100平方米双管板废热锅炉设计（全套CAD图+说明书+开题报告+翻译）
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购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 1 页 共 65 页 摘要： 本次设计的是一个换热面积为 100合成氨废热锅炉，论文首先介绍了废热锅炉的计算概述、废热锅炉的选型和钢材的选取，以及介绍有关锅炉的制造工艺。设计的重点是进行主要受压元件的强度计算和厚度选择，详细论述具体的设计过程，并且对主要受压元件进行强度校核。设计的重点主要包括筒体、封头的设计、汽包、支座、平盖、管板和法兰的设计等等，设计的难点体现在优化设计和强度计算上。 关键词： 双管板废热锅 ; 强度计算 ; 制造工艺 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 2 页 共 65 页 he a 00m2 of of of of of of of of of of so in in of 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 3 页 共 65 页 目 录 引 言 . 1 1 概 述 . 2 管板废热锅炉的设计参数 . 2 管板废热锅炉的设计概述 . 2 热锅炉的选型 . 3 管板废热锅炉的结构和钢材的选择 . 3 材的选择 . 3 热锅炉的结构 . 3 2 设计计算 . 4 热锅炉壳程受压元件的强度计算及厚度确定 . 4 炉基本参数的确定和计算 . 4 炉筒体的强度计算及厚度的选择 . 6 端标准椭 圆封头的强度计算及厚度选择 . 7 端标准椭圆封头的强度计算及厚度选择 . 9 炉偏锥体的强度计算与厚度的选择 . 11 管 a 和 b 的强度计算及厚度选择 . 12 包（件 7）主要受压元件的强度计算及厚度选择 . 17 热锅炉管程主要受压元件的强度计算及厚度选择 . 23 形换热管 b 型（管板跟管壳程筒体都有焊接）管板的计算 . 23 部强度计算及校核 . 28 3 制造工艺 . 41 工成形 . 41 合准备 . 41 筒的加热 . 41 合操作 . 41 外筒贴合的标志 . 42 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 4 页 共 65 页 合应力的消除 . 42 损检测 . 42 损检测要求 . 42 接接头做超声波检测 . 43 处理 . 43 接 . 44 总 结 . 45 参考文献 . 46 外文文献翻译 . 47 谢 辞 . 57 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 5 页 共 65 页 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 6 页 共 65 页 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 7 页 共 65 页 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 8 页 共 65 页 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 1 页 共 65 页 引 言 能源是人类得以生存的基础，然而在 21 世纪的今天，能源危机已经是全世界都面临的问题。我国对节能环保是十分重视的，充分利用有限的能源有利于可持续发展。 合成氨工业会产生大量的废热，如果这些热量直接排放掉的话是一种很大的浪费，因此得把这种热量回收利用，合成氨废热锅炉就是用来回收在合成氨的过程中所产生的余热的一种换热设备。通过废热锅炉产生蒸汽作为工厂的能源，这样就提高了热能的利用率，减少了能源的浪费，可以获得很大的经济效益。同时废热锅炉在合成氨系统中也是不可缺少的设备，工艺气体在进 入下一个工艺时需要控制温度，废热锅炉可以起到降温作用。除了在合成氨工业，废热锅炉在其他化工行业中也经常要用到。 根据不同的生产工艺要求，有不同的废热锅炉，双管板废热锅炉是目前使用比较广泛的一种。