徐鹤设计计算

1、目录第一章 设计参数的确定2第二章 容器的结构设计32.1 换热器筒体壁厚计算32.2封头的选择32.3 接管、法兰、垫片和材料的选择42.3.1接管和法兰42.3.2垫片92.3.3 材料的选择92.4鞍座选型和结构设计92.4.1鞍座选型92.4.2鞍座的安装位置10第三章 开孔补强设计123.1补强与否的判别12第四章强度计算134.1水压试验应力校核134.2 圆筒轴向应力的校核134.2.1装水加压时的的校核14 4.2.1.1圆筒上轴向弯矩的计算14 4.2.1.2圆筒中间截面上由压力及轴向弯矩引起的轴向应力14 4.2.1.3由压力及轴向弯矩引起的轴向应力计算及校核15 4.2.

2、1.4圆筒轴向应力校核15 4.3切向剪应力的计算及校核 16 4.3.1圆筒切向剪应力的计算16 4.3.2筒体的周向应力计算与校核164.4鞍座应力计算与校核16第一章 设计参数的确定主要工艺参数的确定 壳层 管层介质 冷却水 轴封水工作压力MPa 0.7 0.7工作温度 50 1800换热管长度mm 4000筒体直径mm 900第二章 容器的结构设计2.1 换热器筒体壁厚计算确定设计压力取设计压力 设计温度取50选材，确定， ，根据工作条件，材料选为Q345R,取,假设壳体厚度在范围内，查表GB150中表4-1可得，筒体壁厚设计考虑采用双面对接焊，局部无损探伤，焊接接头系数取筒体计算厚度

3、 =2.40mm则筒体设计厚度 =2.40+2=4.40mm按GB713 则筒体名义厚度 =4.40+0.3=4.70mm 根据GB151 5.3.2 固定管板式圆筒体的最小厚度为6mm,故取筒体壁厚6mm2.2封头的选择选用标准椭圆形封头，其形状系数，封头采用钢板整体冲压而成，焊接接头系数取，故封头计算壁厚： mm取，则封头设计厚度=3.59mm 同上取，则封头名义厚度=3.89mm考虑钢板常用厚度规格，取=6mm。封头参数如下公称直径DN mm曲面高度 直 边高 度 容积 V质量MKg厚度h mm900225250.111344.062.3 接管、法兰、垫片和螺栓（柱）2.3.1接管和法兰

4、 接管规格如下: 法兰：选择带劲平焊钢制管法兰 按GB20595-2009标准，都是FM（凹面），凹凸面安装时易于对中，且能有效地防止垫片被挤出压紧面，使用于的容器法兰和管法兰。接管法兰采用平面密封，如下图所示：所选参数为DN=20 DN=50 DN=80 所在行的参数压力容器法兰选用甲型平焊法兰，凹凸密封，如下图所示尺寸参数如下： 选择公称直径为700mm的那一行参数2.3.2垫片根据紧固件HG/T2059220635-2009密封面形式为凸面。垫片的选择：垫片是螺栓法兰连接的核心，决定密封性能，选用非石棉纤维橡胶，尺寸见表4。公称直径DN垫片内径垫片外径垫片厚度T包边宽度b2027611.

5、5350611071.5380891421.532.3.3 材料的选择筒体、封头、鞍座为Q345R，接管选用10号钢。2.4鞍座选型和结构设计 2.4.1鞍座选型该卧式容器采用双鞍式支座，根据JB/T4712中得垫板材料一般应与容器筒体材料相同，故选用Q345R。估计鞍座负荷： 换热器总质量 筒体质量： = =536kg单个封头质量：查表得充气质量：，水压试验充满水，故取。 =2.766则附件质量：估算管板以及接管 法兰等总和为400kg，综上，kg则每个鞍座承受约18.571kN。选择DN900，120度包角重型鞍式支座由此据表JB/T4712.1-2007表6得相应参数公称直径DN允许载荷

