浮头式换热器E201设计(9)

?b---钢材标准抗拉强度下限值，MPa; ?s---刚才标准屈服点，MPa;

?-----焊接接头系数。

3.7.2 补强的判断方法

壳体开孔满足下述全部要求时，可不另行补强：

a) 设计压力小于或等于2.5MPa；

b) 两相邻开孔中心的间距应不小于两孔直径之和的两倍； c) 接管公称外径小于或等于89mm； d) 接管最小壁厚满足表3.1要求。

本设计中开孔外径d=273mm，不满足上述要求，故需考虑另行补强。

3.7.3 筒体开孔所需的补强面积

开孔直径：di =273-2×9=255mm；

本圆筒开孔直径： d =di+2C=255+2×2=259mm；

表3.1 mm

接管公称外径 最小壁厚 注 1 钢材的标准抗拉强度下限值?b>540MPa时，接管与壳体的连接宜采用全焊透的结构型式。 2 接管的腐蚀裕量为1mm。 接管材料：20号钢；

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25 32 38 3.5 45 48 57 65 76 89 4.0 5.0 6.0 在200 ℃时， 20号钢的许用应力 [?]=123MPa； 圆筒和补强圈的材料：16MnR ；

在200 ℃时， 16MnR的许用应力 [?]t =170MPa； 圆筒的计算厚度?：

??PCDi2??2?10002?170?0.85?2t

??t?PC??6.97mm对于安放式接管取 fr=1.0 接管有效厚度?et为：

?et??nt?C?9?2?7mm

开孔所需补强面积：

A=d?+2?et (1-fr)=259?6.97+0=1805.23mm2

3.7.4 有效补强范围

a. 有效宽度B：

B=2d=2?259=518 mm B=d+2?n+2?取两者中最大值，故取 B=518 mm b.外侧有效高度h1：

h1=d?nt=259?9=48.28 mm h1=0

取两者中最大值，故取h1=48.28 mm。 c.内侧有效高度：

h2=d?nt=259?9=48.28 mm

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nt=259+28+18=327 mm

h2=0

取两者中最小值，故h2=0。

3.7.5 有效补强面积

a. 筒体多余金属面积 筒体有效厚度?e：

?e??n?C?14?2?12

A1-壳体有效厚度减去计算厚度之外的多余面积，mm2

A1 =（B-d）（?e- ?）-2 ?et（1-fr） = (518-259) ? (22-6.97)-0 = 3892.77 mm2

注：对于安放式接管fr=1.0 b. 接管多余金属 接管计算厚度?t：

? t ? PCdi2??

?n?t?PC?2?2592?123?0.85?2?2.5mm接管有效厚度减去计算厚度之外的多余面积A2：

A2 = 2h1(?et -?t)fr+2h2(?et-C2)fr

=2?48.28（7-2.5）?1.0+0 =434.52 mm2

焊缝金属截面积A3： 焊脚高度取9.0 mm

A3=2? ?9.0?9.0=81m2

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1

有效补强面积Ae：

Ae=A1+A2+A3=3892.77+434.52+81=4408.29mm

因为A≦Ae，则开孔不另需补强。

2

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4结 论

本设计参阅了大量的相关书籍和资料，并严格依照GB 150-1998《钢制压力容器》和GB 151-1999《管壳式换热器》的规定进行相应的计算。在设计过程中，其结构的选择，要考虑到总体结构的特点，而对相应结构的优缺点进行对比而选择，对选定的结构进行强度校核和水压试验。

提高传热效率和抗腐蚀的材料是炼油、化工等许多部门的要求。在能源日渐被消耗的今天，应在满足强度校核的条件下，尽可能的减少材料的消耗。在本设计中，对换热器的中存在的问题进行了解决和对结构进行了最优的选择，但设计

可能存在一些缺陷，需要进一步的探索和研究，望老师给与指正。

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