3 2-标准设备选型计算说明书

塞拉尼斯（南京）化工有限公司11万吨/年醋酸乙烯酯项目目录第一章 设备设计总述41.1过程设备类别41.2过程设备设计与选型原则41.3过程设备设计与选型的主要内容4第二章 换热器选型设计62.1换热器选型设计依据62.2换热器简介62.3换热器选型原则72.3.1基本要求72.3.2介质流程82.3.3终端温差82.3.4流速选择92.3.5压力降92.3.6传热膜系数92.3.7污垢系数102.3.8换热管102.4换热器型号的表示方法102.5换热器类型选择112.5.1壳型及封头选择112.5.2换热管规格选择122.5.3壳程142.6换热器的选型软件142.7选型范例（以E0202为例）152.7.1工艺参数确定152.7.2EDR数据输入152.7.3换热器结构参数确定162.7.4详细尺寸182.7.5换热器机械强度校核192.7.6 换热器设计和校验小结342.8换热器设备选型一览表35第三章 容器选型383.1储罐、回流罐383.1.1概述383.1.2设计原则383.1.3设计参数383.1.4储罐形式393.1.5储罐材料403.1.6储罐容积403.1.7原料储罐413.1.8产品储罐433.1.9回流和缓冲罐433.1.10选型结果一览表443.2气液分离器453.2.1设计原则453.2.2设计目标453.2.3气液分离器类型453.2.4设计过程463.2.5分离器设计结果673.3油水分离器683.3.1 D0202油水分离器683.3.2 油水分离器选型一览表68第四章 泵设备选型704.1泵704.1.1选型依据704.1.2化工装置对泵的要求704.1.3工业泵的特点和选用要求704.1.4选型原则714.1.5工作参数724.1.6选型示例与结果724.1.7泵选型一览表74第五章 压缩机选型775.1压缩机设备概述775.2压缩机使用范围775.3选型依据775.4选型原则785.5压缩机选型785.5.1 C0201选型785.5.2 C0202选型795.5.3 C0203选型805.5.4 C0301选型815.5.5 C0302选型825.5.6 C0401选型835.6压缩机选型一览表84第六章 汽轮机选型856.1汽轮机设备概述856.2汽轮机选型856.2.1 C0101选型856.3汽轮机选型一览表86第一章 设备设计总述化工设备的工艺设计与选型是在物料衡算和热量衡算的基础上进行的，其目的是决定工艺设备的类型、规格、主要尺寸和数量，为车间布置设计、施工图设计及非工艺设计项目提供足够的设计数据。过程设备最基本的要求是满足安全性与经济性，安全是核心，在充分保证安全的前提下尽可能做到经济。过程设备的基本要求是能满足工艺要求。对于工艺上所要求的温度、压力、液位、流量等都需要过程设备来实现。在满足工艺要求的同时，过程设备也必保证有足够的强度，不会在操作过程中遭到破坏。1.1过程设备类别化工设备从总体上分为两类，一类称定型设备或标准设备，这是由一些加工厂成批成系列生产的设备，通俗地说，就是可以买到的现成的设备，如泵、反应釜、换热器、大型储罐等；另一类称非定型设备或非标准设备，是指规格和材料都是不定型的、需要专门设计的特殊设备，如小的储罐、塔器、反应器等。1.2过程设备设计与选型原则在满足工艺要求的前提下，为了确保安全与经济，过程设备应满足以下基本要求，其中包括合理性、可靠性和先进性、安全性、经济性。合理性即设备必须满足工艺需求，与工艺流程、生产规模、工艺条件及工艺控制水平相适应，在设备的许可范围内，能够最大限度地保证工艺的合理和优化并运转可靠。可靠性和先进性即工艺设备的型式、牌号多种多样，实现某一化工单元过程，可能有多种设备，要求设备运行可靠。在可靠的基础上考虑先进性，便于连续化和自动化生产，转化率、收率、效率要尽可能达到高的先进水平，在运转的过程中，波动范围小，保证运行质量可靠，操作上方便易行，有一定的弹性，维修容易，备件易于加工等。