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1、換熱器管板設(shè)計計算
管析是管殼式換熱器的主要部件。管板的設(shè)計是否合理對確保換熱器的安全運行、節(jié)約金屬材料,降低制造成本是至關(guān)重要的。在此采用GB151標準中管板計算方法來設(shè)計計算管板。
(1)管板采用延長部分兼作法蘭的管板形式。結(jié)構(gòu)如圖2.2所示,
圖2-2 管板結(jié)構(gòu)圖
結(jié)構(gòu)尺寸數(shù)據(jù)列表2-6:
表2-6 管板結(jié)構(gòu)尺寸 mm
DN
d
螺柱(栓)
b
b
規(guī)格
數(shù)量
600
730
690
655
597
642
600
12.5
2、23
M20
32
25
35
(2)計算
——殼程圓筒內(nèi)直徑橫截面積,;
——殼程圓筒的厚度,;
——圓筒殼壁金屬橫截面積,;
——換熱管壁厚,;
——單根換熱管管壁金屬橫截面積,;
——管板開孔后的面積,;
對于固定管板式換熱器
——在布管區(qū)范圍內(nèi),因設(shè)置隔板槽和拉桿結(jié)構(gòu)的需要,面未能被換熱管支承的面積,;
對于三角形排列
——管板布管區(qū)的面積,;
對于多管程,三角形排列的換熱管
——管板布管區(qū)當量直徑,;
——換熱管材料的彈性模量,;
——換熱管有效長度(兩管板內(nèi)側(cè)間距),;
——管束模數(shù),;
對于固定式
——換
3、熱管的回轉(zhuǎn)半徑,;
——換熱管受壓失穩(wěn)當量長度,;
按GB151圖32,確定為
——換熱管穩(wěn)定許用應力,;
——系數(shù)
因故有
——系數(shù)
——換熱管束與圓筒剛度比,當殼體不帶波形膨脹節(jié)時
——系數(shù)
——系數(shù)
——系數(shù)
——系數(shù)
——換熱管加強系數(shù)
——管板周邊不布管區(qū)無量綱寬度
——管板材料泊松比,取
——管板強度削弱系數(shù),一般可取
——管板剛度削弱系數(shù),一般可取值
——管板延長部分的法蘭(或凸緣)厚度,;
——殼體法蘭(或
4、凸緣)厚度,;
——管箱法蘭(或凸緣)厚度,;
——系數(shù),按查GB151圖26,得;
——系數(shù),按查文獻[3] 圖4-24得;
——管板邊緣旋轉(zhuǎn)剛度參數(shù),;
對于固定管板其延長部分兼作法蘭
——殼程圓筒與法蘭(或凸緣)的旋轉(zhuǎn)剛度參數(shù),;
——管箱圓筒與法蘭(或凸緣)的旋轉(zhuǎn)剛度參數(shù),;
——旋轉(zhuǎn)風度無量綱參數(shù);
對于固定式管板
——管板第一彎矩系數(shù),按查GB151圖27,得
——管板第二彎矩系數(shù),按查GB151 圖28,得
——管板總彎矩系數(shù)
——系數(shù)
因,所以取中較大值。
按查GB151,得。
5、
而,故取
——系數(shù),按查GB151 圖29,得
——系數(shù),按查GB151 圖30,得
——法蘭力矩折減系數(shù)
——有效壓力組合,;
對于負壓圓筒
——基本法蘭力矩,;
參看GB150第9章計算得
——基本法蘭力矩系數(shù),;
——管板邊緣力矩變化系數(shù)
——法蘭力矩變化系數(shù)
——系數(shù)
——管板徑向應力系數(shù)
——管板布管區(qū)周邊處徑向應力系數(shù)
——管板布管區(qū)周邊剪切應力系數(shù)
——殼體法蘭力矩系數(shù)
殼程壓力作用工況下
——系數(shù),按K查GB150圖9-8得
(3)管板應力校核
——設(shè)計溫度時,管板材料的許用應力,;
——管板徑向應力,;
,滿足
——管板布管區(qū)周邊處的徑向應力,;
,滿足
——管板布管區(qū)周邊剪切應力,;
,滿足
對于管板延長部分兼作法蘭的法蘭,當不計膨脹差時,就滿足
——殼體法蘭應力,;
——設(shè)計溫度時,殼體法蘭許用應力,;
,滿足