毕业设计（论文）-3124平方甲醇合成反应器的设计.doc

南华大学机械工程学院毕业设计前言甲醇作为及其重要的有机化工原料，是碳一化学工业的基础产品，在国民经济中占有重要地位。长期以来，甲醇都是被作为农药，医药，染料等行业的工业原料，但随着科技的进步与发展，甲醇将被应用于越来越多的领域。总体上说，世界甲醇工业从90年代开始经历了1991-1998的供需平衡，1998-1999的供大于求，从2000年初至今的供求基本平衡三个基本阶段。1据Nexant Chen Systems公司的最新统计，全球2004年甲醇生产能力为4226.5万t/a2全套图纸加扣 3012250582目前, 国外以天然气为原料生产的甲醇占92% ,以煤为原料生产的甲醇2. 3% , 因此国外公司的甲醇技术均集中于天然气制甲醇。国际上广泛采用的先进的甲醇生产工艺技术主要有:DAV Y (原I. C. I)、O PSO E、U hde、L u rgi 公司甲醇技术等, 不同甲醇技术的消耗及能耗差异不大, 其主要的差异在于所采用的主要设备甲醇合成塔的类型不同。(a) DAV Y 甲醇技术特点DAV Y 低压甲醇合成技术的优势在于其性能优良的低压甲醇合成催化剂, 合成压力: 5. 010M Pa, 大规模甲醇生产装置的合成压力为810M Pa。合成塔型式有: 第一种, 激冷式合成塔, 单塔生产能力大, 出口甲醇浓度约为4 6%vo l。第二种, 内换热冷管式甲醇合成塔。最近又开发了水管式合成塔。精馏多数采用二塔, 有时也用三塔精馏,与蒸汽系统设置统一考虑。蒸汽系统: 分为高压10.5M Pa、中压2. 8M Pa、低压0. 45M Pa 三级。转化产生的废热与转化炉烟气废热, 用于产生10. 5M Pa、510高压过热蒸汽。高压过热蒸汽用于驱动合成压缩机蒸汽透平, 抽出中压蒸汽用作装置内使用。(b) L u rgi 甲醇技术L u rgi 公司的合成有自己的特色, 即有自己的合成塔专利。其特点是合成塔为列管式, 副产蒸汽,管内是L u rgi 合成催化剂, 管间是锅炉水, 副产3. 5 4. 0M Pa 的饱和中压蒸汽。由于大规模装置如2000M TPD 的合成塔直径太大, 常采用两个合成塔并联。若规模更大, 则采用列管式合成塔后再串一个冷管式或热管式合成塔, 同时还可采用两个系列的合成塔并联。L u rgi 工艺的精馏采用三塔精馏或三塔精馏后再串一个回收塔。有时也采用两塔精馏。三塔精馏流程的预精馏塔和加压精馏塔的再沸器热源来自转化气的余热。因此, 精馏消耗的低压蒸汽很少。(c) TO PSO E 的甲醇技术特点TO PSO E 公司为合成氨、甲醇工业主要的专利技术商及催化剂制造商, 其甲醇技术特点主要表现在甲醇合成上的有:甲醇合成塔采用BWR 合成塔(列管副产蒸汽) , 或采用CMD 多床绝热式合成塔。其流程特点为: 采用轴向绝热床层, 塔间设换热器, 废热用于预热锅炉给水或饱和系统循环热水。进塔温度为220。单程转化率高、催化剂体积少、合成塔结构简单、单系列生产能力大。合成压力5. 0 10. 0M Pa, 根据装置能力优化。日产2000 吨甲醇装置, 合成压力约为8M Pa。采用三塔或四塔(包括回收塔) 工艺技术。(d) TEC 甲醇技术特点合成工艺采用IC I 低压甲醇技术。精馏采用L u rgi 公司的技术。合成采用IC I 低压甲醇合成催化剂。合成塔: 采用TEC 的MRF- Z 合成塔(多层径向合成塔) , 出口甲醇浓度可达8%vo l。合成塔阻力降小, 为0. 1M Pa。甲醇合成废热用于产生3. 5 4. 0M Pa 中压蒸汽, 中压蒸汽可作为工艺蒸汽, 或过热后用于透平驱动蒸汽。(e) 三菱重工业公司甲醇技术特点三菱甲醇技术与I. C. I 工艺相类似, 其特点是:采用结构独特的超级甲醇合成塔。