【正文】 ????? ???? ??? 封 （公式 211） 設(shè)計(jì)厚度 ????? Cd 封封 ?? （公式 212） 取名義厚度和殼體一樣，所以取 mmn 12?? ，根據(jù)《壓力容器與化工設(shè)備使用手冊(cè)》上冊(cè)，表 226，對(duì)于內(nèi)徑 600mm，厚度 12mm 的標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，曲面高度 150mm，直邊高度 40mm。質(zhì)量 45kg。 ? ?? ? ???t?? ? ?? ? MP aPMP aPP ctct ?????????? ?? 液壓試驗(yàn)產(chǎn)生的應(yīng)力 ? ? ? ?? ? MP aDPeeitt ??? ?????? ? ?? ? ? M P aM P at ????? 因此所選封頭的強(qiáng)度足夠。 . .. 管箱法 蘭的設(shè)計(jì)與選取 由于設(shè)備重量較大，應(yīng)該采用剛度較大的法蘭連接。根據(jù)文獻(xiàn) [4]表 314 和 文獻(xiàn)[6] ，選取長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭。材料為 ⅡMn16 ，法蘭為 FM 6004，質(zhì)量 G=85kg。這里筒體直徑 600mm，開(kāi)孔的最大直徑 d=300mm。 計(jì)算開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng) 根據(jù) 文獻(xiàn) [2]規(guī)定，當(dāng)在設(shè)計(jì)壓力小于或者等于 的殼體上開(kāi)孔，兩相鄰開(kāi)孔中心距大于兩孔直徑和的兩倍，且接管公稱直徑小于或等于 89mm 時(shí)，就可以不另行補(bǔ)強(qiáng)。其中蒸汽出入口和出液口的接管尺寸和公稱壓力相同，可一起計(jì)算 開(kāi)孔直徑 mmCdd i 0 042) 1 4(2 ???????? （公式 213） mmDd i ??? 滿足等面積開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)的適用條件，故可用等面積法進(jìn)行計(jì)算 （ 1）殼程接管的 計(jì)算步驟如下： ①開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)所需的補(bǔ)強(qiáng)面積 查 文獻(xiàn) [2]接管材料使用 10 號(hào)鋼，在設(shè)計(jì)溫度 170℃下的許用應(yīng)力. .. ? ? MPat 104?? ， 殼 體 材 料 Q345R 在 設(shè) 計(jì) 溫 度 170 ℃ 下 的 許 用 應(yīng) 力MPatp 170][ ?? 。 焊縫金屬截面積計(jì)算如下： 23 mmA ????? （公式 224） 有效補(bǔ)強(qiáng)面積 2321 mmAAAA e ??????? （公式 225） 需要補(bǔ)強(qiáng)的面積 24 1 6 31 8 5 61 6 1 9 mmAAA e ????? （公式 226） ④補(bǔ)強(qiáng)圈的設(shè)計(jì) 根據(jù)接管公稱直徑 DN100，參考 文獻(xiàn) [4]取補(bǔ)強(qiáng)圈 D=200mm，內(nèi)徑 d=115mm。 補(bǔ)強(qiáng)圈厚度 mmdD A 1634 ??????? （公式 227） 考慮到厚度負(fù)偏差以及圓整以及表 文獻(xiàn) [4]361。為了便于制造是準(zhǔn)備材料，補(bǔ)強(qiáng)圈的名義厚度可以取和殼體一致即 14mm。 強(qiáng)度削弱系數(shù) 170112][ ][ ??? tptrf ?? 接管有效厚度 mmCntet 7411 ????? ?? 開(kāi)孔所需的補(bǔ)強(qiáng)面積 A )()1(2 mmfdA ret ??????????? ??? ② 有效補(bǔ)強(qiáng)范圍 有效寬度 B 的計(jì)算如下： 取大值???????????? ???? mmdB mmdBntn 022 022?? 所以 B 取 . .. 