浮头式换热器说明书

摘要本设计来源于工厂生产实践。浮头式换热器具有传热系数高，结构紧凑，热应力低，安装方便，调节方便，占地面积小，设备及运行费用低等显著优点。本设计中压浮头式换热器是卧式热交换器，设计此装置旨在培养我们综合运用所学知识及结合实际独立完成设计题目的工作能力，掌握学科专业设计的基本方法，为将来进行过程设备设计工作奠定基础。本设计中的浮头式换热器主要参照GB/T151-2014《热交换器》，在给定的设计条件下进行工艺设计，然后对管箱、换热管、圆筒等进行详细的机械结构设计、计算和校核，对于换热器的一些零部件则根据设计参数查找标准。对于具体的设计步骤与准则在设计说明书中有详细的说明。关键词：换热器；浮头；结构设计AbstractThisdesignisderivedfromtheproductionpracticeofthefactory.Thefloatingheadheatexchangerhasthesignificantadvantagesofhighheattransfercoefficient,compactstructure,lowthermalstress,easyinstallation,easyadjustment,smallfootprint,lowequipmentandoperatingcosts.Thedesignofthismediumpressurefloatingheadheatexchangerisahorizontalheatexchanger,thedesignofthisdeviceisdesignedtocultivateourabilitytocomprehensivelyusetheknowledgewehavelearnedandcombinewiththeactualworkabilitytoindependentlycompletethedesignproblems,masterthebasicmethodsofdisciplinedesign,andlaythefoundationforthefuturedesignofprocessequipment.ThefloatingheadheatexchangerinthisdesignmainlyreferstoGBT151-2014,andtheprocessdesigniscarriedoutunderthegivendesignconditions,andthenthedetailedmechanicalstructuredesign,calculationandverificationofthetubebox,heatexchangertube,cylinder,etc.,andsomepartsoftheheatexchangerarefoundaccordingtothedesignparameters.Thespecificdesignstepsandguidelinesaredescribedindetailinthedesignspecification.Keywords:heatexchanger,floatinghead,structuraldesig内蒙古工业大学本科毕业设计说明书目录TOC\o"1-3"\h\u引言 引言浮头式换热器的应用前景广阔。首先，浮头式换热器可以应用于新能源领域。随着太阳能、风能等新能源的快速发展，浮头式换热器可以作为太阳能集热器和风能发电装置中的关键传热部件，实现能源的高效转化和利用。其次，浮头式换热器可以应用于工业废热利用。在石化、化工等行业，大量的废热被浪费掉，而浮头式换热器可以将废热回收利用，实现资源的节约和环境的保护。最后，浮头式换热器还可以应用于核电站和核能领域。由于核能领域的特殊性和安全性要求，浮头式换热器可以提供更加高效和可靠的热交换设备，为核能的安全和可持续发展提供支持。本课题来源于工厂生产实践。浮头式换热器具有传热系数高，结构紧凑，热应力低，安装方便，调节方便，占地面积小，设备及运行费用低等显著优点。本设计浮头式换热器是卧式热交换器，设计此装置旨在培养学生综合运用所学知识及结合实际独立完成设计题目的工作能力，掌握学科专业设计的基本方法，为将来进行过程设备设计工作奠定基础。

第一章设计方案及设计依据1.1换热器选型换热设备有多种多样的形式，每种结构形式的换热设备都有其本身的结构特点和工作特性，换热器选型需要考虑的因素有很多，主要包括流体的性质、压力、温度、压降及其可允许范围；对清洗、维修的要求；材料价格及控制成本；动力消耗费；现场安装和检修的方便程度，壁面工作温度；使用寿命和可靠性。两流体的温度变化情况：油、水进口温度80°，出口温度148°；循环水进口温度175°，出口温度130°。考虑到壳体和管束之间壁温差较大且壳程介质为水易结垢，初步确定本设计采用浮头式换热器，浮头式换热器具有传热系数高，结构紧凑，热应力低，安装方便，调节方便，占地面积小，设备及运行费用低等显著优点。1.2浮头式换热器的结构简介浮头式换热器主要组合部件有前端管箱，壳体和后端结构三部分。前端管箱主要由管箱筒节、浮头、管箱法兰和管箱侧法兰组成；壳体内部主要由换热管、折流杆、折流板、旁路挡板、拉杆和定距管组成；后端结构主要由浮头盖、钩圈、浮头法兰和外头盖组成。两端管板中只有一端与壳体固定，另一端可相对壳体自由移动称为浮头。浮头由浮动管板、钩圈和浮头端盖组成，是可拆连接，管束可从壳体内抽出。管束与壳体的变形互不约束，因而不会产生热应力。1.3浮头式换热器的原理浮头式换热器的工作原理是通过流体在管束内的流动，实现热传递的目的。当热传递管内的流体流动时，浮头随着流体一起上升或下降，从而保证了管外壳体的密封性。具体来说，流经换热器的流体进入热传递管内，流经管程内的管壁，通过管壁与管内的热传递介质(如水、蒸汽等)进行热量交换，进而实现热量的传递。随着流体的流动，浮头也随之浮动，使得管壳之间始终保持一定的密封状态，从而确保了换热器的正常运行。1.4浮头式换热器的主要材料选择压力容器用钢根据GB/T150-2011《压力容器》所引用的钢材标准，主要为碳素钢、低合金钢和高合金钢三大类。由于压力容器作为过程工业生产中重要的设备，虽然在实际生产过程中的安全运行与很多因素有关，但其中材料性能是最重要的因素之一，为了确保压力容器的使用安全，压力容器在制造技术要求上非常严格，其承压元件应采用压力容器专用钢板。这类钢板要求质地均匀，对硫，磷等有害元素的控制更加严格(ω<0.015%,ω<0.025%)，且需要进行某些力学性能方面特殊项目的检验。压力容器专用钢板有Q245R,Q345R,Q370R,10MnMoNbR,13MnNiMoR,15CrMoR,14CrlMoR,12Cr2MolR,16MnR12Cr1MoVR，304不锈钢，Q235A，00Cr19Ni10，0Cr18Ni9。介质为水、油，没有腐蚀性，可以考虑Q345R这种钢种，Q345R是制造压力容器专用的低合金高强度钢板，具有良好的综合力学性能、焊接性能、工艺性能及低温冲击韧性。Q345R钢400C°的中低压压力容器，多层高压容器及其承压结构件。所以在此选择O345R作为本次设计的主要材料。1.5主要设计依据本设计课题为中压浮头式油、水混合物换热器，所以本设计说明书主要依据GB/T150-2011《压力容器》以及GB/T151-2014《热交换器》等相关标准对设备进行设计。

