1、本科毕业设计论文200号油换热器设计DESIGNOF200OILHEATEXCHANGER学院机械工程学院专业班级过程装备与控制工程装备071学生姓名学号指导教师（讲师）2011年06月毕业设计（论文）中文摘要200号油换热器设计摘要本设计说明书是关于PN13DN500浮头式换热器的设计，主要是进行了换换热器的结构和强度设计。设计的内容主要是根据已经选定的换热器型式进行设备内各零部件（如接管、折流板、定距管、钩圈、管箱等）的设计，包括材料的选择、具体尺寸确定、确定具体位置、管板厚度的计算、浮头盖和浮头法兰厚度的计算、开孔补强计算等。最后设计结果可通过3张图表现出来。关键词浮头式换热器；管板；浮
2、头盖；浮头法兰毕业设计（论文）外文摘要DESIGNOF200OILHEATEXCHANGERABSTRACTTHEDESIGNMANUALISABOUTTHEPN13DN500FLOATINGHEADHEATEXCHANGER,WHICHINCLUDEDTECHNOLOGYCALCULATEOFHEATEXCHANGER,THESTRUCTUREANDINTENSITYOFHEATEXCHANGERTHEMAINDESIGNISABOUTTHESTRUCTUREANDINTENSITYOFTHEDESIGNTHISPARTISJUSTONTHESELECTEDTYPEOFHEATEXCHANG
3、ERTODESIGNTHEHEATEXCHANGERSCOMPONENTSANDPARTS,SUCHASVESTING,BAFFLEDPLATES,THEDISTANCECONTROLTUBE,CIRCLEHOOK,TUBEBOXESTHISPARTOFDESIGNMAINLYINCLUDETHECHOICEOFMATERIALS，IDENTIFYSPECIFICSIZE,IDENTIFYSPECIFICLOCATION,THETHICKNESSCALCULATIONOFTUBESHEET,THETHICKNESSCALCULATIONOFFLOATINGHEADPLANTINGANDFLOA
4、TINGHEADFLANGE,THEOPENINGREINFORCEMENTCALCULATIONETCINTHEEND,THEFINALDESIGNRESULTSTHROUGHTHREEMAPSTODISPLAYKEYWORDFLOATINGHEADHEATEXCHANGERTUBESHEETFLOATINGHEADPLANTINGFLOATINGHEADFLANGE目录1绪论错误未定义书签。11换热器的应用错误未定义书签。12换热器的主要分类错误未定义书签。13管壳式换热器特殊结构错误未定义书签。2换热器结构设计与强度计算错误未定义书签。21壳体与管箱厚度的确定122接管的选取223开孔补
5、强计算324水压试验525换热管526管板设计727折流板1128拉杆与定距管1329防冲板14210保温层14211法兰与垫片14212钩圈式浮头16213分程隔板22214鞍座223换热器的腐蚀、制造与检验2431换热管的腐蚀2432换热器的制造与检验25结论28致谢29参考文献30淮海工学院二一一届本科毕业设计（论文）第1页共34页21壳体与管箱厚度的确定211壳体和管箱材料的选择由于所设计的换热器属于常规容器，并且在工厂中多采用低碳低合金钢制造，故在此综合成本、使用条件等的考虑，选择Q345R为壳体与管箱的材料。Q345R是低碳低合金钢，具有优良的综合力学性能和制造工艺性能，其强度、韧
6、性、耐腐蚀性、低温和高温性能均优于相同含碳量的碳素钢，同时采用低合金钢可以减少容器的厚度，减轻重量，节约钢材。212圆筒壳体厚度的计算焊接方式选为单面焊对接接头，局部无损探伤，故焊接系数085；根据GB713锅炉与压力容器专用钢板，Q345R钢板的12032CCMM。假设材料的许用应力170TMPA（厚度为616MM时），已知条件管程水，工作压力10MPA，工作温度2535；壳程200号油，工作压力125MPA，工作温度8040。设计条件的确定设计压力管程为13MPA，壳程为13MPA设计温度管程为50，壳程为90。PC13PL13MPA076980537241350065LAPGHPMPA壳
