1、固定管板式換熱器中文摘要 換熱器是工業生產中最常用的設備，在不同工作條件下對換熱器性能要求不同，它是冷熱流體間傳遞熱量的設備。 本次設計為固定管板式換熱器，固定管板式換熱器主要由管箱、管板、殼體、換熱管、折流板、拉桿、定距管、封頭等組成。固定管板式換熱器由兩端管板和殼體構成。由于其結構簡單，運用比較廣泛。固定管板式換熱器管程和殼程中，流過不同溫度的流體，通過熱交換完成換熱。當兩流體的溫度差較大時，為了避免較高的溫差應力，通常在殼程的適當位置上，增加一個補償圈（膨脹節）。當殼體和管束熱膨脹不同時，補償圈發生緩慢的彈性變形來補償因溫差應力引起的熱膨脹。在傳熱計算工藝中，包括傳熱面積計算，傳熱量、傳

2、熱系數的確定和換熱器內徑及換熱管型號的選擇，以及傳熱系數、壓降及壁溫的驗算等問題。在強度計算中主要討論的是筒體、管箱、封頭、管板厚度計算以及折流板、法蘭、墊片和接管、支座、等零部件的設計，還要進行一些強度校核。本設計是按照gb151管殼式換熱器和gb150鋼制壓力容器設計的。 換熱器在工、農業的各個領域應用十分廣泛，在日常生活中傳熱設備也隨處見，是不可缺少的工藝設備之一。隨著研究的深入，工業應用取得了令人矚目的成果。關鍵詞：換熱器；設計；校核；固定管板式abstractheat exchanger is the most commonly used equipment in industria

3、l production, the requirements of different heat exchanger performance under different working conditions, it is the equipment of heat transfer between cold and hot fluids.the design for the fixed tube plate heat exchanger, fixed tube plate heat exchanger is mainly composed of a tube box, tube plate

4、, shell, heat pipe, baffle plate, rod, tube, head distance etc. fixed tube plate heat exchanger by the two ends of tube plate and the shell. because of its simple structure, more extensive use of. fixed tube plate heat exchanger tube side and shell, through the fluid of different temperature, throug

5、h the heat exchange heat. when the two fluid temperature difference is larger, in order to avoid high temperature stress, usually in the shell in the appropriate location, adding a compensation coil (expansion). when the shell and tube heat expansion compensation ring is not at the same time, the sl

6、ow elastic deformation to compensate for the thermal stress caused by thermal.in the calculation of the heat transfer process, including heat transfer area calculation, heat transfer, the determination of heat transfer coefficient and the heat exchanger tube diameter and the choice of models of the

7、heat exchange, and the heat transfer coefficient, pressure drop and wall temperature calculation etc. discussion on the calculation of strength is the design of cylinder, tube box, head, tube plate thickness calculation and the baffle plate, flange, gasket and takeover, support, etc, but also some s

8、trength check. this design is in accordance with the design of gb151 shell and tube type heat exchangerand gb150 steel pressure vesselthe heat exchanger is very extensive applications in various fields of industry, agriculture, in the daily life of heat transfer equipment also can see, is one of the

9、 indispensable process equipment. with the in-depth research, industrial application has achieved the results attract peoples attention.keywords: heat exchanger; design; check; fixed tube plate目 錄文獻綜述1二、傳熱工藝計算72.1 原始數據72.2 定性溫度及確定其物性參數72.3 傳熱量與水蒸汽流量計算82.4 有效平均溫差計算92.5 管程換熱系數計算102.6 結構的初步設計122.7 殼程換熱

10、系數計算122.8 總傳熱系數計算142.9 管壁溫度計算152.10 管程壓力降計算162.11 殼程壓力降計算173.1 換熱管材料及規格的選擇和根數的確定213.2 布管方式的選擇213.3 筒體內徑的確定223.4 筒體壁厚的確定223.5 筒體水壓試驗233.6 封頭厚度的確定243.7管箱短節壁厚計算253.8管箱水壓試驗263.9管箱法蘭的選擇263.10管板尺寸的確定及強度計算273.11 是否安裝膨脹節的判定：423.12 防沖板尺寸的確定：423.13 折流板尺寸的確定：423.14、各管孔接管及其法蘭的選擇：433.15 開孔補強計算：463.16、支座的選擇及應力校核4

