F180填料函式柴油机冷却器设计

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1、F180填料函式柴油机冷却器设计摘 要 在工业中换热器是必不可少的，特别在化工行业和石化行业中频繁被应用到。在国民经济中占据着十分重要的地位，尤其是在世界能源危机发生后，换热器在缓和资源紧缺的应用中显得特别重要，因而国内外各研究机构、高等学府对换热器的研究一向十分注重。 此次设计的是填料函式换热器。依据换热器的特性进行设计时主要依靠已查阅到的工艺条件和理论知识。 此文通过查阅有关于换热器方面的书籍而得到了一些知识，对换热器有了大致的了解。紧接着计算填料函式换热器壳与管程的设计压力还有校核其他元件。 根据要求和选择合理的结构形式下，绘制出标准的设计图纸。技术要求要在图纸上明确标注。此次设计的过程

2、中，要在安全的前提下尽量保证其质量和经济的合理性、实用性。设计时必须要严格按照精确的设计步骤和方法，要符合国家的相关规定和标准。 关键词：节能；结构；强度；管程 ABSTRACTIn industry, heat exchangers are indispensable, especially in the chemical industry and petrochemical industry. Occupy a very important position in the national economy, especially in the world energy crisis, it

3、 is particularly important to ease the shortage in application in heat exchanger, the heat exchanger for research universities and research institutions, both inside and outside the country has always paid great attention to.The design is the stuffing box heat exchanger. According to the characteris

4、tics of the heat exchanger, the design depends mainly on the process conditions and theoretical knowledge.This article gets some knowledge of books about heat exchangers and has a broad understanding of heat exchangers. Then calculate the packing box heat exchanger shell and tube design pressure, as

5、 well as check other components.According to requirements and selection of reasonable structure form, draw standard design drawings. Technical requirements should be clearly marked on the drawings.In the process of design, we should ensure the quality and economic rationality and practicability in t

6、he premise of safety. Design must be in strict accordance with the precise design steps and methods, to comply with relevant state regulations and standards. Key words: energy conservation;structure;strength;management目 录1 概述11.1 设备的简介11.2 设备的基本结构11.3 设备的分类11.3.3 蓄能式换热器21.3.4 板、管式换热器21.3.5 直接接触式换热器2

7、1.4 填料函式换热器21.4.1 填料函式换热器的概述21.4.2 填料函式换热器结构特点21.5 设计的任务和思想31.5.1 设计任务31.5.2 设计的思想32 填料函式换热器的主要部件与结构设计32.1 F180填料函式换热器的工艺条件42.2 选取换热器尺寸42.2.1 换热管尺寸的选取42.2.2 计算换热管根数42.2.3 壳程直径D的计算42.3 进出口的设计52.3.1 接管外伸长度52.3.3 排气、排液管52.4 接管最小位置62.4.1 壳程接管位置的最小尺寸62.4.2 管箱接管位置最小尺寸62.5 管板72.5.1 最小厚度82.6 管箱82.6.1 管箱结构形式

8、82.6.2 管箱材料的选择92.7 换热管92.7.1 换热管的形式和尺寸92.7.2 换热管的材料92.7.3 换热管的排列形式102.7.4 换热管的管心距102.8 管板与壳体的连接102.9 管板与管箱的连接113 管子和管板的连接123.1 胀接123.2 胀焊结合124 F180填料函式式换热器其他各部件结构124.1 折流板124.1.1 折流板的主要几何参数134.1.2 折流板的最小厚度134.1.3 折流板的管孔134.1.4 折流板外直径及允许偏差144.1.5 折流板间距144.2 防冲与导流154.2.1 防冲板的型式154.2.2 防冲板的位置和尺寸164.3 拉

9、杆与定距管164.3.1 拉杆的结构和尺寸164.3.2 拉杆的布置184.3.3 定距管尺寸184.4 封头、法兰以及鞍座的选择184.4.1 封头的选用184.4.2 法兰结构类型184.4.3 鞍座的选择185 填料函式换热器的强度设计及校核19 5.1 壳体195.2 管箱215.3 法兰的强度校核215.3.1 垫片215.3.2 螺栓225.3.3 法兰235.3.4 法兰设计力矩235.4 管板厚度计算245.4.1 管板参数计算245.4.2 结构尺寸245.4.3 管板应力计算255.4.4 操作力力矩265.4.5 法兰预紧力265.4.6 计算径向应力275.4.7 计算

