畢業(yè)設(shè)計---u型管換熱器的設(shè)計

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　換熱器是石油、化工、動力食品以及其它許多工業(yè)部門的通用設(shè)備，在生產(chǎn)中占有重要地位。在化工生產(chǎn)中，換熱器可以作為加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器和再沸器，應(yīng)用十分廣泛。換熱器種類很多，但根據(jù)冷熱流體熱量交換的原理和方式，基本可分三大類，即間壁式、混合式和蓄熱式。間壁式換熱器中的U型管式換熱器在化工生產(chǎn)中較為常用。本設(shè)計是關(guān)于U型管換

2、熱器的設(shè)計，用冷卻水冷卻低壓蒸汽。根據(jù)最新的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合傳統(tǒng)的設(shè)計方法，經(jīng)過結(jié)構(gòu)設(shè)計、強度校核以及換熱器的制造、檢驗、安裝、維修等步驟，完成了該設(shè)計。其中結(jié)構(gòu)設(shè)計主要包括管箱、圓筒、管板、折流板、防沖擋板、旁路擋板、接管和法蘭、容器法蘭、支座等的設(shè)計；強度校核包括筒體、封頭、墊片、管箱短節(jié)、開孔補強、法蘭、管板的校核。</p><p>　　關(guān)鍵詞：換熱器 U型管 設(shè)計 校核 </p>

3、<p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The abstract heat interchanger is the petroleum, chemical, power foodas well as other many industry sector's general purpose equipment,holds the important

4、status in the production. In the chemicalproduction, the heat interchanger may as the heater, the chiller, thecondenser, the evaporator and boiling, the application really for isagain widespread. Heat interchanger type v

5、ery many, but acts accordingto the cold heat flow body interchange of heat the principle and theway, is basic may divide thre</p><p>　　Key word: Heat interchanger U tube design examination</p>

6、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　目錄III</b></p><p><b>　　緒論1</b></p>&l

7、t;p><b>　　設(shè)計任務(wù)書3</b></p><p>　　第一章 殼程圓筒計算4</p><p>　　1.1 計算條件4</p><p>　　1.2 厚度及重量計算4</p><p>　　1.3 壓力實驗時應(yīng)力校核5</p><p>　　1.4 壓力及應(yīng)力計算5</p&

8、gt;<p>　　第二章 前端管箱筒體計算6</p><p>　　2.1 計算條件6</p><p>　　2.2 厚度及重量計算6</p><p>　　2.3 壓力試驗時應(yīng)力校核6</p><p>　　2.4 壓力及應(yīng)力計算7</p><p>　　第三章 前端管箱封頭計算7</p>

9、<p>　　3.1 計算條件7</p><p>　　3.2 厚度及重量計算8</p><p>　　3.3 壓力計算8</p><p>　　第四章 后端管箱封頭計算9</p><p>　　4.1 計算條件9</p><p>　　4.2 厚度及重量計算9</p><p>　

10、　4.3 壓力計算10</p><p>　　第五章 筒體法蘭計算10</p><p>　　5.1 設(shè)計條件10</p><p>　　5.2 螺栓受力計算11</p><p>　　5.3 力矩計算12</p><p>　　5.4 螺栓間距校核12</p><p>　　5.5 形狀常數(shù)確

11、定13</p><p>　　5.6 法蘭應(yīng)力校核13</p><p>　　第六章 前端管箱法蘭計算14</p><p>　　6.1 設(shè)計條件14</p><p>　　6.2 螺栓受力計算15</p><p>　　6.3 力矩計算16</p><p>　　6.4 螺栓間距校核16&l

12、t;/p><p>　　6.5 形狀常數(shù)確定17</p><p>　　6.6 法蘭應(yīng)力校核17</p><p>　　第七章 管板及換熱管計算18</p><p><b>　　7.1 管板18</b></p><p>　　7.1.1設(shè)計條件18</p><p>　　7.1

13、.2 管板各個參數(shù)19</p><p>　　7.2 換熱管20</p><p>　　7.2.1 計算條件20</p><p>　　7.2.2 參數(shù)計算20</p><p>　　7.2.3 管板厚度或管板應(yīng)力計算 （a型）21</p><p>　　7.2.4 換熱管軸向應(yīng)力計算及校核21</p>

14、<p>　　7.2.5 換熱管與管板連接拉脫力校核22</p><p>　　第八章 開孔補強計算22</p><p>　　8.1 接管A.C.D 22</p><p>　　8.1.1 設(shè)計條件22</p><p>　　8.1.2 開孔補強計算23</p><p>　　8.2 接管Ｂ24</

15、p><p>　　8.2.1 設(shè)計條件24</p><p>　　8.2.2 開孔補強計算25</p><p>　　8.3 接管E26</p><p>　　8.3.1 設(shè)計條件26</p><p>　　8.3.2 開孔補強計算27</p><p><b>　　設(shè)計小結(jié)29</

16、b></p><p><b>　　參考文獻30</b></p><p><b>　　緒論</b></p><p><b>　　換熱器及其研究現(xiàn)狀</b></p><p>　　換熱器是一種廣泛使用的工藝設(shè)備，在煉油、化工行業(yè)中是主要的工藝設(shè)備之一。因此，換熱器的研究倍受重