第二章设计基本参数管程壳程介质循环水油，水介质特性无毒，非易燃易燃工作温度进/出（℃）175/13080/148设计温度200工作压力（MPa）2.02.0设计压力2.22.2腐蚀裕量（mm）2.02.0焊接接头系数1.01.0程数21保温层厚度（mm）100换热面积（外径）（m2）100工作温度Tw：壳程进/出=80/148℃；管程进/出=设计温度：Td工作压力：Pw设计压力：Pd=1.1Pw=1.1×根据设计压力和液柱静压力确定计算压力，液柱静压力根据公式：P=ρgh计算后较小，省略，所以计算压力：Pc

第三章壳体设计3.1壳体设计3.1.1选材由于所设计的浮头式换热器属于常规容器，在工厂中多采用碳素钢和低合金钢制造，而且壳程中的介质为水和油，无腐蚀性，根据HG/T20581-2020《钢制压力容器材料选用规范》选择Q345R为筒体的材料，采用双面焊，无损检测程度为100%，焊缝系数φ=1。Q345R是低碳低合金钢，具有良好的综合力学性能和制造工艺性能，其强度、韧性、耐腐蚀性、低温和高温性能均优于相同含碳量的碳素钢，而且采用低合金钢可以减少容器的厚度，减轻重量，节约钢材。根据GB/T150.2-2011《压力容器》碳素钢和低合金钢钢板许用应力知：温度为200℃，材料厚度为3-16mm时，σt3.1.2确定设计参数焊接接头系数φ：查《过程设备设计》，采用双面焊对接接接头，100%无损检测，取φ=1。根据所给简图得钢板厚度负偏差：C1=0.3mm，腐蚀裕量：C2=2mm,即C=C3.2壳体厚度计算计算壳体厚度δ=PcDi2代数得δ=2.2×10002×183×1-2.2设计厚度δd=δ+C2名义厚度δn=δ考虑到开孔补强及制造，向上圆整取名义厚度δn有效厚度δe=δn-3.3壳体液压试验液压实验时耐压试验压力系数为1.25，所以 PT=1.25Pd[σ]σ代数得PT=1.25在耐压试验前要按照下式校核试验时壳体的薄膜应力σσT=PT(代数得σT液压试验应满足σT≤0.9φReLREF_Ref28955\r\h[1]根据GB/T150.2-2011《压力容器》查得材料Q345R在室温下的屈服强度ReL=345MPa。代数得σT≤0.9φReL=0.9×1×345满足液压试验。3.4壳体强度计算校核3.4.1壳体强度校核计算壳体的应力强度σt=PT(代数得σtσt值应小于等于σtσt校验合格。3.4.2壳体计算校核计算壳体的允许最大工作压力[Pw]=φ2δeσ代数得[Pw]=1×校验合格。

第四章管箱设计4.1管箱筒体设计4.1.1选材管程中的介质为循环水，无腐蚀性，根据根据HG/T20581-2020《钢制压力容器材料选用规范》选择Q345R为封头与管箱的材料，采用双面焊，无损检测程度为100%，焊缝系数φ=1。根据GB/T150.2-2011《压力容器》碳素钢和低合金钢钢板许用应力知：温度为200℃，材料厚度为3-16mm时，σt4.1.2管箱筒体壁厚计算根据所给简图得钢板厚度负偏差C1=0.3mm，腐蚀裕量：C2=2mm,即C=计算筒体厚度δ=PcDi2代数得δ=2.2×10002×183×1-2.2设计厚度δd=δ名义厚度δn=δ考虑到开孔补强及制造，向上圆整取名义厚度δn有效厚度δe=δn-C=4.1.3管箱筒体液压试验液压实验时耐压试验压力系数为1.25，所以 PT=1.25Pd[σ]σ代数得PT=1.25在耐压试验前要按照下式校核试验时筒体的薄膜应力σσT=PT(代数得σT=液压试验应满足σT≤0.9φReLREF_Ref28955\r\h[1]根据GB/T150.2-2011《压力容器》查得材料Q345R在室温下的屈服强度ReL=345MPa。代数得σT≤0.9φReL=0.9×1×345满足液压试验。4.1.4管箱筒体强度计算校核4.1.4.1管箱筒体强度校核计算筒体的应力强度σt=PT(代数得σtσt值应小于等于σtφ，即σt≤σt校验合格。4.1.4.2管箱筒体计算校核计算筒体的允许最大工作压力[Pw]=φ2δeσ代数得[Pw]=1×2×11.7×1831000+11.7=4.23MPa>校验合格。4.2管箱法兰和管箱侧法兰设计计算4.2.1法兰材料选择根据设计温度T=200℃，公称压力Pw4.2.2法兰选型根据设计温度T=200℃，设计压力Pw4.2.3法兰尺寸根据NB/T47023-2012《长颈对焊法兰》查得法兰质量m=199.7Kg及表4-1法兰尺寸（单位：mm）4.2.4法兰垫片的选取根据设计温度T=200℃，公称压力Pw=2.2MPa，公称直径DN=1000mm，将垫片材料选为耐油石棉橡胶板，根据GB/T29463-2023《管壳式热交换器用垫片》查得垫片的尺寸，具体数值如下：公称直径DN=1000mm；垫片内径d=1037mm；垫片外径D=1087；垫片厚度4.2.5螺柱的选取4.2.5.1选材结合法兰的类型以及设计温度选择螺柱螺母的材料为：螺柱40Cr4.2.5.2选型根据NB/T47027-2012《压力容器法兰用紧固件》选择螺柱型式为A型螺柱，其结构如图4-1。根据前文选取螺柱规格为M27，查得螺柱的尺寸，具体尺寸如表4-2。图4-1螺柱结构表4-2螺柱尺寸（单位：mm）dLCrM2770384.2.6螺母的选取根据螺柱规格为M27，选取螺母规格为M27，根据NB/T47027-2012《压力容器法兰用紧固件》查得螺母的尺寸，具体尺寸如表4-3。表4-3螺母尺寸（单位：mm）dddemmsmaxminminminmaxminminmaxminM2729.12742.550.427.426.120.946454.2.7平垫圈的选取根据螺栓的型号和尺寸选取A型平垫圈，规格为M27，根据GB/T97.1-2002《平垫圈A级》查得平垫圈尺寸：内径d1=min=28mmmax=28.33mm，外径4.2.8垫片的计算选取的垫片材料选为耐油石棉橡胶板，且厚度为3mm，根据GB/T150.3-2011《压力容器》查得垫片系数m=2.00，比压力y=11MPa。