立式热虹吸再沸器机械设计说明书.doc

立式热虹吸式再沸器机械设计说明书
大连理工大学本科课程设计
立式热虹吸式再沸器机械设计说明书
学 院（系)： 化工机械与安全学院
专 业: 过程装备与控制工程
学 生 姓 名: 孔 闯
学 号： 201242052
指 导 教 师: 由宏新、代玉强
评 阅 教 师：
完 成 日 期： 2015。10.2
大连理工大学
Dalian University of Technolog
31
摘要
本课程设计主要任务是设计1台立式热虹吸式再沸器，作为丙烯—丙烷精馏塔的提馏段加热设备.在大三下学期的时候已经初步完成了再沸器的工艺部分的设计和核算，本次设计主要进行再沸器的机械部分的计算及校核，包括再沸器各部分的结构说明，筒体壁厚的计算,封头壁厚的计算，管箱法兰和管板的计算，筒体和封头开孔及补强等。
通过3周的工作，已完成了再沸器的机械参数的计算，手工绘制了再沸器的装配图1张和管板零件图1张。
目录
摘要 I
1 设计基础 2
1。1 项目背景 2
1.2 设计依据 2
1。3 技术来源及授权 2
1。4 项目简介 2
2 结构工艺说明 1
2.1 管程和壳程物料的选择 1
2。2 换热管 1
2。3 管板 1
2.3。1 管板结构尺寸 1
2。3.2 换热管与管板连接 2
2。3.3 排管及管孔 3
2.4 折流板 5
2.5 接管及连接附件 5
2。6 安全泄放 7
2。7 耳式支座 7
2。8 管箱、管箱法兰与封头 10
3 强度计算 12
3.1 工艺参数计算结果表 12
3.2 计算条件 13
3。3 强度计算 14
3.3。1 壳程圆筒计算 14
3.3。2 前端管箱筒体计算 15
3.3.3 前端管箱封头计算 16
3。3.4 后端管箱筒体计算 18
3.3.5 后端管箱封头计算 19
3.3.6 开孔补强设计计算 20
3.3.7 兼作法兰固定式管板计算 23
3.3。8 管箱法兰计算 32
4 结论 35
附录A 过程工艺与设备课程设计任务书 37
1 设计基础
1.1 项目背景
本项目来源于大连理工大学过程装备与控制工程专业大四年级过程工艺与设备课程设计题目；
设计者为过程装备与控制工程专业在校大四学生，与项目发布者为师生关系；
本项目设计装置为立式热虹吸式再沸器。
1.2 设计依据
过程工艺与设备课程设计任务书(见附录A)
《固定式压力容器安全技术监察规程》 TSG R0004-2009
《压力容器》 GB 150-2011
《热交换器》 GB/T 151-2014
《长颈对焊法兰》 JB/T 4703-2000
《无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差》 GB/T 17395-2008
《钢制压力容器封头》 JB/T 4746-2002
《承压设备无损检测》 NB/T47013-2015
《石油化工钢制管法兰用紧固件》 SH/T 3404—2013
1.3 技术来源及授权
《化工单元过程及设备课程设计》，匡国柱、史启才主编,化学工业出版社，2002年。
《化学化工物性数据手册》（有机卷），刘光启、刘杰主编,化学工业出版社,2002年。
《化工原理》（下册），大连理工大学，高等教育出版社，2009年.
SW6-2011化工设备设计软件
1.4 项目简介
精馏是分离液体混合物（含可液化的气体混合物）最常用的一种单元操作，在化工、炼油、石油化工等工业中得到广泛应用。板式精馏塔是常见的精馏分离设备，结构上，板式 精馏塔是一圆形筒体，塔内装有多层塔板,塔中部适宜位置设有进料板,两相在塔板上相互接触和分离。在板式塔提馏段底部会设置再沸器,再沸器的作用是将塔底液体部分汽化后送回精馏塔，使塔内气液两相间的接触传质得以连续进行。
本设计采用立式热虹吸式再沸器,它是一垂直放置的管壳式换热器。液体在自下而上通过换热器管程时部分汽化，由在壳程内的载热体供热.立式热虹吸再沸器是利用塔底单相釜液与换热器传热管内汽液混合物的密度差形成循环推动力，构成工艺物流在精馏塔底与再沸器间的流动循环.这种再沸器具有传热系数高,结构紧凑,安装方便，釜液在加热段的停留时间短，不易结垢,调节方便，占地面积小，设备及运行费用低等显著优点。同时，由于结构上的原因，壳程不能采用机械方法清洗，因此不适宜用于高粘度或较脏的加热介质；而且，由于是立式安装,因而会增加塔的裙座高度.
为提高本项目的设计计算准确性，本设计采用了业内常用的化工设备设计软件SW6-2011进行计算校核.
2 结构工艺说明
2.1 管程和壳程物料的选择
本立式热虹吸再沸器用于对提馏段的丙烯丙烷凝液加热，使其气化返回塔底,继续进行精馏分离，丙烯丙烷为低毒易燃介质，工作压力1。79MPa。加热介质为饱和水蒸气,干净清洁,工作压力0.1MPa.
根据换热器设计经验，管程和壳程介质的选择一般遵循以下原则：
（1） 易结垢的流体走管程，便于检修及时清洗除垢；
（2） 具有腐蚀性的流体应走管程,可防止管束和壳体材质受腐蚀，且便于管子清洗检修;