安全性即设备的选型和工艺设计要求安全可靠、操作稳定、无事故隐患，对工艺和建筑、地基、厂房等无苛刻要求，工人在操作时劳动强度小，尽量避免高温高压高空作业，尽量不用有毒有害的设备附件、附材，创造良好的工作环境和无污染。经济性即设备的选择力求做到技术上先进，经济上合理。1.3过程设备设计与选型的主要内容（1） 确定单元操作所用设备的类型。这项工作应与工艺流程设计结合起来进行。（2）确定设备的材质。根据工艺操作条件（温度、压力、介质的性质）和对设备的工艺要求确定符合要求的设备材质。这项工作应与设备设计专业人员共同完成。（3）确定设备的设计参数。设备的设计参数是由工艺流程设计、物料衡算、热量衡算、设备的工艺计算多项工作得到的。对不同的设备，它们有不同的设计参数。对塔设备，需要确定进出口物料的流量、组成、温度、压力、塔径与塔的材质、填料类型与填料高度或塔板类型与塔板数等，对于精馏塔还要确定塔顶冷凝器和塔底再沸器的热负荷、换热流体的种类等；对换热器，则需要知道热负荷、换热面积、冷热流体的种类及流量。（4）确定定型设备（即标准设备）的型号或牌号以及数量。定型设备是一些加工厂成批、成系列生产的设备，即那些可以直接向生产厂家订货或购买的现成设备。对已有标准图纸的设备，确定标准图的图号和型号。随着中国化工设备标准化的推进，有些本来用于非标设备的化工装置，已逐步走向系列化、定型化。这些设备包括换热器系列、容器系列、搪玻璃设备系列以及圆泡罩、F1 型浮阀和浮阀塔塔盘系列等，它们已经有了国家标准。（5）对非标设备，向化工设备专业设计人员提出设计条件和设备草图，明确设备的型式、材质、基本设计参数、管口、维修安装要求、支承要求及其他要求（如防爆口、人孔、手孔、卸料口、液面计接口等）。（6）编制工艺设备一览表。在初步设计阶段，根据设备工艺设计的结果，编制工艺设备一览表，可按非定型工艺设备和定型工艺设备两类编制。初步设计阶段的工艺设备一览表作为设计说明书的组成部分提供给有关部门进行设计审查。第二章 换热器选型设计2.1换热器选型设计依据化工设备设计全书换热器 2003-5石油化工设备选型手册换热器 2009-1化工工艺设计手册(第四版) 2009-6压力容器安全技术监察规程 1990-5-9实用热物理性质手册 1986浮头式换热器和冷凝器型式与基本参数 JB/T 4714-1992固定管板式换热器型式与基本参数 JB/T 4715-1992立式热虹吸式重沸器型式与基本参数 JB/T 4716-1992U形管式换热器型式与基本参数 JB/T 4717-1992管径选择 HG/T 20570.6-95化工配管用无缝及焊接钢管尺寸选用系列 HG 20553-93石油化工企业钢管尺寸系列 SH 3405-96鞍式支座 JB/T 4712-1992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钢制管法兰、垫片和紧固件 HG/T 2059220635-2009容器支座 JB/T 4712-2007补强圈 JB/T 4736-20022.2换热器简介表2.1 换热器的结构分类换热器型式换热器特点管式管壳式固定管板式刚性结构：用于管壳温差较小的情况（一般50C），管间不能清洗带膨胀节：有一定的温度补偿能力，壳程只能承受较低压力浮头式管内外均能承受高压，可用于高温高压场合U型管式管内外均能承受高压，管内清洗及检修困难填料函式外填料函：管间容易漏泄，不宜处理易挥发、易爆易燃及压力较高的介质内填料函：密封性能差，只能用于压差较小的场合套管式釜式壳体上都有个蒸发空间，用于蒸汽与液相分离双套管式结构比较复杂，主要用于高温高压场合，或固定床反应器中套管式能逆流操作，用于传热面较小的冷却器、冷凝器或预热器螺旋浸没式用于管内流体的冷却、冷凝，或者管外流体的加热盘管式喷淋式只用于管内流体的冷却或冷凝板式板式拆洗方便，传热面能调整，主要用于粘性较大的液体间换热螺旋板可进行严格的逆流操作，有自洁作用，可回收低温热能伞板式伞形传热板结构紧凑，拆洗方便，通道较小，易堵，要求流体干净板壳式板束类似于管束，可抽出清洗检修，压力不能太高表2.2 管壳式换热器优缺点对比种类优点缺点浮头式换热器管束可以抽出，方便清洗；介质温度不受限制；可在高温高压下工作，一般温度450，压力6.4MPa可用于结垢比较严重的场合；可用于管程易腐蚀场合。