【正文】 16查閱JB/T 47012000。 接管法蘭的選取根據(jù)設(shè)計(jì)壓力，選擇板式平焊法蘭，連接面型式為RF，材料選用16Mn鍛件，選用標(biāo)準(zhǔn)為參考文獻(xiàn)[10]。 (1)法蘭的結(jié)構(gòu)型式法蘭的結(jié)構(gòu)型式如圖34所示：圖34 板式平焊法蘭的結(jié)構(gòu)（2）法蘭的結(jié)構(gòu)尺寸筒體接管的公稱直徑為和，法蘭的結(jié)構(gòu)尺寸如表33所示：表33 筒體法蘭的結(jié)構(gòu)尺寸公稱直徑DN管子直徑A1連接尺寸法蘭厚度C法蘭內(nèi)徑B1坡口寬度b法蘭理論質(zhì)量/kgABDKLnThAB100108220180188M16221161106202510575144M1216264圖34 板式平焊法蘭結(jié)構(gòu)管箱接管的公稱直徑為和，法蘭的結(jié)構(gòu)尺寸如表34所示：表34 管箱法蘭的結(jié)構(gòu)尺寸公稱直徑DN管子直徑A1連接尺寸法蘭厚度C法蘭內(nèi)徑B1坡口寬度b法蘭理論質(zhì)量/kgABDKLnThAB8089200160188M1620916202510575144M1216264 管箱法蘭與管板連接之間的墊片 墊片的結(jié)構(gòu)型式墊片的結(jié)構(gòu)如圖35所示，由于換熱器是四管程結(jié)構(gòu)，所以左管箱選擇（c）結(jié)構(gòu)，右管箱選擇（b）結(jié)構(gòu)。圖35 墊片的結(jié)構(gòu) 墊片的尺寸根據(jù)參考文獻(xiàn)[11]選擇墊片，墊片的厚度為3mm，墊片的外徑，墊片的內(nèi)徑。隔板槽部分墊片的寬度，由于管程為碳鋼，所以寬度取，墊片的圓角尺寸。根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]表49墊片的性能參數(shù)，墊片材料為耐油橡膠石棉板，墊片系數(shù)，比壓力。墊片接觸面寬度： (336)墊片的密封基本寬度： (337)墊片有效密封寬度： (338)由于密封基本寬度，故墊片壓緊力作用中心圓計(jì)算直徑等于墊片接觸的外徑減去，即 (339) 換熱管與管板的連接 換熱管的材料選用20號鋼。,設(shè)計(jì)溫度300℃，且無過大的溫度變化及嚴(yán)重的應(yīng)力腐蝕情況。因此采用強(qiáng)度脹接，見圖36。由換熱管外徑是19mm,查取伸出長度，槽深K=。圖36 換熱管與管板的連接結(jié)構(gòu)形式 管板的設(shè)計(jì)的及校核 相關(guān)符號說明如下： 殼程圓通內(nèi)直徑橫截面積， ； 在布管區(qū)范圍內(nèi)，因設(shè)置拉桿槽和隔板的需要，而未能被換熱管支承的面積，； 管板布管區(qū)內(nèi)開孔后的面積，； 圓筒殼壁金屬橫截面積，；管板布管區(qū)面積，；一根換熱管管壁金屬的橫截面積，；殼體法蘭或管箱法蘭的寬度，；殼體法蘭或管箱法蘭外直徑，；管板布管區(qū)的當(dāng)量直徑，；殼程圓筒或管箱圓筒內(nèi)直徑，；殼體法蘭材料彈性模量，；管箱法蘭材料彈性模量，；管箱圓筒材料彈性模量，；管板材料彈性模量，；殼程圓筒材料的彈性模量，；換熱管材料的彈性模量，；系數(shù)，當(dāng)時(shí)，取和中的較大值，當(dāng)時(shí)，?。幌禂?shù)，僅用于時(shí)，；系數(shù)，當(dāng)時(shí)和時(shí)均按和查相應(yīng)的圖表；系數(shù)，按和查圖；系數(shù)，按和查圖；換熱管加強(qiáng)系數(shù)；殼體法蘭與圓筒旋轉(zhuǎn)剛度參數(shù)，；管箱圓筒與法蘭的旋轉(zhuǎn)剛度參數(shù)，；旋轉(zhuǎn)剛度參數(shù)，； 對于不帶法蘭的管板： 對于其延長部分兼作法蘭的管板：旋轉(zhuǎn)剛度無量綱參數(shù)；管束模數(shù)，；管板周邊不布管區(qū)無量綱寬度；換熱管有效長度（兩管板內(nèi)側(cè)間距），；換熱管與管板脹接長度或焊腳高度，；管板邊緣力矩系數(shù)： 對于不帶法蘭的管板：； 對于其延長部分兼做法蘭的管板，即是法蘭力矩系數(shù)； 