17、視。從換熱器的設(shè)計、制造、結(jié)構(gòu)改進到傳熱機理的實驗研究一直都在進行。換熱器是節(jié)約能源的有效設(shè)備，在七十年代發(fā)生能源危機以來，更是倍收重視。</p><p>　　1.1近年來換熱器及其傳熱技術(shù)的現(xiàn)狀：</p><p>　　目前世界上每年發(fā)表的有關(guān)傳熱及換熱設(shè)備方向的文獻約在六千篇以上，研究的重點是傳熱機理、傳熱強化、兩相流模擬及測試技術(shù)、計算機應(yīng)用和開發(fā)、以及與能源利用和環(huán)境保護有關(guān)的新型高

18、效換熱器。一種新的動向：從數(shù)學(xué)模擬出發(fā)，用數(shù)學(xué)方法推導(dǎo)出精確的計算公式。</p><p>　　1.2計算機的應(yīng)用：</p><p>　　應(yīng)用計算機不僅節(jié)省人力，提高效率，而且可進行最優(yōu)化設(shè)計和控制，使其達到最大技術(shù)經(jīng)濟性，例如：美國帕斯卡煉油廠常減壓裝置的原油換熱系統(tǒng)，采用了換熱系統(tǒng)的最佳設(shè)計及其改進措施，平均傳熱系數(shù)達到445K卡/平方米*小時*度。傳熱分析.應(yīng)力分析.信息儲存與檢索，以

19、及模擬和控制均編有程序，有些程序從工藝設(shè)計開始直到繪出圖紙只需要十幾分鐘即可完成。</p><p>　　1.3高溫高壓換熱器的進展：</p><p>　　隨著工藝的進展和大型裝置的出現(xiàn)，大型高壓換熱器的使用越來越多，煉油廠加氫換熱器就是一個例子。今年來，高溫高壓換熱器的結(jié)構(gòu).材料和制造方面都有一些發(fā)展，管箱結(jié)構(gòu)和密封結(jié)構(gòu)均有一些改進，管子進口區(qū)的熱防護獲得一些改善。</p>

20、<p>　　1.4大力發(fā)展的振動的研究：</p><p>　　換熱器大型化的一個復(fù)雜的問題就是管束的震動。大型換熱器在高速下極易產(chǎn)生振動，使管子破裂，損壞設(shè)備的基礎(chǔ)和管路，同時產(chǎn)生噪音。關(guān)于振動問題，人們正在大力的進行研究，現(xiàn)以能夠預(yù)測振動的自振頻率，在設(shè)計中可以確定適宜的流速范圍，以防止流體的激振。在設(shè)計上也采用一些防振措施克服管件的振動，延長使用壽命。</p><p>　　1

21、.5發(fā)展強化傳熱管：</p><p>　　傳熱管是管殼式換熱器的主要傳熱元件，國外對傳熱管的研究十分重視，通過改進傳熱管的性能，提高換熱管的性能，強化傳熱管的方法主要有兩種：一是盡量擴大傳熱面積，但又不過分增大流體阻力。如將管子內(nèi)外表面軋制成各種不同的表面形狀，如翅片管.螺紋管等。另一種是改善傳熱表面的性能，使之符合傳熱機理的要求，有充分發(fā)揮其特點。如單.雙面縱槽管.周向波紋管.螺旋波紋管等。</p>

22、<p><b>　　1.6采用新材料：</b></p><p>　　由于工藝條件的要求，新材料被廣泛應(yīng)用。在換熱器制造中，鈦具有很高的抗腐蝕性能，高的強度極限和屈服極限，且比重小，重量輕，又有一定的抗污塞性，在西德的含氯溶液中采用了鈦制換熱器，在煉油廠中使用了鈦制冷卻器和冷凝器。滲鋁管換熱器及鍍鋅管換熱器的使用也日益增多，非金屬方面最具有代表性的材料是聚四氟乙烯材料，它的抗腐蝕

23、性.抗污性能好，得到了廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　1.7熱管換熱器的使用：</p><p>　　換管是用小的表面積傳遞大的熱量，體現(xiàn)了一種優(yōu)良的設(shè)計方法。熱管是六七十年代中期在宇航工業(yè)中發(fā)展起來的新型傳熱元件，于七十年代進入民用工業(yè)，由于具有高效率.壓力小.結(jié)構(gòu)簡單.緊湊性好等優(yōu)點，發(fā)展叫我迅速。1979年美國卡特斯堡煉油廠的重整加熱爐上使用了熱量為80萬/小時的熱管換熱器。<

24、/p><p>　　考慮加工、造價、 清洗三方面因素，所以選擇U形管換熱器作為我的設(shè)計類型。</p><p><b>　　2、U型管換熱器</b></p><p>　　它是將管子彎成U形，管子兩端固定在同一塊管板上。由于殼體與管子分開，可以不考慮熱膨脹。因U形管式換熱器只有一快管板，且無浮頭，所以結(jié)構(gòu)簡單，造價比其它換熱器便宜，管束可以從殼體內(nèi)抽出，