11、93.16.1 支座選擇493.16.2 耳座的應力校核50致謝53參考文獻54第十屆結構工程學青年專家研討會摘要：在大型火力發電廠空氣冷凝支撐設備是一個新的特殊產業結構。這是一種典型的鋼混泥土垂直混合設備。通過cfd軟件直觀的模擬出這種設備的表面風載荷分布情況。研究了“a”類支撐設備的風壓，研究了不同形式下的防風墻風壓，研究了不同方向角下的風壓。分析了在不同防風墻形式下“a”類支撐設備頂部氣流方向。獲得了防風墻和在不同方向下“a”類支撐設備的任一截面形狀系數。通過對結果的分析，獲得了防風墻和最合理的防風墻形式下“a”類形狀設備的形狀系數。基于結果的分析提出一些建議。關鍵詞：空氣冷凝器；鋼混泥

12、土垂直混合設備，防風墻，風動數值模擬。1介紹在設計中結構抗風設計是非常重要的。強烈的颶風往往會使結構主體出現斷裂裂紋。長時間持續性風的搖擺振動會出現結構節點、支承結構、其它部件的疲勞破壞，這些都對使安全性構成威脅。隨著新的技術和工藝的應用，建筑物變得更加復雜，它們對風更具高靈敏性。在大的火力發電廠空氣冷凝器支撐設備是一種新的特殊的工業結構。由于生產的需要，它的體型很特別，它的表面風壓分布很復雜，在其垂直方向上它的質量和硬度是不均勻分布的，這是一種典型的鋼筋混凝土垂直結構如圖1。由于工藝需要，防風墻和“a”類支撐設備需要安裝在結構頂部。防風墻的形式會對“a”類支撐設備的頂部氣流方向和冷卻空氣利用

13、率產生一定影響。在中國結構載荷規范中沒有關于空氣冷卻支撐結構風參數的數據。目前為止在結構抗風設計中風的很多參數依舊不得而知，需要對防風墻結構形式作更深入的研究。因此研究空氣冷卻支撐結構風載荷和防風墻結構形式非常重要。經過四十多年的發展風工程理論已經相當成熟。風洞試驗和計算流體力學（cfd）數值模擬能夠很好的研究建筑物表面風載荷。盡管在國內外有很多關于其它建筑物風載荷的詳細數據，但是關于空氣冷卻設備風載荷的數據卻很少。垂直防風墻上空氣冷卻設備風壓力分布依舊處于研究階段。在本文中用大型cfd軟件分析不同防風墻結構形式下1000mw空氣冷卻結構的風動數值模擬，防風墻的風壓分布和不同防風墻形式下“a”

14、類結構依舊還需要研究。2 風動數值模擬2.1 結構原型1000mw空氣冷凝支撐設備是一種典型的鋼筋混凝土垂直混合設備（見圖2）。它由7.2米高的立體桁架和二十根47.8米高的管子構成。它的中間跨度是22.62米，邊間跨度是11.31米。防風墻，“a”類支撐設備和直徑80米的風扇安裝在鋼桁架的頂端。“a”類支撐設備的高度是14米，風扇半徑是4.75米。要對垂直防風墻，彎曲其高度三分之一的防風墻，彎曲其高度二分之一的防風墻分別進行研究。“a”類支撐設備從左到右依次為m1到m20見圖3。在逆時針方向上垂直防風墻被標注為a,b,c,d和彎曲防風墻被標注為a，b1，b2，c，d1,d2。由于結構對稱，在

15、逆時針方向上風方向角分別為0,45和90，角度間隔為45見圖4。根據三種不同的防風墻形式和和三種不同的風方向角得到九種模擬條件見表1。2.2 模型排列23模型和計算理論231機構模型 整個1000mw空氣冷凝設備的維度模擬是用流暢軟件建立的，這個圓筒是通過模擬19米半徑和478米高的圓柱得到的。通過相同的通風率，桁架是為了獲得良好的網格而被簡化。由于其結構復雜，它被模擬成一個有孔的長方體，它的x，y，z尺寸分別為1161米，958米，1米。由于風扇葉片的阻力，風扇做成35米的半徑圓。典型的支撐結構被模擬成1米厚的長方體和它的頂部被模擬成18米的半徑缸。根據40%通風率和由于其空隙很窄，空氣冷凝

