半煤水中间热交换器设计综述

半煤水中间热交换器设计Halfcoalwaterheatexchanger

design学院：机械工程学院专业班级：过程装备与控制工程学生姓名： 学号： 指导教师： 2015年6月半煤水中间热交换器设计摘要：换热器是在化工、食品、能源、制药等许多工业部门广泛使用的一种设备。不同的行业中的企业对换热器投资所占的比重不尽相同。比如在化工厂中，换热设备占到总投资的10%~20左右，而在炼油厂中能够占到将近35%~40%我们国家现在追求可持续发展，换热器可以将工厂生产的余热、低级热收集起来，这样能够起到节约能源的作用。换热器按照不同的传热方式或传热原理可以分为以下几类：直接接触式换热器、蓄热式换热器、间壁式换热器和中间载热体式换热器等。其中间壁式换热器是运用最广泛的换热器。间壁式换热器主要有管式换热器和板面式换热器几类。我们研究的课题属于管式换热器中的浮头式换热器。浮头式换热器与其他类型的换热器相比，它的浮头端相对于壳体可以自由移动，这样不产生热应力。另外，浮头式换热器的管间和管内清洗比较方便。因此浮头式换热器适用于温差较大或壳程介质易结垢的场合。关键词：换热器；化工；浮头式换热器；换热器分类HalfcoalwaterheatexchangerdesignAbstract:heatexchangerisusedinchemical,food,energy,pharmaceuticalandmanyotherindustrieswidelyusedadevice.Differentindustries,theproportionofpeopletoinvestinheatexchangerarenotthesame.Suchasinchemicalplant,theheatexchangeequipmentaccountedforatotalinvestmentof10%~10%,andintherefinerycanbeaccountedfornearly35%~40%.Ourcountrynowthepursuitofsustainabledevelopment,theheatexchangercanbecollectedfactoryproductionofwasteheat,lowheat;itcanhavetheeffectofsavingenergy.Heatexchangeraccordingtothedifferentwayofheattransferorheattransferprinciplecanbedividedintothefollowingcategories:directcontactheatexchanger,regenerativeheatexchanger,recuperativeheatexchangerandheattransferbetweenheatexchangerinstyle,etc.Therecuperativeheatexchangeristhemostwidelyusedheatexchanger.Recuperativeheatexchangermainlyincludestubeheatexchangerandplateheatexchangercategories.Ourresearchtopicbelongstothefloatingheadheatexchangertubeheatexchanger.Comparedwithothertypesofheatexchangerfloatingheadheatexchanger,hypoxiaatit 'sforshellcanmovefreely,sodonotp'oducethermalstress.Inaddition,betweentubeandtubeoffloatingheadheatexchangercleaningmoreconvenient.Sooffloatingheadheatexchangerissuitablefortheshellsideofthetemperaturedifferenceisbiggerormediumeasytoscale.Keywords:heatexchanger;Chemicalindustry;Floatingheadheatexchanger;HeatexchangerclassificationTOC\o"1-5"\h\z1绪论 1\o"CurrentDocument"2换热器结构设计与强度计算 2\o"CurrentDocument"2.1设计条件 22.2初选结构 3\o"CurrentDocument"2.3壳体内径计算 3\o"CurrentDocument"2.4壳体与管箱厚度的确定 4\o"CurrentDocument"2.5开孔补强计算 5\o"CurrentDocument"2.6水压试验 12\o"CurrentDocument"2.7换热管 13\o"CurrentDocument"2.8管板设计 15\o"CurrentDocument"2.9折流板 22\o"CurrentDocument"2.10拉杆与定距管 25\o"CurrentDocument"2.11法兰与垫片 26\o"CurrentDocument"2.12钩圈式浮头 28\o"CurrentDocument"2.13接管的最小位置 33\o"CurrentDocument"2.14上管箱与管程流体出口接管的密封 34\o"CurrentDocument"2.15接管法兰 35\o"CurrentDocument"2.16裙座 35\o"CurrentDocument"结论 51\o"CurrentDocument"致谢 52\o"CurrentDocument"参考文献 531绪论目前国内外的关于换热器的研究多集中在强化传热研究和优化壳程压降研究上。根据传热公式可以得到，强化传热可以通过增加传热面积、加大冷热流体的温差和增加总传热系数来实现。而冷热流体的温差主要受工艺的限定，我们不好改变太多。因此强化传热的研究就集中于强化管程传热和强化壳程传热这两个方面。管程强化传热有螺旋槽纹管、横纹管、缩放管、内插物管等方式。加强流体的湍流程度、提高流体的纵向流动、减少流动死区等方法能够强化壳程传热。优化壳程压降、降低能耗也是另外一个主流的研究方向。但是通过研究表明，在提高传热效果的时候必然会增加壳程压降、增加能耗；反之当优化壳程压降时，传热效果会降低。目前我们可以提出一种在降低压降的基础上强化传热的思路，当两者达到一定关系时，能够得到最佳的换热效果。2换热器结构设计与强度计算换热器结构的设计和强度计算主要有换热器筒体、封头、浮头的材料选择、筒体的厚度计算，在确定各个开孔位置后进行开孔补强的计算，还有浮头法兰的相关计算。除换热器的主要结构设计计算外，还包括换热器中的主要构件：管箱、拉杆、折流板、定距管的设计计算。以及各连接处的设计计算，以及各部分需要应力校核的应力校核计算以及水压试验。2.1设计条件表2-1给定设计条件给定参数管程壳程设计压力MPa0.860.86工作压力MPa0.860.86设计温度C380420工作温度C300〜380306〜420物料名称半水煤气变换气腐蚀裕度mm2焊缝系数0.80换热面积m2178容器类别I

2.2初选结构表2-2初步选定换热器结构表管排列方式转角三角形管子外径d0m0.025管子内径di m0.025-2 0.025-0.003 0.019管长L m2.5管间中心距s m1.5d0=0.032传热面积S m2178单根换热管传热面积S单m20.1885换热管总数Nt9452.3壳体内径计算(2-1)m。(2-1)m。(2-2)(2-3)Ds=（b-1）S+2b，其中：Ds为壳体内径S管束之间中心距b，为管束中心线上的最外面一层管子中心到壳体内壁的距离,b，=（1〜1.5）d0=1.50.025=0.0375b值在管排列方式为转角正三角形时：b=1.10Nt0.5=1.10、、945