合成压力与甲醇装置能力有关。日产2000 吨甲醇装置, 合成压力约为8. 0M Pa。超级甲醇合成塔特点是: 采用双套管, 催化剂温度均匀, 单程转化率高, 合成塔出口浓度最高可达14%vo l。副产3. 5 4. 0M Pa 中压蒸汽的合成塔, 出口浓度可达8 10%vo l, 合成系统循环量比传统技术大为减少, 所消耗补充气最少。采用2 塔或3 塔精馏, 根据蒸汽系统设置而定。2） 我国甲醇工业发展我国的甲醇工业经过十几年的发展，生产能力得到了很大提高。1991年，我国的生产能力仅为70万吨，截止2004年底，我国甲醇产能已达740万吨，117家生产企业共生产甲醇440.65万吨，2005年甲醇产量达到500万吨，比2004年增长22.2%，进口量99.1万吨，因此下降3.1%。我国以天然气为原料合成甲醇技术主要有: 一段蒸汽转化工艺和中国成达公司的纯氧两段转化工艺。我国以煤为原料合成甲醇技术主要有: 固定床气化(包括L u rgi 炉、恩德炉和间歇式气化炉)、流化床气化(灰熔聚气化)、气流床气化炉, 近几年引进的Texaco 水煤浆气化和Shell 粉煤气化, 其中Texaco的气化引进较早, 使用的经验较多, 国产化率高, 投资较省。Shell 气化还没有使用经验。1.常用的合成方法 当今甲醇生产技术主要采用中压法和低压法两种工艺，并且以低压法为主，这两种方法生产的甲醇约占世界甲醇产量的80%以上。高压法：(19.6-29.4Mpa)是最初生产甲醇的方法，采用锌铬催化剂，反应温度360-400，压力19.6-29.4Mpa。高压法由于原料和动力消耗大，反应温度高，生成粗甲醇中有机杂质含量高，而且投资大，其发展长期以来处于停顿状态。低压法：(5.0-8.0 Mpa)是20世纪60年代后期发展起来的甲醇合成技术，低压法基于高活性的铜基催化剂，其活性明显高于锌铬催化剂，反应温度低(240-270)。在较低压力下可获得较高的甲醇收率，且选择性好，减少了副反应，改善了甲醇质量，降低了原料消耗。此外，由于压力低，动力消耗降低很多，工艺设备制造容易。中压法：(9.8-12.0 Mpa)随着甲醇工业的大型化，如采用低压法势必导致工艺管道和设备较大，因此在低压法的基础上适当提高合成压力，即发展成为中压法。中压法仍采用高活性的铜基催化剂，反应温度与低压法相同，但由于提高了压力，相应的动力消耗略有增加。目前，甲醇的生产方法还主要有甲烷直接氧化法：2CH4+O22CH3OH.由一氧化碳和氢气合成甲醇，液化石油气氧化法 2.本设计所采用的合成方法比较以上三者的优缺点，以投资成本，生产成本，产品收率为依据，选择中压法为生产甲醇的工艺，用CO和H2在加热压力下，在催化剂作用下合成甲醇，其主要反应式为：CO+2+ +3+第一章 主体材料选取及相关要求甲醇合成反应是甲醇合成气（、CO、）在催化剂的作用下，反应生成甲醇，其主要反应如下：CO+2+3+ 本甲醇合成反应器是立式管壳式固定管板换热器。管板顶部装有绝热催化剂层，管内装催化剂，管外充满带走反应热的中压沸腾水蒸气。本甲醇合成反应器是近年来国内外使用比较多的先进塔型。其主要性能特点是：该塔反应时触媒层温差小，合成反应几乎在等温条件下进行，反应器能有效地除去热量，采用低循环气流并限制最高反应温度，使反应在等温的条件下进行，单程转化率高，杂质生成少，循环压缩功能消耗低，而且合成反应中产生的热副产物中压蒸汽，便于废热综合利用。甲醇合成反应器为三类压力容器，根据甲醇合成反应器的工艺原理及特点，甲醇合成反应器塔的筒体、封头板料用中厚板，管程及壳程圆筒材料可选取低合金高强度钢13MnNiMoNbR；，反应管材料可选取ANDVIK SAF2205双相不锈钢管，管板材料可选取20MnMo级锻件、封头材料可选用15CrMoR板材。