毕业设计（论文）-流量为300th 立式蒸汽冷凝器设计（全套图纸）

沈阳化工大学科亚学院 本科毕业设计 题 目： 流量为300t/h 立式蒸汽冷凝器 专 业： 过程装备与控制工程 班 级： 过控1201 学生姓名： 指导教师： 论文提交日期： 2016 年 5 月 23 日论文答辩日期： 2016 年 6 月 6 日毕业设计（论文）任务书过程装备与控制工程专业1201班学生：毕业设计（论文）题目：流量为300t/h立式蒸汽冷凝器 毕业设计（论文）内容：有关换热器综述一篇； 计算书说明书一份； 绘制工程图折合A2号图7张以上； 毕业设计（论文）专题部分：固定管板式换热器 起止时间： 2016年 3月 1日 2016年 5月23日指导教师： 签字 年 月 日摘要本次毕业设计使我认真的认识到了自己在本专业应学习的主要内容以及短板，换热器的设计工作主要有换热器综述，换热器的工艺计算以及结构强度计算。其中换热器工艺计算中需要根据初始数据计算其处理量以及工艺参数，换热器的结构强度计算主要集中在折流板，筒体以及开口上1。全套图纸，加153893706冷凝器是使用范围很广的一种化工设备，属于换热器的一种。本设计任务主要是根据已知条件选择采用固定管板式换热器的设计。首先根据给出的设计温度和设计压力来确定设备的结构形式以及壳程和管程的材料，然后根据物料性质和传热面积来确定换热管的材料，尺寸，根数。根据换热管的根数确定换热管的排列，并根据换热管的排列和长度来确定筒体直径以及折流板的选择。通过对容器的内径和内外压的计算来确定壳体和封头的厚度并进行强度校核。然后是对换热器各部件的零部件的强度设计，有法兰的选择和设计计算与校核，钩圈及浮头法兰的设计计算与校核和管子拉脱力的计算2。还包括管板的结构设计、防冲挡板、滑道结构的设计以及支座设计。结构设计中的标准件可以参照国家标准根据设计条件直接选取；非标准件，设计完结构后必须进行相应的应力校核。关键词：换热器； 强度设计； 结构设计Abstract Condenser is a kind of chemical equipment which has wide range of application and it is also a kind of heat exchanger.The main task of this thesis is to design a floating heat exchanger based on some known information. It is important to determine the type of construction of the equipment and the material of its shell pass and tube pass first. Then, the material, size and number of the exchange tube are decided by material property and its heat transfer area. The exchange tubes need to be arranged on the basis of its number. Whats more, the diameter and the choice of baffle board are influenced by the arrangement and length of exchange tubes. Furthermore, the thickness of the shell and shell cover is determined by the inner diameter and the calculation of inner and outer pressure of the container. Meanwhile, its intensity also needed to be checked3. Next, it is also vital to design the intensity of components of heat exchanger, including the choice, calculation and checking of flange, floating flange and backing device, also the calculation of pulling-out force of the tubes. In addition, there are other things to be designed carefully, including tube plate, impingement baffle, slide and