1、 南华大学机械工程学院毕业设计（论文）第 1 页 共 64 页 摘 要本次设计介绍了二硫化碳尾气处理系统的工艺设计。它包括总工艺流程设计，冷凝器的设计及校核，计量罐的设计及校核。冷凝器的设计是本次设计的重点。根据实际情况最终确定选用应用最为广泛的间壁式换热设备为此次所需冷凝器。它的设计步骤为先进行传热计算，然后进行冷凝器的尺寸计算，最后进行强度计算和校核。设计前的热力计算是本次设计的难点与重点。由于冷凝的介质中含有不凝性气体，所以加大了热力学传热计算这部分的计算难度。冷凝器的设计包括冷凝器上的筒体、封头、管箱、管板、换热管、折流板、拉杆、接管、开孔补强、支座、法兰等的设计、计算与核算。计量罐的
2、设计包括筒体、封头、接管、开口补强、液面计及支座的设计和校核，是本次设计的一个重要组成部分。关键词：总工艺流程；冷凝器；计量罐；AbstractIntroduction to the Design of the exhaust gas treatment system of the carbon disulfide Process Design. It includes the total flow structural design, the condenser design and verification, measurement can design and verification.
3、Condenser is designed to be the focus of this design. According to the actual situation to determine the final selection of the most widely used heat exchanger equipment partitions required for the condenser. It is designed to carry out the steps for the first heat transfer calculation, then the siz
4、e of the condenser, the final calculation and check for strength. Design before the thermal calculation is difficult in this design and focus. As a result of condensation of the medium containing non-condensable gas, it increased the heat transfer calculation of the thermodynamic calculation of the
5、difficulty of this part. Condenser design includes the cylinder, head, control boxes, control panels, heat exchanger, baffle, bar, take over, opening reinforcement, bearing, flange, such as design, computing and accounting.measurement can design includes cylinder, head, take over, opening reinforcem
6、ent, and the bearing surface of 南华大学机械工程学院毕业设计（论文）第 2 页 共 64 页 the design and verification, is an important design component.Key words: total flow; condenser; measurement can;前 言使热量冲热流体传递到冷流体的设备称为换热设备。它是化工、炼油、动力、食品、轻工、原子能、制药、机械及其他许多工业部门广泛使用的一种通用设备。在化工厂中，换热设备的投资约占投资总量的 1020；在炼油厂中，约占总投资的 3540。在工业生产中，换