（3） 易燃易爆、有毒流体走管程，减少泄漏机会，避免引起人员中毒或者爆炸;
（4） 高压流体走管程，以防壳体受压，节省壳体材料；
（5） 被冷却流体走壳程，可借外壳向外的散热作用使壳体散热，增强冷却效果；
（6） 流量大、粘度大的流体走壳程，流量小的流体走管程;
（7） 饱和蒸汽走壳程，便于及时排出冷凝液，且蒸汽洁净清洗方便；
（8） 需要提高流速以增大其对流传热系数的流体宜走管内，因管程流通面积常小于壳程,且可采用多管程以增大流速.
（9） 物料不同，走法也就不同,应根据实际情况，选择液体流径。
故,本换热器丙烯丙烷凝液走管程，加热蒸汽走壳程。
2.2 换热管
根据工艺计算结果,本再沸器换热管尺寸为φ25×2，长度L=3000mm，数量为245根,管心距32mm，材料选用10g，Ⅰ级管束，外径允许偏差±0.10mm，制造及检验标准为GB/T 17395—2008。
因壳程为清洁水蒸气，管束无需清洗，故管束排列方式为正三角形排列。
2.3 管板
2.3.1 管板结构尺寸
本再沸器管板采用固定管板兼做法兰的结构形式，根据工艺计算结果要求，本再沸器为单管程单壳程结构，管板无需开分程槽,具体结构尺寸如图2.1、图2.2。
图 2.1管板结构尺寸
图 2。2管板法兰结构尺寸
2.3.2 换热管与管板连接
根据GB151—2014中6。6.1要求，强度胀接具有结构简单，管子更换和修补容易的特点，故本装置换热管与管板采用胀接连接，其的适用范围如下:
a) 设计压力小于或等于4。0MPa;
b) 设计温度小于或等于300℃；
c) 操作中无振动，无过大的温度波动及明显的应力腐蚀倾向.
本再沸器设计压力1.9MPa，设计温度100℃,操作平稳且无明显应力腐蚀倾向，满足上述条件,故换热管与管板采用胀接连接,胀度k=7％，管孔尺寸如图2。3示。
图 2。3管孔尺寸
2.3.3 排管及管孔
管板排孔限位圆直径为549mm,排管如图2.4、图2.5，管板开4个拉杆开孔,开孔尺寸见图2.6。
图 2。Error! Bookmark not defined.排管图
图 2。4管孔尺寸
图 2.Error! Bookmark not defined.拉杆螺孔尺寸
2.4 折流板
本再沸器选用拱形折流板，弓形折流板引导流体垂直流过管束，流经缺口处顺流经过管子后进入下一板间，改变方向，流动中死区较少,能提供高度的湍动和良好的传热。其结构尺寸见图2。7,板厚8mm,全换热器布置7个折流板，折流板间距400mm.
图 2.5折流板尺寸
2.5 接管及连接附件
根据工艺计算结果要求，查GB/T 17395—2008选取接管规格及尺寸见表2—1.
表格 21接管数据
接管
编号
规格DN
公称压力/bar
外径/mm
壁厚/mm
长度/mm
重量 /Kg
用途
a
250
25
273
12
200
15.45
管程出料口
b
200
25
219
10
200
10。31
管程进料口
c
150
2.5
159
4。5
200
3。8
壳程出料
d
100
2.5
108
4
150
2。05
壳程进料
e
50
25
57
3.5
150
0。92
安全阀接管
f、g
20
2.5
2
2.5
150
0。21
液位计接管
h、i
20
2.5
25
2.5
150
0.21
排气、排液接管
根据HG/T 20592—2009为接管选用配套的连接件，板由于式平焊钢制管法兰取材方便,制造简单，成本低，使用广泛，具有良好的综合性能，因此本装置的管法兰全部选用板式平焊钢制管法兰,具体结构及连接尺寸见图2.8和表2—2
图 2。Error! Bookmark not defined.板式平焊法兰结构
接管法兰
螺栓
规格DN
公称压力/bar
法兰外径D
螺栓孔中心圆直径K
厚度mm
重量 /Kg
螺栓孔直径L
螺栓孔数量
规格
长度/mm
250
25
425
370
35
20。2
30
12
M27
110
200
25
360
310
32
14。2
26
12
M27
100
150
2。5
265
225
20
5。14
18
8
M16
65
100
2.5
210
170
18
3。41
18
4
M16
60
50
25
165
125
20
2。77
18
4
M16
65
20
2。5
90
65
14
0。6
11
4
M10
45
20
2。5
90
65
14
0。6
11
4
M10
45
表格 22接管法兰及连接附件
注：排气和排液接管孔工作时常闭，用法兰盖密封。
2.6 安全泄放
对安全阀接管需计算其最小泄放面积,安全阀安装在再沸器上管箱筒节处,介质为饱和丙烯丙烷蒸汽，输入热量H==5。84×106 kJ/h，泄放压力，泄放压力下液体汽化潜热q=265.8 kJ/kg，根据GB 150。1-2011附录B中要求，选用全启式安全阀，由制造厂提供的泄放系数为K=0.65。
(1) 容器安全泄放量为:

