1、在工業(yè)生產(chǎn)中，為了實現(xiàn)物料之間熱量傳遞過程的一種設(shè)備，統(tǒng)稱為換熱器。它是化工、煤油、動力、原子能和其它許多工業(yè)部門廣泛應(yīng)用的一種通用工藝設(shè)備。對于迅速發(fā)展的化工、煤油等工業(yè)生產(chǎn)來說，換熱器尤為重要。通常在化工廠的建設(shè)中，換熱器約占總投資的1020%。在石油煉廠中，換熱器約占全部工藝設(shè)備投資的3540%。在化工生產(chǎn)中，為了工藝流程的需要，往往進行著各種不同的換熱過程：如加熱、冷卻、蒸發(fā)和冷凝。換熱器就是用來進行這些熱傳遞的設(shè)備，通過這種設(shè)備，以便使熱量從溫度較高的流體傳遞給溫度較低的流體，以滿足工藝的需要。總之換熱器在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用是十分廣泛的，任何化工生產(chǎn)工藝幾乎都離不開它。而在這些換熱設(shè)備

2、中，使用量最大的是管殼式換熱器，它與其它形式的換熱器相比較，最突出的優(yōu)點是，單位體積內(nèi)能夠提供較大的傳熱面積，傳熱效果比較好，由于它的結(jié)構(gòu)堅固，而且可以選用的材料范圍較廣，故適應(yīng)性強，操作彈性大，因此，它廣泛應(yīng)于許多工業(yè)部門，尤其是化工生產(chǎn)中。換熱過程的強化是煉廠節(jié)能工作中的重要一環(huán)。隨著節(jié)能工作的深入發(fā)展，煉油廠各裝置內(nèi)部及裝置間的換熱量明顯增大，而換熱器冷熱流之間的溫度差則不斷減小。為了節(jié)約投資，不過多地增加換熱面積，提高換熱器的總傳熱系數(shù)就成了一個十分緊迫的任務(wù)。本設(shè)計用螺紋管代替普通換熱器的光管能有效的提高管外表面積，可以在管外給熱系數(shù)不組的情況下，大大提高總傳熱系數(shù)，強化了傳熱，故使

3、用螺紋管換熱器可以做為強化傳熱的一個方向。設(shè)計條件：設(shè)計原始參數(shù)管程介質(zhì)：汽油殼程介質(zhì)：汽油管程設(shè)計壓力：殼程設(shè)計壓力：管程設(shè)計溫度：200殼程設(shè)計溫度：200地震烈度：7級場地土類別：二類管程腐蝕余量：2mm殼程腐蝕余量：3mm容器類別：二類換熱面積： 170m21.1.2設(shè)計要求：1、查閱相關(guān)科技資料及英文資料2、進行換熱器的結(jié)構(gòu)論證及材料選擇論證3、進行換熱器機械設(shè)計及強度校核（傳熱性能及傳熱量的計算和校核）4、在Pro /E環(huán)境下進行換熱器的三維建模及工作動態(tài)仿真模擬5、編號設(shè)計說明書（不少于20000字，含英文摘要）6、科技譯文（不少于5000字）7、繪制換熱器零部件機械圖紙1.1.

4、3設(shè)計主要內(nèi)容1、緒論（1）設(shè)計內(nèi)容、說明思想、設(shè)計特點（2）換熱器在煉油裝置中簡單工藝流程及應(yīng)用（3）主要設(shè)計參數(shù)的確定及說明2、材料的選擇及論證3、換熱器結(jié)構(gòu)選擇及論證（1）換熱器整體結(jié)構(gòu)型式及特點（2）前管箱、殼體和后端蓋結(jié)構(gòu)型式及特點（3）管束分程和分程隔板的布置及特點（4）管子尺寸及排列、數(shù)量、偏差和總傳熱面積的確定（5）折流板、拉桿、定距管等零件的結(jié)構(gòu)及特點（6）管子與管板的連接說明（7）接管、法蘭、管箱法蘭、外頭蓋法蘭、浮頭法蘭的結(jié)構(gòu)及特點（8）支耳、支座、排氣管、排液管的結(jié)構(gòu)及作用（9）換熱器密封結(jié)構(gòu)型式及密封點的說明4、換熱器零部件強度計算與校核（1）封頭、殼體厚度計算（管子

5、厚度計算）（2）管板強度計算與校核（3）開孔補強計算（4）法蘭強度計算與校核（5）鞍座強度校核5、繪制工程圖紙6、對換熱器零部件進行三維建模及工作動態(tài)仿真制作7、英文翻譯工程設(shè)計是一項政策性很強的工作，因而，要求工程設(shè)計人員必須嚴格地遵守國家的有關(guān)方針和法律規(guī)定以及有關(guān)行業(yè)規(guī)范，特別是國家的工業(yè)經(jīng)濟法規(guī)、環(huán)境保護法規(guī)和安全法規(guī)。此外，由于設(shè)計本身是一個多目標優(yōu)化問題。對于同一個問題，常會有多種解決方案，設(shè)計者常常要在互相矛盾的因素中進行判斷和選擇，做出科學(xué)合理的決策，因此一般應(yīng)遵守如下一些基本原則。一、從滿足工藝條件上考慮傳熱量、流體的熱力學(xué)參數(shù)（溫度、壓力、流量、相態(tài)等）與物理化學(xué)性質(zhì)（密度

6、、黏度、腐蝕性等）是工藝過程所規(guī)定的條件。規(guī)矩設(shè)計任務(wù)書上的設(shè)計參數(shù)和管殼程進出口溫度進行熱力學(xué)和流體力學(xué)的計算，經(jīng)過反復(fù)比較，使所設(shè)計的換熱器據(jù)具有盡可能小的傳熱面積，在單位時間內(nèi)傳遞盡可能多的熱量。二、安全角度考慮換熱器是常見的壓力容器，為保證該設(shè)備安全可靠地運行，在進行強度、剛度、溫度差應(yīng)力及疲勞壽命計算時，嚴格遵循GB151-1999管殼式換熱器和GB150-1998鋼制壓力容器等有關(guān)規(guī)定和標準。三、從經(jīng)濟性考慮在滿足強度、塑性、韌性、制造性能和介質(zhì)相容性的前提下，以經(jīng)濟性原則選擇材料。使材料的固定費用（設(shè)備的購置費、安裝費）與操作費（動力費、清洗費、維修費）的總合為最小。四、從結(jié)構(gòu)上

