填函式管壳式换热器强度计算书

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：EQUIPMENT图 号：DWG NO。设计单位：压力容器专用计算软件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填函式换热器设备计算计算单位 压力容器专用计算软件 壳程设计压力 0.90 MPa管程设计压力 0.70 MPa壳程设计温度 150.00 管程设计温度 100.00 筒体公称直径800.00mm筒填函式换热器筒体最小壁厚9.00mm体筒体名义厚度10.00mm校核 合格筒体法兰厚度58.00校核 合格前端管箱筒体名义厚度8.00mm前校核 合格 端前端管箱封头名义厚度8.00mm管校核 合格箱前端管箱法兰厚度46.00mm校核 合格后端管箱筒体名义厚度8.00mm后校核 合格端后端管箱封头名义厚度8.00mm管校核 合格箱后端管箱法兰厚度46.00mm校核 合格管管板厚度38.00mm板校核 合格填函式换热器筒体计算结果计算单位压力容器专用计算软件计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件筒体简图计算压力 Pc 0.90MPa设计温度 t 150.00 C内径 Di 800.00mm材料 Q245R ( 板材 )试验温度许用应力 s 148.00MPa设计温度许用应力 st 140.00MPa试验温度下屈服点 ss 245.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm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 = = 2.58mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 9.70mm名义厚度 dn = 10.00mm重量 307.42Kg压力试验时应力校核压力试验类型 气压试验试验压力值PT = 1.10P = 0.9900 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.80 ss = 196.00MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 41.32 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= = 3.35433MPa设计温度下计算应力 st = = 37.56MPastf 140.00MPa校核条件stf st结论 合格前端管箱筒体计算结果计算单位压力容器专用计算软件计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件筒体简图计算压力 Pc 0.70MPa设计温度 t 100.00 C内径 Di 700.00mm材料 Q235-B ( 板材 )试验温度许用应力 s 116.00MPa设计温度许用应力 st 113.00MPa试验温度下屈服点 ss 235.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 1.00mm焊接接头系数 f 1.00厚度及重量计算计算厚度 d = = 2.17mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 6.70mm名义厚度 dn = 8.00mm重量 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 = 0.8750 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.90 ss = 211.50MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 46.15 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= = 2.14263MPa设计温度下计算应力 st = = 36.92MPastf 113.00MPa校核条件stf st结论 合格前端管箱封头计算结果计算单位 压力容器专用计算软件计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件椭圆封头简图计算压力 Pc 0.70MPa设计温度 t 100.00 C内径 Di 700.00mm曲面深度 hi 175.00mm材料 Q235-B (板材)设计温度许用应力 st 113.00MPa试验温度许用应力 s 116.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 0.00mm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= 0.8750 (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 = = 39.99MPa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 = = 2.17mm有效厚度 deh =dnh - C1- C2= 7.70mm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 36.64 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 Pw= = 2.47240MPa结论 合格后端管箱筒体计算结果计算单位压力容器专用计算软件计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件筒体简图计算压力 Pc 0.70MPa设计温度 t 100.00 C内径 Di 700.00mm材料 Q235-B ( 板材 )试验温度许用应力 s 116.00MPa设计温度许用应力 st 113.00MPa试验温度下屈服点 ss 235.