(2) 安全阀最小泄放面积A：

最小接管内径为，所以选用的φ50的接管满足要求。
2.7 耳式支座
本换热器由于立式安装,故采用耳式支座，具体结构尺寸见图2。9。
图 2。6耳式支座
以下各部分计算内容系根据JB/T 4712。3—2007《容器支座 第3部分:耳式支座 附录A》进行设计计算。
计算数据:
设计压力 P
MPa
1。9
示意图：

设计温度 t
℃
100
壳体内径 Di
mm
600
设备总高度 H0
mm
4374
支座底板离地面高度
mm
10000
支座底板距设备质心h
mm
750
风压高度变化系数 fi

1
设置地区的基本风压 q0
N/m2
450
地震设防烈度(地震加速度）

7
地震影响系数 a

0。08
壳体材料

Q345R
设计温度下许用应力 ［σ]t
MPa
189
圆筒名义厚度 δn
mm
8
厚度附加量 C
mm
0。8
圆筒有效厚度 δe
mm
4.2
设备总质量 m0
kg
2493。5
偏心载荷 Ge
N
0
偏心距 Se
mm
0
b2
mm
90
l2
mm
180
s1
mm
40
δ3
mm
6
设备保温厚
mm
0
设备外径 DO
mm
616
支座数量 n

