立式热虹吸再沸器机械设计说明书.doc

立式热虹吸式再沸器机械设计说明书大连理工大学本科课程设计立式热虹吸式再沸器机械设计说明书学 院（系）： 化工机械与安全学院 专 业： 过程装备与控制工程 学 生 姓 名： 孔 闯 学 号： 201242052 指 导 教 师： 由宏新、代玉强 评 阅 教 师： 完 成 日 期： 2015.10.2 大连理工大学Dalian University of Technolog39摘要本课程设计主要任务是设计1台立式热虹吸式再沸器，作为丙烯-丙烷精馏塔的提馏段加热设备。在大三下学期的时候已经初步完成了再沸器的工艺部分的设计和核算，本次设计主要进行再沸器的机械部分的计算及校核，包括再沸器各部分的结构说明，筒体壁厚的计算，封头壁厚的计算，管箱法兰和管板的计算，筒体和封头开孔及补强等。通过3周的工作，已完成了再沸器的机械参数的计算，手工绘制了再沸器的装配图1张和管板零件图1张。目录摘要I1设计基础21.1项目背景21.2设计依据21.3技术来源及授权21.4项目简介22结构工艺说明12.1管程和壳程物料的选择12.2换热管12.3管板12.3.1 管板结构尺寸12.3.2 换热管与管板连接22.3.3 排管及管孔32.4折流板52.5接管及连接附件52.6安全泄放72.7耳式支座72.8管箱、管箱法兰与封头103强度计算123.1工艺参数计算结果表123.2计算条件133.3强度计算143.3.1 壳程圆筒计算143.3.2 前端管箱筒体计算153.3.3 前端管箱封头计算163.3.4 后端管箱筒体计算183.3.5 后端管箱封头计算193.3.6 开孔补强设计计算203.3.7 兼作法兰固定式管板计算233.3.8 管箱法兰计算324结论35附录A 过程工艺与设备课程设计任务书371 设计基础1.1 项目背景本项目来源于大连理工大学过程装备与控制工程专业大四年级过程工艺与设备课程设计题目； 设计者为过程装备与控制工程专业在校大四学生，与项目发布者为师生关系；本项目设计装置为立式热虹吸式再沸器。1.2 设计依据过程工艺与设备课程设计任务书（见附录A）固定式压力容器安全技术监察规程 TSG R0004-2009压力容器 GB 150-2011热交换器 GB/T 151-2014长颈对焊法兰 JB/T 4703-2000无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差 GB/T 17395-2008钢制压力容器封头 JB/T 4746-2002承压设备无损检测 NB/T47013-2015石油化工钢制管法兰用紧固件 SH/T 3404-20131.3 技术来源及授权化工单元过程及设备课程设计，匡国柱、史启才主编，化学工业出版社，2002年。化学化工物性数据手册（有机卷），刘光启、刘杰主编，化学工业出版社，2002年。化工原理（下册），大连理工大学，高等教育出版社，2009年。SW6-2011化工设备设计软件1.4 项目简介精馏是分离液体混合物（含可液化的气体混合物）最常用的一种单元操作，在化工、炼油、石油化工等工业中得到广泛应用。板式精馏塔是常见的精馏分离设备，结构上，板式 精馏塔是一圆形筒体，塔内装有多层塔板，塔中部适宜位置设有进料板，两相在塔板上相互接触和分离。在板式塔提馏段底部会设置再沸器，再沸器的作用是将塔底液体部分汽化后送回精馏塔，使塔内气液两相间的接触传质得以连续进行。本设计采用立式热虹吸式再沸器，它是一垂直放置的管壳式换热器。液体在自下而上通过换热器管程时部分汽化，由在壳程内的载热体供热。立式热虹吸再沸器是利用塔底单相釜液与换热器传热管内汽液混合物的密度差形成循环推动力，构成工艺物流在精馏塔底与再沸器间的流动循环。这种再沸器具有传热系数高，结构紧凑，安装方便，釜液在加热段的停留时间短，不易结垢，调节方便，占地面积小，设备及运行费用低等显著优点。同时，由于结构上的原因，壳程不能采用机械方法清洗，因此不适宜用于高粘度或较脏的加热介质；而且，由于是立式安装，因而会增加塔的裙座高度。