support. During the design of structure, standard components can be referred to national standards according to the design conditions of the direct selection; as to the non standard components, corresponding stress checking is needed after the design of the construction4.Keywords: heat exchanger； strength design； structure design目 录 第一章 引言 1第二章 传统工艺计算 22.1 工艺计算 22.1.1 介质原始数据 22.1.2 介质定性温度及物性参数 22.2 传热量与水蒸汽流量计算 32.3 有效平均温差计算 42.4管程换热系数计算 52.5 管程结构初步设计 62.6壳程换热系数计算 62.7总传热系数计算 82.8管壁温度计算 82.9管程压力降计算 92.10壳程压力降计算 10第三章 强度计算 123.1结构设计说明书 123.1.1换热管材料及规格的选择和根数的确定 123.1.2布管方式的选择 123.1.3筒体内径的确定 123.1.4筒体壁厚的确定 133.1.5封头形式的确定 133.1.6管箱短节壁厚计算 143.1.7容器法兰的选择 143.1.8管板尺寸的确定及强度计算 153.1.9是否安装膨胀节的判定：273.1.10各管孔接管及其法兰的选择：283.1.11设备法兰的选择 313.1.12拉杆和定距管的确定 333.1.13开孔补强计算：343.2筒体管箱耐压试验的应力校核计算 363.2.1筒体核算 363.2.2 支座的选择及应力校核 363.2.3 耳座的应力校核 37第四章 结 论 40参考文献 41致 谢 42沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第一章 引言第一章 引言本论文的设计目的是达到设备设计人员训练的基本要求。冷凝器是一种用于冷却流体的换热设备。把压缩机排出的高温高压制冷剂蒸汽，通过散热冷凝为液体制冷剂，制冷剂从蒸发器中吸收的热量，被冷凝器周围的介质所吸收。有蒸汽冷凝器，锅炉用冷凝器等。冷凝器常被用于空调系统，工业化工程序，发电厂及其他热交换系统中。早期的换热器只能采用简单的结构，而且传热面积小、体积大且笨重，如蛇管式换热器等。近年来，随着我国石化、钢铁等行业的快速发展，换热器的需求水平大幅上涨，但国内企业的供给能力有限，导致换热器行业呈现供不应求的市场状态，巨大的供给缺口需要进口来弥补。目前我国在换热器设计过程中还不能实现虚拟制造、仿真制造，缺乏自主知识产权的大型专业计算软件。根据中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要，“十一五”期间我国经济增长将保持年均7.5的速度。而石化及钢铁作为支柱型产业，将继续保持快速发展的势头，预计2010年钢铁工业总产值将超过5000亿元，化工行业总产值将突破4000亿元5。这些行业的发展都将为换热器行业提供更加广阔的发展空间。国内经济发展带来的良好机遇，以及进口产品巨大的可转化性共同预示着我国换热器行业良好的发展前景。1沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 传统工艺计算第二章 传统工艺计算2.1工艺计算2.1.1介质原始数据管程水的进口温度t1=25管程水的出口温度t1=85管程水的工作压力P1=1.5Mpa管程水的流量G1=300t/h=300000kg/h壳程水蒸气的入口温度t2=170.7壳程水蒸气的出口温度t2=95壳程水蒸气的入口压力P2=0.6MPa2.1.2介质定性温度及物性参数管程：管程水定性温度 t1=（t1+ t1）/2=（25+85）/2=55 （2-1）管程水密度查物性表得1=985.75 /m3管程水比热查物性表得Cp1=4.176KJ/（KgK）管程水导热系数查物性表得1=0.648W/（m）管程水粘度1=5.06410-4 Pas管程水普朗特数查物性表得 Pr1=3.24壳程：壳程水蒸汽定性温度：壳程水蒸汽冷凝点 : ti = t2=170.7冷却段：t2 =（ti + t2）/2=（170.7+95）/2=132.85 （2-2）冷凝段：2= （t2+ ti）=（170.7+170.7）/2=170.7 （2-3）壳程水蒸汽密度查物性表得：冷却段：2=937.8/m3 冷凝段: 2=4.194/ m3壳程水蒸汽比热查物性表得:冷却段：Cp2=4.319 KJ/（KgK）冷凝段：p2=2.589 