2
不均匀系数 k

1
所选耳式支座型号
JB/T4712。3—2007，耳式支座B 2—Ⅰ
1。耳座安装尺寸计算

901.52
mm
2.耳座载荷计算
地震载荷

1954。904
N
风载荷

1454.967
N
水平力P 取PW和Pe+0.25PW的大值，N

Pe+0。25PW =
2318.64584
N
因此 P=
2318.64584
N

耳式支座实际承受载荷

16。07605
kN
3.计算支座处圆筒所受的支座弯矩

2.250647684

校核所选耳式支座
耳式支座本体允许载荷 ［Q］
kN
60
（根据所选支座查表3，表4，表5得到)
支座处圆筒的许用弯矩 [ML］

74。27
（根据δe和p查表B.1内插得到）
判断依据:Q<[Q]且ML<［ML]，所选耳式支座合格
耳式支座最终校核结果

合格
附表1 风压高度变化系数fi
距地面高度Hit
地面粗糙度类别
A
B
C
5
1.17
1。00
0.74
10
1。38
1。00
0.74
15
1.52
1.14
0。74
20
1。63
1。25
0。84
30
1.80
1。42
1.00
40
1.92
1.56
1.13
50
2。03
1。67
1.25
60
2。12
1。77
1.35
70
2。20
1.86
1.45
80
2。27
1。95
1.54
90
2.34
2.02
1.62
100
2.40
2。09
1。70
150
2.64
2.38
2。03
附表2 对应于设防烈度αmax值
设防烈度
7
8
9
设计基本地震加速度
0。1g
0。15g
0.2g
0。3g
0.4g
地震影响系数最大值αmax
0.08
0.12
0.16
0。24
0.32
2.8 管箱、管箱法兰与封头
根据GB151-2014中6。2本立式再沸器选用B型封头管箱结构，封头选用标准椭圆封头其结构尺寸见图2。10；根据《化工单元过程及设备课程设计》第122页管箱结构尺寸要求，管箱圆筒长度取L=200 mm,根据JBT4703-2000管箱法兰选用长颈对焊法兰，结构尺寸见图2。11。
图 2。7标准封头尺寸
图 2。8长颈对焊法兰
3 强度计算
3.1 工艺参数计算结果表

管程
壳程
物料名称
进口
凝液
饱和水蒸气
出口
混合蒸汽
水
流量
Kg/h
进口
99880
2588
出口
99880
2588
操作温度
ºC
进口
52。9
100
出口
53
100
操作压力MPa
1.79
0.1
定性温度ºC
52。9
100
液
体
密度kg/m3
445
958.1
导热系数W/m●ºC
0。072
0。683
热容kJ/kg●ºC
1.641
2.02
粘度Pa●S
0。000075
0.000283
表面张力N/m
0。004173

气化潜热kJ/kg
265。8
2256.9
气
体
密度kg/m3
31.1
0.51
导热系数W/m●ºC

热容kJ/kg●ºC

粘度Pa●S
0.0000088
0。000012
气化潜热kJ/kg

设
备
结
构
参
数
形式
立式热虹吸式
台数
1
壳体内径mm
600
壳程数
1
管径mm
25
管心距mm
32
管长mm
3000
排列方式
正三角形排列
管数目（根）
245
折流板数（个）
7
传热面积m2
57.53
折流板间距mm
400
管程数
1
材质
碳钢
接管尺寸mm
进口
200