本次设计的是 100管板废热锅炉，与其他废热锅炉相比较，双管板废热锅炉有比较大的优越性，主要有： 换热面积大，气体压降减少；密封结构改进，密封好，减少泄露；换热管之间的间隔大，便于清洗和维修；容易制造、结构相对简单、经济性好。 本次设计是对大学四年所学的一次综合考核，是通过运用自己学到的专业知识，查 阅相关资料，在老师的指导下去进行的，但是由于我的知识和设计经验不足，加上时间比较仓促，在设计的过程中难免会有些地方是错误和不完善的，希望老师指点。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 2 页 共 65 页 1 概 述 管板式废热锅炉属于压力容器的一种，所以在设计过程中的重点是锅炉的强度和失效形式，在管壳式换热器中，如果不考虑载荷的波动、高温高压以及实际钢材可能存在的各种缺陷，则强度失效可分为塑性失效和弹性失效，刚度失效则是失去了稳定性。然而在管壳式换热器的强度设计中，一般是按照静载荷的条件来考虑的。 管板废热锅炉的设计参数 表 计技术参数表 容器类别 三类 壳程 管程 设计压力 计温度 225 400 操作介质 脱氧软水 蒸汽 要受压元件材质 16 1热管规格 4 5 换热面积 00 管板废热锅炉的设计概述 在工程上一般把厚径比 t/R 壳体看作薄壳，此时在内压作用下可以不计筒体上的径向应力，且认为两向应力沿壁厚的方向均匀分布， 从而很大程度地简化了设计。也就是可以运用回转薄壳无力矩理论进行设计计算。 对于法兰，法兰的失效方式主要是由于法兰的刚度不够或垫片性能不好而引起泄漏，在设计计算时要通过强度计算来保证法兰和锥颈的刚度和连接螺栓的强度，同时采用优质的垫片。 在锅炉的壳体上一般有开孔接管，这样就会导致应力集中，加大了失效的危险，所以要进行开孔补强计算，注意补强的形式。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 3 页 共 65 页 热锅炉的选型 锅炉的设计必须满足产品工艺的要求，并且考虑锅炉的工作环境，要求锅炉能够工作稳定、结构简单、容易制造、价格便宜等因素。同时，在本次设计中，锅炉的最高工作温度为 400，属于低温操作，因此工艺气体对材料的热膨胀影响比较小，又考虑到管程压力大于壳程，所以选用 U 型双管板式废热锅炉。 管板废热锅炉的结构和钢材的选择 材的选择 由于锅炉在高温高压下工作，还要承受不稳定的载荷，所以不是任何一种钢都可以采用的，一般要用压力容器专用的钢材，除了要考虑有足够的强度外，还要有比较好的机加工性能和与介质相容的性能。要有良好的化学性能和力学性能，同时具备经济性，所以本次设置中主要的元件材质选用 160 热锅炉的结构 本次设计的锅炉主要组成有 管束、管板、顶盖、壳体，壳体跟管束部件采用无垫片焊环法兰连接。顶盖是 1 锻件，进出口集气室由管板跟顶盖组成，由于废热锅炉管束属于高温高压的设备，所以平盖和管板都要用自紧式双锥密封，用 2 1 2 8 0 4M 螺栓连接。汽包上的设备法兰组焊在锥形筒体下部的 600 筒体上，锅炉换热管为 24 5,10 U 型管，换热管数量为 101 根，换热面积为 100孔采用正三角形的布置形式，管板材料为 10 锻件，换热管跟管板之间的连接用先焊后胀的焊接方式。废热锅炉的结构简图图如下所示： 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 4 页 共 65 页 图 管板废热锅炉管束 2 设计计算 热锅炉壳程受压元件的强度计算及厚度确定 炉 基本参数的确定和计算 本次设计的锅炉直径为 2200 最大液柱高度取 h= 由于壳程介质为水，因此液体密度取 1000 知购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 5 页 共 65 页 锅 炉 壳 程 设 计 压 力 为 P=M p 0 0 5设计压力，所以液柱静的压力可以忽略不计，则壳程计算压力： = 通过查阅 4后利用内插法可求在设计温度下的材料许用应力： 当 板厚为 6 16 时： t 1 t 2t t 1211 7 0 1 5 6t t 1 1 7 0 2 2 5 2 0 0 1 6 3 at t 2 5 0 2 0 0 又已知在试验温度下的材料许用应力为 1 7 0 ， 则液压试验压力： 2 5 1 . 