Ds=1.093m,向上圆整到1.20m=1200mmDs=1200mm2.4壳体与管箱厚度的确定按设计条件给出：设计压力为0.86MPa,工作温度最高为420C，则选择设计温度为450C。壳体和管箱材料的选择考虑到本台换热器属于低压常规压力容器，而根据经验实际生产中多采用低碳和低合金钢生产制造此类压力容器，所以此次设计综合考虑到经济性、使用条件等条件，故选择壳体和箱体的材料为Q245钢。Q245属于低碳钢，其有良好的综合力学性能以及良好的制造工艺性能，其低温和高温下的强度、韧性以及耐腐蚀性能都比较好。选择低碳钢有利于减少容器的厚度，减轻容器的重量，也能节约钢材降低制造成本。圆筒壳体壁厚计算焊接方式：考虑到此台换热器压力较低低，因此选择单面焊，局部无损探伤，所以焊接系数为① 0.8。查相关标准取G0.3mm,C22mm。假设壳体厚度为6〜16mm此时Q245的许用应力t61MPa，壳体壁厚计算厚度计算公式为:PcDiPcDi2t -Pc0.8612002660.8-0.8610.03mm；(2-4)名义厚度n= +C2+G+ =10.3+2+0.3+ =14mm; (2-5)其中为向上圆整量；n=14mm;查得此材料Q245最小厚度是6mm则此时厚度满足要求。管箱厚度计算因为上端管箱为浮头盖也称外头盖管箱， 下端管箱为固定管板端管箱，所以上下端管箱的形式不相同，所以管箱壁厚计算时将上端管箱和下端管箱分开计算厚度。下端管箱壁厚计算下端管箱选为椭圆形封头管箱，椭圆形封头管箱的应力分布较均匀， 并且由于制造中的冲压工艺，椭圆形的深度比球形小得多利于冲压， 所以选择为椭圆形

封头管箱。材料选择与筒体相同，焊接系数为 0.8o由于选用标准椭圆形封头，所以K1，且同上G0.3mm,C?2mm，则封头计算厚度计算公式为：2t-F2t-FC0.8612002660.8-0.8610.03mm;(2-6)名乂厚度n=+C2+G+=10.3+2+0.3+ =14mm(为向上圆整量)；查《压力容器与化工设备使用手册》上册2.2可得封头的各项参数如下表:表2-3下端管箱封头参数DN(mm)总深度H(mm)内表面积A(m2)容积(m3)土寸头质量(kg)12003401.7120.271192管箱筒节的厚度取与管箱封头一样，为14mm上端管箱厚度计算本台换热器是浮头式换热器，故其上端管箱是浮头管箱，也成为称外头盖。外头盖的内直径为1300mm这可在“钩圈式浮头计算”部分得到。选用与下圭寸头相同形式的标准椭圆形圭寸头，故1，且取C10;C22mm与下管箱相同，则管箱计算厚度为:KPcDjKPcDj2七-Pc10.8613002660.8-0.8610.08mm(2-7)名义厚度n=+C2+G+=10.8+2+0.3+=14mm(为向上圆整量);查《压力容器与化工设备使用手册》上册2.2可得封头的各项参数如下表:

表2-4外头盖封头参数DN(mm)总深度H(mm)内表面积A(m2)容积(m3)圭寸头质量(kg)13003652.00.341224短节部分的厚度同封头处厚度，为14mm2.5开孔补强计算本台浮头式换热器的壳程流体的进出口开孔在壳体上； 管程流体进口在下端管箱筒节上，管程流体出口开孔在上端管箱即外头盖上。下端管箱上有排污口开孔，所以换热器上必然会有开孔。开孔之后，除了削弱换热器壁的强度外，在壳体与接管的连接处，因结构的连续性被破坏，故而产生很高的局部应力，给换热器的使用和操作带来安全隐患。所以必须进行开孔补强的计算接管材料选择选用20号钢。排污口直径取57V89,不做补强计算。符号说明：接管所用材料在设计温度下的许用应力壳体所用材料在设计温度下的许用应力n—壳体开孔处的名义厚度，mmnt—接管名义厚度，mm;e—壳体开孔处有效厚度，mmenC,—壳体开孔处计算厚度，mmet—接管有效厚度， etntCmm；壳体上开孔补强计算补强判别及补强方法的判别补强判别：查GB150得知允许不另行补强的开孔最大直径为 89mm，本壳体上开孔外径为377mm所以需要对开孔作开孔补强计算，另行考虑其补强。D1200补强方法判别：开孔直径ddi2do377mm—1—00(28)22满足用等面积法开孔补强的补强方法适用条件，所以补强计算可用等面积补强法作计算。开孔所需补强面积计算：强度削弱系数fr—T61 1； (2-9)t61接管有效厚度接管有效厚度etnt-C9-27mm； (2-10)开孔所需补强面积按下式计算：Ad2et(1-fr)37710.03-03770mm (2-11)有效补强范围(1)有效宽度B：

