過孔二氧化碳吸收塔畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　第一章 緒 論1</b></p><p>　　1.1 合成氨在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要作用1</p><p>　　1.2 合成氨生產(chǎn)方法的介紹1</p><p>　　1.3 碳化塔在生產(chǎn)方法中的作用2</p>&l

2、t;p>　　1.4 發(fā)展?fàn)顩r3</p><p>　　第二章 殼體厚度計(jì)算4</p><p><b>　　2.1 選材4</b></p><p>　　2.1.1 筒體、封頭及支座的選材4</p><p>　　2.1.2 換熱器選材4</p><p>　　2.1.3 分布錐選材5&l

3、t;/p><p>　　2.1.4 接管選材5</p><p>　　2.1.5 除沫器選材5</p><p>　　2.1.6 氣液分布板選材6</p><p>　　2.1.7支承架選材6</p><p><b>　　2.2 選型6</b></p><p>　　2.2.1

4、筒體選型6</p><p>　　2.2.2 封頭選型6</p><p>　　2.2.3支座選型7</p><p>　　2.2.4 換熱器選型7</p><p>　　2.2.5 換熱管排列選型7</p><p>　　2.2.6 人孔選型7</p><p>　　2.2.7除沫器選型8&

5、lt;/p><p>　　2.3 壁厚計(jì)算8</p><p>　　2.3.1 工藝條件及參數(shù)確定8</p><p>　　2.3.2 圓筒壁厚計(jì)算8</p><p>　　2.3.3 封頭厚度計(jì)算9</p><p>　　2.4 水壓試驗(yàn)應(yīng)力確定10</p><p>　　2.4.1 圓筒應(yīng)力計(jì)算

6、10</p><p>　　2.4.2 封頭應(yīng)力計(jì)算10</p><p>　　2.5 應(yīng)力校核10</p><p>　　2.5.1 圓筒應(yīng)力校核10</p><p>　　2.5.2 封頭應(yīng)力校核11</p><p>　　第三章 換熱器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)12</p><p>　　3.1 管箱短節(jié)及

7、其壁厚的確定12</p><p>　　3.1.1 管箱厚度及長(zhǎng)度的確定12</p><p>　　3.1.2 筒體外伸短節(jié)厚度確定12</p><p>　　3.1.3 冷卻管組封頭尺寸的確定12</p><p>　　3.1.4 計(jì)算球冠形封頭厚度13</p><p>　　3.2 換熱器管子尺寸確定13<

8、/p><p>　　3.2.1 尺寸確定13</p><p>　　3.2.2 管板厚度的確定13</p><p>　　3.2.3 法蘭選擇19</p><p>　　3.2.4 墊片選擇19</p><p>　　3.2.5 支承架結(jié)構(gòu)尺寸的確定19</p><p>　　3.2.6 換熱管的排列

9、19</p><p>　　3.2.7 換熱管尺寸確定20</p><p>　　3.2.8 碳化塔冷排數(shù)的確定20</p><p>　　第四章 碳化塔構(gòu)件設(shè)計(jì)21</p><p>　　4.1 汽液分布板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)21</p><p>　　4.2 液體分布器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)21</p><p>　

10、　4.3氣體分布板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)22</p><p>　　4.4 球形擋板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)22</p><p>　　4.5 分布錐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)22</p><p>　　4.6 角鋼圈及支承梁22</p><p>　　4.7 人孔設(shè)計(jì)23</p><p>　　4.7.1 法蘭選擇23</p><p>

11、　　4.7.2 墊片選擇23</p><p>　　4.8 碳化塔裙座設(shè)計(jì)24</p><p>　　4.8.1 裙座筒體壁厚的確定24</p><p>　　4.8.2 裙座與塔體封頭的連接24</p><p>　　4.8.3 地腳螺栓座計(jì)算24</p><p>　　4.9 檢查孔設(shè)計(jì)27</p>

12、<p>　　4.10 通道管設(shè)計(jì)27</p><p>　　4.11 法蘭匯總表28</p><p>　　第五章 碳化塔各項(xiàng)質(zhì)量計(jì)算29</p><p>　　5.1 容器殼體質(zhì)量29</p><p>　　5.2 碳化塔內(nèi)構(gòu)件質(zhì)量30</p><p>　　5.2.1 角鋼圈質(zhì)量30</p>

13、;<p>　　5.2.2 球形擋板質(zhì)量30</p><p>　　5.2.3 分布錐質(zhì)量30</p><p>　　5.3 碳化塔內(nèi)各塔板質(zhì)量30</p><p>　　5.4 容器外部附件質(zhì)量31</p><p>　　5.4.1 人孔質(zhì)量31</p><p>　　5.4.2 碳化塔冷排殼程短節(jié)質(zhì)量

14、31</p><p>　　5.4.3 塔體接管及接管法蘭質(zhì)量31</p><p>　　5.4.4 碳化塔冷排質(zhì)量32</p><p>　　5.5.5 其它附加件質(zhì)量32</p><p>　　第六章 碳化塔載荷校核33</p><p>　　6.1 塔的自振周期計(jì)算33</p><p>　

15、　6.2 風(fēng)載荷計(jì)算33</p><p>　　6.2.1 水平風(fēng)力計(jì)算33</p><p>　　6.2.2 各參數(shù)確定33</p><p>　　6.2.3 風(fēng)彎矩的計(jì)算34</p><p>　　6.3 地震載荷的計(jì)算34</p><p>　　6.4 地震彎矩的計(jì)算35</p><p>

16、;　　6.5 最大彎矩的計(jì)算36</p><p>　　6.6 圓筒穩(wěn)定校核36</p><p>　　6.7 圓筒拉應(yīng)力校核36</p><p>　　6.8 塔器壓力試驗(yàn)時(shí)的應(yīng)力校核37</p><p>　　6.9 應(yīng)力校核37</p><p>　　6.10 裙座的校核38</p><p&

17、gt;　　6.10.1 裙座殼底截面組合應(yīng)力校核38</p><p>　　6.10.2 裙座與塔殼對(duì)接焊縫校核38</p><p><b>　　結(jié)論40</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)41</b></p><p><b>　　謝辭42</b></p

18、><p><b>　　符號(hào)說明</b></p><p>　　Di—圓筒或球殼內(nèi)直徑，mm</p><p>　　Do—圓筒或球殼外直徑，mm</p><p>　　Pc—計(jì)算壓力，MPa</p><p>　　C—厚度附加量，mm</p><p>　　C1—厚度附偏差，mm</

19、p><p>　　C2—腐蝕裕量，mm</p><p>　　δ—圓筒或球殼的計(jì)算厚度，mm</p><p>　　δe—圓筒或球殼的有效厚度，mm</p><p>　　δn—圓筒或球殼的名義厚度，mm</p><p>　　σt—設(shè)計(jì)溫度下圓筒或球殼的計(jì)算應(yīng)力，MPa</p><p>　　φ—焊縫系數(shù)，局