1.1反应管选材换热管材质采用SANDVIK SAF2205双相不锈钢管，其制造、检验及验收应按ASTM的A-789M的规定。制造前应按下列指标按批复验化学成分和力学性能。(1) 化学成分（%）表1.1 SAF2205换热管化学成份CSimaxMnmaxPmaxSmaxCrNiMoN标准成分0.031.02.00.020.0221.023.04.56.52.53.50.080.20(2) 常温机械性能（保证值）表1.2 SAF2205换热管常温机械性能 MPa620 MPa450 MPa25布氏硬度 max290(3) 线膨胀系数（保证值）表1.3 SAF2205换热管常线膨胀系数温差201002020020300a10-6mm/mm.13.013.514.0(4) 弹性模量（保证值）表1.4 SAF2205换热管弹性模量温差20100200300弹性模量 MPa1.991051.931051.861051.79105(5) 高温强度（保证值）表1.5 SAF2205换热管高温强度温差100200300385354334617578558对于反应管材料的其他要求: (1) 反应管必须采用整根钢管，不允许拼接；(2) 反应管应每一批做一根钢管的扩口试验；(3) 反应管金相组织：应具有铁素体奥氏体两相组织，其中铁素体含 量范围：40%55%，组织中不允许有相出现；(4) 反应管的尺寸允许偏差：外径偏差10%。1.2管板的选材管板所用20MnMo锻件除严格按JB4726-2000级锻件要求。对于管板材料的其他要求:管板加工后全表面及焊接坡口，经磁粉检测，符合JB/T4730-2005级；进行300下的高温拉伸试验且高温屈服强度应符合JB/4726-2000A1要求。1.3壳体选材管程及壳程壳体所选用的13MnNiMoNbR、15CrMoR板材须满足GB713-2008及第1，2号修改单的要求。对于壳体材料的其他要求：(1) 板材逐张超声波检测满足JB/T4730.3-2005级要求；(2) 13MnNiMoNbR钢板测定其线膨胀系数，线膨胀系数要求见表1.6表表1.6 13MnNiMoNbR钢板线性膨胀系数温差线膨胀系数 a10-6mm/mm. 2010011.532020012.252030012.901.4焊接材料的选用甲醇反应器制造埋弧自动焊时，选用H08Mn2MoA+SJ101焊丝、焊剂，带极堆焊时选用ER309L、ER308L、10SW焊条、焊丝、焊带和焊剂；管子管板焊接时，选用ER00Cr22NiMo3N焊丝。焊材质量应符合AWS A5.4、AWS A5.9、JB4747-2002，压力容器用钢焊条订货技术条件等标准的相应规定。各种材料选用的焊接材料见表1.7：表1.7焊接材料选用表材料种类或接头部位药皮电弧焊焊条埋弧焊焊丝（带）+焊剂氩弧焊焊丝备注13MnNiMoNbR钢板对接焊J607RHH08Mn2MoA+SJ101/筒体13MnNiMoNbR+15CrMoRJ507RHH10Mn2+J431/封头与筒体13MnNiMoNbR+20MnMoJ507RH/筒体与接管20MnMo+堆焊过渡层：E309L面层：E308L过渡层：ER309L面层：ER308L焊剂：10SW/管板堆焊15CrMoRR307E5515-B2封头拼接15CrMoR+15CrMoR307E5515-B2封头与接管SAF2205+20MnMo/ER00Cr22NiMo3N管子管板第二章 结构设计及强度计算2.1工艺参数 壳程 管程工作压力MPa 3.9 6.0工作温度 240 255物料名称 沸腾水 N2 H2 CH4 CH2OH CO CO2腐蚀余量mm 2 3换热面积 31242.2 设计参数的确定2.2.1计算压力Pc的确定根据HG20580-1998表4-1设计压力选取表要求，设备无安全泄放装置的内压容器，其计算压力Pc取1.01.1倍工作压力Pw,故甲醇合成反应器的计算压力Pc为：壳程：1.13.9MPa=4.29MPa，取4.3MPa，液柱静压力：P1=0 MPa；故壳程设计压力P=Pc=4.3 MPa.