16、片常被模擬成有一些狹長孔的長方體。垂直防風墻被模擬成一個長方體和彎曲防風墻被模擬成兩個長方體。 2.32計算字段和網格 根據幾何模型，其計算字段被模擬成一個長方形平行六面體，它在x，y，z軸的數值分別為1300米，1800米和420米。該模型被放置在流動方向三分之一處，其最大堵塞率為2.9到3%，它滿足圓周運動場需求。 該模型分為非結構網格技術，它的表面和流場的邊面接口被分散成若干三角單位，網格尺寸從最小按照增加率由最近到最遠距離依次增加，其表面網格密度最低。最小網格尺寸是15米。網格垂直偏轉度是0.82。所有網格數有十萬之多。在圖5和圖6中分別表示的是在0方向角和防風墻彎曲三分之一高度及計算

17、網格下的模型。 233邊界條件 入口邊界條件就是計算字段。計算字段的氣流入口表面被認為是用來模擬大氣邊界層速度剖面的速度入口。速度隨著高度而發生變化，變化函數如下 z和u的參考高度為10米，平均風速為25.9米每秒。z是隨機的高度，uz是平均風速。一個是地球表面的粗糙系數，它隨著地貌的改變而改變。 出口邊界條件采用壓力出口邊界條件，計算模型的表面和周圍的流場采用墻表面非滑動墻邊界條件。 234參考點 參考點的選擇需要根據后面的計算結果而確定。盡管不同地貌風高的梯度不同，為了在實踐中方便使用，依據風速梯度的平等原則往往把風高梯度看作參考點高度。按“b”型風場，它的梯度風高為350米。參考點的x和

18、z坐標分別為0和350，這非常接近計算領域的風速入口，它的價值是穩定的，而且它并不受計算風場模擬的影響。3結果分析31防風墻形狀系數和分布特性在圖7中畫出了所有情況下防風墻的形狀系數。根據分析的結果，在所有情況下防風墻迎風面的壓力系數是正的，數值是非常大的。它的側風和背風面壓力系數可能是正的也有可能是負的，數值接近0。彎曲其高度的三分之一或一半的防風墻其形狀系數比垂直的防風墻形狀系數稍微小一點。在圖8中描繪了垂直防風墻迎風面壓力系數和在0風方向角處彎曲其高度的三分之一的防風墻情況。通過圖8，垂直防風墻和彎曲其高度三分之一的防風墻的迎風面壓力系數分別是0.9998和0.9668，結果表明，彎曲防

19、風墻的形狀系數比垂直防風墻的形狀系數稍微小一點。3.2“a”類結構形狀和分布特征圖9中顯示的是在不同方向下“a”類支撐結構的形狀系數。根據分析結果，在0風方向角下的“a”類支撐結構的風壓分布具有良好比例分部，“a”類支撐結構的每個截面形狀系數幾乎是完全相同的。在45風方向角下靠近風一側的這類支撐結構末端的負壓和中心截面的負壓一直在下降，之所以出現這種現象原因是45是一個斜角度，防風墻和“a”類支撐結構能阻止一些氣流，環繞在這類支撐結構的氣流流向遠離風的末端。在90風方向角下靠近風一側的結構末端的負壓是比較大的，這是因為幾乎所有的氣流是被防風墻和“a”類支撐結構阻擋，在靠近風的一側隨著距離越來越

20、遠負壓下降的也越來越快。圖10中顯示的是在90度風方向角和彎曲其高度三分之一的防風墻下“a”型支撐結構風壓力分布情況。根據圖1 0，從靠近風的一端到遠離風的一端其顏色由綠色變化到黃色，這表明靠近風的負壓比遠離風的負壓大。3.3不同防風墻的對比分墻331我的形狀系數的對比分析根據圖7，彎曲防風墻的形狀系數比垂直防風墻的形狀系數稍微小些，那些降低值與不同的彎曲形式是不同的。作為一個整體，彎曲其高度三分之一的防風墻形狀系數比彎曲其高度一半的防風墻形狀系數稍微小一些。表2中表示的是在不同防風墻和90度風向角下防風墻迎風面形狀系數。通過表2，彎曲其高度三分之一的防風墻頂部形狀系數比彎曲其高度一半的防風墻