2 5 2 . 5 1 7 0 1 6 3 3 . 2 6 M P ； 当 板厚为 16 36 时： t 1 t 2t t 1211 5 9 1 4 7t t 1 1 5 9 2 2 5 2 0 0 1 5 3 at t 2 5 0 2 0 0 又已知在试验温度下的材料许用应力 1 6 3 ， 所以液压试验压力： 2 5 1 . 2 5 2 . 5 1 6 3 1 5 3 3 . 3 3 M P ； 因此可以最终确定设备的液压试验压力： 3 . 2 6 , 3 . 3 3 3 . 2 6 I N M P ； 因为要对壳体接缝进行 100的无损检测，故取焊接接头系数1 ；由于在 力容器用钢板中规定 16以钢板厚度负偏差取 为锅炉壳程的介质是脱氧软水和蒸汽，所以壳程的腐蚀裕量取于 定碳素钢、低合金钢制压力容器的最小厚度是 3+此壳体的最小厚度为 5 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 6 页 共 65 页 炉筒体的强度计算及厚度的选择 由上面可知计算压力 . 4 0 . 4 1 5 3 1 6 1 . 2 P ， 由于焊接可能会引起强度削弱， t 要乘以焊接接头系数 ，但前面已经确定了壳体对接焊缝需要进行 100%的无损检测，故取焊接接头系数 =1 ，则可用下式求锅炉筒体的计算厚度： c 2 . 5 2 2 0 0 1 8 . 1 2 1 9 m 5 3 1 2 . 52 筒体的设计厚度： 8 . 1 2 2 2 0 . 1 2 m ； 筒体的名义厚度： n d 1 2 0 . 1 2 m 考虑到选材的方便性，所得的名义厚度向上圆整到钢材标准规格的厚度 22于 2255最小厚度），故最终得到筒体的名义厚度为n 2 2 m m ； 筒体的有效厚度： e n 1 2 2 2 0 2 2 0 m ； 锅炉在压力试验前对筒体应力的校核，由 2011 式（ 3： s 0 . 2 2 6 2 2 0 0 2 0 1 8 0 . 9 3 a 0 . 92 2 2 0P 0 . 9 1 3 2 5 2 9 2 . 5 由上式可知锅炉筒体液压试验前的应力校核合格； 在设计温度下锅炉筒体的计算应力： c i 5 2 2 0 0 2 02 2 2 0 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 7 页 共 65 页 8 . 7 5 a 1 5 3 1 1 5 3 M P 由上可知锅炉筒体的计算应力校核合格； 在设计温度下锅炉圆筒最大能够允许的工作压力，由 011 式（ 3： 2 0 1 5 3 1P 2 . 7 5 0 0 2 0 一般情况下要求工作压力小于设计压力，所以锅炉筒体名义厚度取n 2 2 m m 可以保证 安全。 端标准椭圆封头的强度计算及厚度选择 本次设计废热锅炉的椭圆封头形状与尺寸如下图所示： 图 准椭圆形封头 当公称直径 200 时， 50， 5/40/50, 当公称直径 800 时， 50， 5/40/50, 当公称直径 000 时， 50， 5/40/50, 以上单位为毫米。 当 10 时，封头直边段的高度 25 当 1 0 2 0m m m m 时 ，封头直边段的高度 40 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 8 页 共 65 页 当 20 时，封头直边段的高度 50于本次设计的锅炉椭圆封头采用 4746标准椭圆封头，所以封头内直径 封头曲面高度 倍的一半，即 22 圆封头的形状系数为： 2 2 2 16 2 h 6 ； 已知 M p ap 故可以用下式计算椭圆封头的计算厚度： c 1 2 . 5 2 2 0 0 1 8 . 0 5 m 5 3 1 0 . 5 2 . 52 0 . 5K P D P ；椭圆封头的设计厚度： 由于封头在制造时会因为冲压变薄，所以考虑十分之一的椭圆封头冲压减薄量，可得 +是封头的设计厚度： 8 . 0 5 4 . 4 2 2 . 