20、部無損探傷，φ=0.85 </p><p>　　[Pw]—圓筒或球殼的最大允許工作壓力，MPa </p><p>　　[σ]t—設(shè)計(jì)溫度下材料的許用壓力，MPa</p><p>　　a—一根換熱管管壁金屬的橫截面積, mm2</p><p>　　DG—墊片壓緊力作用中心圓直徑，mm</p><p>　　d—換熱管外徑

21、，mm</p><p>　　l—換熱管與管板脹接長(zhǎng)度或焊腳高度，mm</p><p>　　At—管板布管區(qū)面積，三角形At =1.732ns2 + Ad</p><p>　　S—換熱管中心距,mm</p><p>　　Sn—隔板槽相鄰兩管中心距,mm</p><p>　　nˊ—隔板槽一側(cè)的排管根數(shù)</p>

22、<p><b>　　n—U形管根數(shù) </b></p><p>　　Do—管板布管區(qū)當(dāng)量直徑,mm</p><p>　　Ps—?dú)こ淘O(shè)計(jì)壓力, MPa</p><p>　　Pt—管程設(shè)計(jì)壓力, MPa</p><p>　　δe—圓筒有效厚度, mm</p><p>　　δeH—封頭有效厚

23、度, mm</p><p>　　δes—裙座有效厚度, mm</p><p>　　σs—室溫下殼體材料的屈服點(diǎn)，MPa</p><p>　　[σ]t—設(shè)計(jì)溫度下殼體材料的許用應(yīng)力，MPa</p><p>　　[σ]ts—設(shè)計(jì)溫度下裙座材料的許用應(yīng)力，MPa</p><p>　　At—管板布管區(qū)面積，三角形At = 1

24、.732ns2 +Ad, mm2</p><p>　　Adt—布管區(qū)范圍內(nèi)能被換熱管支撐的面積, mm2</p><p>　　Dt—管板布管區(qū)當(dāng)量直徑, mm</p><p>　　Pt—布管區(qū)當(dāng)量直徑Dt與直徑2R之比,R=Di／2</p><p>　　bf—法蘭寬度, mm </p><p>　　δf—?dú)んw法蘭厚度,

25、 mm</p><p>　　D—管板開孔前的抗彎剛度</p><p>　　Ep—管板材料的彈性模量,MPa </p><p><b>　　ν—管板材料泊松比</b></p><p>　　Kfˊ—?dú)こ虉A筒與法蘭的旋轉(zhuǎn)剛度參數(shù), MPa</p><p>　

26、　Efˊ—對(duì)于f型連接方式，指Efˊ=2.1×105 MPa</p><p>　　wˊ—系數(shù)，按δs/Di和δf/Di計(jì)算</p><p>　　δs—?dú)こ虉A筒厚度，mm</p><p>　　Es—對(duì)于f型，指殼程圓筒材料的彈性模量,Es=2.1×105 MPa</p><p>　　Kfˊˊ—管箱圓筒與法蘭的旋轉(zhuǎn)剛度參數(shù),

27、MPa</p><p>　　Efˊˊ—對(duì)f型，按管板材料, Efˊˊ=2.1×105 MPa</p><p>　　Eh—對(duì)f型，管箱圓筒材料Eh=2.1×105 MPa</p><p>　　wˊˊ—系數(shù)，按δs/Di和δf/Di計(jì)算</p><p>　　δh—管箱圓筒厚度，mm</p><p>　　

28、Kf—板邊緣旋轉(zhuǎn)剛度參數(shù)</p><p>　　Kf—旋轉(zhuǎn)剛度無量綱參數(shù)</p><p>　　Kf0—無量綱參數(shù)，f型 </p><p>　　εR—管板邊緣法蘭力矩折減系數(shù)</p><p>　　εT—需要的螺栓總截面積, mm2</p><p>　　Am—預(yù)緊狀態(tài)下，需要的最小螺栓總截面積, mm2</p>

29、<p>　　Aa—操作狀態(tài)下，需要的螺栓總截面積, mm2</p><p>　　Ap—預(yù)緊狀態(tài)下，需要的最小螺栓載荷，N</p><p>　　b—墊片有效密封寬度，mm</p><p><b>　　y—墊片比壓力</b></p><p><b>　　m—墊片系數(shù)</b></p>

30、;<p>　　[δ]b—常溫下螺栓材料的許用應(yīng)力，MPa</p><p>　　Ap—操作狀態(tài)下需要的最小螺栓面積, mm2</p><p>　　Wp—操作狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷，N</p><p>　　LG—螺栓中心至作用位置處的徑向距離</p><p>　　FD—作用在法蘭環(huán)內(nèi)側(cè)封頭壓力載荷引起的軸向分力，N</p&g

31、t;<p>　　FT—總軸向力與內(nèi)徑截面上的流體壓力引起的軸向力之差，N</p><p>　　F—流體壓力引起的總軸向力，N</p><p>　　FG—窄面法蘭墊片壓緊力，N</p><p>　　Ab—實(shí)際螺栓面積應(yīng)不小于需要的螺栓面積, mm2</p><p>　　LD—螺栓中心至法蘭環(huán)內(nèi)側(cè)的徑向距離</p>&

32、lt;p>　　LT—螺栓中心至作用位置的徑向距離</p><p>　　Ab—基礎(chǔ)環(huán)面積 Ab=0.785（Dab2-Dib2），mm2</p><p>　　Asb—圓筒形裙座底部截面積Asb=3.14Disσs , mm2</p><p>　　B—系數(shù)，按[1]1.7.5確定，MPa

33、 </p><p>　　b—基礎(chǔ)環(huán)外伸寬度b=（Dob-Dos），mm </p><p>　　Cz—結(jié)構(gòu)綜合影響系數(shù) </p><p>　　Di—容器內(nèi)直徑，mm

34、</p><p>　　Dib—基礎(chǔ)環(huán)內(nèi)直徑，mm </p><p>　　Dis—裙座底部截面內(nèi)直徑，mm</p><p>　　Dob—基礎(chǔ)環(huán)外直徑，mm</p><p>　　Dos—裙座底部截面的外直徑，mm</p><p><b>

35、　　H—容器高度，mm</b></p><p>　　E—設(shè)計(jì)溫度下材料的彈性模量,MPa</p><p>　　Hi—容器頂部至第i段底部截面的距離，mm</p><p>　　hi—容器第i段集中質(zhì)量距地面的高度，mm</p><p>　　hk—計(jì)算截面I-I以上集中質(zhì)量mk距地面高度，mm</p><p>

