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.方案确定选择换热器的类型浮头式换热器主要特点是可以从壳体中抽出便于清洗管间和管内管束可以在管内自由伸缩不会产生热应力换热面积确实定根据化工设备蚓手册选择传热面积为400m2换热管数N确实定我国管壳式换热器常用碳素钢、低合金钢钢管，其规格为（pl9x
2、（p25x
2.
5、（p32x
3、cp38x
3、cp57x
3.5等，不锈钢钢管规格为cpl9x
2、（p25x
2、cp32x
2、q）38x
2.
5、cp57x
2.5O换热管长度规格为
1、
1.
5、
2.
0、
2.
5、
3.
0、
4.
5、
6.
0、
7.
5、
9.0m等换热器换热管长度与公称直径之比，普通在4~25之间，常用的为6~100管子的材料选择应根据介质的压力、温度及腐蚀性来确定院32x3mm的梯冈管材励0Crl8Ni9管长为6000mmn=A/ndL3-50式3-5:I奂热管数AT毓面积m2doT奂热管外径mmLT奂热管长度mm故
3.14x32xl0-3x6000x10-3=61根管子最大应力筒体内径截面积A=n/4D=942mm2管板上管孔所占的总截面积招攵入二A-C/A=Q726系数p=na/A-C=
0.143施压力PS=
1.6Mpa管程压力PT=lMpa当Pa=Ps-PT1-位=
0.457管板采用Q235-B[a]r=113Mpa换热管采用碳钢[o]t=108Mpa管板，管子强度校核orma*=
11.7Mpa
1.5[o]r=
1.5xl70=255Mpaatma*=
3.58Mpa[a]t=108Mpa管板计算厚度满足要求.开J睛圈的校核在本次设计的固定管板式换热器的所有开孔管中，以冷却水进口的接收处的开孔直径最大，这里先以此为例，发展补强计算压力容器接收补强构造通常采用局部补强构造，主要有补强圈补强、厚壁管补强和整锻件补强三种形式由于设计压力在低压围*内、工作温度不高、介质腐蚀性弱、材质为Q235-A、其标泡油濯度低于540Mpa、壳体名义厚度不大于38mm以上均龌未幅圈补强的条件，又因为补强圈补强，构造简单、使用经历丰富，所以采用补强圈当设计压力小于或者等于
2.5MPa的壳体开孔，两相邻开孔中心的间距大于孔直径之和的两倍，且接收公称直径小于或者等于89mm时，只要接收最小厚度满足下表，就可不另行补强表
5.1不另行牛耳曲勺最小厚度〔mm〕―接收公称夕卜径52~2t52ts5765T689最小厚度
3.
54.
05.
06.0不满足此要求就要开孔补强，因为等面积补强有长期的实践经历，简单易行，当开孑噂大时，只要对其开孔尺寸和形状等给与一定的配套限制，在普通压力容器使用条件下能够保证安全补强圈补强中低压容器应用最多的补强构造，补强圈普通使用在静载荷下、常温、中低压材料的标准抗拉强度低于540MPa补强圈厚度小于或者等于
1.5Sn壳体名义厚度bn不大于38mm的场合开孔补强的设计方法开孔补强的设计方法主要有等面积补强法和极限分析补强由于开孔位置在封头开孔的直径为76mm89mm满足等前只肥虽的要求又因为等前只袖虽有长期的实蹴历简单易行，在普通压力容器使用围*下能够保证安全，所以采用等面积补强法发展补强计算内径为Di=1200mm的圆柱形容器采用标准椭圆形封头在封头上设置p76x4mm的内平齐接收，封头名义厚度为Sn=12mm设计压力为p=
