【正文】 壓力容器》表 41 查得 =150MPa =147MPa 螺栓選用 35GrMoA. 由 GB1501998《鋼制壓力容器》 P24 表 47 查得螺栓材料的 =228MPa =199MPa，螺母選用 30GrMoA. 由 GB1501998《鋼制壓力容器》 P24 表 47 查得螺母材料的 =167MPa =140MPa. 墊片選用金屬包墊片，連接面形成凹凸面形式。 墊片的設(shè)計： （ 1）按 GB1501998《鋼制壓力容器 》 P93 表 92 選取金屬包墊片《金屬板內(nèi)包在棉》的特性參數(shù)可得：墊片系數(shù) m=，比壓力 y=，按 JB/47062021《壓力容器法蘭》 P16 表 2 選取公稱直徑為 1800mm的墊片系數(shù)為 D=1877mm d=1837mm。 由按 GB1501998《鋼制壓力容器》 P94 查得墊片的基本密封寬度為 ,（ 18771837）=20mm，有效密封厚度 b===11. 3mm 北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） （ 2）墊片壓緊力作用中心圓直徑 因為 =，所以 =D2b== （ 3）墊片壓緊力 a. 預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小墊片壓緊力按 GB1501998《鋼制壓力容器》 P94 式（ 91）計算： ==== b．操作狀態(tài)下需要的最小墊片壓緊力按 GB1501998《鋼制壓力容器》 P94 式（ 92）計算： ==== 螺栓的設(shè)計 [25]： 螺栓的布置： 由 JB/T47032021 P52 表一知公稱直徑在該范圍內(nèi)的法蘭應(yīng)選用的螺栓公稱直徑為 M27 螺栓。 法蘭徑尺寸，及螺栓間距上的最小值按 GB1501998《鋼制壓力容器》 P95 表（ 93）選取，其中：螺栓中心至法蘭徑部與法蘭背面交點的徑向距離， mm，：螺栓中心至法蘭外徑的徑向距離， mm。 選 M27 的螺栓，則 =27mm， =38mm， =28mm， L=62mm。 有以下可知，螺栓公稱直徑為 =27mm，則其小徑 =，中經(jīng) =（參考《機械設(shè)計手冊》第 2 卷） 螺栓小徑面積 A= 螺栓載荷 預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷按 GB1501998《鋼制壓力容器》 P95 式（ 94）計算： ==== 操作狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷按 GB1501998《鋼制壓力容器》 P94 式（ 92）計算： == 螺栓面積： 北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） （ 1）預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓面積按式 P95（ 96）計算 （ 2） 操作狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷按 GB1501998《鋼制壓力容器》 P95 式（ 97）計算： 需要的螺栓面積取的最大值，故： ==，實際螺栓面積應(yīng)不小于需要的螺 栓面積螺栓數(shù)目 因為螺栓數(shù)是 4 的倍數(shù)，所以取 n=64. 操作狀態(tài)下需要的最小墊片壓緊力按 GB1501998《鋼制壓力容器》 P94 式（ 92）計算： === = 螺栓設(shè)計載荷： 預(yù)緊狀態(tài)螺栓設(shè)計載荷按 GB1501998《感知壓力容器》 P96（ 98）計算： 操作狀態(tài)螺栓設(shè)計載荷按 GB1501998《感知壓力容器》 P96（ 99）計算： W== 法蘭設(shè)計： 法蘭力矩 按 GB1501998《鋼制壓力容器》 P96 式（ 910）計算： 式中： =； ：螺栓中心至作用位置處的徑向距離， mm； 按表（ 94）計算： （其中為螺栓中心圓直徑） 則 === GB1501998《鋼制壓力容器》 P96 式（ 911）計算： 北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） = 式中：按表 94 計算，則： ===51mm 根據(jù) GB1501998《鋼制壓力容器》 P113 可知： === F=== =F== 則： = = = c .法蘭設(shè)計力矩 法蘭設(shè)計力矩取以下大值： 故取 =174842021 形狀參數(shù)按 GB1501998《鋼制壓力容器》計算： === 由 JB47032021《壓力容器法蘭》 P52 表 1 知， h=40mm 則 查 GB1501998《鋼制壓力容器》 p99 圖 97 可知， f= 以下均根據(jù) GB1501998《鋼制壓力容器》表 96 計算： 法蘭外徑 =+2=1915+228=1971mm P101 查 GB1501998《鋼制壓力容器》表 95 可得 T= Z= Y= U= 另外，查圖 93 得 = 查圖 94 得 = 北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） === 假設(shè) =90mm，則： == == 軸向力 徑向力 切向應(yīng)力 由前面知 =147MPa,= 則 （） =（ ） =，經(jīng)校核以上數(shù)據(jù)滿足設(shè)計要求。 所以法蘭的基本尺寸如下： 法蘭外徑 =1995mm 法蘭內(nèi)經(jīng) =1803mm 法蘭有效厚度 =90mm 翻邊直徑 =0 錐徑高度 h=4 寬度 mm 頸部小端寬度 =18mm 經(jīng)部大端 =26mm 螺栓圓直徑 1940mm 法蘭材料選用 16Mn 北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 3． 