7、体计算厚度按下式计算为135002262170085132CITCDMM；设计厚度22262426DCMM；名义厚度14260310NDCMM（其中为向上圆整量）；查其最小厚度为8MM，则此时厚度满足要求，且经检查，T没有变化，故合适。考虑到后面法兰选取要求壳体最小厚度为10，因此选10MM更合适。213管箱厚度计算管箱由两部分组成短节与封头；且由于前端管箱与后端管箱的形式不同，故此时将前端管箱和后端管箱的厚度计算分开计算。2131前端管箱厚度计算前端管箱为椭圆形管箱，这是因为椭圆形封头的应力分布比较均匀，且其深淮海工学院二一一届本科毕业设计（论文）第2页共34页度较半球形封头小得多，易于冲压
8、成型。其计算压力PCPDPL此时选用标准椭圆形封头，故1，且同上12032CCMM，则封头计算厚度为113500225217010513205CIHTCDMM100098054900000491350065LAPGHPMPAMPA忽略。设计厚度22252425DHHCMM名义厚度14450310NHDHCMM（为向上圆整量）；经检查，T没有变化，故合适查JB/T47462002钢制压力容器用封头可得封头的型号参数如下表21DN500标准椭圆形封头参数DNMM总深度HMM内表面积A容积M3封头质量（）5001650334002427短节部分的厚度同封头处厚度，为10MM。2132后端管箱厚度计算
9、由于是浮头式换热器设计，因此其后端管箱是浮头管箱，又可称外头盖。外头盖的内直径为600MM，这可在“浮头盖计算”部分看到。选用标准椭圆形封头，故1，且同上1202CCMM，则计算厚度为11360027121700850513205CIHTCDMM；（PL忽略）设计厚度22712471DHHCMM；名义厚度14710310NHDHCMM（为向上圆整量）；经检查，T没有变化，故合适。查JB/T47462002钢制压力容器用封头可得封头的型号参数如下表22DN600标准椭圆形封头参数DNMM总深度HMM内表面积A容积M3封头质量（）6001900466004038短节部分的厚度同封头处厚度，为10M
10、M。22接管的选取淮海工学院二一一届本科毕业设计（论文）第3页共34页循环水进口与出口选用无缝钢管尺寸为1686，材料为16MN。200号油进口与出口选用无缝钢管尺寸为2196材料为16MN。排气口与排液口选用无缝钢管尺寸为253材料为16MN。23开孔补强计算在该台浮头式换热器上，壳程流体的进出管口在壳体上，管程流体则从前端管箱进入，而后端管箱上则有排污口和排气口，因此不可避免地要在换热器上开孔。开孔之后，出削弱器壁的强度外，在壳体和接管的连接处，因结构的连接性被破坏，会产生很高的局部应力，会给换热器的安全操作带来隐患。因此此时应进行开孔补强的计算。按照GB150规定，当在设计压力小于或等于
11、25MPA的壳体上开孔，两相邻开孔中心的间距大于两孔直径之和的两倍，且接管公称外径小于或等于89MM时，只要接管最小厚度满足下表23要求，就可以不另行补强。表23接管外壁最小厚度接管外径253238454857657689最小厚度35405060按照以上规定，循环水进口与出口与200号油进口与出口都需进行补强计算A对于受内压的圆筒或球壳，A21ERDFB对于受外压的圆筒和球壳，A0521ERDFA开孔削弱做需要的补强面积，2MMD开孔直径，MM壳体开孔处的计算厚度，MME接管有效厚度，MMRF强度削弱系数，等于设计温度下接管材料与壳体材料许用应力之比。231壳体上开孔补强计算2311补强及补强
