毕业设计（论文）-亚硫酸钠工段二效外强制循环式蒸发器设计.docx

学校代码： 学 号： 本科毕业设计说明书（题 目：亚硫酸钠工段II效外强制循环式蒸发器设计学生姓名：学 院：化工学院系 别：过控系专 业：过程装备与控制工程班 级：过控13-4指导教师： 二 一七 年 六 月摘要本文设计的设备在外压蒸发器工作过程中的压力、强度要求进行了校核，在一定程度上解决了系统存在的安全问题，在安全要求、强度要求进行了精确计算，从而使选材、加工等方面进行了改进，优化系统的整体运行性能。 本次设计的亚硫酸钠二效蒸发器由蒸发室与换热器两部分组成：换热器的作用是从一效蒸发器所来的二次蒸汽提供能量给换热管中的亚硫酸钠溶液，提高溶液温度；蒸发室为外压容器，低压降低液体沸点，使溶液中的水更容易蒸发，蒸发室中的旋流板除沫器分离气体与液体的效率可以达到90%以上，上方接管出三次蒸汽给三效蒸发器使用；离心机提溶液循环的动力，从而整个设备达到浓缩亚硫酸钠溶液的目的。本文设计的亚硫酸钠二效蒸发器，在八级地震的情况下，也能符合强度强度等要求进行正常工作。 关键词：亚硫酸钠；二效蒸发器；固定管板式换热器；外压容器； 全套图纸加扣3012250582 AbstractThe design of the equipment in the strength of the external pressure evaporator during working pressure, the requirements for the check, to a certain extent to solve the security problems of the system, carry on accurate calculation in safety requirements and strength requirements, so that the material, processing and other aspects of the improvement, the overall performance optimization system.The design of the two sodium sulfite evaporator consists of two parts: the evaporation chamber and the heat exchanger heat exchanger is two times of steam from the evaporator to provide energy to replace sodium sulfite solution in the heat pipe, increasing the solution temperature; evaporation chamber for external pressure vessel, pressure to reduce the boiling point of a liquid, so that the solution in the water to evaporation, evaporation chamber of swirl plate removal efficiency of entrainment separation of gas and liquid can reach more than 90%, over three times above the steam to use three effect evaporator; centrifuge power solution cycle, so the whole equipment to achieve the purpose of concentrated solution of sodium sulfite.The sodium sulfite two effect evaporator designed in this paper can work normally under the condition of eight earthquake and meet the requirements of strength and strength.Keywords: sodium