1.0MPa设计温度为仁15丫，接收外伸端高度为hl=150mm封头和补强圈的材料为0Crl8Ni9其许用应力为［］t=137MPa接收为10号钢，其许用应力为[Q]t=112MPa封头和接收的厚度附加量C均取
1.8mm液体静压力可以忽略，焊接接头系数
0.85〔1〕补强方法判别开孔直径d=di+2C4-47式447diT妾收内径，mmd=di+2C=68+2xl.8=
73.6mmC—量，mm故本次设计的封头开孔直径为d=
73.6Di/2=250mm面积法补强计算的合用条件，故可用等面积发展开孔补强计算〔2〕开孔所需补强面积a.封头计算厚度查参考文献h得]:=PDKci1_4482[o]t0_pc式4-48:KI一椭圆形长短轴比值决定系数b.开孔所需补强面积先计算强度削弱系数fr:查参考文献4得]:接收有效厚度为8et=8nt-C=12-
1.8=
10.2mm开孔所需补强面积按公式计算A=dS+2S8et1-fr=
73.6x
0.51+2x
0.51x
1.21-
0.818=
1836.32mm〔3〕有效补强围*有效宽度B即B=2d=2x
199.6=
399.2mmB=d+26n+26nt=
73.6+2x6+2x4=
93.6mm臃汰值B=
147.2mm外侧有效高度，即=历亍^
3.674=
17.16mmRomm取最小值
17.16mm内侧有效高度，即h=36=^
3.6x4=
17.16mm2vnth2=0mm取B小值h弓0mm〔4〕有效补强面积a.封头多余金属面积封nc接收多于金属面积A由以下公式可以取得2c.接收区焊接面积〔焊脚取
6.0〕d.有效补强面积A=A+A+A=
196.8+
37.4+36=272mme123因为AA所以不用另行补强e6鞍.式支座的设计计算及校核.
1.鞍式支座的设计1鞍•座的构造是由护板、横向腹板和底板组成2鞍•座数目的选择放在鞍座上的圆筒形设备，其情况和梁相似从受力分析来看，承受同样载荷且具有同样几何尺寸的梁采用多支座比采用两个支座梁内产生的应力小但实际上应看情况而定，对于大型容器，因创造误差所造成的支座标高不一致，或者因地基沉降不均匀，所以造成的支承点水平高度不一致，都使支承反力不均匀，在设备内造成较大附加应力同时为了防止温度应力，多支座的情况，也不便于采取措施所以普通采取双支座为了防止产生温差应力，有一个支座的地脚螺栓孔做成长圆形，安装时不拧死螺母以便使其能有自由滑动的可能最好的方法是一端采用滚动式支座.支坐位置确实定采用双鞍座时，支坐位置确实定，是以下为依据，即是在使支承反力对筒体形成的弯距相等的原则下，使其充分利用封头对筒体邻近局部的加强作用在中国现行标准4731钢制卧式容器规定取AW
0.2LA的最大值不得超过
0.25L否则由于容器夕M申端的作用将使支座截面处的应力过大其中A为封头切线至支座中心线之距离，L为两封头切线之间的距离，此外，由于封头的抗弯刚度大于圆筒的抗弯刚度，故封头对于圆筒的抗弯刚度具有局部加强作用假设支座挨近封头，则可充分利用罐体在支座处圆筒截面的加强作用因此4731还规定当满足AW
0.2L时，最好使AW
0.5Rm〔Rm为圆筒的平均半径为了分析方便，以下用圆筒内半径代替平均半径所以本设计的A=
0.2L=
0.2x2238=