2d2377754Bmaxd2n2nt377214（2）有效高度：外侧有效高度入为：TOC\o"1-5"\h\zv'd__n?v'3779 58.2mmin”实际外伸长度 200内侧有效高度h2为：v'd__n? <3779 58.2h2min一实际内伸长度0有效补强面积（1） 壳体上的多余金属面积：壳体有效厚度：en-C14-2则多余的金属面积A为：A（Bd）（e）2（e）（754377）（1210）0754mm2（2） 接管多余金属面积：接管计算厚度：Pcdj 0.86359t2n Pc2610.80.86754mm29423（2-12）58.2mm；（2-13）0mm；754mm29423（2-12）58.2mm；（2-13）0mm；（2-14）12mm； （2-15）（1fr）（2-16）3.2mm； （2-17）A2h（et t）2h2（etC2）fr258.2（123.2）101024.32mm2（3） 接管区焊缝面积（焊脚取为6mr）1人2 6636mm；2（4） 有效补强面积：AeA1A2A3 1814mm2；（2-18）（2-19）（2-20）另需补强面积AeAAe37701814 1956mm2；（2-21）选择采用补强圈补强根据接管公称直径DN350查《压力容器与化工设备使用手册》上册一一，选取补强圈的外直径Do610mm，内径Dido3~83773380mm（2-22）考虑容器压力较低，且接管壁厚大于8（选用C型坡口）。B754mmD。，所以补强圈补强在有效的补强范围内。补强圈的计算厚度为：A, 1956A, 1956DoDi6103808.5mm；(2-23)考虑到钢板负偏差并向上圆整，取壳体补强圈的名义厚度为 10mm即cn10mmcn10mm。下端管箱筒节开孔补强计算补强判别以及补强方法判别（1）补强判别：查GB150得知允许不另行补强的开孔最大直径为 89mm，本壳体上开孔外径为325mm所以需要对开孔作开孔补强计算，另行考虑其补强。（2） 补强方法判别：开孔直径ddi2ddi2d。325mm12002(2-24)满足用等面积法开孔补强的补强方法适用条件，所以补强计算可用等面积补强法作计算。开孔所需补强面积计算：(2-26)接管有效厚度接管有效厚度etnt-C8-26mm(2-26)开孔所需补强面积按下式计算:32510.03-0 3250mm有效补强范围(1)有效宽度B：2d2325650Bmax 650mmd32510.03-0 3250mm有效补强范围(1)有效宽度B：2d2325650Bmax 650mmd2n2nt32521428369(2) 有效高度：①侧有效高度hi为：(2-28)himindnt3258 5454mm；实际外伸长度 200(2-29)②侧有效高度h2为：寸—nrJ3258 54h2min' 0mm；实际内伸长度0有效补强面积（1）壳体上的多余金属面积：壳体有效厚度：en-C14-212mm；则多余的金属面积A为：(2-30)(2-31)A（Bd）（e）2et（e）（1G（650325（1210） 02650mm（2）接管多余金属面积：接管计算厚度：(2-32)0.863092610.80.862.75mm；(2-33)(2-34)接管多余金属面积A:A22h1(et t)2h2(et254(122.75)102950.4mm（3）接管区焊缝面积（焊脚取为6mr）2^6636mm2；2（4）有效补强面积：2代AA2A1636mm；（2-36）另需补强面积Ae2AAe32501636 1614mm；（2-37）选择采用补强圈补强根据接管公称直径DN3O0查《压力容器与化工设备使用手册》上册一一，选取补强圈的外直径D。 540mm，内径(2-38)Did°(2-38)（选用C型坡口）。B650mmD。，所以补强圈补强在有效的补强范围内补强圈的计算厚度为：A1614A1614DoDi5403307.7mm；(2-39)考虑到钢板负偏差并向上圆整，取壳体补强圈的名义厚度为 10mm即cn10mmcn10mm。外头盖上的开孔补强计算外头盖上的开孔为使管程流体出口接管通过而开，所以在开孔与接管之间需要密封，所以此处开孔处为焊接填料密封箱，所以开孔直径为填料箱的；管子壁厚按填料箱-计算。补强判别以及补强方法判别：（1）补强判别：查GB150得知允许不另行补强的开孔最大直径为 89mm，外头盖上开孔外径为388mm所以需要对开孔作开孔补强计算，另行考虑其补强。（2） 补强方法判别：开孔直径ddi2do388mm迦22满足用等面积法开孔补强的补强方法适用条件，所以补强计算可用等面积补强法作计算。开孔所需补强面积计算：强度削弱系数fr(2-43)(2-43)h1(2-43)(2-43)h1.Jd nt V397min10=62.362.3mm；实际外伸长度200③侧有效高度为：h2dnt83.620mm；min实际内伸长度有效补强面积(1)封头壳体上的多余金属面积:(2-44)(2-45)接管有效厚度按填料箱有效厚度计算 etnt-C(d2di)C=18-216mm开孔所需补强面积按下式计算:Ad2eg)38810.8-023402mm有效补强范围(1)有效宽度B：2d2397794Bmax 794mmd2n2nt397214210(2)有效高度：①外侧有效高度h1为：(2-45)(2-46)(2-45)(2-46)PCdjt2n Pc0.863702610.80.86封头壳体有效厚度：en-C14-212mm；则多余的金属面积A为:A(Bd)(e)2et(e )(1。(794397)(1210) 02476.4mm(2)接管多余金属面积:接管计算厚度：接管多余金属面积A:（选用C（选用C型坡口）。B794mmDo，所以补强圈补强在有效的补强范围内(2-48)A22hi(et t)2h2(etC2)(2-48)263.2(83.4)1220(8-2)12813mm接管区焊缝面积(焊脚取为6mr)1人2 6636mm； （2-49）（4）有效补强面积：代A,A2A1325.4mm2； （2-50）另需补强面积AeA代34021325.42076.6mm2； （2-51）选择采用补强圈补强根据填料箱D2377mm接管公称直径DN300选取补强圈，查《压力容器与化工设备实用手册》上册一一，选取补强圈的外直径D。 610mm，内径(2-52)Did23~84023(2-52)补强圈的计算厚度为:A2076.6DA2076.6DoDi61040510.13mm；(2-53)考虑到钢板负偏差并向上圆整，取封头壳体补强圈的名义厚度为 12mm即cn12mmcn12mm。2.6水压试验设试验温度为常温，则有(2-54)(2-54)Pt1.25P—r1.252.5 2.41MPa；t61PT(Di e)2.41(1200142.3)2(14-2.3)0.852450.85245187.4(2-55)2.7换热管换热管的规格为253，材料选为20号钢。换热管的排列方式换热管的布管排列有正三角形排列、正方形排列以及正方形错列这三种排列方式。各种排列方式都具有其各自不同的的特点： 正三角形排列方式排列布局紧凑，换热管外流体湍流程度较高但清洗不方便；正方形排列则更容易清洗，但传热效果相比较差；③正方形错列则可以可以提高给热系数。图2-1换热管的排列方式图2-1换热管的排列方式在此，本台换热器选择转角正三角形排列，主要是因为考虑到本台换热器管束总数较多，换热效率等因素。查GB151-1999得出换热管管束的中心距S=32mm并且采用单壳程、单管程换热。则没有分程隔槽考虑。布管限定圆Dl布管限定圆Dl为管束的最外层换热管中心线围成的圆的直径，其值由下式确定：DlDDlDi(b1b2b)查GB151-8Dl1200(5516.5)可知，b=5，b1=5，bn=15,1173.5mm。(2-56)故b2=bn+1.5=16.5，则排管排管时须注意：拉杆应该尽量均匀的布置在管束圆形的外边缘，在靠近折流板缺边的位置处布拉杆，拉杆之间的距离应小于或等于700mm拉杆中心至折流板缺边的距离应尽量控制在换热管中心距的（0.5〜1.5）3范围内。实际排管示意图如下所示：图2-2实际布管示意图从实际布管图中可以得出实际布管数为960根，实际布管管数与计算值相对误差率为950945=0.5。。，布管合格。945换热管与管板的连接换热管与管板之间的连接方式可以用强度焊、强度胀和胀焊并用三种方式。强度胀接主要适用于容器设计压力小w4.0MPa；容器设计温度W300r；实际操作使用中没有剧烈的振也没有过大的温度波动和没有明显的应力腐蚀等的场合。除了实际操作存在比较大的振动及有缝隙腐蚀的场合外，强度焊连接方式只要材料可焊性好，强度焊连接方式可用于其它任何场合。胀焊并用主要使用于密封要求较高；实际操作中承受振动以及承受疲劳载荷；有缝隙腐蚀；需要使用复合管板等的场合。