10、设计力矩M和管板延长部分的法兰应力275.4.8 应力校核285.5 管子与管板连接拉脱力的校核295.5.1 换热管轴向应力295.5.2 换热管与管板连接拉脱力305.6 开孔补强的计算305.6.1 概述305.6.2 壳体开孔补强305.7 压力试验305.7.1 管程圆筒315.7.2 壳程圆筒316 填料函式换热器的制造、安装、检验、清洗和维修316.1 概述316.2 材料验收326.3 填料函式换热器的制造326.3.1 壳体圆筒326.3.2 管箱326.3.3 管板326.3.4 管孔加工326.3.5 管束的组装326.4 安装326.5 清洗336.6 填料函式换热器的

11、日常维护和故障处理336.7 容器的铭牌要求336.8 压力容器的油漆、包装、运输33结 论35致 谢37参考文献38 VI1 概述1.1 设备的简介换热器是一种当下工业中大量应用的常用设备。它在化工、制油、重轻工、制药、机械等方面同样大量采用。在当下的化工生产中，换热设备的投进金额约占总资金的10%-20%；在炼油厂中，占总共资金的35%-40%。换热器是一种将换热器内介质彼此转换热量的设备，从而使介质达到需求温度，让温度要求达到预设参数的一种交换设备。别名为热交换器。其中填料函式换热器因含有简易的结构，简捷的制造工艺，而在各大工业中获得了多量的应用。1.2 设备的基本结构BES和AES是浮

12、头式换热器的两种型号，它的主要零件构成是壳体、浮动管箱、管束等。此中，管箱则是由封头、管箱法兰、接管法兰等组成，管束则是由换热管、折流板、拉杆、管板等零部件组成。浮头换热器的浮头部分结构，可以按不同的要求策画成各种各样的样式，当然除必须思虑管束允许在设备内自由移动外，同时必须思虑到浮头部分的检测修理、装配和洗涤的便利。1.3 设备的分类1.3.1 管壳式换热器 本实用新型可靠性高，适应性广，被多量应用于各个工业领域。近些年来，虽然遭遇到了其余新型换热器的挑战，但反之也促成了其本身的发展。在换热器高参数、大尺度的发展中，换热器依旧居于主导地位。1.3.2 浮头式换热器有以下优缺点： 优点： （1

13、）可以掏出管束，能方便管壳清洁； （2）介质间温差不会碰到任何的限制； （3）处于高温、高压下依旧可以正常应用，日常工作温度会小于等于摄氏度，压力则小于等于6.4兆帕； （4）能应用于严重结垢的状况； （5）能应用于管程易腐蚀情况。 缺点： （1）小浮头易发生内漏状况； （2）对金属材料的耗量大，成本高百分之二十； （3）结构也很繁复。1.3.3 蓄能式换热器 蓄热式换热器的基础原理是利用固体物质当作中介来传递热量。通俗的来说，就是热介质必须先让它本身的热量转换给中介物质使中介物质达到一定温度后，此时中介物质的热量就可以被冷介质开始吸收，因而达到换热的目的。此种换热器结构紧密，传热面积较大，具

14、有廉价的制造成本。最为重要的是它是唯一能够在超过1300摄氏度的场合下依旧可以正常使用的换热器。1.3.4 板、管式换热器 板、管式换热器在绝大多数领域中都能看见其使用。其原理是利用冷、热介质通过金属材料还有非金属材料来相传热量。此类型的换热器具备着很高的传热效率、较小的体积、总重量轻、能够同时处理两种以上介质的优点。1.3.5 直接接触式换热器 其工作原理是经过介质之间的直接接触来完成一个热量的传递过程。其热量传递的大小是由介质接触面积的大小决定的，因而此类换热器又被称之为混合式换热器。直接接触式换热器的介质一般是气、液两种，其主要是以塔设备为主体的传热设备。这类型的换热器具备非常简易的结构

