工业在用氧化器的基础上进行改进设计

南华大学机械工程学院毕业设计 第 1 页 共 62 页 引 言 本次毕业设计 是在现有工业在用氧化器的基础上进行改进设计，以提高生产效率，降低能耗 。 此设计 氧化器高度大，设备重 ， 在满足工艺过程要求的前提下，换热器应达到安全与经济的目标。 此设计以氧化系统中需回收需要冷却的化学工艺气甲醛混合气的余热以及 力容器安全监察规程和本专业所学为依据， 氧化器具有氧化效果好、 高效率等特点，由于氧化器的换热管和管板的设计独特性，使氧化器的使用寿命可达八年以上，生产遇停电停车后，不用处理即可开车生产，产量高。自身带废锅，不需另配汽包。在工业生产中，尤其是化工 行业具有重要地位。 本次设计氧化器为平板氧化器，有反应室和两个管壳式换热器组成。它将反应热 通过第一段即急冷段的换热段将反应汽温度从 650 下降到 200 左右，把热能转化为蒸汽，并用于生产上。第二段工艺上称为热水段，将 200 左右的反应汽冷却到 140 。带走的反应热用于加热甲醇蒸发器或用于产生热水供给锅炉。这种结构使得氧化器余热利用相当充分，设计合理。 设计 要 求 有基本的设计绘图能力以及相应 专业知识，还应会查阅相关的各种 设计手册， 熟悉 制压力容器、 壳式换热器、压力容器安全技术监察规定等现行国家法规标准规范。同时需要指导老师的悉心指导，更需要有认真负责，一丝不苟的研究态度。 限于水平，虽经努力，设计中不妥甚至错误之处在所难免，还望指导老师加以指正。 南华大学机械工程学院毕业设计 第 2 页 共 62 页 1 总体 方案 设计 已知装配参数： 壳程 管程 工作压力 ( 作温度 ( )： 140 650 物料名称： 水 汽 甲醛混合气 腐蚀余量 ( 1 0 换热面积 ( 210 圆筒内径 400 帽体内径 =1600 第 3 页 共 62 页 2 主要零部件材料确定 由新标准 化器壳程不与甲醛混合汽接触的部分设计 材料选用三元混 合汽接触的筒体材料选用 0 3 设备零部件设计 化器 筒 体设计 体计算 由新标准 化器壳程设计 材料选用 最小壁厚不得小于 8 ： t =1320 2C = 氧化器壁厚： i 2 焊缝系数， = . 4 2 1 4 0 02 1 3 2 0 . 8 5 0 . 4 2 =n=8效厚度 21 取n=8，设备的最大工作压力： 2 2 1 3 2 0 . 8 5 7 1 . 1 2 0 . 4 21 4 0 0 + 7t p a M p 能够保证设备正常 工作，故n=8足设计要求。 南华大学机械工程学院毕业设计 第 4 页 共 62 页 节和帽体的材料选择及壁厚计算 由于 筒节和帽体与三元混合气直接接触，故材料选用 0次设计氧化器属内压容器， 壳程工作压为 P=设计压力 P=程工作温度为 t=140 ,可取设计温度在 150下设计计算筒体能保证设备正常运行。采用双面焊，并且局部进行探伤。 初取 a对于筒节 则有 410 0 腐蚀余量： 故 设计温度下筒节的许用应力 t =137 2 2 4 . 0 1 3 7 0 . 8 5 = = 0 . 6 61 4 0 0 + 4 p PP 且接近，故所取n=5适。 b对于帽体 则有 610 0 腐蚀余量： 故 设计温度下筒节的许用应力 t =137 2 2 4 . 0 1 3 7 0 . 8 5 = = 0 . 5 81 6 0 0 + 4 p 南华大学机械工程学院毕业设计 第 5 页 共 62 页 PP 且接近，故所取n=5适 头计算 封头 采用标准椭圆形封头 图 准椭圆封头 封头： 由于 筒体上封头只受内压作用，为了便于制造、安装，可取上封头壁厚与下封头相同，材料均为 0计温度下的许用应力均为 t =137 查 4746制压力容器用封头标准得 相关参数如下： 公称直径： i=1600总深度： H=425内表面积： A= 容积： V= h=252)(2 i ； K=头计算厚度 1 . 