21、頂部形狀系數稍微小一些。彎曲其高度三分之一的防風墻底部形狀系數比彎曲其高度一半的防風墻底部形狀系數稍微大一些。繪圖人員通過“a”類支撐結構支撐彎曲防風墻，由于防風墻位置較高因此內里很大。就穩定性能而言彎曲其高度三分之一的防風墻更合理。332 “a”類結構的對比分析(1)考慮到設備的需要通過圖9，三種防風墻分別在0，45風方向角下的形狀系數是幾乎完全相同的，這表明防風墻形式對“a”類支撐設備幾乎沒有影響。通過對結果的分析，在彎曲其高度三分之一的防風墻下“a”類支撐結構的形狀系數比在垂直防風墻和彎曲其高度二分之一防風墻的形狀系數小。這表明彎曲其高度三分之一的防風墻更加合理。(2）考慮到藝術和工藝的

22、需要直接空氣冷凝技術是用冷空氣直接冷卻輪船排放的廢氣，冷空氣由大功率風機產生，所以充分利用冷空氣是非常重要的。由于防風墻和吹風器產生的空氣動力的影響，冷凝空氣的利用率通常是通過負壓直接影響的，這使得“a”類支撐結構的表面負壓為負。如果負壓值比較大空氣冷凝器的利用率是很高的。所以防風墻與空氣冷凝器的利用率直接相關。根據結果分析，安裝在垂直防風墻上的“a”類支撐設備的形狀系數比彎曲防風墻的形狀系數稍微大一些，最明顯的不同是90度風方向角。因此垂直防風墻比較合理。4總結在大的火力發電廠作用在空氣冷凝器上的表面風載荷是被模擬的。得出以下結（1）我們能夠得到安裝在垂直防風墻，彎曲其高度三分之一防風墻，彎

23、曲其高度一半防風墻和在0,45,90風方向角下的“a”類支撐設備的形狀系數。彎曲其高度三分之一和彎曲其高度一半防風墻的形狀系數比垂直防風墻的形狀系數稍微小一些。（2）“a”類支撐設備在0風方向角下的風壓分布是非常合理的。在45風方向角下靠近風一側的負壓是很大的，遠離風一側的負壓呈逐漸下降趨勢。在90風方向角下靠近風一側的負壓式很大的，遠離風一側的負壓呈逐漸下降趨勢。（3）考慮到結構的需要，彎曲其高度三分之一的防風墻比彎曲其高度一半防風墻和垂直防風墻更加合理。考慮到藝術和工藝需要，垂直防風墻更加合理。（4）考慮到結構性能，需要優先考慮空氣冷卻藝術和工藝需要。應該采用垂直防風墻以提高冷凝空氣的系數

24、利用率。二、傳熱工藝計算2.1 原始數據管程水的進口溫度t1=21管程水的出口溫度t1”=93管程水的工作壓力p1 =1.1mpa管程水的流量g1=195000 kg / h殼程水蒸汽的入口溫度t2 =170.4殼程水蒸汽的出口溫度t2” =96殼程水蒸汽的工作壓力p2 =0.8 mpa2.2 定性溫度及確定其物性參數管程：管程水定性溫度 t1=57管程水密度查物性表得1=984.67kg/m3管程水比熱查物性表得cp1 =4.1775kj /(kg)管程水導熱系數查物性表得1=0.6441w /(m)管程水粘度1=4.937510-4 pas管程水普朗特數查物性表得pr1=3.848殼程：殼

25、程水蒸汽定性溫度：殼程水蒸汽冷凝點: ti=t2=170.4冷卻段：t2=冷凝段： 殼程水蒸汽密度查物性表得：冷卻段:2=932.016kg/m3冷凝段: =4.154 kg/m3殼程水蒸汽比熱查物性表得：冷卻段:cp2=4.273kj /(kg)冷凝段: =2.588 kj /(kg)殼程水蒸汽導熱系數查物性表得：冷卻段:2=0.6857w/(m)冷凝段：=0.03134w /(m)殼程水蒸汽粘度：冷卻段:2= 212.45610-6pas 冷凝段：= 14.725710-6 pas殼程水蒸汽普朗特數查物性表得：冷卻段:pr2 =1.328冷凝段: =1.21062.3 傳熱量與水蒸汽流量計

26、算取定換熱效率=0.98則設計傳熱量:q0=g1cp1（t1”t1）10003600=1950004.1775（93-21）1000/3600=1.629107w由q0=g2r+cp2（t2t2”）導出水蒸汽流量g2，r為t2時的汽化潛熱r=2052.612kj/kg水蒸汽流量：g2=7.012s冷卻段傳熱量:q2=g2cp2(ti-t2”) =7.0124.273103(170.4-96) =2229193.3w冷凝段傳熱量:=g2r=7.0122052.612103=14392915.34w設冷凝段和冷卻段分界處的溫度為t3根據熱量衡算：=83.332.4 有效平均溫差計算逆流冷卻段平均溫