36、　　MEI-I—容器的計(jì)算截面I-I 的地震彎矩，N·m</p><p>　　MEO-O—容器底部O-O截面的地震彎矩，N·m</p><p>　　MmaxI-I—容器計(jì)算截面I-I的最大彎矩，N·m</p><p>　　MmaxO-O—容器底部O-O截面的最大彎矩，N·m</p><p>　　MwI-

37、I—容器計(jì)算截面I-I的風(fēng)彎矩，N·m</p><p>　　MwO-O—容器底部截面O-O的風(fēng)彎矩，N·m</p><p>　　m—容器第i段的操作質(zhì)量，kg</p><p>　　mmax—容器的最大質(zhì)量，kg</p><p>　　mmin—容器的最小質(zhì)量，kg</p><p>　　mo—容器的操作

38、質(zhì)量，kg</p><p>　　mI-I—計(jì)算截面I-I以上操作時(shí)和非操作質(zhì)量，kg</p><p>　　P—設(shè)計(jì)風(fēng)壓，MPa</p><p><b>　　P—風(fēng)載荷，N</b></p><p>　　Ti—容器第i振型的自振周期，s</p><p>　　T1—容器的基本自振周期，s</p&g

39、t;<p>　　Zb—基礎(chǔ)環(huán)的抗彎截面系數(shù)，mm3</p><p>　　Zsb—圓筒形或圓錐形裙座底部截面系數(shù)，mm3</p><p>　　σb—基礎(chǔ)環(huán)厚度，mm</p><p>　　q—換熱管與管板連接的拉脫力，MPa</p><p>　　σ—管板計(jì)算厚度，mm</p><p>　　σt—換熱管管壁厚度

40、，mm</p><p>　　μ—管板強(qiáng)度削弱系數(shù)，一般μ=0.4</p><p>　　δt—換熱管軸向應(yīng)力，MPa</p><p>　　[σ]rt—設(shè)計(jì)溫度下管板材料的許用應(yīng)力，MPa</p><p>　　[σ]tt—設(shè)計(jì)溫度下?lián)Q熱管材料的許用應(yīng)力，MPa</p><p><b>　　第一章 緒 論</

41、b></p><p>　　1.1 合成氨在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要作用</p><p>　　合成氨是重要的無機(jī)化工產(chǎn)品之一，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。農(nóng)業(yè)上使用的氮肥，除氨水外，諸如尿素、硝酸銨、磷酸銨、氯化銨以及各種含氮復(fù)合肥都是以氨為原料生產(chǎn)的。合成氨是大宗化工產(chǎn)品之一，世界每年合成氨產(chǎn)量已達(dá)到1億噸以上，其中約有80%的氨用來生產(chǎn)化學(xué)肥料，20%作為其它化工產(chǎn)品的原料。合成氨指由氮和氫

42、在高溫高壓和催化劑存在下直接合成的氨。別名氨氣，分子式為NH3。世界上的氨除少量從焦?fàn)t氣中回收外，絕大部分是合成的氨。合成氨主要用于制造氮肥和復(fù)合肥料。氨作為工業(yè)原料和氨化飼料，用量約占世界產(chǎn)量的12％。硝酸、各種含氮的無機(jī)鹽及有機(jī)中間體、磺胺藥、聚氨酯、聚酰胺纖維和丁腈橡膠等都需直接以氨為原料生產(chǎn)。</p><p>　　1.2 合成氨生產(chǎn)方法的介紹</p><p>　　德國(guó)化學(xué)家哈伯從1

43、902年開始研究由氮?dú)夂蜌錃庵苯雍铣砂?。?908年申請(qǐng)專利，即“循環(huán)法”，在此基礎(chǔ)上，他繼續(xù)研究，于1909年改進(jìn)了合成，氨的含量達(dá)到6%以上。這是目前工業(yè)普遍采用的直接合成法。反應(yīng)過程中為解決氫氣和氮?dú)夂铣赊D(zhuǎn)化率低的問題，將氨產(chǎn)品從合成反應(yīng)后的氣體中分離出來，未反應(yīng)氣和新鮮氫氮?dú)饣旌现匦聟⑴c合成反應(yīng)。</p><p>　　合成氨的主要原料可分為固體原料、液體原料和氣體原料。經(jīng)過近百年的發(fā)展，合成氨技術(shù)趨于成熟

44、，形成了一大批各有特色的工藝流程，但都是由三個(gè)基本部分組成，即原料氣制備過程、凈化過程以及氨合成過程。 　　</p><p>　　（1）原料氣制備 將煤和天然氣等原料制成含氫和氮的粗原料氣。對(duì)于固體原料煤和焦炭，通常采用氣化的方法制取合成氣；渣油可采用非催化部分氧化的方法獲得合成氣；對(duì)氣態(tài)烴類和石腦油，工業(yè)中利用二段蒸汽轉(zhuǎn)化法制取合成氣。 </p><p>　?。?）凈化 對(duì)粗原料氣

45、進(jìn)行凈化處理，除去氫氣和氮?dú)庖酝獾碾s質(zhì)，主要包括變換過程、脫硫脫碳過程以及氣體精制過程。 </p><p>　?。?）氨合成 將純凈的氫、氮混合氣壓縮到高壓，在催化劑的作用下合成氨。氨的合成是提供液氨產(chǎn)品的工序，是整個(gè)合成氨生產(chǎn)過程的核心部分。氨合成反應(yīng)在較高壓力和催化劑存在的條件下進(jìn)行，由于反應(yīng)后氣體中氨含量不高，故采用未反應(yīng)氫氮?dú)庋h(huán)的流程。</p><p>　　合成氨具體工藝流程圖

46、如下：</p><p><b>　　蒸汽 煤 空氣</b></p><p>　　圖1-1 合成氨工藝流程圖</p><p>　　1.3 碳化塔在生產(chǎn)方法中的作用 </p><p>　　碳化塔由塔體、封頭、溶液入口、冷卻水箱、進(jìn)氣口、排氣口及出料口構(gòu)成，是合成氨廠碳化工段的主要設(shè)備。碳化塔是合成氨廠的心臟，直接影響

47、各項(xiàng)性能指標(biāo)的完成、消耗的高低、質(zhì)量的優(yōu)劣、生產(chǎn)能力的大小、甚至是投資的高低。碳化塔內(nèi)除塔盤、汽液分布板、除沫裝置與其他的塔設(shè)備有相同的結(jié)構(gòu)外，還有使反應(yīng)順利進(jìn)行的冷卻裝置等結(jié)構(gòu)，是合成碳酸氫氨的反應(yīng)器，為Ⅱ類壓力容器。在碳化塔內(nèi)進(jìn)行著二氧化碳的吸收、碳化反應(yīng)、碳酸氫銨結(jié)晶等過程，塔內(nèi)同時(shí)存在著氣體、液體、固體。含有氮?dú)?、氫氣和二氧化碳的變換氣進(jìn)入碳化塔后，二氧化碳與氨水反應(yīng)生成碳酸氫氨。典型的生產(chǎn)碳酸氫氨小型氮肥廠以無煙煤為原料，先制

