1、3 標(biāo)準(zhǔn)零部件的選用及主要零部件的設(shè)計(jì)3.1 法蘭的選用法蘭標(biāo)準(zhǔn)分為壓力容器法蘭標(biāo)準(zhǔn)和管法蘭標(biāo)準(zhǔn)，其尺寸和密封面的形式的確定是由法蘭的公稱直徑和公稱壓力來(lái)確定的。3.1.1 容器法蘭的選用由于長(zhǎng)頸對(duì)焊凸凹密封面法蘭，安裝時(shí)易于對(duì)中，還能有效的防治墊片擠出壓緊面，并且利于密封，適用于的壓力容器。小段的管箱與管板及筒體的連接選用如圖31所示的法蘭連接。材料選用16。 圖31 容器法蘭DN =1000,D =1215,=1110, =1097,=100, H =175, h =42, =28,=32, R =15, d =33, 對(duì)接筒體的最小厚度=14，螺栓選用48個(gè)30250，法蘭質(zhì)量為=334

2、.2對(duì)于浮動(dòng)端的管板與封頭的連接選用了帶法蘭的球冠型封頭，因此其尺寸暫不與設(shè)計(jì)，它屬于非標(biāo)準(zhǔn)件。3.1.2 管法蘭的選取 管法蘭的設(shè)計(jì)采用1997年由原化學(xué)工業(yè)部頒發(fā)的鋼質(zhì)管法蘭、墊片、緊固件標(biāo)準(zhǔn)來(lái)選取的。根據(jù)壓力不同，選用了不同的法蘭形式，具體數(shù)據(jù)見表31。如圖32和圖33所示，材料選用20號(hào)鋼。表31標(biāo)準(zhǔn)形式公稱直 徑鋼管外徑法蘭外徑法蘭厚度螺孔直徑頸的直邊高度帶頸對(duì)焊3003255152845018板式平焊300325440243950板式平焊400426540284950 圖32管法蘭 圖33 管法蘭3.2 封頭 對(duì)于封頭在前面計(jì)算時(shí)我已對(duì)此作了較粗略的說(shuō)明，根據(jù)在小端和大端都選用了標(biāo)

3、準(zhǔn)橢圓封頭。在這里給出具數(shù)據(jù)，以供下面的設(shè)計(jì)計(jì)算作參考。見表32。材料選用16MnR。 表32公稱直徑直邊高度曲面高度容積/壁厚質(zhì)量/1000402500.162141362000405001.17314511 對(duì)于浮動(dòng)端得封頭選用了帶法蘭的球冠封頭，這樣既可以節(jié)約材料，也可以減少能量的耗損，它的體積小，法蘭的厚度又薄，在我翻閱大量的資料當(dāng)中可以看到，選用帶法蘭的球冠封頭是比較成熟的，但計(jì)算過(guò)程比較復(fù)雜，這里不再闡述，如圖34所示，材料選用45號(hào)鋼。 圖34 帶法蘭球冠封頭 其中 =997， = 950， =910， 螺孔直徑為 26，共用32個(gè)的螺栓來(lái)連接。3 鞍座的設(shè)計(jì)4.1 鞍座的選取鞍

4、式支座分為輕型（代號(hào)A）和重型（代號(hào)B）兩種，同樣公稱直徑輕型鞍座比重型鞍座承載能力小，自身重量輕，根據(jù)GB/T471292,選取了輕型（A型）DN（10002000），包角帶墊板的鞍式支座。材料選用（鞍座專用鋼材），墊板材料與筒體的材料相同。對(duì)于同一型號(hào)的鞍式支座又有固定鞍座（F型）和滑動(dòng)鞍座（S型）兩種。但一般都是成對(duì)選用，即選一個(gè)F型和一個(gè)S型，以適應(yīng)溫度變化引起的伸縮，以減少溫差應(yīng)力。4.2 鞍座位置的設(shè)置4.2.1 鞍座位置的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求 對(duì)于雙支座上受均布載荷的簡(jiǎn)支梁，若梁的全長(zhǎng)為L(zhǎng)，則當(dāng)外伸端長(zhǎng)度A=0.207L時(shí)，雙支座跨距中間截面的最大彎矩和制作截面處的彎矩和支座截面處的彎

