毕业设计(论文)-卧式半容积式换热器设计(全套图纸)

沈阳化工大学科亚学院本科毕业设计
全套图纸，加153893706
题目：卧式半容积式换热器设计
专业：过程装备与控制工程
班级：1201
学生姓名：
指导教师：
论文提交日期：2016 年 5 月25 日论文答辩日期：2016 年 6 月 6 日
毕业设计任务书
过程装备与控制工程专业1201
学生：
班
摘要
物料之间传递热量需要换热器，因此，换热器的设计是一个关键的步骤。

随着我国国民经济的飞速发展，在化工，化肥，炼油，制药，冶金，电力等行业都有着广泛的应用。

在上述行业中，换热器的投资所占比重很大，约占到企业投资的35-40%，数量上也远远多于其他设备。

换热器作为上述行业的通用设备，在企业生产中占有十分重要的地位。

锁着国家科学技术的发展，对能源利用，开发和节约的要求不断提高，因而对换热器的要求也日渐加强。

一台换热器产品的设计，应符合企业实际生产需要。

对着国际科学技术的发展，对换热器的研究水品也有了显著的提高。

换热器的设计，制造，结构改进和以及传热机理的研究也十分活跃。

列管式换热器的应用有着悠久的历史，即使现代，列管式换热器作为一款传统的标准换热设备在很多工业部门中有着广泛的使用和深远的影响。

尤其在化工，化肥，炼油，等传统工业领域所实用的设备中，列管式换热器仍占据着主导地位。

欧美发达国家于20世纪80年代起开始竞相开发、研制各种型式的换热器。

我国对各种新型换热器的研究虽然起步较晚，但经过对国外换热器的借鉴、消化、吸收，也得到了飞速的发展。

我国科技工作者也加快了自主研发新型节能换热器的步伐，我国很多大型石化公司和设计院的新型换热器产品如板壳式换热器、蒸发式空冷器、波节管换热器等不断获得国际大奖并出口应用于国外大型设备和厂家。

随着近年对设备环保、节能的要求越来越高，如果有效利用工业余热废热成为研究的热门问题，同时随着人民生活水平的提升，对热水供暖的需求加大，快速传热，稳定供热的环保设备得到更多的认可。

