【正文】 ② 拉桿的長度L按換熱器管長需要設(shè)定。圖214 拉桿尺寸示意圖表219 拉桿尺寸 mm拉桿直徑d拉桿螺紋工稱直徑101013401212155016162060由上表選取， 防沖板根據(jù)設(shè)計要求，在殼程設(shè)置防沖板，以減少氣流的不均勻分布和對換熱管管端的沖蝕。（2）防沖板的直徑或邊長，應(yīng)大于接管外徑50mm，取防沖板外徑為250mm。（4）防沖板的固定形式為：① 防沖板的兩側(cè)焊在定距管或拉桿上，也可以同時焊在靠經(jīng)管板的第一塊折流板上；② 防沖板焊在圓筒上；③ 用U形螺栓將防沖板固定在換熱管上。具體選擇選擇DN500到900，120度的包角重型帶墊板支座：Q=170KN，h=200mm底板的參數(shù) ，腹板的參數(shù) 筋板的參數(shù) ，墊板的參數(shù) 弧長=590，e=36螺栓間距 3 強(qiáng)度設(shè)計 概述[8]換熱器是由筒體、管箱、封頭、法蘭、管板、換熱管、支座等受力元件組成。管板屬于管殼式換熱器中的重要元件。由于管板受力比較復(fù)雜，影響其強(qiáng)度和剛度的因素很多，正確進(jìn)行強(qiáng)度分析比較困難。 鋼材的選擇由于換熱器殼體的特殊要求，不是任一種鋼均可選用，一般要采用平爐、氧氣轉(zhuǎn)爐或電爐冶煉的鎮(zhèn)靜鋼。它與普通結(jié)構(gòu)鋼相比采用的冶煉標(biāo)準(zhǔn)不同，常用的結(jié)構(gòu)鋼為16MnR等。這種鋼脫氧比較安全，鋼中雜質(zhì)較少，所以，重要的承壓元件均采用此類鋼。需求在內(nèi)壓作用下得周向應(yīng)力個經(jīng)向（周向）應(yīng)力。校核條件： 校核結(jié)果：合格應(yīng)力及應(yīng)力計算：最大允許工作壓力 （34）設(shè)計溫度下的計算壓力 （35）校核條件：結(jié)論：筒體名義厚度按GB 151中取得的合格。但實(shí)際上由于按應(yīng)力分析進(jìn)行設(shè)計十分復(fù)雜，所以規(guī)定中對于僅受靜載荷的一般封頭，僅以遠(yuǎn)離封頭地區(qū)的薄膜應(yīng)力或彎曲應(yīng)力進(jìn)行分析加以限制。（1）封頭厚度設(shè)計按，取標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭形狀系數(shù)K=焊縫系數(shù) φ=封頭計算厚度按下式確定： （36）封頭設(shè)計厚度按GB 709，取鋼板負(fù)偏差：考慮到圓筒的設(shè)計厚度為8mm取封頭名義厚度封頭有效厚度為因?yàn)?，滿足穩(wěn)定要求。其值列于下表：表32 系數(shù)K值表KK（2）封頭厚度校核橢圓形封頭的最大允許工作壓力按下式計算 （37）式中： ——設(shè)計溫度下封頭材料的許用應(yīng)力，MPa；φ——焊接接頭系數(shù)；K——橢圓形封頭形狀系數(shù)，同上；δe——封頭有效厚度，mm；Di——封頭內(nèi)直徑，mm。 法蘭設(shè)計表33 設(shè)計條件：設(shè)計壓力P（MPa）設(shè)計溫度t（）130筒體內(nèi)徑（mm）500腐蝕余量（mm）筒體材料Q235B圓筒厚度（mm）8根據(jù)工作要求，選擇按整體法蘭設(shè)計，在此采用長頸堆焊法蘭結(jié)構(gòu)。其伸出法蘭環(huán)的部分長度l不應(yīng)小于以下值：表34 根據(jù)設(shè)計要求法蘭按GB 151選擇如下 mm公稱直徑DD1D2D3D4δHhaRD螺柱規(guī)格螺柱數(shù)量對接筒體最小厚度5506906506156056023895251712221223M2024660074070066565565244100251712221223M2028665079075071570570246100251712121223M2028870084080076575575248100251712121223M2032880094090086585585248100251712121223M203289001040100096595595252105251712121223M203610應(yīng)該選擇公稱直徑為550的那一組合適（1）墊片設(shè)計① 墊片材料、密封面形式根據(jù)設(shè)計條件，采用石棉橡膠墊片，厚度，密封面形式采用平面。螺栓數(shù)量： （315）以4的倍數(shù)圓整為32螺栓總截面積：螺栓中心圓直徑應(yīng)以下列三者之大值確定：滿足法蘭背面的徑向結(jié)構(gòu)要求，距所選的法蘭可知：滿足法蘭密封面的徑向結(jié)構(gòu)要求滿足螺栓孔環(huán)向結(jié)構(gòu)要求實(shí)際螺栓中心圓直徑應(yīng)取上述最大值，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)圓整得⑤ 螺栓設(shè)計載荷預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷按下式計算： （316）操作狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷按下式計算：（3）法蘭設(shè)計① 法蘭結(jié)構(gòu)、材料為有效降低法蘭的軸向應(yīng)力，以增設(shè)圓筒短節(jié)，取短節(jié)厚度，短節(jié)及法蘭材料為16MnR，查表21（按厚度36~60）得：。