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1、9.2換熱器的設(shè)計(jì)與選型 921概述 換熱器是一種在不同溫度的兩種或兩種以上流體間實(shí)現(xiàn)物料之間熱量傳遞的節(jié)能設(shè) 備，是使熱量由較高的流體傳遞給溫度較低的流體，使流體溫度達(dá)到流程規(guī)定的指標(biāo)，以滿足 過(guò)程工藝條件的需要，同時(shí)也提高能源利用率的主要設(shè)備之一。對(duì)于迅速發(fā)展的化工、煉油等 工業(yè)生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，換熱器尤為重要。通常在化工廠的建設(shè)中，換熱器約占總投資的10~20%。在 石油煉廠中，換熱器約占全部工藝設(shè)備投資的35~40%。 換熱器包括過(guò)程流股的冷卻器，加熱器，塔的再沸器和冷凝器，以及不同溫位的工藝物流 相互進(jìn)行顯熱交換的換熱器。根據(jù)工藝要求掌握物料流量、溫度、壓力、化學(xué)性質(zhì)、物性參

2、數(shù) 等特性等，初步確定設(shè)計(jì)方案。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，主要考慮如下幾個(gè)方面的問(wèn)題。 1 )滿足工藝和操作的要求 設(shè)計(jì)出來(lái)的流程和設(shè)備首先要保證質(zhì)量，操作穩(wěn)定，這就必須配置必要的閥門(mén)和計(jì) 量?jī)x表等。并在確定方案時(shí)，考慮流體的流量，溫度和壓力變化時(shí)采取什么措施來(lái)調(diào)劑節(jié)，而 在設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，檢修應(yīng)方便。 2 )滿足經(jīng)濟(jì)上的要求 既能滿足工藝操作的要求，又使施工簡(jiǎn)便，材料來(lái)源容易，價(jià)格低。如果有廢熱可利 用，要盡量節(jié)省熱能，充分利用廢熱，或者采取適當(dāng)?shù)拇胧┻_(dá)到降低成本的目的。 3 )保證生產(chǎn)安全 在工藝流程和操作中若有爆炸，中毒等危險(xiǎn)性，要考慮安全措施。又如設(shè)備材料的強(qiáng) 度驗(yàn)算，除按規(guī)

3、定應(yīng)有一定的安全系數(shù)外，還應(yīng)考慮由于設(shè)備中壓力突然升高或者造成真空而 需要安裝安全閥 9.2.2 換熱器的分類(lèi) 1. 按工藝功能分類(lèi)：可分為冷卻器、加熱器、再沸器、冷凝器、蒸發(fā)器、過(guò)熱器、廢熱 鍋爐等。 2. 按傳熱方式和結(jié)構(gòu)分類(lèi)：可分為間壁傳遞熱量式和直接接觸傳遞熱量式，其中間壁傳 遞熱量式又可分為： ① 管殼式換熱器：固定管板式、浮頭式、填料函式、U型管式、滑動(dòng)管板式。 ② 板式換熱器：板翅式、螺旋板式、傘板式、波紋板式。 ③ 管式換熱器：空冷式、套管式、噴淋管式、箱管式。 ④ 液膜式換熱器：升降模式、括板薄膜式、離心薄膜式。 ⑤其他型式換熱器：板殼式、熱管等。 9

4、.2.3 換熱器選型標(biāo)準(zhǔn) 1 .溫度 冷卻水的溫度不宜高于60°C以免結(jié)垢嚴(yán)重；高溫端的溫差不應(yīng)小于20°C,溫端不應(yīng)小于5C;當(dāng)兩工藝流體之間進(jìn)行熱交換時(shí)，低溫端的溫差不應(yīng)小于20C；當(dāng)采用多管程、單殼程的管殼式換熱器，并用水作為冷卻劑時(shí)，冷卻劑的出口溫度不應(yīng)高于工藝流體的出口溫度。 在冷卻或冷凝工藝流體時(shí)，冷卻劑的入口溫度應(yīng)高于工藝流體中易結(jié)凍組分的冰點(diǎn)，一般 應(yīng)高于5C;當(dāng)冷凝帶有惰性氣體的工藝流體時(shí)，冷卻劑的出口溫度應(yīng)該低于工藝流體的露點(diǎn)， 一般低于5C;在冷卻反應(yīng)物時(shí)，為了控制反應(yīng)，應(yīng)維持反應(yīng)流體和冷卻劑之間的溫差不小于 10Co 2 .壓力降 管殼式換熱器工作時(shí)，增