而半容积式换热器具有的换热快速，传热系数高，换热量大，容积利用率大，节能，节省空间等优点。

[1]
关键词: 换热器设计；自主研发；环保；节能
Abstract
Heat transfer between the material need heat exchanger, therefore, the design of heat exchanger is a key step. With the rapid development of national economy in our country, in the chemical, fertilizer, oil refining, pharmaceutical, metallurgy, electric power and other industries have a wide range of applications. Heat exchanger in the industry, investment proportion is very big, about 35-40% of the enterprise investment, the number is far more than other devices. General equipment, heat exchanger as the industry occupies an important position in the enterprise production. Locked state science and technology development, the energy utilization, the requirement of increasing the development and conservation, and also to the requirement of heat exchanger intensified. A heat exchanger in the design of the product, should conform to the enterprise actual production needs. The development of the international science and technology, the study of heat exchanger water quality has improved significantly. Heat exchanger design, manufacture, structure improvement and the
research and the heat transfer mechanism is also very active. The application of shell and tube heat exchanger has a long history, even modern, shell and tube heat exchanger for a traditional standard heat exchange equipment has been widely used in many industrial sectors and far-reaching influence. Especially in chemical, fertilizer, oil refining, traditional industries such as the practical equipment, shell and tube heat exchanger is still dominant.
European and American developed country in the 1980 s began to development, to develop various types of heat exchanger. Though the study of all kinds of new type heat exchanger in our country starts relatively late, but after a reference, digestion, absorption of foreign heat exchangers, also got rapid development. China's science and technology workers also accelerated the pace of independent research and development of new energy saving heat exchanger, many large petrochemical company and design institute in China, a new type of heat exchanger products such as plate heat exchanger evaporative air cooler, bellows tube heat exchanger and other international awards and export used in large foreign equipment and
As in recent years, more and more high to the requirement of equipment, environmental protection, energy saving, if the effective utilization of industrial waste heat heat become research hot topic, at the same time as people's living standards improve, the demand for hot water heating, rapid heat transfer, environmental protection equipment stable heating to get more recognition. And half volume heat exchanger with heat fast, high coefficient of heat transfer, heat transfer, volumetric efficiency, saving energy, saving space, etc.
Key words: The heat exchanger design；Independent research and development；Environmental protection ；Energy saving
目录
第一章工艺计算 (1)
1.1 设计条件 (1)
1.2 确定物性参数 (1)
1.3 确定传热面积 (1)
1.4 平均温度差 (2)
1.5 总传热系数K (2)
1.6 估算换热量及产热水量 (2)
1.7 校核传热系数K (3)
1.7.1 壳程换热系数α0 (3)
1.7.2 折流板的切除高度 (3)
1.7.3 折流板的弓形面积 (3)
1.7.4 管子的横截面积与壳体的横截面积之比 (4)
1.7.5 圆缺区内的流通面积 (4)
1.7.6 几何平均流通面积 (4)
1.7.7 几何平均流速 (4)
1.7.8 几何平均雷诺数 (4)
1.7.9 壳程平均换热系数 (4)
1.7.10 管程的平均换热系数 (5)
1.7.11 传热系数K (5)
1.8 计算压力降 (5)
1.8.1 管程压力降ΔPi (5)
(7)
1.8.2 壳程压力降s p
1.9 本章小结 (9)
第二章U 型管换热器结构设计 (10)
2.1 筒体的内径确定 (10)
2.2 管板与换热管 (10)
2.3 折流板 (10)
2.4 拉杆与定距管 (11)
2.4.1 拉杆 (11)
2.4.2 定距管 (11)
2.4.3 折流板、拉杆、定距管的连接 (11)
2.5 设计堰板防短路 (12)
2.6 法兰的选用 (12)
2.6.1 接管法兰选用 (12)
2.7 垫片 (12)
2.8 支座 (12)
2.9 本章小结 (12)
第三章强度校核 (14)
3.1 换热器壳体计算 (14)
3.1.1 筒体 (14)
3.1.2 封头 (14)
3.2 罐体计算 (14)
3.2.1 罐体 (14)
3.2.2 封头 (15)
3.3 开孔补强设计 (15)
3.3.1 接管h,j (16)
3.3.2 接管a,b (16)
3.4 U型管换热器开孔 (16)
3.4.1 椭圆形封头非中心孔处部位补强的计算 (16)
3.5 椭圆封头计算直径 (17)
3.5.1 接管周围封头补强区的计算宽度 (17)
3.5.2 接管外侧补强设计高度 (17)
3.5.3 接管内侧补强区计算高度 (17)
3.5.4 计算结果 (17)
3.5.5 封头因开孔削弱需要补强的面积 (18)
3.5.6 封头多余金属面积 (18)
3.5.7 补强圈的金属面积 (18)
3.5.8 接管外侧多余金属面积 (18)
3.5.9 接管内侧金属面积 (18)
3.5.10 一个孔需要补强面积 (18)
3.6 补强圈设计 (18)
3.6.1 人孔开孔 (18)
3.6.2 补强及补强方法的判别 (19)
3.6.3 开孔所需补强的面积 (19)
3.6.4 接管多余金属面积 (19)
3.6.5 有效补强面积壳体的有效厚度 (20)
3.6.6 有效补强面积A4 (20)
3.7 罐体水压试验及其壳体的强度校核 (21)
3.8 换热器管程水压试验及其壳体的强度校核 (21)
3.9 管板校核 (22)
3.10 本章小结 (24)
第四章制造、检验、安装与维修 (25)
4.1 概述 (25)
4.2 材料验收 (25)
4.3 筒体的制造 (25)
4.4 封头的制造 (26)
4.5 管板的制造 (27)
4.6 管束的制造 (27)
4.7 接管的制造 (28)
4.8 装配 (28)
4.8.1 筒体、法兰的组装与焊接 (28)
4.8.2 管箱的组装、焊接与加工 (28)
4.9 油漆、包装 (29)
4.10 热器在使用中常见故障及处理 (29)
4.10.1 原因 (29)
4.10.2 现象 (29)
4.10.3 处理 (29)
结论 (31)
参考文献 (32)
致谢 (33)
第一章工艺计算
1.1 设计条件
已知，卧式贮罐容积4m³；
工作压力：管程≤0.6，壳程≤0.6；
设计温度：（水-水换热）℃ 管程：进口蒸汽85 出口55℃ 管程：被加热水：进口10 出口55；
罐体公称直径：mm DN1400-
换热器公称直径：mm DN400
换热介质：水-水
1.2 确定物性参数
表1-1 通过查表可知:
进口温度出口温
度
平均温
度
密度ρ
Kg/m
定压比
热容
Cp
Kj/kg.
℃
导热系
数λ×
10²
W/(m
².℃
)
黏度
μ×
10^5
Pa.s
普朗特
数
Pr
管程855570978 4.1957.441.4 2.55壳程105532.5995 4.1753.577.92 4.03
1.3 确定传热面积
假设换热面积是 10m2，取U 型波纹管直管长是1200mm 。

