I效蒸发器设计说明书.doc

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1、内蒙古科技大学毕业生毕业设计说明书 I效蒸发器设计 摘要： 本设计的I效蒸发器是将电解工序的Nacl电解液10%左右的NaOH溶液浓缩成浓度较高的溶液再进一步加工制成商品碱，同时把析出的Nacl晶体溶解成盐水回收的一套蒸发设备。该设备是由蒸发室、加热室、循环管、强制循环泵等部件组成。 该设备为I效外加热式强制循环蒸发器，工艺要求较简单，操作难度不大，所以被广泛采用。由于使用的是外置加热器以及因为溶液各部分温度的不同造成密度的不同，所以容易造成传热效果较差；易结垢结晶等不良状况。为了克服这一缺点，所以采用流体机械强迫溶液循环。采用强制循环泵循环速度一般为2-5m/s。 本次设计的主要思想是首先根

2、据设计任务书制定设计方案，对容器及各个主要零部件的制作材料进行选择，再根据GB150钢制压力容器标准及GB151换热器设计标准等进行换热器选择，壁厚计算、校核，容器桶壁开孔补强计算等设计。最后根据相关数据制装配图与部件图。关键字：I效外加热式强制循环蒸发器、蒸发室、加热室、循环管、循环泵。 I evaporator design Abstract：This design of I evaporator electrolysis process is of 10% Nacl electrolyte solution NaOH concentration of condensed into fur

3、ther processing of high solution made goods, simultaneously the precipitation of alkali Nacl crystals dissolve into salt water recycling a set of evaporation equipment. The device consists of evaporator, heating room, circular tube, forced circulation pump parts. This equipment for I effect exterior

4、 heating type compulsory recycling evaporator, craft demand is simple, the operation difficulty is not hard, so be widely adopted. Due to the use of external heater and is part of the temperature because solution to different densities differently, so easy to cause the heat transfer effect is poorer

5、; Easy scaling crystallization adverse conditions. In order to overcome this one defect, so using fluid mechanical force solution cycle. Using forced circulation pump cycle speed is commonly 2 5 m/s.The design of the main thought is the first formulated according to the design plan descriptions of c

6、ontainer design, and all the main parts choose materials, GB150 again according to the steel pressure vessel standards and GB151 heat exchanger design standard etc choice, wall thickness calculation, checking, drum wall opening reinforcement design calculations, etc. Finally, according to the releva

7、nt data system with assembly parts prints. Key word: I effect of exterior heating compulsory recycling evaporator, evaporator, heating room, circular tube, circulating pump. 目录第一章 概述11.1氯碱工业简介11.2以氯碱工业为基础的化工生产11.3我国氯碱工业的发展21.4蒸发器简介21.5外加热式强制循环蒸发器的优点3第二章 结构的选型及材料的选择42.1结构选型42.1.1圆筒结构的选择42.1.2椭圆形封头的选择

8、42.1.3锥壳的选择42.1.4支座的选择42.1.5汽液分离装置的选择52.1.6膨胀节的选用52.2材料的选择5第三章 壁厚计算63.1筒体壁厚的计算63.1.1蒸发室63.1.2加热室壁厚计算93.2开孔补强的计算123.2.1 蒸发室封头开孔补强123.2.2加热室蒸汽进口开孔补强163.3水压试验校核193.3.1 水压试验压力的确定193.3.2应力校核20第四章 U型膨胀节的选用及应力计算224.1U型膨胀节的选取：224.2膨胀节应力的计算22第五章 加热室265.1 结构尺寸参数265.2 受压元件材料及数据275.3 平盖计算285.4 管板计算295.5 壳程压力作用下

9、危险组合32第六章 其他零件的选取446.1折流板的选取446.2 定距管、拉杆的选取44第七章 支座的选取457.1 第一层支座的选取457.2 第二层支座的选取467.3 第三层支座的选取46第八章 轴流泵选取488.1 管内循环速度488.2 流体阻力的计算488.3 轴流泵的选择51参考文献53结束语5456第一章 概述 1.1氯碱工业简介工业上用电解饱和NaCl溶液的方法来制取NaOH、Cl2和H2，并以它们为原料生产一系列化工产品，称为氯碱工业。氯碱工业是最基本的化学工业之一，它的产品除应用于化学工业本身外，还广泛应用于轻工业、纺织工业、冶金工业、石油化学工业以及公用事业。1.2以