12、方法判别200号油进口与出口补强计算用等面积法进行开孔补强计算。2312开孔所需补强面积计算强度削弱系数1701170TNRTF接管有效厚度603237ETNTCMM开孔直径219262232116DMM淮海工学院二一一届本科毕业设计（论文）第4页共34页开孔所需补强面积按下式计算22121162262226611478216ETRADFMM2313有效补强范围有效宽度B2221164232MAX4232222113210262436NNTDMMBMMDMM有效高度（A）外侧有效高度1H为1211663563MIN3563200NTDMMHMMMM实际外伸长度（B）内侧有效高度2H为22116
13、63563MIN00NTDMMHMMMM实际内伸长度2314有效补强面积壳体多余金属面积壳体有效厚度102377ENCMM则多余的金属面积1A为1221423321167722601151648EETERABDFMM；接管多余金属面积接管计算厚度1320007721701132CITTCNDMM接管多余金属面积A22212222223563370771020879HETTRETRAAHFHCFMM接管区焊缝面积（焊脚取为6MM）31266362AMM有效补强面积淮海工学院二一一届本科毕业设计（论文）第5页共34页2123115164820879361396438EAAAAMM可知EAA该接管补
14、强的强度足够，不需另外设补强结构该设备最大接管的公称直径为200MM，此接管不需另设补强结构，那么其他的也不需另设补强结构了。24水压试验设试验温度为常温，根据GB150规定，则有170125125131625170TTPPMPA则校核水压试验时圆筒的薄膜压力T162550057225772080909085345263925TIETESPDMPA满足条件。25换热管换热管的规格为2525，材料选为20钢。251换热管的排列方式换热管在管板上的排列有正三角形排列、正方形排列和正方形错列三种排列方式。各种排列方式都有其各自的特点正三角形排列排列紧凑，管外流体湍流程度高在同样的管板面积上可排列最多
15、的管数，应用最为普遍；正方形排列易清洗，但给热效果较差；正方形错列可以提高给热系数。各排列如图21所示图21在此，选择正三角形排列，主要是考虑同样的管板面积上可排列最多的管数。查GB1511999可知，换热管的中心距S32MM，分程隔板槽两侧相邻管的中心距为44MM；同时，由于换热管管间需要进行机械清洗，故相邻两管间的净空距离（SD）不宜小于6MM。252布管限定圆LD布管限定圆LD为管束最外层换热管中心圆直径，浮头式换热器的其由下式淮海工学院二一一届本科毕业设计（论文）第6页共34页确定122LIDDBBB查GB1511999可知，取B45，B14，BN32，故B2BN15335，则5002
16、433545416LDMM。253排管排管时须注意拉杆应尽量均匀布置在管束的外边缘，在靠近折流板缺边位置处布置拉杆。拉杆中心至折流板缺边的距离应尽量控制在换热管中心距的（0515）3范围内。多管程换热器其各程管数应尽量相等，其相对误差应控制在10以内，最大不能超过20。相对误差计算MINMAX100CPCPNNNN其中CPN各程的平均管数；MINMAXN各程中最小或最大的管数。实际排管后发现，每个管程的布管数目分别是33，26，26，33，而各管程的平均管数为295，因此可知各程管数的相对误差是MINMAX29526332951001001001192029529,5CPCPNNNN254换热
17、管束的分程在这里首先要先提到管箱。管箱作用是把从管道输送来的流体均匀地分布到换热管和把管内流体汇集在一起送出换热器，在多管程换热器中管箱还起改变流体流向的作用。由于所选择的换热器是4管程，故管箱选择为多程隔板的安置形式。而对于换热管束的分程，为了接管方便，采用平行分法较合适，且平行分法亦可使管箱内残液放尽。255换热管与管板的连接换热管与管板的连接方式有强度焊、强度胀以及胀焊并用。强度胀接主要适用于设计压力40MPA；设计温度300；操作中无剧烈振动、无过大的温度波动及无明显应力腐蚀等场合。除了有较大振动及有缝隙腐蚀的场合，强度焊接只要材料可焊性好，它可用于其它任何场合。胀焊并用主要用于密封性