150
出口
250

100

主要计算结果
管程
壳程
流速m/s
0。734

传热膜系数W/m2●ºC
966。5
8334。6
污垢热阻m2●ºC /w
0。000176
0。00009
阻力损失MPa
0.006458

热负荷kW
1622.4
传热温差ºC
47.1
总传热系数W/m2●ºC
866
裕度％
61.1
备注

3.2 计算条件
设 计 计 算 条 件
壳 程
管 程
设计压力
0.1
MPa
设计压力
1。9
MPa
设计温度
100

设计温度
53

壳程圆筒内径Di
600
mm
管箱圆筒内径Di
600
mm
材料名称
Q345R

材料名称
Q345R

简 图

计 算 内 容
3。3。1壳程圆筒校核计算
3.3。2前端管箱圆筒校核计算
3.3。3前端管箱封头校核计算
3。3.4后端管箱圆筒校核计算
3。3.5后端管箱封头校核计算
3.3。6开孔补强设计计算
3.3.7 管板校核计算
3.3.8管箱法兰校核计算

3.3 强度计算
3.3.1 壳程圆筒计算
计算所依据的标准
GB 150.3—2011
计算条件
筒体简图
计算压力 pc
0。10
MPa

设计温度 t
100.00
° C
内径 Di
600.00
mm
材料
Q345R （ 板材 ）
试验温度许用应力 [s]
189.00
MPa
设计温度许用应力 [s]t
189。00
MPa
试验温度下屈服点 ss
345。00
MPa
钢板负偏差 C1
0.30
mm
腐蚀裕量 C2
1。00
mm
焊接接头系数 f
0.80
厚度及重量计算
计算厚度
d = = 0。18
mm
有效厚度
de =dn — C1- C2= 6.70
mm
名义厚度
dn = 8.00
mm
重量
359.85
Kg
压力试验时应力校核
压力试验类型
液压试验
试验压力值
pT = 1.25p = 0。1250
MPa
压力试验允许通过
的应力水平 [s]T
[s]T£ 0。90 ss = 310.50
MPa
试验压力下
圆筒的应力
sT = = 6。29
MPa
校核条件
sT£ [s]T
校核结果
合格
压力及应力计算
最大允许工作压力
［pw］= = 3。75695
MPa
设计温度下计算应力
st = = 4.53
MPa
[s]tf
170.10
MPa
校核条件
[s]tf ≥st
结论
筒体名义厚度大于或等于GB151中规定的最小厚度6.00mm,合格
3.3.2 前端管箱筒体计算
计算所依据的标准
GB 150。3—2011
计算条件
筒体简图
计算压力 pc
1。90
MPa

设计温度 t
53。00
° C
内径 Di
600.00
mm
材料
Q345R ( 板材 )
试验温度许用应力 [s]
189。00
MPa
设计温度许用应力 [s]t
189.00
MPa
试验温度下屈服点 ss
345。00
MPa
钢板负偏差 C1
0。30
mm
腐蚀裕量 C2
2。00
mm
焊接接头系数 f
0.80
厚度及重量计算
计算厚度
d = = 3。37
mm
有效厚度
de =dn - C1- C2= 5.70
mm
名义厚度
dn = 8。00
mm
重量
23.99
Kg
压力试验时应力校核
压力试验类型
液压试验
试验压力值
pT = 1.25p = 2.3750
MPa
压力试验允许通过
的应力水平 [s]T
[s]T£ 0。90 ss = 310.50
MPa
试验压力下
圆筒的应力
sT = = 140.21
MPa
校核条件
sT£ [s]T
校核结果
合格
压力及应力计算
最大允许工作压力
［pw］= = 3.20149
MPa
设计温度下计算应力
st = = 100。95
MPa
[s]tf
170。10
MPa
校核条件
[s]tf ≥st
结论
筒体名义厚度大于或等于GB151中规定的最小厚度7。00mm,合格
3.3.3 前端管箱封头计算
计算所依据的标准
GB 150。3-2011
计算条件
椭圆封头简图
计算压力 pc
1。90
MPa