5、加工藝流體的流速，可相應(yīng)增加傳熱膜系數(shù)，從而提高總的傳熱系數(shù)，使換熱器結(jié)構(gòu)更緊湊。但流速增加后將相應(yīng)增大換熱器的壓力降，從而加劇換熱器的磨 蝕和振動(dòng)破壞等；同時(shí)，壓力降的增大也使得換熱器運(yùn)行過(guò)程中的動(dòng)力消耗增大。因此，一般應(yīng)限制管殼式換熱器的最大壓力降，下面列出了允許的壓力降范圍。 表9-6換熱器壓力降允許范圍 工藝流體的壓力 允許的壓力降/MPa 真空 0.01 0.1-0.17 0.004-0.034 >0.17>0.034 3 .流體空間的選擇 ① 為了使管殼式換熱器正常而有效地工作，應(yīng)慎重地選擇流體的走向。 ② 當(dāng)兩流體溫差大，高溫流體一般走管程，可以節(jié)省保溫層

6、和減少殼體厚度。有時(shí)為了便 于高溫流體的散熱，也可以使高溫流體走殼程，單為了保證操作人員的安全，需設(shè)置保溫層。 ③ 較高壓力的流體走管程，以減少殼體厚度。 ④腐蝕性較強(qiáng)的流體宜走管程，以節(jié)省耐腐蝕材料。 ⑤較臟和易結(jié)垢的流體盡可能走管程，以便于清洗和控制結(jié)垢。如必須走殼程，則應(yīng)采取正方形排列，并采取可拆式（浮頭式、填料函式、U型管式）的換熱器。 ⑥黏度較大的流體應(yīng)走殼程，以得到較高的傳熱系數(shù)。 ⑦流M較小的流體應(yīng)走殼程，易使流體形成湍流狀態(tài)，從而增加傳熱系數(shù)。 9.2.4換熱器設(shè)計(jì)選型依據(jù) ?固定管板式換熱器型式與基本參數(shù)》 JB/T 4715 — 92 《立式熱虹吸式重

7、沸器型式與基本參數(shù)》 JB/T 4716 — 92 JB/T4718—92 JB/T4719—92 JB/T4720—92 U形管式換熱器型式與基本參數(shù)JB/T4717—92 《管殼式換熱器》GB151-1999 《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》化學(xué)工業(yè)出版社 《換熱器》化工設(shè)備設(shè)計(jì)全書(shū)化學(xué)工業(yè)出版社 《管殼式換熱器》GB151-1999 換熱器包括過(guò)程流股的冷卻器，加熱器，塔的再沸器和冷凝器，以及不同溫位的工藝物流相互 進(jìn)行顯熱交換的換熱器。根據(jù)工藝要求掌握物料流量、溫度、壓力、化學(xué)性質(zhì)、物性參數(shù)等特 性等，初步確定設(shè)計(jì)方案。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，主要考慮如下幾個(gè)方面的問(wèn)題。 1

8、)滿足工藝和操作的要求 設(shè)計(jì)出來(lái)的流程和設(shè)備首先要保證質(zhì)量，操作穩(wěn)定，這就必須配置必要的閥門(mén)和計(jì)量?jī)x表 等。并在確定方案時(shí)，考慮流體的流量，溫度和壓力變化時(shí)采取什么措施來(lái)調(diào)劑節(jié)，而在設(shè)備 發(fā)生故障時(shí)，檢修應(yīng)方便。 2 )滿足經(jīng)濟(jì)上的要求 既能滿足工藝操作的要求，又使施工簡(jiǎn)便，材料來(lái)源容易，價(jià)格低。如果有廢熱可利用， 要盡量節(jié)省熱能，充分利用廢熱，或者采取適當(dāng)?shù)拇胧┻_(dá)到降低成本的目的。 3 )保證生產(chǎn)安全 在工藝流程和操作中若有爆炸，中毒等危險(xiǎn)性，要考慮安全措施。又如設(shè)備材料的強(qiáng)度驗(yàn) 算，除按規(guī)定應(yīng)有一定的安全系數(shù)外，還應(yīng)考慮由于設(shè)備中壓力突然升高或者造成真空而需要 安裝安全