则由总面积
A= 2n ［πdL 波×1.2+ πd ×0.1］可得出：
管子根数 n = A/2［πdL 波× 1.2+ πd ×0.1］ （1-1）
=10/2×［3.14×0.019×1.2×1.2+3.14×0.025×0.1］
=53
根据管板的布置图(管的排列方式为倒角正三角形排列，隔板两侧采用正方形排
列)验算上述估算结果，为了结构上的合理，每壳程布管数为 57 根。

则布管后的换
热面积为：A= 2n ［πdL 波×1.2+ πd ×0.1］=10.7m 2
1.4 平均温度差
热流体与被加热流体的平均传热温度
tm ： 按照逆流传热计算，
∵
267.010
555585t 21≤=--=∆∆t （1-2）
∴△tm 按照平均温度差计算，
℃5.372)1055()5585(2)()(t 00=+-+=+-+=∆i i t t T T
（1-3）
1.5 总传热系数 K [9]
根据波纹管半容积式换热器中，汽—水换热时总传热系数一般范围，首 先假设总传热系数
)m /(2907)/(c 250022℃℃•=••=W h m al K K [2]
（1-4） 1.6 估算换热量及产热水量
KW KA Q 4.11665.377.102907t =⨯⨯=∆= （1-5） 热媒的消耗量：
h kg T T C Q
G i ph /1033.0)5585(19.43600
4.1166)(50
h ⨯=-⨯⨯=-=
（1-6）
产的热水量：
h kg t t C Q
G i pc h /1022.0)1055(17
.43600
4.1166)(50⨯=-⨯⨯=-=
（1-7）
1.7 校核传热系数 K
1.7.1 壳程换热系数α0
换热管平均直径是dm=(di+do) / 2 =(19+25) / 2=22mm （1-8）
流体横着经过过管束时的流通面积是
F1= hDi(1- dm/ t) （1-9）
= 0.35×0.4×(1-0.022/0.025) =0.017m2
对于其中，Di ——壳体内径 400mm t ——换热管的中心距 25mm h ——折流板的间距 350mm
1.7.2 折流板的切除高度：
︒===120,1004
sin 2i θθ
mm D H
（1-10）
1.7.3 折流板的弓形面积
As=0.5(Di/2)²
θ
-0.5b
（
Di/2-H
）
（1-11）
=0.5(Di/2)²x （120/360）x2π-0.5x0.346（0.4/2-0.1） =0.025
1.7.4 管子的横截面积与壳体的横截面积之比
β=0.785
×
（
dm/2
）
²
（1-12）
=0.785×（0.022/0.025)² =0.61
1.7.5 圆缺区内的流通面积
F2 = As (1 –β)=0.01 （1-13）
1.7.6 几何平均流通面积
Am=F1F2=0.013 （1-14）
1.7.7 几何平均流速
Vm=Gc
3600x1000Am
（1-15） =
0.22x105
3600x1000x0.013
=0.47m/s
1.7.8 几何平均雷诺数
Re0= DeVmPc
Vc
（1-16）
=0.019x0.47x995
77.92x105
=11403
1.7.9 壳程平均换热系数
4
.0603.00c
0)
(Pr )(Re 3286.0C e
D λα= （1-17） 4
.0603.003.411403019
.05345.03286
.0）（）（=
3927=
1.7.10 管程的平均换热系数
Αi =（1164 +17.5 t pj-0.0466 t pj²）w0 .64 /d0.36 （1-18）
公式中： tpj —水的平均温度，tpj=32.5℃ w —水的流速，w=0.47 m/s d —管径，d=0.019m
将上述数据代入公式得出 αi =9595 W/m ².℃
1.7.11 传热系数K
w
w i i r K λδ
αα++++=
00r 1
1
1
（1-19）
45
.1710
8.0392********
3
-⨯++=
=2470W / m 2℃
1.8 计算压力降