0 0 . 4 2 1 6 0 0 2 . 8 92 0 . 5 2 1 3 7 0 . 8 5 0 . 5 0 . 4 2 D 2 2 . 8 9 1 . 0 3 . 8 9d c m m 取厚度负偏差 1c =0，圆整后取名义厚度n=6当量厚度 0521 ， 南华大学机械工程学院毕业设计 第 6 页 共 62 页 强度校核 2 2 5 . 0 1 3 7 0 . 8 5 = 0 . 7 3 0 . 4 20 . 5 1 . 0 1 6 0 0 + 0 . 5 5 . 0 p a M p 从而取n=6足要求； 封头： 查 4746制压力容器用封头标准得 相关参数如下： 公称直径： i=1400总深度： H=375内表面积： A= 容积： V=； h=25 2)(2 i n=6节高度确定 选取 400标准椭圆封头，有关数据如下： 公称直径： 400曲面高 度 =350直边高度： =25 内表面积： A= 容积 查 压力容器与化工设备实用手册表 2每一米圆筒容积 H=1 = 由于筒节上开有接管孔 377 故取筒节高度 =535mm i= 选取 =1600标准椭圆封头，有关数据如下： 南华大学机械工程学院毕业设计 第 7 页 共 62 页 公称直径： =1600曲面高度 =400 直边高度： =25表面积： A= 容积 =查得每一米圆筒容积 11 0 . 5 8 6 4 0 . 2 0 52 . 0 1 7 由于帽体上开有大小头，大小头上接法兰 350 6 故取筒节高度 =866mm i= 箱设计 管箱短节及开孔按 求设计，则取管箱厚度 为 5箱的最小内侧深度 l，径向开口的单程管箱。 图 管箱 南华大学机械工程学院毕业设计 第 8 页 共 62 页 热管 根据 51 3子规格选用 25 度为 3m，管子材料选用 0，采用单管程，单壳程。 初步估算 氧化 器的管子数： 210n = 8 9 4 . 7( 0 . 1 ) 3 . 1 4 0 . 0 2 5 ( 3 0 . 1 ) （ 根 ） 管子按正三角形排列，查钢制管壳式换热器设计手册，选取 n=1045 根 ，中心排管数 34 根，管间距 t=39 220 . 1 3 . 1 4 0 . 0 2 5 1 0 4 5 3 0 . 1 2 4 5 . 3 2 1 0A d n L m m 壳体内径： Di=a(2e 壳体内径， mm a 管心距， b 横过管束中心线的管数 e 管束中心线上最外层管子中心至壳体内壁的距离，一般取 e=(1 1.5) 管子按正三角形排列， b=1.1 n n 为换热器的总管数 b=1.1 n =045 =中 .2 25=30i=39 (2 30= i=1400全符合设计要求。 实际布管图如下： 南华大学机械工程学院毕业设计 第 9 页 共 62 页 图 图 布管图 流板、定距管杆 图 盘 南华大学机械工程学院毕业设计 第 10 页 共 62 页 )(1 m ，此处 1D 为环形折流板内径， 2D 为盘形折流板直径 采用盘环形折流板，选左右缺口型的，取盘和环的间距为壳体内径的 10%， 折流板间距 B 取 148折流板数为 3 厚度取 8距管为 12 根，通过定距管杆固定折流板。定距管 杆 d=48 盘板折流板与壳体间的环形截面积 1于环形折流板以内的截面积 2即 )(4 2121 222 4 2221221 大口厚度计算 材料为 0无力矩理论，最大薄膜应力为锥壳大端周向应力， 即 最大拉应力准则，并取 ，可得厚度计算式 co 2 ct 式中 锥壳计算内直径， c 锥壳计算厚度， 锥壳半顶角，（）。 因此 1 0 . 4 2 1 4 0 0 1 2 . 