【正文】 eδheδh(1frh) (314)=(208104)2 =②接管多余金屬面積： 接管計(jì)算厚度：δt=Pcdi2[σ]nt?Pc=100286= 。③接管區(qū)焊縫面積（焊腳取為4mm）：A3=21244=16mm2 。 (319) 擬采用補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)根據(jù)接管公稱直徑DN100，參照J(rèn)B/T47362002補(bǔ)強(qiáng)圈標(biāo)準(zhǔn)選取補(bǔ)強(qiáng)圈的外徑D2=200mm，內(nèi)徑D1=110mm（選用E型坡口）。補(bǔ)強(qiáng)圈的厚度為：δ39。 (320)考慮鋼板負(fù)偏差并經(jīng)圓整（一般設(shè)計(jì)時(shí)都是向上圓整）取殼體和管箱上補(bǔ)強(qiáng)圈的名義厚度為4mm，即δ39。d=200mmδet=2mmA=300mm2B=208mmh1=δc=4mmA1=δt=A2= A3=16mm2 Ae=A4=D2=200mmD1=110mmδ39。n=4mm 前端管箱開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算1 ) 補(bǔ)強(qiáng)及補(bǔ)強(qiáng)方法判別：①補(bǔ)強(qiáng)判別：根據(jù)GB150表81，允許不另行補(bǔ)強(qiáng)的最大接管外徑是，本開(kāi)孔外徑為159mm，因此需要另行考慮其補(bǔ)強(qiáng)。2 ) 開(kāi)孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積計(jì)算： 強(qiáng)度削弱系數(shù) fr=[σ]tn[σ]t=86125=； （322） 接管有效厚度 δet=δntC=42=2mm； （323）開(kāi)孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積按下式計(jì)算： Ah=dhδh+2δδh(1fr) =104+22 =； （324）3 ) 有效補(bǔ)強(qiáng)范圍① 效寬度：Bh=max2dh=2104=208mmdh+2δn+2δnt=104+26+24=124mm=208mm （325） ②有效高度:（a）外側(cè)有效高度為：h1h=dhδnt=1044==200mm= 。 （327）4 ) 有效補(bǔ)強(qiáng)面積① 管箱多余金屬面積： 管箱有效厚度：δhe=δhnC=62=4mm 。 (330) 接管多余金屬面積：Ah2=2h1hδetδtfrh+2h2(δetC2) =2+0 = 。 (332)④有效補(bǔ)強(qiáng)面積： Ae=Ah1+Ah2+Ah3 = ++16 = （333）5 ) 另需補(bǔ)強(qiáng)面積: Ah4=A(Ah1+Ah2+Ah3)= = 。因?yàn)锽=208D2，則補(bǔ)強(qiáng)圈在有效補(bǔ)強(qiáng)范圍內(nèi)。=A4D2D1== 。n=4mm。=δ39。水壓試驗(yàn)壓力應(yīng)以能考核承壓部件的強(qiáng)度，暴露其缺陷，但又不損害承壓部件為佳。壓力容器水壓試驗(yàn)后，無(wú)滲漏、無(wú)可見(jiàn)的異常變形，試驗(yàn)過(guò)程中無(wú)異常的響聲，則認(rèn)為水壓試驗(yàn)合格。 （336）則校核水壓試驗(yàn)時(shí)圓筒的薄膜壓力σT：σT=PT(Di+δe)2δe=(400+4)24 （337） =?δs=345=則說(shuō)明，壓力容器承壓部件滿足設(shè)計(jì)壓力要求。 換熱管的排列方式換熱管在管板上的排列有正三角形排列、正方形排列和正方形錯(cuò)列三種排列方式。在此，選擇三角排列，主要是考慮這種排列排列緊湊，管外流體湍流程度高,換熱系數(shù)大，在相同的截面積下可以排列更多換熱管，換熱效果好。 布管限定圓布管限定圓DL為管束最外層換熱管中心圓直徑，其由下式確定：DL=Dib1+b2+b (338)查GB1511999可知，b=5，b1=3，bn=12，故b2= bn+=，則 DL=4003+5+= 。拉桿中心至折流板缺邊的距離應(yīng)盡量控制在換熱管中心距的（～）3范圍內(nèi)。相對(duì)誤差計(jì)算：?N=NcpNmin?(max)Ncp100%； (339) 其中：Ncp——各程的平均管數(shù)；Nmin?(max)——各程中最小或最大的管數(shù)。管箱作用是把從管道輸送來(lái)的流體均勻地分布到換熱管和把管內(nèi)流體匯集在一起送出換熱器，在多管程換熱器中管箱還起改變流體流向的作用。