mm③ 形狀常數(shù)（按表76計算） （324）式中：；；令f=1，得，則法蘭外徑：。⑥ 法蘭剛度厚度 （328）式中：因此法蘭的厚度取，滿足剛度要求。局部應(yīng)力的增長現(xiàn)象稱應(yīng)力集中，為了減少應(yīng)力集中，容器開孔、接管處應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，開孔補(bǔ)強(qiáng)后應(yīng)力集中作用可以得到緩解。（4）等面積補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計方法我國《設(shè)計規(guī)定》采用開孔等面積補(bǔ)強(qiáng)的設(shè)計計算方法，它適用于鋼制容器筒體、封頭的開孔及其補(bǔ)強(qiáng)。所有開孔應(yīng)宜避開焊縫、開孔邊緣與焊縫的距離，應(yīng)大于三倍筒體和封頭的實(shí)際壁厚，且不小于100mm（S為容器壁厚）② 補(bǔ)強(qiáng)面積的計算取補(bǔ)強(qiáng)圈設(shè)計設(shè)計條件：（殼體接管/管箱接管）設(shè)計壓力： 設(shè)計溫度：130℃/75℃母管：內(nèi)徑：名義厚度接管：內(nèi)徑 名義厚度厚度附加量： 母管 C取2mm接管 C取2mm材料： 母管Q235B 接管Q235B 補(bǔ)強(qiáng)圈同上相關(guān)系數(shù)：d——開孔直徑，；——強(qiáng)度消弱系數(shù)，當(dāng)≥= =113/113=1；——焊接接頭系數(shù)，取：；A——開孔削弱所需的補(bǔ)強(qiáng)面積；B——補(bǔ)強(qiáng)有效寬度；——計算壓力；——母管開孔處的計算厚度——母管開孔處的有效厚度，；——接管有效厚度，；——接管的計算厚度。④ 開孔所需的補(bǔ)強(qiáng)面積設(shè)計溫度下母管的計算厚度 （329）母管開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積 （330）⑤ 有效補(bǔ)強(qiáng)范圍有效寬度，在下式多計算值中取較大的值 （331）外側(cè)有效高度，在下式值中取較小的值 （332）內(nèi)側(cè)有效高度，在下式值中取較小的值 （因?yàn)榻庸軐?shí)際內(nèi)伸長度為0）⑥ 有效補(bǔ)強(qiáng)面積母管有效厚度減去計算厚度之外的多余面積 (333）接管有效厚度減去計算厚度之外的多余面積接管的計算厚度 （334） （335）焊接金屬的截面積：補(bǔ)強(qiáng)面積 （336）所需另行補(bǔ)強(qiáng)面積 （337）⑦ 補(bǔ)強(qiáng)圈設(shè)計因?yàn)锳4為負(fù)值，表示該開孔無須另行補(bǔ)強(qiáng)，不過考慮到開孔直徑較大及流體的流速，工程設(shè)計中往往也可以考慮設(shè)補(bǔ)強(qiáng)圈，在此，考慮筒體流體為氣體，在筒體接管上設(shè)計補(bǔ)強(qiáng)圈，厚度可取殼體厚度。根據(jù)設(shè)計要求，有：1 設(shè)計條件2 結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)換熱器公稱直徑，DN = 500mm；換熱管外徑d =19mm；管壁厚度t=2mm；換熱管根數(shù)n=228；換熱管采用三角形排布，管間距S = 25mm ；墊片為橡膠墊片；換熱管與管板為賬焊并用；殼程側(cè)結(jié)構(gòu)槽深；管程側(cè)隔板槽深；；換熱器材料：Q235B；查GB150表23，設(shè)計溫度下許用應(yīng)力；管板材料：不銹鋼（1Cr18Ni9Ti）；查GB150表23，設(shè)計溫度下許用應(yīng)力；許用拉脫力，按GB 151表312 墊片壓緊力作用中心圓直徑（1）墊片設(shè)計根據(jù)設(shè)計條件，采用石棉橡膠板墊片，厚度，密封面形式采用平面。（4）墊片有效厚度，（5）墊片壓緊力作用中心圓直徑=墊片接觸面積外徑2b=5392=524mm 確定管板設(shè)計壓力不能保證在任何情況下和都同時作用，并兩側(cè)均為正壓，故取兩者中的大者。由此可得：滿足要求 支座 計算鞍座反力（1）計算質(zhì)量① 圓筒質(zhì)量 （342）式中：圓筒材料密度。⑤ 保溫層質(zhì)量因?yàn)樵O(shè)備部保溫，故=0。