7、考慮設(shè)計結(jié)構(gòu)緊湊，充分利用材料性能，根據(jù)工藝條件選用合理的結(jié)構(gòu)。五、從制造、運輸、安裝上考慮制造簡單，選用結(jié)構(gòu)方面遵循GB151-1999和GB150-1998選用標準結(jié)構(gòu)，從而避免采用復(fù)雜或質(zhì)量難以保證的制造方法，實現(xiàn)機械化或全自動化生產(chǎn)，減少占地面積，縮短制造周期，降低制造成本。一、滿足設(shè)計任務(wù)書規(guī)定要求。設(shè)計任務(wù)書中所規(guī)定的工藝條件是本設(shè)計的基本依據(jù)，設(shè)計力求做到完成規(guī)定的生產(chǎn)任務(wù)，又能保證質(zhì)量穩(wěn)定，同時具有一定的操作彈性。二、經(jīng)濟上合理。降低操作費用的關(guān)鍵節(jié)能，設(shè)備的阻力小，降低生產(chǎn)成本，使設(shè)備的折舊費與操作費用之和最低。三、在同工藝條件下，設(shè)備輕巧，結(jié)構(gòu)緊湊。采用浮頭式換熱器，便于管

8、間和管內(nèi)的清洗，不會產(chǎn)生熱應(yīng)力。四、保證生產(chǎn)安全。在結(jié)構(gòu)和用材上都符合安全可靠，在設(shè)備的強度上還具有一定的安全裕度。使熱量從熱流體傳遞到冷流體的設(shè)備成為換熱器。它是化工、煉油、動力、食品、輕工、原子能、制藥、機械及其他許多工業(yè)部門廣泛使用的一種通用設(shè)備。在化工廠中，換熱設(shè)備的投資約占總投資的10%-20%；在煉油廠中，約占總投資的35%-40%。在工業(yè)生產(chǎn)中，換熱設(shè)備的主要作用是使熱量由溫度較高的流體傳遞給溫度較低的流體，使流體溫度達到工藝過程規(guī)定的指標，以滿足工藝過程上的需要。此外，換熱設(shè)備也是回收余熱、廢熱特別是低位能的有效裝置。例如，煙道機（約20-300度）、高爐爐氣（約1500度）、

9、需要冷卻的化學(xué)反應(yīng)工藝氣（300-1000度）等的余熱，通過余熱鍋爐可生產(chǎn)壓力蒸汽，作為供熱、供汽、發(fā)電和動力的輔助能源，從而提高熱能的總利用率，降低燃料消耗和電耗，提高工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟效益。第二章 對重要設(shè)計參數(shù)的確定及論證2.1 設(shè)計壓力 根據(jù)GB151-1999管殼式換熱器，設(shè)計壓力指設(shè)定的換熱器管、殼程頂部的最高壓力，與相應(yīng)的設(shè)計溫度一起作為設(shè)計載荷條件，其值不得低于工作壓力。根據(jù)茂石化工藝流程手冊查得本設(shè)計的換熱器管程的操作壓力是，殼程的操作壓力是，考慮一定的安全裕度，綜上所述，本設(shè)計管程的設(shè)計壓力為2.45MPa，殼程的設(shè)計壓力為2.45MPa。根據(jù)GB151-1999管殼式換熱器，設(shè)

10、計溫度指換熱器在正常情況下，設(shè)定的元件的金屬溫度（沿元件金屬橫截面的溫度平均值），設(shè)計溫度與設(shè)計壓力一起作為設(shè)計載荷條件。設(shè)計溫度不得低于元件金屬的這狀態(tài)可能達到的最高溫度。茂石化工藝流程手冊查得在本設(shè)計中，管程操作溫度為176，殼程操作溫度為224，綜上所述，本設(shè)計中管程最高工作溫度不低于176，考慮到殼程的溫度比較高，工藝計算時核算的壁溫也比較高，因而取管程的設(shè)計溫度為200，殼程設(shè)計溫度為200。對于壓力較低的容器，按強度公式計算出來的厚度很薄，往往會給制造和運輸、吊裝帶來困難，為此對殼體元件規(guī)定了不包括腐蝕裕量的最小厚度。對于碳素鋼、低合金鋼制的容器，不小于3mm;對于合金鋼制的容器，

11、不小于2mm.腐蝕裕量一般可根據(jù)鋼材在介質(zhì)中的均勻腐蝕速率和容器的設(shè)計壽命確定。在無特殊腐蝕情況下，對于碳素鋼和低合金鋼，C2不小于1mm；對于不銹鋼，當(dāng)介質(zhì)的腐蝕性質(zhì)微時，可取C2=0。因此，本次設(shè)計中，殼程腐蝕裕量為3mm，管程腐蝕裕量為2mm.根據(jù)GB1511999管殼式換熱器3.16焊接接頭系數(shù)、6.17無損檢測和GB1501998鋼制壓力容器10.8規(guī)定和圖樣要求執(zhí)行。各焊接接頭型式的焊縫系數(shù)如下表2-2。本設(shè)計管箱筒體與封頭連接的接頭屬B類焊接接頭，采用雙面焊對接接頭和相當(dāng)于雙面焊的全焊透對接接頭，采用無損檢測取0.85。表2-2 焊接接頭系數(shù)焊接接頭型式焊接接頭系數(shù)全部無損檢測局

12、部無損檢測雙面焊對接接頭和和相當(dāng)于雙面焊的全焊透對接接頭單面焊對接接頭（沿焊接接頭根部全長有緊貼基本金屬的墊板）第三章 主要構(gòu)件材料的選擇及論證壓力容器材料費用占總成本的比例很大，一般超過30%材料性能對壓力容器運行的安全性有顯著的影響。選材不當(dāng)，不僅會增加總成本，而且有可能導(dǎo)致壓力容器破壞事故。因此，合理選材是壓力容器設(shè)計的關(guān)鍵之一。 壓力容器用材料多種多樣，有鋼、有色金屬、非金屬、復(fù)合材料等。選擇材料應(yīng)考慮使用條件，焊接性能，制造工藝以及經(jīng)濟合理性符合相應(yīng)的標準?；ぴO(shè)備材料選用的一般原則：材料的使用性能原則 不同的物件所要求的使用性能是不同的。有的要求高強度，有的要求耐腐蝕高溫或耐低溫。