设计温度 t
53。00
° C
内径 Di
600。00
mm
曲面深度 hi
150.00
mm
材料
Q345R （板材）
设计温度许用应力 [s]t
189.00
MPa
试验温度许用应力 [s]
189.00
MPa
钢板负偏差 C1
0.30
mm
腐蚀裕量 C2
2。00
mm
焊接接头系数 f
0。80
压力试验时应力校核
压力试验类型
液压试验
试验压力值
pT = 1。25p= 2.3750
MPa
压力试验允许通过的应力[s]t
[s]T£ 0。90 ss = 310.50
MPa
试验压力下封头的应力
sT = = 139.55
MPa
校核条件
sT£ [s]T
校核结果
合格
厚度及重量计算
形状系数
K = = 1。0000
计算厚度
dh = = 3。36
mm
有效厚度
deh =dnh — C1- C2= 5.70
mm
最小厚度
dmin = 3.00
mm
名义厚度
dnh = 8。00
mm
结论
满足最小厚度要求
重量
27。47
Kg
压 力 计 算
最大允许工作压力
［pw]= = 3.21662
MPa
结论
合格
3.3.4 后端管箱筒体计算
计算所依据的标准
GB 150.3—2011
计算条件
筒体简图
计算压力 pc
1。90
MPa

设计温度 t
53.00
° C
内径 Di
600。00
mm
材料
Q345R ( 板材 ）
试验温度许用应力 [s]
189。00
MPa
设计温度许用应力 [s]t
189.00
MPa
试验温度下屈服点 ss
345.00
MPa
钢板负偏差 C1
0.30
mm
腐蚀裕量 C2
2。00
mm
焊接接头系数 f
0。80
厚度及重量计算
计算厚度
d = = 3.37
mm
有效厚度
de =dn - C1- C2= 5.70
mm
名义厚度
dn = 8。00
mm
重量
23.99
Kg
压力试验时应力校核
压力试验类型
液压试验
试验压力值
pT = 1.25p = 2.3750
MPa
压力试验允许通过
的应力水平 [s]T
[s]T£ 0。90 ss = 310.50
MPa
试验压力下
圆筒的应力
sT = = 140。21
MPa
校核条件
sT£ [s]T
校核结果
合格
压力及应力计算
最大允许工作压力
［pw］= = 3.20149
MPa
设计温度下计算应力
st = = 100。95
MPa
[s]tf
170.10
MPa
校核条件
[s]tf ≥st
结论
筒体名义厚度大于或等于GB151中规定的最小厚度7.00mm,合格
3.3.5 后端管箱封头计算
计算所依据的标准
GB 150。3—2011
计算条件
椭圆封头简图
计算压力 pc
2。00
MPa

设计温度 t
53.00
° C
内径 Di
600。00
mm
曲面深度 hi
150。00
mm
材料
Q345R （板材）
设计温度许用应力 [s]t
189。00
MPa
试验温度许用应力 [s]
189.00
MPa
钢板负偏差 C1
0.30
mm
腐蚀裕量 C2
2.00
mm
焊接接头系数 f
0。80
压力试验时应力校核
压力试验类型
液压试验
试验压力值
pT = 1。25p= 2。3750
MPa
压力试验允许通过的应力[s]t
[s]T£ 0。90 ss = 310.50
MPa
试验压力下封头的应力
sT = = 139.55
MPa
校核条件
sT£ [s]T
校核结果
合格
厚度及重量计算
形状系数
K = = 1.0000
计算厚度
dh = = 3。54
mm
有效厚度
deh =dnh — C1- C2= 5.70
mm
最小厚度
dmin = 3。00
mm
名义厚度
dnh = 8.00
mm
结论
满足最小厚度要求
重量
27.47
Kg
压 力 计 算
最大允许工作压力
[pw］= = 3.21662
MPa
结论
合格
3.3.6 开孔补强设计计算
根据再沸器换热的工艺要求及结构需要，需在换热器上开孔接管，开孔接管如下：
接管
规格DN
公称压力/bar
外径/mm
壁厚/mm
重量 /Kg
用途
250
25
273
12
15。45
管程出料口
200
25
219
10
10.31
管程进料口
150
2.5
159
4。5
3.8
壳程出料
100
2.5
108
4
2.05
壳程进料
50
25
57
3。5
0.92
安全阀接管
20
2.5
25
2.5
0。21
液位计接管
20
2。5
25
2.5
0.21
排气、排液接管
容器开孔时，需考虑开孔对设备强度的削弱作用，一定情况下还需对开孔进行补强，对于以上开孔，只需考虑计算同一开口部位，各压力状态下最大开孔即可.下列计算中N1为管程进料口，N2为壳程出料口。
接 管: N1, φ273×12
计算方法： GB150。3-2011等面积补强法,单孔
设 计 条 件
简 图
计算压力 pc
1.9
MPa