7 72 c o s 2 1 3 7 0 . 8 5 0 . 4 2 0 . 9 1 3 5t 圆整后取 =4华大学机械工程学院毕业设计 第 11 页 共 62 页 图 放大口 4 管板 的 设计 与计算 板的初步设计 件 15 材料选用 0据 ，管板与氧化器筒体采用焊接时，应满足结构设计和制造的要求，且管板最小厚度为 =20初取=36管板设计为延长部分兼做法兰结构。 图 板图（件 15） 件 50 材料选用 0 ，根据 ，管板与氧化器南华大学机械工程学院毕业设计 第 12 页 共 62 页 筒体采用焊接时，应满足结构设计和制造的要求，且管板最小厚度为 =20初取 =39管板设计为延长部分兼做法兰结构。 图 板图（件 50） 件 42 材料选用 0据 ，管板与氧化器筒体采用焊接时，应满足结构设计和制造的要求，且管板最小厚度为 =20初取=50管板设计为延长部分兼做法兰结构。 图 管板图（件 42） 板的计算 ： 关数据 计算 0材在 150温度下弹性模量 51 1 0 p a南华大学机械工程学院毕业设计 第 13 页 共 62 页 许用应力 1 3 7 p a 屈服点 205 p a 42 . 0 6 1 0 p a线性膨胀系数 61 7 . 0 1 0 / 61 7 . 0 1 0 /a C 管子许用应力 1 3 7 p a 42 . 0 6 1 0 p a由前面已经确定了壳程圆筒，管箱圆筒，管箱法兰，换热管等元件结构尺寸及管板布管方式。现对管板设计计算所需系数进行计算。 A 壳程圆筒内直径横截面积， 2 400222 1 5 3 8 6 0 041 4 0 i 圆筒壳壁金属横截面积， 2 8s 2( ) 3 . 1 4 8 (1 4 0 0 8 ) 3 5 3 6 8 . 9 6s s i m m a 一根换热管 管壁 金属 的 横截面积 ， 2 管子外径： 5 , 管子壁厚 : 管子间距 : 9 , 管子根数 : n=1045 根 2( ) 3 . 1 4 ( 2 5 2 . 5 ) 2 . 5 1 7 6 . 6 2 5d m m 管子金属总截面积 : 2( ) 1 0 4 5 3 . 1 4 ( 2 5 2 . 5 ) 2 . 5 1 8 4 5 7 3 . 1 2 5a n d m m 管束模数， 管子的有效长度 : 9 2 2)336(23 0 0 0)3(20 42 . 0 6 1 0 1 8 4 5 7 3 . 1 2 5 9 0 5 . 1 12 9 2 2 1 4 0 0tt iE n P 南华大学机械工程学院毕业设计 第 14 页 共 62 页 ( M P ) 换热管稳定许用压应力， i 列管的回转半径 ， 220 . 2 5 ( 2 ) 8ti d d m m 管子受压失稳当量长度 ， 2 确定， 取 1050m m系数 42 2 2 . 0 6 1 03 . 1 4 5 4 . 4 5137tr 1050 1 3 1 . 2 58cr i 故管子稳定的许用应力： 2 4 2222 . 0 6 1 0 3 . 1 4 5 . 8 9 52 ( / ) 2 ( 1 0 5 0 8 ) p 1A 管板开孔后的面积， 2 22 213 . 1 4 2 51 5 3 8 6 0 0 1 0 4 5 1 0 2 5 8 9 6 . 8 7 544 n m m 管板布管区的面积 ， 2 对于 单管程 换热器的 正三角形排列 ： 222 7 6 4 5 t S 换热管中心距， 管板布管区 的 当量直径 ， 2 7 6 4 5 944 系数； 1 1025896. 875 0 . 6 6 71538600 Q 壳体不带波形膨胀节时，换热管束与圆筒刚度比； 南华大学机械工程学院毕业设计 第 15 页 共 62 页 442 . 0 6 1 0 1 8 4 5 7 3 . 