25、管外便于清洗，但管內(nèi)清洗困難，所以管內(nèi)的介質(zhì)必須清潔及不易結(jié)垢的物料。由于傳熱管的結(jié)構(gòu)形式關(guān)系，管子的更換除外側(cè)一層外，內(nèi)部管子大部分不可能更換，管束中心部分存在空隙，所以流體易走短路，影響傳熱效果。而且管板上排列的管子較少，結(jié)構(gòu)不緊湊。U型管的彎路部分曲率不同，管子長度不一，因而物料分布不如固定管板式換熱器均勻。管子因滲漏而堵死后將造成傳熱面積的損失。</p><p>　　U型管式換熱器，一般使用于高溫高壓的情

26、況下。尤其使用在壓力較高的情況下，在彎管段的壁厚要加厚，以彌補彎管后管壁的減薄。</p><p>　　如殼程需要經(jīng)常清洗管束，則要求采用正方形排列，一般情況下都按三角形排列，管程為偶數(shù)程</p><p>　　殼程內(nèi)可按工藝要求裝置折流板，縱向隔板等，折流板由拉桿固定，以提高換熱設(shè)備傳熱效果?？v向隔板是一矩形平板，安裝在平行于傳熱管方向（縱向隔板按工藝要求決定）。以增加殼側(cè)介質(zhì)流速。<

27、/p><p><b>　　設(shè)計任務(wù)書</b></p><p>　　設(shè)計題目: 蒸汽凝液冷凝器設(shè)計</p><p>　　設(shè)計要求：1.型式與規(guī)格：臥室，ID500x500mm</p><p>　　2.換熱面積：30m2</p><p>　　3.殼程：進口：低壓蒸汽</p><p>

28、;　　操作溫度99.6，設(shè)計溫度：200</p><p>　　操作壓力0.1MPa,質(zhì)量流率2545kg/h</p><p><b>　　出口：凝液</b></p><p>　　操作溫度99.5，設(shè)計溫度：200</p><p>　　操作壓力0.1MPa,質(zhì)量流率2545kg/h</p><p>

29、　　4.管程：進口：冷卻水</p><p>　　操作溫度30，設(shè)計溫度：70</p><p>　　操作壓力0.5MPa,質(zhì)量流率162641kg/h</p><p><b>　　出口：冷卻水</b></p><p>　　操作溫度40，設(shè)計溫度：70</p><p>　　操作壓力0.48MPa,質(zhì)量

30、流率162641kg/h</p><p>　　第一章 殼程圓筒計算</p><p><b>　　1.1計算條件</b></p><p>　　計算壓力 2.00MPa</p><p>　　設(shè)計溫度 t=200.00</p><p>　　內(nèi)徑

31、 500.00mm</p><p>　　材料 20R(熱軋) (板材)</p><p>　　鋼板負偏差 C=0.00mm</p><p>　　腐蝕裕量 C=1.50mm</p><p>　　焊接接頭系數(shù)

32、=0.85</p><p>　　1.2 厚度及重量計算</p><p>　　由（GB150-1998表4-1）查得 </p><p>　　試驗溫度許用應(yīng)力 []=133.00MPa</p><p>　　設(shè)計溫度許用應(yīng)力 []=123.00MPa</p><p>　　試驗溫度下屈服點

33、=245.00MPa</p><p>　　計算厚度 由 （GB150-1998式5-1）知：</p><p><b>　　=mm</b></p><p>　　有效厚度 mm</p><p>　　名義厚度 mm</p><p>　　重量 G=

34、339.58Kg</p><p>　　1.3壓力實驗時應(yīng)力校核</p><p>　　試驗壓力值 由（GB150-1998式3-3）知：</p><p><b>　　Mpa </b></p><p>　　壓力實驗允許通過的應(yīng)力水平</p><p><b>　　MPa</b>&

35、lt;/p><p>　　試驗壓力下圓筒的應(yīng)力 由（GB150-1998式3-4）知：</p><p><b>　　MPa</b></p><p>　　由于校核條件是 </p><p>　　所以符合壓力條件 合格</p><p>　　1.4壓力及應(yīng)力計算</

36、p><p>　　最大允許工作壓力 由（GB150-1998式5-4）知：</p><p><b>　　Mpa</b></p><p>　　設(shè)計溫度下計算壓力 由（GB150-1998式5-2）知：</p><p><b>　　MPa </b></p><p>　　校核條件是

37、 MPa</p><p><b>　　驗證合格</b></p><p>　　第二章 前端管箱筒體計算</p><p><b>　　2.1 計算條件</b></p><p>　　計算壓力 P=2.00 MPa</p><p>　　設(shè)計溫度

38、 t=70.00 </p><p>　　內(nèi)徑 =500.00 mm</p><p>　　材料 20R(熱軋) (板材)</p><p>　　鋼板負偏差 C=0.00 mm</p><p>　　腐蝕裕量 C=1.