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 1.00mm焊接接头系数 f 1.00厚度及重量计算计算厚度 d = = 2.17mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 6.70mm名义厚度 dn = 8.00mm重量 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 = 0.8750 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.90 ss = 211.50MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 46.15 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= = 2.14263MPa设计温度下计算应力 st = = 36.92MPastf 113.00MPa校核条件stf st结论 合格后端管箱凸型封头计算结果计算单位 压力容器专用计算软件计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件椭圆封头简图计算压力 Pc 0.70MPa设计温度 t 100.00 C内径 Di 700.00mm曲面深度 hi 175.00mm材料 Q235-B (板材)设计温度许用应力 st 113.00MPa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= 0.8750 (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 = = 45.93MPa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 = = 2.17mm有效厚度 deh =dnh - 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 36.64 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 Pw= = 2.15284MPa结论 合格筒体法兰计算结果计算单位压力容器专用计算软件设 计 条 件简 图设计压力 p0.900MPa计算压力 pc0.900MPa设计温度 t150.0 C轴向外载荷 F0.0N外力矩 M0.0N.mm壳材料名称Q245R许用148.0MPa体应力 140.0MPa法材料名称16Mn许用178.0MPa兰应力167.0MPa材料名称35螺许用117.0MPa应力117.0MPa栓公称直径 dB20.0mm螺栓根径 d d17.3mm数量 n40个Di820.0Do930.0垫 结构尺寸Db890.0D外860.0 mmD内800.0l21.0图(a)结构DG取法兰与翻边接触面中心处,与垫片 位置无关图(b)结构b06.4mm DG= ( D外+D内 )/2b0 6.4mm DG= D外 - 2bb06.4mm b= b0DG840.4片b0 6.4mm b=2.53 b9.80压紧面形状1a,1b材料类型 金属垫片N 30.0m2.00y(MPa)11.0螺 栓 受 力 计 算预紧状态下需要的最小螺栓载荷WaWa= bDG y = 284574.4N操作状态下需要的最小螺栓载荷WpWp = Fp + F = 592370.6 N所需螺栓总截面积 AmAm = max (Ap ,Aa ) = 5063.0mm2实际使用螺栓总截面积 AbAb = = 9395.9mm2垫片最小宽度 NminNmin = 18.9mm弯 矩 计 算操作MpFD = 0.785pc = 475050.6NLD= 0.5(Db -Di) = 35.0mmMD= FD LD = 16626771.0N.mmFG = Fp = 93086.3NLG= 0.5 ( Db - DG ) = 24.8mmMG= FG LG = 2308413.8N.mmFT = F-FD = 23933.9N图(a):LT= 0.5(Db - DG)图(b):LT=0.5 (LD+ LG ) LT= 29.9mmMT= FT LT = 715607.2N.mm外压: Mp = FD (LD - LG )+FT(LT-LG ); 内压: Mp = MD+MG+MT Mp = 19650792.0预紧 MaW=Wa= 845848.1NLG= 0.5 ( Db - DG ) = 24.8mmMa= W LG = 20975886.0N.mm计算弯矩 Mo= Mp 与 中大者 Mo=19679624.0N.mm螺 栓 间 距 校 核实际间距69.9mm最小间距46.0 (查GB150.3-2011表7-3)mm最大间距179.2mm 输入法兰厚度f = 58.0mm, 法兰应力校核K=Do/Di = 1.134Y=15.451 (查GB150.3-2011表7-9)计 算 值许 用 值结 论图a结构15.64MPa校核合格剪应力校核10.95MPa校核合格计 算 结 果 按环向应力确定的法兰厚度 47.1mm校核合格前端管箱法兰计算结果计算单位压力容器专用计算软件设 计 条 件简 图设计压力 p0.900MPa计算压力 pc0.900MPa设计温度 t100.0 C轴向外载荷 F0.0N外力矩 M0.0N.mm壳材料名称Q235-B许用116.0MPa体应力 113.0MPa法材料名称16Mn许用178.0MPa兰应力178.0MPa材料名称35螺许用117.0MPa应力117.0MPa栓公称直径 dB16.0mm螺栓根径 d d13.8mm数量 n32个Di716.0Do800.0垫 