9、閥等。 925換熱管 1 .管徑 管子的尺寸和形狀對(duì)傳熱有很大影響。采用小管徑時(shí)，換熱器單位體積的換熱面積較大， 設(shè)備較緊湊，單位傳熱面積的金屬消耗量少，傳熱系數(shù)也高。據(jù)估算，將同直徑換熱器中的換 熱管由①25mm改為①19mm，其傳熱面積可增加40%左右，節(jié)約20%金屬以上；但增加了 制造難度，且小管子容易結(jié)垢，不易清洗。 表9-7為常見(jiàn)換熱管規(guī)格： 表9-7換熱管常用宜徑規(guī)格 碳素鋼、低合金鋼 ①19X2mm ①25X2.5mm ①32x3mm ①38x3mm 不銹鋼 ①19X2mm ①25X2mm ①32x2.5mm ①38x2.5mm 2.排列形式

10、 如圖9-5所示，換熱管在管板上的排列方式主要有正三角形、正方形和轉(zhuǎn)角正三角形、轉(zhuǎn) 角正方形。正三角形排列形式使用最為普遍，由于管距都相等，可以在同樣的管板面積上排列 最多的管數(shù)。但因管外不易清洗，其使用場(chǎng)合受到限制，主要適用于殼程介質(zhì)污垢少，且不需 要進(jìn)行機(jī)械清洗的場(chǎng)合。而采用正方形和轉(zhuǎn)角正方形排列的管束，能夠使管間小橋形成一條宜 線通道，便于管外機(jī)械清洗。 3.管間中心距 換熱管中心要保證管子與管板連接時(shí)，管殼有足夠的強(qiáng)度和剛度。管間需要清洗時(shí)還要留有進(jìn)行清洗的通道。換熱管中心距一般不小于1.25倍的換熱管外徑，常用的換熱管中心距如圖所示。 表9-8常用換熱管中

11、心距 換熱管外徑/mm 12 14 19 25 32 38 45 57 換熱管中心距/mm 16 19 25 32 40 48 57 72 4?管長(zhǎng) 在滿足換熱面積和設(shè)計(jì)要求的條件下，盡M選用較短的管子，以降低壓降。 5 ?管程數(shù) 管程數(shù)增加，管內(nèi)流速增加，傳熱系數(shù)增加，但不選用過(guò)高的管程數(shù)，以免壓力降過(guò)大， 一般選在1?2。 6 .換熱面積 有些物流所需的換熱面積大，采用多個(gè)換熱器并聯(lián)，而不采用串聯(lián)，避免壓力降過(guò)高，影 響傳熱系數(shù)。 對(duì)于工藝物流間的換熱，留有25?40%的余對(duì)于工藝物流與公用工程間的換熱，留 有15?30%的余對(duì)于

12、操作相對(duì)穩(wěn)定的換熱留有余M可相對(duì)較少。 8 .密封條數(shù) 按照換熱器設(shè)計(jì)建議，每五排管設(shè)置一對(duì)密封條。 9 .折流板 折流板數(shù)目和間距按照《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》的推薦值設(shè)定。 表9-9折流板間距常用數(shù)值 公稱直徑DN 管長(zhǎng) 折流板間距 <500 <3000 100 200 300 450 600 4500~6000 -- 600~800 1500~6000 150 200 300 450 600 -- 900~1300 <6000 -- 200 300 450 600 -- 7500,9000 750 1400~1600