13、有的要求高硬度耐磨損。因此，選材時，首先必須準確地判斷構(gòu)件所需的使用性能。分析構(gòu)件的工作條件。構(gòu)件的受力情況，構(gòu)件的工作環(huán)境。構(gòu)件的特殊要求（如傳熱快，防振，重量輕）等。通過失效分析，確定構(gòu)件的主要使用性能。從構(gòu)件性能要求提出對材料使用性能的要求。材質(zhì)加工工藝性能原則 選材時必須考慮材料加工性能的好壞，好的加工工藝性能不僅要求工藝簡單，容易加工，能源消耗少，材料利用率高，加工質(zhì)量好。材料經(jīng)濟性能原則 在滿足構(gòu)件使用性能，加工性能要求的前提下，經(jīng)濟性能也是必須考慮的主要因素。一般的機械產(chǎn)品注重“成批”，化工設(shè)備強調(diào)“成套”?？紤]到工藝流程的需要，化工設(shè)備設(shè)計開始前往往統(tǒng)一規(guī)定，在壓力等級，溫度，

14、材質(zhì)，防腐等方面提出同一的規(guī)定。換熱管換熱管屬于壓力管道，壓力管道對材料性能有以下要求：1）足夠的強度，良好的塑性和韌性；2）良好的冷加工成形性能；3）與環(huán)境條件協(xié)調(diào)，有適當(dāng)?shù)哪蜔嵝?、耐腐蝕性、耐磨性等。換熱管常用的材料是：10號鋼，20號鋼。10號鋼為含碳量較低的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，具有適當(dāng)?shù)膹姸?、較好的塑性和良好的焊接性能。它的拉伸強度和屈服強度較低，強度也較低，但塑性和韌性很好，在冷態(tài)下，有很好的塑性，容易模壓成形。它的切削性能優(yōu)異，無回火脆性傾向，焊接性能很好，可用來彎曲、鍛粗、熱沖、冷沖或拉絲等方法制造各種零件。為提高表面強度可進行滲碳和氰化處理。用這種鋼扎制的無縫鋼管可用于壓力容器和鍋

15、爐中。法蘭連接用的齒形組合密封墊片和金屬環(huán)墊片也常用這種鋼。此外還可用來制造墊圈和心部強度要求不高的滲碳零件。 20號鋼的強度較10號鋼高，其塑性、韌性和焊接等工藝性能都很好，在化工設(shè)備和壓力容器中應(yīng)用很廣泛。鋼材的品種有鋼板、鋼管和鍛件。20號鋼的焊接性能優(yōu)良。本設(shè)計管程設(shè)計壓力為2.6Mpa，換熱管走原油，與殼程物料也接觸，是進行熱交換的媒介，由于殼程物料為減渣油，且考慮到其壓力也不是太高，根據(jù)以往較成熟的經(jīng)驗，選用10#碳鋼就可以滿足要求了。該材料一般用來制造4mm的冷壓深沖制件，化工上用以做搪瓷設(shè)備鐵胎、管子等。它較之含碳量較高的鋼耐蝕性較強，且其焊接性能很好，可以用任何方法進行焊接，

16、焊前和焊后不必進行熱處理。管板根據(jù)GB150-1998第四章材料和GB151-1999第四章材料規(guī)定，根據(jù)殼程設(shè)計壓力，初步估算管板厚度大于60，應(yīng)采用鍛件。管板和殼程物料接觸，同樣要考慮到物料本身介質(zhì)的腐蝕性以及冷凝時發(fā)生的露點腐蝕，16Mn鍛件作為低合金鋼，可耐一定的腐蝕，且由于設(shè)計壓力屬中低壓，根據(jù)以往的經(jīng)驗故選用16Mn鍛件16Mn鋼是345MPa級的低合金結(jié)構(gòu)鋼。它具有良好的綜合機械性能。焊接性能，工藝性能及低溫沖擊韌性，中溫（450）及低溫（-45以上）機械性能均優(yōu)于Q234-A，12，20等碳鋼，是一種十分成熟的鋼種，質(zhì)量穩(wěn)定。鍛造工藝性能及其他性能：始鍛溫度1220，終鍛溫度8

17、00，鍛后900正火在冷卻，無回火脆性；焊接要求：焊接性尚屬良好，鍛件焊前應(yīng)預(yù)熱100150，焊后，電弧焊需600650回火，電渣焊焊后需900930正火，600650回火消除應(yīng)力；焊條：手工焊焊條用結(jié)502，506，507；自動焊焊絲用H10Mn2, H10MnSiA,焊劑431；電渣焊焊絲用H08MnMoA,焊劑431，360。使用溫度：-40475。用途舉例：大、中、小型鍛件，如作管板、法蘭，化工工業(yè)小型合成氨廠高壓設(shè)備可焊接鍛件，筒體、頂部、底部。筒體 常見的筒體材料有20號鋼、16MnR、Q235B。16MnR是屈服強度為340Mpa級的壓力容器專用鋼板。它具有良好的綜合力學(xué)性能和工

18、藝性能，磷、硫含量比較低。出抗拉強度、延伸率要求比普通16Mn鋼有所提高外，還要求保證沖擊韌性。它是目前我國用途最廣、用量最大的壓力容器專用鋼。根據(jù)根據(jù)GB150-1998和GB151-1999第四章pa，Q235B不能滿足強度要求，16MnR具有良好的綜合力學(xué)性能和工藝性能，且具有成熟的使用經(jīng)驗。主要性能如下：切削加工冷沖壓性能良好，加工溫度較寬。熱沖壓加熱溫度10001100，終壓溫度750850，熱沖壓后一般不需熱處理。焊接性能良好，焊前一般不預(yù)熱，只有當(dāng)板厚大于38mm時需預(yù)熱100150。焊接后當(dāng)板厚大于32mm時電弧焊焊后600650回火，電渣焊焊后900930正火再以600650

19、回火以消除喊殘余應(yīng)力。 綜上所述，筒體材料選用16MnR。 法蘭法蘭材料選用16Mn16Mn鋼是345MPa級的低合金結(jié)構(gòu)鋼。它具有良好的綜合機械性能。焊接性能，工藝性能及低溫沖擊韌性，中溫（450）及低溫（-45以上）機械性能均優(yōu)于Q234-A，12，20等碳鋼，是一種十分成熟的鋼種，質(zhì)量穩(wěn)定。鍛造工藝性能及其他性能：始鍛溫度1220，終鍛溫度800，鍛后900正火在冷卻，無回火脆性；焊接要求：焊接性尚屬良好，鍛件焊前應(yīng)預(yù)熱100150，焊后，電弧焊需600650回火，電渣焊焊后需900930正火，600650回火消除應(yīng)力；焊條：手工焊焊條用結(jié)502，506，507；自動焊焊絲用H10Mn2