5、矩絕對(duì)值相等，從而使上述兩截面上保持等強(qiáng)度，考慮到支座處圓筒的截面處除彎矩以外的其他載荷，而且支座截面處應(yīng)力比較復(fù)雜，故常取支座處圓筒的彎矩略小于跨中間圓筒的彎矩，通常取尺寸A不超過(guò)0.2L值，為此中國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)JB鋼制臥式容器規(guī)定去A0.2L，A值最大不超過(guò)0.25L。否則由于容器外伸端的作用將使支座截面處的應(yīng)力過(guò)大。其中A為封頭切線至支座中心線之距離，L為封頭切線之距離，此外，由于封頭的抗彎剛度具有局部加強(qiáng)的作用。若支座靠近封頭，則可充分利用罐體封頭對(duì)支座處圓筒截面的加強(qiáng)作用。因此JB4731還規(guī)定了當(dāng)滿足A0.5（為圓筒的平均半徑，為圓筒的名義厚度，為了分析方便，設(shè)計(jì)中用圓筒的內(nèi)半徑代替）

6、.4.2.2 設(shè)備總長(zhǎng)的確定首先考慮換熱管的長(zhǎng)為=60000，而大端封頭的長(zhǎng)度為=540，水出口的直徑為325，并考慮到設(shè)置堰板的適當(dāng)距離，取從浮動(dòng)端管板到封頭的距離=650，管箱封頭的總長(zhǎng)考慮到再生器進(jìn)出口開孔的布強(qiáng)圈的直徑，以及容器法蘭的厚度取=740，與此取設(shè)備總長(zhǎng)+=6000+540+650+740+=8720.4.2.3 A值的確定釜式換熱器的手里主要集中在管板與換熱管一側(cè)，封頭管箱內(nèi)只有氣體，其對(duì)殼體的作用力在計(jì)算時(shí)為方便暫時(shí)可以不計(jì)，故可以近似認(rèn)為鞍座是受均布載荷作用的，依據(jù)4.2.1的說(shuō)明，取A=1200。4.3 力的計(jì)算4.3.1 重量產(chǎn)生的反力1) 設(shè)備本身的質(zhì)量 =376

7、7.08 其它附件的質(zhì)量就取為的5%，即設(shè)備的總質(zhì)量為 =（1+0.05）13767.08 =144552) 物料的質(zhì)量 由于物料本身占到了設(shè)備截面弦高1000 處，其余空間均被氣體充滿，故只要估算水的質(zhì)量就可以了。 =110273) 設(shè)備重量設(shè)備操作時(shí)總質(zhì)量 m =14455+11027 =25482 =254829.81 =249978.42N4) 支座的支反力 F= = =124989.21N 4.3.2 地震產(chǎn)生的力1) 地震引起固定端鞍座橫向推力 G 換熱器總質(zhì)量， 地震系數(shù)，。 =124989.21N2) 地震引起滑動(dòng)鞍座橫向推力 3) 地震引起固定鞍座反力 H 鞍座地班子換熱管中

8、心線的距離， 兩鞍座間的距離，。 =36761.54) 地震引起滑動(dòng)鞍座的反力 =36761.5N5) 地震引起固定鞍座測(cè)向推力 重量引起固定鞍座反力，N； =62494.6N6) 地震引起滑動(dòng)鞍座測(cè)向推力 重量引起滑動(dòng)鞍座反力，N； =62494.6N7) 地震引起固定鞍座處的彎矩 重量引起固定鞍座處殼體軸向彎矩，N = =N8) 地震引起滑動(dòng)鞍座處的彎矩 質(zhì)量引起滑動(dòng)鞍座處殼體軸向彎矩，N， 9) 地震引起兩鞍座間的彎矩 重量引起在兩支座中間最大軸向彎矩，N = =N10) 地震引起固定鞍座處測(cè)向彎矩 = =N11) 地震引起滑動(dòng)鞍座處測(cè)向彎矩 = =N4.3.3風(fēng)載產(chǎn)生的力1) 橫向有效

9、風(fēng)載荷 筒體有效寬度，=2028； 筒體有效高度，=2250； 當(dāng)?shù)赜行эL(fēng)壓，=500。 =2265.75N2) 側(cè)向有效風(fēng)載荷 設(shè)備有效長(zhǎng)度，=8500 =7481.25N3) 風(fēng)載引起固定鞍座出反力 固定鞍座處橫向風(fēng)載力，= =559.76N4) 風(fēng)載引起滑動(dòng)鞍座處反力 滑動(dòng)鞍座處橫向風(fēng)載力，= =599.76N5) 風(fēng)載引起固定鞍座處側(cè)向推力 6) 風(fēng)載引起滑動(dòng)鞍座處側(cè)向推力 B 滑動(dòng)d鞍座至有效長(zhǎng)度間距 ，近似取B=A 7) 風(fēng)載引起固定鞍座處側(cè)向彎矩 8) 風(fēng)載引起的滑動(dòng)鞍座處側(cè)向彎矩 4.3.4 熱膨脹產(chǎn)生的力1) 熱膨脹引起固定鞍座處橫向推力 基礎(chǔ)和活動(dòng)鞍座底板之間的摩擦系數(shù)，對(duì)