18、能要求较高；承受振动和疲劳载荷；有缝隙腐蚀；需采用复合管板等的场合。在此，根据设计压力、设计温度及操作状况选择换热管与管板的连接方式为强度焊加贴胀,即胀焊并用。这是因为其焊接结构强度高，抗拉脱力强，在高温淮海工学院二一一届本科毕业设计（论文）第7页共34页高压下也能保证连接处的密封性能和抗拉脱能力。26管板设计管板是管壳式换热器最重要的零部件之一，用来排布换热管，将管程和壳程的流体分隔开来，避免冷、热流体混合，并同时受管程、壳程压力和温度的作用。由于流体只具有轻微的腐蚀性，故采用工程上常用的Q345R整体管板。261管板与壳体的连接由于浮头式换热器要求管束能够方便地从壳体中抽出进行清洗和维修，
19、因而换热器固定端的管板采用可拆式连接方式，即把管板利用垫片夹持在壳体法兰与管箱法兰之间。262管板计算符号说明DA在布管区范围内，因设置隔板槽和拉杆结构的需要，而未能被换热管支承的面积，2MM，对正三角形排列，0866DNANSSS；N隔板槽一侧的排管根数；S换热管中心距；NS隔板槽两侧邻管的中心距；TA管板布管区面积，2MM；对多管程正三角形排列换热器，20866TDANSA；LA管板布管区内开孔后的面积，2MM；24LTDAAN；A一根换热管管壁金属的横截面积，2MM；GD固定端管板垫片压紧力作用中心圆直径，MM；根据所选的垫片的尺寸，且选择其压紧面型式为GB150表91的1A，可知密封面
20、宽度0554522166422NBMMMM，则0253253161064BBMMMM，故554210534GDMMTD管板布管区当量直径，MM，4TTAD；D换热管外径，MM；PE设计温度时，管板材料的弹性模量，MPA；FE设计温度时，换热管材料的弹性模量，MPA；WEG系数，按1123AKP和1T查GB151图24；淮海工学院二一一届本科毕业设计（论文）第8页共34页TK管束模数，MPA；TTTENAKLD；TK管束无量纲刚度，MPA；TTPKKE；L换热管有效长度（两管板内侧间距），MM；L换热管与管板胀接长度或焊脚高度，MM；N换热管根数；AP无量纲压力，15DATRPP；CP当量压力组
21、合；MPA；DP管板设计压力，MPA；SP壳程设计压力，MPA；TP管程设计压力，MPA；Q换热管与管板连接拉脱力，MPA；Q许用拉脱力，查GB151，MPA；系数，1NAA；管板计算厚度，MM；T换热管管壁厚度，MM；管板刚度削弱系数，一般可取值；管板强度削弱系数，一般取04；T系数，TTGDD；T换热管轴向应力，MPA；CR换热管稳定许用压应力，MPA；TR设计温度时，管板材料的许用应力，MPA；TT设计温度时，换热管材料的许用应力，MPA；管板厚度计算过程如下2621管板名义厚度计算淮海工学院二一一届本科毕业设计（论文）第9页共34页22211324408663211466752DDAA
22、MM208661183211466752116107264TA231425116107264118582135144LA22222314252017662544OIADDMM1181766252084175NA20841750358582135144116107238459314TDMM38459072534T1139T查GB150可知5210TEMPA，521110PEMPA则52010208417518308600040238459TKMPA式中L应为换热管的有效长度，但由于管板厚度尚未计算出，暂估算管板厚度为40MM进行试算，待管板厚度算出再用有效长度核算。022NLL管端伸出长度518
23、30800220421110TK；13028TK当中的CR的计算如下522201031412688245TRTSEC22220252025252522580TIDD查GB1511999可知2600CRBLL，则600875CRRLIC，同时由于前面换热管的材料选为Q345钢，故130TTMPA，245751122221268882286TSCRCRRTLICMPAMPA由于此时不能保证SP与TP在任何时候都同时作用，则取13DPMPA；故淮海工学院二一一届本科毕业设计（论文）第10页共34页1300131504130AP，故12012AP；根据1123AKP233和1126T查GB151图可知
