立式热虹吸式再沸器毕业设计(5)

其中??11.2?10?6?c?1 E?0.2?106MPa ?t?35?c

As??D?n?3.14?500?8mm2?12560mm2 (2-32) At??(d0?di)?n22?3.14?(25?21)?12122mm2?17477.24mm (2-33)

244则

F.2?10?6?0.2?106?351?1112560?17477.24?12560?17477.24N (2-34)

?6?105N压力作用于壳体上的轴向力

FQAs2?A (2-35)

s?At其中

Q??2224[ps(D?nd0)?ndipt]?3.144[0.9?(5002?121?252)?121?212?0.3]N (2-36)

?1.36?105N则

5F2?1.36?10?1256012560?17477.24N?0.57?105N (2-37)

压力作用在管子上的轴向力

FQAt3?At?As?1.36?105?17477.2412560?17477.24N (2-38)

?0.79?105N则壳体最大应力

?F1?F2s?As?6?105?0.57?10512560MPa (2-39)

?52.3MPa 20

换热管最大应力

?t??F3?F1At0.79?10?6?1017477.2455MPa (2-40)

??29.8MPa又因2????ts?2?113?0.85MPa?192.1MPa (2-41）

?s?2????s

t故满足设计要求，本换热器不需要设置膨胀节

2.9、开孔补强设计

由于各种工艺和结构上的要求，不可避免地要在容器上开孔并安装接管，开孔以后，除削弱器壁的强度外，在壳体和接管的连接处，因结构的连接性被破坏，会产生很高的局部应力，给容器的安全操作带来隐患，因此压力容器设计必须充分考虑开孔的补强问题。

压力容器接管补强结构通常采用局部补强结构，主要有补强圈补强、壁厚补强和整锻件补强。而开孔补强设计准则有等面积补强和极限分析补强，一般设计都用等面积补强设计准则，

压力容器常常存在各种强度裕量，例如接管和壳体实际厚度往往大于强度需要的厚度，接管根部有填角焊缝，焊接接头系数小于1但开孔位置不在焊缝上，这些因素相当于对壳体进行了局部加强，降低了薄膜应力从而也降低了开孔处得最大应力，因此，对于满足一定条件的开孔接管，可以不予补强。

GB150规定，当在设计压力小于或等于2.5MPa的壳体上开孔，两相邻开孔中心的间距（对曲面间距以弧长计算）大于两孔直径之和的两倍，且接管公称直径小于或等于89mm时，只要接管最小厚度满足下表要求，就不另行补强，不另行补强尺寸如表1-7

表1-7不另行补强的接管最小厚度/mm

接管公称直径 25 最小厚度 32 3.5 38 45 48 57 65 76 89 6.0 4.0 5.0 21

所以依据标准，甲醇出口管?150?5需要进行开孔补强校核，

等面积补强设计方法主要用于补强圈结构的补强计算，基本原则就是使有效补强的金属面积等于或大于开孔所削弱的金属面积。

等面积补强法是以无限大平板上开小圆孔的孔边应力分析作为其理论依据，但实际的开孔接管时位于壳体而不是平板上，壳体总有一定的曲率，为减少实际应力集中系数与理论分析结果之间的差异，必须对开孔的尺寸和形状给予一定的限制。GB150对开孔最大直径做了如下限制

圆筒上开孔的限制，其内径Di?1500mm时，开孔最大直径d?d?520mm;当其内径Di?1500mm时，开孔最大直径d?1312Di，且。

Di，且d?1000mm开孔补强采用等面积补强法，由工艺设计给定的接管尺寸为?150?5，考虑实际情况选20号钢????130MPa，?150?5，C2?1。

接管计算厚度 ?t?PcD02?????Pct?0.3?1502?130?0.85?0.3mm?0.203mm (2-42)

接管有效厚度 ?et??nt?C1?C2?5?1?0.15?5?3.25mm (2-43) 开孔直径 d?di?2C?150?2?5?2?(1?5?0.15)?143.5mm (2-44) 接管有效补强宽度 B?2d?2?143.5mm?287mm

接管外侧有效补强高度 h1?d?nt?143.5?5mm?26.786mm (2-45) 需补强面积 A?d??143.5?0.78mm2?111.93mm2 (2-46) 可以作为补强的面积为

A1?(B?d)(?e??)?(287?143.5)(3.2?0.78)mm2?347.27mm22 (2-47)

2A2?2h1(?et??t)fr?2?26.786?(3.25?0.203)?1mm?163.23mm (2-48)

因A1?A2?347.27?163.23?510.5mm2?A?111.93mm (2-49) 故该接管补强的强度足够，不需要另设补强结构

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2.10、接管

（1）按要求取壳程进汽口管为?57?3

壳程出汽口管为?38?3 管程进口管为?89?4 管程出口管为?159?5 （2）接管伸出长度确定

接管伸出壳体（或管箱壳体）外壁的长度，主要考虑法兰形式、焊接操作条件、螺栓拆装，有无保温及保温厚度等因素决定，一般最短应符合下式

? l?h?h1???15其中h为接管法兰厚度，h1为接管法兰的螺母厚度，

为保温层厚度，l为接管伸出长度 接管法兰选用带颈平焊钢制管法兰 蒸汽进口法兰 SO50(B)-FF

冷凝水出口法兰SO32(B)-FF 甲醇进口法兰 SO80(B)-FF 甲醇出口法兰 SO150(B)-FF

则蒸汽进口伸出长度l1?20?10?8?15?53mm (2-50) 蒸汽出口伸出长度l2?18?10?8?15?51mm (2-51) 甲醇进口伸出长度l3?20?10?8?15?53mm (2-52) 甲醇出口伸出长度l4?24?10?8?15?57mm (2-53) 上述估算后应圆整到标准尺寸由表4-12PN?4.0MPa的接管伸出长度圆整

l1?150mm l2?150mm l3?150mm l4?200mm

（3）接管安装位置最小尺寸确定 不带补强圈L?d02?(b?4)?c (2-54)

为考虑焊缝影响，一般取c?3倍壳体壁厚且不小于50～100mm

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则蒸汽进口l1? 蒸汽出口l2?502302?39?4?87?149mm?39?4?87?139mm (2-55) (2-56)

接管安装结构尺寸如图11

图11 壳程接管安装位置

2.11、排气、排液

为提高传热效率，排除或回收工作残夜（气），凡不能借助其他接管排气、排液的换热器壳程和管程的最高、最低点，分别设置排气、排液接管，排气、排液接管的端部必须与壳体和管箱壳体内壁平齐。

立式换热设备，壳程的介质为蒸汽时，，排气可采用在筒体上部开设不小于16mm的孔，排液时在筒体底部开设小孔，排气管选用?20?3，排液管选用?20?3

换热管壳程排液口如图12，排汽口如图13

图12 换热管排液口

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