结构尺寸Db770.0D外745.0 mmD内700.0l21.0图(a)结构DG取法兰与翻边接触面中心处,与垫片 位置无关图(b)结构b06.4mm DG= ( D外+D内 )/2b0 6.4mm DG= D外 - 2bb06.4mm b= b0DG728.0片b0 6.4mm b=2.53 b8.49压紧面形状1a,1b材料类型 软垫片N 22.5m2.00y(MPa)11.0螺 栓 受 力 计 算预紧状态下需要的最小螺栓载荷WaWa= bDG y = 213494.8N操作状态下需要的最小螺栓载荷WpWp = Fp + F = 444523.4 N所需螺栓总截面积 AmAm = max (Ap ,Aa ) = 3799.3mm2实际使用螺栓总截面积 AbAb = = 4810.6mm2垫片最小宽度 NminNmin = 11.2mm弯 矩 计 算操作MpFD = 0.785pc = 362191.5NLD= 0.5(Db -Di) = 27.0mmMD= FD LD = 9779170.0N.mmFG = Fp = 69835.6NLG= 0.5 ( Db - DG ) = 21.0mmMG= FG LG = 1465561.9N.mmFT = F-FD = 12271.3N图(a):LT= 0.5(Db - DG)图(b):LT=0.5 (LD+ LG ) LT= 24.0mmMT= FT LT = 294424.2N.mm外压: Mp = FD (LD - LG )+FT(LT-LG ); 内压: Mp = MD+MG+MT Mp = 11539156.0预紧 MaW=Wa= 503680.8NLG= 0.5 ( Db - DG ) = 21.0mmMa= W LG = 10570181.0N.mm计算弯矩 Mo= Mp 与 中大者 Mo=11539156.0N.mm螺 栓 间 距 校 核实际间距75.6mm最小间距38.0 (查GB150.3-2011表7-3)mm最大间距142.4mm 输入法兰厚度f = 46.0mm, 法兰应力校核K=Do/Di = 1.117Y=17.496 (查GB150.3-2011表7-9)计 算 值许 用 值结 论图a结构10.66MPa校核合格剪应力校核9.41MPa校核合格计 算 结 果 按环向应力确定的法兰厚度 39.8mm校核合格后端管箱法兰计算结果计算单位压力容器专用计算软件设 计 条 件简 图设计压力 p0.700MPa计算压力 pc0.700MPa设计温度 t100.0 C轴向外载荷 F0.0N外力矩 M0.0N.mm壳材料名称Q235-B许用116.0MPa体应力 113.0MPa法材料名称16Mn许用178.0MPa兰应力178.0MPa材料名称35螺许用117.0MPa应力117.0MPa栓公称直径 dB18.0mm螺栓根径 d d15.3mm数量 n32个Di716.0Do799.0垫 结构尺寸Db770.0D外745.0 mmD内700.0l81.0图(a)结构DG取法兰与翻边接触面中心处,与垫片 位置无关图(b)结构b06.4mm DG= ( D外+D内 )/2b0 6.4mm DG= D外 - 2bb06.4mm b= b0DG728.0片b0 6.4mm b=2.53 b8.49压紧面形状1a,1b材料类型 软垫片N 22.5m2.00y(MPa)11.0螺 栓 受 力 计 算预紧状态下需要的最小螺栓载荷WaWa= bDG y = 213494.8N操作状态下需要的最小螺栓载荷WpWp = Fp + F = 345740.4 N所需螺栓总截面积 AmAm = max (Ap ,Aa ) = 2955.0mm2实际使用螺栓总截面积 AbAb = = 5878.7mm2垫片最小宽度 NminNmin = 13.7mm弯 矩 计 算操作MpFD = 0.785pc = 281704.5NLD= 0.5(Db -Di) = 27.0mmMD= FD LD = 7606020.5N.mmFG = Fp = 54316.6NLG= 0.5 ( Db - DG ) = 21.0mmMG= FG LG = 1139881.4N.mmFT = F-FD = 9544.3N图(a):LT= 0.5(Db - DG)图(b):LT=0.5 (LD+ LG ) LT= 24.0mmMT= FT LT = 228996.8N.mm外压: Mp = FD (LD - LG )+FT(LT-LG ); 内压: Mp = MD+MG+MT Mp = 8974899.0预紧 MaW=Wa= 516774.4NLG= 0.5 ( Db - DG ) = 21.0mmMa= W LG = 10844961.0N.mm计算弯矩 Mo= Mp 与 中大者 Mo=10844961.0N.mm螺 栓 间 距 校 核实际间距75.6mm最小间距42.0 (查GB150.3-2011表7-3)mm最大间距146.4mm 输入法兰厚度f = 46.0mm, 法兰应力校核K=Do/Di = 1.116Y=17.693 (查GB150.3-2011表7-9)计 算 值许 用 值结 论图a结构2.84MPa校核合格剪应力校核1.90MPa校核合格计 算 结 果 按环向应力确定的法兰厚度 38.8mm校核合格填函式换热器管板计算计算单位压力容器专用计算软件设 计 条 件壳程设计压力 0.90MPa管程设计压力 0.70MPa壳程设计温度 150.00C管程设计温度 100.00C换热器公称直径 800.00mm壳程腐蚀裕量 1.00mm管程腐蚀裕量 1.00mm换热管使用场合一般场合换热管与管板连接方式 ( 胀接或焊接)胀接,开槽初始数据材料(名称及类型)F304#板材输入管板名义厚度 38.00mm管管板强度削弱系数0.40管板刚度削弱系数 0.40隔板槽面积40000.00mm2换热管与管板胀接长度或焊脚高度 l35.00mm设计温度下管板材料弹性模量 194000.00MPa板设计温度下管板材料许用应力 130.00MPa许用拉脱力 4.00mm壳程侧结构槽深 