sulfite; two effect evaporator; fixed tube plate heat exchanger; external pressure vessel；目录引言1第一章筒体设计21-1 亚硫酸钠溶液介质特性21-1-1 已知条件21-1-2 设备选型21-2 材料的选择31-3设备强度计算31-3-1 设备参数的确定31-4 壁厚设计41-4-1 蒸发室壁厚41-4封头壁厚设计51-4-1 蒸发室上端椭圆型封头51-4-2 所有锥形封头51-4-3 蒸发室锥壳下方小椭圆型封头61-4-4 封头水压试验强度校核61-4-5 加强圈的设计计算6第二章换热器设计82-1 设计管数及排布82-2 换热器圆筒计算82-2-1 1100筒节82-2-2 900筒节92-2-3 换热器圆筒水压试验强度校核92-3 折流板92-3-1 折流板选型92-4 拉杆102-5 定距管102-6 滑道102-7 换热管强度计算10第三章管板设计113-1 管板选型113-2 管板设计计算113-2-1 换热管113-2-2 管板计算123-3 不同工况下管板校核133-3-1 壳程压力与管程压力同时作用下的危险组合133-3-2 壳程压力作用下的危险组合143-3-3 管程压力作用下的危险组合16第四章法兰与人孔184-1 法兰选型184-2 人孔选型184-3 法兰尺寸18第五章 开孔补强205-1 开孔补强条件205-2 开孔补强判定205-3 计算开孔直径205-4 各接管及圆筒计算厚度：205-4-1 蒸发室圆筒的计算厚度：205-4-2 蒸发室圆筒上方大椭圆形封头计算厚度：205-4-3 蒸发室锥壳下方小椭圆形封头计算厚度：205-4-4 循环管圆筒计算厚度：215-4-5 接管计算厚度：215-5 开孔补强计算215-5-1 接管a开孔补强计算215-5-2 接管d开孔补强计算225-5-3 接管h开孔补强计算225-5-4 接管f开孔补强计算225-5-5 接管m开孔补强计算235-5-6 接管t开孔补强计算235-5-7 接管p开孔补强计算245-5-8 小椭圆形封头开孔补强计算24第六章 质量计算256-1 各部分质量计算256-1-1 蒸发室筒体质量256-1-2 封头质量256-1-3 锥形封头质量为256-1-4 循环管质量256-1-5 人孔质量256-1-6 接管质量256-1-7 法兰质量256-1-8 换热器质量256-2 设备总质量256-3 设备充水质量26第七章 支座设计277-1 支座选型计算277-1-1 三楼蒸发室耳式支座计算277-1-2二楼换热器支撑式支座计算277-2 高度大于10m设备轴向应力计算27第八章 机械部分选型288-1 设计计算28结论29参考文献30谢辞31符号说明厚度附加量，钢板厚度负偏差，腐蚀裕量，圆筒或壳体内直径，圆筒或壳体外直径，椭圆形封头形状系数n换热管总数设计压力，试验压力，工作压力，钢板标准抗拉强度下限值，试验压力下圆筒或椭圆形封头的应力，圆筒或壳体的计算厚度，圆筒或壳体的有效厚度，圆筒或壳体的名义厚度，圆筒或壳体的设计厚度，焊接接头系数，本设计取0.85。壳程圆筒内直径横截面积，管板开孔后面积，圆筒横截面积，。管板布管区面积，。根换热管管壁金属的横截面积，系数，按和查图系数，按和查图壳体法兰与管箱法兰外直径，壳体圆筒、管箱圆筒或法兰内直径，法兰外直径，换热管外径，管板布管部分的当量直径，。壳体法兰材料的弹性模量，管箱法兰材料的弹性模量，管板材料的弹性模量，管箱圆筒材料的弹性模量，壳程圆筒材料的弹性模量，换热管材料的弹性模量，；查流体压力引起的总轴向力，窄面法兰垫片压紧力，系数，当时取，两者中较大值；当时，取值系数，仅用于时取系数， 当时按和查图实线； 当时，按和查图系数，按和查图系数，按和查图换热管加强系数（管板计算中）；波形膨胀节刚度，按中的或，/圆筒与壳体法兰的旋转刚度，；法兰与管箱圆筒的旋转刚度，；旋转刚度参数，；延长部分同时作法兰的管板：旋转刚度无量纲参数，；管束模数，；管板外圈非布管区的无量纲宽度，；换热管有效长度，换热管与管板胀接长度或焊脚高度 ，管板总弯矩系数，；垫片系数（法兰计算中）管板第一弯矩系数，查图管板第二弯矩系数，查图管板边缘力矩系数，本计算是法兰力矩系数系数，边界效应压力组合系数，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，壳体法兰力矩系数； 