固定管板式换热器压力容器计算书

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： 021000EQUIPMENT图 号： 00000000000001DWG NO。设计单位：神雕是的发放 神雕爱疯阿斯蒂芬艾丝凡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神雕是的发放 神雕爱疯阿斯蒂芬艾丝凡设 计 计 算 条 件 壳 程管 程设计压力 4MPa设计压力 1MPa设计温度 120设计温度 70壳程圆筒外径Do325 mm管箱圆筒外径Do325mm材料名称20(GB8163)材料名称20(GB8163) 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)校核计算管箱法兰校核计算开孔补强设计计算管板校核计算前端管箱封头计算计算单位 神雕是的发放 神雕爱疯阿斯蒂芬艾丝凡计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件椭圆封头简图计算压力 Pc 1.00MPa设计温度 t 70.00 C外径 Do 325.00mm曲面深度 ho 83.00mm材料 Q235-B (板材)设计温度许用应力 st 114.12MPa试验温度许用应力 s 116.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 1.00mm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= 1.0000 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力stsT 0.90 ss = 211.50MPa试验压力下封头的应力sT = = 24.45MPa校核条件sT sT校核结果合格厚度及重量计算形状系数 K = = 1.0406计算厚度 dh = = 1.47mm有效厚度 deh =dn - C1- C2= 6.70mm最小厚度 dmin = 3.00mm名义厚度 dnh = 8.00mm结论 满足最小厚度要求重量 8.16 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 Pw= = 4.66810MPa结论 合格后端管箱封头计算计算单位 神雕是的发放 神雕爱疯阿斯蒂芬艾丝凡计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件椭圆封头简图计算压力 Pc 1.00MPa设计温度 t 70.00 C外径 Do 325.00mm曲面深度 ho 83.00mm材料 Q235-B (板材)设计温度许用应力 st 114.12MPa试验温度许用应力 s 116.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 1.00mm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= 1.0000 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力stsT 0.90 ss = 211.50MPa试验压力下封头的应力sT = = 24.45MPa校核条件sT sT校核结果合格厚度及重量计算形状系数 K = = 1.0406计算厚度 dh = = 1.47mm有效厚度 deh =dn - C1- C2= 6.70mm最小厚度 dmin = 3.00mm名义厚度 dnh = 8.00mm结论 满足最小厚度要求重量 8.16 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 Pw= = 4.66810MPa结论 合格内压圆筒校核计算单位神雕是的发放 神雕爱疯阿斯蒂芬艾丝凡计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件筒体简图计算压力 Pc 4.00MPa设计温度 t 120.00 C外径 Do 309.00mm材料 20(GB8163) ( 管材 )试验温度许用应力 s 152.00MPa设计温度许用应力 st 144.20MPa试验温度下屈服点 ss 245.00MPa钢板负偏差 C1 1.20mm腐蚀裕量 C2 1.00mm焊接接头系数 f 1.00厚度及重量计算计算厚度 d = = 4.23mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 5.80mm名义厚度 dn = 8.00mm重量 71.50Kg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 = 5.0000 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.90 ss = 220.50MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 130.69 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= = 5.51689MPa设计温度下计算应力 st = = 104.55MPastf 144.20MPa校核条件stf st结论 合格开孔补强计算计算单位神雕是的发放 神雕爱疯阿斯蒂芬艾丝凡接 管: A1，A2, 