4 5 m ； 椭圆封头的名义厚度： n d 1 2 2 . 4 5 m 所得值向上圆整到钢材标准规格的厚度得 24于245小厚度），因此初定确定椭圆封头的名义厚度n 2 4 m m ； 椭圆封头的有效厚度： e n 1 2 2 4 0 4 . 4 1 9 . 6 m ； 考虑封头的有效厚度要大于椭圆封头内径的 由 0 0 . 6 m m 0 . 1 5 0 . 0 0 1 5 2 2 0 0 3 . 3 m ， 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 9 页 共 65 页 所以上面得到的有效厚度符合标准要求； 锅炉在压力试验前 对椭圆封头应力的校核： . 2 5 3 . 2 6 2 2 0 0 0 . 5 1 9 . 6 1 8 3 . 7 7 4 a 0 . 9 0 . 9 1 3 2 5 2 9 2 . 5 1 9 . 6 P M P 故椭圆封头压力试验前的应力校核合格； 在设计温度下椭圆封头的计算应力： tc i 5 2 . 5 2 2 0 0 0 . 5 1 9 . 6 1 4 0 . 9 3 1 a 1 5 3 1 1 5 3 1 9 . 6 P M P 故椭圆封头的计算应力校核满足要求； 在设计温度下椭圆封头可以达到的最大允许工作压力： t 1 5 3 1 1 9 . 6 2 . 7 1 4 a 2 . 5 5 1 2 2 0 0 0 . 5 1 9 . 6 P P M 考虑到设备的运行安全，一般情况要求工作压力小于设计压力，所以椭圆封头的名义厚度取n 2 4 m m 能够确保安全。 端标准椭圆封头的强度计算及厚度选择 小端封头和大封头一样是标准椭圆封头，因此封头内直径 封头曲面高度 倍的一半， 所以封头的形状系数为： 22112 2 2 16 2 6 ； 计算厚度： 1 2 . 5 1 8 0 0 1 4 . 7 6 6 22 1 5 3 1 0 . 5 2 . 52 0 . 5 D ； 与前面所述一样，封头在冲压后会变薄，取 10%，因此得 +设计厚度： 2 1 4 . 7 7 5 . 2 1 9 . 9 7d C m m ； 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 10 页 共 65 页 名义厚度： 1 1 9 . 9 7 m m 由于在后面计算可知偏锥体的名义厚度为 32了使用方便，要求使两焊环法兰颈部厚度一样，因此名义厚度向上圆整到钢材标准规格的厚度 32 由于圆整后的厚度 32于最小厚度 5以初步确定小端椭圆封头的名义厚度为 32n ； 有效厚度： 12 3 2 0 5 . 2 2 6 . 8 C m m ； 因为 定，如果是标准的椭圆封头，则其有效厚度要大于封头内直径的 又 2 6 . 8 0 . 1 5 % 0 . 0 0 1 5 1 8 0 0 2 . 7m D m m ，所以以上结果符合标准要求； 在压力试验前校核椭圆封头所受的应力： 0 . 20 . 5 3 . 2 6 1 8 0 0 0 . 5 2 6 . 8 1 1 0 . 2 9 3 0 . 9 0 . 9 1 3 2 5 2 9 2 . 52 2 2 6 . 8T i P a M P a 可得小端椭圆封头在液压试验前的应力校核满足要求； 在设计温度下小端椭圆封头的计算应力： 0 . 5 2 . 5 1 8 0 0 0 . 5 2 6 . 8 8 4 . 5 8 1 5 3 1 1 5 32 2 2 6 . 8tc i P a M P a 可得对小端椭圆封头的计算应力的校核满足要求； 在设计温度下最大允许的工作压力： 2 2 1 5 3 1 2 6 . 8 4 . 5 2 2 2 . 50 . 5 1 1 8 0 0 0 . 5 2 6 . 8t P a P M P 为了设备安全可靠，一般情况下要求工作压力小于设计压力，所以椭圆封头的名义厚度取 32n 满足安全要求。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 11 页 共 65 页 炉偏锥体的强度计算与厚度的选择 偏锥体的厚度计算与应力校核相对复杂些，但可以参照正锥体的计算公式进行计算，偏锥体的半顶角有两个，一个为 0o，另一个为 30o，为了确保安全可靠，偏椎体的半顶角取比较大的一个，即取值 030 。 