10、氯碱工业为基础的化工生产NaOH、Cl2和H2都是重要的化工生产原料，可以进一步加工成多种化工产品，广泛用于各工业。所以氯碱工业及相关产品几乎涉及国民经济及人民生活的各个领域。 由电解槽流出的阴极液中含有30的NaOH，称为液碱，液碱经蒸发、结晶可以得到固碱。阴极区的另一产物湿氢气经冷却、洗涤、压缩后被送往氢气贮柜。阳极区产物湿氯气经冷却、干燥、净化、压缩后可得到液氯。 2NaOH+Cl2= NaCl+NaClO+H2O H2O+Cl2=HCl+HClO H2+Cl2=2HCl 2NaOH+CO2=Na2CO3(苏打)+H2O NaOH+CO2=NaHCO3(小苏打)随着人们环境保护意识的增强

11、，对以氯碱工业为基础的化工生产过程中所造成的污染及其产品对环境造成的影响越来越重视。例如，现已查明某些有机氯溶剂有致癌作用，氟氯烃会破坏臭氧层等，因此已停止生产某些有机氯产品。我们在充分发挥氯碱工业及以氯碱工业为基础的化工生产在国民经济发展中的作用的同时，应尽量减小其对环境的不利影响。 1.3我国氯碱工业的发展 我国最早的氯碱工厂是1930年投产的上海天原电化厂（现上海天原化工厂的前身），日产烧碱2t。到1949年解放时，全国只有少数几家氯碱厂，烧碱年产量仅1.5万吨，氯产品只有盐酸、液氯、漂白粉等几种。 近年来，我国的氯碱工业在产量、质量、品种、生产技术等方面都得到很大发展。到1990年，烧

12、碱产量达331万吨，仅次于美国和日本，位于世界第三位。1995年，烧碱产量达496万吨，其中用离子交换膜电解法生产的达56.2万吨，占总产量的11.3。预计到2000年，烧碱年产量将达540万吨，其中用离子膜电解法生产的将达180万吨，占33.3。1.4蒸发器简介（1）蒸发室蒸发室一般都是圆柱形的筒体，其作用是提供物料汽化的空间和进行气液分离。 蒸发室一般都比较大，筒体上有料液进出口、二次蒸汽出口、视镜及仪表检测口。在筒体的上部设有汽液分离装置，其作用是分离二次蒸汽和二次蒸汽所夹带的料液泡沫以减少飞溅损失，是蒸发器的重要组成部分。蒸发过程中经常采用饱和蒸汽间壁加热的方法，通常把作热源用的蒸汽称

13、做一次蒸汽，从溶液蒸发出来的蒸汽叫做而次蒸汽。按二次蒸汽的利用情况可以分为单效蒸发和多效蒸发，若产生的二次蒸汽不加利用，直接经冷凝器冷凝后排出，这种操作称为单效蒸发。若把二次蒸汽引至另一操作压力较低的蒸发器作为加热蒸气，并把若干个蒸发器串联组合使用，这种操作称为多效蒸发。多效蒸发中，二次蒸汽的潜热得到了较为充分的利用，提高了加热蒸汽的利用率。（2）加热室加热室为一列管式换热器，其作用是把加热蒸汽的汽化潜热传递给料液，在蒸发器的换热管内走物料，在换热器壳体内走加热蒸汽。其下部有冷却水出口，上下都有排放不凝气出口。（3）循环管蒸发器的循环系统的重要组成部分，是料液进行循环，改善传热工艺的重要装置，