1.8.1 管程压力降ΔPi
管程压力降由三部分组成，即：
n r i p p p ∆+∆+∆=∆1p （1-20）
式p1 ——流体流过波纹管部分的压力降（Pa ） pr ——管程转弯压力降（Pa ） pn ——管箱进出口压力降（Pa ） 以上三项分别由下式求得
2
4p 2
1i h i i W d mL f ρ=∆
（1-21）
2
4p 2
1i h W m ρ=∆
（1-22）
2
5.1p 2
n h n V ρ=∆
（1-23）
式中 f ——管内流体的摩擦系数；
w ——以波纹管最小内径计算的流速（m/s ） m ——管程数
n V ——管箱进出口的流速（m/s ） 摩尔系数由下式求得：
025.0Re 264.0035.0i i f += （1-24） 计算： T
e
h h N D
G W 4
36002/2
i πρ=
（1-25） 4
80
4019.097836002
/1033.025⨯⨯
⨯⨯⨯=
π
=0.82m/s 雷诺数： 55
e 1014.110
4.41978
54.2019.0⨯=⨯⨯⨯==-h h i e i v V D R ρ （1-26）
由式（1-24）
025.0Re 264.0035.0i i f +=
25
.0-239000264.0035.0⨯⨯+=
047.0= 由式（1-22）
2
4p 21i h i i W d mL f ρ=∆
2
27.19781912002047.042
⨯⨯⨯⨯⨯= =18729Pa 由式（1-21）
24p 21i h W m ρ=
∆a p 63092
27.1978242=⨯⨯⨯= 取Vn=10m/s,则
pa V n h n 733502
109785.125.1p 2
2=⨯⨯==
∆ρ 由式(1-20 )得
n r i p p p ∆+∆+∆=∆1p =18729+6309+73350 =98388pa
1.8.2 壳程压力降s p ∆
'
''1p n r s p p p ∆+∆+∆=∆ (1-27) 式中 '1p ∆——壳程流体在流动路径上所产生的压力降（Pa ）
'p r ∆——流体在壳程回弯处产生的压力降（Pa ）
'p n ∆——壳程进出口压力降（Pa ） 以上三式求得下式得： ()2
14p 2
,1
b c m
i
z V p d D N f +=∆ （1-28） ()214p 2
b c z r V N ρ+=∆ （1-29）
2
5.1p 2
n c n V ρ=∆
（1-30）
式中 0f ——壳程流体的摩擦系数； z N ——壳程折流板的数目； i D ——壳体内直径（m ）； m d ——换热管的平均直径（m ）； c p ——壳程流体的密度（ kg / m3 ）； b V ——最小流通面积处流速（m/s ）。

摩尔系数由下式求得：
25
.000Re 264.0035.0-+=f （1-31）
流速： m
c c A G V ρ⨯=
36002
/b
013
.099536002
/1022.05⨯⨯⨯=
=0.23m/s 雷诺数：
1140310
92.77995
47.0019.0e 5
0=⨯⨯⨯==
-c c b e v V D R ρ 由式（1-31）
25
.000Re 264.0035.0-+=f 25.0-39574264.0035.0⨯+=
057.0= 由式（1-28） ()2
14p 2
,
1
b c m
i
z V p d D N f +=∆ 2
58.0994224427057.042
⨯⨯⨯⨯⨯= pa 9243= 由式（1-29）
()214p 2
b c z r V N ρ+=∆
2
58.0994742
⨯⨯⨯=
pa 4681=
由式（1-30）取Vn=2m/s, 得：
25.1p 2
n c n V ρ=∆
2
29945.12
⨯⨯=
pa 2982=
由式（2-35）得：'
''1p n
r s p p p ∆+∆+∆=∆
pa
169062982
46819243=++=
一般来说，对液体，两侧的压力降一般控制在 0.01~0.1MPa 此压降在允许的压力范围内，满足要求。