15、，所以价钱也会比其他换热器更加低廉，维护上也会更为方便，使用周期更加长。1.4 填料函式换热器1.4.1 填料函式换热器的概述 填料函式换热器是由管板、管束、壳体、管箱等零部件组成的，填料函式换热器的浮头和壳体连接的滑动接触面处是利用填料函式作为密封结构。它的管束是可以掏出来的，这样会便于清洗和维修。可是要注重的地方就是容易发生内漏，在安装过程中要小心细致。 1.4.2 填料函式换热器结构特点（1）构造简易。（2）耐污浊。（3）清洁简易。（4）介质温差基本不会遇到限制。（5）防腐性高。1.5 设计的任务和思想1.5.1 设计任务 现如今，我们一直都秉承着可持续性发展的理念，而可持续性发展的社会

16、需要我们每个人去节能环保。当今世界能源危机愈演愈烈，节能设备显得尤其重要。为了能做到可持续性发展我们需要节减能源，提升资源利用率，做好资源的回收工作。当然为了可以更合理的应用好我们有限的资源，我们应当尽快研究发明出新的节能设备。1.5.2 设计的思想 设计换热器的整体结构设计和零部件的强度运算等。结构设计要在保证制造成本和加工合理的前提下，选取契合的零件材料和结构，设计进程要考虑能否便于生产、装配和检修、清洁还有维修等；其强度校核运算着重是针对管壳式换热器管，封头壁厚，支架厚度和强度的运算，以及其他零部件，确保依据生产需求的结构强度，使换热器达到需求。2 填料函式换热器的主要部件与结构设计 图

17、1 填料函式换热器结构示意图2.1 F180填料函式换热器的工艺条件 工艺条件参考表1表1 填料函式换热器的工艺条件设 计 条 件：壳 程管 程工 作 介 质：水柴油设 计 温 度：80185设 计 压 力：1.25MPa1.55MPa腐 蚀 余 量：自定换 热 面 积：180m22.2 选取换热器尺寸2.2.1 换热管尺寸的选取 依照已知给出的参数，参照换热器设计手册填料函式换热器基础参数的选取。选用了换热管子外径为m，厚度则为m。2.2.2 计算换热管根数 已知换热面积的大小，依照换热器设计手册第18页的表1-2-7，选取管长mm。再参照换热器设计手册第页的公式1-2-2的换热面积公式求得

18、管根数：换热管规格为，传热管数为 =（根）式子中的符号按从左至右的顺序分别代表的是：换热管的总数，换热器的换热面积，换热管的外径，换热管的长度。2.2.3 壳程直径D的计算 通过换热器设计手册里换热管的排列方式可得知：管间距能够加大到1.4倍管外径。即 通过浏览资料可以得知换热管中心距取mm 横着通过管束中心线的换热管数量：由化工过程及设备设计（1-14）可知 （根） ：单程管数 : 程数由于设计的是双管程结构，因而壳程内径为 =mm 所以取整得=mm2.3 进出口的设计 接管地方最大的直径应不大于三分之一到四分之一的壳体直径。当然同时还应该思虑到进出口压强的状况。 2.3.1 接管外伸长度

19、接管法兰面至壳体（管箱壳体）外壁距离是接管外伸长度。浏览换热器设计手册第页，可得知接管其长度运算公式是： 2.3.2 接管与筒体、管箱壳体的连接 结构型式通常采取插入式焊接法并且接管不能高过壳体内部。通常按照中有开孔的标准范围选定。2.3.3 排气、排液管 在换热器的壳程以及管程处设计了排气排液口，是为了充足利用传热面积，提高效率。此中口的尺寸通常大于。 如图2所示为卧式换热器的排气液口，它通常都是安装在封头的顶部或者底部。图2 用于卧式换热器之排气（液）管2.4 接管最小位置 在换热器中为了充分利用其换热面积，进出口管壳应尽最大可能靠近管板两端，而进出口管应尽可能靠近管道法兰。2.4.1 壳