10、鋼取=0.8，對(duì)潤(rùn)滑板=0.1。 = 99991N2) 熱膨脹引起活動(dòng)鞍座處橫向推力 =12498.9N3) 熱膨脹引起固定鞍座處彎矩 =999911250 =4) 熱膨脹引起活動(dòng)鞍座處彎矩 =124989.91250 =5) 熱膨脹引起兩鞍座間彎矩 =124989.91250 = 4.3.5 總合力計(jì)算1) 固定鞍座處最大反力 = = 取其中最大值，即=139742.2N。2) 滑動(dòng)鞍座處最大反力 取其中最大值，即=139742.2N。3) 固定鞍座出有效殼體最大彎矩 取兩者中最大值 即。4) 滑動(dòng)鞍座處有效殼體最大彎矩 取其中最大值 即=5) 兩鞍座處有效殼體最大彎矩 取其中最大值 即。4

11、.4 應(yīng)力校核3.4.1 軸向應(yīng)力1) 兩鞍座間軸向應(yīng)力最高點(diǎn) 最低點(diǎn) P 設(shè)計(jì)壓力，Mpa； 有效厚度，=12； 內(nèi)半徑，近似取=1000。 210時(shí)，滿足要求。2) 鞍座截面處圓筒的軸向應(yīng)力頂部 底部 “扁塌”現(xiàn)象引起的抗彎模量減少系數(shù)，而其中為鞍座的有效包角，則=0.107，=0.192。 =25.35Mpa =7.99 Mpa3.4.2 切向應(yīng)力對(duì)于臥式容器來(lái)說(shuō)，切向應(yīng)力總是在支座的截面處最大，所以只需要討論支座截面處圓筒和封頭上的切向應(yīng)力。封頭與圓筒的材料相同，其有效厚度往往小于圓筒的有效厚度，故封頭中的切向應(yīng)力不會(huì)超過(guò)圓筒，不必要對(duì)封頭中的切向應(yīng)力另行校核。鞍座處殼體上剪切力 系數(shù)

12、，=1.171； 弧度，； 角度，； =13.64Mpa =0.8167.4=133.92Mpa. 故切向應(yīng)力也滿足要求，不需要再加強(qiáng)。3.4.3 周向應(yīng)力在這里周向彎取應(yīng)力與周向壓縮應(yīng)力疊加后，一起校核。 鞍座截面處圓筒最低點(diǎn)的周向應(yīng)力 鞍座寬度，周向壓縮力系數(shù)，即，因此計(jì)算滿足要求。鞍座截面上鞍座包角處的周向應(yīng)力周向彎矩系數(shù)，0.0528即，計(jì)算滿足要求。3.5 結(jié)論綜上所述，所選鞍座完全符合承載要求。封頭的強(qiáng)度計(jì)算（封頭的設(shè)計(jì)參照第八章第二節(jié)p175-185）。塔體封頭壁厚計(jì)算按照GB150-1998鋼制壓力容器式7-1計(jì)算壁厚： （4-3）式中 ：塔體封頭的理論計(jì)算壁厚，mmpc：塔體

13、的計(jì)算壓力，MPaDi：塔體內(nèi)徑，mm：鋼板在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力，MPa：焊接接頭系數(shù)；名義厚度： ； ；式中 ：名義厚度；C1：腐蝕裕量；C2：鋼板負(fù)偏差；：圓整量；：有效厚度；查表化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)表8-7=170 MPapc：取塔體的設(shè)計(jì)壓力，0.11 MPa焊縫為雙面焊，100%射線檢測(cè)，取=1 代入數(shù)據(jù)到式（4-3）得： =0.59 mmC1 =1 mmC2 =0 mm代入數(shù)據(jù)到式（4-2）得：名義厚度： = 2 mm按標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭最小厚度min 0.15%Di要求 取 = 6 mm查化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)(p196)選標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭JB/T4746-2002封頭直邊高度h0取25mm 封頭高度h取450mm裙座的軸向穩(wěn)定性校核裙座的軸向穩(wěn)定性校核：參照化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)p442圖17-21確定裙座各項(xiàng)尺寸，查取相關(guān)許用應(yīng)力。根據(jù)化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)p242進(jìn)行裙座的軸向穩(wěn)定性校核。座圈的壓應(yīng)力校核 m封頭=1202=240 kg（p197）m筒體=2672