浮头换热器毕业设计-说明书 - 图文(6)

辽宁石油化工大学

选用标准椭圆形封头，故??1，且同上

??1

C1?0;C2?2mm，则计算厚度为： C1?0;C2?2mm

?h'???cDi2?????0.5?ct? 1?2.5?700?7.04mm；

2?125?1?0.5?2.5?h'?7.04mm

设计厚度?dh'??h?C2?7.04?2?9.04mm；

名义厚度?nh'??dh'?C1???9.04?0???10mm（?为向上圆整量）；

经检查，???没有变化，故合适。

t

?dh'?9.04mm ?nh'?10mm

查JB/T4746—2002《钢制压力容器用封头》可得封头的型号参数如下：

表3-2 DN700标准椭圆形封头参数

DN(mm) 总深度H(mm) 内表面积A(㎡) 容积(m3) 封头质量（㎏） 700 200 0.5861 0.0545 41.3 短节部分的厚度同封头处厚度，为10mm。

3.2 开孔补强计算

在该台浮头式换热器上，壳程流体的进出管口在壳体上，管程流体则从前端管箱进入，而后端管箱上则有排污口和排气口，因此不可避免地要在换热器上开孔。开孔之后，出削弱器壁的强度外，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，会给换热器的安全操作带来隐患。因此此时应进行开孔补强的计算。

由于管程与壳程出入口公称直径均为150mm，按照厚度系列，可选接管的规格为?159?8，接管的材料选为20号钢。 3.2.1 壳体上开孔补强计算 3.2.1.1 补强及补强方法判别：

①补强判别：根据GB150表8-1，允许不另行补强的最大接 管外径是?89mm，本开孔外径为159mm，因此需要另行考虑 其补强。

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Di?300mm， d?154mm 2

满足等面积法开孔补强计算的适用条件，故可用等面积法进

行开孔补强计算。

3.2.1.2 开孔所需补强面积计算：

t???n86 强度削弱系数fr???0.688mm； tfr?0.688mm ???125②开孔直径d?di?2C?150?2?2?154mm? 接管有效厚度?et??nt?C?8?2?6mm； 开孔所需补强面积按下式计算：

?et?6mm

A?962.2mm2

A?d??2??et(1?fr)?154?6.1?2?6.1?6?(1?0.688)； ?962.2mm23.2.1.3 有效补强范围 ①有效宽度B：

B?308mm

?2d?2?154?208mm?B?max???308mm

d?2??2??154?2?10?2?8?190mmnnt??

②有效高度：

（a）外侧有效高度h1为：

??nt?154?8?35.1mm??d??h1?min?h1?35.1mm ??35.1mm；

??实际外伸长度?200mm??

（b）内侧有效高度h2为：

??nt?154?4.5?35.1mm??d?? h2?min?h2?0mm ??0mm；

???实际内伸长度?0mm?

3.2.1.4 有效补强面积

①壳体多余金属面积：

?e?8mm

壳体有效厚度：?e??n?C?10?2?8mm; 则多余的金属面积A1为：

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A1?(B?d)(?e??)?2?et(?e??)(1?fr)?(308?154)?(8?6.1)?2?6?(8?6.1)?(1?0.688)； ?285.5mm②接管多余金属面积： 接管计算厚度：

A1?285.5mm

2.5?150?t???2.2mm； t2???n???c2?86?1?2.5 接管多余金属面积A2：

?cdi?t?2.2mm

A2?A2h?2h1(?et??t)fr?2h2(?et?C2)fr?2?35.1?(6?2.2)?0.688?0?178.2mm2③接管区焊缝面积（焊脚取为6mm）：

1A3?2??6?6?36mm；

2；

A2?178.2mm2

A3?36mm

④有效补强面积：

Ae?A1?A2?A3?285.5?178.2?36?500mm；

3.2.1.5 另需补强面积

Ae?500mm

A4?A?(A1?A2?A3)?962.2?500?462.2mm2； 拟采用补强圈补强

根据接管公称直径DN150，参照JB/T4736-2002补强圈标准选取补强圈的外径D2?300mm，内径D1?164mm（选用E型坡口）。因为B?308?D2，则补强圈在有效补强范围内。 补强圈的厚度为：

A4?462.2mm2

D2?300mm D1?164mm

?'?A4462.2??3.4mm ；

D2?D1300?164?'?3.4mm

考虑钢板负偏差并经圆整，取壳体和管箱上补强圈的名义厚度为6mm，即?n?6mm。 3.2.2 前端管箱开孔补强计算

'?n'?6mm

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3.2.2.1 补强及补强方法判别：

①补强判别：根据GB150表8-1，允许不另行补强的最大接 管外径是?89mm，本开孔外径为159mm，因此需要另行考虑 其补强。

②开孔直径dh?di?2C?150?2?2?154mm?

Di?300mm， dh?154mm 2满足等面积法开孔补强计算的适用条件，故可用等面积法进 行开孔补强计算。

3.2.2.2 开孔所需补强面积计算：

???n 强度削弱系数frh?t???t86??0.688mm； 125frh?0.688mm

接管有效厚度?et??nt?C?8?2?6mm； 开孔所需补强面积按下式计算：

?et?6mm

Ah?dh?h?2?h?et(1?fr)?154?6.03?2?6.03?6?(1?0.688)； ?951.2mm23.2.2.3 有效补强范围 ①有效宽度：

Ah?951.2mm2

?2dh?2?154?208mm?Bh?308mm

Bh?max???308mm?dh?2?n?2?nt?154?2?10?2?8?190mm?

②有效高度：

（a）外侧有效高度h1为：

??nt?154?8?35.1mm??dh??h1h?min???35.1mm；

???实际外伸长度?200mm?

h1h?35.1mm

（b）内侧有效高度h2为：

??nt?154?8?35.1mm??dh?? h2h?min???0mm；

?实际内伸长度?0mm???h2h?0mm

3.2.2.4 有效补强面积 ①管箱多余金属面积：

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管箱有效厚度：?he??hn?C?10?2?8mm; 则多余的金属面积A1为：

?he?8mm

Ah1?(Bh?dh)(?he??h)?2?et(?he??h)(1?frh)?(308?154)?(8?6.03)?2?6?(8?6.03)?(1?0.688)； ?296mm②接管多余金属面积： 接管计算厚度：

Ah1?296mm

?t??cdi2???n???ct?2.5?150?2.2mm；

2?86?1?2.5?t?2.2mm

接管多余金属面积A2：

Ah2?2h1h(?et??t)frh?2h2h(?et?C2)frh?2?35.1?(6?2.2)?0.688?0?178.2mm2③接管区焊缝面积（焊脚取为6mm）：

1Ah3?2??6?6?36mm；

2；

Ah2?178.2mm2

Ah3?36mm

④有效补强面积：

Ahe?Ah1?Ah2?Ah3?285.5?178.2?36?510.2mm； 3.2.2.5 另需补强面积

Ah4?Ah?(Ah1?Ah2?Ah3)?951.2?510.2?441mm2 拟采用补强圈补强

Ahe?510.2mm

Ah4?441mm2

根据接管公称直径DN150，参照JB/T4736-2002补强圈标 准选取补强圈的外径D2?300mm，内径D1?164mm（选用E 型坡口）。因为B?308?D2，则补强圈在有效补强范围内。 补强圈的厚度为：

D2?300mm D1?164mm

?h'?Ah4441??3.24mm；

D2?D1300?164?h'?3.4mm

考虑钢板负偏差并经圆整，取壳体和管箱上补强圈的名义厚

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