小浮头易发生内漏；金属材料耗量大，成本高20%；结构复杂固定管板式换热器传热面积比浮头式换热器大20%30%；旁路漏流较小；锻件使用较少，成本低20%以上；没有内漏。壳体和管子壁温差一般宜小于等于50，大于50时应在壳体上设置膨胀节；管板与管头之间易产生温差应力而损坏；壳程无法机械清洗；管子腐蚀后造成连同壳体报废、壳体部件寿命决定于管子寿命，故设备寿命相对较低；不适用于壳程易结垢场合；U形管式换热器管束可抽出来机械清洗；壳体与管壁不受温差限制；可在高温、高压下工作，一般适用于温度500，压力10MPa；可用于壳程结构结垢比较严重的场合；可用于管程易腐蚀场合。在管子的U形处冲蚀，应控制管内流速；管程不适用于结垢较重的场合；单管程换热器不适用；不适用于内导流筒，故死区较大。2.3换热器选型原则2.3.1基本要求换热器的类型很多，每种型式都有特定的应用范围。在某一种场合下性能很好的换热器，如果换到另一种场合可能传热效果和性能会有很大的改变。因此，针对具体情况正确地选择换热器的类型是很重要的。换热器选型时需要考虑的因素是多方面的，主要有：（1）热负荷及流量大小（2）流体的性质（3）温度、压力及允许压降的范围（4）对清洗、维修的要求（5）设备结构、材料、尺寸、重量（6）价格、使用安全性和寿命在换热器选型中，除考虑上述因素外，还应对结构强度、材料来源、加工条件、密封性、安全性等方面加以考虑。所有这些又常常是相互制约、相互影响的，通过设计的优化加以解决。针对不同的工艺条件及操作工况，我们有时使用特殊型式的换热器或特殊的换热管，以实现降低成本的目的。因此，应综合考虑工艺条件和机械设计的要求，正确选择合适的换热器型式来有效地减少工艺过程的能量消耗。对工程技术人员而言，在设计换热器时，对于型式的合理选择、经济运行和降低成本等方面应有足够的重视，必要时，还得通过计算来进行技术经济指标分析、投资和操作费用对比，从而使设计达到该具体条件下的最佳设计。2.3.2介质流程（1）为了节省保温层和减少壳体厚度，高温物流一般走管层，但如果为了物料的冷却，也可使高温的物料走壳程； （2）较高压力的物流应走管程；（3）黏度较大的物流应走壳程，在壳程可以得到较高的传热系数； （4）腐蚀性较强的物流应走管程； （5）对压力降有特定要求的工艺物流应走管程，因管程的传热系数和压降计算误差小；（6）较脏和易结垢的物流应走管程，以便清洗和控制结垢。若必须走壳程，则应采用正方形管子排列，并采用可拆式（浮头式、填料函式、U形管式）换热器；（7）流量较小的物流应走壳程，易使物流形成湍流状态，从而增加传热系数；（8）传热膜系数较小的物流（如气体）应走壳程，易于提高传热膜系数。2.3.3终端温差换热器的终端温差通常由工艺过程的需要而定，但在确定温差时，应考虑到对换热器的经济性和传热效率的影响。在工艺过程设计时，应使换热器在较佳范围内操作，一般认为理想终端温差如下：（1）热端的温差，应在20以上；（2）用水或其他冷却介质冷却时，冷端温差可以小一些，但不要低于5；（3）当用冷却剂冷凝工艺流体时，冷却剂的进口温度应当高于工艺流体中最高凝点组分的凝点5以上；（4）空冷器的最小温差应大于20；（5）冷凝含有惰性气体的流体时，冷却剂出口温度至少比冷凝组分露点低5（6）冷却水的温度不宜高于60，以免结垢严重；（7）当两工艺流体之间进行热交换时，低温端的温差不应小于20；（8）当采用多管程、单壳程的管壳式换热器，并用水作为冷却剂时，冷却剂的出口温度不应高于工艺流体的出口温度；（9）在冷却反应物时，为了控制反应，应维持反应流体和冷却剂之间的温差不小于10。2.3.4流速选择流速提高，流体湍流程度增加，可以提高传热效率有利于冲刷污垢和沉积，但流速过大，磨损严重，甚至造成设备振动，影响操作和使用寿命，能量消耗亦将增加。