外側(cè)有效高度 1h 的計(jì)算如下： 取小值?????? ???? mmh mmdh nt 10812120 11 ? 所以 1h 取 外側(cè)有效厚度 2h 的計(jì)算如下： 取小值???? ???? 0 22 h mmdh nt? 所以 2h 取 0 ③ 有效補(bǔ)強(qiáng)面積 殼體有效厚度 mmCne 8412 ????? ?? 殼體多余金屬面積 1A 的計(jì)算如下： ? ?? ? ? ?? ?? ?? ? ? ?? ?2112mmfbBA reete??????????????? ????? 接管計(jì)算厚度 mmPdP ct ict ][2 ???? ???? ??? 接管多余金屬面積 2A 的計(jì)算如下： ? ?? ?2212 )(22 mmfChfhA retrtet ??????? ???? ??? 焊腳高度 h=6mm。 后端管板的設(shè)計(jì) 筒體法蘭與墊片的選擇 根據(jù)文獻(xiàn) [4]表 314 和 文獻(xiàn) [6] ，筒體法蘭選擇與管箱法蘭相同的長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭。材料為 ?MnR16 ，法蘭為 FM 6004，質(zhì)量 G=85kg。螺母采用 M24，數(shù)量為 采用纏繞墊片 . 固定管板兼做凸面法蘭，材料為 Q345R。 右端管板的尺寸計(jì)算 （ 1） dP 為設(shè)計(jì)壓力，因不能保證 tP 、 sP 在任何情況下都能同時(shí)作用，故 dP. .. 應(yīng)取 tP 、 sP 中大值 , dP = sP = （ 2）設(shè)計(jì)溫度按 文獻(xiàn) [2]1998 的 及 文獻(xiàn) [1]的 規(guī)定，應(yīng)取不低于元件的金屬溫度 ,但在管板計(jì)算中無(wú)法保證管、殼程介質(zhì)同時(shí)作用 。 管子的參數(shù)： 管子的外徑 d=19mm，厚度 t? =2mm。換熱管根數(shù) n=286，管熱管長(zhǎng)度 tL =3000mm。所以名義厚度為 ，前面假設(shè)不合理。 應(yīng)力校核 a 只有管程設(shè)計(jì)壓力 ,殼程設(shè)計(jì)壓力為零 ,此時(shí) MPaPt ? MPaPt 0? MPaPP td ?? ? ? ? ? M P aPPP tsc ???????? ? （公式 248） ][~ ????? trda PP ?? （公式 249） )()(~/~ 21312131 ??aPK （公式 250） 查文獻(xiàn) [1]圖 24 查得 ?weG . .. ? ?? ? M P aM P aGAAPPPtrwettsct184925)(111????????? ???????????? ?????? （公式 251） 故換熱管在此工況下安全 b 只有課程設(shè)計(jì)壓力，管程設(shè)計(jì)壓力為零，此時(shí) MPaPt 0? MPaPt ? MPaPP sd ?? ? ? ? ? M P aPPP tsc ??????? ? ][~ ????? trda PP ?? )()(~/~ 21312131 ??aPK 查文獻(xiàn) [1]圖 24 查得 ?weG ? ?? ? M P aM P aGAAPPPtrwettsct 0 3 8 7 61 8 4 9 2 5)(111?????????? ??????????? ?????? 故換熱管在此工況下安全 c 殼程管程同時(shí)作用時(shí) MPaPt ? MPaPt ? M PaPPP tsd ??? ? ? ? ? M P aPPP tsc ???????? ? ][~ ????? trda PP ?? )0 0 7 5 ()(~/~ 21312131 ??aPK 查文獻(xiàn) [1]圖 24 查得 ?weG ? ?? ? M P aM P aGAAPPPtrwettsct 0 3 8 7 61 8 4 9 2 5)(111?????????? ???????????? ?????? 故換熱管在此工況下安全 . .. 校核換熱管與管板連接的拉脫力 取換熱管軸向應(yīng)力 M Patt m a x ?? ?? 拉脫力 ? ? MP aqMP adlaq t ???????? ?? （公式 252） 滿足要求 結(jié)論：在三種工況下，換熱管的軸向應(yīng)力以及換熱 管與管板連接的拉脫力均滿足要求，所以取管板厚度 62mm。 