KJ/（KgK）r壳程水蒸汽导热系数查物性表得：冷却段：2 =0.6878 W/（mK）冷凝段：2= 0.03218 W/（mK） 壳程水蒸汽粘度：冷却段：2 =217.19110-6 Pas冷凝段：2=14.61910-6 Pas壳程水蒸汽普朗特数查物性表得：冷却段：Pr2 =1.344冷凝段：r2=1.1342.2 传热量与水蒸汽流量计算取定换热效率 =0.98则设计传热量：Q0= G1Cp1(t1- t1)1000/3600=3000004.176(85-25)1000/3600=20.88106W （2-4）由Q0=G2r+ Cp2(t2- t2) 导出水蒸气流量G2，r为t2时的汽化潜热，r=2047.1KJ/Kg （2-5）水蒸汽流量：G2= Q0/ /r+ Cp2(ti - t2)= 23.55106/0.98/2047.11000+4.3191000(170.7-95)=6.703Kg/s （2-6）冷却段传热量：Q2=G2Cp2(ti- t2)=6.7034.319103(170.7-95)=2481037W （2-7）冷凝段传热量:2= G2r=6.7032047.11000=13721711.3W （2-8）设冷凝段和冷却段分界处的温度为t3根据热量衡算：2= G1Cp1（t3- t1） （2-9）t3=2/ G1/ Cp1+ t1=13721711.30.983600/300000/4176+20=59.7752.3 有效平均温差计算逆流冷却段平均温差:tn=85.843 （2-10）逆流冷凝段平均温差: tn=94.923 （2-11）冷却段:参数:P=0.271 （2-12）参数:R=2.854 （2-13）换热器按单壳程 2管程设计则查图 2-6(a)，得:温差校正系数 =1.0f -有效平均温差: tm= tn=1.085.843=85.843 （2-14）- - -冷凝段：参数:P=0.265 （2-15）参数:R=0 （2-16）换热器按单壳程 2管程设计则查图 2-6(a)，得:温差校正系数 =1.0有效平均温差: tm= tn=1.094.923=94.923 （2-17）2.4管程换热系数计算初选冷却段传热系数:K0= 820 w/(mk)初选冷凝段传热系数: K0= 1300 w/(mk)则初选冷却段传热面积为:F0=Q2/( K0tm)= 24810370.98/(82085.843)=46.7688m2初选冷凝段传热面积为: F0=2/( K0tm)= 13721711.30.98/(130094.923)=108.973 m2选用252.5的无缝钢管做换热管则: 管子外径d0=25 mm 管子内径di=20 mm 管子长度 L=3000 mm则需要换热管根数:Nt=( F0+ F0)/( d0L)=(46.7688+108.973)/(3.140.0253)=661.3 （2-18）可取换热管根数为 662根管程流通面积:a1=2= =0.207868 （2-19） 管程流速: W1 = 300000/( 3600985.750.207868 )= 0.094m/s管程雷诺数:Re1=1w1di/1=985.750.3930.02/(5.06410-4)= 15300.148则管程冷却段的定性温度:t11=(t3+ t1)/2=(59.97+90)/2=74.987 （2-20）管程冷却段传热系数:a1=3605(1+0.015 t11) W10.8/(100di)0.2=8077.656管程冷凝段的定性温度: t12=(t3+t1)/2=(59.974+20)/2=39.987 （2-21）管程冷凝段传热系数: a1=3605(1+0.015 t12) W10.8/(100di)0.2= 4101.375 2.5 管程结构初步设计查 GB1511999知管间距按1.25d0，管间距为：s= 0.032m管束中心排管数为：Nc=1.1=28.3，取30根则壳体内径：Di=s（Nc-1）+4 d0=1.028 （2-22）圆整为：Di=1200则长径比:=2.5 合理 （2-23）折流板选择弓形折流板:弓形折流板的弓高:h=0.2 Di=0.21.2=0.24 （2-24）折流板间距：B=400取B=400 （2-25）折流板数量：Nb=-1=-1=6.5 取7块 （2-26）2.6壳程换热系数计算壳程流通面积:f2=BDi（1-）=0.41.2（1-0.025/0.032）=壳程流速:冷却段:w2=6.703/（937.580.105）=0.068m/s （2-27）冷凝段:2=6.703/（4.1940.105）=15.22m/s （2-28）壳程当量直径:de=（Di2-Ntd02）/（Ntd0）=（-711）/（7110.025）=0.056m （2-29） 