1 2 5 5 . 2 22 . 0 6 1 0 3 5 3 6 8 . 9 6n 系数；11 8 4 5 7 3 . 1 2 5 0 . 1 81025896. 875 s 系数； 0 . 6 0 . 60 . 4 ( 1 ) 0 . 4 ( 1 5 . 2 2 ) 5 . 9 9 50 . 6 6 7s Q t 系数； 1 0 . 6 5 . 2 20 . 4 ( 1 ) ( 0 . 6 ) 0 . 4 ( 1 0 . 1 8 ) 9 . 1 9 80 . 6 6 7t Q t 管板布管区的当量直径与壳程圆筒直径之比； 1 3 2 3 . 8 4 0 . 9 4 61400tt 算 基本法兰力矩 对于其延长部分兼做法兰的管板，计算 基本法兰力矩， m m G L 按 九章规定， 基本法兰力矩计算 如下 ： 法兰垫片材料选用槽形金属垫片，根据 400D=15505102=1470417414 =36d=28螺柱 规格： 数量： n=20 ，螺栓材料选用 7 ，设计温度下 4 法兰力矩： 需要的螺栓总截面积 : 取2 南华大学机械工程学院毕业设计 第 16 页 共 62 页 预紧状态下需要的最小螺栓总截面积 ,以螺纹小径计算或以无螺纹部分的最小直径计算 ,取小者， 2 操作状态下需要的螺栓总截面积 , 以螺纹小径计算或以无螺纹部分的最小直径计算 ,取小者， 2 根据 9得 : 垫片系数 m= 比压力 垫片压紧力作用中心圆直径， b 垫片的有效密封宽度， N 垫片的接触密度， 0b 垫片的基 本 密封宽度， 预紧状态下需要的最小螺栓载荷 : 5 a 操作状态下需要的最小螺栓载荷 : 0 . 7 8 5 6 . 2 8( 0 . 7 8 5 1 4 5 1 . 3 6 . 2 8 4 9 . 3 5 3 ) 1 4 5 1 . 3 0 . 4 2 1 2 6 1 1 6 5 G b m D a 螺栓面积 : a) 预紧状态下 需要的最小螺栓 面积 : 25 b) 操作状态下需要的最小螺栓面积 : 南华大学机械工程学院毕业设计 第 17 页 共 62 页 c) 需要的螺栓截面积 0 5 2 8),m d) 实际螺栓面积 垫片压紧力的力臂为螺栓中心圆直径与 1 5 5 0 1 4 5 1 . 3 4 9 . 3 522DL m m 8 1 6 0 5 2 8 . 7 4 9 . 3 5 8 7 6 . 8 9 1 0m m G L N m m 算 管程压力操作工况下的法兰力矩 管程压力操作工况下的法兰力矩 ， p D D T T G L F L F L F、 法兰力矩的力； L、 法兰力矩的力臂； 220 . 7 8 5 0 . 7 8 5 1 4 0 0 0 . 4 2 6 4 6 2 1 2D i P N 2 2 2 20 . 7 8 5 ( ) 0 . 7 8 5 (1 4 5 1 . 3 1 4 0 0 ) 0 . 4 2 4 8 2 2 5 . 7 8T G i D P N 6 . 2 8 6 . 2 8 1 4 5 1 . 3 3 4 9 . 3 5 0 . 4 2 5 6 6 7 2 7 . 8 3G G b m P N 1 5 5 0 1 4 0 0 1 5 0D b D m m 1 5 5 0 1 4 5 1 . 3 1 4 0 0()( 6 2 . 1 7 524 24b G D DL m m 4 9 GL m m 76 4 6 2 1 2 1 5 0 4 8 2 2 5 . 7 8 6 2 . 1 8 5 6 6 7 2 7 . 8 3 4 9 . 3 5 = 2 . 