壳程压力作用工况： 管程压力作用工况：有效压力组合，；计算压力，当量压力组合，；壳程设计压力，管程设计压力，壳体没设计波形膨胀节的时候，圆筒与换热管束的刚度比；壳体设计波形膨胀节的时候，圆筒与换热管束的刚度比；管板与换热管连接的拉脱应力，许用拉脱力，换热管中心距，制造环境温度，沿长度平均的壳程圆筒金属温度，沿长度平均的换热管金属温度，系数，由表查得法兰颈部大端有效厚度，管板边缘剪切系数，壳程圆筒材料线膨胀系数，（）换热管材料线膨胀系数，（）系数；换热管与换热器圆筒的热膨胀变形差；管板计算厚度，壳程圆筒厚度，壳体法兰厚度，管箱法兰厚度，管箱圆筒厚度，管板刚度削弱系数，系数，管板强度削弱系数，系数，系数，法兰力矩折减系数，管板开孔区的当量直径与壳体圆筒内径的比，壳程圆筒轴向应力，壳体法兰应力，管板径向应力，管板开孔区周围的径向应力，管板径向应力系数，管板开孔区周围的径向应力系数，换热管轴向应力，常温下，壳体法兰的许用应力，设计温度下，圆筒材料的许用应力，换热管稳定许用压应力，设计温度时下，管板材料的许用应力，设计温度下，换热管材料的许用应力，系数，管板布管区周边剪切应力，剪切应力系数，系数系数开孔削弱所需要的补强截面积，补强面积，壳体有效厚度减去计算厚度之外的多余面积，接管有效厚度减去计算厚度之外的多余面积，焊缝金属截面积，有效补强范围内另加的补强面积，补强有效宽度，开孔直径，强度削弱系数接管外侧有效补强高度，接管内侧有效补强高度，接管有效厚度，接管名义厚度，引言 本设计严格按照国标要求，对整个亚硫酸钠蒸发器设备中的二效蒸发器进行了强度校核计算，选取了接管法兰以及设备法兰，对开孔进行了补强计算，针对换热器管板补分进行了充分的强度校核，在保证强度达标的条件下，施行了统一选材，从而对整个设备的安全、加工等方面进行了优化。 本设计的换热器部分对换热管换热面积部分进行了充分计算，从而保证了工作速度，提高了工作效率，因亚硫酸钠易结晶，故对设备检修时的清洗问题也进行了考虑设计。 GB150中对外压容器开孔补强计算时需要计算厚度，但外压容器设计时为取名义厚度后校核，本设计用拉姆公式对外压容器计算厚度进行了计算。第一章 筒体设计1-1 亚硫酸钠溶液介质特性 化学式：Na2SO3 酸碱性：显弱碱性，PH约为99.5密度：12001350kg/m3饱和浓度：该溶液在33.4时溶解度最高为28%1-1-1 已知条件表1-1管程壳程蒸发室工作压力 MPa-0.070.2-0.07工作温度 7910279工作介质17% Na2SO3溶液、水蒸汽换热面积 m21201-1-2 设备选型1， 筒体几何尺寸2， 根据已知条件及设计要求：蒸发室圆筒直径 Di=2000mm，筒体长度 L1=4000mm，循环管直径600mm。3， 封头结构设计蒸发器上端采用DN=2000mm的椭圆形封头，蒸发器下端连接大端直径2000mm，小端直径1200mm的锥形封头，锥形封头下端连接DN=1200mm的椭圆形封头。图1-14， 气液分离器选型因为亚硫酸钠有腐蚀性，选材为S30408(06Cr16Ni10)。因为亚硫酸钠容易结晶，选用旋流板分离器，水蒸汽通过它时，会被甩向管壁，从而达到水分离的目的。5， 人孔选型因为其工作压力与工作温度的原因，选择人孔为公称压力PN6，根据已知条件公称直径设计为DN=500，根据HG/T21514-21535-2014钢制人孔与手孔最终设计人孔执行标准为HG/T21521-2014，法兰形式设计为PL型。6， 换热器的结构设计因管内为亚硫酸钠溶液，壳程为水蒸汽，压力符合条件且工作温度相差低于50，选择固定管板式换热器。1-2 材料的选择因整个设备都与亚硫酸钠溶液接触，而亚硫酸钠溶液是有强还原性的腐蚀性溶液，且担心亚硫酸钠的强还原性与普通碳钢中的Mn离子反应，将其还原，故选用S30408(06Cr16Ni10)。虽然价格上也比其它碳钢和低合金钢贵，但是其有较好的力学性能、抗氧化性、抗酸碱腐蚀性，综合考虑，本设计的所有封头、法兰、蒸发器筒体、接管、循环管、加强圈、补强圈、换热管、管板、换热器筒体所用材料选择为S30408(06Cr16Ni10)。1-3 设备强度计算1-3-1 设备参数的确定1， 设计压力设计压力p一般可以比最大工作压力多的5%10%，即壳程：P=0.21.1=0.22Mpa根据已知条件管程与蒸发室的工作压力为-0.07Mpa，取设计压力为真空即大气压p=-0.1MPa。