浮頭蓋的設(shè)計(jì) 浮頭法蘭設(shè)置在浮頭式換熱器的浮頭端，我國(guó)文獻(xiàn) [1]標(biāo)準(zhǔn)提供了一種結(jié)構(gòu)形式的浮頭式換熱器，浮頭端為管板與浮頭法蘭和鉤圈呈夾持連接。 （ 2）外壓球殼所需的有效厚度 假設(shè)封頭的名義厚度為 20mm mmCC tsne ??????? ?? （公 式 257） 封頭的外徑 mmR o ???? （公式 258） 系數(shù) ??? eORA ? （公式 259） 查文獻(xiàn) [2]— 1998 圖 6— 4 得系數(shù) B=157MPa . .. 封頭的許用外壓 ? ? MP aR BP eo ???? ? （公式 660） 滿足要求，所以可根據(jù)內(nèi)外壓的計(jì)算取封頭的厚度為 20mm。 采用校核計(jì)算的方法，我們假設(shè)法蘭的厚度為 90mm。 . .. 根據(jù)文獻(xiàn) [2]1998 中得 螺栓最大間距 mmmdL fb 226)( 906232)( 62~ m a x ????????? ? （公式 268） 其中 bd 為螺栓孔直徑 其中 bD =635mm為法蘭螺栓圓直徑 螺栓最小數(shù)量 9226 ~ m a xm in ???? LDn b? （公式 269） 查文獻(xiàn) [2]表 9— 3 得螺栓的最小間距 min~L =46mm 螺栓最大數(shù)量 4446 ~m a x ???? m ixbLDn ? （公式 270） 因此可以取螺栓的數(shù)量為 20 個(gè)，型號(hào) M20，由文獻(xiàn) [5]表 10— 1，查得相應(yīng)螺栓的螺紋小徑 1d = 每個(gè) M20 螺柱的有效面積 2221 mmd ????? ? （公式 271） 實(shí)際螺栓總面積 24 6 9 3 4 mmA b ??? （公式 272） ③ 螺栓設(shè)計(jì)載荷 預(yù)緊狀態(tài)下的螺栓設(shè)計(jì)載荷 ? ? NAAW bbm 1012 2021102 469649442 ?????? ? （公式 273） 操作狀態(tài)下的螺栓設(shè)計(jì)載荷 NWW p 891335?? （公式 274） ④ 法蘭力矩 浮頭法蘭內(nèi)徑 根據(jù) 文獻(xiàn) [1]，表 15 和圖 13 可知，可以取 mmb 31? ， mmbn ? 圖 4 . .. 法蘭內(nèi)徑 ? ? ? ? mmbbDD nifi 1 ???????? （公式 275） 法蘭外徑 mmDD ifo 6 8 0806 0 080 ????? （公式 276） ???? ???? rc s i rc s i n1 ni fiR D ?? （公式 277） 作用在法蘭環(huán)內(nèi)側(cè)封頭壓力載荷引起的軸向分力 NPDF tfiD 22 ????? （公式 278） 流體壓力引起的總軸向力與作用于法蘭內(nèi)徑截面上的流體壓力引起的軸向力差 ? ? ? ? NPDDF tfiGT 2222 ??????? （公式 279） 窄面法蘭墊片壓緊力 Nb m PDF tGG 1 8 8 0 8 9 ??????? （公式 280） 作用在法蘭環(huán)內(nèi)側(cè)封頭壓力載荷引起的徑向分力 Nc tgc tgFF Dr ???? ? （公式 281） 螺栓中心至法蘭環(huán)內(nèi)側(cè)的徑向距離 ? ? ? ? 322/5716352/ ????? fibD DDS mm （公式 282） 螺栓中心至 GF 作用位置處的徑向距離 ? ? mmDDS GbG 182/5 9 96 3 52/)( ????? （公式 283） 螺栓中心至 TF 作用位置處的徑向距離 ? ? ? ? mmSSS GDT 252/18322/ ????? （公式 284） rF 對(duì)法蘭環(huán)截面形心的力臂 mmlS nfr os2 14290c os22 1 ???????? ??? （公式 285） 管程壓力操作工況下的法蘭力矩 mmNSFSFSFSFM rrGGTTDDp??????????????????3 9 5 3 8 1 5 0229 3 7 9 9 4181 8 8 0 8 6256