20、程接管位置的最小尺寸 依照换热器设计手册第页的图，如下图所示：图3运算此下公式：带补强圈： 无补强圈： 2.4.2 管箱接管位置最小尺寸 换热器设计手册第页图，如下图示：图4带补强圈： 无补强圈： 因为存在焊缝的原因，通常要求mm。依据公式运算可得到水进、出口高度=mm, 柴油进、出口高度=mm。 管箱压力接管高度=mm,管箱排污口接管高度=mm，壳程排水口接管高度=mm。2.5 管板 管板只是换热器其中的一小部分，管板的设计需要考虑强度和结构设计。对固定管板式的换热器而言，通常情况下会将它管板兼做法兰的管板，如下 图5所示。需要在分程隔板的弯曲部位，选取倒角的数据为。图5 固定端管板查阅换热

21、器设计手册第页表（A）和（B）得管板尺寸：mm mm mm mm2.5.1 最小厚度管板最小厚度min根据换热器设计手册第页的表，见表2。 表2 管板开孔尺寸 （mm）管子外径d 管孔名义直径d 最小胀接长度l 管子外伸长度l1 槽深度K19 19.4 50 50 3+2 0.525 25.4 32 32.4 -3 4+2 0.638 38.5 -3 50 三者中最小值45 45.5 2d 5+2 0.857 57.7所以最小厚度min为mm2.6 管箱 管箱装配在固定管板式换热器的两侧。管箱半径决定隔板的厚度，进而需要确保刚性以及密封面的厚度要求。2.6.1管箱结构形式管箱结构如图6所示：图

22、6 管箱结构形分程隔板的最小厚度如下表3示： 表3 分程隔板的最小厚度 （mm）公称直径DN 碳素钢及低合金钢 高合金钢DN600 8 8600DN1200 10 8DN1200 14 10按照换热器设计手册选择图2.6.2 管箱材料的选择 已经得知设计温度、压力分别为、。根据，管箱材料选取。2.7 换热管2.7.1 换热管的形式和尺寸依照已知的数据，换热管的长度，换热管外径，以及换热管的壁厚。查阅换热器设计手册第页的表，得到下面表数据如下： 表4 常用换热管的规格和尺寸偏差 （mm）材料 钢管标准 外径X壁厚 外径偏差 壁厚偏差 19 X 2 0.20 25 X 2.5 0.20 +12%碳

23、钢 GB/T8163 32 X 3 0.30 -10% 38 X 3 0.30 45 X 3 0.30 57 X 3.5 0.8% 10% 19 X 2 0.20 252 0.20不锈钢 GB/T2270 32 X 2 0.30 +12% 38 X 2.5 0.30 -10% 45 X 2.5 0.30 57 X 2.5 0.8% 2.7.2 换热管的材料 管子除了要求具备足够的强度外，由于此次设计有采用焊胀结合，因而换热管也必定要拥有优良的可塑性。在这样的情形下通常要去采用优质碳钢，用此来保障管子的质量。按照本设计的要求，它的介质是水和油，其腐蚀性并不是很大。所以初步选中采用20钢当作换热管

24、的材质。2.7.3 换热管的排列形式 换热管的几种标准排列方式如图7所示。 就目前而言正三角形排是换热器管子排列方式中最普及的一种。既能便于介质的流动同时又能够布置最多数量的管束。图7 管子的排列方式因此为了拥有更高能的效率，而去选取正三角形的排列。2.7.4 换热管的管心距换热器中心距如表5中所示： 表5 换热管中心距 （mm）换热管外径 换热管中心距 分程隔板槽两侧管子中心距19 25 3825 32 44 32 40 5238 48 6045 57 6857 72 80依据表5得到其中心距为mm。2.8 管板与壳体的连接 填料函式换热器管必要对其进行清洁，因此管板肯定要从本体上取下，所以