2， 设计温度t表1-2 温度参数最高或最低工作温度设计温度15tw350tw +20壳程工作温度为102，设计温度取150 ，管程与蒸发室工作温度为79，设计温度取100。3， 焊接接头系数根据GB150-2011-2011 4.5.2.2，设计为双面焊对接接头，局部无损检测，根据规定取=0.85。4， 钢板的厚度负偏差钢板或钢管厚度负偏差C1根据GB/T709，该设备钢板精度为B类，其负偏差规定为-0.3mm。5， 腐蚀裕量亚硫酸钠溶液有腐蚀性，取C2=0.2mm。6， 许用应力根据GB150-2011.2表5，查得S30408(06Cr16Ni10),150时，许用应力t =103MPa,常温时=137MPa。7， 稳定性安全系数m按GB150-2011.3规定，对圆筒，m取3；对球壳和成形封头，m取15。8， 计算压力外压取真空0.1MPa，内压计算压力等于设计压力加上液柱静压力，又因为壳程内为水蒸汽，液柱静压力小于5%，忽略其液柱静压力，取0.22MPa。9， 内径：蒸发室：d0=2000mm，加热室与壳程d=900mm，进气段直径d=1100mm，椎体小段直径1200mm，循环管：600mm。10、弹性模量查GB150-2011 表B-13钢材的弹性模量得该材料100时弹性模量E=189000MPa，150时弹性模量E=186000MPa。1-4 壁厚设计1-4-1 蒸发室壁厚取名义厚度n=10mm，蒸发室总长L1=4000，设置加强圈，计算长度取L=1333.3mm，循环管圆筒长度7000mm。对于D0/e20的薄壁圆筒，仅需进行稳定性校核，假设名义厚度n=10mm，e=n-C=10-0.5=9.5mm，计算出L/D0=1333.3/2000=0.6666，D0/e=2000/9.5210.53，根据GB150-2011.3图4-2外压应变系数A曲线，查得系数A=0.00077。GB150-2011.3图4-8，S30408材料外压应力系数B曲线得知点落在205曲线右侧，B值约为56MPa，故按照如下公式计算许用外压力P:P=BD0e=9.5=0.266MPa （1-1）0.266MPa=PPc=0.1MPa，则假设的名义厚度n=10mm符合强度条件。2， 循环管厚度设计取名义厚度n=10mm，则e=n-C=10-0.5=9.5mm，计算长度取3000，D0取600，则查外压应变系数A曲线得A=0.00015，所得A值落在设计温度下材料线左侧，用公式计算许用外压力：P=2AE3(D0e)=20.000151890003（6009.5）0.299MPa （1-2）0.299=PPc=0.1 名义厚度n=10mm符合强度条件1， 蒸发室筒体与循环管水压试验强度校核蒸发室筒体与循环管材料相同，压力相同，介质相同，如果蒸发室大直径计算水压试验安全，则循环管水压试验安全。按GB150-2011.1-2011 4.6.2.3 b）气液组合试验：pT=1.1p=1.10.1=0.11MPa （1-3）T=pT（Di+e）2e=0.11（2000+9.5）29.511.63MPa （1-4）根据GB24511-2009表16，查得S30408(06Cr16Ni10)屈服强度 Rel（RP0.2）=205MPa，0.8Rel=0.82050.85=147.6MPa，T0.8Rel，水压试验安全。1-4 封头壁厚设计1-4-1 蒸发室上端椭圆型封头该封头受外压作用。考虑采购钢板统一，且封头与蒸发室焊接，假设名义厚度n=10mm，则e=n-C=10-0.5=9.5mm，则： A=0.125R0e0.00094 （1-5）查GB150-2011.3图4-8，S30408材料外压应力系数B曲线，所得A值相应B=60MPa，上式中R0代替为K1D0，其中K1值由椭圆长短轴比值D0/(2h0)决定，其中h0=(hi+n)=500+10=510mm，K1值根据GB150-2011.3表5-2系数K1值查得 K1=0.89，则K1D0=1780mm，则：P=7617809.50.41MPa （1-6）0.41=PP=0.1 符合强度条件1-4-2 所有锥形封头设计为大端折边锥壳形式，名义厚度为方便焊接取n=10mm。