39、50 mm</p><p>　　焊接接頭系數(shù) =0.85</p><p>　　2.2 厚度及重量計算</p><p>　　查（GB150-1998表4-1）得：</p><p>　　試驗溫度許用應(yīng)力 []=133.00 MPa</p><p>　　設(shè)計溫度許用應(yīng)力 []=133.0

40、0 MPa</p><p>　　試驗溫度下屈服點 =245.00 MPa</p><p>　　計算厚度 由（GB150-1998式5-1）知：</p><p><b>　　=mm </b></p><p>　　有效厚度 mm</p><p>　　名義厚度

41、 mm</p><p>　　重量 G=56.60Kg</p><p>　　2.3壓力試驗時應(yīng)力校核</p><p>　　試驗壓力值 由（GB1501998式3-3）知：</p><p><b>　　Mpa </b></p><p>　　壓力試

42、驗允許通過的應(yīng)力水平</p><p><b>　　MPa</b></p><p>　　試驗壓力下圓筒的應(yīng)力 由（GB150-1998式3-7）知：</p><p><b>　　Mpa </b></p><p>　　由于校核條件是 </p><p>

43、　　所以符合壓力條件 合格</p><p>　　2.4壓力及應(yīng)力計算</p><p>　　最大允許工作壓力 由（GB150-1998式5-4）知： </p><p><b>　　MPa</b></p><p>　　設(shè)計溫度下計算壓力 由（GB150-1998式5-2）知： </p>

44、<p><b>　　MPa</b></p><p>　　校核條件是 MPa</p><p><b>　　驗證合格</b></p><p>　　第三章 前端管箱封頭計算</p><p><b>　　3.1計算條件</b></p>&

45、lt;p>　　計算壓力 2.00MPa</p><p>　　設(shè)計溫度 t=70.00</p><p>　　內(nèi)徑 500.00mm</p><p>　　曲面高度 =125.00mm</p><p>　　材料

46、 20R(熱軋) (板材)</p><p>　　鋼板負偏差 0.00mm</p><p>　　腐蝕裕量 1.50mm</p><p>　　焊接接頭系數(shù) 0.85</p><p>　　3.2厚度及重量計算</p><p>　　查（GB150-1

47、998表4-1）得：</p><p>　　試驗溫度許用應(yīng)力 []=133.00MPa</p><p>　　設(shè)計溫度許用應(yīng)力 []=133.00MPa</p><p>　　計算厚度 由（GB150-1998式5-1）知： </p><p><b>　　mm </b></p>&l

48、t;p>　　名義厚度 mm</p><p>　　有效厚度 mm </p><p>　　最小厚度 mm 滿足最小厚度要求 </p><p><b>　　合格</b></p><p>　　重量 G=24.74Kg</p&

49、gt;<p><b>　　3.3壓力計算</b></p><p>　　最大允許工作壓力 由（GB150-1998式5-4）知： </p><p><b>　　MPa</b></p><p>　　滿足條件要求 合格</p><p>　　第四章 后端管箱封頭計算<

50、;/p><p><b>　　4.1計算條件</b></p><p>　　計算壓力 2.00MPa</p><p>　　設(shè)計溫度 t=70.00</p><p>　　內(nèi)徑 500.00mm</p><p>　　曲面高度

51、 =125.00mm</p><p>　　材料 20R(熱軋) (板材)</p><p>　　鋼板負偏差 0.00mm</p><p>　　腐蝕裕量 1.50mm</p><p>　　焊接接頭系數(shù) 0.85</p

52、><p>　　4.2厚度及重量計算</p><p>　　查（GB150-1998表4-1）得：</p><p>　　試驗溫度許用應(yīng)力 []=133.00MPa</p><p>　　設(shè)計溫度許用應(yīng)力 []=123.00MPa</p><p>　　計算厚度 由（GB150-1998式5-1）知：

53、 </p><p><b>　　mm </b></p><p>　　名義厚度 mm</p><p>　　有效厚度 mm </p><p>　　最小厚度 mm</p><p>　　滿足最小厚度要求 合格</p><p>　　重量

54、 G=24.74Kg</p><p><b>　　4.3壓力計算</b></p><p>　　最大允許工作壓力 由（GB150-1998式5-4）知：</p><p><b>　　MPa</b></p><p>　　滿足條件要求 合格</p&

55、gt;<p>　　第五章 筒體法蘭計算</p><p>　　由《壓力容器設(shè)計手冊》第674頁知：</p><p>　　DN=500mm，PC=2MPa。先假定公稱壓力PN=2.5MPa。取用材料為20?？捎伞秹毫θ萜髟O(shè)計手冊》第696頁知道?？梢赃x取“長頸對焊法蘭”或“乙型平焊法蘭”。又由《壓力容器設(shè)計手冊》知道。這兩種法蘭最大允許工作壓力均小于2MPa。所以選取PN=2.

56、5MPa不合格。選取PN=4MPa時“長頸對焊法蘭”的最大允許工作壓力為2.90MPa?！耙倚推胶阜ㄌm”的最大允許工作壓力為2.97MPa。這里選取“長頸對焊法蘭”。法蘭相關(guān)尺寸可由《壓力容器設(shè)計手冊》第688頁查得。</p><p><b>　　5.1設(shè)計條件</b></p><p>　　設(shè)計壓力 P=2MPa</p>&l

57、t;p>　　計算壓力 MPa</p><p>　　設(shè)計溫度 t=200.00</p><p>　　軸向外力載荷 F=0.0 N</p><p>　　外力矩 M=0.0 N mm</p><p>　　殼體 材料名稱

58、 20R（熱軋）</p><p>　　許用應(yīng)力 123.0MPa</p><p>　　法蘭 材料名稱 20</p><p>　　許用應(yīng)力 130.0 MPa</p><p><b>　　104.0 MPa</b></p><p>　　螺栓 材料名

59、稱 40MnB</p><p>　　許用應(yīng)力 212.0 MPa</p><p><b>　　180.0 MPa</b></p><p>　　公稱直徑 24.0 mm</p><p>　　螺栓根徑 20.8 mm</p><p>　　