48、取半水煤氣，后經(jīng)脫除硫化氫后，進(jìn)入加壓變換反應(yīng)系統(tǒng)，得到的氮?dú)錃夂投趸蓟旌蠚怏w進(jìn)入碳化塔，在碳化塔內(nèi)二氧化碳與濃度為17%左右的氨水反應(yīng)，生成碳酸氫氨結(jié)晶經(jīng)離心機(jī)分離，即得到碳酸氫氨產(chǎn)品。</p><p><b>　　1.4 發(fā)展?fàn)顩r</b></p><p>　　解放前我國(guó)只有兩家規(guī)模不大的合成氨廠，解放后合成氨工業(yè)有了迅速發(fā)展。1949年全國(guó)氮肥產(chǎn)量?jī)H0.6萬噸

49、，而1982年達(dá)到1021.9萬噸，成為世界上產(chǎn)量最高的國(guó)家之一。近幾年來，我國(guó)引進(jìn)了一批年產(chǎn)30萬噸氮肥的大型化肥廠設(shè)備。我國(guó)自行設(shè)計(jì)和建造的上海吳涇化工廠也是年產(chǎn)30萬噸氮肥的大型化肥廠。這些化肥廠以天然氣、石油、煉油氣等為原料，生產(chǎn)中能量損耗低、產(chǎn)量高，技術(shù)和設(shè)備都很先進(jìn)。由于石油價(jià)格的飛漲和深加工技術(shù)的進(jìn)步，以“天然氣、輕油、重油、煤”作為合成氨原料結(jié)構(gòu)、并以天然氣為主體的格局有了很大的變化，絕大多數(shù)目前已經(jīng)停車或進(jìn)行以結(jié)構(gòu)調(diào)整

50、為核心內(nèi)容的技術(shù)改造。我國(guó)目前的合成氨產(chǎn)量已躍居世界第一位，現(xiàn)已掌握了以焦炭、無煙煤、焦?fàn)t氣、天然氣及油田伴生氣和液態(tài)烴多種原料生產(chǎn)合成氨的技術(shù)。目前合成氨在與國(guó)際接軌后，今后發(fā)展重點(diǎn)是調(diào)整原料和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步改善經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)合成氨技術(shù)發(fā)展的情況分析，估計(jì)未來合成氨的基本生產(chǎn)原理將不會(huì)出現(xiàn)原則性的改變，其技術(shù)發(fā)展將會(huì)繼續(xù)緊密圍繞“降低生產(chǎn)成本、提高運(yùn)行周期，改善經(jīng)濟(jì)性”的基本目標(biāo)，進(jìn)一步集中在“大型化、低能耗、結(jié)構(gòu)調(diào)整、清潔生產(chǎn)、長(zhǎng)周

51、期運(yùn)行”等方面進(jìn)行</p><p>　　第二章 殼體厚度計(jì)算</p><p><b>　　2.1 選材</b></p><p>　　2.1.1 筒體、封頭及支座的選材</p><p>　　根據(jù)壓力容器用鋼應(yīng)考慮的使用條件，碳化塔設(shè)計(jì)可選材料主要有Q245R和Q345R。</p><p>　　Q24

52、5R：在20鋼基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，主要是對(duì)硫、磷等有害元素的控制更加嚴(yán)格，對(duì)鋼材的表面質(zhì)量和內(nèi)部缺陷控制的要求也較高。碳素鋼強(qiáng)度較低，塑性和可焊性較好，價(jià)格低廉，常用在中低壓容器制造，也用于支座、墊板等零部件的材料。</p><p>　　Q345R：屬于低合金鋼，是在碳素鋼基礎(chǔ)上加入少量合金元素的合金鋼。在熱軋或熱處理狀態(tài)下除具有高強(qiáng)度外，還具有優(yōu)良的韌性、焊接性能、成型性能和耐腐蝕性能。</p>&

53、lt;p>　　低合金鋼可以減小容器厚度，減輕重量，節(jié)約材料，而且能解決大型壓力容器在制造、檢測(cè)、運(yùn)輸、安裝中因厚度太大所帶來的種種困難。一般情況下，相同規(guī)格的碳素鋼價(jià)格低于低合金鋼，正常選材應(yīng)選用經(jīng)濟(jì)和理性更好的碳素鋼，但由于本設(shè)計(jì)中的介質(zhì)是碳化氨水，有很強(qiáng)的腐蝕性，從使用壽命和抗腐蝕性方面考慮應(yīng)選用價(jià)格高一些的合金鋼。</p><p>　　從以上對(duì)比以及碳化塔的使用工藝條件，工作介質(zhì)的毒性腐蝕性、材料的焊

54、接性能、冷熱加工性能及容器的結(jié)構(gòu)，綜合考慮容器的制造工藝及經(jīng)濟(jì)性能，筒體、封頭及支座的材料選用Q345R。</p><p>　　2.1.2 換熱器選材</p><p>　　2.1.2.1 管箱選材</p><p>　　根據(jù)使用工藝條件，工作介質(zhì)的毒性腐蝕性、材料的焊接性能、冷熱加工性能及容器的結(jié)構(gòu)，綜合考慮容器的制造工藝及經(jīng)濟(jì)性能，管箱的材料選用Q345R。<

55、/p><p>　　2.1.2.2 換熱管選材</p><p>　　常用的材料有碳素鋼、低合金鋼、不銹鋼、銅、鋁合金、銅鎳合金、鈦等。此外還有一些非金屬材料，如石墨、陶瓷、聚四氟乙烯等。設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)工作壓力、溫度和介質(zhì)腐蝕性等選用合適材料。對(duì)于碳化塔中的換熱管來說要求數(shù)量不多，質(zhì)量較輕有較高的傳熱系數(shù)，綜上所述選擇LF3 型鋁合金板。</p><p>　　2.1.2.3 管

56、板選材</p><p>　　管板一般選用鍛件材料，鍛件在石油化工設(shè)備中有著廣泛的應(yīng)用。如球形儲(chǔ)罐的人孔、法蘭，換熱器所需的各種管板、對(duì)焊法蘭催化裂化反應(yīng)器的整鍛筒體，加氫反應(yīng)器所用的筒節(jié)，化肥設(shè)備所需的頂蓋、底蓋、封頭等均是鍛件。目前常用的鍛件主要是16Mn鋼鍛件。</p><p>　　綜上所述，管板材料選用16Mn鋼鍛件。</p><p>　　2.1.3 分布錐選