447.6mm为了便于安装选445mm4鞍.座宽度b确实定支座b的大小一方面决定设备所给支座的载荷的大小，另一方面要考虑支座处筒壁环向应力不超过许用值钢制鞍座的宽度不应小于10S〔S是筒体计算壁厚〕所以本设计取b=100mm.鞍座的选择普通可按标准〔1167-81〕发展鞍座的公称直径即为设备的公称直径按照公称直径的不同分为四个标酷列〔Dgl59〜500mm、Dg600~1200mm、Dgl300~2000mm、Dg2100~4000mm］同Y称直径的鞍座又分为A型〔轻型〕和B型〔重型〕每一种形式又分为固定式〔I型〕和挪移式〔口型〕两种A型和B型的区别是轴向腹板的数量和尺寸及底板的宽度不同，而工型和口型的区别仅仅在于底板上地脚螺栓孔的形状不同，n型为长圆孔，安装地脚螺栓时采用双螺母，第一个螺母拧紧后倒退一圈，再用第二个螺母锁紧，使鞍座能在根抵上自由滑动工、n型的尺寸除螺栓孔不同，其余均一样在同一台卧式容器上，I、II型要配对使用在尿隹系列中鞍座的高度H有
200、
300、
400、500mm四种规格，但可根据要求改变必要时，要对根据标准选好的鞍座发展支座宽度b和根抵支承面发展强度校核，对支座处筒体的局部应力也要校核.2鞍式支座的计算及校核卧式容器的载荷有〔1〕压力，可以是内压或者外压〔真空〕〔2〕容器的分量，包括圆筒、封头及其它附件等的分量〔3〕物料的分量〔4〕其它载荷假设容器的总重为2F，椭圆形封头折算成直径等于容器直径，长度的圆筒所以该容器总重作用的长度为4L=L+_H3L—该容器总作用下的长度，mmH一为封头的曲面荆度，mm所以该容器总重沿长度方向均匀分布，则作用在总长度上的单位长度均布载荷为2F4-50式4-50:qT乍用在总长度上的单位长度均布载荷，N/mF-■总重N容器内介质的密度为1049kg/m3壳体^封头材质的密度为7860kg/ms:q=JLR2兀g+（口D2一几Ch）兀g4o4i钢4-51式4-51:Ri—圆筒内径，mm所以q=
3.14x
0.22x1049x
9.8+几k
0.8122——x
0.82x7860x
9.8=1876N/m
44、1414所以F=-qL+-H=-x1876x2238+一x125x10-3=2256N2323工程上将双鞍式支座卧式容器化为长度为L受均布载荷q作用的外伸简支梁头本身的分量和封头中物料的分量为此重力作用下在封头〔含物料〕的重心上对于椭圆形封头，它的重心位置e«0375H=47mm按力平衡原理，止潼力可作用在架需点的剪力Fp=
0.667Hq=156N和力偶ml=025qH玳替此外，当封头中充满液体时，液体的静压力对封头作用一水平方向的外推力，因为液体的压力沿筒体高度按线性规律分布，顶部压力为零底部压力为P0=2pgRi=2x1049x
9.8x
0.2=4112N所以水羽舫向下偏移，偏离蠲的轴线水平推力和偏心距离为s=qRi4-52式4-52:s—水平推力，N.m所以s=1876x
0.25=469N.m式中ycT扁心品隅m所以当为椭圆形封头时£=
0.25qRQ-H2/Ri为简化计算常略去一些差异，取vq=
0.25qR=
117.25N.m所以粲需点的力偶M为鞍座内力的分析a圆.筒在支座中截面处的弯距M查参考文献⑷得故M=2256x
0.24x2238x103M为正值时，表示上半局部圆筒受压缩，下半局部圆筒受拉伸1b圆.筒在支座中截面处的弯距M2M二口1—A+cE—C2CL3A224-
55..2256x
0.445/
40.445n
0.254人〜c”小故M=1—+
0.03x—
1.06=—
233.4N.m
21.
062.