60、數(shù)量 n= 24 個</p><p>　　墊片 材料類型 軟墊片（非金屬墊片）</p><p>　　由（GB150-1998第94頁9.5.1）知：</p><p>　　結(jié)構(gòu)尺寸 500.0mm 660.0mm</p><p>　　615.0mm 565.0 mm</p>

61、<p>　　525.0mm 160. mm</p><p>　　22.5 mm 31.5 mm</p><p>　　h=35.0 mm 26.0 mm</p><p>　　N=20 m=3.0mm</p><p>　　y=69MPa b=8.0mm</p><p>&

62、lt;b>　　549.0mm</b></p><p>　　壓緊面形狀 1a, 1b</p><p>　　b= </p><p><b>　　5.2螺栓受力計算</b></p><p>　　預(yù)緊狀態(tài)下需要最小螺栓載荷 由（GB150-1998式9-4）知：</p&g

63、t;<p><b>　　N</b></p><p>　　操作狀態(tài)下需要最小螺栓載荷 由（GB150-1998式9-5）知：</p><p><b>　　N</b></p><p><b>　　所需螺栓總截面積</b></p><p>　　實際使用螺栓總截面積<

64、;/p><p><b>　　5.3力矩計算</b></p><p>　　由（GB150-1998表9-6）知：</p><p><b>　　N</b></p><p><b>　　內(nèi)壓： Nmm</b></p><p><b>　　螺栓預(yù)緊情況下&

65、lt;/b></p><p>　　計算力矩與中大者 </p><p><b>　　5.4螺栓間距校核</b></p><p>　　實際間距 </p><p>　　由（GB150-1998表9-3）知：</p><p>　　最小間距 mm

66、</p><p>　　由（GB150-1998式9-3）知：</p><p>　　最大間距 </p><p><b>　　5.5形狀常數(shù)確定</b></p><p>　　由（GB150-1998表9-6）知：</p><p>　　由K查表得9-5得 T=1.789

67、 Z=3.694 Y=7.145 U=7.851</p><p>　　整體法蘭 查圖9-3和圖9-4 </p><p>　　0.85944 </p><p><b>　　查圖9-7由得</b></p><p>　　=572246.8

68、 </p><p><b>　　5.6法蘭應(yīng)力校核</b></p><p>　　軸向應(yīng)力 </p><p>　　計算值 </p><p>　　許用值 MPa或MPa <

69、;/p><p><b>　　合格</b></p><p>　　徑向應(yīng)力 </p><p>　　計算值 </p><p>　　許用值 MPa </p><p><b>　　合格</b></p><

70、;p>　　切向應(yīng)力 </p><p>　　計算值 </p><p>　　許用值 MPa </p><p><b>　　合格</b></p><p>　　綜合應(yīng)力 </p><p><b>　　

71、MPa</b></p><p><b>　　合格</b></p><p>　　第六章 前端管箱法蘭計算</p><p><b>　　6.1設(shè)計條件</b></p><p>　　設(shè)計壓力 P=2MPa</p><p>　　計算壓力

72、 MPa</p><p>　　設(shè)計溫度 t=70.00</p><p>　　軸向外力載荷 F=0.0 N</p><p>　　外力矩 M=0.0 N mm</p><p>　　殼體 材料名稱 20R（熱軋）</p>

73、<p>　　許用應(yīng)力 133.0MPa</p><p>　　法蘭 材料名稱 20</p><p>　　許用應(yīng)力 130.0 MPa</p><p><b>　　123.1 MPa</b></p><p>　　螺栓 材料名稱 40MnB<

74、;/p><p>　　許用應(yīng)力 212.0 MPa</p><p><b>　　197.6MPa</b></p><p>　　公稱直徑 24.0 mm</p><p>　　螺栓根徑 20.8 mm</p><p>　　數(shù)量 n= 2

75、4 個</p><p>　　墊片 材料類型 軟墊片（非金屬墊片）</p><p>　　由（GB150-1998第94頁9.5.1）知：</p><p>　　結(jié)構(gòu)尺寸 500.0mm 660.0mm</p><p>　　615.0mm 565.0 mm</p><p>　　525.0m

76、m 16.0 mm</p><p>　　22.5 mm 31.5 mm</p><p>　　h=35.0 mm 26.0 mm</p><p>　　N=20 m=3.0mm</p><p>　　y=69MPa b=8.0mm</p><p><b>　　549.0mm&l

77、t;/b></p><p>　　壓緊面形狀 1a, 1b</p><p>　　b= </p><p><b>　　6.2螺栓受力計算</b></p><p>　　預(yù)緊狀態(tài)下需要最小螺栓載荷 由（GB150-1998式9-4）知：</p><p><b&

78、gt;　　N</b></p><p>　　操作狀態(tài)下需要最小螺栓載荷 由（GB150-1998式9-5）知：</p><p><b>　　N</b></p><p><b>　　所需螺栓總截面積</b></p><p>　　實際使用螺栓總截面積</p><p>&

79、lt;b>　　6.3力矩計算</b></p><p>　　由（GB150-1998表9-6）知：</p><p><b>　　N</b></p><p><b>　　內(nèi)壓： Nmm</b></p><p><b>　　螺栓預(yù)緊情況下</b></p>