57、材</p><p>　　分布錐一般選用高合金鋼材料，0Cr18Ni10Ti用于制造深沖成型零件，輸酸管道，儲(chǔ)罐和儲(chǔ)酸容器等，也可用作鉻鎳不銹鋼和鉻不銹鋼焊條，低溫環(huán)境下的部件及輸酸管道、容器等，且具有較好的耐腐蝕性能。</p><p>　　綜上所述，分布錐材料選用0Cr18Ni10Ti。</p><p>　　2.1.4 接管選材</p><p&g

58、t;　　接管一般也選用優(yōu)質(zhì)碳素鋼材料，20鋼常用于制造各種低中壓鍋爐、過熱蒸汽管、沸水管、水冷壁管及機(jī)車鍋爐用過熱蒸汽管、大煙管、小煙管和拱磚管等。有很高的持久強(qiáng)度、抗氧化性能，不但有良好的組織穩(wěn)定性，且有較好的耐腐蝕性能。</p><p>　　綜上所述，接管選用碳素鋼材料20鋼。</p><p>　　2.1.5 除沫器選材</p><p>　　除沫裝置一般選用低合

59、金鋼，低合金鋼可以減小容器厚度，減輕重量，節(jié)約材料。 Q345R屬于低合金鋼，是在碳素鋼基礎(chǔ)上加入少量合金元素的合金鋼。除具有高強(qiáng)度外，還具有優(yōu)良的韌性、焊接性能、成型性能和耐腐蝕性能。</p><p>　　綜上所述，選用Q345R。</p><p>　　2.1.6 氣液分布板選材</p><p>　　常用的材料有碳素鋼及低合金鋼，兩者相比低合金鋼可以減小容器厚度，

60、減輕重量，節(jié)約材料，而且能解決大型壓力容器在制造、檢測(cè)、運(yùn)輸、安裝中因厚度太大所帶來的種種困難，且低合金鋼的耐腐蝕性更強(qiáng)，本設(shè)計(jì)中介質(zhì)是碳化氨水，其有較強(qiáng)的腐蝕性。</p><p>　　綜上所述，選用低合金鋼Q235-AF。</p><p>　　2.1.7支承架選材</p><p>　　在各冷卻管組中采用支承架，既起到支承作用，又起到折流作用。支承架主要有支承板、連

61、接板和圓鋼組成。支承板材料選擇聚氯乙烯，通過連接板與圓鋼連接，連接板材料選用Q235-B。</p><p><b>　　2.2 選型</b></p><p><b>　　2.2.1筒體選型</b></p><p>　　根據(jù)工藝條件選用圓柱形筒體。</p><p>　　2.2.2 封頭選型</p

62、><p>　?。?）半球形封頭: 從受力分析來看，球形封頭是最理想結(jié)構(gòu)形式。但缺點(diǎn)是深度大，直徑小時(shí)，整體沖壓困難。半球形封頭常用在高壓容器上。</p><p>　?。?）橢圓形封頭: 由半個(gè)橢球面和短圓筒組成，直邊段的作用是避免封頭和圓筒的連續(xù)焊縫處出現(xiàn)徑向半徑突變，以改善焊縫受力狀況。由于封頭的橢球部分經(jīng)線曲率變化平滑連續(xù)，故應(yīng)力分布比較均勻，且橢圓形封頭較半球形封頭小得多，易于沖壓成型，

63、是目前中、低壓容器中應(yīng)用較多的封頭之一。</p><p>　　（3）碟形封頭: 是以不連續(xù)曲面，在經(jīng)線曲率半徑的兩個(gè)曲面連接處，由于曲率的較大變化而存在著較大的邊緣彎曲應(yīng)力。該邊緣彎曲應(yīng)力與薄膜應(yīng)力疊加，使該部位的應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他部位，故受力狀況不佳。</p><p>　　（4）錐殼封頭: 由于結(jié)構(gòu)不連續(xù)導(dǎo)致應(yīng)力分布不理想。</p><p>　　綜上所述封頭應(yīng)選用，

64、橢圓形封頭。</p><p><b>　　2.2.3支座選型</b></p><p>　　耳式支座: 又稱懸掛式支座，廣泛用于反應(yīng)釜及立式換熱器等直立設(shè)備上。</p><p>　　腿式支座: 簡(jiǎn)稱支腿，多用于高度較小的中小型容器中。</p><p>　　支承式式支座: 用于高度不大，安裝位置距基礎(chǔ)面較近的立式容器。<

65、;/p><p>　　裙式支座: 用于比較高大的立式容器，特別是塔器。</p><p>　　綜上所述支座應(yīng)選用，裙式支座。</p><p>　　2.2.4 換熱器選型</p><p>　　換熱器主要有浮頭式換熱器、固定管板式換熱器、U形管板換熱器、板式換熱器等。U形管板換熱器結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜，承載能力較強(qiáng)，且其內(nèi)部換熱管排布較少，根據(jù)管程、殼

66、程壓力按照GB151-1999進(jìn)行設(shè)計(jì)，綜合考慮選取U型管換熱器作為冷卻管組設(shè)計(jì)。</p><p>　　綜上所述，選用U型管換熱器。</p><p>　　2.2.5 換熱管排列選型</p><p>　　換熱管在管板上的排列形式主要有正三角形、正方形和轉(zhuǎn)角正三角形、轉(zhuǎn)角正方形。正三角形排列形式可以在同樣的管板面積上排列最多的管數(shù)，用得最為普遍。</p>

67、<p>　　綜上所述，換熱管排列形式選用正三角形。</p><p>　　2.2.6 人孔選型</p><p>　　人孔是用來檢查、裝拆和洗滌容器內(nèi)部的裝置，對(duì)于直徑大于1000mm的容器就應(yīng)該設(shè)置人孔。常見的人孔有圓形和橢圓形兩種為使操作人能自由出入，圓形人孔的直徑至少應(yīng)為400mm，橢圓形人孔尺寸一般為350mm×450mm。</p><p>

68、　　綜上所述，采用圓形人孔，開孔直徑為600mm。</p><p>　　2.2.7除沫器選型</p><p>　　除沫器用于分離塔中氣體夾帶的液滴，以保證有傳質(zhì)效率，降低有價(jià)值的物料損失和改善塔后壓縮機(jī)的操作，降低含水量，延長(zhǎng)壓縮機(jī)的壽命，一般多在塔頂設(shè)置除沫器。可有效去除3--5um的霧滴，塔盤間若設(shè)置除沫器，不僅可保證塔盤的傳質(zhì)效率，還可以減小板間距。碳化塔塔頂?shù)某b置一般采用絲網(wǎng)除

69、沫器。</p><p>　　綜上所述，選用絲網(wǎng)除沫器。</p><p><b>　　2.3 壁厚計(jì)算</b></p><p>　　2.3.1 工藝條件及參數(shù)確定</p><p>　　表2-1 工藝參數(shù)性能表</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用雙面焊對(duì)接接頭和相當(dāng)于雙面焊的全熔透對(duì)接接頭，且為局部無損