2380.445M普通为负值，表示圆筒的上半局部受拉伸，下半局部受压缩这里只讨论支座截面处的2剪力，因为对于承受均匀载荷的外伸简支梁，其跨距处截面的剪力等于零，所以不用讨论当支座距离封头切线距离A
0.5时，分分量的影响，在支座处截面上的剪力为V=F—qA+1H4-56式4-56:V——支座处截面上的剪力，N
7.其他附件的设计折流板的设计.折流板材质的选择根据本设计的要求，综合考虑材料的性能及经济性要求选用的材料为0Crl8Ni
9.折流板的类型折流板的类型有弓形、圆形、矩形、环形、圆盘圆-环形等等大多数折流板都采用弓形折流板，对于卧式换热器，壳程为单乡清洁液体时，折流板缺口应水平上下放置假设气体中含有少量液体时，则在缺口朝上的折流板最低处开设通液口综合考虑我选用弓形折流板.折流板的尺寸规格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，并使壳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，同时减少结垢在卧式换热器中，折流板还起到支承管束的作用缺口大小用切去的弓形弦高占壳体内直径的百分比来确定如单弓形折流板缺口弦高宜取
0.20~
0.45倍的壳体内直径，最常用的
0.25倍壳体内直径折流板普通应按等间距布置，管束两端的折流板应尽量挨近壳程进出口接收折流板的最小孤宙不小于壳体内直径的1/5且不小于50mm;最大间是附不大于壳体内直径折流板的弓形高度h=
0.75D=
0.75x397=
298.5有参考文献遒得，折流板间距取530mm折流板最小厚度为8mm0有参考文献b查得折流胁他为994mm折流板开直径有参考文献俘查】得（p
32.8x
0.45见图
7.1:图
7.1折流板.2拉杆的设计.拉杆材质的选择根据本设计的要求，综合考虑材料的性能及经济性要求选用的材料为0Crl8Ni
9.拉杆的尺寸规格表
7.1拉杆直径〔mm〕
3.拉杆的构造由参考文献［9拉］杆选用（pl2共10根材料为0Crl8Ni9，拉杆的尺寸如图
7.2:图
7.2拉杆
8.焊接接头的选择和设计焊接接头的设计化工容器常用的焊接接头有对接接头、角接接头、T字型接头和塔接接头四种对接接头的焊缝在焊接中受热均匀、受力对称、焊缝质量较容易保证；角接接头是将两块板互成直角或者*一角度，而在两块板接触边缘上焊接的接头，这种形式受热不均匀，焊缝性能没有对接焊缝好本次焊缝采用对接接头和角接接头两种形式为了保证焊接效果需开坡□坡口形式为V字型如图
8.
1、
8.2:焊接接头选择图焊接形式焊接方法主要有气焊、电弧焊、气体保护焊、等离子弧焊接手工电弧焊的优点是设备简单，可以焊接各种位置的焊缝以及可以发展高空作业其缺点是焊缝质量不易保证，生产效率低本次设计主要采用埋弧自动焊焊接辅助采用手工电弧焊设计体味大学的最后一次课程设计经过三周的努力，在廖教师的指导下完成为了课程设计给我最深刻的体味就是它的那种理论与实践相结合的特点，在平时的学习中我们时常承受课本上的理论知识很难了解到所学在实际中的应用，课程设计为我们提供了一次理论与实际向结合的时机这次课程设计的第一周我们主要发展计算和校核，我计算了壳体的厚度并发展了校核，计算了封头厚度并发展了校核和水压试验，计算并选取了适宜的法兰，计算了螺栓直径并进展了校核最终选取了适宜的螺栓并确定了螺栓的长度，计算了管子数目、换热面积，选取了管子长度、管径、管程数和管子的罗列方式第二周里在廖教师的指导下