《管板设计》word版

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1、化工机械与设备过程考核2—零部件设计管板的设计目录一、概述1二、工艺设计22.1图表22.2计算3三、机械设计计算3四、总结8参考文献9一、概述管板,就是在钢板上钻出和管子外径一样的孔,将管子穿入焊住固定,起这样作用的一种配件。在固定式管板的计算中按有温差的各种工况计算出壳体轴向应力、换热管的轴向应力、换热管与管板之间的拉脱力中,有一个不能满足强度(或稳定)条件时,就需要设置膨胀节。在固定式管板强度校核计算中,当管板厚度确定之后,不设膨胀节时,有时管板强度不够,设膨胀节后,管板厚度可能就满足要求。此时,也可设置膨胀节以减薄管板,但要从材料消耗、制造难易、安全及经济效果等

2、综合评估而定。固定管板换热器中常用的是U型膨胀节,它具有结构紧凑简单,补偿性好,价格便宜等优点。管板加工的精度,特别是管孔间距和管径公差、垂直度、光洁度都极大地影响着以上所列化工设备的组装和使用性能。随着化工设备、电站的大型化,其管板直径也变得越来越大,直径为4m-5m的管板很常见。大型管板的特点是管孔数量多、密、孔径小、深、精度和光洁度要求高。根据需要使用环境的不同,使用不同的材质,一般使用Q345R的容器板,诸如一二级压力容器,无腐蚀介质流通,使用碳钢复合板即可。遇到强酸,高压高温,核能等环境就需要不锈钢,16锰,钛合金等耐腐蚀的材质,新型合成材料的应用,给管板制品

3、带来新的生机。而用于三、四-9-化工机械与设备过程考核2—零部件设计类压力容器的管板需要比较高的精度,传统的孔加工方法是钳工划线,摇臂钻打孔。近年来,随着化工设备的大型化,管板的直径也不断增加,厚度也逐渐加厚,管板加工也引入数控技术,现在普遍使用的是数控钻床引孔配合摇臂钻做孔加工。在管板的检测过程中,主要检测指标是孔位,孔径公差,孔内光洁度,有无毛刺,抠槽位置等等,对于双管板,检测过程中更加注重孔位,两块管板的孔位配合度是很重要的。二、工艺设计2.1图表管板采用延长部分兼作法兰的管板形式。结构如下图所示,管板结构图结构尺寸数据如下表:-9-化工机械与设备过程考核2—零部

4、件设计管板结构尺寸(mm)DNd螺柱(栓)bb规格数量60073069065559764260012.523M203225352.2计算——壳程圆筒内直径横截面积,;——管板开孔后的面积,;固定管板式换热器——在布管区范围内,因设置隔板槽和拉杆结构的需要,面未能被换热管支承的面积,;对三角形排列——管板布管区的面积,;——管板布管区当量直径,;三、机械设计计算——壳程圆筒的厚度,;——圆筒壳壁金属横截面积,;-9-化工机械与设备过程考核2—零部件设计——换热管壁厚,;——一根换热管管壁金属横截面积,;——换热管材料的弹性模量,;——换热管有效长度(两管板内侧间距),;—

5、—管束模数,;对于固定式——换热管的回转半径,;——换热管受压失稳当量长度,;按文献确定为——换热管稳定许用应力,;因故有——系数——换热管束与圆筒刚度比,当壳体不带波形膨胀节时——系数——系数-9-化工机械与设备过程考核2—零部件设计——系数——系数——换热管加强系数——管板周边不布管区无量纲宽度——管板材料泊松比,取——管板强度削弱系数,一般可取——管板刚度削弱系数,一般可取值——管板延长部分的法兰(或凸缘)厚度,;——壳体法兰(或凸缘)厚度,;——管箱法兰(或凸缘)厚度,;——系数,按查文献得——系数,按查文献得=0.0009——管板边缘旋转刚度参数,;对于固定管

6、板其延长部分兼作法兰——壳程圆筒与法兰(或凸缘)的旋转刚度参数,;-9-化工机械与设备过程考核2—零部件设计——管箱圆筒与法兰(或凸缘)的旋转刚度参数,;——旋转风度无量纲参数;对于固定式管板——管板第一弯矩系数,按查文献得——管板第二弯矩系数,按查文献得——管板总弯矩系数——系数因所以取中较大值。按查文献得。而,故取——系数,按查文献得——系数,按查文献得——法兰力矩折减系数——有效压力组合,;——基本法兰力矩,;——基本法兰力矩系数,;-9-化工机械与设备过程考核2—零部件设计——管板边缘力矩变化系数——法兰力矩变化系数——系数——管板径向应力系数——管板布管区周边

7、处径向应力系数——管板布管区周边剪切应力系数——壳体法兰力矩系数壳程压力作用工况下——系数,按K查GB150得(3)管板应力校核——设计温度时,管板材料的许用应力,;——管板径向应力,;-9-化工机械与设备过程考核2—零部件设计满足——管板布管区周边处的径向应力,;——管板布管区周边剪切应力,;对于管板延长部分兼作法兰的法兰,当不计膨胀差时,就满足——壳体法兰应力,;——设计温度时,壳体法兰许用应力,;四、总结刚开始接触机械设备的零部件设计的时候,根本就不知道该做什么,该怎么做,无从下手,只是觉得好难。但是做了一点机械设计之后,觉得换热器

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