为提高本项目的设计计算准确性，本设计采用了业内常用的化工设备设计软件SW6-2011进行计算校核。2 结构工艺说明2.1 管程和壳程物料的选择本立式热虹吸再沸器用于对提馏段的丙烯丙烷凝液加热，使其气化返回塔底，继续进行精馏分离，丙烯丙烷为低毒易燃介质，工作压力1.79MPa。加热介质为饱和水蒸气，干净清洁，工作压力0.1MPa。根据换热器设计经验，管程和壳程介质的选择一般遵循以下原则：（1） 易结垢的流体走管程,便于检修及时清洗除垢；（2） 具有腐蚀性的流体应走管程，可防止管束和壳体材质受腐蚀,且便于管子清洗检修；（3） 易燃易爆、有毒流体走管程，减少泄漏机会,避免引起人员中毒或者爆炸；（4） 高压流体走管程，以防壳体受压，节省壳体材料；（5） 被冷却流体走壳程，可借外壳向外的散热作用使壳体散热，增强冷却效果；（6） 流量大、粘度大的流体走壳程，流量小的流体走管程；（7） 饱和蒸汽走壳程，便于及时排出冷凝液，且蒸汽洁净清洗方便；（8） 需要提高流速以增大其对流传热系数的流体宜走管内，因管程流通面积常小于壳程，且可采用多管程以增大流速。（9） 物料不同，走法也就不同，应根据实际情况，选择液体流径。故，本换热器丙烯丙烷凝液走管程，加热蒸汽走壳程。2.2 换热管根据工艺计算结果，本再沸器换热管尺寸为252，长度L=3000mm，数量为245根，管心距32mm，材料选用10g，级管束，外径允许偏差0.10mm，制造及检验标准为GB/T 17395-2008。因壳程为清洁水蒸气，管束无需清洗，故管束排列方式为正三角形排列。2.3 管板2.3.1 管板结构尺寸本再沸器管板采用固定管板兼做法兰的结构形式，根据工艺计算结果要求，本再沸器为单管程单壳程结构，管板无需开分程槽，具体结构尺寸如图2.1、图2.2。图 2.1管板结构尺寸图 2.2管板法兰结构尺寸2.3.2 换热管与管板连接根据GB151-2014中6.6.1要求，强度胀接具有结构简单，管子更换和修补容易的特点，故本装置换热管与管板采用胀接连接，其的适用范围如下：a) 设计压力小于或等于4.0MPa;b) 设计温度小于或等于300；c) 操作中无振动，无过大的温度波动及明显的应力腐蚀倾向。本再沸器设计压力1.9MPa，设计温度100，操作平稳且无明显应力腐蚀倾向，满足上述条件，故换热管与管板采用胀接连接，胀度k=7%，管孔尺寸如图2.3示。图 2.3管孔尺寸2.3.3 排管及管孔管板排孔限位圆直径为549mm，排管如图2.4、图2.5，管板开4个拉杆开孔，开孔尺寸见图2.6。图 2.4排管图图 2.5管孔尺寸图 2.6拉杆螺孔尺寸2.4 折流板本再沸器选用拱形折流板，弓形折流板引导流体垂直流过管束，流经缺口处顺流经过管子后进入下一板间，改变方向，流动中死区较少，能提供高度的湍动和良好的传热。其结构尺寸见图2.7，板厚8mm，全换热器布置7个折流板，折流板间距400mm。 图 2.7折流板尺寸2.5 接管及连接附件根据工艺计算结果要求，查GB/T 17395-2008选取接管规格及尺寸见表2-1。表格 21接管数据接管编号规格DN公称压力/bar外径/mm壁厚/mm长度/mm重量 /Kg用途a250252731220015.45管程出料口b200252191020010.31管程进料口c1502.51594.52003.8壳程出料d1002.510841502.05壳程进料e5025573.51500.92安全阀接管f、g202.522.51500.21液位计接管h、i202.5252.51500.21排气、排液接管根据HG/T 20592-2009为接管选用配套的连接件，板由于式平焊钢制管法兰取材方便，制造简单，成本低，使用广泛，具有良好的综合性能，因此本装置的管法兰全部选用板式平焊钢制管法兰，具体结构及连接尺寸见图2.8和表2-2图 2.8板式平焊法兰结构接管法兰螺栓规格DN公称压力/bar法兰外径D螺栓孔中心圆直径K厚度mm重量 /Kg螺栓孔直径L螺栓孔数量规格长度/mm250254253703520.23012M27110200253603103214.22612M271001502.5265225205.14188M16651002.5210170183.41184M16605025165125202.77184M1665202.59065140.6114M1045202.59065140.6114M1045表格 22接管法兰及连接附件注：排气和排液接管孔工作时常闭，用法兰盖密封。