在此，根据本台换热器的设计压力、设计温度以及实际工作状况选择强度焊作为换热管与管板的连接方式。主要考虑到设备生产周期，而强度焊加工简单；焊接结构强度高，强度焊抗拉脱力强，在本台换热器高温下也能保证连接处有足够的密封性能以及好的抗拉脱能力。2.8管板设计管板用来排布换热管，固定管束，还兼具支撑管束的作用，并且同时承受管程和壳程的压力、温度作用，算得上管壳式换热器最重要的零部件之一。其支撑着换热管以达到壳程流体均匀流过换热管外边面的目的，实现壳程与管程热量交换的功能。由于本台换热器工作介质半水煤气只具有轻微的腐蚀性，所以选用工程上比较常用的整体管板，材料选取16Mn。管板与壳体的连接为了符合浮头式换热器管束能够方便的从壳体里抽出来清洗以及维修的要求，故此换热器固定端的管板选择采用可拆卸的连接方式， 即是把管板夹持在管箱法兰和壳体法兰之间，并加垫片密封。管板计算管板厚度计算过程如下：计算At、Dt、Dg、t、na、A、、Kt、Kt、cr；At 表示管板布管区面积，单位mm2，对于单管程换热器按下式计算：三角形排At=0.886nS （2-57）正方形排列At=nS2 （2-58）Dt表示管板板布管区的当量直径，单位mm，按下式计算:(2-59)Dg表示固定端管板与壳体和管箱连接处垫片的压紧力作用的中心圆直径,单位mm;在法兰与垫片选择章节中可以得到Dg125512152=1230mm(2-60)系数,DtDg，(2-61)n换热管根数;a单根换热管金属管壁的横截面积，mmA――布管区管板上开孔后的面积,mm2；A系数,na入；Kt――管束模数，MPaKtEtnaLDtK%――管束无量纲刚度，MPa滋Ep；cr所选换热管的稳定许用压应力，MPacrI/2cr(1)A=0.886nS2=0.866945322=838435.9mm2(2)4AtDt4838435・9=1033.2mm(3)「=12551212=1230mm22；(4)t -DgU1型=0.8231230(5)na=945222(12.5-9.5)=195941.1mm(6)Atd2 252ngT=838435.9945h=37456°.1mm2(7)啤口=0.523A374560.1na(2-62)(2-63)(2-64)(2-65)(2-66)(2-67)(2-68)(2-69)(2-70)(2-71)(2-72)(2-73)(8)Kt£na2.06102195941dt= =15626.7MpaLDt 25001033.2Et表示设计温度下换热管所选材料的弹性模量，单位MFa(9)K%Jg5=0.24Ep0.401.5810Ep表示设计温度下管板所选材料的弹性模量，单位(2-74)Mpa(10)crlcri2cr=34.1Mpa(2-75)cr计算公式查GB151-89t=材料常温强度指标s=材料常温许用应力材料设计温度下许用应力查GB1501998表43得；=94.3cr=2Ett=207.6(2-76)取折流板数为三，查GB151-89图3-21lcr取；、；、C三者中最大值，得lcr=900mmi=0.25d2i=0.25d2(d-2t)=7.85(2-77)（d为换热管外径、Cr=207.6>lcr/i900/7.85114.6，所以 cr按下式计算:cicrlcr/icr(2-78)(2-78)确定管板设计压力对于浮头式换热器来说，如果能保证壳程压力与管程压力同时作用或者壳程压力与管程压力之一为负压力时：Pd二PsPt否则取下列两个压力值中较大的值Pd二Ps或Pd二Pt~ ~1/3 ~1/2计算pa，并按Kt/pa禾和1/t查GB151-89图3-12、3-13得:Gwe=0.4660.466=0.0管板名义厚度计算管板的计算厚度按下式计算=CD「Pa=0.351033.2 0021=53.6mm管板名义厚度按下式计算:n=C1C2=53.624=61mm为向上圆整量换热管轴向应力的计算一般情况下，换热管轴向应力应该按子阿里鹅三种情况计算:只有壳程设计压力作用，管程设计压力为0；只有管程设计压力作用，壳程设计压力为0；壳程压力和管程压力同时作用在换热器上。计算结果应该满足：当t>0时当t<0时t——换热管轴向应力Ps——壳程压力；Pd――管程压力:――管板的材料设计温度时候的许用应力：tr=66MPaPa=Pd1.5(2-79)(2-80)(2-81)(2-80)(2-81)（1）壳程设计压力作用，管程压力0管板设计压力pd:(2-82)Pd=Pc=PsPt（1+(2-82)=0.86-0=0.86MPa此时，换热管轴向应力按下式计算：(2-83)t=」Pc(Ps(2-83)10.860.52310.860.523(0.86-0)838435.96374560.1=-12.22MPa<0t=12.22MPa cr=34.1MPa满足要求。（2）管程压力作用，壳程压力为0管板设计压力Pd:(2-84)Pd=Pc=PsPt(1+)(2-84)=0-0.86 (1+0.523)=1.31MFS此时由于巳改变，无量纲压力PaPa=PPa=Pd1.5(2-85)1.310.466=0.033TOC\o"1-5"\h\z~1/3 ~1/2重新计算心/pa得~1/3 ~1/2Kt/pa=0.62/0.18=3.44~ ~1/3 ~1/2并按Pa，并按Kt/Pa和1/t查GB15—89图3-12、3-13得

Gwe=7此时t按下式计算：1 A1 A严—Pc(PsR)严(2-86)1.310.523(0-0.86)838435.91.310.523374560.1=28.2MPa>0tt=28.2MPa =66MPat r满足要求。（3）壳程压力与管程压力同时作用此时，管板设计压力Pd:(2-87)Pd=Pc=PsPt(1+)(2-87)=0.86-0.86 (1+0.523)=-0.45MPi此时由于R改变，无量纲压力PaPa=FPa=Fd1.5(2-88)TOC\o"1-5"\h\z= 0.450.466=0.005~1/3 ~1/2重新计算Kt/Pa得~1/3 ~1/2Kt/pa=8.8~ ~1/3 ~1/2并按Pa，并按Kt/Pa和1/t查GB15—89图3-12、3-13得C=0.42Gwe=18此时t按下式计算：(2-89)t=-Pc(Ps(2-89)=1=0.5230.45=1=0.5230.45(0.86-0.86)838435.97374560.1=-0.86MPa<0t=0.86MPacr=34.1MPa满足要求。2.826管板与换热管的拉脱力计算q=taq=ta_dl=(2-90)28.2(12.529.52)3.5=21.3MPa计算结果应满足：q<qt按上面计算的最大值计算，取 28.2MPa；3.5=21.3MPa计算结果应满足：q<qt按上面计算的最大值计算，取 28.2MPa；L查阅GB151-89-规定，取l=3.5mm；查阅GB151-89-3.7.5:焊接连接时q=0.5；=0.566=33MPa(2-91)此时q=21.3MPa<q=33MPa满足要求。管板重量计算两管板的重量计算管板分为固定管板以及活动管板即分别为上端下端管板,分别如下所示：两管板的重量计算固定管板重量计算根据所选法兰，可知管板尺寸具体如下:

