重沸器机械设计.docVIP

第五章 重沸器的强度设计与校核 5.1 壳体、管箱的壁厚计算 5.1.1 壳体 采用20R，根据GB150－1998在设计压力0.6MP和设计稳到260℃下的许用应力[σ]t=101MP,受压元件的焊接接头型式是双面焊对接接头或相当于双面焊的全焊透对接接头，其100％无损检测下的焊接接头系数Φ＝1.00，局部无损检测Φ＝0.85，取Φ＝0.85。公称直径Di=1400mm,碳钢的腐蚀余量C2＝1mm,钢板厚度负偏差C1＝0.8mm 5. 1.2 管箱 采用00Cr17Ni14Mo2的不锈钢材料。根据GB150-1998,在设计压力0.5MPa和设计温度180℃下的许用应力[σ]t=80MPa焊接接头系数Φ＝0.85，公称直径Di=1400mm,不锈钢钢的腐蚀余量C2＝3mm,钢板厚度负偏差C1＝0.8mm。 5.2 法兰的强度校核 5.2.1 管箱法兰 1、垫片 采用D＝1455mm，d=1415mm,δ=3mm的金属包垫片。由GB150－1998 表9－2查得：垫片系数m=3.75mm,比压力y=62.1MPa 垫片的有效密封宽度 接触宽度N＝20mm，基本密封宽度bO＝N/2=20/2=10mm 根据GB150－1998，当bO6.4mm时， B. 垫片压紧力作用中心圆直径 当bO6.4mm时，垫片压紧力作用中心圆直径DG＝D-2b=1455-2x8=1439mm C. 垫片压紧力 a).预紧状态下需要的最小垫片压紧力 FG=Fa=3.14DGby=3.14x1439x8x6201 =2244770.93N b).操作状态下需要的最小垫片压紧力 FG=FP=6.28DGbmPC=6.28x1439x8x3.75x0.5 =126516.88N 2、螺栓 螺栓的布置 a).根据GB150-1998的表9-3，选取法兰径向尺寸LA＝27mm，Le＝26 B. 螺栓载荷 a).预紧状态下需要的最小螺栓载荷 Wa＝Fa=3.14DGby=3.14x1439x8x62.1 =2244770.93N b).操作状态下需要的最小螺栓载荷 WP=F+FP=0.785DG2PC+6.28DGbmPC =0.785x14392x0.5+6.24x1439x8x3.75x0.5 =948311.74N C.螺栓面积 a).预紧状态下需要的最小螺栓面积 b).操作状态下需要的最小螺栓面积 c).需要的螺栓面积 取Aa和AP的最大值 Am=9845.79mm2 d).实际螺栓面积Ab Ab≥Am ,符合 D.螺栓设计载荷 a).预紧状态下螺栓设计载荷 b).操作状态下螺栓设计载荷 3、法兰 A.法兰力矩 a).预紧状态下的法兰力矩 b).操作状态下的法兰力矩 法兰设计力矩 法兰材料16Mn在设计温度180℃下的许用应力 常温下法兰材料的许用应力 法兰应力 形状系数 K=DO/Di=1560/1400=1.114 查GB150-1998 表9-5得： Y=17.97 T=1.87 Z＝9.30 U=19.75 FI=0.835 f=1.15 VI=0.26 FL=1.8 VL=1.05 a).轴向应力 b).径向应力 c).环向应力 d).组合应力 5.2.2 管程出口法兰（整体法兰） 1、垫片 采用D＝731mm，d=630mm,δ=3mm的金属包垫片。由GB150－1998 表9－2查得：垫片系数m=3.75mm,比压力y=62.1MPa A.垫片的有效密封宽度 接触宽度N＝50.5mm，基本密封宽度bO＝N/2=20/2=25.25mm 根据GB150－1998，当bO6.4mm时， B. 垫片压紧力作用中心圆直径 当bO6.4mm时，垫片压紧力作用中心圆直径： DG＝D-2b=731-2x12.71=705.58mm C. 垫片压紧力 a).预紧状态下需要的最小垫片压紧力 FG=Fa=3.14DGby=3.14x705.58x12.71x62.1 =1748690.94N b).操作状态下需要的最小垫片压紧力 FG=FP=6.28DGbmPC=6.28x705.58x12.71x3.751x2.0 =422389.12N 2、螺栓 A. 螺栓载荷 a).预紧状态下需要的最小螺栓载荷 Wa＝Fa=3.14DGby=3.14x705.58x12.71x62.1 =174890.94N b).操作状态下需要的最小螺栓载荷 WP=F+FP=0.785DG2PC+6.28DGbmPC =0.785x705.582x2.0+422389.12 =1204002.84N B.螺栓设计载荷 a).预紧状态下螺栓设计载荷 b).操作状态下螺栓设计载荷 3、法兰 A.法兰力矩 a).预紧状态下的法兰力矩 b)