KL15500(强度计算书)机械设计.docx

过 程 设 备 强 度 计 算 书 SW6-2011软件批准号：CSBTS/TC40/SC5-D01-1999DATA SHEET OF PROCESS EQUIPMENT DESIGN工程名：PROJECT设备位号：ITEM设备名称：EQUIPMENT图 号：DWG NO。设计单位：湖北迪峰换热器有限公司DESIGNER设 计Designed by日期Date校 核Checked by日期Date审 核Verified by日期Date批 准Approved by日期Date固定管板换热器设计计算计算单位湖北迪峰换热器有限公司设 计 计 算 条 件 壳 程管 程设计压力 0.8MPa设计压力 6.5MPa设计温度 80设计温度 125壳程圆筒内径Di750 mm管箱圆筒内径Di750mm材料名称Q345R材料名称Q345R 简 图计 算 内 容壳程圆筒校核计算前端管箱圆筒校核计算前端管箱封头(平盖)校核计算管箱法兰校核计算开孔补强设计计算前端管箱筒体计算计算单位湖北迪峰换热器有限公司计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件筒体简图计算压力 Pc 6.50MPa设计温度 t 125.00 C内径 Di 750.00mm材料 Q345R ( 板材 )试验温度许用应力 s 185.00MPa设计温度许用应力 st 184.00MPa试验温度下屈服点 ss 325.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 2.00mm焊接接头系数 f 1.00厚度及重量计算计算厚度 d = = 13.49mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 17.70mm名义厚度 dn = 20.00mm重量 287.68Kg压力试验时应力校核压力试验类型 液压试验试验压力值PT = 1.25P = 8.1250 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.90 ss = 292.50MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 176.20 MPa校核条件 sT sT校核结果 合格压力及应力计算最大允许工作压力 Pw= = 8.48456MPa设计温度下计算应力 st = = 140.96MPastf 184.00MPa校核条件stf st结论 筒体名义厚度大于或等于GB151中规定的最小厚度9.00mm,合格前端管箱封头计算计算单位 湖北迪峰换热器有限公司计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件椭圆封头简图计算压力 Pc 6.50MPa设计温度 t 125.00 C内径 Di 750.00mm曲面深度 hi 187.50mm材料 Q345R (板材)设计温度许用应力 st 184.00MPa试验温度许用应力 s 185.00MPa钢板负偏差 C1 0.00mm腐蚀裕量 C2 2.00mm焊接接头系数 f 1.00压力试验时应力校核压力试验类型液压试验试验压力值 PT = 1.25Pc= 8.1250 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力stsT 0.90 ss = 292.50MPa试验压力下封头的应力sT = = 197.34MPa校核条件sT sT校核结果合格厚度及重量计算形状系数 K = = 1.0000计算厚度 dh = = 13.37mm有效厚度 deh =dnh - C1- C2= 15.60mm最小厚度 dmin = 3.00mm名义厚度 dnh = 17.60mm结论 满足最小厚度要求重量 94.74 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 Pw= = 7.57561MPa结论 合格壳程圆筒计算计算单位湖北迪峰换热器有限公司计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件筒体简图计算压力 Pc 0.80MPa设计温度 t 80.00 C内径 Di 750.00mm材料 Q345R ( 板材 )试验温度许用应力 s 189.00MPa设计温度许用应力 st 189.00MPa试验温度下屈服点 ss 345.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 2.00mm焊接接头系数 f 0.85厚度及重量计算计算厚度 d = = 1.87mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 9.70mm名义厚度 dn = 12.00mm重量 856.44Kg压力试验时应力校核压力试验类型 液压试验试验压力值PT = 1.25P = 1.0000 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.90 ss = 310.50MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 46.07 MPa校核条件 sT sT校核结果 合格压力及应力计算最大允许工作压力 Pw= = 4.10242MPa设计温度下计算应力 st = = 31.33MPastf 160.65MPa校核条件stf st结论 筒体名义厚度大于或等于GB151中规定的最小厚度9.00mm,合格开孔补强计算计算单位湖北迪峰换热器有限公司接管: N1/N2, 53237计算方法: GB150.3-2011分析法设 计 条 件简 图计算压力 pc6.5MPa设计温度125筒体材料名称Q345R筒体材料类型板材筒体内直径 Di750mm筒体开孔处名义厚度n20mm筒体厚度负偏差 C10.3mm筒体腐蚀裕量 