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机械毕业设计图纸
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再沸器,机械毕业设计图纸
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过 程 设 备 强 度 计 算 书 SW6-98 全 国 化 工 设 备 设 计 技 术 中 心 站 0 软件批准号： CSBTS/TC40/SC5-D01-1999 DATA SHEET OF PROCESS EQUIPMENT DESIGN 工程名 ： PROJECT 设备位号 ： ITEM 设备名称 ： 再沸器 EQUIPMENT 图 号： DWG NO。 设计单位 ： DESIGNER 设 计 Designed by 日期 Date 校 核 Checked by 日期 Date 审 核 Verified by 日期 Date 审 定 Approved by 日期 Date nts 过 程 设 备 强 度 计 算 书 SW6-98 全 国 化 工 设 备 设 计 技 术 中 心 站 1 固定管板换热器设计计算 计算单位 设 计 计 算 条 件 壳 程 管 程 设计压力 ps 6.6 MPa 设计压 力 pt 0.3 MPa 设计温度 ts 285 C 设计温度 tt 250 C 壳程圆筒内径 Di 900 mm 管箱圆筒内径 Di 900 mm 材料名称 16MnR(热轧 ) 材料名称 0Cr18Ni9 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 后端管箱圆筒校核计算 后端管箱封头 (平盖 )校核计算 膨胀节校核计算 开孔补强设计计算 管板校核计算 nts 过 程 设 备 强 度 计 算 书 SW6-98 全 国 化 工 设 备 设 计 技 术 中 心 站 2 前端管箱筒体计算 计算单位 计算条件 筒体简图 计算压力 Pc 0.30 MPa 设计温度 t 250.00 C 内径 Di 900.00 mm 材料 0Cr18Ni9 ( 板材 ) 试验温度许用应力 137.00 MPa 设计温度许用应力 t 122.00 MPa 试验温度下屈服点 s 205.00 MPa 钢板负偏差 C1 0.80 mm 腐蚀裕量 C2 0.00 mm 焊接接头系数 0.85 厚度及重量计算 计算厚度 = P DPc it c2 = 1.30 mm 有效厚度 e =n - C1- C2= 7.20 mm 名义厚度 n = 8.00 mm 重量 197.05 Kg 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 t= 0.4211 (或由用户输入 ) MPa 压力试验允许通过 的应力水平 T T 0.90 s = 184.50 MPa 试验压力下 圆筒的应力 T = p DT i ee.( ). 2 = 31.21 MPa 校核条件 T T 校核结果 合格 压力及应力计算 最大允许工作压力 Pw= 2 eti e ( )D = 1.64603 MPa 设计温度下计算应力 t = P Dc i ee( )2 = 18.90 MPa t 103.70 MPa 校核条件 t t 结论 合格 nts 过 程 设 备 强 度 计 算 书 SW6-98 全 国 化 工 设 备 设 计 技 术 中 心 站 3 前端管箱封头计算 计算单位 设 计 条 件 简 图 计算压力 pc 0.300 MPa 设计温度 t 250.0 C 设备壳体内径 Di 900.0 mm 螺栓连接平盖型式 No 13 计算直径 Dc 939.7 mm 径向截面上各开孔直径之和 D 0.0 mm 材料名称 0Cr18Ni9 许用应力 t 90.0 MPa 中心圆直径 Db 1000.0 mm 螺 公称直径 dB 20.0 mm 栓 数量 n 36 个 材料名称 40MnB 垫 外径 D外 954.0 mm 内径 D内 922.0 mm m 3.00 y 69.0 MPa 片 压紧面形状 1a,1b 材料类型 软垫片 厚 度 设 计 系数 K (取大值 ) 预紧时 Am =7436.9 Ab =8456.4 W = 0.5( Am + Ab )b = 1557538.2 378.1 CC GDp WLK 0.34操作时 W =246080.2 378.13.0 CC GDp WLK 0.35开孔削弱系数 = 1.00 计算厚度 p = Dc tpK c= 32.24 mm 计 算 结 果 名义厚度 40.0 mm 校核合格 nts 过 程 设 备 强 度 计 算 书 SW6-98 全 国 化 工 设 备 设 计 技 术 中 心 站 4 后端管箱筒体计算 计算单位 计算条件 筒体简图 计算压力 Pc 0.30 MPa 设计温度 t 250.00 C 内径 Di 900.00 mm 材料 0Cr18Ni9 ( 板材 ) 试验温度许用应力 137.00 MPa 设计温度许用应力 t 122.00 MPa 试验温度下屈服点 s 205.00 MPa 钢板 负偏差 C1 0.80 mm 腐蚀裕量 C2 0.00 mm 焊接接头系数 0.85 厚度及重量计算 计算厚度 = P DPc it c2 = 1.30 mm 有效厚度 e =n - C1- C2= 7.20 mm 名义厚度 n = 8.00 mm 重量 95.66 Kg 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 t= 0.4211 (或由用户输入 ) MPa 压力试验允许通过 的应力水平 T T 0.90 s = 184.50 MPa 试验压力下 圆筒的应力 T = p DT i ee.( ). 2 = 31.21 MPa 校核条件 T T 校核结果 合格 压力及应力计算 最大允许工作压力 Pw= 2 eti e ( )D = 1.64603 MPa 设计温度下计算应力 t = P Dc i ee( )2 = 18.90 MPa t 103.70 MPa 校核条件 t t 结论 合格 nts 过 程 设 备 强 度 计 算 书 SW6-98 全 国 化 工 设 备 设 计 技 术 中 心 站 5 后端管箱封头计算 计算单位 设 计 条 件 简 图 计算压力 pc 0.342 MPa 设计温度 t 250.0 C 设备壳体内径 Di 900.0 mm 螺栓连接平盖型式 No 13 计算直径 Dc 939.7 mm 径向截面上各开孔直径之和 D 49.0 mm 材料名称 0Cr18Ni9 许用应力 t 90.0 MPa 中心圆直径 Db 1000.0 mm 螺 公称直径 dB 20.0 mm 栓 数量 n 36 个 材料名称 40MnB 垫 外径 D外 954.0 mm 内径 D内 922.0 mm m 3.00 y 69.0 MPa 片 压紧面形状 1a,1b 材料类型 软垫片 厚 度 设 计 系数 K (取大值 ) 预紧时 Am =7436.9 Ab =8456.4 W = 0.5( Am + Ab )b = 1557538.2 378.1 CC GDp WLK 0.29操作时 W =280531.5 378.13.0 CC GDp WLK 0.35开孔削弱系数 = 0.95 计算厚度 p = Dc tpK c= 35.35 mm 计 算 结 果 名义厚度 40.0 mm 校核合格 nts 过 程 设 备 强 度 计 算 书 SW6-98 全 国 化 工 设 备 设 计 技 术 中 心 站 6 壳程圆筒计算 计算单位 计算条件 筒体简图 计算压力 Pc 6.62 MPa 设计温度 t 285.00 C 内径 Di 900.00 mm 材料 16MnR(热轧 ) ( 板材 ) 试验温度许用应力 163.00 MPa 设计温度许用应力 t 137.90 MPa 试验温度下屈服点 s 325.00 MPa 钢板负偏差 C1 0.00 mm 腐蚀裕量 C2 2.00 mm 焊接接头系数 1.00 厚度及重量计算 计算厚度 = P DPc it c2 = 22.15 mm 有效厚度 e =n - C1- C2= 24.00 mm 名义厚度 n = 26.00 mm 重量 1400.62 Kg 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 t= 9.7516 (或由用户输入 ) MPa 压力试验允许通过 的应力水平 T T 0.90 s = 292.50 MPa 试验压力下 圆筒的应力 T = p DT i ee.( ). 