偏锥体的计算厚度： . 5 2 2 0 0 1 2 0 . 9 3 m mc o s 2 1 5 3 1 2 . 5 c o s 3 02 ；通过查阅 7得偏锥体大端与筒体连接处的不连续应力并不影响设备的安全，可以不用进行加 强处理，于是偏锥体大端的计算厚度： 0 . 9 3 m m大 ；又查 7得偏锥体小端的连接处由于产生比较大的不连续应力，对设备的强度影响较大，因此要进行加强处理，在计算时要乘以连接处的应力增强系数 Q 小 ，通过差 7是偏锥体小端有加强部分的计算厚度： c i sr t 0 1 2 . 5 1 8 0 0 2 9 . 8 m 5 3 1 2 . 52Q P 小小 ；偏锥体小端锥体加强部分的长度： is 0 0 2 9 . 8 2 4 8 . 8 7 m mc o s c o s 3 0 小小 ；偏锥体小端圆筒部分加强的长 度： is r 1 8 0 0 2 9 . 8 2 3 1 . 6 m 小 小 ；实际计算中在确定偏锥体的小端锥体跟圆筒加强段的厚度与长度时，在满足条件要求的情况下我们习惯用跟偏锥体相连接的焊接环法兰的厚度和长度来代替进行加强； 在设计的时候我们对偏锥体结构进行简化，并且统一板厚，取上面计算结果c 大 小， ，三者当中的最大值作为偏锥体购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 12 页 共 65 页 的计算厚度，于是偏锥体的计算厚度： c 0 . 9 3 2 0 . 9 3 2 9 . 8 2 9 . 8 m X M A X 大 小， ， ， ， ；偏锥体的设计厚度： 9 . 8 2 3 1 . 8 m ；偏锥体的名义厚度： n d 1 3 1 . 8 m 向上圆整到钢材标准规格的厚度 32于 325圆整后的名义厚度大于最小厚度，所以确定偏锥体的名义厚度为n 3 2 m m ；偏锥体的有效厚度： e n 1 2 3 2 0 2 3 0 m 。 管 a 和 b 的强度计算及厚度选择 管 a 和 b 与其中心垂直的截面的单孔补强计算 初步选定换热管的规格为 24 5，根据废热锅炉的总长度，先预定换热管的有效换热长度为 L=6545 任务书给定换热面积 2100，可得换热管根数： 61 0 0 1 0 1 0 1 . 3 1 0 12 2 2 4 3 . 1 4 1 5 6 5 4 5An 根； 假设孔心距 S=35，查有关资料可知布管限定圆 414，又已知 0 . 2 5 , 8 6 , 8 8b M A X d M A X 管板管程侧的短节内径： 2 2 4 1 4 2 8 2 5 4 4 0 b R 圆整至 450 管板壳程侧的接管内径： 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 13 页 共 65 页 2 4 1 4 2 2 6 4 6 6 沟 槽 宽 度 加上 3余量，变为 469虑到开孔补强的因素，现统一采用跟主筒体板材一样的厚度。 先取接管的名义厚度为 22nt ；已知计算压力 0 . 4 0 . 4 1 5 3 1 6 1 . 2 P a ， 所以计算厚度为： 2 . 5 4 6 9 3 . 8 6 32 1 5 3 1 2 . 52 t ； 接管的有效厚度： 12 2 2 0 2 2 0e t n t C C m m ； 开孔的直径： 24 6 9 2 4 6 9 2 2 4 7 3d C m m ； 最大有效补强范围： 最大有效宽度： 2 , 2 2 2 4 7 3 , 4 7 3 2 3 2 2 2 2 9 4 6n n A X d d M A X m m ； 接管内外侧的有效补强高度可用下式进行计算，并分别取式中的最小值， 11 接 管 实 际 外 伸 高 度外 侧 高 度 11 管 实 际 内 伸 高 度内 侧 高 度 接管最大有效的外伸量或内伸量： 4 7 3 2 2 1 0 2d m m ； 1 0 2 ;接 管 实 际 外 伸 长 度 为 150 ， 则 有 效 外 伸 h 28 0 8 0 2 7 8 ;C m m 2接 管 实 际 内 伸 长 度 为 80 ， 则 有 效 内 伸 h 由于工艺和材料难免有缺陷，所以会有强度的削弱，强度削弱系数： 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 14 页 共 65 页 153m i n , 1 m i n , 1 1153 ； 能够当作有效补强的金属面积 下面几点： 壳体的有效厚度减掉计算厚度以后的多余部分金属面积： 21 2 1 9 4 6 4 7 3 2 6 . 