垫片的接触宽度NN=D-d2REF_Ref28955\r\h基本密封宽度bb0=N2REF_Ref28955\r\h代数得N=1087-1037b0根据GB/T150.3-2011《压力容器》规定当b0>6.4mm时，b=2.53当b0>6.4mm时，DG等于垫片接触的外径减去2b，即DG=预紧状态下所需的最小垫片压紧力FFa=3.14DGbyREF_Ref28955\r\h[1]代数得Fa=3.14×1069.12×8操作状态下所需的最小垫片压紧力FFp=6.28DGbmPc代数得Fp=6.28×1069.12×8.94×4.3管箱封头设计4.3.1选材选型压力容器封头的的种类较多，分为凸形封头、锥壳、变径段、平盖及紧缩口等，其中凸形封头包括半球形封头、椭圆形封头、碟形封头和球冠形封头，如图4-2所示。图4-2压力容器各种类结构椭圆形封头应力分布均匀，且椭圆形封头深度较半球形封头小得多，易于冲压成型，所以封头选用标准椭圆形封头，直边高度为25mm。4.3.2封头壁厚计算计算椭圆封头壁厚，且标准椭圆形封头的K=1，则δ=PCDi代数得δ=设计厚度δd=δ名义厚度δn=δ考虑到开孔补强及制造并且与管箱筒体的配合，向上圆整取名义厚度δn有效厚度δe=δn-C=根据GB/T25198-2023《压力容器封头》得椭圆形封头具体参数总深度H=275mm，内表面积A=1.1625m2，容积V=0.1505m34.3.3封头液压试验液压实验时耐压试验压力系数为1.25，所以 PT=1.25Pd[σ]σ代数得PT=1.25在耐压试验前要按照下式校核试验时封头的薄膜应力σσT=PT(代数得σT=液压试验应满足σT≤0.9φReLREF_Ref28955\r\h[1]根据GB/T150.2-2011《压力容器》查得材料Q345R在室温下的屈服强度ReL=345MPa。代数得σT≤0.9φReL=0.9×1×345满足液压试验。4.3.4封头强度计算校核4.3.4.1封头强度校核计算封头的应力强度σt=PT(代数得σtσt值应小于等于σtφ，即σt≤σt校验合格。4.3.4.2封头计算校核计算封头的允许最大工作压力[Pw]=φ2δeσ代数得[Pw]=1×2×11.7×1831000+11.7=4.23MPa>校验合格。4.4管束分程从制造、安装、操作等角度考虑，偶数管程更加方便。本设计为双管程，具体流动方向、前端管箱隔板（介质进口侧）、后端管箱隔板（介质返回侧）布置如图4-3。图4-3管束分程布置

第五章换热管设计5.1选材常用材料有碳素钢、低合金钢、不锈钢、铜、铜镍合金、铝合金、钛等，根据介质为水和油均无腐蚀性，所以选择换热管的材料为20钢。5.2确定设计参数根据GB/T150.2-2011《压力容器》知：温度为200℃，材料厚度为3-16mm时，σt5.3换热管排列形式换热管在管板上的排列形式主要有正三角形、正方形和转角正三角形、转角正方形，如图5-1。其中正三角形排列形式最为普遍，换热介质为水，清洗难度影响不大，所以选用正三角形排列。图5-1换热管排列形式5.4换热管尺寸换热管常用的尺寸（外径x壁厚）主要为∅19mmx2mm、∅25mmx2.5mm和∅38mmx2.5mm的无缝钢管以及∅25mmx2mm和∅38mmx2.5mm的不锈钢管。标准管长有1.5、2.0、3.0、4.5、6.0、9.0m等。根据所给条件表，本设计选用外径为25mm、管长为2.0m的换热管。根据GB/T150.3-2011《压力容器》计算换热管厚度δ=PcD02代数得δ=2.2×252×131×1-2.2所以选择规格为∅25mmx2.5mm，管长为2.0m的换热管。根据GB/T151-2014《热交换器》查表得出换热管中心距S=32mm，隔板两侧相邻管中心距Sn=44mm，如图5-2所示位置。图5-25.5换热管根数首先根据GB/T151-2014《热交换器》查得浮头式换热器布管限定圆直径公式DL=Di-2（b1+根据GB/T151-2014《热交换器》查得b>4,取b=5mm；根据GB/T151-2014《热交换器》查得b1=5mm，bn≥13，取bn=14mm，因为b2=代数得DL=1000-2根据画CAD图可知，换热管根数n为748根。根据GB/T151-2014《热交换器》查标准可知布置拉杆数量为6根，所以换热管根数应为748-6=742根。5.6换热面积计算校核假设管板厚度70mm，换热管伸出管板长度10mm，换热管的有效长度L=管长-2×厚度-代数得L=2000-2×70-换热面积A=nπ代数得A=742×3.14×25×1840=根据要求换热器的换热面积应为100m2

第六章固定管板设计6.1管板类型壳程和管程中的介质为水和油，无腐蚀性，管板材料选择为Q345R。根据所给条件图可知，管板与管箱、壳体的连接为a型（管板通过螺柱、垫片与壳体法兰和管箱法兰连接），如图6-1所示。图6-16.2管板计算根据GB/T151-2014《热交换器》7.4.5计算步骤，进行下列计算。管板分程处面积Ad=n'(Sn根据CAD图可知沿隔板一侧管根数n’=29且根据上面查表可知换热管中心距S=32mm，中心距S代数得Ad=29×浮头式三角形排列管板布管区面积At=0.886nS2+Ad代数得At=0.886×742×32×32管板的布管区当量直径Dt=代数得Dt=4×688304.398a型连接方式得管板计算半径R=DG2REF_Ref23368\r\h[2]根据本设计书第三章得压紧力作用中心圆直径DGR=1069.12布管区当量直径Dt与计算直径2R之比ρt=Dt2R代数得ρt一根换热管管壁金属的横截面积aa=πδt（d-代数得a=3.14×2.5×（25-2.5）管板布管区内开孔后的面积AAI=At-nπ代数得AI=688304.398-742系数ββ=naAIREF_Ref23368\r\h[2]代数得β=742×176.625管数模数KKt=Etna根据GB/T150-2011《压力容器》查得设计温度下换热管弹性模量Et=1.91×105MPa。REF_Ref28955\r\h[1]代数得Kt=管束无量纲刚度Kt=KtηEp根据GB/T150-2011《压力容器》查得在设计温度下换热管的弹性模量Ep=1.91×105MPa，管板刚度削弱系数η无特殊要求时，取η=μ=0.4。REF_Ref28955\r\h代数得K根据GB/T151-2014《热交换器》规定，管板强度削弱系数μ一般取μ=0.4，根据GB/T150.2-2011《压力容器》，假设管板厚度为70mm，查得设计温度下管板材料的许用应力σrt=150MPa。