因此，主张有一个恰当的流速，根据经验，一般主张流体流速范围如下：表2-3 常见流速表流体类型管型流速（m/s）管程壳程液体直管0.5-30.2-1.5盘管0.3-0.8气体直管5-302-15盘管3-102.3.5压力降管壳式换热器工作时，增加工艺流体的流速，可相应增加传热膜系数，从而提高总的传热系数，使换热器结构更紧凑。但流速增加后将相应增大换热器的压力降，从而加剧换热器的磨蚀和振动破坏等；同时，压力降的增大也使得换热器运行过程中的动力消耗增大。因此，一般应限制管壳式换热器的最大压力降，具体限制如下表所示：表2-4 常见压降表工艺物流的压力状况允许压力降p/kPa工艺气体真空0.00035所有U型管可抽式M(4)ACAS或T(5)MAS或T(5)0.000350.00035固定式CAL备注：(1)C：化学清洗；M：机械清洗，包括高压水力喷射清洗。(2)A：当管侧或壳侧腐蚀裕度为3.0mm时，首选封头型式。(3)B：常用的、较为经济的封头型式。(4)只用于管内侧可用高压水喷射清洗的冷却水系统。(5)一般使用S形型头，除非有特殊要求时选T型封头。(6)当壳侧污垢系数0.00035时,可以使用不可拆端盖。(7)当壳侧污垢系数0.00035并且管侧可用高压水喷射清洗时，T型封头可使用不可拆端盖。(8)B或C：常用型式，比A型经济。(9)M或N：常用型式，比L型经济。(10)L：1.当管侧腐蚀裕度为3.0mm时，首选封头型式。2.5.2换热管规格选择（1）管径管子的尺寸和形状对传热有很大影响。采用小管径时，换热器单位体积的换热面积较大，设备较紧凑，单位传热面积的金属消耗量少，传热系数也高。据估算，将同直径换热器中的换热管由25mm 改为19mm，其传热面积可增加 40%左右，节约20%金属以上；但增加了制造难度，且小管子容易结垢，不易清洗。直径小的管子可以承受更大的压力，而管壁较薄，有利传热；相同的壳径，可以排较多的小管子，使传热面积增大，单位传热面积的金属耗量降低。所以，在管程结垢不是很严重，又允许压力降较高的情况下，采用19mm2mm的管子是合理的。 表2-6 国内常用换热管规格材料钢管标准外径厚度mm碳钢GB8163-8710 x 1.514 x 219 x 225 x 225 x 2.532 x 338 x 345 x 357 x 3.5不锈钢GB2270-8010 x 1.514 x 219 x 225 x 232 x 238 x 2.545 x 2.557 x 2.5（2）排列形式换热管在管板上的排列方式主要有正三角形、正方形和转角正三角形、转角正方形。正三角形排列形式使用最为普遍，由于管距都相等，可以在同样的管板面积上排列最多的管数。但因管外不易清洗，其使用场合收到限制，主要适用于壳程介质污垢少，且不需要进行机械清洗的场合。而采用正方形和转角正方形排列的管束，能够使管间小桥形成一条直线通道，便于管外机械清洗，因为壳程是中压蒸汽，较洁净，因此选用最佳的正三角形排列形式。（3）管间中心距换热管中心要保证管子与管板连接时，管桥有足够的强度和刚度。管间需要清洗时还要留有进行清洗的通道。换热管中心距一般不小于1.25倍的换热管外径，常用的换热管中心距如下表所示：表2-7 常用换热管中心距换热管外径/mm24952857换热管中心距/mm69520872（4）管长管长的选取是受到两方面因素限制的，一个是材料费用，另一个是可用性。长一点的管子（12.2m的碳钢管，21.3m的铜合金管）通常只在美国可以得到。但是6m长的换热管则是很普遍的。无相变换热时，管子较长则传热系数也增加，在相同传热面时，采用长管较好，一是可减少管程数，二是可减少压力降，三是每平方米传热面的比价低。但是管子过长给制造带来困难，因此，一般选用46m的换热管。对于大面积或无相变的换热器可以选用89m的管长。在冷凝器中选用长管子的一个缺点是会增大设备放置平台的钢结构，增加费用。