殼程壓力作用工況： ； 管程壓力作用工況：； 基本法蘭力矩，；基本法蘭力矩系數(shù)； 系數(shù)；基本法蘭力矩，；基本法蘭力矩系數(shù)；管程壓力操作工況下的法蘭力矩，；管程壓力操作工況下的法蘭力矩系數(shù)；管板邊緣力矩變化系數(shù)；法蘭力矩變化系數(shù)；殼體法蘭力矩系數(shù)；管板總彎矩系數(shù)；管板第一彎矩系數(shù)；管板第二彎矩系數(shù)；換熱管根數(shù)；有效壓力組合，；當(dāng)量壓力組合，； 殼程設(shè)計(jì)壓力，； 管程設(shè)計(jì)壓力，；殼體不帶波形膨脹節(jié)時(shí)，換熱管束與圓筒剛度比； 換熱管與管板連接拉脫力，； 許用拉脫力，； 沿隔板槽一側(cè)排管根數(shù)；隔板槽相鄰兩側(cè)中心距，；換熱管中心距，；管板邊緣剪力系數(shù)；系數(shù)，按查取；系數(shù)；換熱管與殼程圓筒熱膨脹變形差；管板計(jì)算厚度，；殼體法蘭厚度，；管箱法蘭厚度，；管箱圓筒厚度，；殼程圓筒厚度，；換熱管壁厚，；管板剛度削弱系數(shù)，一般可取值；系數(shù)；管板強(qiáng)度削弱系數(shù)，一般可取=；法蘭力矩折減系數(shù)；管板布管區(qū)的當(dāng)量直徑與殼程圓筒內(nèi)徑之比；系數(shù)；系數(shù)；殼程圓筒軸向應(yīng)力，；殼體法蘭應(yīng)力，；管板徑向應(yīng)力，；管板布管區(qū)周邊處的徑向應(yīng)力，；管板徑向應(yīng)力系數(shù)；管板布管區(qū)周邊處徑向應(yīng)力系數(shù)；換熱管軸向應(yīng)力，；在設(shè)計(jì)溫度時(shí)，殼程圓筒材料的許用應(yīng)力，；換熱管穩(wěn)定許用壓應(yīng)力，；殼體法蘭許用應(yīng)力，；在設(shè)計(jì)溫度時(shí)，管板材料的許用應(yīng)力，；在設(shè)計(jì)溫度時(shí)，換熱管材料的許用應(yīng)力，；系數(shù)；管板布管區(qū)周邊剪切應(yīng)力，；管板布管區(qū)周邊剪切應(yīng)力系數(shù)；系數(shù)，按和查圖；系數(shù)，按和查圖；系數(shù)；換熱管的回轉(zhuǎn)半徑，mm；換熱管受壓失穩(wěn)當(dāng)量長度，mm。 管板計(jì)算相關(guān)參數(shù)的確定計(jì)算殼程圓筒內(nèi)直徑橫截面積： (340)管板開孔后的面積： (341)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： (342)圓筒厚度：圓筒殼壁金屬橫截面積： (343)管板布管區(qū)面積： (344) 換熱管壁厚：管子金屬總截面積： (345)殼體法蘭材料（16Mn）彈性模量：管箱法蘭材料（16Mn）彈性模量：管箱圓筒材料（Q345R）彈性模量：管板材料（16Mn）彈性模量殼程圓筒材料（Q345R）彈性模量換熱管材料（20）彈性模量管板布管區(qū)的當(dāng)量直徑： (346)相關(guān)系數(shù)的計(jì)算如下: (347) (348) (349) (350) (351) (352)管板的延長部分兼作法蘭：基本法蘭力矩按下式計(jì)算， (353)預(yù)緊狀態(tài)下，需要的最小墊片壓緊力： (354)操作狀態(tài)下，需要的最小螺栓載荷： (355) 預(yù)緊狀態(tài)下，螺栓所需截面積：（螺栓材料為35號鋼，）操作狀態(tài)下需要的最小螺栓面積：（螺栓材料為35號鋼，）需要的螺栓面積取與較大值，故 實(shí)際的螺栓面積： (356)螺栓中心至墊片力作用點(diǎn)的距離： (357)因此管程壓力操作工況下法蘭力矩按下式計(jì)算， (358)螺栓中心至作用處的徑向距離： (359)操作狀態(tài)下，需要的最小墊片壓緊力： (360)螺栓中心至作用處的徑向距離： (361)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之差： (362)窄面法蘭墊片壓緊力： (363) 因此假設(shè)管板的計(jì)算厚度，根據(jù)管板的結(jié)構(gòu)，殼體法蘭厚度。