管程:1.16.0 MPa=6.6 MPa，液柱静压力：P1=0MPa， 故管程设计压力P=Pc=6.6 MPa2.2.2设计温度的确定根据HG20580-1998表5-1设计温度选取表要求，当工作温度T15,介质最高（低）工作温度不确定时，其设计温度Tc为介质工作温度T加1530，故取壳程设计温度为260（240+20=260），管程设计温度为280（255+25=280）2.2. 3液压试验压力PT的确定根据GB150-1998中式3-3 PT=1.25P/ 计算液压试验压力。对于壳程：材料为13MnNiMoNbR ；PT试验压力 MPa； P设计压力 MPa；容器元件材料在试验温度下的许用应力 MP；容器元件材料在设计温度下的许用应力 MPa；查GB150-1998表4-1钢板许用应力，利用内插法可以求得13MnNiMoNbR使用状态为正火加回火，在设计温度下的材料许用应力为：=190 MPa又已知试验温度下13MnNiMoNbR的许用应力=190 MPa，故液压试验压力PT=1.25P/=1.254.3190/190=5.375 MPa，取5.4 MPa。对于管程：材料有15CrMoR、20MnMo锻件；在液压试验压力PT=1.25P/式中：PT试验压力 MPa； P设计压力 MPa； 容器元件材料在试验温度下的许用应力 MPa； 容器元件材料在设计温度下的许用应力 MPa；查GB150-1998表4-1钢板许用应力，利用内插法可以求得15CrMoR使用状态为正火加回火，在设计温度下的材料许用应力：又已知在试验温度下15CrMoR的许用应力=150 MPa,故液试验压力：PT=1.25P/=1.256.6150/136=9.1 MPa;查GB150-1998表4-5可知：20MnMo锻件在设计温度下的材料许用应力=177 MPa;又已知20MnMo锻件在试验温度下的材料许用应力=177 MPa;故液压试验压力：PT=1.25P/=1.256.6177/177=8.25 MPa;根据GB150-1998第3.8.1.1条注2规定：容器各元件（圆筒、封头、法兰及紧固件等）所用材料不同时，应取各元件材料的/比值中最小值。故设备管城的液压管程的液压试验压力：PT=8.25 MPa;由于壳设计温度为260，考虑到13MnNiMoNbR是可焊的细晶粒结构钢，热强性能高，抗裂纹扩展敏感性好，故壳程筒体采用13MnNiMoNbR,管程球形封头采用15CrMoR,管板采用20MnMo锻件，过渡层堆ER309L面层堆ER308L,换热管采用SAF2205,管箱筒体采用13MnNiMoNbR。设备的A、B类焊缝均进行100%射线检测，故焊缝系数取1.0。2.3 结构设计2.3.1封头类型的选择由于球形封头受力状态好，且根据GB150-1998中球形封头厚度计算公式：而筒体厚度计算公式：球形封头厚度可以减薄到大约筒体的一半。且考虑本设备结构尺寸，从经济性出发，选用球形封头；2.3.2管板结构的确定由于固定管板结构简、紧凑，能够承受较高的压力，制造成本低，管程清洗方便，管子损坏时易于堵管或更换，但是由于其排管数比浮头式、U形管式要多，故本设备采用管板与壳程圆筒和管箱圆筒形成整体结构的固定管板式结构。2.3.3换热管的选择 由于本甲醇合成反应器要求的换热面积为3124m2,换热管选用常见型号（ld）：6m0.038m。