2.6 安全泄放对安全阀接管需计算其最小泄放面积，安全阀安装在再沸器上管箱筒节处，介质为饱和丙烯丙烷蒸汽，输入热量H=5.84106 kJ/h，泄放压力pf=1.9MPa，泄放压力下液体汽化潜热q=265.8 kJ/kg，根据GB 150.1-2011附录B中要求，选用全启式安全阀，由制造厂提供的泄放系数为K=0.65。(1) 容器安全泄放量Ws为：Ws=Hq=5.84106 265.8 =219.73kg/h(2) 安全阀最小泄放面积A：A=0.19WsKpf=0.19219.730.651.9=178mm2最小接管内径为D=4A=15.1mm，所以选用的50的接管满足要求。2.7 耳式支座本换热器由于立式安装，故采用耳式支座，具体结构尺寸见图2.9。图 2.9耳式支座以下各部分计算内容系根据JB/T 4712.3-2007容器支座 第3部分:耳式支座 附录A进行设计计算。计算数据：设计压力 PMPa1.9示意图：设计温度 t100壳体内径 Dimm600设备总高度 H0mm4374支座底板离地面高度mm10000支座底板距设备质心hmm750风压高度变化系数 fi1设置地区的基本风压 q0N/m2450地震设防烈度（地震加速度）7地震影响系数 a0.08壳体材料Q345R设计温度下许用应力 tMPa189圆筒名义厚度 nmm8厚度附加量 Cmm0.8圆筒有效厚度 emm4.2设备总质量 m0kg2493.5偏心载荷 GeN0偏心距 Semm0b2mm90l2mm180s1mm403mm6设备保温厚mm0设备外径 DOmm616支座数量 n2不均匀系数 k1所选耳式支座型号JB/T4712.3-2007，耳式支座B 2-1.耳座安装尺寸计算901.52mm2.耳座载荷计算地震载荷1954.904N风载荷1454.967N水平力P 取PW和Pe+0.25PW的大值，NPe+0.25PW =2318.64584N因此 P=2318.64584N耳式支座实际承受载荷16.07605kN3.计算支座处圆筒所受的支座弯矩2.250647684校核所选耳式支座耳式支座本体允许载荷 QkN60(根据所选支座查表3，表4，表5得到)支座处圆筒的许用弯矩 ML74.27(根据e和p查表B.1内插得到)判断依据:QQ且MLML，所选耳式支座合格耳式支座最终校核结果合格附表1 风压高度变化系数fi距地面高度Hit地面粗糙度类别ABC51.171.000.74101.381.000.74151.521.140.74201.631.250.84301.801.421.00401.921.561.13502.031.671.25602.121.771.35702.201.861.45802.271.951.54902.342.021.621002.402.091.701502.642.382.03附表2 对应于设防烈度max值设防烈度789设计基本地震加速度0.1g0.15g0.2g0.3g0.4g地震影响系数最大值max0.080.120.160.240.322.8 管箱、管箱法兰与封头根据GB151-2014中6.2本立式再沸器选用B型封头管箱结构，封头选用标准椭圆封头其结构尺寸见图2.10；根据化工单元过程及设备课程设计第122页管箱结构尺寸要求，管箱圆筒长度取L=200 mm，根据JBT4703-2000管箱法兰选用长颈对焊法兰，结构尺寸见图2.11。