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整体锻件补强易探伤质量易保证，抗疲劳性能最好，但是锻件供应困难制造繁琐成本较高补强圈补强是中低压容器中使用最多的补强元件，它的优点是结构简单制造方便使用经验丰富，缺点是补强区域分散且因采用与壳体搭焊连接，因此抗疲劳性能较差。

所以使用条件般为静载常温中低压材料的强度极限低于补强圈的厚度小于壳体壁厚不大于。

结合以上分析，故本设计采用补强圈补强的形式。

图补强圈补强结构图接管补强计算采用补强圈补强，基本结构为外补强内伸。

开孔补强的设计准则主要有等面积补强设计准则和极限分析补强设计准则。

等面积补强准则提出最早且是世界各国延用已久的种经验设计方法。

故本设计亦采用等面积补强准则，具体计算方法如下开孔削弱的截面积式中接管内径加上壁厚附加量以后的直径壳体按内压计算所需的计算厚度材料强度削弱系数，即设计温度下接管材料与壳体材料许用应力之比，此处取。

有效补强范围补强区域宽度取补强区外侧高度接管内伸长度取式中接管的名义厚度壳体的名义厚度。

补强区内补强金属面积在有效补强区内可计作为有效补强金属的面积有以下几种。

承受内压时容器壳体设计计算厚度之外多余金属截面积。

接管承受内压所需计算厚度之外的多余金属截面积。

在有效补强区内焊缝金属的截面积。

④在有效补强区另外再增加的补强元件的金属截面积。

所以补强圈厚度为圆整后取接管补强计算采用补强圈补强，基本结构为外补强平齐。

等面积补强准则的具体计算方法如下开孔削弱的截面积式中接管内径加上壁厚附加量以后的直径壳体按内压计算所需的计算厚度材料强度削弱系数，即设计温度下接管材料与壳体材料许用应力之比，此处取。

有效补强范围补强区域宽度取补强区外侧高度接管外伸长度补强区内侧高度接管为平齐式式中接管的名义厚度壳体的名义厚度。

补强区内补强金属面积在有效补强区内可计作为有效补强金属的面积有以下几种。

承受内压时容器壳体设计计算厚度之外多余金属截面积。

接管承受内压所需计算厚度之外的多余金属截面积。

在有效补强区内焊缝金属的截面积。

④在有效补强区另外再增加的补强元件的金属截面积。

所以补强圈厚度为圆整后取支座支座类型选择根据第二章工艺计算部分可知该形管换热器为卧式容器，常用的卧式容器支座形式主要有鞍式支座圈座和支腿三种。

支腿的主要优点是结构简单，但其反力给壳体造成很大的局部应力，因此常用于较轻的小型设备。

对于较重的大设备，通常采用鞍式支座。

故本设计选用鞍式支座。

前面已计算出壳体公称内直径，查鞍式支座选取重型Ⅰ，结构特征是包角焊制双筋带垫板。

两支座的安装形式个选固定式，另个选滑动式，材料选用，垫板材料与筒体相同。

支座位置按材料力学计算方法可知，当外伸长度时，跨度中央的弯矩与支座截面处的弯矩绝对值相等，所以般近似取，由前面计算知该换热器长，则，取。

具体的结构形式见下图型型图支座结构尺寸图具体的结构尺寸查表如所示表支座结构尺寸数据表支座受力理论分析置于对称分布的鞍座上卧式容器所受的外力包括载荷和支座反力。

载荷除了操作内压或外压外，主要是容器的重量包括自重附件和保温层重等，内部物料或水压试验充水的重量。

容器受重力作用时，双鞍座卧式容器可以近似看成支承在两个铰支点上受均布载荷的外伸简支梁。

当解除支座约束后，梁上受到均布载荷支座反力竖直剪力和力偶的作用。

均布载荷和支座反力容器本身的重量和容器内物料的重量可假设为沿容器长度的均布载荷。

因为容器两端为凸形封头，所以确定载荷长度时，首先要把封头折算成和容器直径相同的当量圆筒。

对于椭圆形封头折算为直径等于容器直径，长度为为椭圆形封头的深度法兰内径颈部直径圆角半径垫片垫片的结构形式有很多种，为了简便，本设计选用最简单的基本型垫片，具体结构形式如下图所示图基本型垫片结构容器法兰垫片物料接管法兰垫片排气排液法兰垫片螺栓图选用螺栓结构尺寸容器法兰螺栓螺纹公称直径螺栓数量螺栓长度物料接管法兰螺栓螺纹公称直径螺栓数量螺栓长度排气排液法兰螺栓螺纹公称直径螺栓数量螺栓长度膨胀节对于受内压的换热器，膨胀节的采用与否应该根据下列三项计算来判定壳壁温差应力与壳壁内压轴向应力的总和是否超过壳体材料允许的极限。