80、<p>　　計算力矩與中大者 </p><p><b>　　6.4螺栓間距校核</b></p><p>　　實際間距 </p><p>　　由（GB150-1998表9-3）知：</p><p>　　最小間距 mm </p><p&g

81、t;　　由（GB150-1998式9-3）知：</p><p>　　最大間距 </p><p><b>　　6.5形狀常數(shù)確定</b></p><p>　　由（GB150-1998表9-6）知：</p><p>　　由K查表得9-5得 T=1.789 Z=3.694 Y

82、=7.145 U=7.851</p><p>　　整體法蘭 查圖9-3和圖9-4 0.85944 </p><p>　　松式法蘭 查圖9-5和圖9-6 </p><p><b>　　查圖9-7由得</b></p><p>　　

83、=572246.8 </p><p><b>　　6.6法蘭應(yīng)力校核</b></p><p>　　軸向應(yīng)力 </p><p>　　計算值 </p><p>　　許用值

84、 MPa或MPa </p><p><b>　　合格</b></p><p>　　徑向應(yīng)力 </p><p>　　計算值 </p><p>　　許用值 MPa </p><p><b>　　合格</b>

85、;</p><p>　　切向應(yīng)力 </p><p>　　計算值 </p><p>　　許用值 MPa </p><p><b>　　合格</b></p><p>　　綜合應(yīng)力 </p><p

86、>　　計算值 </p><p>　　許用值 MPa </p><p>　　法蘭校核結(jié)果 合格</p><p>　　第七章 管板及換熱管計算</p><p><b>　　7.1管板</b></p><p><b

87、>　　7.1.1設(shè)計條件</b></p><p>　　殼程設(shè)計壓力 2.0MPa</p><p>　　管程設(shè)計壓力 2.0MPa</p><p>　　殼程設(shè)計溫度 =200</p><p>　　管程設(shè)計溫度 MPa</p&

88、gt;<p>　　殼程筒體壁厚 10mm</p><p>　　管程筒體壁厚 10mm</p><p>　　殼程筒體腐蝕裕量 C=1.50</p><p>　　管程筒體腐蝕裕量 C=1.50</p><p>　　換熱管公稱直徑 &l

89、t;/p><p>　　換熱管使用場合 一般場合</p><p>　　管板與法蘭或圓筒連接方式 a型</p><p>　　換熱管與管板連接方式 焊接</p><p>　　7.1.2管板各個參數(shù)</p><p>　　由（GB151-1999第28-35頁）知：</p><p>

90、;　　材料名稱 20R(熱軋) (板材)</p><p>　　名義厚度 mm</p><p>　　強度削弱系數(shù) </p><p>　　剛度削弱系數(shù) </p><p>　　材料泊松比 </p>

91、<p>　　隔板面積 </p><p>　　換熱管與管板脹接長度 I=3.50mm</p><p>　　設(shè)計溫度下管板材料彈性模量 MPa</p><p>　　設(shè)計溫度下管板材料許用應(yīng)力MPa</p><p>　　許用拉脫力 </p><p&g

92、t;　　設(shè)計溫度下許用應(yīng)力 123MPa</p><p>　　殼程側(cè)結(jié)構(gòu) 深 =6.00mm</p><p>　　管程側(cè)隔板 深 mm</p><p>　　殼程腐蝕裕量 mm</p><p>　　管程腐蝕裕量 mm</p>&

93、lt;p><b>　　7.2換熱管</b></p><p><b>　　7.2.1計算條件</b></p><p>　　材料名稱 10（熱軋）</p><p>　　管子外徑d=19.00mm</p><p>　　管子壁厚 mm

94、</p><p>　　由《壓力容器設(shè)計手冊》第571頁知：</p><p>　　U型管根數(shù) n=109</p><p>　　由《壓力容器設(shè)計手冊》第569頁知：</p><p>　　換熱管中心距 S=25.00mm</p><p>　　設(shè)計溫度下?lián)Q熱管材料許用應(yīng)

95、力MPa</p><p><b>　　7.2.2參數(shù)計算</b></p><p>　　管板布管區(qū)面積 由（GB151-1999第28頁）知：</p><p><b>　?。ㄈ切团帕校?lt;/b></p><p>　　一根換熱管管壁金屬橫截面積</p><p><b>

96、　　a==106.81</b></p><p>　　由（GB151-1999第36頁）知：</p><p>　　管板布管區(qū)當(dāng)量直徑 </p><p>　　由（GB151-1999第30頁）知：</p><p><b>　　半徑 a型 </b></p><p><b>　

97、　系數(shù)</b></p><p><b>　　系數(shù) 按和查圖所得</b></p><p><b>　　系數(shù) 按和查圖所得</b></p><p>　　殼程圓筒與法蘭或凸緣的旋轉(zhuǎn)剛度參數(shù)</p><p><b>　　a d型 =0</b></p><

98、p>　　管箱圓筒與法蘭或凸緣的旋轉(zhuǎn)剛度參數(shù)</p><p><b>　　a c型 =0</b></p><p>　　管板邊緣旋轉(zhuǎn)剛度參數(shù)</p><p><b>　　a 型 =0</b></p><p><b>　　旋轉(zhuǎn)剛度無量剛系數(shù)</b></p><