有结构设计可得:换热管的有效长度（两管板内侧的间距）L=5820mm。 由换热面积的计算公式 ： 可得：n=4513(根)2.3.4具体结构尺寸 图2.1 甲醇合成反应器结构简图2.4甲醇合成反应器的厚度计算和强度校核首先，将甲醇合成反应器设计技术参数罗列入表2.1表2.1 设计技术参数壳程管程容器类别三类设计压力 MPa4.36.6工作压力 MPa3.96.0设计温度 260280工作温度 240255物料名称沸腾水合成气（中度危害）主要受压元件材壳程圆筒：13MnNiMoNbR球形封头：15CrMoR换热管：SAF2205管板：13MnNiMoNbR壳程圆筒：13MnNiMoNbR焊缝系数11液压试验压力 MPa5.48.25换热面积 31242.4.1管箱筒体的厚度计算和强度校核2.4.1.1设计温度下管箱筒体的厚度计算由于本甲醇合成反应器的换热面积为3124m2，换热管选取的类型为：6m0.038m（ld），暂取两换热管中心距s=44.5mm,换热管按照正三角形排列，经计算，当n=4513时，Di圆整可取3400mm 即Di=3400mm。P设计压力（MPa）按设计参数取管程： P=6.6 MPaPc计算压力（MPa） 管程：Pc=6.6 MPaPT液压实验压力（MPa） 管程：PT=8.25 MPa P 设计温度下圆筒或封头的最大允许工作压力（MPa） Pw 圆筒或封头的最大允许工作压力（MPa）d 圆筒或封头的设计厚度(mm)圆筒的计算厚度(mm)e圆筒的有效厚度(mm)n圆筒的名义厚度(mm)常温下圆筒计算应力（MPa）设计温度下许用应力（MPa）焊接接头系数：取1.0。根据GB150-1998，当计算压力Pc0.4，设计温度下管箱筒体的计算厚度可由GB150-1998式（5-1） =求得。由于计算压力Pc0.4=0.41351=54 MPa，故设计温度下管箱筒体的计算厚度= =54.55 mmC厚度附加量（mm） 管程：C=C1+C2=0+3=3mmC1钢材厚度负偏差（mm）按GB6654-1996标准： 管箱筒体C1=0mmC2腐蚀裕量（mm）按设计参数取管程：C2=3mm筒体的设计厚度：d=+ C2=54.55+3=57.55mm筒体的名义厚度：n=d + C1=57.55+0=57.55 mm，向上圆整至钢材标准规格的厚度60mm。筒体的有效厚度：e=n-（C1+C2）=60-（0+3）=57 mm。2.4.1.2压力试验前管箱筒体应力校核根据GB150-1998中式（3-7）校核压力试验前管箱筒体的应力：= =250.18MPa0.91390=351 MPa 所以筒体液压试验前的应力校核合格；2.4.1.3 设计温度下管箱筒体的应力计算 根据GB150-1998中式（5-2）：计算应力=181.95 MPa=1901=190MPa所以筒体的计算应力校核合格;根据GB150-1998中式（5-4）：，设计温度下圆筒的最大允许工作压= MPa 6.3 MPa因为一般情况下要求：工作压力设计压力，故筒体名义厚度取=60 mm可以确保安全。2.4.2壳程筒体的厚度计算和强度校核2.4.2.1设计温度下壳程筒体的计算厚度Di圆筒的内径（mm）按设计参数取：Di=3400mmP设计压力（MPa）按设计参数取壳程： P=4.3 MPaPc计算压力（MPa） 壳程：Pc=4.3 MPaPT液压实验压力（MPa） 壳程：PT=5.4 MPa P 设计温度下圆筒或封头的最大允许工作压力（MPa） Pw 圆筒的最大允许工作压力（MPa） d 圆筒或封头的设计厚度(mm) 圆筒的计算厚度(mm) e圆筒的有效厚度(mm) n圆筒的名义厚度(mm) 常温下圆筒计算应力（MPa） 设计温度下应力（MPa） 焊接接头系数：取1.0。