27、差:逆流冷凝段平均溫差:由于是單殼程，單管程換熱器不用溫差校正系數故冷卻段：有效平均溫差：冷凝段：有效平均溫差：114.42.5 管程換熱系數計算初選冷卻段傳熱系數: = 900w（mk）初選冷凝段傳熱系數: 則初選冷卻段傳熱面積為:m2初選冷凝段傳熱面積為: 選用252.5的無縫鋼管做換熱管則: 管子外徑d0 =25 mm管子內徑di=20 mm管子長度l=4500 則需要換熱管根數:根可取換熱管根數為478 根管程流通面積:a1=nt =管程流速:w1=管程雷諾數: 管程冷卻段的定性溫度:管程冷卻段傳熱系數: 管程冷凝段的定性溫度: 管程冷凝段傳熱系數: 2.6 結構的初步設計查gb151

28、-1999 知管間距按1.25 d0取管間距:s=0.032 m管束中心排管數: 根，取24根則殼體內徑: m圓整為: di =900 則長徑比: (合理)折流板選擇弓形折流板:弓形折流板的弓高: h=0.2di =0.20.9=0.18 m折流板間距: m 取b=300mm折流板數量: 塊 取14塊=2.7 殼程換熱系數計算殼程流通面積: 殼程流速:冷卻段: m/s冷凝段: m/s殼程當量直徑: m 冷凝段管外壁溫度假定值: 膜溫: 膜溫下液膜的粘度: = m膜溫下液膜的密度: 膜溫下液膜的導熱系數為: 正三角形排列冷凝負荷: 殼程冷凝段雷諾數: 殼程冷凝段傳熱系數: 冷卻段管外壁溫假定值:

29、tw2=96冷卻段雷諾數:壁溫下水粘度:粘度修正系數: 殼程傳熱因子查圖2-12得: js=110= 冷卻段殼程換熱系數:2.8 總傳熱系數計算查gb-1999 第138 頁可知水蒸汽的側污垢熱阻:m2w管程水選用地下水，污垢熱阻為: (m2/w) 由于管壁比較薄，所以管壁的熱阻可以忽略不計冷卻段總傳熱系數:傳熱面積比為:(合理)冷凝段總傳熱系數:傳熱面積比為:（合理）2.9 管壁溫度計算設定冷凝段的長度: l=3.4555米=冷卻段的長度: =冷卻段管外壁熱流密度計算: wm2冷卻段管外壁溫度：誤差校核:誤差不大冷凝段管外壁熱流密度計算:w（m2）冷凝段管外壁溫度:誤差校核:誤差不大2.10

30、 管程壓力降計算管程水的流速:ms管程雷諾準數：管程摩擦系數: 壓降結垢校正系數:沿程壓降:管程數: 管程回彎次數: n=0回彎壓降: 取管程出入口接管內徑:管程出入口流速:局部壓降:管程總壓降:管程允許壓降: 符合壓降要求。2.11 殼程壓力降計算殼程當量直徑:殼程流通面積:m2殼程流速: 冷卻段: 冷凝段: 殼程雷諾數:殼程冷卻段雷諾數: 殼程冷凝段雷諾數: 查表殼程摩擦系數:冷卻段: 冷凝段: 殼程粘度修正系數:冷卻段: 冷凝段: 管束周邊壓降:冷卻段管束周邊壓降:冷凝段管束周邊壓降:導流板壓降: （無導流板）查表取殼程壓降結垢系數:冷卻段: 冷凝段: 取殼程進口接管內徑: 殼程出口接管

31、內徑: 殼程出口流速: 殼程進口流速: 局部壓降:冷卻段: 冷凝段: 冷卻段殼程總壓降: 冷凝段殼程總壓降: 殼程允許壓降: 壓降符合要求 壓降符合要求 三、固定管板式換熱器結構設計計算（管程設計溫度:100 殼程設溫度:200）3.1 換熱管材料及規格的選擇和根數的確定序號項目符號單位數據來源及計算公式數值 1換熱管材料#20 2換熱管規格 3傳熱面積168.98 4換熱管根數根478 5拉桿直徑gb1511999管殼式換熱器表4316 6拉桿數量根gb1511999管殼式換熱器表4463.2 布管方式的選擇序號項目符號單位數據來源和數據計算數值1 正三角形gb1511999圖112 換熱管