取半顶角=30，计算锥壳临界外压的理论公式非常复杂，为了简化计算，当60时，按等效圆筒计算，因与锥形封头连接圆筒强度满足，该锥壳L/D小于圆筒，则锥壳系数A大于圆筒系数A，B值大于圆筒系数B，故所有锥形封头名义厚度n=10mm合理。1-4-3 蒸发室锥壳下方小椭圆型封头假设名义厚度n=10mm，则e=n-C=10-0.5=9.5mm，则：A=0.125R0e=0.1256009.50.002 （1-7）查GB150-2011.3图4-8，S30408材料外压应力系数B曲线，所得A值相应B=76MPa，根据GB/T25198压力容器封头查公称直径1200的封头总深度325mm，h=25mm，受外压的椭圆型封头，外压稳定性计算公式和外压半球形封头相同：P=BR0e （1-8）上式中R0代替为K1D0，其中K1值由椭圆长短轴比值D0/(2h0)决定，其中h0=(hi+n)=300+10=310mm，K1值根据GB150-2011.3表5-2系数K1值查得 K1=0.89，则K1D0=1068mm，则：P=7610689.50.676MPa （1-9）0.676=PP=0.1 符合强度条件1-4-4 封头水压试验强度校核所有封头压力、介质、材料相同，如果大直径的封头满足，则所有封头满足。按GB150-2011.1-2011 4.6.2.3 b）气液组合试验：pT=1.1p=1.10.1=0.11MPa （1-10）T=pT（Di+e）2e=0.11（2000+9.5）29.511.63MPa （1-11）根据GB24511-2009表16，查得S30408(06Cr16Ni10)屈服强度 Rel（RP0.2）=205MPa，0.8Rel=0.82050.85=147.6MPa，T0.8Rel，水压试验安全。1-4-5 加强圈的设计计算Lmax=2.6ED0mpc（D0e）2.5=2.6189000200030.1（20009.5）2.55094.2mm （1-12）蒸发室取两个加强圈，间距1333.3mm。根据GB/T706-2008表A.1选为热轧普通工字钢，型号10，查得截面面积S=1434.5mm2，Ix=2450000，Iy=330000。B=pcD0e+AsLs=0.120009.5+1434.51333.318.91MPa （1-13）S30408(06Cr16Ni10)系数B曲线无此值，用A=3B2E=318.9121890000.00015 （1-14）I=D02LS(e+ASLS)10.9A=200021333.3(9.5+1434.51333.3)10.90.00015776193.6mm4 （1-15）Is=Ix+Iy=2450000+330000=2780000 （1-16）IIs 符合第二章 换热器设计2-1 设计管数及排布选用常用管长L=3m，换热管根据GB151-2014选用外径d0=25mm，换热管的中心距是：S=32mm，厚度为2.5mm，对于亚硫酸钠溶液，因其在设备中浓度较高有可能少量结晶，此管管内可机械清洗，直径选取合理。为减少阻力，管程数设计为1。根据GB151-2014，限定圆直径DL=Di-2b3，其中b30.25d，且大于8mm，取10mm。则DL=900-210=880mm。选用正三角形排列。利用PORE软件阵列功能，在880的圆上阵列管数共553根，具体布管方式见CAD图纸。则553根管的换热面积为：553300025106130.3m2 （2-1）考虑实际工作状态，需要设计换热面积比要求工作面积大5%10%，130.3/120=1.086，则设计该根管的换热面积比要求工作换热面积多8.6%，符合换热要求。2-2 换热器圆筒计算表2-1 设计参数部件材料设计温度（）设计压力（MPa）t（MPa）（MPa）标准C1(mm)C2(mm)筒体S30408(06Cr16Ni10)1500.221031370.85GB150-2011GB151-2014GB24511-20110.30.22-2-1 1100筒节=DcDi2t-pc=0.22110021030.85-0.221.38mm （2-2）计算厚度=1.38mm设计厚度d=+C2=1.38+0.2=1.58mm名义厚度n=d+C1=1.58+0.3=1.88mm，根据GB151-2014表7-1 圆筒的最小厚度，Dn=7001000mm的高合金钢，厚度最小取7mm，设计名义厚度n=8mm。