70、檢測(cè)，所以焊接接頭系數(shù)φ=0.85。</p><p>　　根據(jù)壓力容器常用鋼板負(fù)偏差規(guī)定，即Q245R、Q345R、16MnDR等的負(fù)偏差均為0.3mm，所以C1為0.3mm。由于在無特殊腐蝕情況下，對(duì)于碳素鋼和低合金鋼，腐蝕余量不小于1mm，所以取C2為2mm。</p><p>　　2.3.2 圓筒壁厚計(jì)算</p><p>　　工作壓力： P1=0.8MPa&l

71、t;/p><p>　　設(shè)計(jì)壓力：考慮到安全閥開啟動(dòng)作的滯后，容器不能及時(shí)泄壓，設(shè)計(jì)壓力通常取最高工作壓力的1.05~1.10倍。取P=1.05P1，所以P=0.84MPa</p><p>　　計(jì)算壓力：通常情況下，計(jì)算壓力等于設(shè)計(jì)壓力加上液柱靜壓力。當(dāng)元件所承受的液柱靜壓力小于5％設(shè)計(jì)壓力時(shí)，可忽略不計(jì)。</p><p>　　液柱靜壓力P2=ρgh=916×9

72、.81×1.515×10-6=0.136MPa>5％×0.8=0.04MPa</p><p>　　所以取PC=P+P2=0.84+0.136=0.98MPa</p><p>　　表2-2 Q345R熱軋狀態(tài)下特性表</p><p>　　根據(jù)公式σ=PcDi/(2[σ]tφ-Pc)計(jì)算筒體厚度：

73、 （2-1） </p><p>　　公式適用范圍Pc≤0.4[σ]tφ </p><p>　　0.4[σ]tφ=0.4×163×0.85=55.42>Pc </p><p>　　由于筒體開孔較多，并為縱向和對(duì)角向排孔。據(jù)GB150-2011應(yīng)用

74、排孔削弱系數(shù)代替式中的焊縫系數(shù)調(diào)整所需厚度和最大允許工作壓力。據(jù)GB150-2011，當(dāng)縱向排孔與對(duì)角向排孔同時(shí)存在時(shí)，由其中的圖8-8確定排孔削弱系數(shù)。由設(shè)計(jì)要求取 S1=1460mm。（S1的選取是按筒體內(nèi)構(gòu)件的設(shè)計(jì)后，選取具體數(shù)值而累加起來的）按比例繪制草圖，排列換熱器，則有：</p><p>　　S2=30.32/180×3.14×1460=772.44mm &l

75、t;/p><p>　　S3=[(S1/2)²+S2²]¼=1062.81mm</p><p>　　查[1]圖8-8得V2 =0.476以V2代替φ即：</p><p>　　σ=PcDi/(2[σ]tV2-Pc)=23.07mm （2-2）

76、 </p><p>　　設(shè)計(jì)厚度σd=σ+C2=19.07+2=25.07mm （2-3）</p><p>　　名義厚度σn=σd+C1=21.07+0.3=25.37mm （2-4） </p><

77、p>　　圓整后取名義厚度σn=26mm</p><p>　　有效厚度σe=26-2-0.3=23.7mm </p><p>　　2.3.3 封頭厚度計(jì)算</p><p>　　根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭計(jì)算公式σ=PcDi/(2[σ]tφ-0.5Pc)得： （2-5）<

78、/p><p>　　σ=0.98×3000/(2×163×0.85-0.5×0.98)= 10.63mm </p><p>　　設(shè)計(jì)厚度σd=σ+C2=10.63+2=12.63mm</p><p>　　名義厚度σn=σd+C1=12.63+0.3=12.93mm </p><p>　　考慮到整體補(bǔ)強(qiáng)，取封頭

79、的厚度與筒體厚度一致，即σn=26mm</p><p>　　有效厚度σe=26-2-0.3=23.7mm</p><p>　　2.4 水壓試驗(yàn)應(yīng)力確定</p><p>　　2.4.1 圓筒應(yīng)力計(jì)算</p><p>　　設(shè)計(jì)溫度下圓筒的計(jì)算應(yīng)力：</p><p>　　σt=Pc(Di+σe)/2σe =0.98(3000

80、+23.7)/2×23.7=75.12MPa （2-6）</p><p>　　即σt<[σt]=163MPa，滿足要求。</p><p>　　設(shè)計(jì)溫度下圓筒的最大允許工作壓力：</p><p>　　[Pw]=2σe[σ]tφ/(KDi+σe)=2×23.7×163×0.85/(3000+23.7)=

81、1.81MPa（2-7）</p><p>　　即[Pw]>P1=0.8MPa，滿足要求。</p><p>　　2.4.2 封頭應(yīng)力計(jì)算</p><p>　　設(shè)計(jì)溫度下封頭的計(jì)算應(yīng)力：</p><p>　　σt=Pc(Di+σe)/σe =0.98(3000+23.7)/×23.7= 150.24MPa （

82、2-8）</p><p>　　即σt<[σt]=163MPa，滿足要求。</p><p>　　設(shè)計(jì)溫度下封頭的最大允許工作壓力：</p><p>　　[Pw]=2σe[σ]tφ/(KDi+0.5σe ） （2-9） </p><p&g

83、t;　　[Pw]=2×23.7×163×0.85/(3000+0.5×23.7)=1.814MPa</p><p>　　即[Pw]>P1=0.8MPa，滿足要求。</p><p><b>　　2.5 應(yīng)力校核</b></p><p>　　2.5.1 圓筒應(yīng)力校核</p><p&g

84、t;　　液壓試驗(yàn)，對(duì)于內(nèi)壓容器試驗(yàn)壓力為：</p><p>　　PT=1.25P[σ]/[σ]t=1.25×0.8×163/163=1MPa （2-10）</p><p>　　根據(jù)試驗(yàn)時(shí)圓筒的薄膜應(yīng)力有：</p><p>　　σT=PT（Di+σe/2σe=1×(3000+23.7)/2×

85、;23.7=76.6MPa （2-11） </p><p>　　即0.9×σsφ=0.9×325=292.5＞76.6MPa，合格。</p><p><b>　　氣壓試驗(yàn)：</b></p><p>　　PT=1.15P[σ]/[σ]t = 1.15×0.98×1=1.127MP

86、a （2-12）</p><p>　　校驗(yàn)試驗(yàn)時(shí)圓筒的薄膜應(yīng)力σT</p><p>　　σT=1.127×(3000+23.7)/2×23.7=86.37MPa （2-13）</p><p>　　0.8φσs=0.8×0.85×325 =221M

