(shù)； 39。 ? —— 法蘭力矩折減系數(shù)； 30 . 0 2 8 0 . 9 70 . 0 2 8 0 . 0 0 0 9ffKKG? ? ? ??? M? —— 管板邊緣力矩變化系數(shù)； 管箱法蘭厚度 30f mm? ? ??inD? 南華大學機械工程學院畢業(yè)設(shè)計 第 20 頁 共 62 頁 02 0030 ??ifD? 查 GB15199圖 26，得 5 ???w 管箱圓筒與 法蘭夫人旋轉(zhuǎn)剛度參數(shù)： 33445221121 2 2 .0 6 1 0 7 5 2 3 0 2 .0 6 1 0 6 .7 1 0 1 1 .4 61 2 1 4 0 0 7 5 1 4 0 0ff f fhi f iEbK w ED b DM P a?????????? ??? ??????? ? ? ???? ? ? ? ? ?????? ???? 39。39。39。 ??ifD? 查圖 26 有 39。39。39。 36f mm? ? K —— 換熱管加強系數(shù)； 1 / 2[1 .3 1 8 ]itpD E n aK EL? ? ?? 4241 4 0 0 2 . 0 6 1 0 1 8 4 5 7 3 . 1 2 51 . 3 1 8 1 . 3 1 8 1 0 7 . 3 53 6 2 . 0 6 1 0 0 . 4 2 9 2 2 3 6itpD E n aK EL? ? ? ??? ? ? ? ?? ? ? ? ? k —— 管板周邊不布管區(qū)無量綱寬度； ( 1 ) 10. 36 ( 1 46) 6tkK ?? ? ? ? ? ? fK —— 旋轉(zhuǎn)剛度無量綱參數(shù)； 4 ff tKK K?? fK —— 旋轉(zhuǎn)剛度參數(shù)， Mpa ； 對于其延長部分兼做法蘭的管板： 39。f? ，計算 K 、 k 和 fK 。 mM —— 基本法蘭力矩， Nmm ； []m m G bM A L ?? 按 GB1501998 第九章規(guī)定， 基本法蘭力矩計算 如下 ： 法蘭墊片材料選用槽形金屬墊片，根據(jù) JB47062021 選取法蘭 DN=1400mm PN= D=1550mm D1=1510mm D2=1470mm D3=1417mm D4=1414mm δ =36mm d=28mm 螺柱 規(guī)格： M26 數(shù)量： n=20 ，螺栓材料選用 Q235B常溫下許用應(yīng)力 MPab 87][ ?? ，設(shè)計溫度下 MPatb 74][ ?? 法蘭力矩： mA —— 需要的螺栓總截面積 : 取 aA 與 pA 之大值， 2mm ； 南華大學機械工程學院畢業(yè)設(shè)計 第 16 頁 共 62 頁 aA —— 預緊狀態(tài)下需要的最小螺栓總截面積 ,以螺紋小徑計算或以無螺紋部分的最小直徑計算 ,取小者， 2mm ； pA—— 操作狀態(tài)下需要的螺栓總截面積 , 以螺紋小徑計算或以無螺紋部分的最小直徑計算 ,取小者， 2mm ； 根據(jù) GB15098 表 92 查得 : 墊片系數(shù) m= ， 比壓力 Mpa? GD —— 墊片壓緊力作用中心圓直徑， mm ； b —— 墊片的有效密封寬度， mm ； N —— 墊片的接觸密度， mm ； 0b —— 墊片的基 本 密封寬度， mm ； mmbDDmmbbNbdDNG 4 5 5 5 022761200?????????????? 預緊狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷 : ??????? byDW Ga 操作狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷 : ? ?0 . 7 8 5 6 . 2 8( 0 . 7 8 5 1 4 5 1 . 3 6 . 2 8 4 9 . 3 5 3 ) 1 4 5 1 . 3 0 . 4 2 1 2 6 1 1 6 5 .6p G G tW D b m D P M P a??? ? ? ? ? ? ? ? 螺栓面積 : a) 預緊狀態(tài)下 需要的最小螺栓 面積 : ? ? 25 mmWA baa ???? ? b) 操作狀態(tài)下需要的最小螺栓面積 : ? ? 04274 6116 5 mmWA tbpP ??? ? 南華大學機械工程學院畢業(yè)設(shè)計 第 17 頁 共 62 頁 c) 需要的螺栓截面積 mA 取 aA 和pA之大值 6 0 5 2 8),m a x ( mmAAA Pam ?? d) 實際螺栓面積 bA 應(yīng)不小于需要的螺栓面積 mA ?，F(xiàn)對管板設(shè)計計算所需系數(shù)進行計算。 圖 管板圖（件 50） 件 42 材料選用 0Cr18Ni9，根據(jù) GB15199 中，管板與氧化器筒體采用焊接時，應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計和制造的要求，且管板最小厚度為 min? =20mm，故初取δ=50mm,將管板設(shè)計為延長部分兼做法蘭結(jié)構(gòu)。 因此 1 0 . 4 2 1 4 0 0 1 2 . 7 72 [ ] c o s 2 1 3 7 0 . 8 5 0 . 4 2 0 . 9 1 3 5ccc t cPD mmP? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? 圓整后取 ? =4mm 南華大學機械工程學院畢業(yè)設(shè)計 第 11 頁 共 62 頁 圖 放大口 4 管板 的 設(shè)計 與計算 管板的初步設(shè)計 件 15 材料選用 0Cr18Ni9，根據(jù) GB15199 中，管板與氧化器筒體采用焊接時，應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計和制造的要求，且管板最小厚度為 min? =20mm，故初取δ=36mm,將管板設(shè)計為延長部分兼做法蘭結(jié)構(gòu)。 ?—— 錐殼半頂角，（176。 實際布管圖如下： 南華大學機械工程學院畢業(yè)設(shè)計 第 9 頁 共 62 頁 圖 圖 布管圖 折流板、定距管桿 圖 盤 環(huán)形折流板換熱器管束不同區(qū)段的流動面積 南華大學機械工程學院畢業(yè)設(shè)計 第 10 頁 共 62 頁 )( 21 DDD m ?? ，此處 1D 為環(huán)形折流板內(nèi)徑， 2D 為盤形折流板直徑 采用盤環(huán)形折流板，選左右缺口型的，取盤和環(huán)的間距為殼體內(nèi)徑的 10%， 折流板間距 B 取 148mm 則折流板數(shù)為 3 厚度取 8mm 定距管為 12 根，通過定距管桿固定折流板。 圖 管箱 南華大學機械工程學院畢業(yè)設(shè)計 第 8 頁 共 62 頁 換熱管 根據(jù) GB 15189表 34 換熱管選用 管子規(guī)格選用Φ 25 ，長度為 3m，管子材料選用 0Cr18Ni9 鋼，采用單管程，單殼程。 b．對于帽體 則有 D0 =1610mm 取 C1 =0 mm 腐蝕余量： C2 = 故 mmCCne ???? ?? 設(shè)計溫度下筒節(jié)的許用應(yīng)力 t][? =137MPa 則 2 [ ] 2 4 . 0 1 3 7 0 . 8 5[ ] = = 0 . 5 81 6 0 0 +