另外，长管束也需要有较大的管子抽出空间，因此需要增加设备的占地面积。在满足换热面积和设计要求的条件下，尽量选用较短的管子，以降低压降。系列标准钢管长度有：1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、4.5、6.0、7.5、9和12m。（5）管程数管程数增加，管内流速增加，传热系数增加，但不选用过高的管程数，以免压力降过大，一般选在12。但管内流速要受到管程压力降等限制，在工业上常用的管内流速如下：水和相类似的液体流速一般取12.5m/s；对大冷凝器的冷却水流速可增加到3m/s；气体和蒸汽的流速可在830m/s的范围内选取。（6）换热面积有些物流所需的换热面积大，采用多个换热器并联，而不采用串联，避免压力降过高，影响传热系数。（7）折流板折流板可以改变壳程流体的方向，使其垂直于管束流动，增加流体速度，以增强传热；同时起支撑管束、防止管束振动和管子弯曲的作用。1、折流板型式折流板的型式有圆缺形、环盘形和孔流性等。通常为圆缺形折流板，并可分为单圆缺形、双圆缺形和三圆缺形。在要求压降小的情况下，也可选用环盘形折流板，但传热较差，应用较少。孔流形折流板使流体穿过折流板孔和管子之间的缝隙流动，压降大，仅适用于清洁流体，应用更少。2、折流杆折流杆换热器是由许多折流杆在不同位置支撑管子的结构。杆子之间用圆环相连，四个圆环组成一组，因而能牢固地将管自支撑住，有效地防止管束的振动。同时又起到了强化传热、防止污垢沉积和减小阻力的作用，其应用正在不断增加。3、折流板圆缺位置水平放置的折流板适用于无相变的对流传热，防止壳程流体平行于管束流动，减少壳程底部液体沉积。而在带有悬浮物或结垢严重的流体所使用的卧式冷凝器、换热器中，一般采用垂直型折流板。4、折流板圆缺高度单圆缺型折流板的开口高度为直径的1045，双圆缺型折流板的开口高度为直径的15 25。5、折流板间距折流板的间距影响到壳程物流的流向和流速，从而影响到传热效率。最小的折流板间距为壳体直径的1/5并大于50mm。然而，对特殊的设计考虑可以取较小的间距。由于折流板有支撑管子的作用，所以，通常最大折流板间距为壳体直径的1/2并不大于TEMA规定的最大无支撑直管跨距的0.8倍。2.5.3壳程换热器壳体直径以400mm为基数，以100mm为晋级档。2.6换热器的选型软件表2-8 换热器设计软件使用一览名称用途Aspen Energy Analyzer换热网络优化Aspen Plus换热器工艺参数设计Aspen Exchanger Design and Rating换热器结构设计SW6-2011换热器机械强度设计与校核在对工艺流程的换热器设计和选型中，先按照实际工业实施情况及成本因素，利用Aspen Energy Analyzer，对车间进行了热集成，优化了换热网络，然后利用Aspen Plus，针对特定的换热任务，确定合适的换热工艺参数，再根据国家标准GB/T 151-2014热交换器以及化工工艺设计手册（下）第四版，使用Aspen Exchanger Design and Rating进行换热设备的详细设计，以此为参考从工艺手册上选取换热器，最后利用SW6-2011对设计的换热器进行机械强度的设计和校核。2.7选型范例（以E0202为例）2.7.1工艺参数确定2.7.1.1流股参数确定根据ASPEN V9.0对换热器E0202进行简捷计算，可得到该换热器各流股参数为：表2-9 E0202流股参数一览流股名称压力/bar温度/质量流量/kg/s气相分率介质壳程入口186.6359.76350循环液壳程出口1309.76350循环液管程入口1-24187.4610冷却盐水管程出口1-25187.4610冷却盐水2.7.1.2设计温度该换热器的壳程工作温度为3086.635，管程工作温度为-24-25,符合本项目最经济温差。设计温度以工作温度为依据，一般为工作温度+（15-30）。这里取壳程设计温度为110，管程设计温度为0。2.7.1.3设计压力该换热器的操作压力为壳程1bar，管程1bar。