图 2.10标准封头尺寸图 2.11长颈对焊法兰3 强度计算3.1 工艺参数计算结果表管程壳程物料名称进口凝液饱和水蒸气出口混合蒸汽水流量Kg/h进口998802588出口998802588操作温度C进口52.9100出口53100操作压力MPa1.790.1定性温度C52.9100液体密度kg/m3445958.1导热系数W/mC0.0720.683热容kJ/kgC1.6412.02粘度PaS0.0000750.000283表面张力N/m0.004173气化潜热kJ/kg265.82256.9气体密度kg/m331.10.51导热系数W/mC热容kJ/kgC粘度PaS0.00000880.000012气化潜热kJ/kg设备结构参数形式立式热虹吸式台数1壳体内径mm600壳程数1管径mm25管心距mm32管长mm3000排列方式正三角形排列管数目（根）245折流板数（个）7传热面积m257.53折流板间距mm400管程数1材质碳钢接管尺寸mm进口200150出口250100主要计算结果管程壳程流速m/s0.734传热膜系数W/m2C966.58334.6污垢热阻m2C /w0.0001760.00009阻力损失MPa0.006458热负荷kW1622.4传热温差C47.1总传热系数W/m2C866裕度%61.1备注3.2 计算条件设 计 计 算 条 件壳 程管 程设计压力 0.1MPa设计压力 1.9MPa设计温度 100设计温度 53壳程圆筒内径Di600mm管箱圆筒内径Di600mm材料名称Q345R材料名称Q345R简 图计 算 内 容3.3.1壳程圆筒校核计算3.3.2前端管箱圆筒校核计算3.3.3前端管箱封头校核计算3.3.4后端管箱圆筒校核计算3.3.5后端管箱封头校核计算3.3.6开孔补强设计计算3.3.7 管板校核计算3.3.8管箱法兰校核计算3.3 强度计算3.3.1 壳程圆筒计算计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件筒体简图计算压力 pc 0.10MPa设计温度 t 100.00 C内径 Di 600.00mm材料 Q345R ( 板材 )试验温度许用应力 s 189.00MPa设计温度许用应力 st 189.00MPa试验温度下屈服点 ss 345.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 1.00mm焊接接头系数 f 0.80厚度及重量计算计算厚度 d = = 0.18mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 6.70mm名义厚度 dn = 8.00mm重量 359.85Kg压力试验时应力校核压力试验类型 液压试验试验压力值pT = 1.25p = 0.1250 MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.90 ss = 310.50MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 6.29 MPa校核条件 sT sT校核结果 合格压力及应力计算最大允许工作压力 pw= = 3.75695MPa设计温度下计算应力 st = = 4.53MPastf 170.10MPa校核条件stf st结论 筒体名义厚度大于或等于GB151中规定的最小厚度6.00mm,合格3.3.2 前端管箱筒体计算计算所依据的标准GB 150.3-2011计算条件筒体简图计算压力 pc1.90MPa设计温度 t53.00 C内径 Di600.00mm材料Q345R ( 板材 )试验温度许用应力 s189.00MPa设计温度许用应力 st189.00MPa试验温度下屈服点 ss345.00MPa钢板负偏差 C10.30mm腐蚀裕量 C22.00mm焊接接头系数 f0.80厚度及重量计算计算厚度d = = 3.37mm有效厚度de =dn - C1- C2= 5.70mm名义厚度dn = 8.00mm重量23.99Kg压力试验时应力校核压力试验类型液压试验试验压力值pT = 1.25p = 2.3750MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.90 