冷凝段管外壁温度假定值: w=109.6膜温:tm=（w+ t2）/2=（109.6+170.7）/2=140.15 （2-30）膜温下液膜的粘度:m=19510-6Pas膜温下液膜的密度:m=926.4Kg/m3膜温下液膜的导热系数为:m=0.6842/（m）正三角形排列ns=2.080 Nt 0.495=2.080662 0.495=51.807 （2-31）冷凝负荷：=6.703/（351.807）=0.0431 （2-32）壳程冷凝段雷诺数:=4/um=40.0431/19510-6=884.1 （2-33）壳程冷凝段传热系数:a2=1.51（m3mg/m2）（）=9635.7 （2-34） 冷却段管外壁温假定值:tw2=95冷却段雷诺数：Re=937.80.0680.056/217.19110-6=16442.405壁温下水粘度:w2=298.610-6 Pas粘度修正系数:1=（）0.14=0.956 （2-35）壳程传热因子查图 2-12 得: js=100冷却段壳程换热系数:a2=（2/de）Pr2 1 js=（0.6878/0.056）1.3440.956100=1875.29 （2-36）2.7总传热系数计算查 GB-1999 第 138 页可知水蒸汽的侧污垢热阻:r2=8.810-5（m2/w）管程水选用地下水，污垢热阻为: r1=35.210-5（m2/w）由于管壁比较薄，所以管壁的热阻可以忽略不计冷却段总传热系数:Kj=1/1/a2+r2+r1d0/di+d0/（a1di）= 731.176 （2-37）传热面积比为: Kj/ K0=1.08(合理)冷凝段总传热系数:Kj=1/1/ a2+r2+r1d0/di+d0/（a1di）=1385.0607 （2-38）传热面积比为: Kj/ K0=1.06（合理） （2-39）2.8管壁温度计算设定冷凝段的长度:L=2.0424m冷却段的长度:L=0.9576m冷却段管外壁热流密度计算:q2=Q2/(Ntd0 L)=48859.33w/（m2） （2-40）冷却段管外壁温度:tw=t2-q2(1/a2+r2)=97.496 （2-41）误差校核:e=tw2- tw=95-97.496=-2.496 误差不大 （2-42）冷凝段管外壁热流密度计算:q2=2/( Ntd0 L)=（13721711.30.98）/155473.7 w/（6623.140.0252.0424）=126696.88（m2） （2-43）冷凝段管外壁温度:tw=tm- q2(1/ a2+r2)=115.62 （2-44）误差校核:= - tw=-6.02 误差不大2.9管程压力降计算管程水的流速:u1=300000/（3600985.750.207868）=0.394m/s （2-45） 管程雷诺准数:Re1=1w1di/1=985.750.3940.02/（5.064）=15301.148程摩擦系数:=0.3164/(Re10.25)=0.02845 （2-46）压降结垢校正系数:di=1.4沿程压降:P1=112L di/(2di)=（0.02845985.75）/（2）=454.8Pa （2-47） 取管程出入口接管内径:d1=250mm管程出入口流速:u1=4G/(3600d121)=（4300000）/（3600）=1.67m/s （2-48）局部压降: P3=1 u12(1+0.5)/2=（985.751.5）/2=2061.99 Pa管程总压降: P=P1P3=454.8 2061.9=2516.7Pa （2-49）管程允许压降: P= 35000 Pa P P 即压降符合要求。2.10壳程压力降计算壳程当量直径:De=（Di2-Ntd02）/（Di+Ntd0）=(1.2-662)/(1.2)=0.0443m （2-50）壳程流通面积:f2=Bdi（1-d0/s）=0.105m2壳程流速:冷却段:w2=G2/（2f2）=0.068m/s冷凝段:2=2/（2f2）=15.22m/s壳程雷诺数:壳程冷却段雷诺数:Re=2w2de/2=16442.4 （2-51） 壳程冷凝段雷诺数: =4/um=884.1查表壳程摩擦系数: 冷却段:1=0.35冷凝段: 2=0.54壳程粘度修正系数:冷却段d1=1.0冷凝段d2=1.0管束周边压降:冷却段管束周边压降:Pa=(2w22/2) Di(nb+1)/De(1/d1)=164.45Pa （2-52）冷凝段管束周边压降:a=(2/2)Di(nb+1)/De(2/d2)=56844.57Pa （2-53）导流板压降: Pb= 0, （无导流板）查表取壳程压降结垢系数:冷却段d0=1.21 冷凝段d0=1.11取壳程进口接管内径:d2=250mm壳程出口接管内径:d2=100mm壳程出口流速:u2=4G2/(2d22)=0.90m/s （2-54）壳程进口流速:u2=4G2/(d22)=32.6m/s （2-55） 局部压降:冷却段Pc=2 u22(1+0.5)/2=569.7Pa （2-56）冷凝段c=u22(1+0.5)/2=3342.9Pa （2-57）壳程总压降:冷却段壳程总压降:P=Pad0+Pb+Pc=768.7Pa冷凝段壳程总压降:=ad0+b+c=66440.4Pa壳程允许压降: P=250000PaP P 即压降符合要求; P 即压降符合要求. 33沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 致谢第三章 强度计算3.1结构设计说明书3.1.1换热管材料及规格的选择和根数的确定换热管材料及规格的选择和根数的确定如表3-1。表3-1 换热管材料及规格的选择和根数的确定序号项目符号单位数据来源及计算公式数值1换热管材料16MnR2换热管规格252.530003传热面积Am2A=Q/Ktm155.94换热管根数N根N=A/3.14dL6623.1.2布管方式的选择布管方式的选择如表3-2。表3-2 布管方式的选择序号项目符号单位数据来源和数据计算数值1转角正三角形GB151-1999图112换热管中心距SmmGB151-1999表12323隔板槽两侧相邻管中心距SnmmGB151-1999表12443.1.3筒体内径的确定筒体内径的确定如表3-3。序号项目符号单位数据来源和计算公式数值1换热管中心距SmmGB151-1999表12322换热管根数Nt根Nt=A/3.14dL6623管束中心排管根数Nc根Nc=1.1304换热管外径d0mm255到壳体内壁最短距离b3mmb3=0.25 d06.256布管限定圆直径d1mmdL=di-2B31187.57筒体内径dimmdi=s（Nc-1）+4d10288实取筒体公称直径DmmJB/T4737-9512003.1.4筒体壁厚的确定序号项目符号单位数据来源和计算公式数值1计算压力PcMPaPc=1.1P0.9352筒体内径dimm见三-812003筒体材料Q235-B4设计温度下筒体材料的许用应力tMPaGB150-981055焊接接头系数0.856筒体设计厚度mm=PcDi/（2t-Pc）6.317腐蚀裕量C2mm18负偏差C1mm09设计厚度dmmd=+ C27.3110名义厚度nmmGB151-1999项目5.3.2103.1.5封头形式的确定序号项目符号单位数据来源和计算公式数值1封头内径Dimm12002计算压力PcMPaPc=1.1P0.9353焊接接头系数0.854设计温度下许用压力tMPaGB151-1999项目5.3.21055标准椭圆封头计算厚度mm=PcDi/（2t-0.5Pc）5.356腐蚀裕量C2mm17负偏差C1mm08设计厚度dmmd=+C26.359名义厚度nmmGB151-1999项目5.3.21010直边高度hmmJB/T4737-95253.1.6管箱短节壁厚计算序号项目符号单位数据来源和计算公式数值1计算压力PcMPaPc=1.1P2.312管箱内径dimm12003管箱材料16MnR4设计温度下许用应力tMPaGB150-981705管箱计算厚度mm=Pcdi/（2t-Pc）9.76焊接接头系数mm0.857腐蚀裕量C2mm18负偏差C1mm09设计厚度dmmd=+ C210.710名义厚度nGB151项目5.3.2103.1.7容器法兰的选择序号项目符号单位数据来源和计算公式数值1法兰类型长颈对焊法兰JB/T4703-2000PN=2.5MPa2法兰外径d0mmJB/T4703-200013953螺栓中心圆直径d1mmJB/T4703-200013404法兰公称直径dnmmJB/T4703-200012005法兰材料16MnR6垫片类型JB/T4703-2000非金属软垫片7垫片材料GB/T3985-19958垫片公称直径dnmmJB/T4704-200012009垫片外径D0mmJB/T4704-2000127710垫片内径DmmJB/T4704-2000122711法兰厚度mmJB/T4704-20008412垫片厚度1mmJB/T4704-2000313螺栓规格及数量248M273.1.8管板尺寸的确定及强度计算本设计为管板延长部分兼作法兰的形式，即GB151-1999项目5.7中，图18所示e型连接方式的管板。A、确定壳程圆筒、管箱圆筒、管箱法兰、换热管等元件结构尺寸及管板的布管方式；以上项目的确定见项目一至七。