20、, H10MnSiA,焊劑431；電渣焊焊絲用H08MnMoA,焊劑431，360。使用溫度：-40475。用途舉例：大、中、小型鍛件，如作管板、法蘭，化工工業(yè)小型合成氨廠高壓設(shè)備可焊接鍛件，筒體、頂部、底部。折流板及旁路擋板折流板及旁路擋板材料選用Q235B。Q235-B用于以下受力不大的鋼結(jié)構(gòu)件、焊接構(gòu)件、機械零件、鍛件、緊固件等。在壓力容器上，可制造工作壓力小于1.6MPa容器上的雙頭螺柱、螺栓。板材可卷制設(shè)計壓力不大于1.0MPa的殼體、封頭、補強圈。拉桿、定距管鞍座第四章 換熱器結(jié)構(gòu)選擇及論證4.1換熱器結(jié)構(gòu)型式的選擇本設(shè)計采用管殼式換熱器。在換熱設(shè)備中應(yīng)用最為廣泛的是管殼式換熱器。

21、它具有選材范圍廣，換熱表面清洗比較方便，適用性較強，處理能力大，能承受高溫和高壓等特點。管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計，必須考慮諸多因素，如：材料、壓力、溫度、壁溫差、結(jié)垢情況、流體性質(zhì)以及檢修與清理等。管殼式換熱器是一種傳統(tǒng)的、應(yīng)用最廣泛的熱交換設(shè)備。由于它結(jié)構(gòu)堅固，且能選用多種材料制造，故適應(yīng)性極強，尤其在高溫、高壓和大型裝置中得到普遍應(yīng)用。GB151、JB1154、JB1168等國家和部標準中，比較詳細地規(guī)定了管殼式換熱器的標準形式、基本參數(shù),以便各行業(yè)在工程設(shè)計中廣泛應(yīng)用。結(jié)構(gòu)型式和主要特點：管殼式換熱器主要由三大組合部分構(gòu)成：前端管箱，包括分隔板、接管、連接法蘭等。中間殼體，包括殼體、換熱裝

22、置及殼體接管、法蘭等，后端管箱，（與前端管箱類似）。管殼式換熱器包括固定管板式、浮頭式、U型管式、填料函式換熱器和釜式重沸器等。U型管換熱器結(jié)構(gòu)特點：只有一塊管板，管束由多根U型管組成，管的兩端固定在同一塊管板上，管子可以自由伸縮。當(dāng)殼體與U型換熱管有溫差時，不會產(chǎn)生熱應(yīng)力。由于受彎管半徑的限制，其換熱管排布較少，管束最內(nèi)層管間距較大，管板的利用率較低，殼程流體易形成短路，對傳熱不利。當(dāng)管子泄漏損壞時，只有管束外圍處的U型管才便于更換，內(nèi)層換熱管壞了不能更換，只能堵死，而壞一根U型管相當(dāng)于壞兩根管，報廢率較高。U型管式換熱器結(jié)構(gòu)比較簡單、價格便宜，承壓能力強，適用于管、殼壁溫差較大或殼程介質(zhì)易

23、結(jié)垢需要清洗，又不適宜采用浮頭式和固定管板式的場合。特別適用于管內(nèi)走清潔而不易結(jié)垢的高溫、高壓、腐蝕性大的物料。圖4-1U型管換熱器4.2前端管箱、殼體和后端結(jié)構(gòu)型式及特點4 前端管箱管箱的作用是把管道中來的流體，均勻分布到各傳熱管和把管內(nèi)流體匯集在一起送出換熱器。在多管程換熱器中，管箱還起改變流體的流向在作用。管箱側(cè)或管箱頂部有介質(zhì)的出、入口接管。常見的管箱有四種結(jié)構(gòu)型式，封頭管箱、平蓋管箱、與管板制成一體的固定管板管箱、用于可拆管束的與管板制成一體的管箱。封頭管箱適用于較清潔的介質(zhì)情況下，因為在檢查管子及清洗時，必須將連接管道一起拆下，很不方便。平蓋管箱，在管箱上裝有平蓋板，將蓋拆除后（不

24、需拆除連接管），就可檢查及清洗管子，但其缺點是用材較多。與管板制成一體的固定管板管箱型式是將管箱與管板制成一體，從結(jié)構(gòu)上看，可以完全避免在管板密封處的泄漏，但管箱不能單獨拆下，檢修、清理不方便，所以實際使用很少采用。用于可拆管束的與管板制成一體的管箱為一種多程隔板的安置型式，管束的與管板可拆。綜上所述，根據(jù)本設(shè)計的特點，封頭管箱選擇用圖4-2所示封頭管箱這種結(jié)構(gòu)。管箱上有介質(zhì)的出、入口接管，其接管安裝形式見下圖4-3圖4-3 管箱出、入口接管形式4殼程分程的結(jié)構(gòu)型式GB151-1999圖7列出了如下圖5-5所示的幾種比較常見的殼程結(jié)構(gòu)形式。圖5-5（a）為E型，是最普通的一種，殼程是單程，管程

25、可為單程，也可為多程。為了增大平均溫度差，提高傳熱效率，在殼程中裝入一塊平行于軸線的縱向隔板，偏成為二殼程的換熱器，如圖5-5（b）F型，流體按逆流方式進行熱交換。圖5-5（c）為G型，也屬于二殼程的換熱器，縱向隔板從管板的一端移開使殼程流體得以分流，殼體是的進、出口接管對稱地分置兩側(cè)中央位置，殼程中流體壓力降與E型的相同，但在傳熱面積與流量相同的情況下，具有更高的效率，G型殼體也稱為對稱分流殼體，殼體中的隔板起著防止輕組分的閃蒸與增強混合的作用。圖5-5（d）為H型，與G型相似，同屬于二殼程的換熱器殼體，但進、出口接管與縱向隔板均多一倍，故又稱雙分流殼體。G型與H型都可用于壓力降作為控制因素

26、的換熱器中，具有利于降低殼程流體的壓力降。盡管在工業(yè)中已經(jīng)成功的制造出六殼程的列管式換熱器，但考慮到制造方面上的困難，對于一般的設(shè)計，若要增加殼勝數(shù)，通常是通過多太換熱器串聯(lián)來解決?？v上所述，U型管只有一個封頭，所以殼體的結(jié)構(gòu)形式選擇I型殼體。圖4-4 U型管換熱器的殼程結(jié)構(gòu)形式4后端管箱的結(jié)構(gòu)型式4.3管束的分程和分程隔板的布置管束分程的作用增多管子排列可以增加換熱器傳熱面積，但介質(zhì)在管束中的流速隨著加熱管的增多而下降，結(jié)果反而使流體的給熱系數(shù)降低，故不能僅采用增多管子排列的方法來達到提高給熱系數(shù)的目的。為改進這種現(xiàn)象，在傳熱要求下，需保證流體在管束中保持較大流速，則可以將管束分成若干程數(shù)，