ss = 310.50MPa试验压力下圆筒的应力sT = = 140.21MPa校核条件sT sT校核结果合格压力及应力计算最大允许工作压力pw= = 3.20149MPa设计温度下计算应力st = = 100.95MPastf170.10MPa校核条件stf st结论筒体名义厚度大于或等于GB151中规定的最小厚度7.00mm,合格3.3.3 前端管箱封头计算计算所依据的标准GB 150.3-2011计算条件椭圆封头简图计算压力 pc1.90MPa设计温度 t53.00 C内径 Di600.00mm曲面深度 hi150.00mm材料Q345R (板材)设计温度许用应力 st189.00MPa试验温度许用应力 s189.00MPa钢板负偏差 C10.30mm腐蚀裕量 C22.00mm焊接接头系数 f0.80压力试验时应力校核压力试验类型液压试验试验压力值pT = 1.25p= 2.3750MPa压力试验允许通过的应力stsT 0.90 ss = 310.50MPa试验压力下封头的应力sT = = 139.55MPa校核条件sT sT校核结果合格厚度及重量计算形状系数K = = 1.0000计算厚度dh = = 3.36mm有效厚度deh =dnh - C1- C2= 5.70mm最小厚度dmin = 3.00mm名义厚度dnh = 8.00mm结论满足最小厚度要求重量27.47Kg压 力 计 算最大允许工作压力pw= = 3.21662MPa结论合格3.3.4 后端管箱筒体计算计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件筒体简图计算压力 pc1.90MPa设计温度 t53.00 C内径 Di600.00mm材料Q345R ( 板材 )试验温度许用应力 s189.00MPa设计温度许用应力 st189.00MPa试验温度下屈服点 ss345.00MPa钢板负偏差 C10.30mm腐蚀裕量 C22.00mm焊接接头系数 f0.80厚度及重量计算计算厚度d = = 3.37mm有效厚度de =dn - C1- C2= 5.70mm名义厚度dn = 8.00mm重量23.99Kg压力试验时应力校核压力试验类型液压试验试验压力值pT = 1.25p = 2.3750MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.90 ss = 310.50MPa试验压力下圆筒的应力sT = = 140.21MPa校核条件sT sT校核结果合格压力及应力计算最大允许工作压力pw= = 3.20149MPa设计温度下计算应力st = = 100.95MPastf170.10MPa校核条件stf st结论筒体名义厚度大于或等于GB151中规定的最小厚度7.00mm,合格3.3.5 后端管箱封头计算计算所依据的标准GB 150.3-2011计算条件椭圆封头简图计算压力 pc2.00MPa设计温度 t53.00 C内径 Di600.00mm曲面深度 hi150.00mm材料Q345R (板材)设计温度许用应力 st189.00MPa试验温度许用应力 s189.00MPa钢板负偏差 C10.30mm腐蚀裕量 C22.00mm焊接接头系数 f0.80压力试验时应力校核压力试验类型液压试验试验压力值pT = 1.25p= 2.3750MPa压力试验允许通过的应力stsT 0.90 ss = 310.50MPa试验压力下封头的应力sT = = 139.55MPa校核条件sT sT校核结果合格厚度及重量计算形状系数K = = 1.0000计算厚度dh = = 3.54mm有效厚度deh =dnh - C1- C2= 5.70mm最小厚度dmin = 3.00mm名义厚度dnh = 8.00mm结论满足最小厚度要求重量27.47Kg压 力 计 算最大允许工作压力pw= = 3.21662MPa结论合格3.3.6 