32、中心距gb1511999表12323 隔板槽兩側相鄰管中心距gb151199表12443.3 筒體內徑的確定序號項目符號單位數據來源和計算公式數值1換熱管中心距gb1511999表12322換熱管根數根4783管束中心排管根數根244換熱管外徑255到殼體內壁最短距離86筒體內徑8367實取筒體公稱直徑tema標準r3.139008布管限定圓直徑8843.4 筒體壁厚的確定序號項目符號單位數據來源和計算公式數值1計算壓力0.882筒體內徑見3.379003筒體材料q245r4設計溫度下筒體材料的許用應力gb1501998表41 鋼板許用應力1235焊接接頭系數換熱器設計手冊0.856筒體計算厚

33、度3.417腐蝕裕量28負偏差09設計厚度5.4110名義厚度gb1511999項目5.3.2表8811有效厚度612設計厚度下筒體66.4413校核14設計溫度下筒體的最大許用工作壓力1.543.5 筒體水壓試驗序號項目符號單位根據來源及計算公式數值1實驗壓力 室溫下材料的許用應力1.322圓筒薄膜應力141.23校核3.6 封頭厚度的確定序號項目符號單位數據來源和計算公式數值1封頭內徑9002計算壓力1.213焊接接頭系數0.854封頭材料q3455設計溫度下許用應力gb1511999項目5.3.2表411706標準橢圓封頭計算厚度6.787腐蝕裕量28負偏差09設計厚度8.7810名義厚

34、度gb1511999項目5.3.2911實取名義厚度1012有效厚度813曲面高度25014直邊高度2515內表面積0.948716容積0.111317質量74.13.7管箱短節壁厚計算序號項目符號單位數據來源和計算公式數值1計算壓力1.212管箱內徑9003管箱材料4設計溫度下許用應力1685焊接接頭系數0.856管箱計算厚度6.837腐蝕裕量28負偏差09設計厚度8.8210名義厚度gb1511999項目5.3.2911實取名義厚度1012有效厚度813設計溫度下圓筒應力109.514校核 合格15設計溫度下圓筒的最大許用工作壓力1.583.8管箱水壓試驗序號項目符號單位根據來源及計算公式

35、數值1實驗壓力 室溫下材料的許用應力1.862圓筒薄膜應力1813校核3.9管箱法蘭的選擇序號項目符號單位數據來源和計算公式數值1法蘭類型帶頸對焊法蘭壓力容器法蘭pn=2.5mpa2法蘭外徑jb/t4703-200010953螺栓中心圓直徑jb/t4703-200010404法蘭公稱直徑jb/t4703-20009005法蘭材料16mn6墊片類型jb/t4704-2000pn=2.5mpa7墊片材料石棉橡膠板片gb/t3985-19958墊片公稱直徑jb/t4704-20009009墊片外徑jb/t4704-200098710墊片內徑jb/t4704-200093711法蘭厚度jb/t4704

36、-20006012墊片厚度jb/t4704-2000313螺栓規格及數量m272363.10管板尺寸的確定及強度計算本設計為管板延長部分兼作法蘭的形式，即gb1511999項目5.7中，圖18所示e型連接方式的管板，材料為20mnmo的鍛件。a 確定殼程圓筒、管箱圓筒、管箱法蘭、換熱管等元件結構尺寸及管板的布管方式；以上的項目確定見項目一至九。b 計算；序號項目符號單位數據來源和計算公式數值備1筒體內徑9002筒體內徑橫截面積6361733筒體厚度84筒體內殼壁金屬截面積22808.965換熱器壁厚2.56換熱器根數4787換熱管外徑258管子金屬總截面積84426.759換熱管材料的彈性模量

37、gb1501998表f518600010沿一側的排管數2511換熱管中心距g板槽兩側相鄰管中心距g管區內未能被管支撐的面積13030.414管板布管區面積436913.215管板布管區當量直徑745.8516管板布管內開孔后的面積636172.817系數0.9918殼程圓筒材料的彈性模量gb1501998表f518600019殼體不帶膨脹節時換熱管束與圓筒剛度比3.720系數0.13321系數3.2522系數4.823管板布管區當量直徑與殼程圓筒內徑比0.828724管子受壓失穩當量長度gb1511999圖3260025設計溫度下管子受屈服強