7、热设备的主要作用是使热量由温度较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达到工艺过程规定的指标，以满着工艺过程上的需要。此外换热设备也是回收余热、沸腾特别是低位能的有效装置。换热设备有多种多样的形式，换热器选型时，考虑的因素很多，主要是流体的性质；压力、温度及应许压力降的范围；对清洗、维修的要求；材料价格；使用寿命等。管壳式换热器具有可靠性高、适用性广等优点，在各工业领域中的到最为广泛的应用。近年来受到其他新型换热器的挑战，但反过来也促进了其自身的发展。在换热器向高参数、大型化的今天，管壳式换热器仍占主导地位。这里介绍一种间壁式换热器的设计计算，它是利用间壁（固体壁面）将进行热交换的冷热两种流
8、体隔开，互不接触，热量由热流体通过间壁传递给冷流体的换热器。这里用水作冷却介质，用于冷却混合蒸汽的温度，从而达到冷凝的效果。间壁式换热器是工业生产中应用最为广泛的换热器。在二硫化碳的生产工艺中，它是溶解二硫化碳气体净化生产装置中的冷凝冷却设备，主要是使混合气体中的二硫化碳冷凝而使有毒的硫化氢排出而处理掉。南华大学机械工程学院毕业设计（论文）第 3 页 共 64 页 冷却机理：在冷凝器中，如果冷凝传热管表面温度低于混合气体的露点，则混合气体中的蒸汽（可凝性蒸汽为二硫化碳蒸汽，不凝性气体为硫化氢气体）冷凝，管表面被湿润，这个表面被气体界膜包围，混合气体中的蒸汽通过这个气体界膜扩散到管表面上冷凝。1
9、 二硫化碳尾气处理系统工艺设计1.1 国内外二硫化碳生产概况二硫化碳是一种重要的无机化工原料，广泛应用于树脂、燃料、医药、农药、防腐剂、多种溶剂及橡胶等多种产品的生产。由于二硫化碳用途广泛，所以国内外的需求量也比较大，仅我国国内粘胶纤维、选矿药剂、橡胶促进剂、玻璃纸及农药、医药等行业每年需求量近 30 万吨，特别是粘胶行业扩产速度很快，每年仍需 3 万吨的二硫化碳投放市场才能满足需要；其次，国际市场发达国家如美国、日本、俄罗斯、法国等因生产二硫化碳环保投入太大，生产成本增加和竞争能力下降等原因，使一部分二硫化碳生产厂关闭，这也造成了国际市场二硫化碳需求有了较大幅度的增加，市场前景十分看好。我国
10、粘胶纤维、橡胶助剂和选矿药剂等生产仍将继续发展，对其的需求也快速增长，目前产品供不应求。预计二硫化碳的生产和需求每年仍会有 15%以上的增长速度。我国现有生产二硫化碳的工厂或车间一百多处，其生产工艺普遍采用古老的电炉法，以木炭和硫磺为原料，流程简图如图 1.1反 应干 燥熔 硫除 硫木 炭硫 磺冷 凝粗二硫化碳 精 馏 冷 凝 成品二硫化碳南华大学机械工程学院毕业设计（论文）第 4 页 共 64 页 图 1.1 工艺流程简图这不仅大量消耗森林资源，而且在生产过程中产生有毒气体 H2S，工艺古老，生产效率低，不利于环境保护。以天然气代替木炭为原料生产二硫化碳成为目前国内外首选的先进生产路线。以天
11、然气和硫磺为原料生产 CS2,国外普遍采用三种技术,即美国的 FMC 技术、Stauffer 技术和 PPG 技术。此外还有以丙烯为原料的生产技术，但是由于以丙烯为原料不如用天然气优越，很少采用。1.2 工艺流程设计总工艺流程设计如图 1.2 所示。 冷 凝 器计 量 罐CS2储 罐 氨 水 罐硫 化 铵 罐吸 附 塔 磁 力 泵燃 烧 炉搅 拌 器吸 附 塔搅 拌 器磁 力 泵123456 789101 171819 232422015 2526293027 31403536328 3243738 3916 211312图 1.2 设计总工艺流程图整套尾气系统的工艺处理过程由四个子系统共同完