14、自然循环性蒸发器仅有循环管，强制循环蒸发器有循环管和循环泵。（4）沉降室沉降室位于蒸发室的最下面，圆锥形。其作用是为析出的氯化钠晶体提供沉降空间。在结晶器底部开有采盐口，以便从这里抽出沉降的盐浆。1.5外加热式强制循环蒸发器的优点外加热式强制循环蒸发器的蒸发流程有很多的优点。首先，它的工艺要求简单，且操作比较容易。在生产30%的碱液时，材质无特殊要求，采用强制循环泵改善蒸发器的流动状况，强制循环速度大形成的推动力大，传热效率高，生产能力大，由于是外加热式的，所以其换热面积也就大，可以进一步增大其生产量。其次，从蒸发室锥形底出来的料液可以再重新送入加热室加热，然后再进入蒸发室蒸发，由于采用外部动

15、力来克服循环阻力，形成循环的推动力大，料液的循环速度大，传热效率高，生产能力大，但动力消耗也大。第二章 结构的选型及材料的选择2.1结构选型2.1.1圆筒结构的选择圆桶是压力容器用以储存物料或完成化学反应的主要压力空间，由于圆筒的承压效果好，结构简单便于制造，所以使用圆筒。2.1.2椭圆形封头的选择封头的形式主要有以下几种：半圆形封头：制造过程中直径小时整体难冲压，直径大时用瓣冲压后焊接工作量太大。蝶形封头 ：两曲面连接处应力高于其他处，受力状况不佳。球冠形封头：球面与圆筒连接处没有转角过度，有很大的不连接应力。椭圆形封头：直边段的作用是避免封头和圆筒的连接焊缝处出现径向曲率半径突变，以改变焊

16、缝的受力状况，封头椭圆部分径线曲率变化平滑，应力分布均匀，深度比半球形封头小得多，易冲压成型。综合考虑后选择椭圆形封头。2.1.3锥壳的选择锥壳的结构形式有利于固体颗粒、悬浮物、粘稠液体的排放，蒸发室下端为烧碱的出料口，浓度较高，故选择锥壳。2.1.4支座的选择蒸发室支座：选用耳式B型支座、长臂、带垫板、筋板和底板材料为Q235-A,垫板材料与容器材料相同。其优点是简单轻便，但对容器会产生较大的局部应力，因此在容器较大或容器壁较薄时应该加一块垫板。支承加热室和循环管：选用耳式B型，由于加热室冷热流体温差较大，壳壁受力不均匀，因此需要弹簧支撑架来调节。支承弯头的支座：选用支承式支座，当容器较大或

17、器壁较薄时，应该加一块垫板。2.1.5汽液分离装置的选择汽液分离装置是分离二次蒸汽与碱沫的装置，以减少飞溅损失，是蒸发器的重要组成部分。本设计采用旋流分离器，这种分离器能使蒸汽得到一定的旋转速度，依靠离心力来进行汽液分离。2.1.6膨胀节的选用膨胀节是一种有一定自由伸缩度的弹性元件，能有效的补偿轴向的弹性变形作用。本设计选用U型膨胀节。2.2材料的选择对于本次设计的蒸发器，分析其介质，介质压力不太高，但是浓度较大，腐蚀性强。所以蒸发室筒体，循环管，加热室材料都选择耐腐蚀性的不锈钢0Cr18Ni10Ti，法兰材料采用Q235-A与0Cr18Ni10Ti复合材料。第三章 壁厚计算3.1筒体壁厚的计

18、算通体材料选用0Cr18Ni10Ti材料钢板标准厚度mm常温强度指标工作温度下许用应力 MPaMPa651300Cr18Ni10TiGB42372-60490205137137 表 3.1 由GB150-1998得内压筒体壁厚计算公式为式中：P 设计压力，MPa Di圆筒内直径，mm 设计温度下材料的许用应力，MPa 焊接接头系数，mm3.1.1蒸发室3.1.1.1蒸发室筒体： 参数的选取：设计压力 P=0.33MPa 其中P=1 圆筒内径焊缝系数采用双面焊对接焊缝，采用局部无损探伤。许用应力：蒸发室=108MPa壁厚附加量： =其中：钢板或钢管的厚度负偏差，取=0.9mm 腐蚀裕度，由于料液