而對(duì)于換熱管束的分程，為了接管方便，采用平行分法較合適，且平行分法亦可使管箱內(nèi)殘液放盡。 強(qiáng)度脹接主要適用于設(shè)計(jì)壓力小≤；設(shè)計(jì)溫度≤200℃；操作中無(wú)劇烈振動(dòng)、無(wú)過(guò)大的溫度波動(dòng)及無(wú)明顯應(yīng)力腐蝕等場(chǎng)合。脹焊并用主要用于密封性能要求較高；承受振動(dòng)和疲勞載荷；有縫隙腐蝕；需采用復(fù)合管板等的場(chǎng)合。這是因?yàn)閺?qiáng)度焊加工簡(jiǎn)單、焊接結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，抗拉脫力強(qiáng)，在高溫高壓下也能保證連接處的密封性能和抗拉脫能力。管板的設(shè)計(jì)合理與否直接關(guān)系到換熱器的制造成本的高低及綜合性能的優(yōu)劣。 管板與殼體的連接換熱器固定端的管板采用可拆式連接方式，即把管板利用墊片夾持在殼體法蘭與管箱法蘭之間。 管板計(jì)算 符號(hào)說(shuō)明： Ad——在布管區(qū)范圍內(nèi)，因設(shè)置隔板槽和拉桿結(jié)構(gòu)的需要，而未能被換熱管支承的面積，對(duì)正方形排列，Ad=n39。13pa39?！苁鵁o(wú)量綱剛度，Mpa；Kt39。pa39。 na=48= 。 Dt=4=420mm 。 Kt39。 Kt39。=86= 故pa39。13pa39。=420= ； (354)管板的名義厚度應(yīng)不小于下列三部分之和，即δn=[MAXδ，δmin+MAXCs，h1+MAXCt，h2圓整 =，+MAX2,0+MAX(2，4)圓整 =+2+4圓整=30mm (355)式中Cs和Ct分別是指殼程、管程的腐蝕裕量；而h1是指殼程側(cè)管板結(jié)構(gòu)槽深，為0；h2是指管程隔板槽深，為4mm。 L=L02δn2(管端伸出的長(zhǎng)度) =30002302=2937mm (356) Kt=105420= ； Kt39。13pa39。=420= ， (357) δn=+2+4圓整=30mm 。= Kt39。=pa39。13pa39。=Kt39。12=δ= ， δn=30mm 換熱管的軸向應(yīng)力在一般情況下，應(yīng)按下列三種工況分別計(jì)算：① 程設(shè)計(jì)壓力ps=，管程設(shè)計(jì)壓力pa=0： pc=pspt1+β=ps= ； (359) σt=1β[pcpsptAtAlGwe] (360) =() =明顯地，σt[σt]cr；② 管程設(shè)計(jì)壓力pt=，殼程設(shè)計(jì)壓力pa=0：pc=pspt1+β=1+=。 由以上三種情況可知，換熱管的軸向應(yīng)力符合要求。q=l=l1=l3=2mmq=43Mpaq[q] 管板重量計(jì)算管板有固定管板以及活動(dòng)管板，兩者的重量計(jì)算分別如下所示：固定管板重量計(jì)算: Q1=π4404232+454230327850109 = 折流板設(shè)置折流板的目的是為了提高殼程流體的流速，增加湍動(dòng)程度，并使管程流體垂直沖刷管束，以改善傳熱，增大殼程流體的傳熱系數(shù)，同時(shí)減少結(jié)構(gòu)，而且在臥式換熱器中還起支撐管束的作用。 折流板的型式和尺寸此時(shí)選用兩端選用環(huán)形折流板，中間選用單弓形折流板，上下方向排列，這樣可造成液體的劇烈擾動(dòng)，增大傳熱膜系數(shù)。=。靠近管板的折流板與管板間的距離l應(yīng)按下式計(jì)算：l=L1+B22b4=150+1002304=174mm；(368)其中：L1——?dú)こ探庸芪恢玫淖钚〕叽?，mm； b——管板的名義厚度，mm； B2——為防沖板長(zhǎng)度，若無(wú)防沖板時(shí)，B2應(yīng)為接管的內(nèi)徑，100mm；l=174mmB2=100mm 折流板重量計(jì)算 符號(hào)說(shuō)明如下：Q——折流板質(zhì)量，kg；Da——折流板外圓直徑，；Af——折流板切去部分的弓形面積，Af=Da2C，； C——系數(shù)，由haDa查表求?。籬a——折流板切去部分的弓形高度，mm；d1——管孔直徑，mm；d2——拉桿孔直徑，mm；n1——管孔數(shù)量；n2——拉桿孔數(shù)量；δ——折流板厚度，mm。由于此時(shí)換熱管的外徑為32mm，因此選用拉桿定距管結(jié)構(gòu)。拉桿應(yīng)盡量均勻布置在管束的外邊緣。對(duì)于本臺(tái)換熱器拉桿的布置可參照零件圖。本臺(tái)換熱器定距管的布置可以參照部件圖。