REF_Ref23368\r\h计算系数CrCr=π2EtR根据GB/T150.2-2011《压力容器》查得设计温度下换热管材料屈服强度ReLt=275MPa。REF_Ref23368\r\h[2]代数得Cr=3.14×换热管的回转半径i公式i=0.25d2+(d-2δt代数得i=0.25×25根据国标规定，折流板最小间距宜不小于壳体内直径的15，且不小于50mm，故选取折流板间距为400mm，则根据下图6-2可得lcr=800mm，则图6-2根据GB/T150.2-2011《压力容器》规定当Cr≤lcr/i时，σcrt=ReLt代数得σcr管板计算压力公式Pd=PS或代数得Pd无量纲压力公式Pa=Pd1.5μ代数得Pa根据Kt13/Pa1管板计算厚度公式δ=CDtPaREF_Ref23368\r\h代数得δ=0.38×936.39×0.024负偏差C1=0.3mm，腐蚀裕量：C2=2mm,即C=C1+C2=2+管板名义厚度小于假设管板厚度，所以假设管板厚度为70mm成立。换热管的轴向应力计算σt=1βPc-Pc=Ps-Pt（1+β）（1）只有壳程设计压力，管程设计压力为0时，Pc=Pσt根据GB/T151-2014《热交换器》规定，当σt<0时，计算结果满足（2）只有管程设计压力，壳程设计压力为0时，Pc=0-2.2×（σt=1根据GB/T151-2014规定，当σt≥0时，计算结果满足（3）管程设计压力和壳程设计压力同时作用，Pc=2.2-σt=10.4-0.88-0×根据GB/T151-2014规定，当σt<0时，计算结果满足6.3管板与换热管的连接管板与换热管的连接方式有强度焊接，强度胀接，胀焊并用，贴胀和密封焊等。本次设计将管板与换热管的连接方式选为强度焊接。因其制造加工简单。焊接结构强度高，抗拉脱力强。在高温高压下也能保证连接处的密封性能和抗拉脱能力。符合设计压力、设计温度以及操作状态下的性能要求。根据GB/T151-2014《热交换器》查得换热管与管板连接拉脱力q=σtaπdl换热管的轴向应力取三种情况下的最大值根据GB/T151-2014《热交换器》可知焊脚高度不应小于换热管壁厚，焊脚高度l取2mm，代数得q=根据GB/T151-2014《热交换器》查得焊接许用拉脱应力q=0.5minσtt，σrt=150MPa，REF_Ref28955\r\h[2]

第七章接管、法兰、垫片以及螺栓的设计7.1接管的选择接管材料选择20钢。根据HG/T20581-2020《钢制化工容器材料选用规范》查得各钢管接管外径和壁厚，选用国内沿用（公制管）系列；根据保温层厚度为100mm，查HG/T20583-2020《钢制化工容器结构设计规范》得伸出长度；接管参数如表7-1。表7-1接管参数表符号公称尺寸连接标准接管外径壁厚伸出长度用途和名称N1200HG/T205922198200油进口N2200HG/T205922198200油出口N3300HG/T2059231510200循环水进口N4300HG/T2059231510200循环水出口N5a,b25M25×324.5150排气口N625M25×324.5150排净口7.2接管法兰的选择7.2.1接管法兰材料选择根据设计温度T=200℃，公称压力P=2.2MPa，标准HG/T20592-2009《钢制管法兰》选择法兰材料为Q345R。7.2.2接管法兰选型根据设计温度T=200℃，设计压力Pc=2.2MPa，公称压力PN选用16Mpa，压力容器法兰分类选择带颈对焊法兰（结构如图7-2），全平面密封（结构如图7-3）图7-2带颈法兰结构图7-3全平面密封结构7.2.3接管法兰尺寸根据HG/T20592~20635-2009《钢制管法兰、垫片和紧固件》查得法兰相应参数如表7-2。符号公称尺寸DN/mm钢管外径法兰焊端外径A1连接尺寸法兰厚度C/mm法兰颈法兰高度H/mm法兰外径D/mm螺栓孔中心圆直径K/mm螺栓孔直径L/mm螺栓孔数量n(螺栓ThN/mmS≥/mmH1R/mmN12002193402952212M20242356.3161062N22002193402952212M20242356.3161062N33003254604102612M24283447.1161278N43003254604102612M24283447.1161278N5a,b253211582144M1218462.66440N6253211582144M1218462.66440表7-27.2.4接管法兰垫片的选取根据设计温度T=200℃，公称压力P=1.65MPa，参考HG/T20592~20635-2009《钢制管法兰、垫片和紧固件》将垫片材料选为耐油石棉橡胶板。根据HG/T20592~20635-2009《钢制管法兰、垫片和紧固件》查得垫片的尺寸如表7-3，垫片结构如图7-4。图7-4垫片结构表7-3垫片的尺寸符号公称尺寸垫片内径D垫片内径D螺栓孔中心圆直径K/mm螺栓孔直径L/mm螺栓孔数量n(垫片厚度TN120022034012222951.5N220022034012222951.5N330032446012264101.5N430032446012264101.5N5a,b2534115414851.5N62534115414851.57.3螺母螺柱的选取工作温度为200℃，公称压力PN=16，根据HG/T20592~20635-2009《钢制管法兰、垫片和紧固件》选择六角头螺栓和Ⅰ级六角螺母，结构如图7-5，材料为20号钢。图7-5六角头螺栓和Ⅰ级六角螺母结构压力容器法兰分类选择带颈对焊法兰，全平面密封。根据HG/T20592~20635-2009《钢制管法兰、垫片和紧固件》查得相关参数表如表7-4：符号公称尺寸螺纹数量n/（个）六角头螺栓和螺柱LSR质量/KgLZR质量/KgN1200M201220282105252N2200M201220282105252N3300M241290482125450N4300M241290482125450N5a,b25M12455647560N625M12455647560表7-4参数表7.4补强计算根据GB/T150-2011《压力容器》中等面积法适用范围，可选用等面积法补强。根据GB/T150-2011《压力容器》规定可得，本设计中排气口和排净口开孔满足不另外补强的条件，可不进行补强计算。本设计中油进口和油出口公称尺寸均为DN=200mm，计算一次即可，循环水进口和循环水出口同理。