24、055,425WECG，则管板计算厚度为0553845900132411TACDPMM；管板的名义厚度应不小于下列三部分之和，即MIN12,2411,252,02,4NSTMAXMAXCHMAXCHMAXMAXMAX圆整圆整2524圆整32MM式中CS和CT分别是指壳程、管程的腐蚀裕量；而H1是指壳程侧管板结构槽深，为0；H2是指管程隔板槽深，为4MM。此时应根据得到的管板名义厚度，重复以上步骤，使得管子有效长度对应于管板厚度。0225MM60002322155933NLLMM管端伸出长度由GB1511999查的取152010208417518268593338459TKMPA51826800
25、2160421110TK故1123AKP232，查图可知057C，40WEG，则0573845900132499TACDPMM，252432NMM圆整。2622换热管的轴向应力换热管的轴向应力在一般情况下，应按下列三种工况分别计算壳程设计压力13SPMPA，管程设计压力0TP113CSTSPPPPMPA1111610726413134050358582135142570TTCSTWELAPPPGAMPA明显地，TCR；管程设计压力13TPMPA，壳程设计压力0SP10131035817625CSTPPPMPA淮海工学院二一一届本科毕业设计（论文）第11页共34页1111610726417625
26、134050358582135142585TTCSTWELAPPPGAMPA；明显地，130TTTMPA壳程设计压力SP与管程设计压力TP同时作用113131035804654CSTPPPMPA1104654035813TTCSTWELAPPPGAMPA明显地，TCR。由以上三种情况可知，换热管的轴向应力符合要求2623换热管与管板连接拉脱力2717662517363142535TAQMPADL式中，1315235LLLMM其中1L换热管最小伸出长度，查GB1511999可知115LMM3L最小坡口深度，32LMM许用拉脱力050513065TTQMPA明显地，QQ。263管板重量计算管板有固
27、定管板以及活动管板，两者的重量计算分别如下所示2631固定管板重量计算2291562532554323278501045936QKG2632活动管板重量计算229246532494323278501044970QKG27折流板淮海工学院二一一届本科毕业设计（论文）第12页共34页设置折流板的目的是为了提高壳程流体的流速，增加湍动程度，并使管程流体垂直冲刷管束，以改善传热，增大壳程流体的传热系数，同时减少结构，而且在卧式换热器中还起支撑管束的作用。常见的折流板形式为弓形和圆盘圆环形两种，其中弓形折流板有单弓形，双弓形和三弓形三种，但是工程上使用较多的是单弓形折流板。在浮头式换热器中，其浮头端宜设
28、置加厚环板的支持板。271折流板的型式和尺寸此时选用两端选用环形折流板，中间选用单弓形折流板，上下方向排列，这样可造成液体的剧烈扰动，增大传热膜系数。为方便选材，可选折流板的材料选为Q345R，查GB151可知，弓形缺口高度为150MM，折流板间距为150MM，数量为33块，查GB1511999可知折流板的最小厚度为5MM，故此时可选其厚度为6MM。同时查GB1511999可知折流板名义外直径为45500454955DNMM。272折流板排列该台换热器折流板排列示意图如下所示图22折流板排列示意图273折流板的布置一般应使管束两端的折流板尽可能靠近壳程进、出口管，其余折流板按等距离布置。靠近管