19、腐蚀程度较大，取=1mm则=0.9+1.0=1.9mm=4.13mm考虑筒体腐蚀裕度后，通体壁厚=4.13+1.9=6.12mm向上圆整得3.1.1.2蒸发室下锥体：蒸发室下锥体选用大端折边锥壳，取半锥顶角=301. 封头大端：（1） 过渡段厚度：由于大端带折边锥壳的过度段转角半径r应不小于封头大端内径的10%且不小于该过渡段厚度的3倍，所以选择r=10%=240mm，查GB150-1998表7-4中查得K=0.7554所以 =3.11mm（2） 与过渡段相接处的厚度其中f为系数，有GB150-1998查得f=0.5619取两者中的较大值考虑壁厚附加量C后，圆整得2. 封头小端： 采用小端无折

20、边结构，而 30 由GB150-1998钢制压力容器中图7-13得需要在其连接处进行加强。 由公式可求得壁厚 其中 Q是应力增值系数，由GB150-1998钢制压力容器中图7-14查得Q=2.8 锥型封头小端内直径 =1000mm 所以=4.62mm 考虑壁厚附加量C, =4.62+1.9=6.61mm 圆整得3. 锥壳厚度 其中 =30 锥壳大端计算内直径 由公式得 考虑壁厚附加量C后， 圆整后得 综合取锥型封头壁厚由公式可求得壁厚考虑壁厚附加量后，圆整后得 3.1.1.3蒸发室壁厚计算 蒸发室顶部封头采用标准椭圆形封头，其壁厚公式由GB150-1998钢制压力容器中查得1. 蒸发室顶部封头

21、考虑壁厚附加量圆整后由JB/T4746-2002钢制压力容器用封头选取蒸发室顶部封头尺寸如下：名称公称直径曲面高度直边高度容积V质量Kg蒸发室上封头2400mm640mm25mm1.9905502.2 表3.22. 蒸发室筒体考虑壁厚附加量圆整后得 3.1.2加热室壁厚计算加热室采用固定管板式换热器结构3.1.2.1加热室筒体 壁厚计算公式为 其中：加热室设计压力P=0.33MPa 加热室圆筒内直径 设计温度下的许用应力 焊缝系数 壁厚附加量C=1.9mm 则 考虑壁厚附加量 考虑到要在换热器圆筒上焊接支耳所以要把筒壁取厚一些，根据经验最后取3.1.2.2加热室上下锥体 下锥体静压力远大于上锥

22、体，因此只计算下锥体后，上锥体与下锥体取相同厚度即可。1. 锥壳厚度计算设计压力选取锥角锥壳大端内直径，锥壳小端内直径为600mm则有为焊接安装方便，圆整取2. 下锥体大端过渡段厚度：取r=200mm，由在GB150-1998钢制压力容器中查得K=0.5749考虑壁厚附加量为焊接安装方便，圆整取3. 与过渡段相连的锥壳厚度其中f由，GB150-1998钢制压力容器中查得f=0.5310考虑壁厚附加量为焊接安装方便，圆整取4. 下锥体小端查化工设备设计手册表5-14得Q=2.6则考虑壁厚附加量 为焊接安装方便，圆整取由以上计算可得锥体的名义厚度为3.1.2.3循环管 1. 根据结构要求，循环管内

23、径，材料为0Cr18Ni10Ti 由 设计压力 则 因为在循环管上焊接支耳和支承所以根据经验圆整后2.循环管下部锥体 选取30锥壳，大端内径600mm，小段内经400mm，均不带折边（1） 锥壳厚度计算（2） 锥壳大端厚度计算 再有查化工设备设计设计手册上卷 图5-11得Q=1.6（3） 锥壳小端厚度计算其中Q由 查化工设备设计设计手册上卷 图5-13得Q=2.7 取三中壁厚中的最大值 考虑壁厚附加量 圆整后取3.2开孔补强的计算 容器开孔后引起了强度削弱和应力集中，必须采用适当的措施，以使孔边的应力集中系数降低到某一允许值。本设计采用等面积补强法，补强原则是补强金属截面积必须等于或大于开孔所