8 0 1 0p D D T T G L F L F LN m m 数计算 : 在管板结构设计中已假定管板计算厚度，先按结构要求确定壳体法兰厚度南华大学机械工程学院毕业设计 第 18 页 共 62 页 f ，计算 K 、 k 和 确定壳体法兰厚度 36f K 换热管加强系数； 1 / 2 1 . 3 1 8 n 4241 4 0 0 2 . 0 6 1 0 1 8 4 5 7 3 . 1 2 51 . 3 1 8 1 . 3 1 8 1 0 7 . 3 53 6 2 . 0 6 1 0 0 . 4 2 9 2 2 3 6it n k 管板周边不布管区无量纲宽度； ( 1 ) 1 0 . 3 6 ( 1 0 . 9 4 6 ) 0 . 5 6 旋转刚度无量纲参数； 4 ff 旋转刚度参数， 对于其延长部分兼做法兰的管板： 22112ff f f w ED b D 法兰宽度 752)1 4 0 01 5 5 0(2)( 0 008 0 0036 图 26 有 w 南华大学机械工程学院毕业设计 第 19 页 共 62 页 33445221121 2 2 . 0 6 1 0 7 5 2 3 62 . 0 6 1 0 7 . 5 1 0 3 3 . 3 71 2 1 4 0 0 7 5 1 4 0 0ff f f w ED b a 管束模数， 42 . 0 6 1 0 1 8 4 5 7 3 . 1 2 5 9 2 9 . 4 52 9 2 2 1 4 0 0tt iE n p 旋转刚度无量纲参数 3 . 1 4 3 3 . 3 7 0 . 0 2 84 4 9 2 9 . 4 5ff 按 K 7,得 管板第一弯矩系数 1 系数； 1 0 . 6 7 2 . 3 11 0 . 3 6 0 . 0 2 8 查 9，由 K 于其延长部分兼做法兰的管板，计算1 系数； 6 7 3 . 5 1 02 ( ) 2 1 0 . 3 6 ( 5 . 2 2 4 . 0 ) Q G 由 K， 0得 9 10G ，计算 、 M 、 法兰力矩折减系数； 30 . 0 2 8 0 . 9 70 . 0 2 8 0 . 0 0 0 9 M 管板边缘力矩变化系数； 管箱法兰厚度 30f 华大学机械工程学院毕业设计 第 20 页 共 62 页 0 0030 查 6，得 5 w 管箱圆筒与 法兰夫人旋转刚度参数： 33445221121 2 2 . 0 6 1 0 7 5 2 3 02 . 0 6 1 0 6 . 7 1 0 1 1 . 4 61 2 1 4 0 0 7 5 1 4 0 0ff f f w ED b a 11 0 . 2 63 3 . 3 70 . 9 71 1 . 4 6K 法兰力矩变化系数； 3 3 . 3 7 0 . 2 6 0 . 7 61 1 . 4 6 由图 28（ a）按 查管板第二弯矩系数2 计条件下危险组合工况的应力计算 始数据及 参数 按 h至 壳程设计压力： 0 . 4 2 M p a管程压力 0 p a 线膨胀系数（ 1/）； t 列管材料的线膨胀系数（） 1 ； s 壳程圆筒材料线膨胀系数（） 1 ； 南华大学机械工程学院毕业设计 第 21 页 共 62 页 0t 制造环境温度； 沿长度平均壳程圆筒金属温度； t 沿长度平均的列管金属温度； Y 列管与壳程圆筒的热膨胀的变 形差； M 管板边缘力矩系数，对于延长部分兼作法兰的管板 M 即是法兰力矩系数； r 管板径向应力系数； r 管板布管区周边外径向应力系数； P 管板布管区周边剪切应力系数； 在壳程压力作用工况下的壳体法兰力矩系数； r 壳体法兰的应力 P 管板布管区周边剪切应力 f 壳体法兰应力 t 管子应力 c 壳程圆筒轴向应力 Q 拉脱应力 程：只有壳程设计压力管程设计压力 0tP 有效压力组合， 0 . 60 . 4 1 5 . 9 9 5s Q 0 . 4 2 5 . 9 9 5 2 . 