27、使流體依次流過各程管子，以增加流體流速，提高給熱系數(shù)。分程可采用各種不同的組合方法，對于每一程中的管數(shù)應(yīng)大致相等。隔板的密封長度應(yīng)短而形狀簡單，程與程之間溫度相等不宜過大，溫差不超過20°左右為宜。分程隔板的結(jié)構(gòu)型式滿焊于圖4-5 管程隔板形式圖中結(jié)構(gòu)（a）、（b）為一般常用的結(jié)構(gòu)形式，（c）是用于碳鋼（d）適用于更大直徑的換熱器，在不增加隔板重量的前提下增加隔板剛度。在管板上的分程隔板槽深度一般不少于4mm,槽寬為：碳鋼12mm，不銹鋼11mm。本設(shè)計管程隔板形式采用圖4-12中結(jié)構(gòu)（a）形式。 2、分程隔板厚度及有關(guān)尺寸分程隔板的最小厚度不得小于表4-1的數(shù)值。表4-1 分程隔板

28、的最小厚度/mm公稱直徑DN隔板最小厚度碳素鋼及低合金鋼高合金鋼60086108>12001410分程隔板在前、后管箱的布置根據(jù)設(shè)計要求，本換熱器設(shè)計為兩管程和單殼程，前管箱分程隔板的布置如圖5-10所示，后管箱不用設(shè)置分程隔板。圖4-6 前管箱分程隔板的布置4.4管子尺寸以及排列、數(shù)量、偏差及傳熱面積的確定換熱器的管子構(gòu)成換熱器的傳熱面，管子的大小尺寸和形狀對傳熱有很大的影響，當(dāng)采用小直徑的管子，換熱器單位體積的換熱面積大些，設(shè)備較緊湊，單位傳熱面積的金屬消耗量少，傳熱膜系數(shù)也稍高，但制造較麻煩，且小管子容易積垢，不易機械清洗。大直徑的管子用于粘性大或污濁的流體，小直徑的管子用于清潔的

29、流體。4換熱管長度及規(guī)格根據(jù)GB151-1999管殼式換熱器規(guī)定及JB/T472292管殼式換熱器用螺紋管基本參數(shù)和技術(shù)要求選取換熱管的長度：，齒距tp=2mm。換熱管齒頂圓直徑熱管齒根圓直徑dr=22mm熱管內(nèi)徑di=18mm 翅化比換熱管中心距為S=32mm。4布管（1）換熱管排列形式及中心距根據(jù)管殼程流體介質(zhì)的特性，需要常清洗管子外面的污垢，所以選擇轉(zhuǎn)角正方形排列方式排列管子。轉(zhuǎn)角正方形排列，便于清洗管子外面的污垢常用于石油化工與乳品工業(yè)。當(dāng)殼程流體需要用機械清洗時采用正方形排列法。正方形排列法在一定的管板面積上可排列的管子數(shù)最少。排列方式見（圖四）換熱器中心距要保證管子與管板連接時，管

30、橋（相鄰兩管的清空距離）有足夠強度和寬度，管間需要清洗時還要留有進行清洗的通道。換熱管中心距一般不小于倍的換熱管外徑，各根據(jù)GB151-1999，換熱管外徑為25，管子中心距為32。（2）布管限定圓查GB151-1999表13，布管限定圓直徑DL=Di-2b3=800-2x4=792mm布管限定圓直徑，b3見圖13，其值按GB1511999表14選取，取b3=4b3固定管板換熱器或U型管換熱器管束最外層換熱管外表面至殼體內(nèi)壁的最短距離（見圖8）。根據(jù)布管限定圓直徑為792，且由GB1511999表12查得分程隔板槽兩側(cè)相鄰管心距Sn為44，換熱管中心距S為32，根據(jù)以上數(shù)據(jù)布管，由布管圖得排管

31、數(shù)為180根。圖84傳熱面積傳熱面積S所以N=S/6=361因為換熱管是U型管，根據(jù)換熱管排列形式和殼體的大小，所以取換熱管跟數(shù)為182跟。校核：管板厚度為87mm,焊接長度為1.5mm,所以l=l1-l2=6- S360=167m4.5折流板、拉桿、定距管等零件的結(jié)構(gòu)及特點4折流板折流板的結(jié)構(gòu)設(shè)計，要根據(jù)工藝過程及要求來確定，它主要為了增加管間流速，增加湍動程度，并使殼程流體垂直沖刷管束改善傳熱增大殼程流體的傳熱系數(shù)以提高傳熱效果，同時減少結(jié)垢。在臥式換熱器中，還可以起到支撐管束的作用。常用的折流板形式有弓形和圓盤院環(huán)形兩種。其中弓形折流板有單弓形、雙弓形和三弓形的折流板，現(xiàn)根據(jù)需要初步選用

32、單弓形，豎直缺口。如下圖5-12所示：圖4-9弓形折流板對于臥式換熱器，殼程為單相清潔的流體是，折流板缺口應(yīng)水平上下布置，其缺口弦高h值，一般為倍的圓筒內(nèi)直徑。折流板最小間距一般不小于圓筒內(nèi)直徑的五分之一，且不小于50，特殊情況下也可取較小的間距。換熱管采用轉(zhuǎn)角正方形排列，取弓形折流板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的25%，則切去圓缺高度折流板的布置：先確定離固定管板到第一塊折流板的距離初步選定為130mm，其次均勻分布12塊折流板，間隔為450mm，最后一塊折流板到U型管板的距離為290mm，共用了11塊折流板，其中包含兩塊內(nèi)折流板和兩塊異形折流板。折流板厚度取6+2=8mm(根據(jù)GB151-1999表

33、34取厚度為6mm 又因為減渣油腐蝕性較高故增加2mm)，管孔直徑取，外直徑允許偏差取(根據(jù)GB151-1999表35)。4拉桿與定距管拉桿的形式選擇折流板、支持板的固定一般均采用拉桿與定距管等元件與管板固定。拉桿常用形式有兩種，一種為拉桿和折流板焊接形式，一般用于換熱管的外徑小于或等于14的管束；另一種拉桿定距管結(jié)構(gòu)形式，用于換熱管外徑大于或等于18的管束。本設(shè)計的換熱管外徑為25，所以采用拉桿定距管結(jié)構(gòu)形式。拉桿的一端用螺紋擰入管板，中間用定距管將折流板固定，最后一塊折流板（或支持板）用兩螺母鎖緊固定。如下圖4-13所示：圖4-10拉桿定距管結(jié)構(gòu)則根據(jù)換熱管的外徑d=25，查GB151-1