29、板的折流板与管板间的距离440LMM；两相邻折流板的间距取150MM。274折流板重量计算符号说明如下Q折流板质量，KG；AD折流板外圆直径，；FA折流板切去部分的弓形面积，2FAADC，2MM，C系数，由/AAHD查表求取；AH折流板切去部分的弓形高度，MM；1D管孔直径，MM；淮海工学院二一一届本科毕业设计（论文）第13页共34页2D拉杆孔直径，MM；1N管孔数量；2N拉杆孔数量；折流板厚度，MM。计算过程如下150/03024965AAHD，查得015528C22249650200004930245FAADCMM22211222224443143143144965493024525118
30、1644446785065AFQGDAGDGNGDGNKG28拉杆与定距管281拉杆的结构形式常用拉杆的形式有两种拉杆定距管结构，适用于换热管外径大于或等于19MM的管束，2ALL（AL按GB1511999表45规定）；拉杆与折流板点焊结构，适用于换热管外径小于或等于14MM的管束，1LD；当管板比较薄时，也可采用其他的连接结构。由于此时换热管的外径为25MM，因此选用拉杆定距管结构。282拉杆的直径、数量及布置拉杆的形式见图23图23拉杆详图其具体尺寸如表24所示表24拉杆的参数淮海工学院二一一届本科毕业设计（论文）第14页共34页拉杆的直径D拉杆螺纹公称直径DNABB拉杆的数量161620
31、6024其中拉杆的长度L按需要确定。拉杆应尽量均匀布置在管束的外边缘。若对于大直径的换热器，在布管区内或靠近折流板缺口处应布置适当数量的拉杆，任何折流板应不少于3个支承点。对于本台换热器拉杆的布置可参照零件图。283定距管定距管的规格同换热管，其长度同实际需要确定。本台换热器定距管的布置可以参照部件图。29防冲板当管程采用轴向人口接管或换热器管内流体速度超过3M/S时，应设置防冲板，以减小流体的不均匀分布和换热管端的冲蚀。由于以知条件中没给出流速，为安全起见，设置防冲板，材料为Q235A，查GB151可知，防冲板厚度碳钢最小为45MM，则在本设计中取6MM210保温层根据设计温度选保温层材料为
32、岩棉。保温层厚度为60MM。211法兰与垫片换热器中的法兰包括管箱法兰、壳体法兰、外头盖法兰、外头盖侧法兰、浮头盖法兰以及接管法兰，另浮头盖法兰将在下节进行计算，在此不作讨论。垫片则包括了管箱垫片和外头盖垫片。2111固定端的壳体法兰、管箱法兰与管箱垫片（1）查JB470392压力容器法兰可选固定端的壳体法兰和管箱法兰为长颈对焊法兰，凹面密封面，材料为锻件16MN，其具体尺寸见相关标准。（2）此时查JB470692压力容器法兰，根据设计温度可选择垫片型式为缠绕式垫片，材料为0CR19NI9，其标志为G13500164B2112外头盖侧法兰、外头盖法兰与外头盖垫片、浮头垫片（1）外头盖法兰的型式
33、与尺寸、材料均同上壳体法兰，凹密封面，查JB47002000压力容器法兰可知其具体尺寸如下所示（单位为MM）。表25外头盖法兰尺寸DN法兰螺柱对接筒体最小厚度DD1D2D3D4HHAA112RD规格数量6007407006656556524410025171412221223M202810（2）外头盖侧法兰选用凸密封面，材料为锻件16MN如图24所示，淮海工学院二一一届本科毕业设计（论文）第15页共34页1图24法兰详图查JB/472192可知其具体尺寸如下表表26外头盖侧法兰尺寸DN法兰螺柱对接筒体最小厚度DD1D2D3D4HHA112RD规格数量5007407006656556524210
34、0361412241223M20288（3）查JB/T471992选外头盖垫片的型式为缠绕式垫片，其外径D为664MM，内径D为622MM且查JB/T471992也选浮头垫片的型式为缠绕式垫片，则其外径D为492MM，内径D为472MM，两者材料均为0CR19NI9。2113接管法兰型式与尺寸根据接管的公称直径，公称压力可查HG205922063597钢制管法兰、垫片、紧固件，选择带颈对焊钢制管法兰，选用凹凸密封面，如图25所示淮海工学院二一一届本科毕业设计（论文）第16页共34页图25带颈对焊钢制管法兰其具体尺寸如表27所示（单位为）表27带颈对焊钢制管法兰公称通径DN钢管外径（法兰焊端外径