5 2a s s t t tP p p E M P a 基本法兰力矩系数； 南华大学机械工程学院毕业设计 第 22 页 共 62 页 8334 4 6 . 8 9 1 0 0 . 1 90 . 6 6 7 3 . 1 4 1 4 0 0 2 . 5 2mm 管程压力操作工况下的法兰力矩系数； 7334 4 2 . 8 0 1 0 0 . 0 0 80 . 6 6 7 3 . 1 4 1 4 0 0 2 . 5 2pp 壳程压力作用工况下的管板边缘力矩系数： 1( ) 0 . 1 9 0 . 2 6 0 . 0 0 3 5 0 . 1 9 1 M M 管板边缘剪切系数； 2 . 3 1 0 . 1 9 1 0 . 4 4M m 管板总弯矩系数； 12 0 . 6 7 0 . 4 4 2 . 4 2 1 . 21 1 0 . 4 4 有 1 3 3 0 . 4 1 . 2 0 . 1 41 0 . 3 6 由图 31（ a）实线 因为 m1,K有 1 223 2 . 1 3 1 . 2 2 . 1 0 . 3 6 71 0 . 3 6 1 0 . 3 6i K 故 1 1 1m a x ( , ) 0 . 3 6 7 G 根据 定管板式换热器管板，其延长部分兼做法兰的应力计算公式及管板计算表 30，有 21 1 1 1 0 . 4 4 0 . 0 44 4 5 . 2 2 4 . 0p 1 0 . 3 6 7 0 . 0 4 0 . 0 1 5 3 3 1 . 2 0 . 0 4 0 . 0 1 41 0 . 3 6 30 . 0 2 8 0 . 9 70 . 0 2 8 0 . 0 0 0 9 1( ) 0 . 9 7 0 . 1 9 0 . 7 6 0 . 0 0 3 5 0 . 1 8 3w s m M M 南华大学机械工程学院毕业设计 第 23 页 共 62 页 管 板应力计算及校核： 管板应力： 2 20 . 6 6 7 1 4 0 02 . 5 2 0 . 0 1 5 9 5 . 2 80 . 4 3 6 P a 1,K有 1 23 2 . 1 3 1 . 5 9 2 . 1 0 . 4 81 0 . 3 6 1 0 . 3 6 1 0 . 3 6i K 故 1 1 1m a x , G=1 1 1 . 10 . 2 5 0 . 2 5 0 . 0 5 75 . 2 2 4 . 0p 1 0 . 4 8 0 . 0 5 7 0 . 0 2 7 3 3 1 . 5 9 0 . 0 5 7 0 . 0 2 61 0 . 3 6 1 0 . 9 7 0 . 4 8 0 . 0 0 3 5 0 . 4 6 2w s M 管板应力： 令 0 . 6 6 7 0 . 1 8 0 . 30 . 4 M P a 2 4 . 2 4 1 . 5 2 0 5 . 5 P a M p a 22 1 ( 2 )24 . 8 1 1 . 5 2 0 5 . 5 a M P a 南华大学机械工程学院毕业设计 第 25 页 共 62 页 0 . 4 6 0 . 5 6 8 . 5 p P a M P a 壳体法兰的应力： 28 . 3 7 1 . 5 2 0 5 . 54 p M p a M p a 管子应力： 221 0 . 0 2t c M p M P a 壳程圆筒的轴向应力： 21 0 . 9 2 tc t a P M p G 拉脱应力： 0 . 0 2 1 7 6 . 6 0 . 0 0 2 1 . 5 3 . 