开孔补强设计计算根据再沸器换热的工艺要求及结构需要，需在换热器上开孔接管，开孔接管如下：接管规格DN公称压力/bar外径/mm壁厚/mm重量 /Kg用途250252731215.45管程出料口200252191010.31管程进料口1502.51594.53.8壳程出料1002.510842.05壳程进料5025573.50.92安全阀接管202.5252.50.21液位计接管202.5252.50.21排气、排液接管容器开孔时，需考虑开孔对设备强度的削弱作用，一定情况下还需对开孔进行补强，对于以上开孔，只需考虑计算同一开口部位，各压力状态下最大开孔即可。下列计算中N1为管程进料口，N2为壳程出料口。接 管: N1, 27312计算方法: GB150.3-2011等面积补强法，单孔设 计 条 件简 图计算压力 pc1.9MPa设计温度53壳体型式椭圆形封头壳体材料名称及类型Q345R板材壳体开孔处焊接接头系数0.8壳体内直径 Di600mm壳体开孔处名义厚度n8mm壳体厚度负偏差 C10.3mm壳体腐蚀裕量 C22mm壳体材料许用应力t189MPa椭圆形封头长短轴之比2凸形封头上接管轴线与封头轴线的夹角()0接管实际外伸长度200mm接管连接型式插入式接管接管实际内伸长度0mm接管材料20(GB9948)接管焊接接头系数0.80名称及类型管材接管腐蚀裕量2mm补强圈材料名称凸形封头开孔中心至封头轴线的距离mm补强圈外径mm补强圈厚度mm接管厚度负偏差 C1t1.2mm补强圈厚度负偏差 C1rmm接管材料许用应力t149.94MPa补强圈许用应力tMPa开 孔 补 强 计 算非圆形开孔长直径255.4mm开孔长径与短径之比1壳体计算厚度3.4035mm接管计算厚度t1.5877mm补强圈强度削弱系数 frr0接管材料强度削弱系数 fr0.7933开孔补强计算直径 d255.4mm补强区有效宽度 B510.8mm接管有效外伸长度 h155.361mm接管有效内伸长度 h20mm开孔削弱所需的补强面积A882mm2壳体多余金属面积 A1578mm2接管多余金属面积 A2634mm2补强区内的焊缝面积 A324mm2A1+A2+A3= 1236mm2 ，大于A，不需另加补强。补强圈面积 A4mm2A-(A1+A2+A3)mm2结论: 合格接 管: N2, 1594.5计算方法: GB150.3-2011等面积补强法，单孔设 计 条 件简 图计算压力 pc0.1MPa设计温度100壳体型式圆形筒体壳体材料名称及类型Q345R板材壳体开孔处焊接接头系数0.8壳体内直径 Di600mm壳体开孔处名义厚度n8mm壳体厚度负偏差 C10.3mm壳体腐蚀裕量 C21mm壳体材料许用应力t189MPa接管轴线与筒体表面法线的夹角()0凸形封头上接管轴线与封头轴线的夹角()接管实际外伸长度200mm接管连接型式插入式接管接管实际内伸长度0mm接管材料10(GB9948)接管焊接接头系数0.8名称及类型管材接管腐蚀裕量1mm补强圈材料名称凸形封头开孔中心至封头轴线的距离mm补强圈外径mm补强圈厚度mm接管厚度负偏差 C1t0.45mm补强圈厚度负偏差 C1rmm接管材料许用应力t121MPa补强圈许用应力tMPa开 孔 补 强 计 算非圆形开孔长直径152.9mm开孔长径与短径之比1壳体计算厚度0.1764mm接管计算厚度t0.062mm补强圈强度削弱系数 frr0接管材料强度削弱系数 fr0.6402开孔补强计算直径 d152.9mm补强区有效宽度 B305.8mm接管有效外伸长度 h126.231mm接管有效内伸长度 h20mm开孔削弱所需的补强面积A27mm2壳体多余金属面积 A1983mm2接管多余金属面积 A2100mm2补强区内的焊缝面积 A39mm2A1+A2+A3= 1092mm2 ，大于A，不需另加补强。