根据GB150-1998，当计算压力Pc0.4，设计温度下壳程筒体的计算厚度可由GB150-1998式（5-1）： =求得。由于计算压力Pc0.4=0.41901=76MPa，故设计温度下壳程筒体的计算厚度 MPaC厚度附加量（mm） 壳程：C=C1+C2=0+2=2mmC1钢材厚度负偏差（mm）按GB6654-1996标准：壳程C1=0mm， C2腐蚀裕量（mm）按设计参数取壳程C2=2mm，筒体的设计厚度：d=+ C2=38.91+2=40.91 mm筒体的名义厚度：n=d + C1=40.91+0=40.91mm，向上圆整至钢材标准规格的厚度42mm。筒体的有效厚度：e=n-（C1+C2）=42-（0+2）=40 mm。2.4.2.2压力试验前壳程筒体应力校核根据GB150-1998式（3-7）校核压力试验前壳程筒体的应力：= =232.2MPa0.91390=351 MPa 所以筒体液压试验前的应力校核合格；2.4.2.3 设计温度下壳程筒体的计算应力 根据GB150-1998式(5-2)：= =172MPa=1901=190MPa所以筒体的计算应力校核合格;根据GB150-1998式(5-4)：，设计温度下圆筒的最大允许工作压力：= =4.42MPa 因为一般情况下要求：工作压力0时，取与两者中的较大值；当m0时，=3m/k(24) 系数：当m0时，按k和m查GB150-1999管壳式换热器图31（a）实线；当m/i=91，故=71.62 MPa(77) 设计温度时，换热管材料的屈服点： =221 MPa(78) 设计温度时，管板材料的许用应力： =177 MPa(79) 设计温度时，换热管材料的许用应力： =138.6 MPa(80) 系数：=m1/K=40.63(81) 管板布管区周边剪切应力：，= MPa3(82) 管板布管区周边剪切应力系数：= (83) 壳程圆筒的装配环向焊缝系数 ： =1.0(84) 系数：(85) 系数：查GB150-1999图26，=0.0002399(86) 系数：查GB150-1999图26，=0.00058162.4.5危险工况的组合2.4.5.1校验仅有壳程压力Ps作用下的危险组合工况（Pt），不计温差应力根据上面的已知条件，可计算得：(1) 换热管与壳程圆筒的热膨胀变形差，=0(2) 当量压力组合，Pc=Ps=4.3MPa(3) 有效压力组合，Pa=Ps+=21.31 MPa(4) 边界效应压力组合，Pb=Ps=0.03062 MPa(5) 边界效应压力组合系数， =0.003294(6) 管板边缘力矩系数，=0.003294(7) 管板边缘剪切系数，=0.1338(8) 管板总弯矩系数，m= =0.6235系数，仅用于m0时，Gle=3m/k=0.07035系数，当m0时，按K和m查GB150-1999图31（a）实线得，Gli=0.05系数，当m0时，Gle取Gli与两者中的比较大值，Gl=0.07035(9) 管板径向引力系数， =0.002596(10) 管板布管区周边处的径向应力系数，=0.006491(11) 管板布管区周边剪切应力系数， = =0.03691(12) 管板径向应力，=90.06 MPa1.5=265.5 MPa(13) 管板布管区周边处的径向应力，=25.53 MPa1.5=265.5 MPa(14) 管板布管区周边剪切应力，=30.59 MPa0.5=88.5 MPa(15) 换热管轴向应力,=-37.77 MPa=138.6 MPa =-37.77 MPa=71.62 MPa(16) 壳程圆筒轴向应力， =28.82 MPa=190 MPa(17) 换热管与管板连接的拉脱力，15.90时，Gle=3m/k=0.06521系数，当m0时，按K和m查GB150-1999图31（a）实线得，Gli=0.05系数，当m0时，Gle取Gli与两者中的比较大值，Gl=0.06521(9) 