24、减去的截面积。 3.2.1 蒸发室封头开孔补强3.2.1.1 蒸汽出口开孔补强 二次蒸汽出口 开孔计算直径 根据经验实际取接管厚度为10mm 补强金属截面积的计算由GB150-1998钢制压力容器P16得圆筒开孔所需的补强面积为式中：d开孔直径403.8mm 筒体开孔处的计算厚度0.66mm 接管名义厚度10mm C壁厚附加量 1.9mm 壳体开孔处的名义厚度 10mm 强度削弱系数 =1则有效补强范围：有效宽度 取两者中的最大值 则B=807.6mm有效高度 外侧高度 内侧高度 有效补强面积： 式中：壳体承受内外压所需设计厚度之外的多余金属面积 壳体开孔有效厚度 则： 式中：接管承受内外压所

25、需设计厚度之外的多余金属面积 查过程设备设计式4-84得结论时加热蒸汽出口不需补强3.2.1.2蒸发室上封头 开孔计算直径 开孔所需补强面积（1） 封头计算厚度 （2） 圆筒开孔所需的补强面积为：=式中：d开孔直径 403.8mm 筒体开孔处的计算厚度 接管有效壁厚 强度削弱系数 =1（3） 有效补强范围有效宽度 取两者较大值B=807.6mm 式中：壳体开孔处名义厚度 =10mm 有效高度 外侧高度 内侧高度 （4） 有效补强面积：式中：壳体承受内外压所需设计厚度之外的多余金属面积 壳体开孔有效厚度 则： 式中：接管承受内外压所需设计厚度之外的多余金属面积 式中：有效补强区内焊缝金属的截面积

26、（焊脚取10mm）有效补强面积由前文知A=1663.7 则开孔后不需要另行补强。3.2.1.3人孔补强 开孔计算直径 开孔所需补强面积（1） 封头计算厚度 （2） 圆筒开孔所需的补强面积为：= 式中：d开孔计算直径 503.8mm 筒体开孔处的计算厚度 接管有效壁厚 强度削弱系数 =1（3）有效补强范围有效宽度 取两者较大值B=1007.6mm 式中：壳体开孔处名义厚度 =10mm 有效高度 外侧高度 内侧高度 （4）有效补强面积：式中：壳体承受内外压所需设计厚度之外的多余金属面积 壳体开孔有效厚度 则： 式中：接管承受内外压所需设计厚度之外的多余金属面积 式中：有效补强区内焊缝金属的截面积（

27、焊角取10mm）有效补强面积由前文知A=2075.7 则开孔后不需要另行补强。 因为蒸发室其他开孔均比人孔开口要小，且蒸发室的设计压力较低，壁厚均是由刚度和稳定性决定的，其实际壁厚比按强度要求计算的壁厚大得多，不进行补强也是安全的，所以蒸发室其他孔不需要另行补强。3.2.2加热室蒸汽进口开孔补强1. 加热室蒸汽进口开孔补强 蒸汽进口开孔 开孔计算直径 开孔所需补强面积（1） 壳体计算厚度（2） 圆筒开孔所需的补强面积为：= 式中：d开孔直径 253.8mm 筒体开孔处的计算厚度 接管有效壁厚 强度削弱系数 =1（3） 有效补强范围有效宽度 取两者较大值B=507.6mm 式中：壳体开孔处名义厚

28、度 =10mm 有效高度 外侧高度 内侧高度 （4） 有效补强面积：式中：壳体承受内外压所需设计厚度之外的多余金属面积 壳体开孔有效厚度 则：式中：接管承受内外压所需设计厚度之外的多余金属面积 式中：有效补强区内焊缝金属的截面积（焊角取6mm）有效补强面积由前文知A=344.15 则开孔后不需要另行补强。2. 加热室与蒸发室连接筒体处的开孔及开孔补强 开孔计算直径 开孔所需补强面积（1） 蒸发室壳体计算厚度（2） 圆筒开孔所需的补强面积为：= 式中：d开孔直径 603.8mm 筒体开孔处的计算厚度 接管有效壁厚 强度削弱系数 =1（3） 有效补强范围有效宽度 取两者较大值B=1207.6mm