8 1 4 . 7 6 6 2 0 5 6 9 2 ;e n t e d f m m 接管的有效厚度减掉计算厚度以后的多余部分金属面积： 22 1 2 22 2 2 1 0 2 2 0 3 . 8 6 3 2 7 8 2 0 2 6 0 9 9 . 9e t t r e t rA h f h C f m m 我们把 接管与封头焊接角高定成 8得在补强区的焊缝金属面积为23 64A ；这一部分金属面积可作为补强的截面积： 21 2 3 5 6 9 2 6 0 9 9 . 9 6 4 1 1 8 5 5 . 9 4 8 A A m m ； 由于 490+473/2=80%=720,，知 ；如果圆筒是受到内压，则所需要的最小补强面积 A 可用下式计算，得 开孔所需补强面积： 22 1 4 7 3 1 4 . 7 6 6 2 0 6 9 8 4 . 4 1e t rA d f m m ； 由于可以作为补强的截面积 孔所需补强的面积 A，因此开单孔补强满足要求。 管 a 和 b 两孔连线之间截面的联合补强计算 在管板壳程一侧接管中心线偏移封头中心线的距离定为 490 两孔中心的距离 L=980 放样可得开孔 直径为 ： 1 2 25 2 0 2 5 2 0 2 2 5 2 4d d C m m ； 由于两孔的平均直径的 （ 于两孔中心距（ 980），且两孔的平均直径的 2 倍（ 1048）大于两孔的中心距（ 980），因此采用联合补强的方法，于是最大有效补强范围： 最大有效宽度： 2 , 2 2 2 5 2 4 , 5 2 4 2 3 2 2 2 2 1 0 4 8n n A X d d M A X m m 最大的有效内伸量或外伸量： 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 15 页 共 65 页 5 2 4 2 2 1 0 7 . 3 6 9d m m ； 开孔造成强度削弱，强度削弱系数为： 153, 1 , 1 1153 I N M I N ； 于是得总 的壳体多余部分的金属面积： 1 1 2 2 1 21 2 2 2 eB d B d d 25 2 4 9 8 0 5 2 4 2 6 . 8 1 4 . 7 6 6 2 6 0 1 1 . 4 1 3 两孔之间壳体多余部分的金属面积： 121 2 29 8 0 5 2 4 2 6 . 8 1 4 . 7 6 6 2 5 4 8 7 . 4 1 3 ； 另外 的计算： 总的补强为两孔单孔补强之和，两孔之间的补强为两单孔补强和的 1 半。 因此得到接管总的多余金属面积： 22 1 2 1 9 9 m m； 总的在 补强区的焊缝金属面积： 23 128A 于是得总的可以作为补强的截面积： 21 2 3 6 0 1 1 . 4 1 3 1 2 1 9 9 . 8 1 2 8 1 8 3 3 9 . 2 1 3 A A m m 两孔之间的接管多余金属面积： 22 6 0 9 9 m m； 两孔之间的补强区的焊缝金属面积： 23 64A 于是得两孔之间的可作为补强的截面积： 21 2 3 5 4 8 7 . 4 1 3 6 0 9 9 . 9 6 4 1 1 6 5 1 . 3 1 3 A A m m ； 由于 490+473/2=80%=720,因此开孔位 于所定的范围之外， ； 总的所需补强面积： A 两 孔 各 单 独 补 强 面 积 之 和 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 16 页 共 65 页 1e t = 2 d + 222 5 2 4 1 4 . 7 6 6 2 0 1 5 4 7 4 . 