87、Pa</p><p>　　即：σT<0.8σsφ，合格。</p><p>　　2.5.2 封頭應(yīng)力校核</p><p><b>　　液壓試驗(yàn)：</b></p><p>　　σT=PT(Di+0.5σe)/2σe

88、 （2-14）</p><p>　　σT=1×(3000+0.5×23.7)/2×23.7=76.39MPa<0.9σsφ=248.63MPa，合格。</p><p><b>　　氣壓試驗(yàn)：</b></p><p>　　σT=PT(Di+0.5σe)/2

89、σe （2-15）</p><p>　　σT=1.127×(3000+0.5×23.7)/2×23.7=86.09MPa<0.8σsφ=221MPa，合格。</p><p>　　根據(jù)上述計(jì)

90、算結(jié)果封頭尺寸確定如下表：</p><p>　　表2-3 封頭參數(shù)特性表</p><p>　　第三章 換熱器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)使用的工藝條件及材料的使用性能可知Q345R鋼板性能，允許容器設(shè)計(jì)壓p≤1.0MPa，鋼板使用溫度0~350℃。Q345R的性能指標(biāo)及參數(shù)如下表:</p><p>　　表3-1 Q345R熱軋狀態(tài)

91、下特性表</p><p>　　3.1 管箱短節(jié)及其壁厚的確定</p><p>　　碳化塔內(nèi)的冷卻管組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)按照GB151-1999進(jìn)行，采用U型管換熱器作為冷卻管組設(shè)計(jì)。</p><p>　　根據(jù)換熱面積 F=700m2的要求及塔高的限制，選擇DN=500mm的換熱器。</p><p>　　管程設(shè)計(jì)壓力為0.3MPa，殼程設(shè)計(jì)壓力為0.8M

92、Pa，其余參數(shù)的選取參照2.3.1。</p><p>　　3.1.1 管箱厚度及長(zhǎng)度的確定</p><p>　　σ=PcDi/(2[σ]tφ-Pc)=0.3×500/(2×163×0.85-0.3)=5.4mm （3-1）</p><p>　　由GB151-1999及化工設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)知DN為400~700mm 的碳素

93、鋼和低合金鋼圓筒的最小厚度為8mm，故初選σn=8mm。</p><p>　　3.1.2 筒體外伸短節(jié)厚度確定</p><p>　　冷排公稱直徑DN=500mm。據(jù)工藝要求，材料選用同管箱為Q345R。</p><p><b>　　外伸短節(jié)厚度計(jì)算：</b></p><p>　　σ= PcDi/(2[σ]tφ-Pc)=0

94、.8×500/(2×163×0.85-0.8)=12.3mm （3-2）</p><p>　　由最小壁厚σmin=8mm 及綜合考慮整體補(bǔ)強(qiáng)，取σn=18mm。</p><p>　　3.1.3 冷卻管組封頭尺寸的確定</p><p>　　根據(jù)工藝要求及GB150-2011選用無擇邊球冠形封頭，材料選用Q345R，采取和&

95、lt;/p><p>　　外端法蘭焊接的形式，用作端封頭。封頭與圓筒連接的T形接頭必采用全焊透結(jié)構(gòu)。</p><p>　　3.1.4 計(jì)算球冠形封頭厚度</p><p>　　受內(nèi)壓球冠形封頭的計(jì)算厚度</p><p>　　σ=QPcDi/(2[σ]tφ-Pc)=3.68×0.3×500/(2×163×0.85

96、-0.3)=3.17mm （3-3）</p><p>　　Q-系數(shù)，根據(jù)GB150-2011由7-5查取。</p><p>　　取σd=3.17+2=5.17mm</p><p>　　取σn=8mm 與管箱厚度一致。</p><p>　　由[3]查得管箱封頭尺寸如下表：</p><p>　　表3-2 管箱封頭特性

97、表</p><p>　　3.2 換熱器管子尺寸確定</p><p>　　根據(jù)GB151-1999選用LF3，傳熱系數(shù)好，且質(zhì)量低，其機(jī)械性能如下表：</p><p>　　表3-3 LF3性能表</p><p>　　3.2.1 尺寸確定</p><p>　　采用小直徑管子時(shí)，換熱器單位體積的換熱面積大一些，傳熱系數(shù)較高

98、，但制造麻煩，管子易結(jié)垢，不易清洗。本設(shè)計(jì)中換熱管采用正三角形排列，適用于殼程介質(zhì)清潔，且不需要進(jìn)行機(jī)械清洗的場(chǎng)合，綜合考慮，選用φ32×2.5的換熱管。</p><p>　　3.2.2 管板厚度的確定</p><p>　　3.2.2.1 選材及布管方式</p><p>　　根據(jù)工藝條件及使用條件，選取管板兼作法蘭的形式。</p><p

99、>　　管板材料為16Mn，管板厚度的計(jì)算，參照GB151-1999，采用多次試算法。</p><p>　　布管方式：采用正三角形排列，中心距50，布34根管。</p><p>　　管板與殼程圓筒、管箱圓筒之間以f型方式連接。</p><p>　　3.2.2.2 計(jì)算 Ad、At、Dt、Pt </p><p>　　Ad=n`S（Sn-0.

100、866S） （3-4）</p><p>　　At=1.732nS²+Ad （3-5）</p><p>　　Ad—布管區(qū)范圍內(nèi)，因設(shè)置隔板槽和拉桿結(jié)構(gòu)，未能被換熱管支承的面積，mm²&

101、lt;/p><p>　　At-管板布管區(qū)面積，mm²</p><p>　　S—換熱管中心距，mm</p><p>　　Sn—隔板槽倆側(cè)相鄰管中心距，mm</p><p>　　n`—沿隔板槽一側(cè)的排管根數(shù)</p><p>　　Ad=10×50×（130-0.866×50）=43350&

102、lt;/p><p>　　At=1.732×34×50²+43350=190570mm²</p><p>　　假設(shè)管板計(jì)算厚度δ=40mm則：</p><p>　　計(jì)算管板抗彎剛度D和各項(xiàng)旋轉(zhuǎn)剛度系數(shù)：</p><p>　　D=Epδ³/12（1-v²）</p><p&

103、gt;　　D—管板開孔前的抗彎剛度，N·mm</p><p>　　Ep—管板材料的彈性模量，MPa </p><p>　　v—管板材料的泊松比，v=0.3</p><p>　　D=2.01×100000×40³/12×（1-0.3²）=1.18×10９</p><p>　　

104、Dt=（4At/∏）½代入，得Dt=433</p><p>　　Kf`=1/12[2Ef`bf/（Di+bf）（2δf`/Di³+w`Es]</p><p>　　Kf`—?dú)こ虉A筒與法蘭的旋轉(zhuǎn)剛度參數(shù)，MPa</p><p>　　bf—管板法蘭寬度，bf=1/2（Df-Di）=1/2（670-500）=85mm</p><p&g