接管材料为20钢，壳体材料为Q345R，两种材料不同时，根据GB/T150-2011《压力容器》可得强度削弱系数fr=σtt/σtREF_Ref28955\r\h[1]。由上文可知设计温度下壳体材料的许用应力σt=183MPa，设计温度下接管材料的许用应力σt7.4.1油进口和油出口的补强计算接管计算壁厚δt=PcDi2σ代数得δt开孔直径d=Di+2C=203+接管有效补强宽度取二者（B=2d、B=d+2δn+2δnt)中较大值REF_Ref28955\r\h[1]B=2×207.6=415.2mmB=207.6+2×14+2×8=251.60mm所以综上得B=415.2mm接管有效厚度δet=8-C=8开孔所需补强面积A=dδ+2δδet（1-fr代数得A=207.6×6.05+2×6.05×5.7×1-0.72=接管外侧有效补强高度取二者（h1=dδnt、接管实际外伸高度)中较小值REF_Ref28955\r\hh1=接管实际外伸高度=200mm所以综上得h接管内侧有效补强高度取二者（h2=dδnt、接管实际外伸高度)中较小值REF_Ref28955\r\hh2=接管实际内伸高度=0mm所以综上得h接管区焊缝面积A3=36Ae=A1+A1=B-dδe-δ-A2=2h1δet-δ代数得A1=A2=2×40.75×5.7-1.72×0.72+Ae=综上Ae=1515.287.4.2循环水进口和循环水出口的补强计算接管计算壁厚δt=PcDi2σ代数得δt开孔直径d=Di+2C=295+接管有效补强宽度取二者（B=2d、B=d+2δn+2δnt)中较大值REF_Ref28955\r\h[1]B=2×299.6=599.20mmB=299.6+2×14+2×10=347.60mm所以综上得B=599.20mm接管有效厚度δet开孔所需补强面积A=dδ+2δδet（1-fr代数得A=299.6×6.05+2×6.05×7.7×1-0.72=接管外侧有效补强高度取二者（h1=dδnt、接管实际外伸高度)中较小值REF_Ref28955\r\hh1=接管实际外伸高度为200mm所以综上得h接管内侧有效补强高度取二者（h2=dδnt、接管实际外伸高度)中较小值REF_Ref28955\r\hh2=接管实际内伸高度=0mm所以综上得h接管区焊缝面积A3=36Ae=A1+A1=B-dδe-δ-A2=2h1δet-δ代数得AA2=2×54.74×7.7-2.5×0.72+Ae=综上Ae

第八章浮头盖、钩圈和外头盖设计根据管程、壳程的介质，选择浮头盖法兰、钩圈和封头材料均为Q345R。8.1钩圈的设计与计算浮头端选用B型钩圈式浮头，根据GB/T151-2014《热交换器》钩圈式浮头部分计算结构尺寸，查表得b>4,取b=5mm；b1=5mm，bn≥13，取bn=14mm；因为b2=bn+1.5，所以浮动管板外径DC=Di-2代数得DC=1000-2×浮头法兰和钩圈的内径Dfi=Di-2b代数得Dfi=浮头法兰和钩圈的外径Dfo=Dw-20根据GB/T151-2014《热交换器》外头盖内径Dw≥Di+100REF_Ref23368\r\h[2]，所以取Dfo=1100-B型钩圈计算厚度δg=δ1+16取浮动管板的厚度与固定管板厚度一致，即δ1δg=70+8.2浮头盖设计8.2.1浮头盖封头的设计8.2.1.1选型根据所给简图可得浮头盖封头为球冠形封头，取公称尺寸DN为900mm。8.2.1.2封头计算厚度根据GB/T151-2014《热交换器》可知，球冠形封头计算厚度应取以下三种情况的较大值。焊接接头系数φ=1；根据公称尺寸查得封头内径Ri=700mm；设计温度下封头材料的许用应力1.管程压力Ptδ=5PtRi代数得δ=5×2.2×700设计厚度δd=δ+C2=名义厚度δn=δd+向上圆整取名义厚度δn有效厚度δe=δ2.管程压力PsA=0.125Roδe球壳外半径Ro=Ri+δn，假设名义厚度与内压作用下一致，取δnA=0.125根据GB/T150-2011《压力容器》及所用材料Q345R，查图得外压应力系数B=140MPa。许用外压力PP=BRoδ代数得P=计算得到的P>PC=2.2，满足设计要求。球冠形封头名义厚度第三种情况不存在，所以比较前两种情况即可，综上取球冠形封头名义厚度δn=14mm，有效厚度根据GB/T25198-2010《压力容器封头》查得球冠形封头总深度H=117mm，内表面积A=0.6624m2，容积V=0.0371m3，质量W8.2.2浮头法兰的设计8.2.2.1法兰垫片的选取与计算设计压力为2.2MPa，公称压力PN选用2.5Mpa，将垫片材料选为耐油石棉橡胶板，根据GB/T29463-2023《管壳式热交换器用垫片》查得浮头垫片的尺寸，具体数值如下：公称直径DN=1000mm；垫片内径d=955mm；垫片外径D=992，垫片厚度δ=3mm，根据GB/T150.3-2011《压力容器》查得垫片系数m=2.00，比压力y=11MPa。具体结构如图8-1。图8-1管箱、管箱侧、外头盖、浮头及浮头盖垫片结构根据GB/T150.3-2011《压力容器》查得垫片的接触宽度N公式N=D-d2REF_Ref28955\r\h基本密封宽度b0b0=N2REF_Ref28955\r\h[1]代数得N=992-955b0=18.5根据GB/T150.3-2011《压力容器》规定当b0>6.4mm时，b=2.53b0，代数得b=7.69mmREF_Ref28955\r\h[1]。根据GB/T150.3-2011《压力容器》规定当b0>6.4mm时，DG等于垫片接触的外径减去2b，即DG=D-2b，代数得压紧力作用中心圆直径DG=976.61mmREF_Ref28955\r\h预紧状态下所需的最小垫片压紧力FaFa=3.14DGbyREF_Ref28955\r\h[1]代数得Fa=3.14×976.61×7.69操作状态下所需的最小垫片压紧力FpFp=6.28DGbmPcREF_Ref28955\r\h代数得Fp=6.28×976.61×7.69×2×8.2.2.2螺柱的选取与计算结合法兰的类型以及设计温度选择螺柱的材料为40Cr根据NB/T47027-2012《压力容器法兰用紧固件》选择螺柱型式为A型螺柱，其结构如下图。螺柱规格为M27，查得螺柱的尺寸，具体尺寸如表8-1。表8-1螺柱的尺寸（单位：mm）dLCrM277038若想计算螺柱的个数n，应计算螺栓相邻螺栓间距L和螺柱中心圆周长。螺柱公称直径dB=27mm，根据GB/T196-2003《普通螺纹基本尺寸》取螺距P=3，螺柱中径dB2=25.051mm，螺柱小径dB1=根据GB/T150-2011《压力容器》查得螺柱规格为M27时相邻螺栓间距L=62mmREF_Ref28955\r\h[1]。