补强圈面积 A4mm2A-(A1+A2+A3)mm2结论: 合格3.3.7 兼作法兰固定式管板计算设 计 计 算 条 件简 图设计压力 ps0.1MPa设计温度 Ts100平均金属温度 ts100装配温度 to15壳材料名称Q345R设计温度下许用应力st189Mpa程平均金属温度下弹性模量 Es1.97e+05Mpa平均金属温度下热膨胀系数as1.153e-05mm/mm圆壳程圆筒内径 Di 600mm壳 程 圆 筒 名义厚 度 ds8mm壳 程 圆 筒 有效厚 度 dse6.7mm筒壳体法兰设计温度下弹性模量 Ef1.97e+05MPa壳程圆筒内直径横截面积 A=0.25 p Di22.827e+05mm2壳程圆筒金属横截面积 As=pds ( Di+ds )1.277e+04mm2管设计压力pt1.9MPa箱设计温度Tt53圆材料名称Q345R筒设计温度下弹性模量 Eh1.994e+05MPa管箱圆筒名义厚度(管箱为高颈法兰取法兰颈部大小端平均值)dh21mm管箱圆筒有效厚度dhe19mm管箱法兰设计温度下弹性模量 Et”1.994e+05MPa材料名称10(GB9948)换管子平均温度 tt53设计温度下管子材料许用应力 stt121MPa设计温度下管子材料屈服应力sst181MPa热设计温度下管子材料弹性模量 Ett1.97e+05MPa平均金属温度下管子材料弹性模量 Et1.994e+05MPa平均金属温度下管子材料热膨胀系数at1.114e-05mm/mm管管子外径 d25mm管子壁厚dt2mm管子根数 n245换热管中心距 S32mm换一根管子金属横截面积144.5mm2换热管长度 L3000mm管子有效长度(两管板内侧间距) L12914mm管束模数 Kt = Et na/LDi4037MPa管子回转半径 8.162mm热管子受压失稳当量长度 lcr495mm系数Cr =146.6比值 lcr /i60.64管子稳定许用压应力 () MPa管管子稳定许用压应力 () 71.78MPa材料名称16Mn设计温度 tp100管设计温度下许用应力178MPa设计温度下弹性模量 Ep1.97e+05MPa管板腐蚀裕量 C23mm管板输入厚度dn43mm管板计算厚度 d36mm隔板槽面积 (包括拉杆和假管区面积)Ad0mm2板管板强度削弱系数 h0.4管板刚度削弱系数 m0.4管子加强系数 K =4.505管板和管子连接型式胀接，开槽管板和管子胀接(焊接)高度l40mm胀接许用拉脱应力 q4MPa焊接许用拉脱应力 qMPa管材料名称16Mn管箱法兰厚度 42mm法兰外径 760mm箱基本法兰力矩 2.773e+07Nmm管程压力操作工况下法兰力3.318e+07Nmm法兰宽度 80mm法比值0.03167比值0.07系数(按dh/Di ,df”/Di , 查图25)0.00兰系数w”(按dh/Di ,df”/Di ,查图 26)0.00562旋转刚度 104.1MPa材料名称16Mn壳壳体法兰厚度43mm法兰外径 760mm体法兰宽度 80mm比值 0.01117法比值0.07167系数, 按dh/Di ,df”/Di , 查图250.00兰系数, 按dh/Di ,df”/Di , 查图260.0006302旋转刚度 21.72MPa法兰外径与内径之比 1.267壳体法兰应力系数Y (按 K 查表7-9)8.349旋转刚度无量纲参数 0.004226膨胀节总体轴向刚度 0N/mm管板第一弯矩系数(按,查图 27) 0.2494系系数 13.19系数(按查图 29) 2.874换热管束与不带膨胀节壳体刚度之比 2.806数换热管束与带膨胀节壳体刚度之比 管板第二弯矩系数(按K,Q或查图28(a)或(b)2.714系数（带膨胀节时代替Q） 0.004908计系数 (按K,Q或Qex 查图30) 0.01008法兰力矩折减系数 0.2954管板边缘力矩变化系数 1.984算法兰力矩变化系数 0.414管管板开孔后面积 Al = A - 0.25 npd 21.625e+05mm2板参管板布管区面积(三角形布管) (正方形布管 ) 2.173e+05mm2数管板布管区当量直径 526mm系数 0.5747系系数 0.2179数系数 4.373计系数(带膨胀节时代替Q) 6.414算管板布管区当量直径与壳体内径之比 