13、 6000 -- -- 300 450 600 750 7500,9000 -- 1700~1800 6000~9000 -- -- -- 450 600 750 表9-10折流板數(shù)目 DN/mm 數(shù)量/對(duì) 500 1 500~1000 2 >1000 >3 10 2.6具體設(shè)計(jì)過(guò)程 F面以BTX預(yù)熱器（2）為例進(jìn)行換熱器的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)參數(shù)： 表9-11換熱器E0202物流參數(shù) 1TW 殼程 物質(zhì) 高溫高壓蒸汽 BTX 定性溫度 130+125.46 T==127.73C 25+115T=-=70C2 質(zhì)量

14、流量 qm=5843.16kg/h qm=76937.56kg/h 1.ChemCAD模擬 壓力、溫度等 利用ChemCAD對(duì)所設(shè)計(jì)預(yù)熱器進(jìn)行模擬，得到各工段物料的組分、流M、 特性，利用ChemCAD設(shè)計(jì)出了全場(chǎng)的換熱設(shè)備。 初步模擬各工段物流的參數(shù)如 Stream No. 44 45 2 3 Stream Name Utilit y out Temp C 130.00 00* 125.464 0 25.1012 115.000 0 Pres MPa 0.2694 0.2

15、350* 0.2500 0.2400 Enth MJ/h -77334 -90199. 10228. 23093. Vapor mole fraction 1.0000* 0.00000 * 0.00000 0.000 00 Total kmol/h 324.34 99 324.349 9 835.000 0 835.000 0 Total kg/h 5843.1 641 5843.16 41 76937.5 653 76937.5 653 Total std L m3/h

16、5.8432 5.8432 88.07 10 88.07 10 Total std V m3/h 7269.86 7269.86 18715 .40 18715 .40 Flowrates in kg/h Methyl Alcohol 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 Methylbenzene 0.0000 0.0000 46162.6 412 46162.6 412 O-Xylene 0.0000 0.0000 3928.17 90 3928.17 90

17、 M-Xylene 0.0000 0.0000 3185.01 00 3185.01 00 P-Xylene 0.0000 0.0000 10616.6 997 10616.6 997 Water 5843.1 641 5843.1 641 0.0000 0.0000 Benzene 0.0000 0.0000 13045.0 375 13045.0 375 Nitrogen 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 Hydrogen 0.

18、0000 0.0000 0.0000 0.0000 Ethene 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 初步模擬結(jié)果如下表 Summary GeometryData~ HeatTransferData~ ExchangerClass R EffectiveTransferArea m2 108.19 ExchangerType AEL AreaRequired m2 91.72 ShellI.D. m 0.49 Excess% 17.96 ShellinSeries 1 C

19、ORLMTD C 44.06 ShellinParallel 1 OverallCoefficient(Calculated) W/m2-K 884.34 NumberofTubes 304 OverallCoefficient(Service) W/m2-K 749.72 TubeLength m 6.10 HeatCalculated MJ/h 15174.77 TubeI.D. m 0.02 HeatSpecified MJ/h 12864.71 TubeO.D. m 0.02 ShellSideFilmCoefficien

20、t W/m2-K 1675.47 TubePattern TRI60 TubeSideFilmCoefficient W/m2-K 14147.53 TubePitch m 0.03 ShellSideFouling m2-K/W 1.7611E-04 NumberofTubePasses 1 TubeSideFouling m2-K/W 1.7611E-04 NumberofBaffles 18 TubeWallResistance m2-K/W 4.5224E-05 BaffleCenterSpacing m 0.2870

21、 FinResistance m2-K/W BaffleCut(area%) 23 BaffleType SSEG ThermodynamicsandOthers Kmodel PSRK FluidDynamicsData Hmodel LatentHeat ShellSidePressureDrop MPa 0.0280 DataSource Library TubeSidePressureDrop MPa 0.0026 NumberofComponents 1C Ave

22、rageShellSideVelocity m/sec 0.43 CalculationMode Rating AverageTubeSideVelocity m/sec 0.83 本換熱器采用BEM形式的換熱器， B型代表封頭管箱，管箱端部為橢圓封頭； E型代表單程殼體。 M型代表與B相似的固定管板結(jié)構(gòu)； 換熱器分為固定管板式，浮頭式，U型管式等，而每一種換熱器由于各部件或型式不同又有不同的表示方法； BEM就是根據(jù)部件的具體型式表示的一種換熱器，表示為封頭管箱，單程殼程，后端也 是與B相似的固定管板結(jié)構(gòu)。列管式固定管板換熱器內(nèi)的管數(shù)與管的布置