12、成。第一部分是 CS2、H 2S 混合气体的冷凝，这部分设备的主要作用是把混合气体中的 CS2 蒸汽冷凝成液体并收集起来，大部分的 CS2 蒸汽在这里被冷凝收集。南华大学机械工程学院毕业设计（论文）第 5 页 共 64 页 第二部分是活性炭吸附塔对 CS2 的吸收，这部分设备主要是对从冷凝器接口 4 排出的 H2S 气体与未冷凝的 CS2 蒸汽进行吸收。这里采用两个相同的活性炭填料塔，以备当一个塔里的活性炭吸附饱和后能及时进行更换，保证工作的连续进行。第三部分是 H2S 与氨水的反应，这部分设备主要是对从吸附塔接口 15 和20 排出的气体进行吸收，采用低浓度氨水与 H2S 反应。这里同样采用
13、两个相同的反应罐，以便一台反应完毕后及时更替。第四部分是燃烧炉。气体在反应罐内反应完毕后，残余气体进入燃烧炉内燃烧后排出。2 冷凝器的设计2.1 冷凝器的结构选型选型应考虑的因素有蒸汽压力，蒸汽组分，冻结与污垢等多种因素。已知方案中初进水的工作温度 t5 出口工作温度 t7, 由于两种介质均无腐蚀性，也不易结垢，故可选用固定管板式管壳换热器。这类换热器相比其他类型有很多优点，如：结构简单紧凑，造价低，管程清洗方便等。管程是指介质流经换热管内的通道及与其相贯通的部分，壳程是指介质流经换热管外的通道及与其相贯通部分。因此，可采用工业清水走管程，混合气体走壳程的形式。2.2 热力计算2.2.1 设计
14、参数1）尾气组成、压力、温度：尾气中有 466.67/h 的饱和二硫化碳蒸汽和71.04kg/h 硫化氢气体，尾气压力为 0.13MPa，温度 45。2）冷凝器尾气出口温度为 10，冷却水进口温度为 5，出口温度为 7，冷却水进口压力为 0.42MPa。南华大学机械工程学院毕业设计（论文）第 6 页 共 64 页 3）各项物性参数：H2S 的分子量 M=34；比热容 CP=0.25kcal/kgCS2 的分子量 M=76；比热容 CP=0.24 kcal/kg汽化潜热 r=84 kcal/kgCS2 饱和蒸汽压 p=-A/T+B；A=1446 ，B=7.4102.2.2 热量衡算设代号如下:
15、P0: 总压力；P1: CS2 出口蒸汽压力； P2: CS2 进口蒸汽压力；P3: H2S 出口蒸汽压力；P4: H2S 进口蒸汽压力。 （1） CS2 出口压力 P1 为：（出口温度 t=10）log P1= +B ； 其中 A=1466, B=7.410, T=273+t. TA解得 P1=26.6kPa（2）CS 2 进口压力 P2 为：（进口温度 t=45）log P 2= +B ； 其中 A=1466, B=7.410, T=273+t. T解得 P2=95.3kPa P3= P0P 1=0.103 MPa P4= P0 P2=0.045 MPa H2S 进口压力为 0.045 M
16、Pa H2S 出口压力为 0.103 MPa（3） CS 2 的出口流量为 G1根据道尔顿分压定律，压力比等于摩尔数得：G1n 1t2n1 / n2 = p1 / p3 南华大学机械工程学院毕业设计（论文）第 7 页 共 64 页 1213/P0.6=nG151.38 kg/h 冷凝量为 466.6751.38=415.29 kg/h（4）混合气体的入口焓为 i1其中 t 由 4510 r=84kcal=84 kJ 186.4=1.059 =1.005SpHC2KkgJ2pCSKkgJi =G CP +G1tr=(71.04 1+466.67 5) (45-10)+466.67059.0.11
17、86.4=183172.132 hkJ（5）混合气体的出口焓为 i 2其中 t 由 57 r=84kcal=84 kJ 186.4=1.059 =1.005SpHC2KkgJ2pCSKkgJi =G CP +Gtr=(71.04 1+51.38 5) (75)+51.38059.10.1186.4=18323.644 hkJ热量 Q=183172.13218323.644=164848.488 = 45.79 10 WhkJ32.3 冷却水量 的计算已知：冷却水进口温度 出口温度 Ct015Ct027故 特性温度 ts = =6 C270查在此温度下，水的比热容为 CP4199J/(kgK)根