我们使用绘图软件设计图纸，我使用的是CA*A2022因为这个软件我比拟熟悉，使用起来得心应手在绘图过程中有不少要注意的事情，比方说法兰的选取要符合国家标准，主左视图要高平齐等在绘图过程中浮现了不少问题，有一个问题给我的记忆最深刻，就是我画了几条线怎么都删不掉，试了好多种方法，最后在同学帮我指出了问题的关键所在，原来我把图层给锁定了，解锁后就可以删掉了，其实这个是我在绘图过程中不小心点了那个图层的锁了第三周我又用了两三天的时间画图，终于在教师规定的时间里把图画完了，廖教师来检查我们的图，给指出了不少错误我的左视图里面的管子罗列没有按照要求来，很明显误，主视图里面也有不少多线少线的情况，标题栏和明细栏也不完善教师指出错误后我又用了两天多是时间才把图弄完，有不少错误犯的好低级，该画粗线用细线，该画虚线用的居然是实线廖教师还告诉我们画完图后把图框放大适宜的倍数，把放大后的图框粘贴到图中的方法，这样图中的标注尺寸不会发生变化，而我向来想的是把画的一比一的图缩小适宜倍数，然后画图框，当时我向来纠结与尺寸标注会变化，廖教师一个简单的提醒让我顷刻解围经过三周的努力，我终于完成为了课程设计，这次课程设计我较大限度了使用了图书馆和网络的资源，在图书馆借了两本有关管壳式换热器的书，无非里面的内容不完善，我画图所需的尺寸计算里面没有，我只好在网上下载了压力容器设计国家标准开场画图的时候，我连A0图纸图框都不会画，在网上查了A0图纸图框的尺寸是1189x841然后画了出来课程设计是一项需要耐心和认真子细的任务，画一个法兰就要查不少资料来确定法兰的最后尺寸螺栓要计算校核直径，只要拿出耐性和认真的精神，最终是可以很好的完成任务的在此，向廖教师表示感谢，感谢他在课程设计过程中为我们提供指导，感谢他在我们没耐性不想坚持的时候一次次要求我们必须坚持感谢在课程设计过程中使用的参考书的作者是你们的努力使得我们课程设计有了参考附表一设计值汇总翻将称尺寸/mmQ235-B管程接收cp260x8Q235-B会接收cp260x16Q235-B固定管板厚108Q235-B浮头管板厚80厚50Q235-B钩圈总厚96Q235-B管箱封头厚10Q235-B无折边球封头厚50Q235-B管程分程隔板厚12Q235-B浮头法兰厚150Q235-B表
1.1拉杆直径/mm懈榔公称1径DN/mm400d400d700700Wd900900d260044810拉杆需10根
1.3换热管的排布与连接方式确实定换热管罗列形式如图
3.1所示换热管在管板上的罗列形式主要有正三角形、正方形和转正三角形、转三角形正三角形罗列形式可以在同样的管板面积上罗列最多的管数，故用的最为广泛，但管外不易清洗为便于管外便于清洗可以采用正方形或者转正方形的管束换热管中心距要保证管子与管板连接时，管桥有足够的强度和宽度管间需要清洗时还要留有发展清洗的通道换热管中心距宜不小于
1.25倍的换热管的外径换热管罗列形式如图L1所示正三角形转角三角形正方形转角正方形图
1.1换热管罗列形式图L2管子成三角形罗列本换热器采用正三角形罗列由，表
1.3取管间距a=40mm表
1.3换热管中心距mm换热器的主要设计参数如下:表L4设计参数表一设计参数
2.换热器壳体壁厚的设计计算压力容器选材本设备为冷凝器，由于设计压力在低围*内，工作温度不高，介质为乙烯所以选用参考文献GB150-89钢制压力容器.学苑1989GB151-98钢制管壳式换热器.学苑.1998刁玉玮，王立业.化工设备机械根抵**理工.