2 = 187.72 MPa 校核条件 T T 校核结果 合格 压力及应力计算 最大允许工作压力 Pw= 2 eti e ( )D = 7.16364 MPa 设计温度下计算应力 t = P Dc i ee( )2 = 127.51 MPa t 137.90 MPa 校核条件 t t 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 nts 过 程 设 备 强 度 计 算 书 SW6-98 全 国 化 工 设 备 设 计 技 术 中 心 站 7 开 孔补强计算 计算单位 接 管 : N1, 126 26 计 算 方 法 : GB150-1998 等 面 积 补 强 法 , 单 孔 设 计 条 件 简 图 计算压力 pc 6.624 MPa 设计温度 285 壳体型式 圆形筒体 壳体材料 名称及类型 16MnR(热轧 ) 板材 壳体开孔处焊接接头系数 1 壳体内直径 Di 900 mm 壳体开孔处名义厚度 n 26 mm 壳体厚度负偏差 C1 0 mm 壳体腐蚀裕量 C2 2 mm 壳体材料许用应力 t 137.9 MPa 接管实际外伸长度 94 mm 接管实际内伸长度 0 mm 接管材料 16Mn 接管焊接接头系数 1 名称及类型 锻件 接管腐蚀裕量 2 mm 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 mm 补强圈厚度负偏差 C1r mm 接管材料许用应力 t 119.9 MPa 补强圈许用应力 t MPa 开 孔 补 强 计 算 壳体计算厚度 22.15 mm 接管计算厚度 t 2.102 mm 补强圈强度削弱系数 frr 0 接管材料强度削弱系数 fr 0.869 开孔直径 d 78 mm 补强区有效宽度 B 182 mm 接管有效外伸长度 h1 45.03 mm 接管有效内伸长度 h2 0 mm 开孔削弱所需的补强面积 A 1866 mm2 壳体多余金属面积 A1 181 mm2 接管多余金 属面积 A2 1715 mm2 补强区内的焊缝面积 A3 64 mm2 A1+A2+A3=1960 mm2 ，大于 A，不需另加补强。 补强圈面积 A4 mm2 A-(A1+A2+A3) mm2 结论 : 补强满足要求 ,不需另加补强。 nts 过 程 设 备 强 度 计 算 书 SW6-98 全 国 化 工 设 备 设 计 技 术 中 心 站 8 开孔补强计算 计算单位 接 管 : N2, 80 21 计 算 方 法 : GB150-1998 等 面 积 补 强 法 , 单 孔 设 计 条 件 简 图 计算压力 pc 6.624 MPa 设 计温度 285 壳体型式 圆形筒体 壳体材料 名称及类型 16MnR(热轧 ) 板材 壳体开孔处焊接接头系数 1 壳体内直径 Di 900 mm 壳体开孔处名义厚度 n 26 mm 壳体厚度负偏差 C1 0 mm 壳体腐蚀裕量 C2 2 mm 壳体材料许用应力 t 137.9 MPa 接管实际外伸长度 84 mm 接管实际内伸长度 0 mm 接管材料 16Mn 接管焊接接头系数 1 名称及类型 锻件 接管腐蚀裕量 2 mm 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 mm 补强圈厚度负偏差 C1r mm 接管材料许用应力 t 119.9 MPa 补强圈许用应力 t MPa 开 孔 补 强 计 算 壳体计算厚度 22.15 mm 接管计算厚度 t 1.079 mm 补强圈强度削弱系数 frr 0 接管材料强度削弱系数 fr 0.869 开孔直径 d 42 mm 补强区有效宽度 B 136 mm 接管有效外伸长度 h1 29.7 mm 接管有效内伸长度 h2 0 mm 开孔削弱所需的补强面积 A 1040 mm2 壳体多余金属面积 A1 164.9 mm2 接管多余金属面积 A2 925.5 mm2 补强区内的焊缝面积 A3 64 mm2 A1+A2+A3=1154 mm2 ，大于 A，不需另加补强。 补强圈面积 A4 mm2 A-(A1+A2+A3) mm2 结论 : 补强满足要求 ,不需另加补强。 