34、999表43得拉桿直徑查GB151-1999表45得、。拉桿的布置拉桿應(yīng)盡量均勻布置在管束的邊緣。對于大直徑的換熱器，在布管區(qū)內(nèi)或靠近管板缺口處應(yīng)布置適當(dāng)數(shù)量的拉桿，任何管板應(yīng)不少于3個支承點，具體布置見排管圖。定距管定距管根據(jù)具體情況初步選用25管徑的管子，各根管子的長度根據(jù)折流板布置的具體情況確定。4.6管子與管板的連接、管板與殼體的連接管子與管板的連接管子與管板的固定是管殼式換熱器設(shè)計、制造中最主要的問題之一，是換熱器事故率最多的部位，所以換熱管與管板連接質(zhì)量的好壞，直接影響到換熱器的使用壽命。換熱管與管板的主要連接形式有：強度脹接、強度焊接與脹焊接混合結(jié)構(gòu)。本設(shè)計管子與管板采用強度脹接

35、。脹接是利用脹管器，使伸到管板孔中的管子端部直徑擴大產(chǎn)生塑性變形，而管板只是彈性變形。脹接后管板與管子間因產(chǎn)生擠壓力而緊貼在一起，達到密封與緊固連接的目的。脹接一般用在換熱管為碳素鋼，管板為碳素鋼或低合金鋼，設(shè)計壓力不超過4MPa,設(shè)計溫度在300以下，且無特殊要求的場合。管板與殼體的連接管板與殼體的連接形式，分為兩類；一是不可拆式的，如固定式管板換熱器，管板與殼體是用焊接連接；一的可拆式，如U形管式、浮頭式及填料函式和滑動管板式的換熱器，一般采用管板本身不直接與殼體焊接，而通過殼體上法蘭和管箱法蘭夾持固定?？紤]到本設(shè)計的換熱器的管束要拆卸進行清洗，使用可拆式管板，選用a形連接方式。此連接在制

36、造上較簡單，裝卸也比較方便，結(jié)構(gòu)省材、質(zhì)量輕，特別適用于臥式換熱器。如下圖5-14示，圖4-11管板與殼體的連接形式4.7接管法蘭、管箱法蘭的選擇4 概述對法蘭連接的基本要求法蘭連接從結(jié)構(gòu)功能和一般設(shè)計準則出發(fā)，應(yīng)滿足下列基本要求：工作條件下，法蘭泄漏量，被控制在工藝允許范圍內(nèi)；在各種情況（裝配、開車和操作）中，能經(jīng)受一定的外載和內(nèi)力，具有足夠的強度；便于多次拆裝而又不致影響其密封性能；結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，適合于大批量生產(chǎn)；對于管法蘭，由于被連接的對象是標準件（管子、管件和閥門），因此還應(yīng)該特別突出互換性的要求。法蘭的型式換熱器常采用的法蘭結(jié)構(gòu)型式為：平焊法蘭及對焊法蘭。法蘭的密封面形式：平面

37、、凸凹面和榫槽面。4 接管法蘭接管法蘭的要求凹凸或榫槽密封面的法蘭，密封面向下，一般應(yīng)設(shè)計成凸面或榫面，其他朝向的，則設(shè)計成凹面或槽面，且在同一設(shè)備上成對使用。接管法蘭螺栓通孔不應(yīng)和殼體主軸中心線相重合，應(yīng)對稱地分布在主軸中心線兩側(cè)，也就是跨中布置法蘭螺栓孔。接管法蘭類型的確定HG管法蘭標準共規(guī)定了8種不同類型的管法蘭和兩種法蘭蓋、法蘭的名稱、代號及其所屬標準列于下表4-2。表4-2 法蘭類型法蘭類型代號標準號法蘭類型法蘭類型代號標準號板式平焊法蘭PLHG20593螺紋法蘭ThHG20598帶頸平焊法蘭SOHG20594對焊環(huán)松套法蘭PJ/SEHG20595帶頸對焊法蘭WNHG20595平焊環(huán)

38、松套法蘭PJ/PRHG20600整體法蘭IFHG20596法蘭蓋BLHG20601承插焊法蘭SWHG20597襯里法蘭蓋BL（S）HG20602管程設(shè)計壓力、殼程設(shè)計壓力都大于和小于4MPa故管法蘭去4MPa下的尺寸，管程的進、出口接管，殼程的進、出口接管、放凈口接管和液位進口接管選擇帶頸對焊法蘭。如圖4-15。圖4-12 法蘭形式接管法蘭尺寸查文獻7，可得接管法蘭在設(shè)計壓力下的尺寸，如下表5-3所示：表4帶頸對焊法蘭尺寸管法蘭密封面型式的確定法蘭的密封面型式其有5種。根據(jù)管、殼程的壓力和接管公稱直徑，前面所選管法蘭密封面型式選擇突面型式。 管箱法蘭管箱法蘭的結(jié)構(gòu)與類型的確定就法蘭的承載能力而

39、言，法蘭有3種類型，即甲型平焊法蘭、乙型平焊法蘭和長頸對焊法蘭。選擇對焊長頸法蘭，這種法蘭的優(yōu)點是頸的根部較厚，而且與法蘭盤圓滑過渡，從而更有效地增加了法蘭的整體強度和剛度，另一方面，除去了平焊法蘭中短節(jié)與法蘭盤的連接焊縫，從而消除了存在焊接殘余應(yīng)力的可能性。其結(jié)果形式如下圖5-13：圖4-13長頸對焊法蘭管箱法蘭尺寸的確定查JB/T4703-2000長頸對焊法蘭，可得管箱法蘭（凹密封面長頸對焊法蘭）在壓力下的尺寸（因設(shè)計壓力為大于故取下的尺寸），如下表5-4所示：表4-4 管箱法蘭尺寸Rd33 對接筒體最小厚度、螺柱：規(guī)格：M30 數(shù)量：404.8支耳、支座、排氣管、排液管的結(jié)構(gòu)及作用支座及

40、支耳支座是用來支承容器及設(shè)備重量，并使其固定在某一位置的壓力容器附件。在某些場合還受到風(fēng)載荷、地震載荷等動載荷的作用。壓力容器支座的結(jié)構(gòu)形式很多，根據(jù)容器自身的安裝形式，支座可以分為兩大類：立式容器支座和臥式容器支座。其中，立式容器支座包括耳式支座、支承式支座、腿式支座和群式支座等四種支座。臥式容器包括鞍座、圈座及支腿三種形式。鞍式支座是臥式容器廣泛應(yīng)用的一種支座。通常由數(shù)塊鋼板焊接制成。鞍座是由墊板（又叫加強板）、腹板、肋板和底板構(gòu)成。墊板的作用是改善殼體局部受力情況。通過墊板，鞍座接受容器載荷。肋板的作用是將墊板、腹板和底板連成一體，加大剛性，有效地傳遞壓縮力和抵抗外彎矩。因此，腹板和肋板