最低點(diǎn)處：② 在鞍座出圓筒截面上最高點(diǎn)處： （348）式中：，由GB 15189表（83）查得。（2）由于設(shè)計壓力引起的軸向壓力 （350）（3）軸向應(yīng)力組合與校核軸向拉應(yīng)力最大軸向拉應(yīng)力軸向壓應(yīng)力最大軸向壓應(yīng)力軸向應(yīng)力校核：許用軸向拉應(yīng)力 ；許用軸向壓應(yīng)力 ；許用軸向壓應(yīng)力按GB 15189第1章和第4章確定。（1）圓筒切向剪應(yīng)力按下式計算 （355）式中：，由GB 15089表83查得。式中：為封頭沖壓減薄量。 （354）式中：K=，由GB 15189查得。（2） 在鞍座邊角的周向應(yīng)力因，故按下式計算 （256）式中：，由GB 150表83查得。 計算鞍座有效斷面平均應(yīng)力（1）鞍座承受的水平分力 按下式計算式中：，由GB 15189表83查得。（3）鞍座有效斷面平均應(yīng)力校核式中：，鞍座材料Q235B4換熱器的制造、檢驗(yàn)、安裝與維修、檢驗(yàn)與驗(yàn)收換熱器的制造、檢驗(yàn)與驗(yàn)收，應(yīng)遵守GB1511999和GB1501998的有關(guān)規(guī)定。b 圓筒同一斷面上，最大直徑與最小直徑之差為e≤%DN，DN=%500=c 圓筒直線度偏差為L/1000，且當(dāng)L≤6000mm時。進(jìn)行檢查時，應(yīng)通過中心線和垂直面即沿圓周0176。、180176。四個部位測量。e 插入式接管不應(yīng)伸出管箱、殼體和頭蓋的內(nèi)表面。b 管端坡口應(yīng)采用機(jī)械方法加工，焊前應(yīng)清洗干凈。b 拼接管板的對接接頭應(yīng)進(jìn)行100%射線或超聲檢測，按JB473094進(jìn)行表面檢測，檢測結(jié)果不低于Ⅲ級，或超聲檢測中的Ⅰ級為合格。焊渣及凸出于換熱器內(nèi)壁的焊瘤均應(yīng)清除。m。b 折流板、支持板外圓表面粗糙度Ra值不得大于25181。還應(yīng)取出折流板、支持板上的任何毛刺。b 穿管時不應(yīng)強(qiáng)行敲打，換熱管表面不應(yīng)出現(xiàn)凹癟或劃傷。d 管箱應(yīng)在補(bǔ)焊后作消除應(yīng)力的熱處理，設(shè)備法蘭應(yīng)在熱處理后加工。a 換熱器零、部件在組裝前應(yīng)認(rèn)真檢查和清掃，不應(yīng)留有焊疤、焊接飛濺物、浮銹及其他雜物等。c 螺栓的緊固至少應(yīng)分三遍進(jìn)行，每遍的起點(diǎn)應(yīng)相互錯開120176。 壓力試驗(yàn)壓力試驗(yàn)的方法及要求應(yīng)符合GB1501998《鋼制壓力容器》。 換熱器的安裝與維護(hù)：根據(jù)該換熱器的結(jié)構(gòu)形式，在換熱器的兩端留有足夠的空間來滿足拆裝、維修的需要。在活動支座的一端應(yīng)予埋滑板。（2）地腳螺栓兩側(cè)均有墊鐵。（3）墊鐵的安裝不應(yīng)妨礙換熱器的熱膨脹。要經(jīng)常對管殼程介質(zhì)的溫度和壓降進(jìn)行監(jiān)督，分析換熱器的泄漏和結(jié)構(gòu)情況。應(yīng)經(jīng)常監(jiān)視管束的振動情況。此次高效冷卻器的設(shè)計，選用的是管殼式換熱器中的U型管式換熱器。依照U型管換熱器的特點(diǎn)，只有一塊管板，管束由很多根U型換熱管組成，管的兩端固定在同一個管板上，管子可以自由伸縮。這次換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，選擇了U型管式，管子與管板的連接采用焊接，不設(shè)置膨脹節(jié)等等。通過強(qiáng)度計算，校核了殼程圓筒、封頭、法蘭、開孔接管、管板和支座并進(jìn)行了開口補(bǔ)強(qiáng)的設(shè)計計算。各方面的知識都有涉及，如手工畫圖就概括了整個制圖課程的知識?？傊?，此次設(shè)計是整個大學(xué)四年所學(xué)知識的整理與應(yīng)用，大大提高了我的設(shè)計能力。我非常感謝我的設(shè)計指導(dǎo)老師徐舒老師。本設(shè)計的設(shè)計過程自始至終都得到徐老師的細(xì)心教導(dǎo)，從設(shè)計的選題的確定，到設(shè)計計算及論文的整理審稿、最后定稿，無不傾注了徐老師辛勤的汗水！衷心感謝機(jī)械工程學(xué)院，為我們這次設(shè)計提供設(shè)計畫圖教室，畫板等等硬件方面的幫助。我之所以能按時順利的完成我的畢業(yè)設(shè)計，是與老師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助分不開的，在本次設(shè)計過程中，得到了過程機(jī)械系各位老師的指導(dǎo)和幫助。參 考 文 獻(xiàn)[1] ：化學(xué)工業(yè)出版社，2003[2] ：：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社。