換熱管有效長度：管子加強(qiáng)系數(shù)： (364) 因此。管板周邊不布管區(qū)無量綱寬度： (365) 管束模數(shù)： 殼體法蘭外直徑：法蘭寬度： (366)系數(shù)的確定：查參考文獻(xiàn)[9]，管箱法蘭的厚度。查參考文獻(xiàn)[3]圖26得到：管箱圓筒與法蘭的旋轉(zhuǎn)剛度： (367) 系數(shù)的確定：殼體法蘭厚度：查參考文獻(xiàn)[3]圖26得到：殼體法蘭與圓筒旋轉(zhuǎn)剛度： (368) 旋轉(zhuǎn)剛度無量綱參數(shù)： (369)根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]圖27，由和確定：。系數(shù)由參考文獻(xiàn)[3]圖29查得：系數(shù)：由參考文獻(xiàn)[3]圖29查得：法蘭力矩折減系數(shù)： (370) 管板邊緣力矩變化系數(shù)： (371) 法蘭力矩變化系數(shù)： (372)根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]圖28，由和確定：在設(shè)計(jì)溫度下，殼程圓筒材料的許用應(yīng)力，殼體法蘭許用應(yīng)力，管板材料的許用應(yīng)力，換熱管材料的許用應(yīng)力。管子穩(wěn)定許用應(yīng)力：系數(shù) 換熱管的回轉(zhuǎn)半徑： (373)換熱管受壓失穩(wěn)當(dāng)量長度:折流板的布置如圖37所示，取、c、d和e中的較大值，故。圖37 折流板布置圖由于，因此換熱管穩(wěn)定許用應(yīng)力為： 管板在各種危險(xiǎn)組合下的校核 (1)不計(jì)膨脹差殼程壓力下的危險(xiǎn)組合殼程設(shè)計(jì)壓力管程設(shè)計(jì)壓力由于不計(jì)膨脹差，故，有效壓力組合： (374)基本法蘭力矩系數(shù)： (375)管板邊緣力矩系數(shù)： (376) 管板邊緣剪切系數(shù)：管板總彎矩系數(shù)：時(shí)，取與兩者中的較大值。 (377)按和查參考文獻(xiàn)[3]圖31（a）得到：所以管板徑向應(yīng)力系數(shù)： (378)管板布管區(qū)周邊處徑向應(yīng)力系數(shù)： (379)管板布管區(qū)周邊剪切應(yīng)力系數(shù)： (380)管板應(yīng)力： (381)，合格。 (383) ，合格。 (384)，合格。殼體法蘭應(yīng)力：殼體法蘭力矩系數(shù)： (385)殼體法蘭應(yīng)力參數(shù):(按，查參考文獻(xiàn)[13]第9章表95) (386)，合格。管子應(yīng)力： (387) ,合格。殼程圓筒軸向應(yīng)力： (388)，合格。拉脫力：強(qiáng)度脹接最小脹接長度l應(yīng)取管板的名義厚度減去3mm或50mm二者的最小值，故。 (389)根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]，換熱管與管板連接許用拉脫力。，合格。 (2)計(jì)入膨脹差殼程壓力下的危險(xiǎn)組合假設(shè)環(huán)境溫度為,則 (390) 有效壓力組合： (391)基本法蘭力矩系數(shù)： (392)管板邊緣力矩系數(shù)： (393) 管板邊緣剪切系數(shù)：管板總彎矩系數(shù)：時(shí)，取與兩者中的較大值。 (394)按和查參考文獻(xiàn)[3]圖31（a）得到：所以管板徑向應(yīng)力系數(shù)： (395)管板布管區(qū)周邊處徑向應(yīng)力系數(shù)： (396)管板布管區(qū)周邊剪切應(yīng)力系數(shù)： (397)管板應(yīng)力： (398)，合格。 (399) ，合格。 (3100)，合格。殼體法蘭應(yīng)力：殼體法蘭力矩系數(shù)： (3101)殼體法蘭應(yīng)力參數(shù):(按，查參考文獻(xiàn)[13]第9章表95)(3102)，合格。管子應(yīng)力：