25、固定管板的连接必定能被可拆卸连接的，如图8所示，管板在中壳法兰和盖板法兰之间，拆卸出管板端盖就可以连接管束从壳体中取出。图8 管板与壳体可拆联接2.9 管板与管箱的连接 管板与管箱的连接是用法兰来实现的，这样壳程侧的法兰就可以去作为管板的延伸。依据查阅的性能来设计的温度、压强和介质并选取法兰和密封性的样式。图9为管板可拆式连接。为了更便利于清洗和维修，固定管板应该装配于管箱法兰和壳体法兰之间。 图9 管板与管箱的连接结构3 管子和管板的连接3.1 胀接为了让两者更好的吻合，胀接需要采用胀管器插入管板孔的管子端头之中。 表6 管板开孔尺寸 （mm）管子外径D 管孔名义直径D 最小胀接长度L 管子

26、外伸长度L1 槽深度K19 19.4 50 50 3+2 0.525 25.4 32 32.4 -3 4+2 0.638 38.5 -3 50 三者中最小值45 45.5 2d 5+2 0.857 57.7 在使用胀接时应该要充分考虑工作环境如何，通常工作时期的压力要小于，温度应低至300摄氏度以下。 由于本次设计的数据能吻合胀接的条件，所以此次设计能够将它应用在其中。3.2 胀焊结合为了保障质量和寿命，应该要同时采取焊接和胀接。4 F180填料函式式换热器其他各部件结构4.1 折流板 折流板的构造设计根据工艺来选定的，相对换热器来说设计折流板主要产生的作用是为了提升传热效果以及对管子支撑力度

27、。折流板的分类主要是三种，它分别是弓形、圆盘-圆环形、矩形。其中弓形折流板又是为三大类分别是单弓形、双弓形、以及三弓形。而此次设计采用的是单弓形折流板。4.1.1 折流板的主要几何参数 单弓形折流板缺口高度通常大概是壳体内径的百分之十五至百分之四十五。 缺口高度： (10) 折流间距： (11) 折流板数： （12）4.1.2 折流板的最小厚度浏览换热器设计手册第页的表，正如下表示 表7 折流板或支撑板的最小厚度 （mm）工程直径DN l300 300l600 600l900 900l1200 1200l1500 l1500DN400 3 4 5 8 10 10400DN700 4 5 6 1

28、0 10 12700DN900 5 6 8 10 12 16900DN1500 6 8 10 12 16 161500DN2000 - 10 12 16 20 202000DN2600 - 12 14 18 20 22已经知道壳径，浏览换热器设计手册第页的表，采用跨距，然后折流板最小厚度为。4.1.3 折流板的管孔因为管孔选中的材料是钢，所以管束管孔直径和偏差如下表所示： 表8 折流板管孔直径和允许偏差（级换热管） （mm）D为25mm，因此管孔直径是。在管孔的挡板处进行处理，对管孔两侧进行倒角。4.1.4 折流板外直径及允许偏差 依据换热器设计手册第页的表，获取到表9参数： 表9 板外直径及

29、允许偏差 （mm）DN400 DN-2.5 0400DN500 DN-3.5 -0.5500DN900 DN-4.5 0900DN1300 DN-6 -0.81300DN1700 DN-8 01700DN2000 DN-10 -1.22000DN2300 DN-12 0 - - -1.42300DN2600 DN-14 0 - - -1.6 依照已知，所得折流板的外直径是 （13）4.1.5 折流板间距 最小间距则肯定是大于圆筒直接的零点二倍，最大间距如表10所示： 表10 最大无支撑跨距 （mm）已得取管子外径为二十五，材质是钢，而跨距会是。4.2 防冲与导流 此次设计的为卧式换热器，设计防

30、冲板的重要目的是为了预防介质会从壳口流入时，进而对管子的接触面产生直接冲击。当遇到以下几种情形时应该要设置防冲板： （1）流体介质具有腐蚀性;（2）当流体是腐蚀以及非磨蚀性的单向流体时； （3）对于沸点下的流体以及其他液体。4.2.1 防冲板的型式 浏览换热器设计手册第的四类防冲板型式，如图所示：用于换热器；用于左、右缺边折流板以及上、下缺边折流板的换热器；用于上、下缺边折流板的换热器；用于上、下缺边折流板的换热器。依照此设计条件，可以选取的防冲板型式是。4.2.2 防冲板的位置和尺寸壳体的内设有防冲压板，由两部分的位置组成的面积是壳体的倍。但最小是不可小于接管外径的四分之一。防冲板的表面至圆