B、计算A、As、na、Kt、cr、Ac、Dt、Q、s、t、Pt；序号项目符号单位数据来源和计算公式数值备注1筒体内径dimm12002筒体内径横截面积Amm2A=Di2/411304003筒体厚度smm144圆筒内壳壁金属截面积Asmm2As=s（Di+s）53367.445管子金属总截面积namm2na=nt（d-t）11.696换热管根数n6627换热管外径dmm258换热管壁厚tmm2.59换热管材料的弹性模量EtMPaGB150-1998表F519600010换热管有效长度Lmm295011沿一侧的排管数n 2812布管区内未能被管支撑的面积Admm21459413管板布管区面积Atmm2At=0.866nS2+Ad60164514管板布管区当量直径DtmmDt=875.515换热管中心距SmmGB151-19993216隔板槽两侧相邻管中心距SnmmGB151-19994417管板布管内开孔后的面积A1mm2A1= At -nd2/480560618系数=A1/A0.7119壳体不带膨胀节时换热管束与圆筒刚度比QQ=Etna/EsAs2.5620壳程圆筒材料的弹性模量EsGB150-1998表F519000021系数=na/A10.145122系数ss=0.4+0.6（1+Q）/3.40823系数tt=0.4（1+）+（0.6+Q）/4.9124管板布管区当量直径与壳程圆筒内径比PtPt=Dt/Di0.7325管子受压失稳当量长度LcrmmGB151-1999图3225826设计温度下管子受屈服强度stMPaGB150-1998表F2168C、对于延长部分兼作法兰的管板，计算Mn和Mp序号项目符号单位数据来源和计算公式数值1垫片接触宽度NmmGB150-1998表9-1252垫片基本密度宽度BommBo=N/212.53垫片比压力yMPaGB150-1998表9-2114垫片系数m2.05垫片有效密封宽度bmmB=2.5396垫片压紧力作用中心圆直径dGmmdG= d0-2b12097预紧状态下需要的最小螺栓载荷WaNWa=3.14dGby375829.748操作状态下需要的最小螺栓载荷WpNWp=0.78DG2Pc+6.28DGbmPc29493539常温下螺栓材料的许用应力bMPaGB150-1998表F425810预紧状态下需要的最小螺栓面积Aamm2Aa=Wa/b1456.711操作状态下需要的最小螺栓面积Apmm2Ap= Wp/b11431.612需要螺栓总截面积Ammm2Am=maxAa，Ap11431.613法兰螺栓的中心圆直径dbmm134014法兰中心至Fc作用处的径向距离LGmmLG=（db-dG）/265.615基本法兰力矩MmNmmMm=AmLGb1.910816筒体厚度0mm1417法兰颈部大端有效厚度1mm1=1.75024.518螺栓中心至法兰颈部与法兰背面交的径向距离LAmmLA=（db-di）/2-145.519螺栓中心处至FT作用位置处的径向距离LTmmLT= (LA+ LG+1)/267.7520螺栓中心距FD作用处的径向距离LDmmLD=（db-di）/27021作用于法兰内径截面上的流体压力引起的轴向力FDNFD=0.785di2Pc105692422流体压力引起的总轴向力与作用于法兰内径截面上的流体压力引起的轴向力差FTNFT=F-FDF=0.78dG2*PC=2719998.9961593615.24123操作状态下需要的最小垫片压力FGNFG=6.28DGbmPc286997.25624法兰操作力矩MpNmmMp=FDLD+FTLT+FGLG1.34108D、假定管板的计算厚度为，然后按结构要求确定壳体法兰厚度f，计算K，k、和Kf。序号项目符号单位数据来源和计算公式数值1布管区当量直径与壳程圆筒内径之比tt=Dt/Di0.732系数CcGB151-1999 (P31)表220.26143管板材料16MnR4设计温度下管板材料许用应力rtMPaGB150-1998（P15）1705管板刚度削弱系数GB151-19990.46壳程设计压力PsMPa0.9357管程设计压力PtMPa2.318管板设计压力PdMPaMaxPt -Pt，Pt，Ps2.319管板厚度=0.82Dg 192.610换热管加强系数KK=1.318Di/7.811管板周边布管区的无量纲参数kk=K（1-t）2.10612换热管材料弹性模量EtMPaGB150-1998表F519610313管束模数KtMPaKt=Etna/（LDi）636414壳体法兰材料弹性模量EfMPaGB150-1998表F519010315壳体圆筒材料弹性模量EsGB150-1998表F519010316壳体法兰宽度bfmmBf=（Df-Di）/297.517系数GB151-1999图260.000618壳体法兰与圆筒的选装刚度KfMPa=9.519旋转刚度无量纲参数KfKf=Kf/（4Kt）0.0012E、 由GB151-1999 P51图27按照K和Kf查m1，并计算值，由图29按照K和Kf查G2值序号项目符号单位数据来源和计算公式数值1管板第一矩系数m1GB151-1999图270.32系数=m1/（KKf）32.53系数G2GB151-1999图294.6F、计算M1，由GB151-1999图30按照K和Q查G3，计算，M、Mf。