9Yi—1 K 5；120011, 1256 I[qL图2-3 固定管板示意图7850109(2-92)Q1 — 1200232125627850109(2-92)4588.2kg活动管板重量计算:根据浮头钩圈尺寸，可知管板尺寸具体如下:9in.— * 1190 r1230一图2-4 活动管板示意图2 2 9Q2 1190321230 6132 785010 (2-93)4565.4kg2.9折流板设置折流板的作用是为了起到提高壳程流体的湍流程度、 增大流体流速的目的，并且使管程流体能保持基本垂直冲刷换热管束， 以达到最终增大传热效率的目的，从而增大换热器的传热系数，同时精简结构，而且由于换热管较长，在卧式换热器中折流板还起到支撑管束的作用。 工程上常用的的折流板分为弓形和圆盘一圆环形两种形式，弓形结构的折流板又可以分为单弓形，双弓形和三弓形三种三种结构形式，考虑到本台换热器实际工况和结构，此次选用单弓形式。折流板的型式和尺寸折流板统一为单弓形，上下排列，弓形缺口180°交错排列，这样排列可使壳程流体剧烈扰动，增加湍流程度，增大传热膜系数。表2-5折流板最小厚度（查GB151-89表3-19）（P344）公称直径DNmm换热管无支撑跨距1<300>300~<600>600~<900折流>900~<1200板最小厚度>1200~<1500>1500<40034581010>400~<700456101012>700~<900568101216>900~<15006810121616>1500~<2000-1012162020可知本台换热器折流板最小厚度为8mm此时可取换热管厚度=8mm。考虑到经济性、材料实用性和本台换热器具体工况和结构，选择折流板的为Q245钢。（1） 查GB151-89453页折流板缺口高度按下式计算：h=0.20~0.45Dj （2-94）取h=0.30Dj=360mm考虑到缺口切边在管排中心线下或者两管排列的小桥之间取：H=355mm（2） 折流板间距折流板间距应该不小于的1/5,而且最小不能小于50mm最大间距不能大于圆筒的内直径。且查GB151-89表3-22可知换热管束最大无支撑间距为1900mm所以折流板间距L可按下式计算：1200/5=240mm<L<1200mm取L=350mm折流板的布置一般布置折流板时应使最两端的折流板尽量靠近壳程进、出口管，其余的折流板布置按照所选折流板间距等距布置。最两端的折流板和管板间的距离I按下式计算：B 427 28l（L1B2）（b4） （4814 °）（614）630mm； （2-95）22式中:L1 表示壳程接管的最小位置尺寸，mmb 表示管板的名义厚度，mmB2――表示防冲板长度，如未设置无防冲板， B2为接管的内径，mm折流板数量计算折流板数量可按下式计算：NL管21最小L间_25002630 (2-96)=350=3.5式中：L管为换热管长度；1最小为最两端折流板到管板距离;L间为两块折流板间距。取N=3折流板排列折流板重量计算符号说明如下：Q 折流板质量，kg；Af――折流板切去弓形部分的面积，Af22Dap，mm，(2-97)C-系数，由ha/Da查表求取；ha-折流板弓形部分咼度，mmd管孔直径，mmd2拉杆孔直径，mmn1--—管孔数量；n2-拉杆孔数量；折流板厚度，mm计算过程如下：ha/Da360/1200 0.30(2-98)查得C0.15430；q (-gD"aj(4口2卬1-gdfgn2)(2-98)(3.1411952222192)(3.144 42529553.1416210)48785010-926.89kg总重量Q=80.68kg2.10拉杆与定距管拉杆的结构形式工程上常用有两种形式的拉杆：（1） 拉杆定距管结构，本结构适用于换热器的换热管外直径大于者等于19mn换热器，|2La（La按GB151-1999表45规定）；（2） 拉杆与折流板点焊结构，本结构适用于换热器的换热管外直径小于或等于14mm勺换热器，hd；另外，如果管板比较薄时，为了结构稳定性工程上可采用其他形式的连接结构。由于本台换热器的换热管外直径为25mm故使用用拉杆定距管连接结构。拉杆的直径、数量及布置其具体尺寸如下：表2-6拉杆的尺寸（摘自GB151-89表3-25）（P347）拉杆的直径d拉杆螺纹公称直径dnLaLbb161620>601.5其中拉杆的长度L按需要确定。拉杆数量查如下表所示表2-7栏杆的数量（摘自GB151-89表3-24）（P347）公称直径mm拉杆直径，mm>900~<120010121210166从表中可知拉杆数量为6,考虑到本换热器管束多，选择拉杆数量为&拉杆应尽量均匀布置在管束的外边缘。若对于大直径的换热器，在布管区内或靠近折流板缺口处应布置适当数量的拉杆，任何折流板应不少于 3个支承点。对于本台换热器拉杆的实际布置可参照图纸。定距管定距管的规格与换热管的规格相同，长度则依据实际需要而定。本台换热器定距管的长度可在部件图中可见。2.11法兰与垫片换热器中的法兰包含管箱法兰、外头盖法兰、壳体法兰、外头盖侧法兰、浮头盖法兰，浮头盖法兰设计计算在钩圈浮头计算可见。垫片：管箱垫片、外头盖垫片。固定端的壳体法兰、管箱法兰与管箱垫片（1）查《容器支座压力容器法兰》选择固定端的壳体法兰和管箱法兰形式为长颈对焊法兰，密封形式凹凸密封，材料选用 16Mn其具体尺寸如下：（单位为mrh表2-8 壳体法兰尺寸（摘自JB4703-92长颈对焊法兰表1）（P49）对接筒体最DNDDDDCh Hhaai12Rd小厚度120013601315127612561253 56 12535 21 18 16 26 12 27 12螺柱规格为M24数量为36。（2）查《容器支座压力容器法兰》，根据设计温度和工作介质、设计温度可选择金属包垫片形式，软铝，其尺寸为：图2-6 垫片示意图表2-9管箱垫片尺寸PN(MPa)DN(mm)外径D(mm)内径d(mm)垫片厚度反包厚度L1.012001255121534外头盖侧法兰、外头盖法兰与外头盖垫片（1）外头盖法兰的型式与壳体法兰相同，材料同样选择 16Mn凹面密封,查《容器支座压力容器法兰》得法兰具体尺寸如下表所示： （单位为mm。表2-10外头盖法兰尺寸（摘自JB4703-92长颈对焊法兰表1）(P49)DN DDDD3D4Hhaa112Rd对接筒体最小厚度130014601415137613561353601303521181626122712螺柱规格为M24数量为40（2）外头盖侧法兰选用凸面密圭寸，材料为16Mr，查《容器支座压力容器法兰》得具体尺寸如下表:表2-11外头盖侧法兰尺寸（摘自JB4703-92长颈对焊法兰表1）（P49）对接筒体最DNDD1D2D3D4 Hhaal1 2Rd小厚度120014601415137613561353 60 13035 21 18 16 26 12 27 12螺栓规格为M24数量40。查《容器支座压力容器法兰》选择外头盖垫片为软铝金属包垫片，得其具体尺如下表：表2-12外头盖金属包垫片（摘自JB470692金属包垫片表2）（67）PNDNDd1.013001355131532.12钩圈式浮头在此台换热器浮头端采用浮头法兰与B型钩圈式浮头夹持，详细结构如下图所示，浮头盖选用球冠形封头。浮头盖的设计计算球冠形封头、浮头法兰应分别按管程压力p作用下和壳程压力Ps作用下进行内压和外压的设计计算，取其大者为计算厚度。符号说明如下：Di――换热器壳体筒体内直径，mmDfi――浮头法兰外直径与钩圈的内直径，DfiDi2（bbn） 12002（515） 1160，mn；（2-99）Dfo-一浮头法兰与钩圈的外直径，mm，DfoDi801280mm（2-101）D—外头盖内直径，mmDDi 100 1200 1001300mm（2-102）Do-浮头管板外直径，mmDoDi2b,1200251190mm（2-103）Db-螺栓中心圆直径，mm,DbDoDfo11901280 ^mmC2-104）22