换热器的设计压力为设计温度下的最大工作压力，一般为正常工作压力的1.1倍。这里取壳程设计压力为1.1bar，管程设计压力为1.1bar。EDR中换热器的压降设置为自动默认值，也可自己设置压降，出口绝压小于0.1MPa（真空条件），压降不大于进口压强的40%，出口绝压大于0.1Mpa，压降不大于进口压强的20%。2.7.1.4传热系数传热系数基于传热膜系数、固壁热阻和垢层热阻计算得到。其中传热膜系数和固壁热阻为EDR自动默认值。根据化工工艺设计手册（第四版）给的污垢热阻经验系数，确定本换热器壳程和管程介质污垢热阻为分别为0.000172m2K/W、0.000516 m2K/W。2.7.1.5 流体通道的选择该换热器的作用是用冷却盐水冷却热循环液。由于工艺物料为被冷却物质，为了加快冷却速度，使其走壳程，一方面能与管程的冷却盐水换热，另一方面壳程外的空气也能与之换热转移走部分热量。2.7.2EDR数据输入将流股信息、允许压力、污垢系数等数据导入EDR。图2-1 E0202 Process Data数据输入2.7.3换热器结构参数确定2.7.3.1换热器型式选择该换热器选择工业上最常见的管壳式换热器，并选择其中的固定管板式换热器。图2-2 换热器形式一览在换热器具体形式上，选择B型前端封头管箱，单管程E型壳体，以及常用的M型后端管箱。2.7.3.2换热器结构参数选择根据EDR初步设计结果，选择其中较为合理的一组。结合JB/T 4715-92规定，选择换热管内径为19mm，管厚2mm，管心距25mm，管长1500mm，换热管数为430根，排列方式为正三角形，壳程公称直径（内径）600mm，壁厚6mm。折流板为单弓形折流板，间距为150mm，折流板数为9，圆缺率为40%。其余参数均为默认值。主要结构参数如图所示：图2-3 换热器选型结构参数2.7.3.3选型结果用EDR进行校核，得结果如下：图2-4 换热器E0202计算结果由上述计算结果可以看到，换热器换热面积为38.5m2，设计余量为34%，符合设计要求；壳程流速为0.430.47m/s，管程流速为2.372.37m/s，满足经济流速范围；流态分布合理，无气液混合进出料；壳程压降为0.002bar，压力降低2%，管程压降为0.016bar，压力降低19%，压降均在可接受范围内。总传热系数（含污垢热阻）为351.3W/(m2K)。此外，换热器Crossflow0.5,各进出口流股雷诺数均6000，说明其流体形态为湍流，符合设计要求。参考化工工艺手册（下册），得E0202的型号为BEM600-0.1-40-1.5/19-1I。2.7.4详细尺寸换热器设备图和管板布置图如下所示。图2-5 E0202设备图图2-6 E0202管板布置图2.7.5换热器机械强度校核运用SW6-2011对该换热器的筒体、管箱、封头、管板和管箱法兰进行校核，得到下述结果。表2-10 E0202强度校核固定管板换热器设计计算计算单位中航一集团航空动力控制系统研究所设 计 计 算 条 件 壳 程管 程设计压力 0.11MPa设计压力 0.11MPa设计温度 110设计温度 0壳程圆筒内径Di600 mm管箱圆筒内径Di600mm材料名称Q345R材料名称Q345R 简 图计 算 内 容壳程圆筒校核计算前端管箱圆筒校核计算前端管箱封头(平盖)校核计算后端管箱圆筒校核计算后端管箱封头(平盖)校核计算管箱法兰校核计算管板校核计算内压圆筒校核计算单位中航一集团航空动力控制系统研究所计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件筒体简图计算压力 pc 0.11MPa设计温度 t 110.00 C内径 Di 600.00mm材料 Q345R ( 板材 )试验温度许用应力 s 189.00MPa设计温度许用应力 st 189.00MPa试验温度下屈服点 ss 345.