895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 pc1MPa设计温度70壳体型式椭圆形封头壳体材料名称及类型Q235-B板材壳体开孔处焊接接头系数1壳体内直径 Di309mm壳体开孔处名义厚度n8mm壳体厚度负偏差 C10.3mm壳体腐蚀裕量 C21mm壳体材料许用应力t114.12MPa椭圆形封头长短轴之比 1.8614凸形封头上接管轴线与封头轴线的夹角() -0 接管实际外伸长度 65mm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(GB8163)接管焊接接头系数 1名称及类型 管材接管腐蚀裕量 1mm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 0.625mm补强圈厚度负偏差 C1r mm接管材料许用应力t 148.88MPa补强圈许用应力t MPa开 孔 补 强 计 算非圆形开孔长直径 82.25mm开孔长径与短径之比 1 壳体计算厚度 1.1346mm接管计算厚度t 0.2662 mm补强圈强度削弱系数 frr 0接管材料强度削弱系数 fr 1开孔补强计算直径 d 82.25mm补强区有效宽度 B 164.5 mm接管有效外伸长度 h1 20.279mm接管有效内伸长度 h2 0 mm开孔削弱所需的补强面积A 93mm2壳体多余金属面积 A1 458 mm2接管多余金属面积 A2 126mm2补强区内的焊缝面积 A3 10 mm2A1+A2+A3= 594mm2 ，大于A，不需另加补强。补强圈面积 A4mm2A-(A1+A2+A3)mm2结论: 合格开孔补强计算计算单位神雕是的发放 神雕爱疯阿斯蒂芬艾丝凡接 管: B1，B2, 895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 pc4MPa设计温度120壳体型式圆形筒体壳体材料名称及类型20(GB8163)管材壳体开孔处焊接接头系数1壳体内直径 Di309mm壳体开孔处名义厚度n8mm壳体厚度负偏差 C11.2mm壳体腐蚀裕量 C21mm壳体材料许用应力t144.2MPa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 77.5mm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(GB8163)接管焊接接头系数 1名称及类型 管材接管腐蚀裕量 1mm补强圈材料名称 Q245R凸形封头开孔中心至 封头轴线的距离 mm补强圈外径 150mm补强圈厚度 8mm接管厚度负偏差 C1t 0.625mm补强圈厚度负偏差 C1r 0.3mm接管材料许用应力t 144.2MPa补强圈许用应力t 144.2MPa开 孔 补 强 计 算非圆形开孔长直径 82.25mm开孔长径与短径之比 1 壳体计算厚度 4.346mm接管计算厚度t 1.1111 mm补强圈强度削弱系数 frr 1接管材料强度削弱系数 fr 1开孔补强计算直径 d 82.25mm补强区有效宽度 B 164.5 mm接管有效外伸长度 h1 20.279mm接管有效内伸长度 h2 0 mm开孔削弱所需的补强面积A 357mm2壳体多余金属面积 A1 120 mm2接管多余金属面积 A2 92mm2补强区内的焊缝面积 A3 10 mm2A1+A2+A3= 221mm2 ，小于A，需另加补强。补强圈面积 A4470mm2A-(A1+A2+A3)136mm2结论: 合格延长部分兼作法兰固定式管板 设计单位 神雕是的发放 神雕爱疯阿斯蒂芬艾丝凡 设 计 计 算 条 件 简 图设计压力 ps4MPa设计温度 Ts 120平均金属温度 ts0装配温度 to15壳材料名称20(GB8163)设计温度下许用应力st144.2Mpa程平均金属温度下弹性模量 Es 2.023e+05Mpa平均金属温度下热膨胀系数as1.076e-05mm/mm圆壳程圆筒内径 Di 309mm壳 程 圆 筒 名义厚 度 ds8mm壳 程 圆 筒 有效厚 度 dse5.8mm筒壳体法兰设计温度下弹性模量 Ef1.958e+05MPa壳程圆筒内直径横截面积 A=0.25 p Di27.499e+04mm2壳程圆筒金属横截面积 As=pds ( Di+ds )5736mm2管设计压力pt1MPa箱设计温度Tt70圆材料名称20(GB8163)筒设计温度下弹性模量 Eh2.01e+05MPa管箱圆筒名义厚度(管箱为高颈法兰取法兰颈部大小端平均值)dh8mm管箱圆筒有效厚度dhe7mm管箱法兰设计温度下弹性模量 Et”1.985e+05MPa材料名称BFe10-1-1换管子平均温度 tt0设计温度下管子材料许用应力 stt62.2MPa设计温度下管子材料屈服应力sst92.8MPa热设计温度下管子材料弹性模量 Ett1.203e+05MPa平均金属温度下管子材料弹性模量 Et1.249e+05MPa平均金属温度下管子材料热膨胀系数at1.167e-05mm/mm管管子外径 d12mm管子壁厚dt1mm注：管子根数 n230换热管中心距 S16mm换一根管子金属横截面积34.56mm2换热管长度 L1252mm管子有效长度(两管板内侧间距) L11210mm管束模数 Kt = Et na/LDi2655MPa管子回转半径 3.905mm热管子受压失稳当量长度 lcr560mm系数Cr =160比值 lcr /i143.4管子稳定许用压应力 () MPa管管子稳定许用压应力 () 25.61MPa材料名称Q345R设计温度 