0.00mm管程侧隔板槽深 2.00mm材料名称S30408换热管外径 d12.00mm换换热管壁厚 dt0.80mm换热管根数 n430根热换热管中心距 S25.00mm换热管长 1688.00mm管换热管受压失稳当量长度 570.00mm设计温度下换热管材料弹性模量186000.00MPa设计温度下换热管材料屈服点156.00MPa设计温度下换热管材料许用应力 116.00MPa垫片外径 860.00mm垫垫片内径 800.00mm 垫片厚度 mm片垫片接触面宽度 mm垫片压紧力作用中心园直径840.40mm垫片材料金属垫片压紧面形式1a或1b系数计算管 区单管程三角形排列= 0.866= 板 面正方形排列= 272737.50 mm2布 积多管程三角形排列=管 正方形排列= = 管板开孔后面积 224105.53mm2一根换热管管壁金属横截面积28.15mm2管板布管区当量直径 = 589.29mm换热管有效长度L = Lt-2dn-2l1 = 1609.00mm管束模数 = 2374.42管束无量纲刚度 = 0.0306无量纲压力 0.0090系数= 0.7012系数按和查图得:= 0.5872 系数按和查图得:= 6.2946系数 0.0540系数 153.41换热管回转半径 3.97mm换热管稳定许用压应力当时41.50MPa时,当时最小管板厚度计算确定管板设计压力0.70MPa管板最小厚度计算计算厚度=32.78mm名义厚度36.00mm管板厚度校核 合格 换热管轴向应力计算及校核 : MPa (单位)计算工况计算公式计算结果许用值只有壳程设计压力,管程设 计压力=0: 16.66合格时只有管程设计压力, 壳程设 计压力=0: 85.62合格时 壳程设计压力,管程设计压 力同时作用:102.29合格换热管与管板连接拉脱力计算及校核 拉脱力 q2.18MPa 校核 合格 重量 135.44 kg注：带号的材料数据是设计者给定的。开孔补强计算计算单位压力容器专用计算软件接 管: A1,A2, 765.5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 pc0.7MPa设计温度100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 Di700mm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 C20mm壳体材料许用应力t113MPa椭圆形封头长短轴之比 2凸形封头上接管轴线与封头轴线的夹角() 33.559 接管实际外伸长度 97mm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 279.5mm补强圈外径 mm补强圈厚度 mm接管厚度负偏差 C1t 0.6875mm补强圈厚度负偏差 C1r mm接管材料许用应力t 147MPa补强圈许用应力t MPa开 孔 补 强 计 算非圆形开孔长直径 68.376mm开孔长径与短径之比 1 壳体计算厚度 2.1715mm接管计算厚度t 0.1551 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 68.376mm补强区有效宽度 B 136.75 mm接管有效外伸长度 h1 19.393mm接管有效内伸长度 h2 0 mm开孔削弱所需的补强面积A 148mm2壳体多余金属面积 A1 378 mm2接管多余金属面积 A2 142mm2补强区内的焊缝面积 A3 11 mm2A1+A2+A3= 531mm2 ，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压力容器专用计算软件接 管: B1，B2, 2737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 pc0.9MPa设计温度150壳体型式圆形筒体壳体材料名称及类型Q245R板材壳体开孔处焊接接头系数1壳体内直径 Di800mm壳体开孔处名义厚度n10mm壳体厚度负偏差 C10.3mm壳体腐蚀裕量 C20mm壳体材料许用应力t140MPa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 118.8mm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 1.05mm补强圈厚度负偏差 C1r mm接管材料许用应力t 140MPa补强圈许用应力t MPa开 孔 补 强 计 算非圆形开孔长直径 263.1mm开孔长径与短径之比 1 壳体计算厚度 2.5797mm接管计算厚度t 0.8352 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 263.1mm补强区有效宽度 B 526.2 mm接管有效外伸长度 h1 42.915mm接管有效内伸长度 h2 0 mm开孔削弱所需的补强面积A 679mm2壳体多余金属面积 A1 1873 mm2接管多余金属面积 A2 353mm2补强区内的焊缝面积 A3 18 mm2A1+A2+A3= 2244mm2 ，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压力容器专用计算软件接 管: C1，C2, 406.5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 pc0.9MPa设计温度150壳体型式圆形筒体壳体材料名称及类型Q245R板材壳体开孔处焊接接头系数1壳体内直径 Di800mm壳体开孔处名义厚度n10mm壳体厚度负偏差 C1mm壳体腐蚀裕量 C20mm壳体材料许用应力tMPa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 30mm接管连接型式 接管实际内伸长度 0mm接管材料 Q245R接管焊接接头系数 1名称