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[24]换热管根抵及其应用科技文献**分社1977Q235-B材料，且满足其使用要求普通来说，换热器的壳炳口管箱公称直径大于等于400mm时，其筒体使用板材卷制当换热器的公称直径小于400mm时，其筒体使用管材制由于本次设计的换热器直径为1200mm所以我选用板材卷^的筒体
2.1壳程壁厚的设计计算.名义壁厚计算6=0D-4-1查表得［o］t=170MPa4ojtU-pc取设计压力P=
1.1x
1.6=176MPa+/_
1.76x12007oc故c==
7.35mm2x170x
0.85-176故6=6+C+C=
7.35+
0.8+1=
9.15mmn12按照GB15L89对固定管板式换热器最小壁厚的规定取12mm.有效壁厚计算66=6-C-C=12-
0.8-1=
10.2mmeen
12.最小壁厚计算6nmin对于合金冈容器，规定最小壁厚不能小于2mm所以壳程的名义厚度取12mm合格
2.2管箱壁厚设计计算换热器的管箱封头普通为椭圆形或者平盖形平盖容易拆卸，维修关程时不必拆卸管道普通大直径压力高，检修情况允许时，倾向于使用平盖在压力不高的情况下，换热器直径J\于等于900时mm，用椭圆豚寸头；换热器直径大于900mm，通常使用平盖因为本掾器直彳劭1200mm所以娜椭圆开分寸头
1.名义壁厚计算管箱选材为Q235-A有参考文献⑷公式4-2aPD6=2旧丐4-2C式4-4:6一管箱计算壁厚，mmD―圆筒内径，mmi查得［4=170MPa5—焊缝系数，焊缝采用双面焊，局部无损探伤，取（P=
0.85取设计回p=
1.76MPa
1.76x1200-7故6==
7.35mm2x170x
0.85-
1.76查得C=
0.8mm古攵6=6+C+C=
7.35+
0.8+1=
9.15mmn12按照GB151-89对固定管板式换热器最小壁厚的规定，6取12mm0n.有效壁厚计算66=6—C—C=12—
0.8—1=
10.2mmeen
12.最小壁厚计算6nmin对于碳素钢容器规定最小壁厚W3mmo所以管箱的名义厚度取12m合m格.管箱水压试验较核由参考文献⑷知，内压容器水压试验公式对于内压容器P=
1.25p「L-tc[cy]t式4-6:p—取壳程与管箱中计算压力较大者，即p=
1.76MPaCC一设计温度下材料的许用应力，MPa由于壳程与管箱采用一样的材料，所以[o]t=[oT]故P[
1.25x
1.76=
2.2MPax1200+
10.2_h/ID所以=7=
130.5MPaT2x
10.2因为a
0.9a0Ts所以该换热器壳体水压试验合格封头的选择及计算容器封头又称端盖按其形状可分为三类凸形封头、锥形封头、平板形封头其中凸形封头包括半球形封头、椭圆形封头、碟形封头〔或者称带折边的球形封头〕和球冠封头〔或者称无折边球形封头〕四种.球形封头从受力分析来看，球形封头是最理想的构造形式但缺点是深度大，当直径较小时，整体冲压艰难，大直径采用分瓣冲压其拼焊工作量也大半球形封头常用在高压容器如下列图所示.椭圆形封头椭圆形封头是由椭圆面和短圆筒组成，直边段的作用是防止封头和圆筒的连接焊缝处浮现经向曲径半径突变，以改善焊缝的受力状况由于封头的椭圆局部经线曲率变化平滑连续，所以应力分布比拟均匀，且椭圆形封头深度较半球形深度封头小得多，易于冲压成型，是目前中、低压容器中应用最为普遍的封头之一如下列图所示.平盖在理论分析时平板的周边支承被认为固支或者简支，但实际上平盖与圆筒连接时，真正的支承既不是固支也不是简支，而是介于固支和简支之间平盖的集合形状包括圆形、椭圆形、长圆形、矩形及正方形等几种，平盖的最大应力既可能浮现在中心部位，也可能在圆筒与平盖的连接部位比拟以上几种封头形式，选用标准椭圆形封头，为了便于焊接封头及经济性要求，Q235-B容器设计压力PW
1.6MPa;使用温度在0~3500c;壳体厚度小于16mm不得用于窿液化石油气介质以及毒性程度为高度或者极度危害介质采用材料为Q235-B
1.封头名义壁厚计算由参考文献14得]上式中[可一设计温度下材料的许用应力，MPa查得[o]t=170MPa中一焊缝系数，焊缝采用双面焊局部无损探伤，取（p=
0.85取设计压力p=|D=L76MPa-
1.76x1200故6==
7.33mm2170x
0.85-
0.5x
1.76按照GB151-89对固定管板式换热器最小壁厚的规定，bn取12mme.有效壁厚计算Se.最小壁厚计算bnmin对于碳素钢容器，规定最小壁厚不能小于3mm8=6=3+2=5mmnminmin86minnmin所以封头的名义厚度取12mm合格
4.封头的选择蜃考文献日封头DN1200xl2mm曲面高度h=100mm直边高度h725mm构造尺寸如下表所示表
2.2封头尺寸〔mm〕公称直径DN曲面高度hl直边高度h2厚度b
120012525122.4壳体水压试验校核由参考文献⑶知，内压容器水压试验公式[C]对于内压容器P=
1.25pc[上一设计温度下材料的许用应力，MPa由于壳程与管箱采用一样的材料T所以]t=[a]pT=
1.25xl.76=
2.2MPaO=2-2x1200+10-2--|
30.5MPaT2x
10.