99、;p><b>　　=， </b></p><p>　　系數(shù) 按和查（GB151-1999第43頁圖19）分別得： </p><p>　　=0。2563 =0。0958 =0。0000</p><p>　　7.2.3管板厚度或管板應(yīng)力計算 （a型）</p><p>　　管板計算厚度 由（GB151-

100、1999第31頁）知：</p><p><b>　　管板的名義厚度</b></p><p><b>　　結(jié)論：合格</b></p><p>　　7.2.4換熱管軸向應(yīng)力計算及校核</p><p>　　由（GB151-1999第32頁）知：</p><p><b>　

101、　分三種計算工況</b></p><p>　　1．只有殼程設(shè)計壓力，管程設(shè)計壓力 </p><p><b>　　合格</b></p><p>　　2只有管程設(shè)計壓力，殼程設(shè)計壓力=0</p><p><b>　　合格</b></p><p>　　3殼程設(shè)計壓力，

102、管程設(shè)計壓力</p><p><b>　　合格</b></p><p>　　7.2.5換熱管與管板連接拉脫力校核</p><p>　　拉脫力 由（GB151-1999第32頁）知： </p><p>　　q= 合格</p><p>　　重量：68.65 Kg</p&g

103、t;<p>　　第八章 開孔補強計算</p><p>　　8.1接管A.C.D </p><p><b>　　8.1.1設(shè)計條件</b></p><p>　　計算壓力 MPa</p><p>　　設(shè)計溫度 t=200.00</p>&l

104、t;p>　　殼體型式 圓形筒體</p><p>　　殼體材料名稱及類型 20R(熱軋) (板材)</p><p>　　殼體開孔處焊接接頭系數(shù) </p><p>　　殼體內(nèi)直徑 mm </p><p>　　殼體開孔處名義厚度 mm</p><

105、p>　　殼體厚度負偏差 mm</p><p>　　殼體腐蝕裕量 mm</p><p>　　殼體材料許用應(yīng)力 MPa</p><p>　　接管實際外伸長度 88mm</p><p>　　接管實際內(nèi)伸長度 0mm</p><p>　　接管焊接接頭

106、系數(shù) 1</p><p>　　接管腐蝕裕量 1.5mm</p><p>　　接管厚度負偏差 1.25mm</p><p>　　接管材料許用應(yīng)力 123MPa</p><p>　　8.1.2開孔補強計算 </p><p>　　殼體計算厚度（查GB

107、150-1998表7-2得）</p><p>　　mm </p><p>　　接管計算厚度 由（GB150-1998式8-2）知： </p><p><b>　　mm</b></p><p>　　補強圈強度削弱系數(shù) </p><p>　　接管材

108、料強度削弱系數(shù) </p><p>　　開孔直徑 d=mm </p><p>　　d=204。6 mm<mm 滿足等面積法開孔補強計算的運用條件，故可用等面積法進行開孔補強計算。</p><p><b>　　接管有效厚度 mm</b></p><p><b>　　有效補

109、強范圍：</b></p><p>　　補強區(qū)有效寬度 由（GB150-1998式8-7）知：</p><p><b>　　mm</b></p><p>　　mm </p><p>　　取兩者中大值 B=409.2mm</p><p><b>　　有效高

110、度： </b></p><p>　　外側(cè)有效高度 由（GB150-1998式8-8）知：</p><p><b>　　取小值 故</b></p><p>　　內(nèi)側(cè)有效高度 由（ GB150-1998式8-9）知：</p><p><b>　　取小值 故</b></p>

111、<p>　　封頭有效厚度 mm</p><p>　　開孔削弱所需的補強面積 由（GB150-1998第76頁）知：</p><p><b>　　=mm </b></p><p>　　殼體多余金屬面積 由（GB150-1998第77頁）知： </p><p>　　接管多余金屬面積由（GB15

112、0-1998第77頁）知： </p><p>　　補強區(qū)內(nèi)的焊縫面積 mm</p><p>　　mm，大于，所以補強滿足要求，不需要另加補強。</p><p><b>　　8.2接管Ｂ</b></p><p><b>　　8.2.1設(shè)計條件</b></p><p

113、>　　計算壓力 MPa</p><p>　　設(shè)計溫度 t=200.00</p><p>　　殼體型式 圓形筒體</p><p>　　殼體材料名稱及類型 20R(熱軋) (板材)</p><p>　　殼體開孔處焊接接頭系數(shù) </p>

114、<p>　　殼體內(nèi)直徑 mm </p><p>　　殼體開孔處名義厚度 mm</p><p>　　殼體厚度負偏差 mm</p><p>　　殼體腐蝕裕量 mm</p><p>　　殼體材料許用應(yīng)力 MPa</p><p>

115、;　　接管實際外伸長度 120mm</p><p>　　接管實際內(nèi)伸長度 0mm</p><p>　　接管焊接接頭系數(shù) 1</p><p>　　接管腐蝕裕量 1.5mm</p><p>　　接管厚度負偏差 1.0 mm</p><p>　　接管材料

116、許用應(yīng)力 123Mpa</p><p>　　8.2.2開孔補強計算 </p><p>　　殼體計算厚度：查GB150-1998表7-2得 查GB150-1998表4-1 20R 表4-3 20管材（GB8163）</p><p><b>　　mm </b></p><p>　　接管計