23、有關(guān)，一般情況下不 可隨意改變，每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)的換熱器都有固定的管數(shù)，但是可以封死莫幾根管子減少管數(shù)，來(lái) 改變傳熱面積以滿足要求，管心距為管徑的1.25?1.5倍，按照給定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選擇。 在滿足換熱面積和設(shè)計(jì)要求的條件下，盡M選用較短的管子，以降低壓降。 2.根據(jù)以上ChemCAD的模擬結(jié)果，利用SW6-1998進(jìn)行強(qiáng)度校核結(jié)果如下：表9-14換熱器E0202強(qiáng)度校核 (1)筒體 殼程圓筒計(jì)算計(jì)算單位 計(jì)算條件 筒體簡(jiǎn)圖 計(jì)算壓力Pc 0.50 MPa 設(shè)計(jì)溫度t 115.00 C 內(nèi)徑D 489.00 mm -Fi-— - j 材料

24、 Q235-A(板材) 試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力 113.00 MPa 設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力t 113.00 MPa 試驗(yàn)溫度卜屈服點(diǎn)s 235.00 MPa 鋼板負(fù)偏差。 0.80 mm 腐蝕裕量C2 2.00 mm 焊接接頭系數(shù) 0.85 i 厚度及重量計(jì)算 計(jì)算厚度 PcDi =2[]tPc=「28 mm 后效厚度 e=n—C1—C2=5.20 mm 名義厚度 n=8.00 mm 重量 637.33 Kg 壓力試驗(yàn)時(shí)應(yīng)力校核 壓力試驗(yàn)類(lèi)型 液壓試驗(yàn) 試驗(yàn)壓力值 Pt=1.25P;;=0.3400(或由用戶輸入) MPa

25、壓力試驗(yàn)允許通過(guò) 的應(yīng)力水平T t0.90s=211.50 MPa 試驗(yàn)壓力下圓筒的應(yīng)力 T=PT.(Die)=1901 2e. MPa 校核條件 TT 校核結(jié)果 合格 壓力及應(yīng)力計(jì)算 最大允許工作壓力 2e[f[Pw]=(Dje) =2.02129 MPa 設(shè)計(jì)溫度卜計(jì)算應(yīng)力 Pc(Dje) t=2=23.76 MPa t 96.05 MPa 校核條件 tt > 結(jié)論 筒體名義厚度大于或等于GB15中規(guī)定的最小厚度7.00mm,合格 (2)管板 不帶法蘭固定式管板計(jì)算（c） 設(shè)計(jì)單 位 設(shè)計(jì)計(jì)算條件 簡(jiǎn)圖 殼程

26、 圓筒 設(shè)計(jì)壓力Ps 0.25 MPa 設(shè)計(jì)溫度t 115 C 平均金屬溫度ts 70 C 裝配溫度to 15 C 材料名稱 Q235-A 設(shè)計(jì)溫度卜許用應(yīng)力t 113 MPa 平均金屬溫度卜彈性模量s 1.914e+ 05 MPa w 平均金屬溫度卜熱膨脹系數(shù)s 1.128e- 05 mm/mmC 殼程圓筒內(nèi)徑Dj 489 mm 殼程圓筒名義厚度s 8 mm 殼程圓筒有效厚度e 5.2 mm 2 1.878e+05 2mm yLdiLlBI|hJ|弋怏W1mA^^\p.25"^D~ 殼程圓

27、筒金屬橫截面積A=s(D+n) 8073 2 mm 管箱 圓筒 設(shè)計(jì)壓力P 0.27 MPa 設(shè)計(jì)溫度tt 130 C 材料名稱 15MnVR層板) 設(shè)計(jì)溫度卜彈性模量Eh 2.06e+05 MPa 管箱圓筒名義厚度h 8 mm 管箱圓筒有效厚度he 8 mm 1換 執(zhí) 八’、 管 材料名稱 16Mn（熱軋） 管子平均溫度t 、”.一?-/ 1276 C 設(shè)計(jì)溫度卜管子材料許用應(yīng)力t 163 MPa 設(shè)計(jì)溫度卜管子材料屈服應(yīng)力； 283 MPa 設(shè)計(jì)溫度卜管子材料彈性模量Ett 2.012e+05 MPa 平均