105、t;　　Ef`—?dú)んw法蘭材料</p><p>　　δf`—?dú)んw法蘭厚度，mm</p><p>　　w`—系數(shù)，按δs/δi=16/500=0.032和δf`/Di=38/500=0.076，查圖26得：</p><p>　　w`=0.006 &

106、lt;/p><p>　　Es—法蘭材料的彈性模量，MPa</p><p>　　Di—?dú)こ虉A筒和管箱圓筒內(nèi)直徑</p><p>　　Kf`=1/12[2×201000×85/（500+85）×（2×38/500³+0.006×201000]=134.69</p><p><b>

107、　　Kf``=Kf`</b></p><p>　　Kf=Kf`+Kf``=134.69+134.69=269.38</p><p>　　Kf^=Di²DtKf/8D=500²×433×269.38/（8×1.18×10９）=3.09</p><p>　　Kf^Kfº^—旋轉(zhuǎn)剛度無量剛參

108、數(shù)</p><p>　　Pt—布管當(dāng)量直徑與直徑之比ρt=433/500=0.866</p><p>　　Kfº^=Kf^Kf``/Kf=3.09×0.5=1.55</p><p>　　由[2]圖19，圖20，圖21分別查取得Cc=0.136，Ce=-0.13，Cm=0.113。</p><p>　　本設(shè)備不能保證殼體設(shè)計(jì)

109、壓力和管程壓力在任何情況下都能同時(shí)作用，所以不允許以殼程和管程壓力的壓力差進(jìn)行管板設(shè)計(jì)，分別以殼程設(shè)計(jì)壓力Ps和以管程設(shè)計(jì)壓力Pt作用，計(jì)算管板中心處布管區(qū)周邊處和邊緣處的徑向應(yīng)力。 </p><p><b>　　Ps作用：</b></p><p>　　σr|r=0 =±CcPs（Di/δ）²/μ=±47.81</p>&l

110、t;p>　　σr|r=Rt =-[±CePs（Di/δ）²/μ]=±45.70 </p><p>　　σr|r=R =-[±CmPs（Di/δ）²=-（±23.84）</p><p><b>　　Pt作用：</b></p><p>　　σr|r=0 =±0.136&#

111、215;(-0.3)×(500/40)²=-（±15.94） </p><p>　　σr|r=Rt =±0.13/0.4×(-0.3)×(500/40)²=-(±15.23)</p><p>　　σr|r=R =±3/2×0.113×0.9×0.3&#

112、215;(500/40)²=7.15 </p><p><b>　　Ps_Pt作用：</b></p><p>　　σr|r=0 =±0.136/0.4×0.5×(500/40)²=±26.56</p><p>　

113、　σr|r=Rt =±0.13/0.4×0.5×(500/40)²=±25.39 </p><p>　　σr|r=R =-(±3/2×0.113×0.5×(500/40)²=-(±13.24) </p><p>　　由[

114、2]圖22分別查取εR=0.36 和Ετ=0.32 </p><p>　　計(jì)算基本法蘭力矩Μm，操作工況法蘭力矩Μp</p><p>　　當(dāng)b0?6.4mm時(shí)，DG等于墊片接觸的外徑減2b </p><p>　　即DG=585-2×10=565</p><p>　　由[1]表9—2查得y=11Μp，m=2</p>

115、<p>　　即Wa=3.14DGby=3.14×565×10×11=195151N·mm</p><p>　　Aa=Wa/[σ]b=195151/87=2243.11mm²</p><p>　　Wp=F+Fp =0.785DG²Pc+6.28DGbmP</p><p>　　=0.785565

116、78;×0.35+6.28×565×10×2×0.35=112544.47N·mm</p><p>　　Ap=Wp/[σ]b=112544.47/87=1293.61mm²</p><p>　　需要的螺栓面積Am取Aa與Ap之大者，即取 Am=Aa=2243.11mm²</p><p>

117、　　LG=1/2（Db-DG）=1/2×（620-565）=27.5mm</p><p>　　Mm=Am·LG·[σ]b=2243.11×27.5×87=5.37×10６N·mm</p><p>　　操作工況法蘭力矩Mp=FD·LD+FT·LT+FG·LG 的計(jì)算：</p>&

118、lt;p>　　FD=0.785Di²Pc=0.785×500²×0.35=68687.5N</p><p>　　F=0.785DG²Pc=0.785×565²×0.35=87707.07N</p><p>　　FT=F-FD=87707.07-68687.5=19019.57N </p>&

119、lt;p>　　FG=Fp=1/2(Am+Ab)[σ]b即</p><p>　　Ab=1/4Π×24²×20=9047.79mm²</p><p>　　FG=(2243.11+9047.79)/2×87=491154.01N</p><p>　　LD=(Db-Di)/2=(620-500)/2=60mm</

120、p><p>　　LT=(LD+LG)/2=(60+27.5)/2=43.75mm代入,得</p><p>　　Mp=68687.5×60+19019.57×43.75+491154.01×27.5=1.85×10７N·mm</p><p>　　Ma=FG·LG=(2243.11+9047.79)/2×

121、87×27.5=1.35×10７N·mm</p><p>　　按[2]表23計(jì)算法蘭預(yù)緊力矩Mfo</p><p>　　Ps作用： </p><p>　　Mfo=-Mp/ΠDi-Kf`/KfCmR²Ps</p><p>　　=

122、-1.85×10/3.14×500-1/2×0.113×250²×0.9=-14955.59N·mm</p><p><b>　　Pt作用：</b></p><p>　　Mfo=-Mm/ΠDi=-5.37×10６/3.14×500=-3418.65N·mm</p&

123、gt;<p><b>　　Pt_Ps作用：</b></p><p>　　Mfo=-Mp/ΠDi-Kf`/KfCmR²(Ps-Pt)=-13719.65N·mm</p><p>　　分別以不同工況計(jì)算由法蘭預(yù)緊力矩Mfo所引起的在管板中心處(r=0)，布管</p><p>　　區(qū)周邊處(r=Rt)和邊緣處(r=R

124、)的徑向應(yīng)力。</p><p>　　σrº|r=0 =σrº|r=Rt =-(±6εTMfo/μδ²)</p><p><b>　　Ps作用：</b></p><p>　　σrº|r=0 =σrº|r=Rt =-(±6εTMfo/μδ²)</p>&l

125、t;p>　　=±0.32×6×(-14955.59)/0.4×40²=±44.87N </p><p>　　σrº|r=R =-(±6εRMfo/δ²)=±0.36×6×(-14955.59)/40²=±20.19N </p><p>　　

126、Pt 作用： </p><p>　　σrº|r=0 =σrº|r=Rt =-(±6εTMfo/μδ²)=±10.26N </p><p>　　σrº|r=R =±4.62 </p&g