根据钩圈式浮头结构可得螺柱中心圆直径DDb=Dfo-2根据GB/T150-2011《压力容器》查得LeDb螺柱中心圆周长Lb=πDn=代数得n=3215.36所以最终取螺栓的数量为52个。根据GB/T150-2011《压力容器》浮头法兰计算表格进行螺柱相关计算。预紧状态下需要的最小螺栓载荷Wa=Fa=259399.92N内压引起的总轴向力F=0.785DG2PC代数得F=0.785×976.612操作状态下需要的最小螺栓载荷Wp=FP+F代数得Wp计算螺栓的面积Am1=F+FPAm2=WaσAm=maxAm1，A根据GB/T150-2011《压力容器》查得设计温度下40Cr的许用应力σbt=180MPa，室温下代数得40Am1=Am2=Am=实际螺栓面积Ab=nπd代数得Ab=AbW=Am+Ab代数得W=10303.75操作状态下螺栓设计载荷W=Wp=1854675.71NREF_Ref28955\r\h[1]8.2.2.3螺母的选取结合法兰的类型以及设计温度选择螺母的材料为35号钢。根据螺柱规格为M27，选取螺母规格为M27，根据NB/T47027-2012《压力容器法兰用紧固件》查得螺母的尺寸，具体尺寸如表8-2。表8-2螺母的尺寸dddemmsmaxminminminmaxminminmaxminM2729.12742.550.427.426.120.946458.2.2.4平垫圈的选取根据螺栓的型号和尺寸选取A型平垫圈，规格为M27，根据GB/T97.1-2002《平垫圈A级》查得平垫圈尺寸：内径d1=min=28mmh=公称=4mmmax=4.3mmmin=3.7mmREF_Ref32688\r\h[12]8.2.3浮头法兰的计算根据GB/T151-2014《热交换器》浮头法兰计算步骤进行法兰相关计算。管程压力Pt管程压力Pt作用下，设计压力P法兰力矩的力臂LD=Db-DfiLT=LD+LGLG=Db-DGLr=δf2-δe代数得LDLGLT假设浮头法兰有效厚度δf=90mm，根据上文得球冠形封头有效厚度δe=β1=arcsin0.5DfiRi假设l=10mm，代数得β1=arcsin0.5×956700+0.5×11.7Lr预紧状态下的法兰力矩Ma=Am+根据上文可知计算螺栓面积Am=10303.75mm2，实际螺栓面积Ab=23028.91mmMa=10303.75作用于法兰内径截面上的内压引起的轴向力FD=0.785Dfi2P代数得FD=0.785×956内压引起的总轴向力F与内径截面上的轴向力FD之差FT=F-F代数得FT=法兰力矩MP=FDLD+浮头法兰环内侧封头压力载荷引起的径向分力Fr=FDtan-1β代数得Fr=1578367.47FPMP=53664494+1984542.46+4917184.98根据浮头法兰表格计算LL=PCDfi4Ri代数得L=2.2×956×4×操作状态下法兰刚度JP=MPσft代数得JP=预紧状态下法兰刚度Ja=MaσfD代数得Ja=操作状态下法兰厚度δfp=L+JP+L代数得δfp预紧状态下法兰厚度δfa=JPREF_Ref28955\r\h[2代数得δfa壳程压力Ps壳程压力Ps作用下，设计压力P法兰力矩的力臂LD=Db-DfiLT=LD+LGLG=Db-DGLr=δf2-δ代数得LDLGLT假设浮头法兰有效厚度δf=90mm，根据上文得球冠形封头有效厚度δe=β1=arcsin0.5DfiRi假设l=10mm，代数得β1=arcsin0.5×956700+0.5×11.7Lr预紧状态下的法兰力矩Ma=Am+Ab根据上文可知计算螺栓面积Am=10303.75mm2，实际螺栓面积Ab=23028.91mmMa=10303.75作用于法兰内径截面上的外压引起的轴向力FD=代数得FD=0.785×956外压引起的总轴向力F与内径截面上的轴向力FD之差FT=F-FDREF_Ref28955\r\h代数得FT=法兰力矩MP=FDLD-浮头法兰环内侧封头压力载荷引起的径向分力Fr=FDtan-1β代数得Fr=1578367.47FPMP=1578367.47×=40024976N∙mm根据浮头法兰表格计算LL=PsDfi4Ri代数得L=2.2×956×4×操作状态下法兰刚度JP=MPσft代数得JP=预紧状态下法兰刚度Ja=MaσfD代数得Ja=操作状态下法兰厚度δfp=L+JP+L代数得δfp预紧状态下法兰厚度δfa=JPREF_Ref28955\r\h[2代数得δfa综上，法兰厚度δf应取δfa和δfp的较大者，且不能小于2倍的球冠形封头名义厚度δn，即不小于19.24mmREF_Ref28955\r\h[2]，所以取法兰厚度δf=83.68mm，假设成立，向上圆整得浮头法兰名义厚度δ8.3外头盖的设计8.3.1外头盖法兰和外头盖侧法兰设计计算8.3.1.1材料选择根据设计温度T=200℃，公称压力PW8.3.1.2选型根据设计温度T=200℃，设计压力PW=2.2MPa，公称压力PN选用2.5Mpa，外头盖侧法兰选择长颈对焊法兰，凸面密封（结构如图8-2），公称直径DN=1000mm，外头盖法兰选择长颈对焊法兰，凹面密封（结构如图8-3），公称直径DN图8-2凸面密封结构图8-3凹面密封结构8.3.1.3法兰尺寸根据GB/T29465-2023《浮头式热交换器用法兰》查得外头盖侧法兰质量为433.7Kg及相应参数如表8-3。表8-3外头盖侧法兰参数（单位：mm）根据NB/T47023-2012《长颈对焊法兰》查得外头盖法兰质量为245.1Kg及相应参数如表8-4。表8-4外头盖法兰参数（单位：mm）8.3.1.4法兰垫片的选取根据设计温度T=200℃，公称压力PW=2.2MPa，将垫片材料选为耐油石棉橡胶板，根据GB/T29463-2023《管壳式换热器用垫片》查得垫片的尺寸，具体数值如下：公称直径DN=1000mm；垫片内径d=1037mm；垫片外径D=1087；垫片厚度δ8.3.1.5螺柱材料的选取结合法兰的类型以及设计温度选择螺柱螺母的材料为：螺柱40Cr8.3.1.6螺柱选型根据NB/T47027-2012《压力容器法兰用紧固件》选择螺柱型式为A型螺柱，根据前文选取螺柱规格为M27，查得螺柱的尺寸，具体尺寸如表8-5。表8-5螺柱尺寸（单位：mm）dLCrM2770388.3.1.7螺母的选取根据螺柱规格为M27，选取螺母规格为M27，根据NB/T47027-2012，查得螺母的尺寸，具体尺寸如表8-6。