9 7 8 由上得所需的补强面积： A 等于 50%总的开孔所需补强面积的 50%，其值为 于是：总的可以作为补强的截面积的 开孔所需要的补强面积 A，并且两孔之间的可作为补强的截面积孔之间的开孔所需的补强面积A，因而联合补强满足要求。 接管 a 与 b 的应力校核 在压力试验前校核接管应力： 0 . 23 . 2 6 4 6 9 2 0 3 9 . 8 5 4 0 . 9 0 . 9 1 3 2 5 2 9 2 . 52 2 2 0T i e P a M P a 可知 接管在液压试验前的应力校核满足要求； 计算在设计温度下的接管应力： 2 . 5 4 6 9 2 0 3 0 . 5 6 3 1 5 3 1 1 5 32 2 2 0tc i e P a M P a 可得校核接管的计算应力的结果满足要求； 在设计温度下接管工作压力的最大允许值： 2 2 2 0 1 5 3 1 1 2 . 5 1 5 2 . 54 6 9 2 0e P a P M P 为了设备运行安全性，一般情况要求工作压力小于设计压力，所以接管的名义厚度取值 22nt 可以保证安全。 又因为所取的名义厚度 22nt 5最小厚度），因此可以最终确定接管的名义厚度为 22nt 。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 17 页 共 65 页 包（件 7）主要受压元件的强度计算及厚度选择 汽包是锅炉重要的受 压元件，是换热过程中加热、蒸发和过热的枢纽，同时可以增加锅炉的安全运行性，提高蒸汽的质量。 包法兰的选择 因为汽包的内径为 1000计压力 以在设计选择法兰时选 4703高一个压力等级的标准法兰，具体参数：下法兰 法兰 M 兰颈部的厚度1 23，国标规定法兰对接筒体的最小厚度0 18。 包筒体 的强度计算与厚度选择 已知计算压力 为 0 . 4 0 . 4 1 5 3 1 6 1 . 2 P a ， 因此汽包筒体的计算厚度可以用下式求得： 2 . 5 1 0 0 0 8 . 2 3 72 1 5 3 1 2 . 52 ； 汽包筒体的设计厚度： 2 8 . 2 3 7 2 1 0 . 2 3 7d C m m ； 汽包筒体的名义厚度为： 1 1 0 . 2 3 7 m m 由于法兰标准 4703定其对接筒体的最小厚度0 18，因此以上的名义厚度 应向上圆整到钢材标准规格的厚度 18因为 18最小厚度）， 所以最终得到筒体的名义厚度 18n ； 汽包筒体的有效厚度： 12 1 8 0 2 1 6 C m m ； 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 18 页 共 65 页 在压力试验前对汽包筒体应力的校核： 0 . 23 . 2 6 1 0 0 0 1 6 1 0 3 . 5 0 5 0 . 9 0 . 9 1 3 2 5 2 9 2 . 52 2 1 6T i P a M P a 由此可知筒体在液压试验前的应力 校核合格； 设计温度下汽包筒体的计算应力： 2 . 5 1 0 0 0 1 6 7 9 . 3 7 5 1 5 3 1 1 5 32 2 1 6tc i P a M P a 可知汽包筒体计算应力的校核合格； 在设计温度下汽包圆筒工作压力的最大允许值： 2 2 1 6 1 5 3 1 4 . 8 1 9 2 . 51 0 0 0 1 6 P a P M P 考虑到设备的安全性，我们一般要求工作压力小于设计压力，所以汽包筒体的名义厚度取 18n 可以满足安全要求。 包椭圆封头的强度计算和厚度选择 与前面所诉，由于汽包封头是采用的 4746规定的标 准椭圆封头，故 封头内直径 封头曲面高度 倍的一半 ，因而椭圆封头的形状系数： 22112 2 2 16 2 6 ； 汽包椭圆封头的计算厚度： 1 2 . 5 1 0 0 0 8 . 22 1 5 3 1 0 . 5 2 . 52 0 . 5 D ； 考虑到封头在冲制过程中会变薄，取椭圆封头冲压减薄量为 10%，得+设计厚度： 2 8 . 2 5 . 