6、QkN鞍座高度h底板腹板筋板9002252008101501010450812010垫板螺栓配置增加100mm高度增加的质量kg弧长e间距孔长81060260665590602.4.2鞍座的安装位置 根据JB/T4712-2005中规定：当满足时，最好使.圆整L=4000mm由标准型椭圆封头当时，mm，取A=800mm取因此鞍座离管板距离为A=800mm第三章 开孔补强设计3.1补强与否的判别根据GB150-1998第八章不另行补强的条件如下：1.设计压力小于或等于2.5MPa,（本次设计压力为0.77MPa)2.两相邻开孔中心的距离（对曲面间距以弧长计算）应不小于两孔直径之和的两倍；3.接管

7、公称外径小于或等于89mm，且最小壁厚符合下表要求直径如表4-1因为所有的开孔接管都满足上诉要求，因此不需要进行开孔补强第四章强度计算4.1水压试验应力校核试验压力的确定 采用液压试验，试验压力试验应力校核=117Mpa 而 ,液压试验应力校核合格。4.2 圆筒轴向应力的校核 筒体所受到的剪力和弯矩如下图所示 图5-1（a）筒体受剪力图 图5-1（b）筒体受弯矩图 圆筒的平均半径为4.2.1装水加压时的的校核4.2.1.1圆筒上轴向弯矩的计算鞍座反力为筒体弯矩计算（压力试验工况参数）根据JB/T 4731-2005中式7-2，得根据JB/T 4731-2005中式7-3，得：圆筒鞍座平面上的轴

8、向弯矩 4.2.1.2圆筒中间截面上由压力及轴向弯矩引起的轴向应力根据JB/T 4731-2005中式7-4至式7-7计算最高点处：最低点处：Mpa4.2.1.3由压力及轴向弯矩引起的轴向应力计算及校核即筒体未被封头加强，且在鞍座处无加强圈，查表7-1（JB/T4731-2005）得，.则轴向应力位于横截面最高点处.在横截面最低点处的轴向应力： 4.2.1.4圆筒轴向应力校核0.000768 查询课本图4-8得：B=115Mpa， 即，故合格。4.3切向剪应力的计算及校核4.3.1圆筒切向剪应力的计算由于，封头对筒体无加强作用，由表5-2查得在包角为时，其最大切应力位于靠近鞍座边角处圆筒， ，

9、故切应力校核合格4.3.2筒体的周向应力计算与校核因筒体无加强，鞍座垫板宽度 故鞍座垫板起加强作用，则圆筒的有效长度当容器焊在支座上时，取，由JB/T4731-2005表7-3查得：，在横截面最低点处 =-1.59Mpa而所以有应力校核 合格4.4鞍座应力计算与校核腹板水平应力及强度校核：根据JB/T 4731-2005中表77 鞍座包角，查JB/T 4731-2005中表7-5得：。 则垫板起加强作用，则：则鞍座腹板厚度 鞍座垫板实际宽度鞍座垫板有效宽度则 应力校核： 合格腹板与筋板组合截面应力及强度校核：圆筒中心线至基础表面距离mm安装地点在武汉 地震烈度为6度（0.2g)时水平地震系数

10、则轴向力： 筋板面积： 腹板面积： 腹板与筋板组合截面积： 偏移距离： 腹板与筋板组合截面的惯性矩： 腹板与筋板组合截面的边缘至组合行心之间的距离腹板与筋板组合截面的抗弯模量W的计算公式腹板与筋板组合截面断面系数：取鞍座底板与基础间（水泥）静摩擦系数，故，则=地震引起的地脚螺栓应力鞍座上地脚螺栓，筒体轴线两侧螺栓间距，每个地脚螺栓的横截面积：倾覆力矩： 地脚螺栓拉应力： 地脚螺栓选GB/T700规定的Q235，地脚螺栓剪应力： 参考文献1 GB150-1998,钢制压力容器2 JB/T 4731-2005,钢制卧式压力容器3 HG20580-1998,钢制化工容器设计基础规定4 JB/T4746-2002,钢制压力容器用封头5 HG/T 21518-2005,回转盖带颈对焊法兰人孔6 HG/T 2059220635-2009,钢制管法兰、垫片、紧固件7HG2058020585-1998，钢制化工容器设计基础等五项标准8 JB