35、）A1连接尺寸法兰厚度C法兰颈法兰高度H法兰理论重量（）法兰外径D螺栓孔中心圆直径K螺栓孔直径螺栓孔数量N螺纹THA150159340240228M202418418445128559132002192852952212M20242342346316862118212钩圈式浮头本台浮头式换热器浮头端采用B型钩圈式浮头，其详细结构如图26所示，而浮头盖采用了球冠形封头。淮海工学院二一一届本科毕业设计（论文）第17页共34页图26B型钩圈式浮头详图2121浮头盖的设计计算球冠形封头、浮头法兰应分别按管程压力TP作用下和壳程压力SP作用下进行内压和外压的设计计算，取其大者为计算厚度。符号说明如下ID
36、换热器圆筒内直径，MM；FID浮头法兰与钩圈的内直径125002312470FIINDDBB，MM；FOD浮头法兰与钩圈的外直径，MM，80580FOIDDMM；D外头盖内直径，MM，100500100600IDDMM；OD浮头管板外直径，MM，1250023494OIDDBMM；BD螺栓中心圆直径，MM，49458053722OFOBDDDMM；GD垫片压紧力作用中心圆直径，MM；淮海工学院二一一届本科毕业设计（论文）第18页共34页DF作用在法兰环内侧封头压力载荷引起的轴向分力，N；20785DFIFDP；RF作用在法兰环内侧封头压力载荷引起的径向分力，N；1TANRDFF；CP计算压力，
37、MPA；分别取管程压力TP（内压）和壳程压力SP（外压）；IR封头球面内半径，MM；按GB151表46选取500IRMM；DL螺栓中心至法兰环内侧的径向距离，MM；RLRF对法兰环截面形心的力臂，MM；1封头边缘处球壳中面切线与法兰环的夹角，（）；105ARCSIN05FIIDR；球冠形封头的计算厚度，MM；N球冠形封头的名义厚度，MM；T封头材料在设计温度下的许用应力，MPA；焊接接头系数。21211管程压力TP作用下（内压）浮头盖的计算（1）球冠形封头计算厚度按下式计算56TITPR；为方便选材，故可将浮头盖的材料选择为Q345R，故T170MPA，选择为双面焊对接接头，局部无损探伤，故0
38、85，则5134002556170085MM。（2）浮头法兰计算厚度计算首先根据所选的浮头垫片可先确定GD4924724822GDMM；根据经验值选定螺栓数目为20，则可通过计算螺栓的根径，从而知道螺栓的规格4423979123531420MOADMMN，故将其圆整为规格为M20的螺柱，其根径为1735MM。关于浮头法兰厚度的计算按GB1511999的格式制作成一张表格，这样比较清晰明了，具体如下表所示设计条件垫片及螺栓,垫片材料为0CR19NI9,外径X内径X厚度492X472X3淮海工学院二一一届本科毕业设计（论文）第19页共34页查GB150可知其N10MM,B5MM,Y621MPA,M
39、37,法兰材料选用16MN，常温下的许用应力为F170AMP，设计温度下的许用应力为FT170AMP。各字母所表示的意义见图27图27由GB151可得6462862804820005375131074710PGCFDBMPN2265078507850482131023710GCFDPN6531431404826211000054710AGWDYBN2265078507850482131023710GCFDPN531110PFF螺栓材料为40MNB,数量N20。此材料在常温下的许用应力B196AMP，设计温度下的许用应力TB176AMP，则15231110176176704TMPBAFFMM25
40、2471023979196MABAWMM1MMAA或2MA（取两者中较大值）239792MM221314173520378084BAMM淮海工学院二一一届本科毕业设计（论文）第20页共34页10505470ARCSINARCSIN05400052553584FIIODR505052397937808196605510MBBWAAGN操作情况下法兰的受力226507850785047131022510DFIFDPN力臂53747033522BFIDDDLMM力矩562251033575410DDDMFLNMM47410GPFFN力臂53748227522BGGDDLMM力矩47710275020