设计温度
53
℃
壳体型式
椭圆形封头
壳体材料
名称及类型
Q345R
板材
壳体开孔处焊接接头系数φ
0.8
壳体内直径 Di
600
mm
壳体开孔处名义厚度δn
8
mm
壳体厚度负偏差 C1
0。3
mm
壳体腐蚀裕量 C2
2
mm
壳体材料许用应力[σ]t
189
MPa
椭圆形封头长短轴之比
2
凸形封头上接管轴线与封头轴线的夹角（°)
0
接管实际外伸长度
200
mm
接管连接型式
插入式接管
接管实际内伸长度
0
mm
接管材料
20（GB9948)
接管焊接接头系数
0.80

名称及类型
管材
接管腐蚀裕量
2
mm
补强圈材料名称
\
凸形封头开孔中心至
封头轴线的距离
\
mm
补强圈外径
\
mm
补强圈厚度
\
mm
接管厚度负偏差 C1t
1。2
mm
补强圈厚度负偏差 C1r
\
mm
接管材料许用应力［σ]t
149。94
MPa
补强圈许用应力［σ]t
\
MPa
开 孔 补 强 计 算
非圆形开孔长直径
255.4
mm
开孔长径与短径之比
1

壳体计算厚度δ
3.4035
mm
接管计算厚度δt
1.5877
mm
补强圈强度削弱系数 frr
0

接管材料强度削弱系数 fr
0。7933

开孔补强计算直径 d
255.4
mm
补强区有效宽度 B
510.8
mm
接管有效外伸长度 h1
55.361
mm
接管有效内伸长度 h2
0
mm
开孔削弱所需的补强面积A
882
mm2
壳体多余金属面积 A1
578
mm2
接管多余金属面积 A2
634
mm2
补强区内的焊缝面积 A3
24
mm2
A1+A2+A3= 1236
mm2 ,大于A,不需另加补强.
补强圈面积 A4
\
mm2
A-（A1+A2+A3）
\
mm2
结论: 合格
接 管: N2， φ159×4。5
计算方法： GB150。3-2011等面积补强法，单孔
设 计 条 件
简 图
计算压力 pc
0.1
MPa

设计温度
100
℃
壳体型式
圆形筒体
壳体材料
名称及类型
Q345R
板材
壳体开孔处焊接接头系数φ
0.8
壳体内直径 Di
600
mm
壳体开孔处名义厚度δn
8
mm
壳体厚度负偏差 C1
0。3
mm
壳体腐蚀裕量 C2
1
mm
壳体材料许用应力[σ］t
189
MPa
接管轴线与筒体表面法线的夹角(°）
0
凸形封头上接管轴线与封头轴线的夹角(°)

接管实际外伸长度
200
mm
接管连接型式
插入式接管
接管实际内伸长度
0
mm
接管材料
10(GB9948)
接管焊接接头系数
0.8

名称及类型
管材
接管腐蚀裕量
1
mm
补强圈材料名称
\
凸形封头开孔中心至
封头轴线的距离
\
mm
补强圈外径
\
mm
补强圈厚度
\
mm
接管厚度负偏差 C1t
0。45
mm
补强圈厚度负偏差 C1r

mm
接管材料许用应力［σ］t
121
MPa
补强圈许用应力[σ]t
\
MPa
开 孔 补 强 计 算
非圆形开孔长直径
152。9
mm
开孔长径与短径之比
1