表8-6螺母尺寸（单位：mm）dddemmsmaxminminminmaxminminmaxminM2729.12742.550.427.426.120.946458.3.1.8平垫圈的选取根据螺栓的型号和尺寸选取A型平垫圈，规格为M27，根据GB/T97.1-2002《平垫圈A级》查得平垫圈尺寸：内径d1=min=28mmmax=28.33mm，外径d2=min=49.38mmmax=50mm8.3.2外头盖封头的设计计算8.3.2.1外头盖封头选材根据GB/T150-2011《压力容器》，设计温度T=200℃，公称压力PW8.3.2.2外头盖封头选型椭圆形封头应力分布均匀，且椭圆形封头深度较半球形封头小得多，易于冲压成型，所以外头盖封头选用标准椭圆形封头，直边高度为25mm。根据GB/T150-2011《压力容器》查得此温度下Q345R的许用应力[σ]t=183MPa。根据GB/T25198-2023《压力容器封头》查得各项参数：公称尺寸DN=1100mm，总深度H=300mm8.3.2.3外头盖封头计算计算外头盖封头壁厚，且标准椭圆形封头的K=1，则δ=PCDi代数得δ=设计厚度δd=δ名义厚度δn=δ考虑到开孔补强及制造与配合，向上圆整取名义厚度δn有效厚度δe=δn-C=根据GB/T25198-2023《压力容器封头》得椭圆形封头具体参数总深度H=275mm，内表面积A=1.1625m2，容积V=0.1505m31.外头盖封头液压试验液压实验时耐压试验压力系数为1.25，所以 PT=1.25Pd[σ]σ代数得PT=1.25在耐压试验前要按照下式校核试验时封头的薄膜应力σσT=PT(代数得σT=液压试验应满足σT≤0.9φReLREF_Ref28955\r\h[1]根据GB/T150-2011《压力容器》查得材料Q345R在室温下的屈服强度ReL=345MPaREF_Ref28955\r\h[1]。代数得σT≤0.9φReL=0.9×1×345满足液压试验。2.外头盖封头强度校核计算封头的应力强度σt=PT(代数得σtσt值应小于等于σtφ，即σt≤σt校验合格。3.外头盖封头计算校核计算封头的允许最大工作压力[Pw]=φ2δeσ代数得[Pw]=1×2×11.7×1831000+11.7=4.23MPa>校验合格。8.3.3外头盖筒节的设计8.3.3.1外头盖筒节的计算根据外头盖法兰尺寸，设计外头盖筒节尺寸DN=1100mm计算外头盖筒节厚度δ=PcDi2代数得δ=2.2×10002×183×1-2.2设计厚度δd=δ名义厚度δn=δ考虑到开孔补强及制造，向上圆整取名义厚度δn有效厚度δe=δn-C=8.3.3.2外头盖筒节的液压试验液压实验时耐压试验压力系数为1.25，所以 PT=1.25Pd[σ]σ代数得PT=1.25在耐压试验前要按照下式校核试验时筒节的薄膜应力σσT=PT(代数得σT=液压试验应满足σT≤0.9φReLREF_Ref28955\r\h[1]根据GB/T150.2-2011《压力容器》查得材料Q345R在室温下的屈服强度ReL=345MPa。代数得σT≤0.9φReL=0.9×1×345满足液压试验。8.3.3.3外头盖筒节的强度校核计算筒节的应力强度σt=PT(代数得σtσt值应小于等于σtφ，即σt≤σt校验合格。8.3.3.4外头盖筒节的强度校核计算筒节的允许最大工作压力[Pw]=φ2δeσ代数得[Pw]=1×2×11.7×1831000+11.7=4.23MPa>校验合格。

第九章其他部件设计9.1折流板的设计9.1.1折流板的材料、形式与缺口折流板的常用形式有单弓形、双弓形、三弓形和圆盘-圆环形，本次设计选用单弓形折流板，水平放置，结构如下图9-1。折流板材料选择为Q345R。根据GB/T151-2011《热交换器》可知卧式热交换器的壳程为单相清洁流体时，折流板缺口宜水平上下布置，所以将缺口布置为下方，如下图9-2所示。图9-1单弓形折流板结构图9-2折流板缺口布置9.1.2折流板尺寸根据GB/T151-2014《热交换器》可知折流板名义外径=DN-6=994mm，弓形折流板的缺口弦高度：圆缺高度一般为0.20~0.45倍壳体内径，最常用的是0.25倍的壳体内径REF_Ref23368\r\h[2]，取h=0.25Di=0.251000=250mm。折流板最小间距宜不小于壳体内径的1/5，且不小于50mm，最大间距应不大于壳体内径。折流板间距B≥15Di=200mm且B>50mm，即取B=根据上文可知规格选用∅25mmx2.5mm，管长为2.0m的换热管。根据GB/T151-2011《热交换器》折流板最小厚度规定，取折流板厚度为16mm，折流板管口直径为d+0.5，即25.5mmREF_Ref23368\r\h[2]。9.2支持板的设计9.2.1支持板的材料、结构支持板材料选择为Q345R。根据GB/T151-2011《热交换器》浮头式热交换器浮头端宜设置加厚环形或整圆的支持板，所以支持板选用圆盘-圆环形，结构如下图9-3。图9-3圆盘-圆环形结构9.2.2支持板的尺寸根据GB/T151-2014《热交换器》可知折流板尺寸与支持板尺寸一致，即名义外径=DN-6=994mm，支持板厚度为16mm，支持板管口直径为d+0.5，即25.5mmREF_Ref23368\r\h[2]9.3分程隔板的设计9.3.1分程隔板的材料、结构分程隔板材料选择为Q345R，选择三边固定，一边简支，结构如下图9-4。图9-4分程隔板结构9.3.2分程隔板的厚度根据GB/T151-2014《热交换器》计算分程隔板厚度δ=b∆pB1.5σ假设管板厚度为3-16mm，根据GB/T150-2011《压力容器》查表可得，设计温度下Q345R的许用应力σt=183MPa，B=0.307；分成隔板两侧压力降取与设计压力相等，即∆pδ=查GB/T151-2014《热交换器》可知管箱分程隔板最小厚度为12mm，所以取δ=12mmREF_Ref23368\r\h[2]。9.4拉杆的设计9.4.1拉杆的材料、结构拉杆材料选用与换热管材料一致，即20钢，换热管外径大于或等于19mm的管束，按照GB/T151-2014《热交换器》规定使用螺纹连接，结构如下图9-5所示。图9-5螺纹连接9.4.2拉杆的直径和数量根据换热管外径为25mm，查GB/T151-2014《热交换器》得拉杆直径d0=16mm，数量为9.4.3拉杆的尺寸根据GB/T151-2014《热交换器》查得拉杆尺寸如下表9-1。表9-1拉杆尺寸（单位:mm）拉杆直径d拉杆螺纹公称直径dLLb161622≥2.09.4.4拉杆的布置拉杆应尽量均匀布置在管束的外边缘。对于大直径的热交换器，在布管区或靠近折流板缺口处应布置适量的拉杆。