tp120管设计温度下许用应力184.2MPa设计温度下弹性模量 Ep1.958e+05MPa管板腐蚀裕量 C2 2mm管板输入厚度dn21mm管板计算厚度 d18.7mm隔板槽面积 (包括拉杆和假管区面积)Ad0mm2板管板强度削弱系数 h0.4管板刚度削弱系数 m0.4管子加强系数 K = 4.037管板和管子连接型式胀接，不开槽管板和管子胀接(焊接)高度l18mm胀接许用拉脱应力 q2MPa焊接许用拉脱应力 qMPa管材料名称Q345R管箱法兰厚度 20mm法兰外径 415mm箱基本法兰力矩 4.609e+06Nmm管程压力操作工况下法兰力 3.15e+06Nmm法兰宽度 53mm法比值0.02265比值0.06472系数(按dh/Di ,df”/Di , 查图25)0.00兰系数w”(按dh/Di ,df”/Di ,查图 26) 0.002577旋转刚度 53.66MPa材料名称Q345R壳壳体法兰厚度18mm法兰外径 415mm体法兰宽度 53mm比值 0.01877法比值0.05825系数, 按dh/Di ,df”/Di , 查图25 0.00兰系数, 按dh/Di ,df”/Di , 查图26 0.001598旋转刚度 34.5MPa法兰外径与内径之比 1.343壳体法兰应力系数Y (按 K 查表7-9) 6.739旋转刚度无量纲参数 0.01021膨胀节总体轴向刚度 0N/mm管板第一弯矩系数(按,查图 27) 0.3408系系数 8.341系数(按查图 29) 2.394换热管束与不带膨胀节壳体刚度之比 0.8552数换热管束与带膨胀节壳体刚度之比 管板第二弯矩系数(按K,Q或查图28(a)或(b)1.911系数（带膨胀节时代替Q） 0.0131计系数 (按K,Q或Qex 查图30) 0.01615法兰力矩折减系数 0.3873管板边缘力矩变化系数 0.9707算法兰力矩变化系数 0.6241管管板开孔后面积 Al = A - 0.25 npd 24.898e+04mm2板参管板布管区面积 (三角形布管) (正方形布管 ) 5.099e+04mm2数管板布管区当量直径 254.8mm系数 0.6531系系数 0.1623数系数 2.104计系数(带膨胀节时代替Q) 2.693算管板布管区当量直径与壳体内径之比 0.8246管板周边不布管区无量纲宽度 k = K(1-rt) 0.7081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-t)-(t-t)0.0-1.365e-05 当量压力组合 44MPa 有效压力组合 8.4178.141MPa基本法兰力矩系数 0.036180.03741 管板边缘力矩系数0.048890.05012管板边缘剪力系数 0.40780.4181管板总弯矩系数 0.79570.8038系数仅用于 时0.23850.2409系数 当 时,按K和m 查图31(a)实线当 时,按K和m 查图31（b）0.15970.1597系数 0 ,=, 0, =; 0 ,=2.0681.638管板径向应力系数带膨胀节Q为Q =0.056520.05233管板布管区周边处径向应力系数=-0.05139-0.04477管板布管区周边处剪切应力系数 = 0.027330.03195壳体法兰力矩系数 -0.04304-0.04025计算值许用值 计算值许用值管板径向应力 67.851.5 276.369.283 552.6 MPa管板布管区周边处径向应力 54.931.5276.355.633552.6 MPa管板布管区周边剪切应力-1.6380.5 92.1-2.1111.5 276.3MPa壳体法兰应力118.11.5 276.3121.83 552.6 MPa换热管轴向应力 7.88162.225.619.1373 186.625.61MPa壳 程圆筒轴向应力 10.56144.29.833432.6MPa换热管与管板连接拉脱应力 q =0.4013q20.46533q焊接q胀接2MPa计算结果管板名义厚度21mm管板校核通过换热管内压计算计算单位神雕是的发放 神雕爱疯阿斯蒂芬艾丝凡计算条件换热管简图计算压力 Pc 1.00MPa设计温度 t 120.00 C内径 Di 10.00mm材料 BFe10-1-1 ( 管材 )试验温度许用应力 s 67.00MPa设计温度许用应力 st 62.20MPa钢板负偏差 C1 0.00mm腐蚀裕量 C2 0.00mm焊接接头系数 f 1.00厚度及重量计算计算厚度 d = = 0.08mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 1.00mm名义厚度 dn = 1.00mm重量 0.39Kg压力及应力计算最大允许工作压力 Pw= = 11.30909MPa设计温度下计算应力 st = = 5.50MPastf 62.20MPa校核条件stf st结论 换热管内压计算合格换热管外压计算计算单位神雕是的发放 神雕爱疯阿斯蒂芬艾丝凡计算条件换热管简图计算压力 Pc -4.00MPa设计温度 t 120.00 C内径 Di 10.00mm材料名称 BFe10-1-1 (管材)试验温度许用应力 s 67.00MPa设计温度许用应力 st 62.20MPa钢板负偏差 C1 0.00mm腐蚀裕量 C2 0.00mm焊接接头系数 f 1.00厚度及重量计算计算厚度 d = 0.89mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 1.00mm名义厚度 dn = 1.00mm外压计算长度 L L= 1252.00mm外径