28、金屬溫度卜管子材料彈性模量Et 2.013e+05 MPa 平均金屬溫度卜管子材料熱膨脹系數(shù)t 1.172e-05 mm/mmC  管子外徑d 19 mm  1換 管束模數(shù)Kt=Etna/LDj 2.398e+04 MPa .管子回轉(zhuǎn)半徑i0.25jd2(d2t)2 6.052 mm 執(zhí) 八’、 管 管子受壓失穩(wěn)當(dāng)量長(zhǎng)度lcr cr 700 mm 系數(shù)G=J2E;/s 118.5 比直I/ 115.7 管子穩(wěn)定許用壓應(yīng)力 Icr2匚 (C上)[]cr=皂 MPa 管子穩(wěn)定許用壓應(yīng)力(C

29、E)[]cr=S1lcri ri22Cr 72.42 MPa 管 板 材料名稱 16MnR執(zhí)軋） 設(shè)計(jì)溫度tp 130 C 設(shè)計(jì)溫度卜許用應(yīng)力： 163 MPa 設(shè)計(jì)溫度卜彈性模量Ep 2.012e+05 MPa 管板腐蝕裕量C2 6 mm 管板輸入厚度n 26 mm 管板計(jì)算厚度 -84 mm 隔板槽面積（包括拉桿和假管區(qū)面積）Ai 135 2 mm 管板強(qiáng)度削弱系數(shù) 0.4 管板剛度削弱系數(shù) 0.4 管子加強(qiáng)系數(shù)K21.318—"Etna/EpL,K= -NAN 管板和管子連接型式 脹接，開(kāi)槽 管板

30、和管子脹接（焊接）高度 23 mm 脹接許用拉脫應(yīng)力[q] 4 MPa 焊接許用拉脫應(yīng)力[Cfl MPa 管 箱 法 材料名稱 管箱法蘭厚度； mm 比值h/Di 比值；/Di 系數(shù)(查<>圖25)C" 系數(shù)(查<>圖26)"  殼 材料名稱 16MnR熱軋） 殼體法蘭厚度f(wàn)' 26 mm 管板延長(zhǎng)部分凸緣外直徑D 20 mm 體法 管板延長(zhǎng)部分凸緣寬度bf（DfDi）/2 -234.5 mm 比值s/D 0.0

31、1063 比值f'/Di 0.05317 系數(shù)C'（按s/Di,f/Di）查vvGB151-1999>>圖25） 0.006436 系數(shù)（查<>圖26）' 0.0004429 ’’3 旋轉(zhuǎn)剛度/1「2Efbf2f Kf12【右可Es] -30.26 MPa 系 數(shù) 計(jì) 算 旋轉(zhuǎn)剛度 （c型結(jié)構(gòu)k；0）KfKfKf' -30.26 MPa 旋轉(zhuǎn)剛度無(wú)量綱參數(shù)KfKf ■4八7 -0.0009911 膨脹節(jié)總體軸向剛度Kex 9.822e+04 N/m 管板條-彎矩系數(shù)m,（按KKf查<

32、>圖27） 0.264 系數(shù)m~1 KKf 70.46 系數(shù)（按KKf查<>圖29）G2 7.124 換熱管束與不帶膨脹節(jié)殼體剛度之士QEtna EsAs 4.232 換熱管束與帶膨脹節(jié)殼體剛度之比QxEtnaEA」。』） EsAsKexL 123.6 管板第二彎矩系數(shù)m,按KQ或Qx）查<>圖28（a）或（b） 3.45 管板 參數(shù) 管板開(kāi)孔后面積AlA0.25nd2 1.016e+05 2mm 管板布管區(qū)面積 （二角形布管）At0.866nS2Ad （正方形布管）AtnS2A