41、410GGGMFLNMM555237102251001210TDFFFN力臂33527530522DGTLLLMM力矩550121030536610TTTMFLNMM155TAN22510358432510ORDFFCTGN力臂1552556199622COS22COS3584FROLLMM力矩57325101996064910RRRMFLNMM操作情况下法兰总力矩66756204036664910347610PDGTRMMMMMNMM预紧螺栓时法兰的受力5605510GFWN力臂53748227522BGGDDLMM力矩5760551027516710AGGMFLNMM22224134704
42、40047026481705804708CFIIFITFOFIFPDRDLMMDD操作状态淮海工学院二一一届本科毕业设计（论文）第21页共34页6234761058047017047058047041527PFOFIPTFOFIFIFMDDJDDDMM预紧状态721671058047017047058047019951FOFIAAFIFOFIFDDMJDDDMM则法兰厚度操作状态22264415272642319FPPLJLMM；预紧状态199514467FAAJMM；法兰厚度F取FP与FA之大者，且不小于球冠形封头名义厚度N的两倍，故4467FMM，则50FNMM。21212壳程压力SP作用
43、下（外压）浮头盖的计算（1）球冠形封头GB1501998第6章“外压圆筒和外压球壳”进行外压计算，即将球冠形封头当作球壳进行计算，具体过程如下假设10NMM，腐蚀裕量2SCMM，则1028ENSCMM；40010410OINRRMM，故41085125OER；所以01250125000245125OEAR；查GB150可知118BMPA，此时许用外压力P为93173135125COEBPMPAPMPAR，故10NMM肯定满足条件，还可取薄点，但为取材方便，10MM最合适。（2）浮头法兰厚度的计算可按上表进行，由于管程与壳程的设计压力相等，所以大部分的数据都与内压情况下相同，只是此时，表中的PM
44、应改为55552251033527501210305275325101996517310PDDGTTGRRMFLLFLLFLNMM则此时操作状态下52517310580470618005170470580470PFOFIPTFOFIFIFMDDJMMDDD；所以此时222646180052642764FPPLJLMM；根据上述内压与外压的计算可知浮头法兰的计算厚度应为4467FMM，则淮海工学院二一一届本科毕业设计（论文）第22页共34页圆整后其名义厚度为50FNMM。2122钩圈钩圈的型式查GB151可知选为B型钩圈，其图28示如下图28B型钩圈而其设计厚度可按下式计算116其中钩圈设计厚度
45、，MM；1浮动管板厚度，MM；则321648MM。213分程隔板由于是多管程换热器，故此处需要用到分程隔板。查GB1511999可知分程隔板槽槽深4MM，槽宽为12MM，且分程隔板的最小厚度为8MM。214鞍座选择鞍座应首先计算支座反力，再根据支反力选择合适的鞍座。2141支反力计算管板的质量15936497010906MKG；圆筒的质量22222624314500205001068567850482466INIMDDLKG；式中L是指换热器中相当于圆筒的部分的总长度，包括了壳体的有效长度与前后端管箱的短节部分；是指材料的密度，由于壳体与管箱的材料均选用16MNR，故淮海工学院二一一届本科毕业设计（论文）第23页共34页37850/KGM。封头的质量3273865MKG；保温层的质量226431450020605002010685610041227MKG换热管的质量51186984