g=1190116°=1175mm；2Fd――作用在法兰环内侧封头封头压力载荷的轴向分力Fr――作用在法兰环内侧封头封头压力载荷的径向分力Pc—计算压力，MPa分管程压力、壳程压力计算时分别取Ps（外压）；R——封头球面内半径，mm查GB151-89表3-26选取RTOC\o"1-5"\h\zSD—螺栓中心至浮头法兰环内侧径向距离， mmSr Fr对法兰环截面形心的力臂，mm!——封头边缘处球壳中面切线与法兰环的夹角 （°）；.0.5Df1arcsin1 R0.5――浮头盖封头的计算厚度，mmn 浮头盖封头的名义厚度，mmt――浮头盖所用材料设计温度下许用应力， MPa――焊接接头系数，取0.85；Dl=1173.5mm；取b1=5，bn=15，b=5，b2=bn1.5=16.5；至此，可选择浮头盖垫片具体尺寸如下：内径外径厚度=（1190-1.5）（1160+1.5）3，mm垫片接触宽度N=15,mm垫片系数m=3.25;垫片比压力y=38MPa垫片材料为软铝，形式为金属包垫片。双头螺柱材料选用30CrMoA(2-105)Pt（内压）和1000mm(2-106)许用应力bt=113Mpa,(2-105)Pt（内压）和1000mm(2-106)螺母材料选择35号钢螺栓规格：M24数量32,dB20.8mm管程压力m作用下（内压）浮头盖的计算:（1）球冠形浮头盖计算厚度按下式计算：(2-107)5PtR(2-107)t；6考虑到经济性、使用性能，球冠形浮头盖材料选择Q245考虑到经济性、使用性能，球冠形浮头盖材料选择Q245故t=61MPa选择为单面焊对接接头，局部无损探伤，故0.80，则50.86100014.7mm6610.85向上圆整为17mm（2）浮头法兰计算厚度计算：由上面的浮头垫片尺寸可确定Dg:Dg1191.51161.51175mm；（2-108）2设计条件压力P0.86MPa，设计温度t450°C。法兰相关参数：材料为16Mn锻件，许用应力 :=66MPaf=178MPa垫片及螺栓的计算：螺栓直径dB=20.8mm螺栓数量n=320Fp6.28DGbmp103121.5N(2-109)F0.785Dg2p932059.9N(2-110)Wa3.14DGyb701005N(2-111)FF1035181.4NFP(2-112)Am1(FFp) t9160.9mm2，Am2烬=4197.6mm2/ b b(2-113)AmAm1或Am2（取其较大者）=9160.9mm(2-114)Ab头际螺栓面积-B=14476.5mm4(2-115)W(AmAb) b?0.5=1973722.9N(2-116)设f=90mm则操作情况下法兰的受力：

Fd0.785D/P908414.6N （2-117）FgFp103121.5N （2-118）FtFFd23644.4N （2-119）Fr F°ctgt1287759.8N （2-120）力臂：SD=0.5（DbDg）=37.5mm （2-121）Sg0.5（DbDg）30mm（2-122）St0.5（SdSg）33.75mm（2-123）Srf l31mm（2-124）22cost力矩:MdfdSd34065547Nmm（2-125）MgFgSg3093645Nmm（2-126）MtftSt797998.5Nmm（2-127）MrFrSr39920553Nmm（2-128）操作下的法兰力矩总和MpMdMgMrMt1963363Nmm（2-129）预紧螺栓时法兰的受力：FgW1973722.9N；力臂：Sg0.5（DbDg）30mm力矩：MgFgSg59211687Nmm；tMo」一L或Mp（取两者中的较大值）=1963363Nmm； （2-130）（2-131）PD「4R2D（2-131）Lt 25.7mm8f（DfoDfi）操作状态：MDfo+Dfi 2Jp—fo fL=521.5mm2 （2-132）fDfiDfoDfi预紧张状态：Ja二一业 '一皿=9216.8mm2 （2-133）fDfiDfi-Dfo法兰厚度：f法兰厚度：fL.L2J50mrp（2-134）f=.Ja=95mmPB7777.90.98Mpa略大于PB7777.90.98Mpa略大于pc0.86Mpa，故n=15mm合适。壳程压力Ps作用下（外压）浮头盖的计算(1)假设n15mm，腐蚀裕量C22mm,贝UenCs15213mm；RRn1000151015mm，故RJe1015/1377.9；0.125 0.125所以A 0.0016; (2-135)(R。/e) 77.9查GB15—1998图6-4可知B77MPa，此时许用外压力P为：(2-136)（2）浮头法兰厚度的计算可按管程压力计算数据由于管程与壳程的设计压力相等，所以大部分的数据都与内压情况下相同,只是此时，表中mp的应改为：MpFd(SdSg)Ft(StSg)FQ908414.6(37.530)23644.4(33.7530)1287759.831908414.6(37.530)(2-137)(2-137)则此时操作状态下：JpMpDJpMpDfo Dfit— —~fDfiDfo Dfi33018757 128011606611601280116028769.3mm;(2-138)所以此时fpLJpL2 25.7 、6058.425.72 107.7mm; (2-139)根据上述内压与外压的计算可知浮头法兰的计算厚度应为 f107.7mm，则圆整后其名义厚度为fn110mm。综上所述：浮头法兰fn110mm，浮头盖n伽叭钩圈钩圈的型式查GB151-89可知选为B型钩圈，其示意图如下:

钩圈示意图钩圈示意图(2-140)i(2-140)其中： 钩圈设计厚度，mm1 浮动管板厚度，mm贝U 611677mm。2.13接管的最小位置在换热器设计中，为了充分利用传热面积，壳程流体的进、出口接管应该尽量靠近壳体两端管板，管箱进、出口接管安装位置尽量接近管箱法兰位置，这样也能达到缩短管箱、壳体圆筒长度，减轻设备总重量减少支座载荷的目的。但是，为了使设备便于制造安装和维修，管口中心线与法兰、管板的距离不能太近，因此在设计中需要计算最小接管位置。壳程接管位置的最小尺寸接管带补强圈，故应按下式计算：DhhfDhhf(2-141)式中:L1――壳程接管位置最小尺寸，mmC――补强圈外边缘至管板与壳体连接焊缝之间的距离， 计算中，取C4S（S为壳体厚度，mm，且30mm；Dh补强圈外圆直径，mmhf法兰长度，mm1J—61013640481mm；2经过实际画图后，L1 504mm,满足最小位置的要求。管箱接管位置的最小尺寸有补强圈作补强的接管，应按下式计算：DhL2 -hfC （2-142）2式中：hf――法兰高度，为75mm则1L2 —54013640446mm2325故可知下管箱筒节长度 L2325=608mm2经过实际画图后，L2510mm,满足最小位置的要求；下管箱筒节长度为875mm满足要求2.14上管箱与管程流体出口接管的密封根据本台换热器的实际操作工况，此处选择的密封形式为填料密封。由于工作温度属于高温工作温度，所以选择石棉县加合金丝编织填料。查《压力容器与化工设备使用手册》下册常规碳钢管用填料箱可知常用的碳钢填料密封工作温度为 250°C。考虑到本台换热器的设计温度为450°C，工作温度较高，故将常规的填料箱材料碳钢换为 35CrMo调质钢，使得许用应力和屈服强度都有很大提升，以满足设计压力和设计温度下的许用应力要求。具体尺寸如下：表2-13填料密封尺寸表管子外径d1d2DNDD1HH1压盖螺栓填料 质量尺寸377382402350478433191110数 直量 径2710 M20X2735kg

2.15接管法兰接管法兰选用见下表。表2—14管法兰表代号公称尺寸连接尺寸标准连接面形式用途或名称a300Hg20593PN0.86Dg=300平面半水煤气进口b350Hg20593PN0.86Dg=350平面变换气出口c300Hg20593PN0.86Dg=300平面半水煤气出口d350Hg20593PN0.86Dg=350平面变换气进口e50Hg20593PN0.86Dg=50平面排污口2.16裙座塔设备质量载荷计算0—0截面，裙座与筒体焊缝处为由于换热器高度很低，所以计算中按两段计算，以地面为1—截面，换热器外头盖顶端为 20—0截面，裙座与筒体焊缝处为筒体、圆筒、封头、裙座的质量（1）筒体质量①壳体质量：由Di1200mmn14mm，查得单位筒体质量m11m 419kg/m（参考《压力容器与化工设备实用手册》第二版，化学工业出版社，第171页,表D-1）。经实际画图得到筒体高度：H113100mm(2-143)(2-143)m11H11m|1m310010 419 1298kg②上管箱短筒节质量：由Di1300mmn14mm，查得单位筒体质量g2m454kg/m（参考《压力容器与化工设备实用手册》，第二版，化学工业出版社，第171页,表D-1）。经实际画图后得短节长度H2 130mm3m12H12m12m 13010 454 59.02kg（2）封头质量：由Di1200mmn14mm，查得上封头质量口2伽224kg，下封头m22m 192kg（参考《压力容器与化工设备实用手册》，第二版，化学工业出版社，第256页，表2-2-6封头尺寸）m2m21m22 416kg (2-144)裙座质量：由裙座高度粗取为H3 1300mmm3H3m|1m1.3419 544kg (2-145)壳体总质量：m°1m1m2m3 2094.8kg (2-146)表3-2塔体分段质量换热器其他构件的质量填料箱质量：40kg(参照《压力容器与化工设备使用手册》下册5.267)折流板重量：55.4kg法兰质量：170.8=168.4=194.7=192.1kg(查《压力容器支座压力容器法兰》—长颈对焊)换热管质量：0.408X955=369.64kg(查《压力容器与化工设备使用手册》上册表1-2-2,P25)接管法兰质量：2(14.6+18.9)=67kg(《压力容器与化工设备使用手册》上册表3-2-4,P509接管质量：2(15.4+20,5)=71.8kg管板质量：588.2+565.4=1153.6kg其他附件：100kgm°2 4055.4726369.6471.8671153.6100 2515.84水压试验时充水质量体积VVTVF(0.3410.271)(1.327)4.85m3 (2-147)m03=水V=4850kg操作时物料的质量半水煤气密度取0.5kg/m3物料质量为m°4二v=0.54.85=2.43kg (2-148)操作质量设备总质量m° m°1m02m03m04 9464kg(2-149)操作质量：mmax二m°=9464.1kgmmin=?m°10.2m02mo4 2599.9kg(2-150)风载荷与风弯矩的计算

2.1621风载荷的计算塔体外径：D0Dj2n1200241228mm，笼式扶梯宽度：K3 400mm，换热器各段长度h塔顶管线外径：d0 换热器各段长度h0-11-213253912各段有效直径mm :0-11-216281628Dei D0i 2si K4 K3(2-151)各截面到地面咼度hit/m：0-11-205.237风压咼度变化系数为fi：场地参考B类，（参考《JB471092钢制塔式容器》第一版，气象出版社，第20页,表64），查得：0-11-20.80.83mm体系系数：K1 0.7基本风压值按连云港计算：q。400N/m2查得弹性模量：E12.06105Mpa参考《中国国家标准GB1501998钢制塔式容器》，第一版，中国标准出版社，第180页，表F5）设备的自振周期:Ti90.33HmbHEt 设备的自振周期:Ti90.33HmbHEt D3ei103(2-152)90.33H134025237\2.061051212003100.06S设备自震周期：q°T2222设备自震周期：q°T22224000.06 1.47Ns/m(2-153)脉动增大系数由q°T12 1.47Ns2/m2，查得1.47（参考«JB471092钢制压力容器》第一版，气象出版社，第20页,表64）脉动影响系数Vi:（参考《JB471092钢制塔式容器》第一版，气象出版社，第20页,表64）0-11-20.720.72由①「H得:0-11-20.250.75再由ht/H，u1查得（参考《JB471092钢制塔式容器》第一版，气象出版社，第20页,表65）各段振型系数zi:0-11-20.240.7各段风振系数心:心1-fi(2-154)0-21-21.311.77淮海工学院二0—五年本科毕业设计（论文）第39页共53页各段风载荷:RK1KziqofiliDei106(2-155)0-11-2477.51409.82.1622风弯矩的计算MW0吋Ph224.9107Nmm(2-156)MW1 MW—0 4.9107Nmm风弯矩N.m0 —0截面1—1截面2—2截面4.91074.91072.8107地震弯矩计算地震载荷计算各段操作质量 （mj/kg）0-11-25448192各截面中心点距地面咼度hmm:0-11-2132552371.5各个截面中心距地面高度：himm0-11-244.8103.71050-11-22.61073.110921.5A mihii1(2-157)9=3.1310各个截面中心距地面咼度：h3:0-11-21.610861010mih：5mih：50-11-28.710105.3101423 14B mihi3 5.31014i1(2-158)6A/B5.910基本振型参与系数1kAh：5B(2-159)0-11-20.28322.183阻尼比严0.02衰减指数 0.9也5—L0.90.050.020.5+50.020.95(2-160)0.5+5i阻尼调整系数0.05, 0.050.02’…21-1-1.319(2-161)0.061.7i0.06 1.70.02