1 4 2 5 3 9 tt P a 上述计算结果表明，各个危险工况下，各结构单元的应力和连接结构中的载荷均小于该元件材料的许用应力或许用承载能力，因此，本氧化器管板是安全可靠的 南华大学机械工程学院毕业设计 第 26 页 共 62 页 5 接管法兰的选择 图 三元汽进口和反应汽出口接管 377 管管法兰： 50 D =490 K=445 L=22 f=4 C=26 d=412 B=380 螺栓：数量： 12 个 重量： 蒸汽出口接管 219 管管法兰： 00 D =320 K=280 L=18 f=3 C=22 d=255 B=222 螺栓： 数量： 8 个 重量： 装配总图上软水入口 41c 接管 133 4管管法兰： 25 D =240 K=200 L=18 f=3 C=18 d=175 B=135 螺栓： 数量： 8 个 重量： 华大学机械工程学院毕业设计 第 27 页 共 62 页 图 a装配总图上 软水入口 21d 、放净口 f、 g、软水出口、排污口 接管均选用 57 3管管法兰： 0 D =165 K=125 L=18 f=3 C=20 d=90 B=74 H=48 螺栓： 数量： 4 个 重量： b放净口 l 接管 32 管管法兰： 5 D =115 K=85 L=14 f=2 C=16 d=60 B=46 H=40 螺栓： 数量： 4 个 重量： 视镜的选用 公称压力： 公称直径： 50=2502154030H 110螺柱 d=16 数量： 12 质量： m= 南华大学机械工程学院毕业设计 第 28 页 共 62 页 图 视镜 标准： 为组合件 ，材料如下： 1. 视镜玻璃：钢化硼硅玻璃（ 数量 1 2. 衬垫 ：石棉橡胶板（ 数量 2 . 接缘： 1 数量 1 4. 压紧环： 数量 1 5. 螺柱： 6. 螺母： 7 膨胀节 力分析 壳体材料的横截面积： 3 6 8)81 4 0 0( 全部管子的横截面积： 21 8 4 5 4 4 5)( 其中， a= () 每根管子的横截面积 南华大学机械工程学院毕业设计 第 29 页 共 62 页 由温差引起的轴向力： 4 5 4 3 6 81 8 4 5 4 3 6 40650(由汽体压力引起的轴向力： ()2(4 20220 列管外径0 2 5 0 . 0 2 5d m m m列管总数 n=1045 列管壁厚 0 2 5t m 壳体内径为 以 0454)()2(4故作用在壳壁上的轴向力： 作用在管壁 上的轴向力 管壁应力应满足： 南华大学机械工程学院毕业设计 第 30 页 共 62 页 M P 4 5 4 查 化工设备设计 表 2子与管板连接处的许用应力 0 . 5 0 . 5 1 3 7 6 8 . 5 P a aq t 当量 050管子的回转半径 ： 22( 2 ) / 48i d o d o S 系数 42 2 2 . 0 6 1 03 . 1 4 5 4 . 4 5137tr 1050 1 3 1 . 2 58cr i 故管子的许用应力： 2 4229 . 8 7 2 . 0 6 1 0 5 . 92 ( / ) 2 ( 1 0 4 5 8 ) p 由以上的计算可知该氧化器需要设置膨胀节。 胀节设计 设计如下 ： 南华大学机械工程学院毕业设计 第 31 页 共 62 页 图 （内衬套立式） 材料为 各符号说明如下： 1C 钢板厚度负偏差（按 定） ,取 2C 腐蚀裕量（按 定） ,取 系数，由图 6 得 系数，由图 6得， 系数，由图 6得， 直边段加强圈平均直径， + s 1 4 1 8c b s m m m 波纹管平均直径 ， 0 1566 h m m 0D 波纹管直边段平均直径， 00 1408 m m m 波纹管直边段与波纹内径， 14000D 容器圆筒外直径， 1416室温下波纹管材料的弹性模量， 192 南华大学机械工程学院毕业设计 第 32 页 共 62 页 操作温度变化范围内波纹管材料下限温度时的弹性模量， 189 操作温度变化范围内波纹管材料上限温度时的弹性模量， 189 设计温度下波纹管材料的弹性模量 ,189 设计温度下加强圈材料的弹性