41、的厚度與鞍座的高度H直接決定著鞍座允許負荷的大小。鞍座包角2和寬度m，b1的大小直接影響著支座處筒壁應(yīng)力值的高低。標準JB/T4712-92鞍式支座中鞍座的包角有120º和150º兩種，鞍座寬度則隨著筒體直徑的增大而加大。根據(jù)底板上螺栓孔形狀的不同，鞍座分成兩種型式，一種為固定鞍座，鞍座底板上開圓形螺栓孔（代號為F型）。另一種為滑動鞍座，鞍座底板上開長圓形螺栓孔（代號為S型）。每臺設(shè)備一般均用兩個鞍座支承，并且采和一個固定鞍座和一個滑動鞍座。這是因為設(shè)備隨著溫度的變化會產(chǎn)生熱脹冷縮，如果不讓設(shè)備有自由伸縮的可能性，則在器壁中將產(chǎn)生熱應(yīng)力。JB/T4712-92 鞍式支座，其

42、直徑范圍為DN1594000。對于同一個公稱直分輕、重型兩種結(jié)構(gòu)型式。輕型可以滿足一般容器的使用要求；重型可以滿足換熱器、介質(zhì)比重較大的設(shè)備或長徑比較大的設(shè)備的使用要求。按JB/T4712-92鞍式支座，鞍座的型式中可以選該換熱器的鞍座型式為固定支座F型和活動支座S型配對使用，焊接采用電弧焊，焊條牌號為J422,焊接接頭的形式和尺寸按GB985規(guī)定。鞍座本體的焊接均為雙面連續(xù)角焊。見圖：排氣管和排液管在換熱器的管程與殼程，為了回收或排除介質(zhì)、空氣幾凝液，在管板或靠近管板的殼體上設(shè)置排液口和排氣口。為了高傳熱效率，排除或回收工作殘液（氣），凡不能借助其他接管排氣，排液的換熱器應(yīng)在其殼程的最高，最

43、低點分別設(shè)置排氣、排液接管，排氣、排液接管的端部必須與殼體或管箱殼體內(nèi)壁平齊。排氣口和排液口的大小一般不小于15mm。對于臥式換熱器的殼體排液口、排氣口，設(shè)置的位置分別在筒體的上部和底部。其結(jié)構(gòu)形式見圖紙。流體在密封口有泄漏有兩條途徑，一是“滲透泄漏”，即通過墊片本體毛細管的滲透泄漏，除了受介質(zhì)壓力、溫度、粘度、分子結(jié)構(gòu)等流體狀態(tài)性質(zhì)影響和外，主要與墊片的結(jié)構(gòu)與材料性質(zhì)有關(guān)，可通過對滲透性墊片材料添加某些填充劑進行改良，或與不透性材料組合成型來避免；二是“界面泄漏”，即沿著墊片與壓緊面之間的泄漏，泄漏量大小主要與界面間隙尺寸有關(guān)。根據(jù)獲得密封比壓力方法的不同，壓力容器密封可分為強制式密封和自緊

44、式密封兩種。按被密封介質(zhì)的壓力大小，壓力容器密封又可分為中低壓密封和高壓密封。影響密封性能的主要參數(shù)：螺栓預(yù)緊力、墊片性能、壓緊面的質(zhì)量、法蘭剛度、操作條件。高壓密封特點：一般采用金屬密封元件、采用窄面或線接觸密封、盡可能采用自緊或半自緊式密封。第五章 設(shè)計計算、管箱及管箱端蓋設(shè)計1、管箱筒體計算根據(jù)設(shè)計壓力和液柱靜壓力確定計算壓力液柱靜壓力（5-1）少于設(shè)計壓力的5%（5%），故液柱靜壓力可忽略不計，則設(shè)計厚度查表得材料的許用壓力，筒體計算厚度按GB1501998式5-1計算（5-2）式中：計算壓力，；筒體的內(nèi)直徑，；設(shè)計溫度下筒體材料的許用應(yīng)力（按GB1501998第四章），；焊接接頭系數(shù)

45、（按GB1501998第三章）；??；由公式5-1得：設(shè)計厚度（5-3）對于管箱用材，鋼板負偏差=0，考慮開孔補強及與法蘭連接的結(jié)構(gòu)需要，名義厚度向上圓整=14。再由公式5-1得：設(shè)計厚度（5-4）同理，前端封頭筒體名義厚度取10mm,檢查=10，沒有變化，故取名義厚度為10合適。、殼體設(shè)計5.2.1、殼體內(nèi)徑（5-5）圓整到800。S換熱管中心距，取S=32；管束中心排上一排的管子數(shù)，；換熱管外徑，取=25。5.2.2、殼體厚度根據(jù)GB150-1998，公式5-1： 有：因所選用材料為低合金鋼16MnR，在設(shè)計溫度200下的應(yīng)用應(yīng)力，焊接接頭系數(shù)取，為計算壓力為MPa，則：由公式5-2得：則由

46、公式5-3得設(shè)計厚度：對于管箱用材，鋼板負偏差=0，名義厚度圓整后取10。又根據(jù)GB1511999管殼式換熱器表8取圓筒厚度為10。有效厚度（5-6）設(shè)計溫度下圓筒的計算壓力： （5-7），所以符合要求。式中：殼程操作壓力，MPa；殼體內(nèi)徑,mm；設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力,MPa；焊縫系數(shù)；C1材料的厚度負偏差,mm；C2鋼板的腐蝕裕量,mm。5.2.3、殼體總長度殼體總長度由換熱管長度確定。已知換熱管長度為6000mm，考慮殼程出口接管的安裝位置，取殼體長度L=5580mm。、管板計算概述管板是管殼式換熱器的主要部件，管板的設(shè)計是否合理對確保換熱器的安全運行、節(jié)約金屬材料，降低制造成本是至關(guān)重要

47、的。管板設(shè)計的主要任務(wù)是設(shè)計管板的厚度。由于其受力復(fù)雜，影響其強度和剛度的因素多，正確地進行強度分析較為困難。目前我國的管板計算方法均對管板作一定的簡化假設(shè)而求出近似公式。其理論依據(jù)如下：將管板作為承受均布載荷、放置在彈性基礎(chǔ)上的當(dāng)量圓平板，且計入管孔均勻削弱的影響。將管板作為承受均布載荷，根據(jù)彈性理論計算其最大應(yīng)力，然后計入孔對管板的影響。只考慮四根管子間的變化面積，根據(jù)彈性理論計算其最大彎曲應(yīng)力。以上三種理論，第一種理論比較接近實際情況，計算比較精確。我國的設(shè)計主要采用此法。符號說明在布管區(qū)范圍內(nèi)，因設(shè)置隔板槽和拉桿結(jié)構(gòu)的需要，而未能被換管支承的面積，；管板布管區(qū)面積，； 對于單管程換熱器