31、筒内壁间的距离运算公式按照换热器设计手册第页的。 此下公式是计算防冲板的表面至圆筒内壁之间的距离。 （14）算得碳钢、低碳合金钢最小厚度是，不锈钢最小厚度是。4.3 拉杆与定距管4.3.1 拉杆的结构和尺寸（1）拉杆的结构型式 查询换热器设计手册第页，得到拉杆具有2种结构；拉杆定距管和拉杆以及折流板点焊，如图。前者适用于，后者用于。除此以外，如果管板的厚度很小时，只可以选取其他的结构。图12 选取拉杆定距管结构。（2）拉杆的尺寸、直径与数量 长度按需求来选择，根据换热器设计手册第页的连接尺寸图，如图13和第189页表1-6-36拉杆尺寸表11，表拉杆直径表12和表拉杆数量表。图13 拉杆连接尺

32、寸 表11 拉杆数量 （mm）拉杆直径 拉杆数量DN400 400DN700 700DN900 900DN1300 1300DN1500 1500DN1800 10 4 6 10 12 16 2412 4 4 8 10 12 1816 4 4 6 6 8 12 表12 拉杆的直径 （mm）换热管外径 拉杆直径10 1014 1219 1225 1632 1638 1645 1657 16 查表8与表9可以知道其直径，根。4.3.2 拉杆的布置 换热器的运转会受到拉杆布置是否合理的影响，因此拉杆的布置特别重要，拉杆能影响到换热器的传热效率，拉杆安装好能提高换热器的工作效率，拉杆布置应要分布均匀。

33、4.3.3 定距管尺寸 定距管的尺寸是和换热器的换热管规格相同的。因为此次设计的换热管采取的外径是不锈钢换热管，所以此次采取的是碳钢定距管。4.4 封头、法兰以及鞍座的选择4.4.1 封头的选用 按照压力容器设计规范外，头盖应采取材料是的标准椭圆形封头，它的厚度是。名义厚度： （15）有效厚度： （16） 得椭圆形封头=25mm,=178mm4.4.2 法兰结构类型 法兰总共有三大类型；分别是整体法兰、活套法兰以及任意形式法兰。 4.4.3 鞍座的选择 此次设计的是F180卧式换热器，选用的就是鞍式支座。结构如下图所示：图15 鞍式支座结构形式依据容器支座 第14页表7得到允许载荷，鞍座高度，

34、底板，螺栓间距。5 填料函式换热器的强度设计及校核5.1 壳体 壳程设计压力、温度分别是，钢制压力容器中的表4-1能够采用壳体材料为可以选用壳体材质是，查阅表可知，可以采取焊接接头。在无损检测下选定焊接接头的系数是1，mm，。参考钢制压力容器，第五章，得到圆筒在设计温度下的厚度计算公式： 计算厚度： mm （17） 按式中符号意义从左到右的顺序分别表示的是:管程设计压力,公称直径,管程设计温度下许用应力,胀接系数。 设计厚度： mm （18） 名义厚度： mm （19） 圆整得mm 有效厚度： mm （20） 设计温度下圆筒计算应力： MPa （21） MPa （22） 设计温度下圆筒最大工作

35、应力 MPa （23） （24） 管程设计压力，设计温度，依据，采用,查表得到 ，1，,。 计算厚度： mm （25） 设计厚度： mm （26） 名义厚度： mm （27） 有效厚度： mm （28） 设计温度下圆筒计算应力： MPa （29） MPa （30） 设计温度下圆筒最大允许工作应力： MPa （31） 1.51MPa1.15MPa (32)5.2 管箱 管箱是物料进出的空间，流体从进口流入管箱再流进壳体或换热管，所以管箱对于换热器来说很重要，隔板的一边有一条焊缝。管箱的直径和隔板的厚度程正比。5.3 法兰的强度校核5.3.1 垫片 在管板与法兰之间设有垫片，以防止容器泄漏。 参考

