《管板设计》word版.doc

化工机械与设备过程考核2零部件设计 管板的设计目录一、概述1二、工艺设计221图表222计算3三、机械设计计算3四、总结8参考文献9一、概述管板，就是在钢板上钻出和管子外径一样的孔，将管子穿入焊住固定，起这样作用的一种配件。 在固定式管板的计算中按有温差的各种工况计算出壳体轴向应力、换热管的轴向应力、换热管与管板之间的拉脱力中，有一个不能满足强度（或稳定）条件时，就需要设置膨胀节。在固定式管板强度校核计算中，当管板厚度确定之后，不设膨胀节时，有时管板强度不够，设膨胀节后，管板厚度可能就满足要求。此时，也可设置膨胀节以减薄管板，但要从材料消耗、制造难易、安全及经济效果等综合评估而定。固定管板换热器中常用的是U型膨胀节，它具有结构紧凑简单，补偿性好，价格便宜等优点。 管板加工的精度，特别是管孔间距和管径公差、垂直度、光洁度都极大地影响着以上所列化工设备的组装和使用性能。随着化工设备、电站的大型化，其管板直径也变得越来越大，直径为4m-5m的管板很常见。大型管板的特点是管孔数量多、密、孔径小、深、精度和光洁度要求高。根据需要使用环境的不同，使用不同的材质，一般使用Q345R的容器板，诸如一二级压力容器，无腐蚀介质流通，使用碳钢复合板即可。遇到强酸，高压高温，核能等环境就需要不锈钢，16锰，钛合金等耐腐蚀的材质，新型合成材料的应用，给管板制品带来新的生机。而用于三、四类压力容器的管板需要比较高的精度，传统的孔加工方法是钳工划线，摇臂钻打孔。近年来，随着化工设备的大型化，管板的直径也不断增加，厚度也逐渐加厚，管板加工也引入数控技术，现在普遍使用的是数控钻床引孔配合摇臂钻做孔加工。在管板的检测过程中，主要检测指标是孔位，孔径公差，孔内光洁度，有无毛刺，抠槽位置等等，对于双管板，检测过程中更加注重孔位，两块管板的孔位配合度是很重要的。二、工艺设计21图表管板采用延长部分兼作法兰的管板形式。结构如下图所示，管板结构图结构尺寸数据如下表：管板结构尺寸（mm）DNd螺柱（栓）bb规格数量60073069065559764260012.523M2032253522计算壳程圆筒内直径横截面积，；管板开孔后的面积，；固定管板式换热器在布管区范围内，因设置隔板槽和拉杆结构的需要，面未能被换热管支承的面积，；对三角形排列管板布管区的面积，；管板布管区当量直径，；三、机械设计计算壳程圆筒的厚度，；圆筒壳壁金属横截面积，；换热管壁厚，；一根换热管管壁金属横截面积，；换热管材料的弹性模量，；换热管有效长度（两管板内侧间距），；管束模数，；对于固定式换热管的回转半径，；换热管受压失稳当量长度，；按文献确定为换热管稳定许用应力，；因故有系数换热管束与圆筒刚度比，当壳体不带波形膨胀节时系数系数系数系数换热管加强系数管板周边不布管区无量纲宽度管板材料泊松比，取管板强度削弱系数，一般可取管板刚度削弱系数，一般可取值管板延长部分的法兰（或凸缘）厚度，；壳体法兰（或凸缘）厚度，；管箱法兰（或凸缘）厚度，； 系数，按查文献得系数，按查文献得0.0009管板边缘旋转刚度参数，；对于固定管板其延长部分兼作法兰壳程圆筒与法兰（或凸缘）的旋转刚度参数，； 管箱圆筒与法兰（或凸缘）的旋转刚度参数，； 旋转风度无量纲参数；对于固定式管板 管板第一弯矩系数，按查文献得管板第二弯矩系数，按查文献得管板总弯矩系数系数因所以取中较大值。按查文献得。而，故取系数，按查文献得系数，按查文献得法兰力矩折减系数有效压力组合，；基本法兰力矩，；基本法兰力矩系数，；管板边缘力矩变化系数法兰力矩变化系数系数管板径向应力系数管板布管区周边处径向应力系数管板布管区周边剪切应力系数壳体法兰力矩系数壳程压力作用工况下系数，按K查GB150得 （3）管板应力校核设计温度时，管板材料的许用应力，；管板径向应力，；满足管板布管区周边处的径向应力，；管板布管区周边剪切应力，；对于管板延长部分兼作法兰的法兰，当不计膨胀差时，就满足壳体法兰应力，；设计温度时，壳体法兰许用应力，； 四、总结刚开始接触机械设备的零部件设计的时候，根本就不知道该做什么，该怎么做，无从下手，只是觉得好难。但是做了一点机械设计之后，觉得换热器零部件的设计还是挺简单的，可实际上当我真的开始做设计的时候，才发现自己的知识有多么的不充实，运算是那么的不扎实！所以自己开始设计的时候只能请求同学的帮忙，用新的数据代替旧的数据，花了好久的时间，终于把计算部分完成了。但是再细看模板和自己的设计的时候，发现了很多问题，我的设计根本是行不同，果真用这设计的话，也是浪费表情。所以只有自己再重新计算和查找自己的错误之处。在整个设计过程中，遇见了很多的困难，不知道怎样开始，因此，花了好多的时间在计算上。其实，在整个的设计过程中，自己还是学习到了很多的知识，比如对知识的掌握，对软件的运用，对公式文档的编排与设计，都有了很大的进步。相信通过了这次的设计，自己在以后的学习生活中将会有很大的益处。参考文献【1】 化工工艺设计手册，中国石化集团上海工程有限公司编，化学工业出版社，2003,7【2】 化工原理，柴诚敬编，高等教育出版社，2010.5【3】 化工设备设计，潘国吕，郭庆丰 编著，清华大学出版社，1996.