但上述換熱器的造價(jià)較高，若管間不需清洗時(shí)，亦可采用固定管板式換熱器，但需要設(shè)置溫差補(bǔ)償裝置，如膨脹節(jié)。膨脹節(jié)是安裝在固定管板式換熱器殼體上的撓性構(gòu)件，由于它的軸向撓度大，不大的軸向力就能產(chǎn)生較大的變形。膨脹節(jié)還可應(yīng)用于各種工業(yè)設(shè)備、機(jī)械和管道上，作為補(bǔ)償位移和吸收振動(dòng)的構(gòu)件。1)它的優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度好、壽命長(zhǎng)、可在現(xiàn)場(chǎng)制作,缺點(diǎn)是占用空間大、消耗鋼材多和摩擦阻力大這種膨脹節(jié)廣泛用于各種蒸汽管道和長(zhǎng)管道上。它能沿軸線方向伸縮，也允許少量彎曲。[波紋管膨脹節(jié)]為常見(jiàn)的軸向式波紋管膨脹節(jié)，用在管道上進(jìn)行軸向長(zhǎng)度補(bǔ)償。另外還有轉(zhuǎn)角式和橫向式膨脹節(jié)，可用來(lái)補(bǔ)償管道的轉(zhuǎn)角變形和橫向變形。波紋管膨脹節(jié)一般用于溫度和壓力不很高、長(zhǎng)度較短的管道上。3)[套管伸縮節(jié)]）。使用時(shí)保持兩端管子在一條軸線上移動(dòng)。它的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)流體的流動(dòng)摩擦阻力小，結(jié)構(gòu)緊湊；缺點(diǎn)是密封性較差，對(duì)固定支架推力較大。在實(shí)際的生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)用最多的是波形膨脹節(jié)。 防沖板 由于殼程流體的ρv2==()2230kg( 查GB1511999)管程換熱管流體的流速，因此在本臺(tái)換熱器的殼程與管程都不需要設(shè)置防沖板。固定端的殼體法蘭、管箱法蘭與管箱墊片 （1） 查JB47002000壓力容器法蘭可選固定端的殼體法蘭和管箱法蘭為長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭，凹凸密封面，材料為鍛件20MnMoⅡ，其具體尺寸如下：（單位為mm）表34 DN400長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭尺寸DN法蘭螺柱對(duì)接筒體最小厚度DD1D2D3D4Hhaa1Rd規(guī)格數(shù)量40054050046545545234955171412221223M20206（2）此時(shí)查JB47002000壓力容器法蘭，根據(jù)設(shè)計(jì)溫度可選擇墊片型式為金屬包墊片，材料為0Cr18Ni9，其尺寸為： 表35 管箱墊片尺寸PN(Mpa)DN(mm)外徑D(mm)內(nèi)徑d(mm)墊片厚度反包厚度Ｌ40045440434(3) 接管法蘭型式與尺寸根據(jù)接管的公稱直徑，公稱壓力可查HG20592～20635－97鋼制管法蘭、墊片、緊固件，選擇帶頸對(duì)焊鋼制管法蘭，選用凹凸密封面，其具體尺寸如下表所示： 表36 DN100接管法蘭尺寸 （單位為㎜）公稱通徑DN鋼管外徑Al連接直徑 法蘭厚度法蘭頸 坡口寬度法蘭外徑D螺栓孔中心圓直徑K螺栓孔直徑L螺栓空數(shù)量n螺紋ThNABAB100108220180188M16221561106 分程隔板及支座由于是多管程換熱器，故此處需要用到分程隔板。 支反力計(jì)算如下： 管板的質(zhì)量：m1=+=73kg ； (372) 圓筒的質(zhì)量： m2=π4[Di+2δn2Di2]L39?！侵笓Q熱器中相當(dāng)于圓筒的部分的總長(zhǎng)度，包括了殼體的有效長(zhǎng)度與前后端管箱的短節(jié)部分； γ——是指材料的密度，由于殼體與管箱的材料均選用16MnR，故γ=7850kgm3。=π440023400109 =； （377）封頭的體積：V2=2=； （378）故總體積為：V=V1+V2=+=； （379）由于泥漿的密度比水的密度大，故鞍座應(yīng)在水壓試驗(yàn)時(shí)應(yīng)采用當(dāng)量質(zhì)量,此時(shí)所受支反力較大，即如下：水壓試驗(yàn)時(shí)充液重量： m6=ρiV=1570=； （380）水壓試驗(yàn)時(shí)總質(zhì)量： m=m1+m2+m3+m4+m5+m6 =73+++++ =； (381）水壓試驗(yàn)時(shí)單位長(zhǎng)度載荷： q=mgL39。包角重型帶墊板鞍式支