2.1632地震弯矩计算综合影响系数：Cz0.5影响系数最大值 max0.45（参考《中国行业标准JB471092钢制塔式容器》第一版，气象出版社，第17页,表6-1）B类场地土的特征周期值Tg0.4（参考《中国行业标准JB471092钢制塔式容器》第一版，气象出版社，第18页，表6-2）0.95地震影响系数1: 1 - 2maxT10.950.41.3190.45 5.590.06水平地震力F1k/N:F1k11"kg(2-162)0-11-28636.54453.1710垂直地震影响系数vmax0.65max0.650.45 0.2925 (2-163)底面垂直地震力Fv00vmax讥qg0.5853051.0459.812.803105(N)讪: (2-164)Fvimh6mNmFvimh6mNmkhk2.8031053.83108(2-166)0-11-27.2081053.831082mihi3.83108i1(2-165)任意质量处垂直地震力Fvi/N:k10-11-2527280300

任意计算截面处垂直地震力nF11 Fiv Vik10-0截面1-1截面2-2截面527280827280827由H；D523712004.3615，则不考虑高振型影响，则底截面处地震弯矩MEi0/Nmm:00E11635100E116351mogH5.59130429.81523735(2-167)1.71109Nmm118mg3.5E110H14H175H118mg3.5E110H14H175H2.51185.59130429.8,E1251755237.8.03108Nmm截面处1—1地震弯矩mE11:MM2.5h4h3'5截面处2—2地震弯矩M：2:1052373'51452372'51325413253'5TOC\o"1-5"\h\z22 81m0g 3.5 2.5 3.5ME1-倉10H 14Hh4h (2_'175H2285.59130429.81 35 25 35ME1 亦103912. 143912. 523745237.175391281.8910N?mm最大弯矩的计算最大弯矩，N.m计算内容 0—0截面 1—1截面 2—2截面MWi4.91074.91072.8107MEi0.25MWi1.711098.031081.89108最大弯矩Mm；x/Nmm1.711098.031081.89108最大弯矩取较大者，所以地震弯矩为最大弯矩各项载荷引起的轴向应力0.8612004120.8612004120—0截面1—1截面2—2截面0021.6176操作质量引起的轴向应力计算截面以上的操作质量m0ii/kg:0—0截面1—1截面2—2截面819276480人孔加强管长度Im60mm人孔加强管水平方向的最大宽度bm450mm人孔加强管厚度m9mmAm 21mm 22609 1080mm(2-170)11截面处裙座筒体的截面积 AsmAsm 3・14Dimesbm 2mesAm 3.141200122(45024)12108033144mm2(2-171)0000 m° g5449.810.11MPa(2-172)2Diiiei3.141200122222 mbg130429.812.82MPa(2-173)2Diiiei3.141200120—0截面1—1截面2—2截面0.110.1242.82设计压力引起的轴向应力PDii4ei21.5MPa(2-169)最大弯矩引起的轴向应力11截面处裙座筒的截面系数Zm:ZmDim2bm21260.6002 22528.0105mm3(2-174)hh截面处的裙座壳的截面系数Zsm:sm0.78Qmes0.7851200122125450120X8.010

28.7106mm34M00maxDi2ei41.7110923.141200212101.06MPa(2-175)11maxsm88.03101184922.72792.29MPa(2-176)4M22max41.89108Di2393MPa(2-177)0—0截面1—1截面2—2截面101.0692.2913.93ei塔体和裙座危险截面强度与稳定性校核材料用018Cr17Ni13Mo2截面的最大组合轴向拉应力校核载荷组合系数：K1.2系数A:A0.094e0.094126001.88103(2-178)计算温度下的许用应力t:0Cr17Ni12Mo2t109MPaQ245t61MPa系数B:Cr17Ni12Mo2B110MPaQ245B70MPa（参考《压力容器与化工设备手册》第一版，化学工业出版社，第2-1-4）194页，附表计算内容0—0截面1—1截面2—2截面t10910961KB13213284tK130.8130.873.2tK130.8130.873.2cr130.8130.873.2取焊接系数为1。筒的最大组合压应力为23:对于内压设备2 3cr则满足要求(2-179)0—0截面1—1截面2—2截面122.56113.91438.25因为筒的最大组合压应力23 cr,所以满足要求。(2-180)1 2 3:对于内压塔1 23K七，则满足要求0—0截面1—1截面2—2截面122.45122.43635.43因为1 2 3K七，所以满足要求。(2-181)塔体与裙座稳定性校核塔体截面22上的最大组合轴向压应力:222222max 1 2 3(2-182)21.50.12492.29 113.66MPacrminKB,Ktmin132,130.8 130.8Mpa故满足要求A0094心Rie600/12塔体11截面上的最大组合轴向压应力:11 11max 2113(2-184)122.56MpacrminKB,Ktmin132,130.8130.8MPa故满足要求。八0.094“-3A-1.8810R/is es塔体截面00上的最大组合轴向压应力：00 00max 20030.11101.06101.16MPa(2-185)101.16MPacrminKB,Ktmin132,130.8 130.8MPa故满足要求基础环设计基础环尺寸裙座内径：Dis1200mm裙座外径：Dos1200281228mm基础环外径：D°b12002601460mm基础环内径：Dib1200260940mm11基础环伸出宽度：b-DobDosm （2-186）相邻两筋板最大外侧间距：I160mm（参考《中华人民共和国行业标准JB471092钢制塔式容器》第一版，气象出版社，第12页，表56地脚螺栓尺寸）基础环面积：AbD02bD：2220.785(1460 940) 979680mmAbD02bD：2220.785(1460 940) 979680mm(2-187)基础环截面系数：ZbobD4ib32D