20.9ap=
0.9x235x
0.85=
179.115MPasoT
0.9oscp所以该换热器壳体水压试验合格
3.密封装置设计及选型
3.1法兰的选型与设计法兰联接是作为容器的筒体与封头、筒体与筒体、管道间、管道与阀门管件等的可拆性联接它是由一对法兰、数个螺栓、螺母和一个垫片组成由于强的密封性能和较好的强度故应用广泛缺点是不能快速拆卸，创造本钱较高常见的整体法兰形式有两种即平焊法兰和对焊法兰平焊法兰构造能保证壳体与法兰同时受力，使法兰厚度可适量减薄，但会在壳体上产生较大应力，合用于〔PNW
4.0MPa〕的低压容器甲型平焊法兰与乙型平焊法兰的区别在于乙型平焊法兰有一个壁厚不小于16mm的圆筒形短节，于是乙型平焊法兰的刚性比甲型平焊法兰好，甲型法兰在〔PN^
0.6MPa］时，合用的容器直径围*为［DN=300~1200］乙型法兰性能更优由于本次设计的换热器压力低篇T容器DN=1200mm，所以选用甲型平焊法兰32法兰压紧面的选择凹凸面〔如图5-2］安装时易于对中，还能有效地防止垫片被挤出压紧面，合用于pNW
6.4MPa的容器法兰和管法兰综上所述，选用凹凸面压紧面如图
3.1:图
3.1法兰⑴法兰材料选用Q235-A许用应力为:同=170MPaz［o］t=170MPao其中:［］f一常温下法兰的许用应力，MPa;［］ft一设计温度下法兰的许用应力，MPa⑵法兰力矩由前面法兰尺寸可知操作时法兰力矩M寸L+PJPI=310860x40+42830x35+33739x30=
14945620.N.mm预紧时法兰力矩则法兰设计力矩取MP14945620N-mm与Ma=5038800N・mm中最大值，贝瞰M=Ma=5038800N-mm式中Pl—内压作用在内径截面上的轴相力，N;P2—内压作用在法兰端面上的轴相力，N;P3TK■支反力，N;DbTlf全中心1直径，mm;MPT新时法^力矩，N・mm;WT赐状态螺栓的设H载荷，N；MaT页紧0中去兰力矢巨，N-mm;M―；栏设H■力矩，N・mm〔3〕形状系数法兰外径D0=1280mmD1280则系数K=声例0=1，07i根据K查得Y=
7.5式中Y一开维系数「4】:土力百市+IYM~^.5x5038800o公公〔4〕法=厚度气丽Y70x1200666mm所选法兰标准法兰厚度6=30mm则tb所以法兰厚度合格〔5〕按活套法兰计算应力对于不带锥颈的活套法兰，其环相应力轴向应力=0径向力=0;zr〔6〕剪应力T:按下算式中A二剪切面积，mm2；tAt=irDl=
3.14xl200x2=7536mm2i取l=2mm0操作状态下⑺法兰校核预紧时T=
16.67MPa
0.8[a]f=
90.4MPa操作时T=
22.2MPa
0.8[a]ft=
90.4MPa同时oT=
54.37MPa[af]t=113MPa综上所述，可知所选法兰合格
3.3垫片螺.栓设计查参考文献16得]垫片的尺寸如下表，表
3.2垫片参数表mm公称直径DN垫片内径垫片外径垫片厚度
①1200
①1203
①12393图
3.2法兰
1.垫片宽度计算垫片的实际宽度N=DgODgi/24-37式437:N藤度mmDgo~^=^gmmDgl^=i内径，mm所以N=1239-1203/2=18mm垫片密封根本宽度b=b0得b=8mm