nts 过 程 设 备 强 度 计 算 书 SW6-98 全 国 化 工 设 备 设 计 技 术 中 心 站 9 开孔补强计算 计算单位 接 管 : N4, 508 8 计 算 方 法 : HG20582-98 压 力 面 积 法 , 单 孔 设 计 条 件 简 图 计算压力 pc 0.3 MPa 设计温度 250 壳体型式 圆 筒 壳体材料 名称及类型 0Cr18Ni9 板材 壳体内直径 Di 900 mm 壳体开孔处名义厚度 n 8 mm 壳体厚度负偏差 C1 0.8 mm 壳体腐蚀裕量 C2 0 mm 壳体材料许用应力 t 122 MPa 接管实际外伸长度 140 mm 接管实际内伸长度 0 mm 接管腐蚀裕量 0 mm 补强圈材料名称 接管材料 名称及类型 0Cr18Ni9 板材 补强圈外径 mm 补强圈厚度 mm 接管厚度负偏差 C1 0.8 mm 补强圈厚度负偏差 C1 mm 接管材料许用应力 t 122 MPa 补强圈许用应力 t MPa 开 孔 补 强 计 算 开孔内直径 di 493.6 mm 壳体补强的有效宽度 b 80.82 mm 接管有效外伸长度 h1 75.06 mm 接管有效内伸长度 h2 0 mm 有效范围内的压力面积 Ap 342336 mm2 壳体有效金属面积 A 0 1164 mm2 接管有效金属面积 A 1 1196 mm2 补强圈有效金属面积 A 2 0 mm2 pc Ap 102701 N ( -pc /2)A 0+( 1-pc /2)A 1+( 2-pc /2)A 2 287550 N 结论 : 补强满足要求。 nts 过 程 设 备 强 度 计 算 书 SW6-98 全 国 化 工 设 备 设 计 技 术 中 心 站 10 注： U型膨胀节设计计算 计 算 条 件 简 图 设计内压力 p 6.60 MPa 设计外压力 pe MPa 设计温度 t 285.00 设 计 要 求 的 循 环 次 数 0 次 波 材料 16MnR(热轧 ) 纹 腐蚀裕量 C2 1.00 Mm 管 许用应力 t 137.90 MPa 直 常温下弹性模量 Eb 2.058e+05 MPa 边 设计温度下弹性模量 Etb 1.872e+05 MPa 段 设计温度下屈服点 st 221.00 MPa 下限操作温度下弹性 模量 Ebc MPa 上限操作温度下弹性模量 EbH MPa 几 何 尺 寸 直边段与波纹内径 Db = 900.00 mm 波长 W = 236.00 mm 直边段长度 L4 = 27.00 mm 波纹管层数 m = 1 波高 h = 150.00 mm 波数 n = 1 成型前一层名义厚度 S =18.00 mm 成型前一层有效厚度 Se =17.00 mm 波纹管直边段平均直径 Db +mS =918.00 mm 加强圈有效厚度 Sc = mm 加强圈平均直径 DC =Db +2mS +SC = mm 加强圈弹性模量 Ec = MPa 加强圈材料 加强圈长度 LC = mm 波纹管平均直径 Dm Dm = Do +h =1086.00mm 成型后波纹管一层最小有效厚度 SP SDDS b 21mP16.39 mm 系 数 计 算 系数 k SDLk .5.1b4 0.14 （当 k1 时，取 k1 ） 疲劳寿命的温度修正系数 Tf 室温条件下 Tf=1 T EEf bcbH 修正系数 横坐标值 Wh2 0.79 右端纵坐标曲线 值 WD S2 2.m P 0.80 系数 按pm2.2,2 SDWhW 查图 6-2得： Cp 0.56 系数 按pm2.2,2 SDWhW 查图 6-3得： Cf 1.68 系数 按pm SDWhW 2.2,2查图 6-4得： Cd 2.28 nts 过 程 设 备 强 度 计 算 书 SW6-98 全 国 化 工 设 备 设 计 技 术 中 心 站 11 刚 度 及 位 移 计 算 一个波轴向钢度 K 32pftbm7.1h CSC EmDK320222.93 N/mm 总体轴向刚度 K Knn 320222.93 N/mm 轴向力 F F = 655247.36 N 一个波的轴向位移 e=F/K=2.05 mm 应 力 计 算 许 用 值 内 直边段周向 薄膜应力 z )D(2 cctcc04tb tb420z LkESDLm S E kELpD23.80 t 137.90 MPa 压 加强圈周向 薄膜应力 c )D(2cctcc04tbtcc2cc LkESDLm S E kELpD t 137.90 MPa 应 力 