8 1 4d C m m ； 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 19 页 共 65 页 名义厚度： 1 14 m m 为了与其对接的筒体统一厚度，以上的名义厚度向上圆整到 18 因为圆整后的厚度 18 于最小厚度 5 以初步定汽包椭圆封头的名义厚度为 18n ； 有效厚度： 12 1 8 0 5 . 8 1 2 . 2 C m m 学 毕业设计 (论文 ) 题 目 100 学院名称 机械工程学院 指导教师 职 称 班 级 学 号 学生姓名 20 年 5 月 28 日 学 毕业设计（论文）任务书 学 院： 机械工程学院 题 目 100 论文 (设计 ) 内容及要求： 一 、 毕业设计（论文）原始依据 装置参数 ： 壳程 管程 设计压力 计温度 225 400 操作介质 脱氧软水 蒸汽 要受压元件材质 16 1热管规格 4 5 换热面积 00 二 、 毕业设计（论文）主要内容 设计图纸折合 0#图 3 张以上（其中手工绘图不少于 1 张 1#图）。设计说明书 12000 字以上，并有 2000 3000 字的外文文献翻译和 300 字左右中英文摘要。 三 、 毕业设计（论文）基本要求 设计符合最新国家标准及行业标准。设计图样达到工程设计施工图水平。 四 、 毕业设计（论文）进度安排 献查阅 题报告 体设计 强度校核 图及编写说明书 五 、 主要参考文献 化工设备设计全书（换热器） 化工设备设计全书（塔设备） 化工原理 化工工艺设计手册 制压力容器 指导老师： （签 名） 年 月 日 毕业设计（论文）开题报告 设计（论文）题目 100管板 废热锅炉 设计 设计（论文）题目来源 自选 设计（论文）题目类型 工程设计 起止时间 一、 设计（论文）依据及研究意义。 据老师提供的任务书的要求，结合自己所学的专业知识和对化工设备的理解，参照国家的标准，同时通过查阅书籍和网上搜索资料，有步骤地完成设计任务。 业设计是对一个大学生学习成果的综合检验，通过毕业设计可以更好的巩固专业知识， 查阅资料，了解科技的发展情况，了解化工设备的最新动态，学习到更多在课本上没有的东西 ，同时，在设计的过程当中，锻炼了我们的动手能力和独立思考问题的能力。 二、 设计（论文）主要研究的内容、预期目标（技术方案、路线）： 本次设计的是 100 成氨废热锅炉。设计包括的主要内容：废热锅炉的工艺设计（锅炉内径、筒体和封头的设计、法兰设计和开孔补强、进出口接管及支座）等，并对其进行强度计算及校核，绘制图纸等。技术方案及路线：首先进行物料衡算和热量衡算，然后进行锅炉的尺寸计算，最后进行强度计算和校核。 三、设计（论文）的研究重点及难点： 重点是： 双管板废热锅炉的尺寸计算和确定以及强度计算和校核。 难点是： （ 1）由于合成氨过程比较复杂以及现有理论的不完备，其难点突出在对其进行比较准确的计算。 （ 2）由于本次设计的锅炉要求在 壳程压力和 管程压力及较高操作温度下的生产，其难点是对废热锅炉内径以及壁厚等进行比较优化的设计。 （ 3）由于本次设计的锅炉考虑了各种因素，其难点是对锅炉以及一些附件的强度计算及校核。 (4) 由于本次设计的锅炉结构比较复杂，要求图纸多，其难点是对图纸的准确绘制。 四、设计（论文）研究方法及步骤（进度安排）： 1 月 7 日至 1 月 14 日： 了 解所要设计的试验装置， 查阅相关文献， 为进行设计做准备； 1 月 15 日至 1 月 25 日：查阅资料，找设计依据，理出设计思路，写好开题报告； 1 月 26 日至 3 月 25 日：算数据，求得设计的各种依据； 3 月 26 日至 5 月 10 日：设计，画出设计图纸； 5 月 11 日至 5 月 26 日：整理图纸，进行打印。写出设计说明书 5 月 27 日至 5 月 30 日：准备答辩。 五、进行设计（论文）所需条件： 关的基础理论知识和专业知识，对相关国标的熟悉 2、 要有充分的资料（在图书馆查阅与搅拌设备以及国 标相关的书籍，进行筛选，选出有用的信息）。设计所需设计方法、软件、工具等。 六、指导教师意见： 签名： 年 月 日 i 摘要： 本次设计的是一个换热面积为 100文首先介绍了废热锅炉的计算概述、废热锅炉的选型和钢材的选取，以
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