18、据传热公式： ,21)mhcpqrt（南华大学机械工程学院毕业设计（论文）第 8 页 共 64 页 可得冷却水的量 QC()pwWt出 进=45.791034199(7-5)=5.453 skg2.4 初定冷凝器尺寸根据经验值可以先估算管壳式换热器的总传热系数为 200W/m2K（采用逆流）如图 2.1图 2.1 逆流温差图其中平均温度差为：t m （T 1t 2）（T 2t 1）/（T 1t 2）/（T 2t 1） (45-7)-(10-5)/ (45-7)/(10-5) 16.26传热面积 = = =14.08A估*4579120016.262.4.1 试选管子采用水走管程，蒸汽走壳程。初
19、步选取管程中的水的流速为 0.8m/s，取管径规格为：252.5 mm 则 内径 d120mm初选单管程，估算管子数如下：初选换热管管长为 2.5m，根据单管的传热面积可计算管子数目为：05 47图 .南华大学机械工程学院毕业设计（论文）第 9 页 共 64 页 n= 224VdGi水=5.453999.83.1440.0220.8=21.8所以取整为 22 根。则 L = = =8.15 (过长，不符和长径比值 ) 0ndA估14.083.140.02522因此选用四管程 ，采用 88 根管子。即 L= = =2.03m nd0估14.083.140.02522根据标准，取 2.5 米。采用
20、正三角形排列形式：管心距 t=1.25d0=1.2525=32mm 内径 D =1.05t =1.0532 =439.7mmiN1200.7根据标准，内径取 450mm。2.4.2 校核水的流速根据雷诺数的因素，同时初设换热器为四管程，同时设 4 根拉杆，且布管的原因，则布 92 个孔，88 为换热管管孔。则：单管程管束：n116/422查资料特性温度 t=(57)/2=6下的物理参数：比热容 CP4.19910 3 J/kgK ; 密度 =999.8 kg/m 3 黏度 =1.498 10-3 PaS ; 热导率 0.565 W/mK因在冷凝器中发生有相变的传热，为避免管内气液两相流，所以设
21、计蒸气管外冷凝，即冷凝水走管程，混合蒸气走壳程。南华大学机械工程学院毕业设计（论文）第 10 页 共 64 页 则管内水的流速 = =0.79214undGi水5.4530.02222999.84 sm2.4.3 校核总传热系数 （1）管程对流传热系数 1u10.79m/s 441 109.1098.72Re d普兰特常数： .5.68Pr 243 C管内是混合流体被加热，根据化工原理得公式： 4.08.24.08.1 190.13rRed023. KmW2/.9（2）壳程对流传热系数 2冷凝器中壳程发生有相变的对流传热，所以按下列步骤计算：先计算纯 CS 蒸汽的传热系数 0 2有下列公式：
22、41032075. tdng=0.725(126329.80.16335200088230.02538010-635)=0.725528.628WmK此时特性温度为：t = w5.7104南华大学机械工程学院毕业设计（论文）第 11 页 共 64 页 黏度 380SPa610 密度32mkg导热系数KW6.管子外径 =0.025mm0d0d温差 =4510=35tt计算含 H S 的 CS 混合气体的传热系数：22其中含不凝性气体的 H S 的混合气体的传热系数为 25.0023.1DC其中 C 为 H S 的摩尔分数27.430.6为混合气体的运动黏度D 为两种气体的相互扩散系数 21331
23、2175.04.BABAVPMT其中 T=273+27.5=300.5KP=0.13MPa=1.3bar(大气压)原子及其单分子的扩散体积为下列数据：H ：2.31 C ：15.9 S ：22.9下列分子式的分子量为： H S ： 34 CS ： 762 2所以 M =176342=47ABSHVS2南华大学机械工程学院毕业设计（论文）第 12 页 共 64 页 =2 9.231.=47.5SCVS2=15.9+2 22.9=61.7则 213312175.6.473.0BABABD= 5.980=127 sm261227CSSHAB= 610354103=277.5 sPa62271CSSH