6 節(jié) 管板的設(shè)計計算 布管方式：正三角行排列 換熱管的相關(guān)尺寸：換熱管外徑 d=25mm 管壁厚取 換熱管中心距 s=32mm 換熱管數(shù) n=2740 根 換熱管材料取為 OCr18Ni9 （其彈性模量） 根據(jù) GB1511999《管殼式換熱器》 P41 計算： 假設(shè)管板厚度 殼程圓筒直徑橫截面積： 圓筒殼壁金屬橫截面積： =（） =18(180018)= 管板布管區(qū)面積： === na== 由得 L= ,所以取管子長度為 6m. 管板開孔后的面積 : 管板布管區(qū)的當量直徑 系數(shù) 系數(shù) 管板布管區(qū)的當量直徑與殼程圓筒的內(nèi)徑之比： 根據(jù) GB1511999《管殼式換熱器》 P38 殼體帶膨脹節(jié)時，換熱管束與圓筒剛度比： 北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） (其中由 GB162491997 查知 =52292N/m) 管箱法蘭厚度 =90mm 圓筒厚度 =14mm 殼程圓筒厚度 =14mm 則： 由 GB1511999 圖 26 知 = 法蘭寬度 === 旋轉(zhuǎn)剛度 殼體法蘭厚度 =70mm 則 由 GB1511999 圖 26 知 = 旋轉(zhuǎn)剛度 旋轉(zhuǎn)剛度無量綱參數(shù)： 而 北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 按 k，查圖 2 得 = 按 k,查圖 29 得 =1 則 按 k,Q 查圖 30 知 =2 則 按 K， Q 查圖 28 知 = 管程壓力作用下的危險組合 殼程壓力 =0， 管程設(shè)計壓力 = =（ 1） =（ ） = == == 其中由 GB1511999 圖 31（ a）查得為 則 殼體法蘭力矩系數(shù) ： = == 而 北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 其中 k=K（ 1） =()= 則 = 管子應(yīng)力： 由 GB1501998 P101 表 95 查得 Y= 則 由前面查表知 =147MPa =111MPa =144MPa =144MPa 不計膨脹差 計入膨脹差 = = = = = = = = = = 由于以上條件都滿足所以管板厚度 =70mm. 符號說明： A— 殼程圓筒內(nèi)直徑橫截面積，； A= — 管板開孔后的面積，； =An — 圓筒殼壁金屬橫截面積， ； =（） — 管板布管區(qū)面積， ； 對于單管程換熱器：三角形排列 = 正方形排列 =n 對于多管程換熱器，應(yīng)取上式計算值與之和； 北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） a— 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，對于 c 型連接方式則為管板延長部分形成的凸緣寬度， mm； =（） — 系數(shù)，按和查圖 25； — 系數(shù)，按和查圖 25； — 殼體法蘭或管箱法蘭外直徑，對于 c 型連接方式則為管板延長部分形成的凸緣外直徑， mm； — 殼程圓筒和管箱圓筒內(nèi)直徑， mm； — 管板布管區(qū)的當量直徑， mm； = d— 換熱管外直徑， mm； — 殼體法蘭材料彈性模量， MPa； — 管箱法蘭材料彈 性模量， MPa； — 管箱圓筒材料彈性模量，當管箱法蘭采用長頸對焊法蘭時，取管箱法蘭的材料彈性模量；管箱法蘭采用已型平焊法蘭時，取法蘭短節(jié)材料的彈性模量， MPa； — 管板材料的彈性模量， MPa； — 換熱管材料的彈性模量， MPa； — 系數(shù)，當 m時取與兩者中的較大值；當 m時取值； — 系數(shù)，僅用于 m=； — 系數(shù)，當 m時，按 K 和 m查圖 31（ a）實線； 當 m時，按 K 和 m查圖 31（ b）； — 系數(shù)，按 k 和查圖 29； — 系數(shù)，按 k 和 Q 查圖 30； K— 換熱管加強系數(shù)； — 波形膨脹節(jié)剛度，按 GB16749 中的 K 或，； — 殼體法蘭與圓筒的旋轉(zhuǎn)剛度參數(shù)， MPa； 對于不帶法蘭的 b 型連接方式的管板，取消公式方括號中的第一項； — 管箱圓筒與法蘭的旋轉(zhuǎn)剛度參數(shù)， MPa； 北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 對于不帶法蘭的 b 型連接方式的管板，取消公式方括號中的第一項；對于 c 型連接方式的管板， =0； — 旋轉(zhuǎn)剛度參數(shù)， MPa；對于不帶法蘭的鋼板： =+，對于其延長部分兼做法蘭的管板： = ； — 管束模數(shù)， MPa； = K— 管板周邊不布管區(qū)無量綱寬度； L— 換熱管有效長度（兩管板內(nèi)側(cè)間距）， mm； — 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： =； — 系數(shù)； = — 邊界效應(yīng)壓力組合系數(shù)； = — 基本法蘭力矩， N = ， 式中的按 GB150— 1998 第 9 章規(guī)定； — 基本法蘭力矩系數(shù)； = — 管程壓力操作工況下的法蘭力矩，按 GB1501998 第 9 章確定，取計算壓力為 , N — 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)； 殼程壓力作用工況： = 管程壓力作用工況： = m— 管板總彎矩系數(shù)； m= — 管板第一彎矩系數(shù)，按 K 和查圖 27； — 管板第一彎矩系數(shù)，按 K 和 Q 查圖 28（ a）或（ b）； 北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） n— 換熱管根數(shù)； — 有效壓力組合， MPa； = — 邊界效應(yīng)壓力組合， MPa； 對于不帶法蘭的管板： 對于其延長部分兼做法蘭的管板： — 當量壓力組合， MPa； — 殼程設(shè)計壓力， MPa； — 管程設(shè)計壓力， MPa； Q— 殼體不帶波形膨脹節(jié)時，換熱管束與圓筒剛度； — 殼體帶波形膨脹節(jié)時，換熱管束與圓筒剛度比； q— 換熱管與管板連接的拉脫力， MPa； S— 換熱管中心距， m