波纹管周向 薄膜应力 1 1 2 10 571 2 pDmS h Wmp . /118.72 t 137.90 MPa 波纹管经向 薄膜应力 2 p2 2mSph 30.21 t 137.90 MPa 波纹管经向 弯曲应力 3 3 22 pm hS Cp p153.73 MPa 轴 向 波纹管经向 薄膜应力 4 4 2 232 E S C eh Cb p f( )11.22 MPa 位 移 波纹管经向弯曲应力 5 dpb Ch eCSE 2 25 3 )(5238.35 MPa 组 计算 p32p 183.94 ts5.1 331.50 MPa 合 计算 d 54d 249.57 MPa 应 力 计算所有组合最大值 R dpR 7.0 378.332st 442.00 MPa 疲 劳 寿 命 校 核 对于奥氏体不锈钢膨胀节 , 当 R st2 时 , 需要进行疲劳校核 疲 劳 破 坏 时 的 循 环 次 数 N N T 12820 370 3 4f R. 疲劳寿命安全系数 nf nf ( 按 GB151 1999， nf 15 ) 许 用 循 环 次 数 N N N n f校核条件 设 计 要 求 的 操 作 循 环 次 数 N 平面失稳应力 p mSh Cs 1 4 22. P stP = 6.64 MPa P图 25) C 0.004842 系数 (查 图 26) 9.148e-05 旋转刚度 hf 121 EK 1.38 MPa nts 过 程 设 备 强 度 计 算 书 SW6-98 全 国 化 工 设 备 设 计 技 术 中 心 站 15 壳体法兰 材料名称 0Cr18Ni9 壳体法兰厚度 f 0 mm 管板延长部分凸缘外直径 Df 0 mm 管板延长部分凸缘宽度 b D Df f i ( ) / 20 mm 比值 s i/D 0.02667 比值 f i /D 0 系数 C (按 s /Di ,f”/Di ) 查 图 25) 0.01614 系数 (查 图 26) 0.001856 旋转刚度 22121 s3ifif f f EDbD bEK f 29.06 MPa 系数计算 旋转刚度 ( c型结构 Kf 0) K K Kf f f 30.44 MPa 旋转刚度无量纲参数 K KK f ft 40.004356 膨胀节总体轴向刚度 Kex 3.787e+05 N/mm 管板第一弯矩系数 m1,(按 K,Kf 查 图 27) 0.5347 系数 mK K1 f15.43 系数 (按 Kt Kf查 图 29) G2 3.759 换热管束与不带膨胀节壳体刚度之 QsstAEnaE0.9011 换热管束与带膨胀节壳体刚度之比 Qex E na E A K LE A K Lt s s exs s ex( )13.95 管板第二弯矩系数 m2,按 K,Q(或 Qex)查 图 28(a)或 (b) 4.885 管板参数 管板开孔后面积 Al A- 0.25 n d2 3.276e+05 mm2 管板布管区面积 (三角形布管 ) d2t 866.0 AnSA (正方形布管 ) d2t AnSA 5.459e+05 mm2 管板布管区当量直径 /4tt AD 833.7 mm 系数计算 系数 AA /l 0.515 系数 l/ Ana 0.1977 系数 s 0 4 0 6 1. . ( ) Q2.615 系数 (带膨胀节时 Qex 代替 Q) t 0 4 1 0 6 1. ( ) . ( ) Q28.72 管板布管区当量直径与壳体内径之比 itt / DD 0.9263 管板周边不布管区无量纲宽度 k=K ( )1t 0.5861 nts 过 程 设 备 强 度 计 算 书 SW6-98 全 国 化 工 设 备 设 计 技 术 中 心 站 16 仅有壳程压力 Ps作用下的危险组合工况 (Pt = 0) 不计温差应力 计温差应力 换热管与壳程圆筒热膨胀变形差 =t (tt -t0 )-s (ts -t0 ) 0.0 0.0004154 当 量压力组合 P Pc s 6.6 6.6 MPa 有效压力组合 tssa EPP 17.26 32.22 MPa边界效应压力组合sb PCP 0.1065 0.1065 MPa 边界效应压力组合系数 abb PPM
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