24、AB= 36.539. mkg=1.30 3kg则运动黏度 = =213.54610.27ABs2610所以有混合气体的传热系数为 ：2= =210.825.001734.31）（ KmW2(3)总传热系数 K取热流体侧污垢热阻 Rd11.4 m K/w 4102南华大学机械工程学院毕业设计（论文）第 13 页 共 64 页 取冷流体侧污垢热阻 Rd25.8 m K/w 4102碳钢的导热系数 45 W/(m 2K)1d2210.51.4.080824.3dbK 所以 217./WmK（ ）Rd1混合蒸汽热阻Rd2管子内流体(即冷凝水)的热阻 1管程对流传热系数 壳程对流传热系数2b 管璧厚
25、2.5mm（4）传热面积校核 0 2/45791/0.6m3.281.04.mAQKtdLN校选 5 则大约有 5的传热面积裕量，而且在设计的时候已经余出 0.05 的传热系数，所以计算表明所选管子规格、材料、管程数是可用的。2.5 冷凝器结构设计2.5.1 管束分程由上面设计可知该换热器是四管程，因此管程结构顺序如图 2.2 所示与与1243与图 .南华大学机械工程学院毕业设计（论文）第 14 页 共 64 页 图 2.2 管程结构图2.5.2 管子排列选用正三角形排列，排列形式如图 2.3 所示图 2.3 管子排列图管间距 d=32 管子长度 L=2.5m.2.5.3 冷凝器管板的结构形式
26、根据四管程的排列方式，管板上 92 个孔，88 个换热管孔 ，4m20.5个拉杆孔 ,黑色部分即拉杆的位置。管板上管孔排列方式如下图：m16图 2.3南华大学机械工程学院毕业设计（论文）第 15 页 共 64 页 图 2.4图 2.4 管孔排列方式图 2.5 管板兼法兰结构图管板型号为 HG20593-97, 其中 20 个螺栓孔直径为 23mm，螺纹 Th M2022.5.4 管子与管板、管板与壳体的连接 管子与管板的连接采用机械滚胀法如图 2.6南华大学机械工程学院毕业设计（论文）第 16 页 共 64 页 图 2.6 管子与管板连接图 管板与壳体的连接采用焊接如图 2.7图 2.7 焊接
27、结构图2.5.5 冷凝器壳体设计根据冷凝器中最大的压力 P0.13MPa，则计算压力 Pc=1.2P，所以材料选择 Q235-A，布管的时候可知设计壳体内径 D 400mm 查表可知：Q235-A 的i温差应力： =113MPa. 焊缝采用局部无损探伤t85.0计算厚度 1.20342.1285.citPDCm厚度附加裕量由两部分组成：钢板或钢管厚度的负偏差 C1和腐蚀裕度 C2，取：图 2.61：换 热 管 与 管 子 的 连 接南华大学机械工程学院毕业设计（论文）第 17 页 共 64 页 CC 1+C2=2 mm。壳体厚度不得低于 6mm，所以取名义厚度 mn6筒体外径 D = D +2
28、 =400+2 412mm0i62.5.6 冷凝器封头设计（1） 、封头的结构形式是应工艺过程、承载能力、制造技术方面的要求而成型的。本封头采取标准椭圆形封头，材料选择与筒体相同，采用 Q235-A，设计压力 P =0.13MPa，取封头内径 =400mm,由公式得计算厚度为：s iD401.230.320.52385.1itsDm则设计厚度为： = + C =0.33+2=2.33mmdC 腐蚀余量，取 C =2mm2 2因焊接因素，所以取封头名义厚度 。mn6根据 JB/T 4737-95 查椭圆形封头标准，可知封头结构如图 2.8 所示图 2.8 封头2.5.7 折流板设计设置折流板的目