任何折流板不应少于3个拉杆支撑点REF_Ref23368\r\h[2]。9.5定距管的设计根据GB/T151-2014《热交换器》可知，定距管的外径宜与换热管外径相同，即定距管规格为∅25mmx2.5mm，定距管长度的上偏差为0.0mm，下偏差为-1.0mm。定距管的材料选用20钢。9.6防短路结构的设计9.6.1旁路挡板的设计增设旁路挡板以迫使壳程流体通过管束与管程流体进行换热，防止壳程边缘介质短路而降低传热效率。根据GB/T151-2014《热交换器》规定两个折流板缺口间距小于6个管心距时，管束外围设置一对旁路挡板；超过6个管心距时，每增加5-7个管心距增设一对旁路挡板REF_Ref23368\r\h[2]。本设计中的换热管中心距S=32mm，两个折流板缺口间距为X=994-9.6.2挡管的设计根据GB/T151-2014《热交换器》可知，挡管可以用带定距管的拉杆兼作挡管，所以不用另外设计挡管REF_Ref23368\r\h[2]。9.7滑道的设计根据GB/T151-2014《热交换器》知可抽管束应设滑道，滑道可分为板式、滚轮和圆钢条等形式，本设计使用板式滑道。板式滑道底面应高出折流板或支持板外缘0.5mm-1.0mm且底面边缘应倒角或倒圆REF_Ref23368\r\h[2]，结构如下图9-6。图9-6板式滑道9.8吊耳的设计为了使浮头盖安装方便，设计一对吊耳。根据HG/T21574-2018《化工设备吊耳选用规范》选用零部件吊耳形式为板式吊耳LP-1，选择材料为Q345R，其结构如图9-7。根据HG/T21574-2018《化工设备吊耳选用规范》查得本形式吊耳的相关尺寸如表9-2。图9-7吊耳结构表9-2吊耳尺寸（单位:mm）吊耳系列公称吊重/tSDLTC质量W/KgLP-10.510203525600.21

第十章支座的设计10.1支座选型本次设计为卧式容器，常见的大型卧式容器储罐、换热器等多采用鞍座。鞍座是应用最广泛的一种卧式容器支座。所以本设计选用鞍式支座，BⅠ型（重型），包角为120°，有垫板，筋板数为4，根据NB/T47065-2018《容器支座》查表可知支座相关数据如下表10-1（单位为mm）表10-1支座相关数据（单位:mm）公称直径DN允许载荷Q/KN鞍式支座高度h底板腹板δ筋板lbδlbbδ1000327200760170121217014020012表10-1（续）支座相关数据（单位:mm）垫板螺栓间距鞍式支座质量/Kg增加100mm高度增加的质量/Kg弧长bδe间距l螺孔d螺纹M孔长l116033085960027M24407712.2由上表可知所选支座允许载荷Q=327KN，需检验所选支座是否符合要求。10.2支座实际承载的计算10.2.1壳体的质量m1计算壳体的质量mV取壳体的长度l1为3m，据查询可知Q345R钢板密度ρ=7.85gcm3V1=π×m1=785010.2.2管箱的质量m2管箱的质量为筒节m21、封头m22和法兰m计算筒节质量mmV取筒节的长度l21为500mm即0.5m，据查询可知Q345R钢板密度ρ=7.85gcm3=V21=πm21椭圆形封头质量m22=127.9Kg，法兰质量m2=10.2.3管板的质量m3计算固定管板的质量mmV据查询可知Q345R钢板密度ρ=7.85gcm3=7850Kgm3，根据上文可知固定管板公称直径为1000mm=1mV3=0.07×π×m3=固定管板和浮动管板直径一样，取浮动管板质量与固定管板质量相等。所以最终m310.2.4换热管的质量m4计算换热管的质量mmV据查询可知20钢密度ρ=7.85gcm3=7850Kgm3，根据上文知换热管外径为25mm=0.025m，内径为20mm=0.02mV4=2×π×m4=785010.2.5折流板和拉杆的质量m5计算折流板质量mmV据查询可知Q345R钢板密度ρ=7.85gcm3=7850KV51=0.016×π×m51计算拉杆质量mmV据查询可知20钢密度ρ=7.85gcm3=7850Kgm3，根据上文知拉杆直径为16mm=0.016mV52=2×π×m52=7850综上m5=m5110.2.6外头盖的质量m6外头盖的质量为筒节m61、封头m62、外头盖法兰m63计算筒节质量mmV取筒节的长度l61为100mm即0.1m，据查询可知Q345R钢板密度ρ=7.85gcm3=V61=πm61外头盖封头质量m62=153.3Kg，外头盖法兰质量m63m6=10.2.7浮头盖的质量m7浮头盖的质量为浮头封头m71、浮头法兰m72和钩圈浮头封头m71计算浮头法兰质量mmV据查询可知Q345R钢板密度ρ=7.85gcm3=7850KV72=0.15×πm72=7850×0.32计算钩圈质量mmV据查询可知Q345R钢板密度ρ=7.85gcm3=7850KV73=0.086×π×1.082m73=7850×0.068所以综上浮头盖的质量m710.2.8接管与接管法兰的质量m8油进口和油出口接管与接管法兰的质量mmV据查询可知Q345R钢板密度ρ=7.85gcm3=7850Kgm3V81=0.2×π×m81=7850×0两根管的质量即m81=39.25据查询HG/T20592-2009《钢制管法兰》可知公称尺寸为200的带颈对焊法兰的质量为11Kg，两个法兰就是22Kg，所以综上所述m81循环水进口和循环水出口接管与接管法兰的质量mmV据查询可知Q345R钢板密度ρ=7.85gcm3=7850Kgm3V82=0.2×π×m82=7850×0两根管的质量即m82=45.48据查询HG/T20592-2009《钢制管法兰》可知公称尺寸为300的带颈对焊法兰的质量为22Kg，两个法兰就是44Kg，所以综上所述m82排气口和排净口接管与接管法兰的质量mmV据查询可知Q345R钢板密度ρ=7.85gcm3=7850Kgm3V83=0.15×π×m83=7850×0两根管的质量即m83=1.48据查询HG/T20592-2009《钢制管法兰》可知公称尺寸为25的带颈对焊法兰的质量为1Kg，两个法兰就是2Kg，所以综上所述m83所以综上所述接管与接管法兰的质量m810.2.9液体介质的质量m9查得水的密度ρ水为1gcm3，即1000Kgm3；油的密度ρ油为0.8gcm3，即800Kgm3，壳体内装满油后，由上文估算V91=0.014m3，所以m91=ρ油V9110.2.10其他零件的质量m10其他零件包括滑道、旁路挡板、分成隔板、螺柱螺母等，大约估计这些零件的质量为500Kg。10.3支座检验校核综上设备总质量m=10886.5Kg，计算支座载荷Q支座=mg=10886.5×9.8=106.68KN，由上文可知BⅠ型支座允许载荷为Q=327KN