立式热虹吸式再沸器毕业设计(3)

?n??pcDi2?????0.5pct?c?2.80.3?5002?113?0.85?0.5?0.3 (2-15)

?3.58mm由于管箱壁厚取6mm 故封头厚度圆整取6mm

在此情况了压力试验一般都满足要求 标准椭圆形封头结构形式如图4

图4 标准椭圆形封头结构

2.4、管箱结构

2.4.1 管箱结构尺寸确定

管箱的作用是把由管道来的管程流体均匀分布到各传热管和把管内流体汇集在一起送出，本设计采用单程换热器，其结构如图5

图5 管箱结构形式

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管箱所要确定的尺寸主要是由排管图确定的分程隔板位置尺寸，由壳程直径决定的管箱直径以及管箱长度尺寸，管箱长度尺寸的确定是以保证流体分布均匀、流速合理以及强度因素来限定最小长度，而已制造安装方便来限制最大长度的。还要求管箱上各相邻焊缝之间距离大于或等于4s，且应大于或等于50mm，s为管箱壁厚，单程管箱采用轴向接管时，接管中心线上的管箱长度应大于或等于接管内径的1/3. 即 Lgmin?1503mm?50mm (2-16)

综合考虑管箱应有足够空间来均匀输送流体，由标准椭圆形封头曲面高度

h1?125mm，直边高度为25mm，质量为14.57kg

取Lg?400mm，则管箱筒节长为250mm

2.4.2 管箱法兰

换热器常采用的法兰结构形式为：平焊法兰及对焊法兰。法兰封面形式：平面、凸凹面和榫槽面。

法兰的结构形式和密封面形式，应根据使用介质、设计压力、设计温度、公称直径等因素来决定。 设备法兰标准有： JB/T 4701 甲型平焊法兰 JB/T 4702 乙型平焊法兰 JB/T 4703 长颈对焊法兰

甲型平焊法兰选用的压力范围为0.25～1.6MPa ,乙型平焊法兰选用的压力范围为0.25～4MPa，长颈对焊法兰选用的压力范围为0.6～6.4MPa。法兰尺寸如表1-5

表1-5甲型平焊法兰系列尺寸/mm

公称直径DN 500

法兰 螺柱 D D1 D2 590 555 D3 545 11

D4 542 ? d 规格 数量 630 35 23 M20 20

根据设计条件，管箱法兰选取甲型平焊法兰，如图6

图6 管箱法兰结构

2.4.3 垫片

设备垫片标准主要有：

JB/T 4704 非金属软垫片 JB/T 4705 缠绕垫片 JB/T 4706 金属包垫片

一般情况下非金属软垫片适用于甲型平焊法兰、乙型平焊法兰、长颈对焊法兰，法兰密封面形式为光滑密封面和凹凸密封面，缠绕垫片适用于乙型平焊法兰、长颈对焊法兰，法兰密封面形式为光滑密封面、凹凸密封面、榫槽密封面。金属包垫片适用于乙型平焊法兰和长颈对焊法兰，法兰密封面形式为光滑密封面、凹凸密封面、榫槽密封面。

垫片的外径D、内径d，按相应垫片标准选取。也可按所选用的法兰的密封面形式、尺寸定取，这时可由公称直径定垫片的内径d，在参考标准给出的法兰垫片宽度求得垫片外径D。

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垫片的选择要综合考虑操作介质的性质、操作压力、操作温度以及需要密封程度，对垫片本身要考虑垫片性能，压紧面形式，螺栓力大小以及拆装后复用的次数，对高温高压的情况一般多采用金属垫片，中温中压可采用金属与非金属组合式或非金属垫片，中、低压情况多采用非金属垫片，高真空或深冷温度下以采用金属垫片为宜。

根据条件要求，再沸器属于低压容器，根据工作压力0.3MPa，工作温度130oc，所以采用密封垫圈宽20mm的石棉橡胶垫片（平形），厚度为3mm。

2.5、固定管板计算

管板比起圆平板其受力复杂得多，且这些力往往难以估计，本设计采用BS法计算管板强度，BS法是把管板当作承受均布载荷且放置在弹性基础上的圆板，计入孔削弱的影响，计算最大弯曲应力，

管板孔直径和允差如下表1-6

表1-6换热管和管板孔直径允许偏差/mm 换热管 允许偏差 管板 允许偏差 管孔直径 外径 Ⅰ级 Ⅱ级 Ⅰ级 Ⅱ级 Ⅰ级 Ⅱ级 +0.15 10 14 19 25 ?0.15 ?0.20 10.20 10.30 14.25 14.40 ?0.20 ?0.40 19.25 19.40 25.25 25.40 +0.15 +0.20 又要求知，本设计压力属低压，故选用Ⅱ级 管板采用Q235-B，换热管采用20号碳素钢

假设管板厚度取 b=35mm 总换热换管数量 n=121 一根管壁金属的横截面积为

a??4(d0?d1)?22?4?(25?21)mm222?144.44mm (2-17)

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开孔强度削弱系数（单程） ??0.4 两管板间换热管有效长度L估取2000mm 计算系数K

K2?1.32Dib50035na?Lb121?144.440.4?2000?35?1.32?14.9 (2-18)

则K=3.86

按管板简支考虑，依K值查图4-45、图4-46、图4-47得 G1?2.9 G2??0.66 G3?2.8 又查得Q235-B和20号钢的弹性模量为 Es?2.06?105MPa Et?2.0?105MPa

筒体壳壁金属的横截面积

B??(Di??)??3.14?(500?8)?8mm2?1.3?10mm42 (2-19)

筒体内径截面积

A??4Di?23.144?500mm22?1.9625?10mm52 (2-20)

管板上管孔所占的总截面积

C?n?d042?121?3.14?25.4042mm2?5.9366?10mm (2-21)

42则管子与筒体刚度比

Q?EtnaEsB?2?10?121?144.442.06?10?1.3?10??545?1.3 (2-22)

(2-23)

系数??系数??naA?CA?CA121?144.44196250?59366196250?59366196250?0.128?0.7 (2-24)

查得筒体、管子的线膨胀系数为

as?14?10?6/c at?13?10??6/c

?则换热管与壳体总膨胀差为

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