29、的是为了提高壳程流体的流速，增加湍动程度，并使壳程流体垂直冲刷管束，改善传热，减少结垢。大部分换热器都采用弓形折流板，所以该冷凝器的折流板也采用弓形。在卧式冷凝器中的折流板底部都设有 a90 ，高度为 1520mm 的缺口，南华大学机械工程学院毕业设计（论文）第 18 页 共 64 页 供停车排液时用。材料选择 Q235B，因为气体走壳程，因此折流板的缺口左右开。取折流板的名义直径：DD i34003397 mm因折流板的最小间距应不少于 1/5 筒体内径，且不小于 50mm,故取折流板间距B0.35m 所以,n B=L/B12.5/0.3517.116.1因此在冷凝器内部安装 7 块折流板，
30、厚度为 12mm 折流板是左右缺口，缺口高度 h0.2 0.2 m，在此采用弓形的折流板，所以 H0.9，而iD9.045.且在底部开缺口，供停车排液之用,其面积要接近接管两倍面积。结构如图 2.9 所示图 2.9 折流板结构设计图2.5.8 拉杆设计本换热器采取拉杆定距杆结构，拉杆直径与数量根据 GB151-1999 的规定为 4 根，直径为 16mm，拉管在管板的位置见前面的管板图中管孔的排列方式。与与与南华大学机械工程学院毕业设计（论文）第 19 页 共 64 页 拉杆与定距管固定，拉管的一端用螺纹拧入管板，每两块折流板之间用定距管固定，每一块拉杆最后一块折流板用螺纹螺母与拉杆固定，如图
31、 2.9 所示。2.5.9 进出口管设计（1）管程进出口管设计：管内流体质量流量 G=5.453kg/s 流体密度 =999.8 3/mkg设进出口管管内流速均为 （查换热器设计手册）s/m8.0进口管流通面积 A= =G25.43.794031NDA考虑市场材料、规格、价格选用管子规格取 。m4108（2）壳程进出管设计：1） 壳程进口： 已知 壳程内走混合蒸汽且混合蒸汽密度 =1.30混 3/mkg设进口管管内蒸汽流速： s/m18进口管流通面积 A= =G20.3.92ADN 1.8.014.根据计算选择管子规格为： 。m42） 壳程出口： 由于在冷凝过程中 C S 有 90%冷凝了，变
32、成了液体，2所以出口管道有两个： 未冷凝的蒸汽出口管道设计：（ =1.45 ）混 3/kg南华大学机械工程学院毕业设计（论文）第 20 页 共 64 页 出口管流通面积 A= =G246.71.0410%3.358m冷凝液即 90%的 C S 液体出口管道设计：（=1262 ， 2 /kgs/15）出口管流通面积 A= =G246.790%30.1128m443NDA管子取： 。 m5.22.5.10 进出口管法兰设计由于该冷凝器压力不高，故所有的管法兰均根据 GB/T9119-2000 系列，采用突面板式平焊钢制管法兰。材料为 Q235-A，其结构尺寸如表 2.1表 2.1管子 公称直径 法
33、兰 螺栓d hDg D 0D1D2 D 3B f 数量 直径108 100 10 70 144 110 16 2 4 M1657 50 140 110 88 59 14 2 4 M1232 25 100 75 58 33 14 2 4 M10尺寸如图 2.10 图 2.10南华大学机械工程学院毕业设计（论文）第 21 页 共 64 页 图 2.10 法兰尺寸图2.5.11 开孔补强表 2.2尺寸如图 2.11 所示图 2.11 管子开孔图管子(mm)公称直径（mm）补强圈尺寸(mm)d hDg D1D 2B 质量（kg）108 100 210 103 6 1.1757 50 130 53 6
34、0.48南华大学机械工程学院毕业设计（论文）第 22 页 共 64 页 2.5.12 管箱设计及管箱与壳体接管的位置（1） 确定前、后管箱的结构尺寸及接管位置如下：管箱与封头采用埋弧自动焊，而且为全焊透，里面采用手工焊。焊缝系数为=0.85,其中下图中的接管位置 L 由下列公式确定（查换热器手册）：2D 为此处开孔补强的补强圈的外径 ChDLfH20 0HD =210mm；0为管板的厚度 =48；4821fhfhL 取 175mm C 为修正系数取 C (S 为壳体壁厚)。0 S4L0图 2.12 换热器箱体南华大学机械工程学院毕业设计（论文）第 23 页 共 64 页 （2） 壳体接管位置与