[3]
1.9 本章小结
在本章传热计算中，对换热器的计算部分有了个基本的了解，同时，对换热器的设计的未来方向有了一定的方向，对蒸汽和水在设计条件下的一些物性参数的查找，同时对传热面积，工艺结构尺寸计算，选定了换热器形式卧式半容积换热器，最后再经过核算，确定了换热器的初步形式。

这在设计中指导了自己接下来的工作内容。

同时对自己的能力有了一个全新的认识。

第二章U 型管换热器结构设计
2.1 筒体的内径确定
筒体的内径为DN=400mm
2.2 管板与换热管
可用可拆式管板夹持型式，厚度初选为45mm，与法兰连接采用凹面密封。

分程隔板槽宽12mm，深4mm。

换热管选用不锈钢波节换热管，Φ19换热管尺寸：波谷19mm、波峰25mm、壁厚0.8mm，，排列形式采用转角三角形。

换热管中心距S=25mm。

为了方便于制造加工，管子和管板的密封性与抗拉托强度，管子和管板连接全部采用强度焊。

换热管最小伸出管板长度2mm。

2.3 折流板
折流板选用单弓形折流板，折流板厚度与壳体直径与折流板间距有关，见表2-1 所列数据。

折流板最小厚度取8mm，折流板缺口高度为壳体内径的25％，则切去圆缺高度为110.5mm，折流板间距B=350mm，管束两端折流板应可能靠近壳程进，出口接管。

折流板外径取400-10=390mm，折流板管孔Φ19.50+0.2，材料选Q235B钢。

折流板与折流板间距为350 mm。

折流板切除高度：
=390xsin²30=97.5mm, H=Disin²=
4
（2-1）
θ=120°
表2-1 折流板厚度
壳体公称内径
/mm
相邻两折流板间距/mm
≤300300-450450-600600-750＞750
200-5003561010
400-70056101012
700-100068101216＞1000610121616
2.4 拉杆与定距管
2.4.1 拉杆
换热管外径为19mm，故拉杆采用拉杆定距管的形式，查GB151 表43 及表44 可得400mm 内径，10mm 壁厚的换热器的拉杆的直径为12mm，上下管板各2根，数量为4。

2.4.2 定距管
定距管尺寸和所在换热器的换热管规格都是相同，全部才有Φ25x2,选用材料为20号钢。

2.4.3 折流板、拉杆、定距管的连接
折流板与拉杆和定距管的连接形式如图2-1
图2-1 连接图
2.5 设计堰板防短路
2.6法兰的选用[5]
管箱法兰根据设计压力及安装使用要求选用，法兰--RF400--1.6；JB/T4701 2000 ，由于使用寿命较长，对密封、防腐的要求较高，因此，根据JB / T 4704- 2009标准，选用垫片400-1.6。

法兰材料选用20Ⅱ的锻件，锻件质量要求达到二级标准。

2.6.1 接管法兰选用
管程接管法兰根据HG20592 2009 标准中选用PL65（B）-16RF法兰，法兰的材料选用Q235B.
2.7 垫片
管箱和管箱侧壳体垫片：JB/T 4704—2000 垫片400-1.6，δ=3 mm 石棉橡胶板。

壳程接管法兰的相应垫片：HG/T 20606 RF50-16 XB350 材料：石棉橡胶板。

管程接管法兰的相应垫片：HG/T 20606 RF65-16 XB350 材料：石棉橡胶板。

2.8 支座
由半容积式换热器系列估算换热器质量m=1820kg=18.2KN
因为该换热器卧式摆放，固采用鞍式支座，按JB/T4712-92 标准，选用轻型A 型支座，DN=1200。