29、式中：壳体开孔处名义厚度 =10mm 接管的名义厚度 =10mm 有效高度 外侧高度 内侧高度 （4） 有效补强面积：式中：壳体承受内外压所需设计厚度之外的多余金属面积 壳体开孔有效厚度 则： 式中：接管承受内外压所需设计厚度之外的多余金属面积 式中：有效补强区内焊缝金属的截面积（焊角取10mm）有效补强面积由前文知A=2487.7 则开孔后不需要另行补强。3.3水压试验校核对蒸发室、加热室、循环管进行水压试验校核。3.3.1 水压试验压力的确定容器做成后必须进行压力试验，其项目和要求必须在图样中注明。压力试验一般采用水压试验。由GB150-1998钢制压力容器3.8.11试验压力按式确定式中

30、：设计压力 试验温度下材料的许用应力 设计温度下材料的许用应力由BG150-1998钢制压力容器得=137MPa对于蒸发室 对于加热室及循环管 1. 蒸发室 两者中取较大值=0.43MPa2. 加热室管程壳程 且 取大值 管程 壳程3. 循环管3.3.2应力校核由GB150-1998钢制压力容器3.8.2查得圆筒的薄膜应力按式计算式中：圆筒的内直径 试验压力 圆筒的有效厚度1. 蒸发室由GB150-1998钢制压力容器查得试验温度下材料的屈服极限 则由以上计算可知，则水压试验安全。2. 加热室由以上计算可知，则水压试验安全。3. 循环管由以上计算可知，则水压试验安全。 第四章 U型膨胀节的选用

31、及应力计算4.1U型膨胀节的选取：1. 加热室膨胀节的选用：查GB16749U型膨胀节选ZDL DN700 材料0Cr18Ni10Ti 所选膨胀节尺寸如下：公称直DN mm波根外径mm波高h mm圆弧半径R mm壁厚 mm质量m Kg700710125355.035.5 表4.12. 与循环管相连接的膨胀节选 ZDL DN600 材料0Cr18Ni10Ti 所选膨胀节尺寸如下：公称直DN mm波根外径mm波高h mm圆弧半径R mm壁厚 mm质量m Kg700710125355.035.5 表4.24.2膨胀节应力的计算由GB151-1998钢制压力容器得膨胀节各种应力的计算（内压）直边段周向

32、薄膜应力:加强圈周向薄膜应力:U型管周向薄膜应力:U型管径向薄膜应力:U型管径向弯曲应力:位移应力：U型管径向薄膜应力: U型管径向弯曲应力: 式中符号及参数的说明：U型管直边段长度 50mm设计温度下U型管材料的弹性模量 = 腐蚀余量 由化工设备设计手册图9-52查得 =2.83由化工设备设计手册图9-51查得 =1.12由化工设备设计手册图9-50查得 =0.48设计压力 U型管直边段与膨胀节内径 膨胀节的平均直径 膨胀节直边段平均直径膨胀节直边段外直径 成型后膨胀节一层材料的最小有效厚度 室温下膨胀节材料的弹性模量 系数 当1时，取=1 U型管管壁的层数 膨胀节一个波的轴向弹性刚度 膨胀

33、节一个波的轴向位移 代入数据得： 组合应力： 由GB150-1998钢制压力容器表2-5查得，所有内压均应小于此值，校核疲劳寿命 式中：疲劳寿命的温度修正系数 膨胀节操作温度下限时材料的弹性模量 膨胀节操作温度上限时材料的弹性模量 则： 疲劳寿命安全系数； 操作循环次数应小于23954.3，在这种条件下所选膨胀节合格。第五章 加热室5.1 结构尺寸参数管板兼做法兰，不带膨胀节；换热器公称直径DN700，即；管箱法兰采用JB4702-2000乙型平焊法兰，DN为700mm螺柱数量 ； 螺柱规格M24螺柱有效随载面积 图5.1所选法兰尺寸：mm符号PNMPaDND1D2D3D4HD尺寸1.6700