117、算厚度 由（GB150-1998式8-2）知：</p><p><b>　　mm</b></p><p>　　補強圈強度削弱系數(shù) </p><p>　　接管材料強度削弱系數(shù) </p><p>　　開孔直徑 d=mm </p><p>

118、　　d=77.9 mm<mm 滿足等面積法開孔補強計算的運用條件，故可用等面積法進行開孔補強計算。</p><p><b>　　接管有效厚度 mm</b></p><p><b>　　有效補強范圍：</b></p><p>　　補強區(qū)有效寬度 由（GB150-1998式8-7）知：</p><p&

119、gt;<b>　　mm</b></p><p>　　mm </p><p>　　取兩者中大值 B=155.8mm</p><p><b>　　有效高度： </b></p><p>　　外側(cè)有效高度 由（GB150-1998式8-8）知：</p><p&g

120、t;<b>　　取小值 故</b></p><p>　　內(nèi)側(cè)有效高度 由（ GB150-1998式8-9）知：</p><p><b>　　取小值 故</b></p><p>　　封頭有效厚度 mm</p><p>　　開孔削弱所需的補強面積 由（GB150-1998第76頁）知：<

121、/p><p><b>　　=mm </b></p><p>　　殼體多余金屬面積 由（GB150-1998第77頁）知： </p><p>　　接管多余金屬面積 由（GB150-1998第77頁）知： </p><p>　　補強區(qū)內(nèi)的焊縫面積 mm</p><p>

122、　　mm，大于，所以補強滿足要求，不需要另加</p><p><b>　　8.3接管E</b></p><p><b>　　8.3.1設(shè)計條件</b></p><p>　　計算壓力 MPa</p><p>　　設(shè)計溫度 t=70.00</

123、p><p>　　殼體型式 圓形筒體</p><p>　　殼體材料名稱及類型 20R(熱軋) (板材)</p><p>　　殼體開孔處焊接接頭系數(shù) </p><p>　　殼體內(nèi)直徑 mm </p><p>　　殼體開孔處名義厚度 mm</p&

124、gt;<p>　　殼體厚度負偏差 mm</p><p>　　殼體腐蝕裕量 mm</p><p>　　殼體材料許用應(yīng)力 MPa</p><p>　　接管實際外伸長度 89mm</p><p>　　接管實際內(nèi)伸長度 0mm</p><p&g

125、t;　　接管焊接接頭系數(shù) 1</p><p>　　接管腐蝕裕量 1.5mm</p><p>　　接管厚度負偏差 1.25mm</p><p>　　接管材料許用應(yīng)力 130Mpa</p><p>　　接管材料 20（GB8163）管材</p>

126、<p>　　補強圈材料名稱 16MnR(熱軋)</p><p>　　補強圈外徑 640 mm</p><p>　　補強圈厚度 22 mm</p><p>　　補強圈厚度負偏差 0 mm</p><p>　　補強圈許用應(yīng)力 162.2MPa&l

127、t;/p><p>　　8.3.2開孔補強計算 </p><p>　　殼體計算厚度： 查GB150-1998表4-1 用插值法得20R 表4-3 20管材（GB8163）</p><p>　　mm </p><p>　　接管計算厚度 由（GB150-1998式8-2）知：</p><p>&l

128、t;b>　　mm</b></p><p>　　補強圈強度削弱系數(shù) </p><p>　　接管材料強度削弱系數(shù) </p><p>　　開孔直徑 d=mm </p><p>　　d=204.6 mm<mm 滿足等面積法開孔補強計算的運用條件，故可用等面積法進行

129、開孔補強計算。</p><p><b>　　接管有效厚度 mm</b></p><p><b>　　有效補強范圍：</b></p><p>　　補強區(qū)有效寬度 由（GB150-1998式8-7）知：</p><p><b>　　mm</b></p><p&g

130、t;　　mm </p><p>　　取兩者中大值 B=304.1mm</p><p><b>　　有效高度： </b></p><p>　　外側(cè)有效高度 由（GB150-1998式8-8）知：</p><p><b>　　取小值 故</b></p><p

131、>　　內(nèi)側(cè)有效高度 由（ GB150-1998式8-9）知：</p><p><b>　　取小值 故</b></p><p>　　封頭有效厚度 mm</p><p>　　開孔削弱所需的補強面積 由（GB150-1998第76頁）知：</p><p><b>　　=mm </b>&

132、lt;/p><p>　　殼體多余金屬面積 由（GB150-1998第77頁）知： </p><p>　　接管多余金屬面積 由（GB150-1998第77頁）知： </p><p>　　補強區(qū)內(nèi)的焊縫面積 mm</p><p>　　mm 大于A不需另外補強：</p><p><b>　

133、　設(shè)計小結(jié)</b></p><p>　　大學(xué)時光即將結(jié)束，而我也將交上在大學(xué)期間最后一份作業(yè)了，希望這份幾個月的成果能夠得到各位老師的認可和滿意。</p><p>　　這個學(xué)期初始時候老師給我們分配任務(wù)之后，我就開始了對我的設(shè)計課題相關(guān)資料搜集和整理當(dāng)中，隨后開始了認真的研究和計算。</p><p>　　對于我所研究的冷卻器屬于換熱器的范疇之內(nèi)，在平常學(xué)