管板径向引力系数， =0.002322(10) 管板布管区周边处的径向应力系数，=0.005806(11) 管板布管区周边剪切应力系数， = =0.03561(12) 管板径向应力，=114.7 MPa3=531 MPa(13) 管板布管区周边处的径向应力，=20.02 MPa3=531 MPa(14) 管板布管区周边剪切应力，=42.04 MPa1.5=265.5 MPa(15) 换热管轴向力=-62.27MPa3=415.8 MPa =-62.27 MPa=71.62 MPa(16) 壳程圆筒轴向应力，=39.6 MPa3=570 MPa(17) 换热管与管板焊接的拉脱力，26.220时，Gle=3m/k=0.06934系数，当m0时，按K和m查GB150-1999图31（a）实线得，Gli=0.05系数，当m0时，Gle取Gli与两者中的比较大值，Gl=0.06934(9) 管板径向引力系数， =0.002541(10) 管板布管区周边处的径向应力系数，=0.006352(11) 管板布管区周边剪切应力系数， = =0.03665(12) 管板径向应力， =178.2 MPa1.5=265.5 MPa(13) 管板布管区周边处的径向应力，=-46.91 MPa1.5=265.5 MPa(14) 管板布管区周边剪切应力，=-61.4 MPa0.5=88.5 MPa(15) 换热管轴向应力,=-81.19MPa=138.6 MPa(16) 壳程圆筒轴向应力，=68.18 MPa=190 MPa(17) 换热管与管板焊接的拉脱力，34.190时，Gle=3m/k=0.07342系数，当m0时，按K和m查GB150-1999图31（a）实线得，Gli=0.05系数，当m0时，Gle取Gli与两者中的比较大值，Gl=0.07342(9) 管板径向引力系数， =0.002771(10) 管板布管区周边处的径向应力系数，=0.006926(11) 管板布管区周边剪切应力系数， = =0.03773(12) 管板径向应力，=153.5 MPa3=531 MPa(13) 管板布管区周边处的径向应力， =-52.41 MPa3=531 MPa(14) 管板布管区周边剪切应力，=-49.96 MPa1.5=265.5 MPa(15) 换热管轴向应力, =56.68MPa3=415.8 MPa =56.68MPa=71.62 MPa(16) 壳程圆筒轴向应力， =78.96 MPa3=570 MPa(17) 换热管与管板焊接的拉脱力，23.87开孔所需补强面积A,所以单孔补强满足要求，不需另加补强。2.4.6.2接管m1、m2与其中心线垂直的截面的单孔补强计算接管内径：接管内径为500mm，假定接管的名义厚度=62mm；接管材料为20MnMoNb锻件，在260设计温度下的许 用应力=207 MPa 因为计算压力：=0.42071=82.8MPa故接管的计算厚度：=5.248mm接管的有效厚度：=62-（0+2）=60mm开孔直径：d=500+2=500+22=504mm所以，最大有效补强范围：最大有效宽度:B=MAX(2d,d+2)=MAX(2504,504+242+262)=1008mm最大有效外伸或内伸长度：h=176.8mm强度削弱系数：=1壳体有效厚度减去计算厚度之外的多余金属面积：（1008-504）（40-38.91）-262（40-38.91）（1-1）=547.3；接管实际外伸176.8，则有效外伸=176.8mm接管实际内伸0，则有效内伸mm；接管有效厚度减去计算厚度之外的多余金属面积： =2176.8（60-5.248）1+20（60-2）=19357