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N?b?NbAb?913266.8162318.38?5.6MPa NS?127827.5N壳体内的拉应力： N?s ?NsAs?127837.522721.04?5.6MPa b因为管体与管束的E值相等，而且壳体与管束的轴向弹性拉升应N??5.6Mpa 变值也是一样的，所以壳体与管束的轴向应力相同是理所当然的。 2．壳体和管束温度引起的轴向力 壳体和管束相互约束的内力Q： 即 Q??ltc?AsAbEsEbL(AsEs?AbEb) N?S?5.6Mpa ?ltc?[ab(tb?t0)?as(as?t0)]L 管子 ab?12.0?10?6mm tb?100?502 2 mol ?75?C Eb?2?105MPa 壳体 ab?8.0?10?6mmmol tb?30?4025 ?35?C Eb?2?10MPa l?6000mm t0?20?C 代入式中得： ?ltc?[ab(tb?t0)?as(tb?t0)]L ?12?10??6?(75?20)?8.0?10?6(35?20)?6000? =3.42mm Q??ltc?AsAbEsEbL(AsEs?AbEb)
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=3.42?22721.04?162318.38?2?10?2?106000?(22721.04?2?105555?162318.38?2?10) ?ltc?3.42mm =2269875.2N 将上述由静压与温度引起的轴向力综合起来在壳体上的应力?s应 满足 ?s? ?Q?NbAs?2?[?]s ?913266.8t Q?2269875.2N 2269875.222721.04 ?s?140.1Mpa =140.1Mpa 2?[?]ts?2?0.85?170?289MPa 因为 ?s?2?[?] 满足条件。 ts 在管子上的?t应满足： ?t? ?Q?NbAb?2[?]t t 162318.382???2269875.2?913266.8 ?ts?289Mpa =19.6Mpa 2[?]?2?108?216MPa t ?s?2?[?]st满足条件 所以 ?t?2[?]tt 满足条件。 1．换热管与管板连接处的拉脱力 当换热管与管板采用管子开槽胀接法连接时 q??ba?dL?[q] ?t?19.6Mpa [q]?4MPa 管子与管板接处的拉力校验L取胀接长度 L=50mm,则拉脱力 q?
2???t?216Mpa t?t?2[?]t 满?ta?dL 足条件 - 17 -
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? 19.6?3.14?(25?2.5)?2.525?50?3.14 q?0.882Mpa =0.882Mpa 所以 q?[q] 满足条件。 综合上述，各条件都满足条件，则不必设置膨胀 节。 五、管板强度计算与管箱的计算 （一）管板是管壳式换热器主要零部件之一，正确地分析管板的受力状况、合理地确定管板的厚度，对保证换热器的安全运转、约材q?[q] 料、降低成本起着相当重要的作用。 满足条件 延长部分兼作法兰的管板厚度表 使用说明：按管板设计压力P:0.65MPa，壳体直径D?1200mm ti查表，管板厚度设计值为50mm，材料为16Mn (锻件) 按设计温度为120?C定许用应力[?]120不必设置膨胀节 管板厚度50mm 材料为16Mn - 18 - ?163MPa 换热管与管板的连接采用胀接，在管板中开环行糟。 由管板厚度大于25mm，开两个槽伸出长度2mm，槽深0.5mm。 胀接是的最少胀接长度取下列三者最少 a. 管板的名义厚度减少3mm b. 50mm c. 两倍的的换热管直径2?25?50 综上所述，胀接长度取50mm 管板兼作法兰：此结构对胀接或焊接接口进行检查和修理。以及清洗管子都比较方便。 （2)、管箱的设计 管箱因各种工作条件、环境和筒体的一样，并且材料一致时，可以减少应力集中，以及它的局限性，故选择与筒体同材16MnR。 管箱的长度一般取同筒体中接管法兰的直径的2—3倍。
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六、折流板的计算 1．选择材料 折流板的材料同筒体材料一样 16MnR 2．确定类型 折流板作用是增加管间流速，以提高传热效果因选单弓形折流板。 3．设计尺寸 缺口高度h一般取0.2Di 取h?0.2Di?0.2?1200?240mm 折流板间距 B=600mm?0.2D〈B〈Di? i折流板厚度取 8mm 折流板外直径为： D折?Di?6?1200?6?1194mm 折流板管孔直径为 d?0.7?25?0.7?25.7mm 材料：16MnR 弓形折流板。 拉杆: 折流板数目 NB?LB?6000600?1?（块）9 因为换热管外径?25~?57 4．折流板用拉杆和定距管固定 拉杆的一端可用螺纹连接、管板、折流板用定距管定位，最后一块折流板靠拉杆端螺纹固定。 5．拉杆两端的螺纹直径及长度: 因为容器内径为1200mm，查表得： 拉杆直径：dn?12mm 拉杆数量：n=10根 七、接管法兰的选取 根据工艺要求对换热器开两个进口，两个出口和一个排污口，dn?12mm 大小型号一致，法兰材料尽量与接管材料一致，接管材料为
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16MnR，接管的外径为159mm,厚度为5mm。 1．确定管法兰的公称直径 因管子的外径为159mm，查表[3]1-34 得公称直径为150mm 2. 确定管法兰的公称压力 根据管道的设计压力不得高于设计温度下管法兰的最大允许工作压力的原则，选择法兰材料为16MnR 3. 选择管法兰及密封的形式 根据法兰的公称直径和公称压力可知合适的法兰为带颈平焊法兰、合适的密封面形式为凹凸面。 4．查取相关尺寸 法兰的连接尺寸与特征尺寸如下 法兰外径 D=285mm 螺栓孔中心圆直径 K=240mm 螺栓孔直径 L=22mm 螺纹公称直径 Tn?M20 螺栓孔数量 n=8 5. 法兰标记 HG20594-1997 法兰 SO150-1 MFM150-16MnR 6．因为是中低压容器，所以垫片选用非金属MFM型垫片 标记为 HG20606-1997 MFM150-4 垫片内径 D1max?325mm 垫片外径 D2?363mm 垫片厚度 T?1.5mm 拉杆数量：n=10根 材料16MnR D=159mm 厚度=5mm 公称直径:150mm 带颈平焊法兰 凹凸面密封形式 法兰标记： HG20594-1997 法兰 SO150-1 MFM150-16MnR 八、开孔补强 接管的公称直径为150mm,取接管伸出长L=200mm 厚度=5mm开孔避免与焊缝相交 材料为20号钢，腐蚀裕取1.5 1．补强辨别 GB150规定，如果壳体开孔同时满足下列三个条件时可以不 另行补强 选用非金属MFM 型垫片 a.设计压力不大于2.5Mpa
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