38、度gb1501998表f219626管子回轉半徑8.00427系數136.828管子穩定許用應力71.1429校核 合格c對于延長部分兼作法蘭的管板，計算mm和mp序號項目符號單位數據來源和計算公式數值備1墊片接觸寬度gb1501998表91252墊片基本密度寬度12.53墊片比壓力gb1501998表92114墊片系數25墊片有效密度寬度96墊片壓緊力作用中心圓直徑9227預緊狀態下需要的最小螺栓載荷286612.928操作狀態下需要的最小螺栓載荷933561.979常溫下螺栓材料的許用應力gb1501998表f4選用材料為40mnb63510預緊狀態下需要的最小螺栓面積451.3611操作

39、狀態下需要的最小螺栓面積1470.1812需要螺栓總截面積1470.1813法蘭螺栓的中心圓直徑114014法蘭中心至作用處的徑向距離10915預緊狀態的法蘭力矩n16筒體厚度817法蘭頸部大端有效厚度1418螺栓中心至法蘭頸部與法蘭背面交的徑向距離10619螺栓中心距作用處的徑向距離12020螺栓中心處至作用位置處的徑向距離114.521作用于法蘭內徑截面上的流體壓力引起的軸向力22流體壓力引起的總軸向力與作用于法蘭內徑截面上的流體壓力引起的軸向力差23操作狀態下需要的最小墊片壓力24法蘭操作力矩nd假如管板的計算厚度為，然后按結構要求確定殼體法蘭厚度，計算k，k，序號項目符號單位數據來源和

40、計算公式數值備1假定管板計算厚度502殼體法蘭厚度503管板材料彈性模量gb1501998表f51860004換熱管材料的彈性模量gb1501998表f51860005管板剛度削弱系數gb15119990.46換熱管有效厚度43887管板強度削弱強度gb15119990.48管子金屬總截面積84426.759換熱管加強系數5.3510管板布管區的當量直徑與殼程圓筒內徑之比0.828711管板周邊布管區的無剛量參數0.91612管束模量6024.913殼體法蘭材料彈性模量gb1501998表f518600014殼體圓筒材料彈性模量gb1501998表f518600015殼體法蘭寬度9016系數g

41、b1511999圖260.0002217殼體法蘭與圓筒的旋轉剛度參數7.275818旋轉剛度無量綱參數e.由gb151-1999 p51 圖27 按照k 和查m1，并計算值，由圖29 按照k 和查g2值序號項目符號單位數據來源和計算公式數值1管板第一矩系數m1gb1511999圖270.122系數23.663系數g2gb1511999圖293.73f、計算m1，由gb151-1999 圖30 按照k 和q 查g3，計算x 。 序號項目符號單位數據來源和計算公式數值1管箱法蘭的彈性模量gb1501998表f51960002管箱圓筒材料的彈性模量gb1501998表f51960003管箱法蘭厚度j

42、b/t4702-2000684系數gb151-1999圖260.00335管箱圓筒與法蘭的旋轉剛度參數64.156換熱管束與圓筒剛度比3.77系數gb151-1999圖300.006128法蘭力矩折減系數0.1349管板邊緣力矩的變化系數4.0410法蘭力矩變化系數0.45811管板第二彎矩系數gb151-1999圖28(a)2.85g、按課程設計壓力 ps ，而管程設計壓力 =pt=0，膨脹變形差g ，法蘭力矩的危險組合（gb151-1999 項目5.7.3.2 分別討論）a、只有殼程設計壓力ps= pc=0.88 mpa ，而管程設計壓力pt=0，不計膨脹節變形差（=0）。序號項目符號單位

43、數據來源和計算公式數值備注1有效壓力組合2.862基本法蘭力矩系數0.06293系數0.001514管板邊緣力矩系數0.0695管板邊緣剪切系數1.6336管板總彎矩系數1.8137系數0.418系數1.099系數1.0910管板徑向應力系數0.09711管板布管區周邊外徑向的應力系數0.0912管板布管區周邊剪切應力系數0.088613殼體法蘭力矩系數14管板的徑向應力222.4615管板布管區周邊外徑向的應力 89.5216管板布管區周邊剪切應力11.2917法蘭的外徑與內徑之比1.218系數gb1501998表951119殼體法蘭應力 61.3220殼體法蘭應力13.3121殼程圓筒的軸向應力8.6122一根換熱管管壁金屬的橫截