33、d 1.647e+05 2mm 管板布管區(qū)當(dāng)量直徑Dtx'4At/ 457.9 mm 系 數(shù) 計(jì) 算 系數(shù)A,/A 0.5411 系數(shù)na/A| 0.3196 系數(shù)s0406（1Q） 6.202 系數(shù)（帶膨脹節(jié)時(shí)Qex代替Q）t0.4d）-06（1Q） 230.1 管板布管區(qū)當(dāng)量直徑與殼體內(nèi)徑之比tDt/D 0.9364 管板周邊不命管區(qū)無(wú)量綱寬度k-K（1t） 0.876  換熱管軸向應(yīng)力1Q 2 PcQ -3.663 t t= 163 cr= 70AO -248.4 t 3t= 489 c

34、r= 70AO MPa 殼程圓筒軸向應(yīng)力A(1cAs(QG2)Pa 4.571 72.42 tc」 101.7 196.5 72.42 3 c =305.1 MPa 換熱管與管板連接拉脫應(yīng)力=tadl H 1.925 [q]= 4 130.6 3[q]焊接 [q]脹接 4 MPa 僅有殼程壓力P作用下的危險(xiǎn)組合工況(Ps=0) 不計(jì)溫差應(yīng)力 計(jì)溫差應(yīng)力 換熱管與殼程圓筒熱膨脹變形差 =t(tt-to)-s(ts-t。) 0.0 0.0006994 當(dāng)量壓力組合Pcpt(1 -0.3563 -0.3563 MPa

35、后效壓力組合 ptPtEt -62.13 -17.12 MPa a 邊界效應(yīng)壓力組合Pb0.15C?P0.85C"P -0.0002607 -0.0002607 MPa Pb 邊界效應(yīng)壓力組合系數(shù)Mb Pa 7.755e-06 2.813e-05 管板邊緣力矩系數(shù)MMb 7.755e-06 2.813e-05 管板邊緣剪力系數(shù)M 0.007837 -0.0002736 m1m2 管板總彎矩系數(shù)m 1 0.2599 0.243 系數(shù)Gie僅用于m0時(shí)Gle3m/K 0.03105 0.02903 系數(shù)Gii 當(dāng)m0時(shí)

36、，按K和m查圖 當(dāng)m0時(shí)，按K和m查圖 31(a)實(shí)線 31(b) 0.09639 0.09904 系數(shù)Gi m>0,Gi=max(Gie,G1i); m<0,Gi=Gii 0.09763 0.1006  管板徑向應(yīng)力系數(shù)帶膨 脹節(jié)Q為Qex ~r=1(1)Gi 4QG2 0.002285 0.002336 管板布管區(qū)周邊 處徑向應(yīng)力系數(shù) ?=3m(1) r4K(QG2) 0.001817 0.001685 計(jì)算值 許用值 計(jì)算值 許用值 管板徑向應(yīng)力 r 2 ?b 23.2 1.5 tr

37、 =244.5 679.3 3t 3r 二489 MPa 管板布管區(qū)周邊處徑向應(yīng)力 2 PdD; 1 12 —kz-(J2m) m2m 12.3 1.5 t r =244.5 -371.1 3r =489 MPa 管板布管區(qū)周邊剪切應(yīng)力 Pa?Di -4.786 0.5 tr =81.5 136 1.5 =244.5 MPa PP 換熱管軸向應(yīng)力 12Q tPcQG2Pa 6.435 t t= 163 cr =72.42 -238.3 ct 3t= 489 cr= 72.42 MPa 殼程圓筒軸向應(yīng)力 A—— c.[Pt-Pa] As(Qg2) 7.86 t c 101.7 200.4 t 3c 305.1 MPa 換熱管與管板連接拉脫應(yīng)力q=」 d 4.65 [q]=76. 4 145.78 3[q]焊接 [q]脹接 4 MPa 計(jì)算結(jié)果 管板名義厚度n 2 mm 管板核合格 管板布管區(qū)周邊？=11 p 管板布管區(qū)周邊 處剪切應(yīng)力系數(shù) ? = 1 1 P 4 Q G2 0.02341 0.02322 處剪切應(yīng)力系數(shù)