序号项目符号单位数据来源和计算公式数值1管箱法兰材料的弹性模量EfMPaGB150-1998表F51961032管箱法兰厚度fmmJB/T4702-2000323系数GB151-1999图260.00064管箱圆筒与法兰的旋转刚度参数KfMPa=10.25系数G3GB151-1999图308.410-46系数= Kf/（Kf+G3）0.597管板边缘力矩的变化系数MM=1/（Kf/ Kf+）0.6578法兰力矩变化系数MfMf=KfM/ Kf0.6129管板第二弯矩系数m2GB151-1999图28（a）2.04G、按课程设计压力Ps，而管程设计压力Pt=0，膨胀变形差r，法兰力矩的的危险组合（GB151-1999项目5.7.3.2分别讨论）a、只有壳程设计压力Ps，而管程设计压力Pt=0，不计膨胀节变形差（即r=0）。序号项目符号单位数据来源和计算公式数值备注1当量压力组合PcMPaPc=Ps2.312系数ss=0.4+0.6（1+Q）/0.753.0083有效压力组合PaMPaPa=sPs+rEt28.534基本法兰力矩系数MmMm=4Mm/(Di3Pa)0.00695管程压力下的法兰力矩系数MpMp=4Mp/（Di3Pa）0.00496法兰力矩折减系数M1M1=m1/2K（Q+G3）0.00857管板边缘力矩系数0.01258管板边缘剪切系数vv= 0.4069管板总弯矩系数mm=（m1+vm2）/（1+v）0.80210系数0.34111系数0.12312系数G1G1=maxGle，Gli13壳体法兰力矩系数-0.0011314管板径向应力系数=0.017515管板的径向应力MPa34.41.5tr16管板布管区周边外径向的应力系数0.015817管板布管区周边外径向的应力MPa45.551.5tr18管板布管区周边剪切应力系数=（1+v）/4（Q+G2）0.065719管板布管区周边的剪切应力MPa Pa（/）（Dt/）15.120.5tr20法兰的外径与内径之比KK=D0/Di1.1621系数YGB150-1998表9-510.322壳体法兰应力MPa=/4YPa（Di/f）2443.91.5tr23换热管的轴向应力tMPat=Pc-Pa-91.9cr24壳程圆筒的轴向应力cMPac=A/AsPa87.9325一根换热管管壁金属的横界面积amm2A=na/n176.626换热管与管板连接的拉托应力qMPaQ=ta/dl-0.069trb、只有壳程设计压力，而管程设计压力Pt=0，并且计入膨胀变形差。序号项目符号单位数据来源和计算公式数值备注1壳程圆筒材料线膨胀系数as1/GB150-199811.6210-62换热管材料线膨胀系数at1/GB150-199810.8810-63换热管与壳程圆筒的膨胀变形差rr=at（tt-t0）-as（ts-t0）927.410-64沿长度平均的壳程圆筒金属温度ts工艺给定905沿长度平均的换热管金属温度tt工艺给定1806制造环境温度t0207当量压力组合PcMPaPc=Ps-Pt(1+)0.9358有效压力组合PaMPaPa=sPs-t+rEt29.19基本法兰力矩系数=4Mm/（Di3Pa）0.006810管程压力下的法兰力矩系数=4Mp/（Di3Pa）0.004811管板边缘力矩系数0.012412管板边缘剪切系数vv= 0.40313管程总弯矩系数mm=（m1+vm2）/（1+v）0.814系数15系数16系数G1G1=max，GLe0.34217壳体法兰力矩系数=-M1-0.0011918管板径向应力系数=（1+v）G1/4（Q+G2）0.017519管板的径向应力MPar=（r）Pa（/）（Di/）235.093tr20管板布管区周边外径向的应力系数=3（1+v）m/4K（Q+G2）0.015721管板布管区周边外径向的应力MPa=Pa（/）（Di/）21-K/m+K2（1.414-m）/2m459.53tr22管板布管区周边的剪切应力系数pp=（1+v）/4（Q+G2）0.05123管板布管区周边的剪切应力pMPap=pPa（/）（Dt/）11.971.5tr24换热管的轴向应力tMPat=Pc-Pa-91.933tr25换热管与管板连接的拉托应力QMPaQ=ta/dl-0.06890.5trc、只有管程设计压力Pt，而壳程设计压力Ps=0，不计膨胀节变形差时：序号项目符号单位数据来源和计算公式数值备注1当量压力组合PcMPaPc=Ps02有效压力组合PaMPaPa=sPs+rEt26.373管板边缘力矩系数0.01324管板边缘剪切系数vv=0.4295管板总弯矩系数mm=（m1+vm2）/（1+v）0.8226系数7系数8系数G1G1= max，GLe0.2459管板的径