34、815776766753164627200860 表5.1 由化工设备标准手册-化工设备零部件（第二卷）查得： 垫片采用石棉橡胶垫圈 垫片尺寸 垫片接触面宽度 基本密封宽度，查GB150-1998表9-1 ， 由换热器设计手册（钱颂文）表1-2-7查得换热器的圆筒公称直径为700mm的配套换热管的数据如下：换热面积换热器公称直径mm换热管长度mm管程流通面积中心排管数计算换热面积管子总数管间距mm12070045000.123021122.6355 32 表5.25.2 受压元件材料及数据以下数据查自GB150-1998 钢制压力容器圆筒材料：0Cr18Ni10Ti查表4-1, 130设计温度

35、下材料的许用应力查表4-1, 65设计温度下材料的许用应力查表F5，130该金属温度下弹性模量 查表F6，130金属温度下平均线性膨胀系数 换热管材料：0Cr18Ni10Ti查表F2，65设计温度下许用应力查表F5，65设计温度下金属弹性模量管板材料：0Cr18Ni10Ti查表4-7，常温下许用应力65设计温度下的许用应力130设计温度下的许用应力垫片材料：石棉橡胶板查表9-2，垫片系数m=2 比压力y=11MPa5.3 平盖计算 垫片压紧力作用中心圆直径当时 螺柱载荷：预紧状态下需要的最小螺柱载荷：操作状态下需要的最小螺柱载荷 螺柱面积Am：预紧状态下需要的最小螺柱面积操作状态下需要的最小螺

36、栓面积 需要的螺柱面积 实际使用的螺柱总截面积 螺柱设计载荷W 操作状态下螺柱设计载荷 垫片压紧力的力臂5.4 管板计算换热管稳定许用压应力换热管的回转半径i换热管受压失稳当量长度系数所以 合格。壳程圆筒内直径横截面积 管板开孔后的面积 系数圆筒壳壁金属横截面积 管板布管区面积管板布管区的当量直径管板布管区的当量直径与管程圆筒内径之比管板延长部分形成的凸缘宽度基本法栏力力矩 式中：垫片压紧力的力臂 常温下螺柱的许用应力 需要的螺柱面积螺柱中心至力作用位置处的径向距离 螺柱中心至力作用位置处的径向距离 作用于法兰内径截面上的流体静压轴向力 法兰垫片压紧力流体静压总轴向力与作用于法兰内径截面上的流

37、体静压轴向力之差 法兰操作力矩 系数，按和查GB151-1999图26 =22/700=0.031 =46/700=0.066查得=0.0024管箱圆筒与法兰的旋转刚度参数 由和查GB151-1999图26得壳体法兰与圆筒的旋转刚度参数 旋转刚度参数管束模数旋转刚度无量纲参数系数Y按GB150-1998，查表9-5得Y=9.4管板第一弯矩系数，按和查GB151-1999图27得=0.31管板第二弯矩系数，按和Q查GB151-1999图28得=1.95系数按K和查GB151-1999图29得=3.8系数按K和Q查GB151-1999图30得=0.0038系数系数法兰力矩折减系数管板边缘力矩变化系

38、数 法兰力矩变化系数5.5 壳程压力作用下危险组合按照GB151 管壳式换热器的管板计算程序，分别对只有管程压力作用的情况以及只有壳程压力作用的情况下分为考虑膨胀差和不考虑膨胀差等四种危险组合工况对管板的各种应力进行强度校核计算。 1、第一种计算工况（壳程压力作用下无温差的工况）：Ps=0.33MPa Pt=0.0MPa 不记入热膨胀差。 =0.0 ； =0.0当量组合压力 Pc=Ps-Pt(1+)=0.33MPa有效压力组合 Pa=-+Ett =6.760.33=2.23MPa基本法兰力矩系数m=0.041 管板边缘力矩系数=m+0.041+1.87=0.045 管板边缘剪切系数= =25.280.045=1.14管板总弯矩系数1.18 =0.18