0.8766管板周边不布管区无量纲宽度 k = K(1-rt)0.5559仅有壳程压力Ps作用下的危险组合工况 (Pt = 0)不计温差应力计温差应力换热管与壳程圆筒热膨胀变形差=(t-t)-(t-t)0.0-0.0005566当量压力组合 0.10.1MPa有效压力组合 0.4373-23.74MPa基本法兰力矩系数 0.6504-0.01198管板边缘力矩系数0.6601-0.002246管板边缘剪力系数 8.708-0.02963管板总弯矩系数 2.460.1741系数仅用于 时0.65990.04671系数当 时,按K和m 查图31(a)实线当 时,按K和m 查图31（b）1.3730.252系数 0 ,=,0, =;0 ,=1.0420.3836管板径向应力系数带膨胀节Q为Q=0.028980.0148管板布管区周边处径向应力系数=-0.02215-0.002529管板布管区周边处剪切应力系数=0.02780.03858壳体法兰力矩系数 -0.01316-0.007672计算值许用值计算值许用值管板径向应力 140.91.5 267214.83 534MPa管板布管区周边处径向应力121.71.5267157.73534MPa管板布管区周边剪切应力-7.1110.5 89-29.451.5 267MPa壳体法兰应力117.61.5 267204.73 534MPa换热管轴向应力 27.8512171.78843 36371.78MPa壳 程圆筒轴向应力 24.83170.1-29.34510.3MPa换热管与管板连接拉脱应力 q =1.281q43.8643q焊接q胀接4MPa计算结果管板名义厚度43mm管板校核通过换热管内压计算计算单位计算条件换热管简图计算压力 Pc1.90MPa设计温度 t100.00 C外径 Do25.00mm材料10(GB9948) ( 管材 )试验温度许用应力 s124.00MPa设计温度许用应力 st121.00MPa钢板负偏差 C10.00mm腐蚀裕量 C20.00mm焊接接头系数 f0.8厚度及重量计算计算厚度d = = 0.19mm有效厚度de =dn - C1- C2= 2.00mm名义厚度dn = 2.00mm重量3.40Kg压力及应力计算最大允许工作压力Pw= = 21.04348MPa设计温度下计算应力st = = 10.93MPastf121.00MPa校核条件stf st结论换热管内压计算合格换热管外压计算计算单位计算条件换热管简图计算压力 Pc-0.10MPa设计温度 t100.00 C外径 D25.00mm材料名称10(GB9948) (管材)试验温度许用应力 s124.00MPa设计温度许用应力 st121.00MPa钢板负偏差 C10.00mm腐蚀裕量 C20.00mm焊接接头系数 f0.8厚度及重量计算计算厚度d = 0.14mm有效厚度de =dn - C1- C2= 2.00mm名义厚度dn = 2.00mm外压计算长度 LL= 3000.00mm外径 DoDo= 25.00mmL/Do120.00Do/de12.50A 值A= 0.0077070B 值B= 125.76MPa重量3.40kg压力计算许用外压力当时， =14.77675MPa当时，=结论换热管外压计算合格3.3.8 管箱法兰计算设 计 条 件简 图设计压力 p1.900MPa计算压力 pc1.900MPa设计温度 t53.0 C轴向外载荷 F0.0N外力矩 M0.0N.mm壳材料名称Q345R体许用应力 189.0MPa法材料名称16Mn许用sf178.0MPa兰应力stf178.0MPa螺栓材料名称Q235许用sb212.0MPa应力stb202.5MPa公称直径 d B24.0mm螺栓根径 d 120.8mm数量 n24个Di600.0Do760.0垫结构尺寸Db715.0D外665.0D内615.0016.0mmLe22.5LA31.5h35.0126.0材料类型软垫片N25.0m2.25y(MPa)15.2压紧面形状