48、：三角形排列 正方形排列 對于多管程換熱器，應(yīng)取上式計算值與的和；a一根換熱管管壁金屬的橫截面積，；C系數(shù)，按和查GB151-1999圖23；固定端管板墊片壓緊力作用中心圓直徑，按GB151-1998第九章，mm；管板布管區(qū)當(dāng)量直徑，； 換熱管外徑，；設(shè)計溫度時，管板材料的彈性模量，；設(shè)計溫度時，換熱管材料的彈性模量，；系數(shù)，按按和查GB151-1999圖24；管束模數(shù)，；管束無量綱剛度，；L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，按GB151-1999第.3或規(guī)定，；n換熱管管子數(shù)；無量綱壓力， ；當(dāng)量壓力組合，；管板設(shè)計壓力，；殼程設(shè)計壓力，；管程設(shè)計壓力，；換

49、熱管與管板拉脫力，；許用拉脫力，；S換熱管中心距，；系數(shù)，管板的計算厚度，；換熱管管壁厚度，；管板剛度消弱系數(shù)，一般可取值；管板強度消弱系數(shù)，一般可取=0.4值；系數(shù)，；換熱管的軸向應(yīng)力，；換熱管穩(wěn)定許用應(yīng)力按GB151-1999確定，； 設(shè)計溫度時間，管板材料的許用應(yīng)力，；設(shè)計溫度時間，換熱管材料的許用應(yīng)力，。計算（根據(jù)GB151-1999管殼式換熱器）、計算。管板布管區(qū)面積： （5-8）管板布管區(qū)當(dāng)量直徑：（5-9）查GB150-1998表9-1，取N=60則墊片基本密封寬度： （5-10）所以墊片有效密封寬度： （5-11） （5-12） 上式中：D墊片接觸的外徑，D=865。 （5-1

50、3） （5-14）布管區(qū)開孔后面積： （5-15） （5-16）管束模數(shù)： （5-17）L換熱管有效長度（兩管板內(nèi)側(cè)間距），初步取L=5913查GB150-1998表F5鋼材的彈性模量 200度時= 因為管板材料選16MnR，查表得設(shè)計溫度200度下管束無量綱剛度 （5-18）因為換熱管用10號鋼，查表得系數(shù)換熱管回轉(zhuǎn)半徑（5-19）為換熱管受壓失穩(wěn)當(dāng)量長度，按GB151-1999圖32確定：取、c中的大值，所以又，則 （5-20）因為 所以符合要求 、確定管板的設(shè)計壓力本設(shè)計采用方案：管板的設(shè)計壓力、計算，并按和查GB151-1999圖23、24得C、管板的材料用16MnR，假設(shè)管板的厚度為

51、87，查GB150-1998表4-5，管板在200下的許用應(yīng)力 （5-21） （5-22） （5-23）查GB151-1999圖23（a）、圖24（a）分別得、=、管板計算厚度管板計算厚度（5-24）管板計算厚度加上腐蝕富裕量和槽的寬度，小于管板的假設(shè)厚度87，所以假設(shè)的管板厚度符合要求。管板的名義厚度由計算厚度、腐蝕裕量和槽寬組成，即管板的名義厚度為90。、換熱管的軸向應(yīng)力一般情況下，應(yīng)按下列三種工況分別計算換熱管的軸向應(yīng)力：只有殼程設(shè)計壓力，管程設(shè)計壓力=0；只有管程設(shè)計壓力，殼程設(shè)計壓力=0；殼程設(shè)計壓力和管程設(shè)計壓力同時作用。浮頭式換熱器：管子應(yīng)力：（5-25）式中：計算結(jié)果應(yīng)滿足：當(dāng)

52、時，；當(dāng)時，。下面按三種工況分別計算：，=0，則（5-26）（5-27）因為，所以，則此計算符合要求。=0，則由公式6-27得由公式5-28得：因為，又，所以，則此計算符合要求。，則由公式5-27得：由公式5-28得：因為，所以則此計算符合要求。、換熱管與管板的拉脫應(yīng)力（5-28）計算結(jié)果應(yīng)滿足，GB151-1999 表26，可查得；換熱管當(dāng)量外徑；為換熱管有效長=5913。時，由公式5-28得：所以符合要求。當(dāng)時，由公式5-28得：所以滿足要求。當(dāng)時，由公式5-28得：所以滿足要求。綜上所述，浮頭管板的各參數(shù)都符合強度要求。、法蘭強度計算與校核計算（根據(jù)GB151-1999管殼式換熱器）根據(jù)

53、設(shè)計條件，法蘭材料16Mn在計算壓力，設(shè)計溫度下由GB1501998查得法蘭的許用應(yīng)力為、。對于所選的法蘭是窄面法蘭按下述規(guī)定計算：當(dāng)時，等于墊片接觸的平均直徑；當(dāng)時，等于墊片接觸的外徑減去2b。由公式5-11得：由公式5-12得：因為，所以。由GB1501998表9-2查得：，y=11MPa。墊片壓緊力（5-29）（5-30）螺栓載荷（5-31）（5-32）螺栓材料用，則許用應(yīng)力、。螺栓面積（6-45）（6-46）因為，所以（5-33）d為螺栓小徑：，則由公式5-33得：（534）（5-35）操作情況下法蘭的受力：（5-36）（5-37）（5-38）（5-39）力臂：（5-40）（5-41）（5-42）（5-43）力矩：（5-44）（5-45）（5-46）（5-47）操作情況下法蘭總力矩：（5-48）預(yù)緊情況下螺栓法蘭的受力：（5-49）力臂：（5-50）力矩：（5-51）（5-52）操作狀態(tài)：（5-53）預(yù)緊狀態(tài)：（5-54）法蘭厚度：操作狀態(tài)：（5-55）預(yù)緊狀態(tài)：（5-56）法蘭厚度取與之大者，且不小于橢圓形形封頭名義厚度的兩倍，即>，>2，所以由于管程介質(zhì)的影響，法蘭材料的取2。則法蘭的名義厚度向上圓整為80，又因為，所以法蘭厚度符合要求。所以綜上計算都符合要求。、開孔補強計算概述開孔補強設(shè)計就是指采取適當(dāng)增加殼體或接管厚度的方法將應(yīng)力集中