35、尺寸如下图：图 2.13 壳体接管位置与尺寸图其中上图中的 、 、 按下列式子计算得：（查换热器手册）1L231） CmbDLH4216830取 135mm 12） CmbdLH45.385L 取 90mm 23） CmbDH43268210L 取 175mm3南华大学机械工程学院毕业设计（论文）第 24 页 共 64 页 D 为此处开孔补强的补强圈的外径 D =130mm;1H 1HD 为此处开孔补强的补强圈的外径 D =210mm;3 3d 为此处开孔外径 d =25mm；HHb为为管板的厚度 b=48mm；C为修正系数取 C (S 为壳体壁厚) 。S42.5.13 支座设计（1） 、由于
36、该冷凝器为卧式容器，所以选用鞍式支座 型号为： 471292 TJB鞍座 BI 450F该支座必须设计垫板：因为1）该容器圆筒鞍座处的周向应力大于规定值；2）且容器圆筒有热处理要求；3）容器重量较大，地基可能不一定为钢筋混泥土。图 2.14 鞍座南华大学机械工程学院毕业设计（论文）第 25 页 共 64 页 （2） 、支座尺寸如下表 2.3 所示 表 2.3 支座尺寸(mm)底板 腹板 筋板公称直径DN允许载荷Q/kN鞍座高度hl1b 12b 33螺栓间距l 2400 61 180 400 110 8 8 90 8 280垫板弧长 b 44e鞍座质量kg500 145 6 25 122.5.1
37、4 校核冷凝器应力（1）换热管与管板连接强度校核表 2.4管子 壳体材质 20 号铜 Q235A1/11.2106 11.2106E/MPa 0.21106 0.21106尺寸 mm 252.52500 4002500数量 88 1管间距 32mm壳体的璧温约为 27.5，所以管子的壁温可估算为：管子进口温度 T15，出口温度 T27。 75.16.7521 Wt假设装配时温度为 15，则南华大学机械工程学院毕业设计（论文）第 26 页 共 64 页 壳体伸长量 Lss )(0m1035.215.2710. 36 ）（ s管子伸长量： Ltt 360 1049.52)17.(12.) 管子与筒
38、体伸缩量之差（管子受拉，壳体受压）： 333 .0.5.0 tse壳体截面积： )2(42DitiAS3206407.6510m管子截面积： 2200232()43.1.505)815.60tAtnm 1）筒体上产生的应力 ttAF31由于筒体和管子之间温差所产生的应力1F)(1tSteEAL333665350.7.6510.610.20.142 （ ）.1MN由于壳程和管程的压力作用于筒体上的力2FtSEAQ2Q壳程与管程压差产生的力南华大学机械工程学院毕业设计（论文）第 27 页 共 64 页 )()2(42020 Sit PndDPdnQ2228(.5.5).4(.80.5).30.39
39、MNPs壳程设计压力, Ps=0.3MPaPt管程设计压力， Pt=0.42MPa2 3636367.510.2100.39.17.65102.21StAEFQMN 故= MNssAF21 27.53.40.19.40.81392765sMN2）管子上产生的力 ttF31F 由于壳体及管程压力作用于管子上的力3 36363615.01.20.39.267.6.1tStAEQMN 故 1330.14.29.01356tttFPaPaA 3）管子与管板连接的拉脱力Mpa6.4有效密封宽度 b=2.53 b 01/2=7.59mm8mm对筒体的端部结构 DG=D-2b=544-2*8=528mm螺栓载荷:1)预紧状态下需要的最小螺栓载荷:Wa=Fa=3.14DG by=3.14528813=1.7105 (N) 2)操作状态下需要的最小螺栓载荷:Wp=F+Fp=0.785 DG2 P+6.28 DGbmP=0.78552820.22+6.28528820.22=69817.8(N) 螺栓面积: 1） 预紧状态下需要的最小螺栓面积:Aa=Wa/ b螺栓材料选用 2Cr13，常温螺栓材料的许用应力 b =126MPa