C22mm筒体材料许用应力t184MPa接管材料名称16Mn接管材料类型锻件接管实际外伸长度165mm接管厚度负偏差 C1t 0mm接管腐蚀裕量C2t2mm接管材料许用应力t172.5MPa开 孔 补 强 计 算筒体中面直径D=Di+e+2Cs 772.30mm接管中面直径d=do-et 497.00mm筒体有效厚度e=n- C1 -C2 17.70mm接管有效厚度et =nt-C1t -C2t 35.00mm筒体计算厚度 =pD 13.64mm接管计算厚度t=pd 9.36mm2t2t筒体厚度校核结论 合格接管厚度校核结论 合格筒体补强最小长度l 122.5mm接管补强最小长度lt 140.3mm开孔率=d/D 0.644接管补强长度校核结论 合格参数et /e 1.977参数 =d/(De)0.5 4.251等效薄膜应力集中系数Km 2.229等效总应力集中系数K 2.054等效薄膜应力S=KmpD 316.11MPa等效总应力S=KpD 291.31MPa2e2e等效薄膜应力许用值 379.50MPa等效总应力许用值 448.50MPa等效薄膜应力校核结论 合格等效总应力校核结论 合格结论: 合格开孔补强计算计算单位湖北迪峰换热器有限公司接 管: N5/N6, 33.78.85计算方法: GB150.3-2011等面积补强法，单孔设 计 条 件简 图计算压力 pc6.5MPa设计温度125壳体型式圆形筒体壳体材料名称及类型Q345R板材壳体开孔处焊接接头系数1壳体内直径 Di750mm壳体开孔处名义厚度n20mm壳体厚度负偏差 C10.3mm壳体腐蚀裕量 C22mm壳体材料许用应力t184MPa接管轴线与筒体表面法线的夹角() 0凸形封头上接管轴线与封头轴线的夹角() 接管实际外伸长度 91mm接管连接型式 插入式接管接管实际内伸长度 0mm接管材料 20(GB9948)接管焊接接头系数 1名称及类型 管材接管腐蚀裕量 2mm补强圈材料名称 凸形封头开孔中心至 封头轴线的距离 mm补强圈外径 mm补强圈厚度 mm接管厚度负偏差 C1t 0.885mm补强圈厚度负偏差 C1r mm接管材料许用应力t 143.5MPa补强圈许用应力t MPa开 孔 补 强 计 算非圆形开孔长直径 21.77mm开孔长径与短径之比 1 壳体计算厚度 13.485mm接管计算厚度t 0.3708 mm补强圈强度削弱系数 frr 0接管材料强度削弱系数 fr 0.7799开孔补强计算直径 d 21.77mm补强区有效宽度 B 79.47 mm接管有效外伸长度 h1 13.88mm接管有效内伸长度 h2 0 mm开孔削弱所需的补强面积A 329mm2壳体多余金属面积 A1 232 mm2接管多余金属面积 A2 121mm2补强区内的焊缝面积 A3 44 mm2A1+A2+A3= 397mm2 ，大于A，不需另加补强。补强圈面积 A4mm2A-(A1+A2+A3)mm2结论: 合格管箱法兰计算计算单位湖北迪峰换热器有限公司设 计 条 件简 图设计压力 p6.500MPa计算压力 pc6.500MPa设计温度 t125.0 C轴向外载荷 F0.0N外力矩 M0.0N.mm壳材料名称Q345R体许用应力 184.0MPa法材料名称16Mn许用sf174.0MPa兰应力stf168.5MPa材料名称35CrMoA螺许用sb228.0MPa应力stb202.5MPa栓公称直径 d B30.0mm螺栓根径 d 126.2mm数量 n40个Di750.0Do975.0垫 结构尺寸Db912.0D外828.7D内777.9020.0 mmLe31.5LA41.0h47.0140.0材料类型软垫片N25.4m3.00y(MPa)69.0压紧面形状1a,1bb9.02DG810.7片b06.4mm b= b0b06.4mm DG= ( D外+D内 )/2b0 6.4mm b=2.53 b0 6.4mm DG= D外 - 2b螺 栓 受 力 计 算预紧状态下需要的最小螺栓载荷WaWa= bDG y = 1584396.0N操作状态下需要的最小螺栓载荷WpWp = Fp + F = 4250497.5 N所需螺栓总截面积 AmAm = max (Ap ,Aa ) = 20990.1mm2实际使用螺栓总截面积 AbAb = = 21583.2mm2力 矩 计 算操FD = 0.785pc = 2870156.2NLD= L A+ 0.51 = 61.0mmMD= FD LD = 175079536.0N.mm作FG = Fp = 895074.9NLG= 0.5 ( Db - DG ) = 50.7mmMG= FG LG = 45350016.0N.mmMpFT = F-FD = 483115.2NLT=0.5(LA + d1 + LG ) = 65.8mmMT= FT LT = 31804964.0N.mm外压: Mp = FD (LD - LG )+FT(LT-LG ); 内压: Mp = MD+MG+MT Mp = 252234512.0N.mm预紧 MaW = 4853362.5NLG = 50.7mmMa=W LG = 245901264.0N.mm计算力矩 Mo= Mp 与Masft/sf中大者 Mo = 252234512.0N.mm螺 栓 间 距 校 核实际间距 = 71.6mm最小间距 70.0 (查GB150-2011表9-3)mm最大间距 240.0mm 形 状 常 数 确 定122.47h/ho = 0.4 K = Do/DI = 1.300 2.0由K查表9-5得T=1.797Z =3.899Y =7.546U=8.293整体法兰查图9-3和图9-4FI=0.85054VI=0.264080.00694松式法兰查图9-5和图9-6FL=0.00000VL=0.000000.00000查图9-7由 d1/do 得f = 1.68161整体法兰 = 1538372.6松式法兰 = 0.00.8=f e+1 =1.73g = y/T = 0.961.97 = 1.71剪应力校核计 算 值许 用 值结 论预紧状态