材料为Q235-A·F，筋板和底板的材料Q235-A-F. 螺栓为M20，垫板材料为Q235B 。

鞍座标记：JB/T4712-92,鞍座A1200-F.S。

2.9 本章小结
本章主要根据工艺尺寸的要求，按照GB151《管壳式换热器》中的规定对换热器零部件进行选取与设计，通过这设计选取的过程对各个零件增加较深层次的认识，
初步选取相关材料与部件，对其作用也有了很大程度了解。

本章为制图和强度校核提供数据数据。

第三章强度校核
3.1 换热器壳体计算
3.1.1 筒体
根据工艺条件壳程筒体的设计压力为 pt
0.6MPa ，焊缝采用双面对接焊局
部无损探伤，焊接接头系数Φ=0.85，材料选Q235B ，［δ］t=113MP ， 按 GB/3274-2007，取钢材厚度负偏差：C1=1mm ，腐蚀裕量：C2=1mm , C1+C2=C=1.8mm （3-1）
圆筒计算壁厚δ为： []mm P D P c t
i 25.16
.085.01132400
6.02c =-⨯⨯⨯=-=φδδ （3-2）
名义厚度：mm C C 05.321n =++=δδ，圆整后取 10mm. （3-3）
3.1.2 封头
根据换热器的工作压力不高，故可选用标准椭圆形封头，即，
2h
2=D
，K=1.00，其厚度与筒体厚度相同，根据 GB / T 25198-2010-2010 标准，取管箱封头为DN400x10，曲边高度h1=100，直边高度取h2=25mm 。

材料选用Q235B,冲压成型。

3.2 罐体计算
3.2.1 罐体
根据工艺条件壳程筒体的设计压力为 pt
0.6MPa ，焊缝采用双面对接焊局
部无损探伤，焊接接头系数Φ=0.85，材料选Q235B ，［δ］t=113MP ， 按 GB/3274-2007，取钢材厚度负偏差：C1=1mm ，腐蚀裕量：C2=1mm , C1+C2=C=1.8mm
圆筒计算壁厚为： []mm P D P c
t
i 76.36.085.011321200
6.02c =-⨯⨯⨯=-=φδδ （3-4）
名义厚度：mm C C 6.521n =++=δδ，圆整后取 10mm 。

（3-5）
3.2.2 封头
由于且工作罐体的压力不高，故可选用标准椭圆形封头，即
22i
=h
D ，K=1.00，其厚度与筒体厚度相同，根据 GB / T 25198-2010 标准，取罐体封头为DN1200X10-Q235B ，曲边高度h1=300，直边高度取h2=25mm 。

材料选用Q345R ，冲压成型。

3.3 开孔补强设计
表 3-1
标号
数量
公称尺寸
公称压力
规格（外径x 用途与说明
（mm）（mm）壁厚）
a 1 65 1.6 Φ76x6 蒸汽入口
b 1 65 1.6 Φ76x6 蒸汽出口
c 1 50 1.6 Φ57x5 进水口
d 1 400 1.0 Φ426x10 人孔
e 1 20 Rp1/2 压力表口
f 1 20 M27x2 测温口 h 1 50 1.6 Φ57x5 出水口 j 1 50 1.6 Φ57x5 安全阀口 k
1
50
1.6
Φ57x5
排污口
3.3.1 接管h,j
接管取Φ76X6和Φ57x5符合不另行补强的最大开孔条件，固接管不需要空空补强计算。

3.3.2 接管a,b
管程接管有 a ：蒸汽进口（φ76×6） b:蒸汽出口（φ76×6），开孔尺寸一样计算一个即可，以接管 f 为例计算如下： 取接管内蒸汽流速为 10m/s ，则接管内径为 mm 049.010
14.3019
.044=⨯⨯=
=
πμ
V
D （3-6）
取标准 DN=65
管程流体进出口接管 Φ76×6 管程的名义厚度
δn=10mm。