壳体计算厚度δ
0。1764
mm
接管计算厚度δt
0。062
mm
补强圈强度削弱系数 frr
0

接管材料强度削弱系数 fr
0。6402

开孔补强计算直径 d
152。9
mm
补强区有效宽度 B
305.8
mm
接管有效外伸长度 h1
26。231
mm
接管有效内伸长度 h2
0
mm
开孔削弱所需的补强面积A
27
mm2
壳体多余金属面积 A1
983
mm2
接管多余金属面积 A2
100
mm2
补强区内的焊缝面积 A3
9
mm2
A1+A2+A3= 1092
mm2 ，大于A，不需另加补强。
补强圈面积 A4
\
mm2
A—(A1+A2+A3）
\
mm2
结论: 合格
3.3.7 兼作法兰固定式管板计算
设 计 计 算 条 件
简 图

设计压力 ps
0.1
MPa

设计温度 Ts
100

平均金属温度 ts
100

装配温度 to
15

壳
材料名称
Q345R

设计温度下许用应力[s］t
189
Mpa
程
平均金属温度下弹性模量 Es
1。97e+05
Mpa

平均金属温度下热膨胀系数as
1.153e-05
mm/mm
圆
壳程圆筒内径 Di
600
mm

壳 程 圆 筒 名义厚 度 ds
8
mm

壳 程 圆 筒 有效厚 度 dse
6。7
mm
筒
壳体法兰设计温度下弹性模量 Ef’
1。97e+05
MPa

壳程圆筒内直径横截面积 A=0。25 p Di2
2.827e+05
mm2

壳程圆筒金属横截面积 As=pds （ Di+ds ）
1.277e+04
mm2
管
设计压力pt
1.9
MPa
箱
设计温度Tt
53

圆
材料名称
Q345R
筒
设计温度下弹性模量 Eh
1。994e+05
MPa

管箱圆筒名义厚度（管箱为高颈法兰取法兰颈部大小端平均值)dh
21
mm

管箱圆筒有效厚度dhe
19
mm

管箱法兰设计温度下弹性模量 Et”
1.994e+05
MPa

材料名称
10（GB9948)
换
管子平均温度 tt
53

设计温度下管子材料许用应力 [s］tt
121
MPa

设计温度下管子材料屈服应力sst
181
MPa
热
设计温度下管子材料弹性模量 Ett
1.97e+05
MPa

平均金属温度下管子材料弹性模量 Et
1.994e+05
MPa

平均金属温度下管子材料热膨胀系数at
1。114e—05
mm/mm
管
管子外径 d
25
mm

管子壁厚dt
2
mm

管子根数 n
245

换热管中心距 S
32
mm
换
一根管子金属横截面积
144。5
mm2

换热管长度 L
3000
mm

管子有效长度（两管板内侧间距） L1
2914
mm

管束模数 Kt = Et na/LDi
4037
MPa

管子回转半径
8。162
mm
热
管子受压失稳当量长度 lcr
495
mm

系数Cr =
146.6

比值 lcr /i
60.64

管子稳定许用压应力 (）

MPa
管
管子稳定许用压应力 （）
71。78
MPa

材料名称
16MnⅡ

设计温度 tp
100

管
设计温度下许用应力
178
MPa

设计温度下弹性模量 Ep
1.97e+05
MPa

管板腐蚀裕量 C2
3
mm

管板输入厚度dn
43
mm

管板计算厚度 d
36
mm

隔板槽面积 (包括拉杆和假管区面积)Ad
0
mm2
板
管板强度削弱系数 h
0.4

管板刚度削弱系数 m
0.4

管子加强系数 K =
4。505

管板和管子连接型式
胀接，开槽

管板和管子胀接（焊接）高度l
40
mm

胀接许用拉脱应力 [q]
4
MPa

焊接许用拉脱应力 ［q]