36、化工设备设计全书-化工容器上的表7-1，凭据已知参数得出外径D为765mm，内径d为725mm，厚度为6mm的石棉橡胶垫片。垫片系数m=2.0mm,预紧比压力y=11MPa。垫片的有效密封宽度 接触宽度N10mm，基本密封宽度boN/2=10/2=5mm 根据GB1502011第9.5节，当bo6.4mm时， mm (33) 垫片压紧力作用中心圆直径 当b06.4mm时，垫片压紧力作用中心圆直径 (34) 最小垫片压紧力 预紧状态下压紧力： N (35) 操作状态下压紧力：N (36)5.3.2 螺栓（1）根据公称直径来查取标准HG20634-1997，选取35CrMoA作为材料，大小是M20

37、160的双头螺柱从GB150-2011表12，螺栓在常温下b为835MPa，设计温度下tb为191.25MPa，螺栓根颈为17.8mm，n为40个。法兰径向尺寸LA24mm，Le20，螺栓最小间距 (2)最小螺栓载荷 预紧状态下螺栓载荷： N (37) 操作状态下螺栓最小载荷： N (38) 最小螺栓面积 预紧状态下螺栓面积： (39) 操作状态下螺栓面积： (40) 故最大值为Am=2901.19mm 实际螺栓面积： mm (41)AbAm ,符合 螺栓设计载荷 预紧状态下螺栓设计载荷： =G =b = 536486248N (42) 操作状态下螺栓设计载荷： N (43)5.3.3 法兰

38、法兰厚度 （1）法兰力距 mm (44) mm (45) mm (46) mm (47) N (48) N (49) N (50) （2）预紧状态下法兰力矩： N.mm (51) 操作状态下法兰力矩： (52) =N.mm5.3.4 法兰设计力矩 法兰材料选用Q235-B在设计温度80下的许用应力MPaMPa5.4 管板厚度计算5.4.1 管板参数计算 没有被换热管支承的面积计算如下 (53) 管板布管区面积: t = 1.732 ns2 +d = (54)管板布管区当量直径： (55)系数为 (56) 5.4.2 结构尺寸 根据先面选用的尺寸大小：宽度bf=133mm, 厚度f=40mm，

39、厚度=50mm= =由/Di=8/700=0.011和/Di=40/700=0.057,查图26得=0.006；由/Di=8/700=0.011和/Di=36/700=0.051,查图26得=0.001. 管板开孔前的抗弯刚度： (57) 旋转刚度参数： (58)（MPa） (59) 管板布管区当量直径： (60) (61) 由GB151-1999的图19、图20和图21，按分别查得： CC=0.110, Ce= -0.085, CM=0.130 (62)5.4.3 管板应力计算 计算管板中心处（r=0），布管区周边处（r=Rt）和边缘处（r=R）d 的径向应力以壳程设计压力Ps=1.25MP

40、a,Pt=0MPa： (63) (64) 以管程设计压力 Pt=1.55MPa,Ps=0MPa： (65) 5.4.4 操作力力矩 计算基本法兰力矩Mm，操作工况法兰力矩Mp (66) 5.4.5 法兰预紧力 计算法兰预紧力矩Mfo Ps作用下： (67) Pt作用下： (68)5.4.6 计算径向应力计算由法兰预紧力矩Mfo所引起的在管板中心处（r=o），布管区周边处(r=Rt)和边缘处(r=R)的径向应力。 （1）以壳程设计压力Ps=1.25MPa,Pt=0MPa： （69）（2）以管程设计压力Pt=1.55MPa,Ps=0MPa：5.4.7 计算设计力矩M和管板延长部分的法兰应力Ps=1.25MPa,Pt=0MP （70）以管程设计压力Pt=1.55MPa,Ps=0MPa：5.4.8 应力校核 管程设计压力Pt = 1.55MPa，PS = 0mpa： 设计温度下管板许用应力