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 2.00mm焊接接头系数 f 1.00厚度及重量计算计算厚度 d = = 0.17mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 5.70mm名义厚度 dn = 8.00mm重量 179.93Kg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 = 0.1375 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.90 ss = 310.50MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 7.31 MPa校核条件 sT sT校核结果 合格压力及应力计算最大允许工作压力 pw= = 3.55721MPa设计温度下计算应力 st = = 5.84MPastf 189.00MPa校核条件stf st结论 合格延长部分兼作法兰固定式管板 设计单位 中航一集团航空动力控制系统研究所 设 计 计 算 条 件 简 图设计压力 ps0.11MPa设计温度 Ts 110平均金属温度 ts71.18装配温度 to15壳材料名称Q345R设计温度下许用应力st189Mpa程平均金属温度下弹性模量 Es 1.984e+05Mpa平均金属温度下热膨胀系数as1.129e-05mm/mm圆壳程圆筒内径 Di 600mm壳 程 圆 筒 名义厚 度 ds8mm壳 程 圆 筒 有效厚 度 dse5.7mm筒壳体法兰设计温度下弹性模量 Ef1.964e+05MPa壳程圆筒内直径横截面积 A=0.25 p Di22.827e+05mm2壳程圆筒金属横截面积 As=pds ( Di+ds )1.085e+04mm2管设计压力pt0.11MPa箱设计温度Tt0圆材料名称Q345R筒设计温度下弹性模量 Eh2.023e+05MPa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)dh8mm管箱圆筒有效厚度dhe5.7mm管箱法兰设计温度下弹性模量 Et”1.995e+05MPa材料名称20(GB9948)换管子平均温度 tt32.5设计温度下管子材料许用应力 stt145.6MPa设计温度下管子材料屈服应力sst218MPa热设计温度下管子材料弹性模量 Ett1.964e+05MPa平均金属温度下管子材料弹性模量 Et2.004e+05MPa平均金属温度下管子材料热膨胀系数at1.099e-05mm/mm管管子外径 d19mm管子壁厚dt2mm注：管子根数 n430换热管中心距 S25mm换一根管子金属横截面积106.8mm2换热管长度 L1500mm管子有效长度(两管板内侧间距) L11428mm管束模数 Kt = Et na/LDi1.074e+04MPa管子回转半径 6.052mm热管子受压失稳当量长度 lcr2000mm系数Cr =133.4比值 lcr /i330.5管子稳定许用压应力 () 8.874MPa管管子稳定许用压应力 () MPa材料名称Q345R设计温度 tp110管设计温度下许用应力184.6MPa设计温度下弹性模量 Ep1.964e+05MPa管板腐蚀裕量 C2 4mm管板输入厚度dn36mm管板计算厚度 d31.7mm隔板槽面积 (包括拉杆和假管区面积)Ad0mm2板管板强度削弱系数 h0.4管板刚度削弱系数 m0.4管子加强系数 K = 6.335管板和管子连接型式胀接，开槽管板和管子胀接(焊接)高度l33mm胀接许用拉脱应力 q4MPa焊接许用拉脱应力 qMPa管材料名称Q345R管箱法兰厚度 56mm法兰外径 515mm箱基本法兰力矩 1.01e+07Nmm管程压力操作工况下法兰力 6.373e+05Nmm法兰宽度 -42.5mm法比值0.0095比值0.09333系数(按dh/Di ,df”/Di , 查图25)0.00兰系数w”(按