有效厚度e=n-C2-C1=8-0.3-0.2=7.5mm2-2-2 900筒节=0.2290021030.8-0.221.2mm （2-3）设计名义厚度n=8mm因Di=900时其最大允许工作压力Pw值更大，更安全，满足压力要求，取名义厚度8mm合适。2-2-3 换热器圆筒水压试验强度校核按GB150-2011.1-2011 4.6.2.2 b）气液组合试验：pT=1.1pt=1.10.221371030.322MPa （2-4）T=pT（Di+e）2e=0.322（1100+7.7）27.723MPa （2-5）根据GB713-2014，S30408(06Cr16Ni10)屈服强度 Rel=205MPa，0.8Rel=0.82050.85=147.6MPa，T0.8Rel，水压试验安全。2-3 折流板2-3-1 折流板选型取折流板为单弓形，如下图：图2-1 弓形折流板h根据GB151-2014 6.8.2.1.2规定取0.20.45倍壳程圆筒内径，0.2900=180mm，0.21100=220mm取250mm。根据GB151-2014表6-20折流板和支撑板外径及允许偏差查得DN9001300mm时，折流板名义外径为：DN-6=900-6=894mm，内径1100处折流板名义外径1094mm。折流板跨距根据GB151-2014表6-31换热管直管最大无支撑跨距查得换热管外径为25mm时，高合金钢400以下应取小于1850mm且大于0.2倍圆筒内径9000.2=180mm，取1000mm，则需2片折流板。折流板最小厚度根据GB151-2014表6-21折流板或支撑板的最小厚度查得公称直径700DN900，跨距900L1200时最小取10mm，设计为12mm。折流板上孔径根据GB151-2014表6-21 I级管束折流板和支撑板管孔直径及允许偏差规定=d+0.4=25.40+0.3 。2-4 拉杆根据GB151-2014 6.8.5规定，换热管外径d19mm时，宜采用螺纹连接，根据表6-33拉杆直径查得换热管外径25d57时，d0=16mm，拉杆螺纹公称直径dn=16mm，与管板连接端的拉杆螺纹长度La=（1.31.5）d0，查表6-34螺纹拉杆尺寸得La=22mm，根据表6-33拉杆数量查为6根。均匀的布置在管束的外边缘。2-5 定距管外径宜与换热管相同，取25mm。2-6 滑道根据GB151-2014 6.8.6选板式滑道，板式滑道连接与布置符合GB151-2014 8.6.2要求2-7 换热管强度计算根据GB150-2011.3图4-2外压应变系数A曲线，查得系数A=0.01，所得A值查图4-8，S30408材料外压应力系数B曲线约为100MPa。P=BD0e=100252.5=10MPa （2-6）其值远远大于工作压力0.2MPa,满足强度要求。换热管轴向应力，按GB151-2014 7.3.1计算：Cr=2EtRelt （2-7）根据GB24511-2009表16，查得S30408(06Cr16Ni10)屈服强度 Rel（RP0.2）=205MPa。i=0.25d2+（d-2t）2 （2-8）计算得Cr=133.8MPa，回转半径i=8.4，ler根据GB151-2014图7.2 a）取ler=L/2=1500mm，当CrLer/i时，用公式：crt=ReLtCr23（lcri）2=Et1.52（lcri）238.36MPa （2-9）crtt=103MPa换热管轴向应力达到强度要求条件。第三章 管板设计3-1 管板选型查GB151-2014图7-3管板与壳体、管箱的连接选b型结构管板 图3-1 b型连接3-2 管板设计计算确定各元件结构尺寸：圆筒内径Di=900mm，管箱圆筒厚度h=10mm，壳程圆筒厚度s=8mm，管箱法兰：Df根据GB151-2014 6.14设备及接管法兰要求设备法兰优先采用NB/T4702147023，根据NBT47021表1甲型平焊法兰的结构形式及系列尺寸查得Df=1015mm，f”=40mm。