管壁温差应力与管壁内压轴向应力的总和是否超过管体材料允许的极限。

管子拉脱力是否超过管子胀接或焊接所允许的极限。

由于管程与壳程的温差不大，壳体中所产生的应力也较小，强度的三个条件都满足，所以不必设置膨胀节。

拉杆拉杆的结构尺寸拉杆的结构尺寸如下图所示图拉杆结构尺寸图拉杆直径螺纹公称直径拉杆与管板连接图拉杆与管板连接结构螺纹公称直径螺孔深度折流板折流板在第二章工艺计算部分已经作了选择计算，本设计折流板选用的是单弓形，排列形式为正方形，现将折流板的具体结构尺寸描述如下图折流板结构尺寸图折流板个数个折流板间距折流板切除高度折流板直径折流板管孔直径折流板拉杆孔直径折流板管孔数个折流板厚度结论随着毕业的临近，我的毕业设计也接近了尾声。

回想这半年来，由于该课题与我所学课程偏离较多，从开始领到课题时的迷茫，不知所措。

到查阅相关资料，系统学习换热器的基本知识，对该课题有了个基本的认识。

并在指导老师的悉心指导下，论文步步修改完善，现在基本完成。

本设计主要为机械设计，按照任务书中的使用要求，从工艺计算结构计算和零件设计三个方面入手，然后根据计算数据完成图纸的绘制。

工艺计算主要是根据原始设计参数计算换热量换热管根数以及选择换热器的基本参数等结构计算主要包括筒体的结构计算封头的选择计算管箱的结构计算接管计算开孔补强计算和支座的选择计算以及它们的强度校核计算等零件设计主要是法兰垫片螺栓膨胀节拉杆和折流板等标准件的选择计算。

随着计算机技术的发展，计算机软件辅助绘图已经成为图形学发展趋势。

本设计在进行完数据计算后，借助计算机软件绘制两张图纸。

这次设计的顺利完成，对我以后的工作和学习也会起到很大的作用，我会把在此次设计中学习到的知识方法应用到以后的工作和学习中去。

致谢历时几个月的时间终于将这篇论文写完，在论文的写作过程中遇到了无数的困难和障碍，都在同学和老师的帮助下度过了。

尤其要强烈感谢我的论文指导老师李静老师，她对我进行了无私的指导和帮助，不厌其烦的帮助进行论文的修改和改进。

另外，在校图书馆查找资料的时候，图书馆的老师也给我提供了很多方面的支持与帮助。

在此向帮助和指导过我的各位老师表示最衷心的感谢，感谢这篇论文所涉及到的各位学者。

本文引用了数位学者的研究文献，如果没有各位学者的研究成果的帮助和启发，我将很难完成本篇论文的写作。

感谢我的同学和朋友，在我写论文的过程中给予我的帮助。

由于我的学术水平有限，所写论文难免有不足之处，恳请各位老师和学友批评和指正，参考文献中华人民共和国国家标准管壳式换热器秦书经，叶文邦等编。

化工设备设计全书换热器化学工业出版社王志文，蔡仁良编著。

化工容器设计化学工业出版社贺匡国主编，化工容器及设备简明设计手册第二版化学工业出版社王非，林英编。

化工设备用钢化学工业出版社徐灏编著，安全系数和许用应力机械工业出版社赵正修编，石油化工压力容器设计石油工业出版社王仁东主编，化工机械力学基础第二版化学工业出版社李建国编著，压力容器设计的力学基础及其标准应用机械工业出版社石油化工钢制压力容器材料选择标准•圆筒，故重量载荷作用的长度为。

若假设容器的总重量为，则作用在外伸梁上单位长度上的均布载荷为显然，由静力平衡条件，对称配置的双鞍座中每个支座反力可写为竖直剪力和力偶封头本身和封头中的物料的重量为，此重力作用在封头的重心上。

对于半球形封头，根据几何关系可算出重心的位置，为封头重心到封头切线的距离。

对于标准椭圆形封头也可近似采用此值，按照力线平移法则，此重力可用个作用在梁端点的竖直剪力和个附加力偶来代替。

即双鞍座卧式容器的具体受力分析情况见下图图双鞍式卧式容器受力分析的弯矩图和剪力图受力分析两支点外伸梁剪力图弯矩图计算换热器质量换热管质量换热管选的是无缝钢管，根据换热管的尺寸查国标无缝钢管规格表知其管重为。

由第二章工艺计算知换热管直线部分长为，弯曲部分长为，共有根。

则换热管质量。

壳体圆筒质量圆筒质量由公称内直径查钢制筒体的容积面积及质量表得内径为壁厚为的筒体，每米钢板质量为。

由第二章换热管结构尺寸可得壳体圆筒的长度为，那么壳体圆筒的质量。

管箱圆筒质量管箱圆筒与壳体圆筒结构尺寸基本相同，由中知管箱圆筒每米钢板质量也为。

由本章管箱尺寸选圆筒长度为，那么管箱圆筒的质量。

④接管质量接管选的是无缝钢管，其质量可以根据接管的尺寸查国标无缝钢管规格表。

接管有两个，由表查得其管重为，则总的重量为接管有六个，由表查得其管重为，则总的重量为则接管总重量。

封头质量封头质量根据封头结构尺寸查中以内经为公称直径的碳素钢普通低合金钢复合钢板制椭圆形封头质量表得本章中所选封头的质量为。

本设计中换热器又两个封头，则封头的总质量