S——换热管中心距;
Sn——隔板槽两侧邻管的中心距;
At——管板布管区面积,mm;对多管程三角形排列换热器,
; (3-41)
2Al——管板布管区内开孔后的面积,mm;
; (3-42)
2a——一根换热管管壁金属的横截面积,mm2;
DG——固定端管板垫片压紧力作用中心圆直径,mm;根据所选的垫片的尺寸,且选
择其压紧面型式为GB150表9-1的1a,可知密封面宽度; (3-43)
则, (3-44)
故; (3-45)
——管板布管区当量直径,,; (3-46) ——换热管外径,;
——设计温度时,管板材料的弹性模量,Mpa; ——设计温度时,换热管材料的弹性模量,Mpa; ,按和查GB151图24;
——管束模数,Mpa;; (3-47) ——管束无量纲刚度,Mpa;; (3-48) ,; L——换热管有效长度(两管板内侧间距)——换热管与管板胀接长度或焊脚高度,; n——换热管根数; ,;
——当量压力组合;Mpa;
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——管板设计压力,Mpa; ——壳程设计压力,Mpa; ——管程设计压力,Mpa; ,Mpa;
——许用拉脱力,查GB151,Mpa;
?——系数,??naA; (3-49) 1?——管板计算厚度,mm;
?t——换热管管壁厚度,mm;
?——管板刚度削弱系数,一般可取?值; ?——管板强度削弱系数,一般取??0.4;
?t——系数, ; (3-50) ?t——换热管轴向应力,Mpa;
???cr——换热管稳定许用压应力,Mpa;
???tr——设计温度时,管板材料的许用应力,Mpa;
; ???tt——设计温度时,换热管材料的许用应力,Mpa;
管板厚度计算过程如下: 1) 管板名义厚度计算: ; ; ;
37
;;
查GB150可知,; 则;
式中L应为换热管的有效长度,但由于管板厚度尚未计算出,暂估算管板厚度为40mm进行试算,待管板厚度算出再用有效长度核算。
当中的
???cr的计算如下:
(3-51)
(3-52) 查GB151-1999可知则,同时由于前面换热管的材料选为20号钢,故???t?86Mpa,
; (3-53)
由于此时不能保证ps与pt在任何时候都同时作用,则取故故;根据和查GB151图可知,则管板计算厚度为: (3-54)
管板的名义厚度应不小于下列三部分之和,即 圆整 圆整
(3-55)
式中Cs和Ct分别是指壳程、管程的腐蚀裕量;而h1是指壳程
t 38
侧管板结构槽深,为0;h2是指管程隔板槽深,为4mm。 此时应根据得到的管板名义厚度,重复以上步骤,使得管子有效长度对应于管板厚度。
(3-56)
故,查图可知,,则 (3-57)
(3-58)
3.5.3.换热管的轴向应力
换热管的轴向应力在一般情况下,应按下列三种工况分别计算: ① 程设计压力,管程设计压力:
(3-59)
= (3-60)
39
明显地,;
② 管程设计压力,壳程设计压力: (3-61)
(3-62)
明显地,;
③ 壳程设计压力与管程设计压力同时作用: (3-63)
(3-64)
明显地,。
由以上三种情况可知,换热管的轴向应力符合要求。3.5.4. 换热管与管板连接拉脱力
(3-65)
式中, (3-66) 其中:
——换热管最小伸出长度,查GB151-1999可知; ——最小坡口深度,;
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