3-2-1 换热管d=25，e=2.5，n=553，S=32，L=3000，Lcr=1500，单个管截面积：a=td-t=2.525-2.5=176.71mm2 （3-1）管束模数Kt=EnaLDi=189000553176.7130009006840.4MPa （3-2）Ad=0, At=0.866ns2+Ad=0.866553322=490391.552mm2 （3-3）A=Di24=90024636172.5mm2 (3-4)As=s（Di+s）=8（900+8）22820.53mm2 (3-5)A1=A-nd24=636172.5-5532524364719.26mm2 (3-6) 管板布管区当量直径：Dt=4At=4490391.552790.18mm2 （3-7）系数 =A1A=364719.26636172.50.5733 （3-8）Q=EtnaEsAs=186000553176.7118600022820.534.2821 （3-9）=naA1=553176.71364719.260.2679 （3-10）s=0.4+0.61+Q=0.4+0.60.57331+4.28215.9281 （3-11）t=0.4+0.4+0.6+Q=0.4+0.40.2679+0.60.5733+4.28210.57339.0229 （3-12）t=DtD=790.189000.878 （3-13）3-2-2 管板计算假设管板计算厚度为50mm，管子加强系数K=(1.32DiEtnaEpL)12=(1.3290050186000553176.711860000.4300050)12=5.507（3-14）法兰： k=K-1-t=5.5071-0.878=0.672 （3-15）ks=1.82Dis=1.829008=0.02145 （3-16）kh=1.82Dih=1.8290010=0.01918 （3-17）C=2(1+ksf)(ksDi)2=2(1+0.0214540)(0.02145900)2=0.01 （3-18）C=2(1+khf)(khDi)2=2(1+0.0191840)(0.01918900)2=0.012 （3-19） =4.4ksDi1+1+ksf2sDi3=4.40.021459001+1+0.0214540289003=0.000266 （3-20） =4.4khDi1+1+khf2hDi3=4.40.019189001+1+0.01918402109003=0.00043 （3-21）Kf=112EfbfDi+bf2fDi3+Es （3-22）Kf=112EfbfDi+bf2fDi3+Eh （3-23）对于b型连接方式管板，,bf=0,f=f=0,则：Kf=0.00026618600012=4.12MPa，Kf=0.0004318900012=6.77MPaKf=Kf+Kf=4.12+6.77=10.9MPa （3-24）Kf=Kf4Kt=10.946840.4=0.00125 （3-25）根据GB151-2014图7-12根据K和Kf查得m1=0.16=m1KKf=0.165.5070.0012523.24 （3-26）根据GB151-2014图7-13根据K和Kf查得G2值，G2=3.8根据GB151-2014图7-14a）按K和Qex（不带膨胀节Qex=Q）查m2=33-3 不同工况下管板校核GB151表7-1 计算工况组合规定共有6种工况分别计算，现计算热膨胀变形差值：t、s查GB150-2011,3-12表B.14在150时t =17.0610-6。=t(tt-t0)-s(ts-t0)=17.0610-6（102-20）-17.0610-6（102-20）=0，则不需要考虑热膨胀，同时不设计膨胀节。现对如下三种工况分别计算：3-3-1 壳程压力与管程压力同时作用下的危险组合壳程设计压力Ps=0.22MPa，管程设计压力Pt=-0.1MPaPc=Ps-Pt（1+）=0.22+0.1（1+0.2679）=0.34679 MPa （3-27）Pa=sPs-tPt+Etm=5.92810.22+9.02290.1=2.2MPa （3-28）Pb=CPs-0.15Pt-0.85CPt=0.010.22+0.150.1+0.850.0120.1=0.00337 （3-29）M=Mb=PbPa=0.003370.57332.2=2.6710-3 （3-30）V=M=23.242.6710-3=0.062 （3-31）m=m1+Vm21+V=0.16+0.06231+0.062=0.335 （3-32）当-3m0.3时，1K6时，查GB151-2014图7-16（a）得fr=fri=-0.29G1=3frK-0.158 （3-33）r=（1+V）G14（Qex+G2）=（1+0.062）（-0.158）4（4.2821+3.8）=-5.210-3 （3-34）r=rPa（Di）2=-5.210-32.20.57330.4（90050）2-5.3MPa （3-35）p=141+VQex+G2=141+0.0624.2821+3.8=0.03285 （3-36）p=pPaDt=0.032850.57332.20.4790.18501.637MPa （3-37）c=AAsPt+1+VQex+G2Pa=636172.522820.53-0.1+0.57331+0.0624.2821+3.82.2=1.83MPa （3-38）t=1Pc-G2-VQexQex+G2Pa=10.26790.34679-3.8-0.0624.28214.2821+3.82.2-2.3MPa （3-39）q=tadl=-2.3176.71253000=1.7210-3 （3-40）计算完成出表表3-1 计算表r=5.3MPap=1.637MPac=1.83MPat=2.3MPaq=1.7210-3之前计算有crt=38.36MPa，查GB150-2011有ct=rt=tt=103MPa根据GB151-2014表7-12查得许用拉脱应力q=2上式计算不计膨胀变形差（=0）应同时满足：5.3=r1.5rt=154.51.637=p0.5rt=51.51.83=cct=82.4当t0时：2.3=tcrt=38.361.7210-3=qq=23-3-2 壳程压力作用下的危险组合壳程设计压力Ps=0.22MPa，管程设计压力Pt=0MPaPc=Ps-Pt（1+）=0.22MPa （3-41）Pa=sPs-tPt+Etm=5.92810.22=1.3MPa （3-42）Pb=CPs-0.15Pt-0.85CPt=0.010.22=0.0022 （3-43）M=Mb=PbPa=0.00220.57331.3=2.9510-3 （3-44）V=M=23.242.9510-3=0.0686 （3-45）m=m1+Vm21+V=0.16+0.068631+0.0686=0.34 （3-46）当-3m0.3时，1K6时，查GB151-2014图7-16（a）得fr=fri=-0.29G1=3frK-0.158 （3-47）r=（1+V）G14（Qex+G2）=（1+0.0686）（-0.158）4（4.2821+3.8）=-5.2210-3 （3-48）r=rPa（Di）2=-5.2210-31.30.57330.4900502-3.15MPa （3-49）p=141+VQex+G2=141+0.06864.2821+3.8=0.033 （3-50）p=pPaDt=0.0330.57331.30.4790.18500.97MPa （3-51）c=AAsPt+1+VQex+G2Pa=636172.522820.530.57331+0.06864.2821+3.81.3=2.747MPa （3-52）t=1Pc-G2-VQexQex+G2Pa=10.26790.22-3.8-0.06864.28214.2821+3.81.3-1.28MPa （3-53）q=tadl=-1.28176.71253000=9.610-4 （3-54）计算完成出表：表3-2 计算表r=3.15MPap=0.97MPac=2.747MPat=1.28MPaq=9.610-4之前计算有crt=38.36MPa，查GB150-2011有ct=rt=tt=103MPa根据GB151-2014表7-12查得许用拉脱应力q=2上式计算不计膨胀变形差（=0）应同时满足：3.15=r1.5rt=154.50.97=p0.5rt=51.52.747=cct=82.4当t0时：1.28=tcrt=23.249.610-4=qq=23-3-3 管程压力作用下的危险组合壳程设计压力Ps=0MPa，管程设计压力Pt=-0.1MPaPc=Ps-Pt（1+）=0.1（1+0.2679）=0.12679 （3-55）Pa=sPs-tPt+Etm=9.02290.1=0.9MPa （3-56）Pb=CPs-0.15Pt-0.85CPt=0.010.150.1+0.850.0120.1=0.00117 （3-57）M=Mb=PbPa=0.001170.57330.9=2.2710-