3.垫片压紧力预紧时需要的压紧力查参考文献⑷按公式计算得Fa=nDgby4-38式4-38:Fa—预紧状态下需要的最小垫片压紧力，NmmDGTJ^压紧力作用中心圆计算直径，mm当bE
6.4mm时，DG等于垫用球蛇勺平均直径当b
06.4mm时，DG等于垫用球蛇的傕户股DG=1221mmyT片白勺匕匕压力，MPa由参考文献⑷查得，垫片厚度为2mm时，y=llMPaB一垫片密封根本宽度，mmo所以F=
3.14xl221x8xll=337386Na由参考文献
[4]查得Fp=2irQbmp4-39式4-39:Fp一操作状态下，需要的最小垫片压紧力，N襁pc一计算压力MPa酿Fp=2x
3.14x5218x2x
0.275=15434N
4.螺栓载荷计算预紧状态下，需要的最小螺栓载荷等于保证垫片初始密封所需的压紧力，即Wa=Fa=337386N式4-40:Wa—预紧状态下所需要的最小螺栓载荷，NW=F+F=[D2P+Fpp4Gcp式4-41:WpT槃作状态下的最小螺栓载荷，N314所以W=-.12212x
0.275+15434=1185744N4螺.栓设计预紧状态下，按常温计算，螺栓所需要截面积AaAWa-4-42式4-42:a[c]b[o]b一常温下螺栓材料Q235-A的许用应力为170MPa有参考文献3附表得[o]b=113MPa所以操作状态下，按设计温度计算，螺栓所需截面积Ap式中［卜了设计温度下，螺栓材料的许用应力为170MPa所以Ap=6974m2螺栓截面积Am取Aa和Ap中的较大者即可确定螺栓的直径与个数取个数为n=20式中d—罗纹根径或者螺栓最小截面直径，mmon栓个数所以d二:但二加697321mm、几nY
3.14x20查标准n=2时0雌为M2劭能龌要求
5.螺栓最大间距计算法兰环上两螺栓孔中心距L「几％式445:D—法兰环上螺栓中心直径，mmo查得Db=580mm所以L=
3.14xl280/20=200mm法兰环螺栓最大间距Lma*4-46式4-46:d—栓公称直径，mmBbT去兰有效厚度，mmo由参考文献查得b=30mmff所以即LLma*所以初选的连接螺栓M22共20个，螺栓材料为Q235-A合格4固.定管板的设计及计算
4.1固定管板的计算固定管板设计采用BS法，假定管板厚度b=100mm总换热管数量一根管壁金属的横截面积为开孔强度削弱系数〔回程〕M=
0.6两管板间换热管戢长度〔除掉两管板厚〕邸6800mm按管板简支考虑，依K值查得G=L5G=2-
0.1^17P=na/AC=
0.143管板最大应力换热管外径d10d1415d2425WdW27拉杆直径dn101216表
7.2拉杆数量亚燃器公称直径DN/mm400400d700700d900900d260044810换热管外径d10d1515WdW2525d27拉杆直径nd表L2雄数量—1216换热管外径d14192532384557换热管中心距S19253240485772。
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