3.4 U型管换热器开孔
3.4.1 椭圆形封头非中心孔处部位补强的计算
Di:封头内直径，1200mm
d:开孔内直径，406mm
H:曲面高度，300mm
X:接管-封头中心距，250mm
δ:封头开孔处的壁厚10mm
δ：封头开口处的计算壁厚3.76
δt：接管壁厚，10mm
Δt0：接管计算壁厚，1.25mm
δr：补强圈厚度，10mm
C：封头壁厚附加量，1.8mm
Ct:接管壁厚附加量，1mm
Cr:补强圈壁厚附加量，1mm
C2:封头复试裕度，1mm
Ct:接管腐蚀裕度，1mm
[δ]t:封头材料的许用应力113MPa
[δ]tt接管材料的许用应力113MPa
[δ]t:补强圈材料的许用应力，113MPa
3.5 椭圆封头计算直径
2)2(1d Dr x d r -=
mm 4202
1950
250x 2-1406
==）（ （3-7）
3.5.1 接管周围封头补强区的计算宽度
mm D L 5.126)8.110(1950
)c -δ(r =-== （3-8）
3.5.2 接管外侧补强设计高度
mm d h 4.60)110(406)Ct -δt (1=-== （3-9）
3.5.3 接管内侧补强区计算高度
mm d 5.28)1110(4065.0)C2t -Ct -δt (5.02h =--== （3-10）
3.5.4 计算结果
h1、h2 之计算值，应分别与其实际数值相比较，取两者中较小值 接管许用应力比值：
[][]
0.1,1113
113
δδ11===
=X X t
t t
取两者最小值
（3-11）
补强圈许用应力比值
[][],0.1,1113
113
δδ22===
=X X t
t r
取两者最小值
（3-12）
3.5.5 封头因开孔削弱需要补强的面积
279042030765.0)1)(δ(δd δ5.011t 00mm X X X C A R ==--+= （3-13）
3.5.6 封头多余金属面积
1t t 0)δ-δ)(δ()δ-δ(1x C C C L A t --+-=
mm25618.1-10-101-108.1-76.3-105.126=+=））（（）（
（3-14）
3.5.7 补强圈的金属面积
25.1138)110(5.126δ12r 2mm x C A t =-=-=）（ （3-15）
3.5.8 接管外侧多余金属面积
2468)125.110(4.60)δδ(110t 13mm X C h A t =--=--= （3-16）
3.5.9 接管内侧金属面积
2228)1110(5.28)δ(h 12t 24mm X C C A t t =--=--=
（3-17）
3.5.10 一个孔需要补强面积
01605
4321＞=-+++A A A A A （3-18）
3.6 补强圈设计
根据接管公称直径 DN400 选补强圈，参照补强圈标准 JB/T4736 取补强圈外径为 D2 =680mm ，内径取 D1 =428mm ，因 B ＞ D2 ,补强圈在有效补强范围内。

考虑钢板负偏差并圆整，但为便于制造时准备材料，补强圈名义厚度也可取筒体厚度，即δ=10mm 。

3.6.1 人孔开孔
人孔开孔处直径为Φ426 罐体的名义厚度δn=10mm
设计压力 pt=0.6MPa ，设计温度：100℃
壳体和补偿圈的材料均为Q235-B ，其许用应力为[δ]t=113
MPa ，人孔筒节
材料为 Q235-B ，其许用应力为[δ]t=113 MPa ，壳体和人孔筒节的附加量为 C=1.8mm 。

3.6.2 补强及补强方法的判别
（1）补强判别：允许不另行补强的最大接管外径为89 ，本开孔外径等于Φ426mm ，故须另外考虑其补强。

补强计算方法判别：开孔直径： 开孔
直
径
：
mm C d d i 4201024002=⨯+=+=
（3-19）
本为圆筒上开孔直径d=420＜Di/2=600，满足等面积补强计算的适用条件，所以可用等面积法进行开孔补强的计算。

3.6.3 开孔所需补强的面积
罐体开孔处的计算厚度：δ=3.76mm 开孔所需的补强面积： 先计算强度削弱系数 fr:
[][]
1
114113
δδ==
=r
t
n
r f
（3-20）
接管的有效厚度：δet=δnt-c=10-1.8=8.2
开孔所需的补强面积：
22.157976.3420)1(2δδd δet mm F A A r =⨯=-+== （3-21）。