E-301固定管板式换热器

过 程 设 备 强 度 计 算 书 SW6-98E-301固定管板换热器设计计算设 计 计 算 条 件壳 程管 程设计压力 0.15MPa设计压力 0.15MPa设计温度 80设计温度 110壳程圆筒内径 500 mm管箱圆筒内径500mm材料名称Q235-A材料名称Q235-A 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管板设计计算筒体法兰校核计算前端管箱筒体计算计算条件筒体简图计算压力 Pc 0.15MPa设计温度 t 110.00 C内径 Di 500.00mm材料 Q235-A ( 板材 )试验温度许用应力 s 113.00MPa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 0.80mm腐蚀裕量 C2 3.00mm焊接接头系数 f 0.85厚度及重量计算计算厚度 d = = 0.39mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 4.20mm名义厚度 dn = 8.00mm重量 40.69Kg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 = 0.1875 (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 = = 13.24 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= = 1.60020MPa设计温度下计算应力 st = = 9.00MPastf 96.05MPa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8.00mm,合格前端管箱封头计算计算条件椭圆封头简图计算压力 Pc0.15MPa设计温度 t110.00 C内径 Di500.00mm曲面高度 hi125.00mm材料Q235-A (板材)试验温度许用应力 s113.00MPa设计温度许用应力 st113.00MPa钢板负偏差 C10.60mm腐蚀裕量 C23.00mm焊接接头系数 f0.85厚度及重量计算形状系数K = = 1.0000计算厚度d = = 0.39mm有效厚度de =dn - C1- C2= 3.40mm最小厚度dmin = 0.75mm名义厚度dn = 7.00mm结论满足最小厚度要求重量18.40Kg压 力 计 算最大允许工作压力Pw= = 1.30185MPa结论合格后端管箱筒体计算计算条件筒体简图计算压力 Pc0.15MPa设计温度 t110.00 C内径 Di500.00mm材料Q235-A ( 板材 )试验温度许用应力 s113.00MPa设计温度许用应力 st113.00MPa试验温度下屈服点 ss235.00MPa钢板负偏差 C10.80mm腐蚀裕量 C23.00mm焊接接头系数 f0.85厚度及重量计算计算厚度d = = 0.39mm有效厚度de =dn - C1- C2= 4.20mm名义厚度dn = 8.00mm重量40.69Kg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 = 0.1875 (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 = = 13.24MPa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= = 1.60020MPa设计温度下计算应力st = = 9.00MPastf96.05MPa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8.00mm,合格后端管箱封头计算计算条件椭圆封头简图计算压力 Pc0.15MPa设计温度 t110.00 C内径 Di500.00mm曲面高度 hi125.00mm材料Q235-A (板材)试验温度许用应力 s113.00MPa设计温度许用应力 st113.00MPa钢板负偏差 C10.60mm腐蚀裕量 C23.00mm焊接接头系数 f0.85厚度及重量计算形状系数K = = 1.0000计算厚度d = = 0.39mm有效厚度de =dn - C1- C2= 3.40mm最小厚度dmin = 0.75mm名义厚度dn = 7.00mm结论满足最小厚度要求重量18.40Kg压 力 计 算最大允许工作压力Pw= = 1.30185MPa结论合格壳程圆筒计算计算条件筒体简图计算压力 Pc0.15MPa设计温度 t80.00 C内径 Di500.00mm材料Q235-A ( 板材 )试验温度许用应力 s113.00MPa设计温度许用应力 st113.00MPa试验温度下屈服点 ss235.00MPa钢板负偏差 C10.80mm腐蚀裕量 C23.00mm焊接接头系数 f0.85厚度及重量计算计算厚度d = = 0.39mm有效厚度de =dn - C1- C2= 4.20mm名义厚度dn = 8.00mm重量320.71Kg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 = 0.1875 (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 = = 13.24MPa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= = 1.60020MPa设计温度下计算应力st = = 9.00MPastf96.05MPa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8.00mm,合格延长部分兼作法兰固定式管板设 计 计 算 条 件简 图设计压力 ps0.15MPa设计温度 Ts80平均金属温度 ts0装配温度 t015壳材料名称Q235-A设计温度下许用应力st113Mpa程平均金属温度下弹性模量 Es1.93e+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 500mm壳 程 圆 筒 名义厚 度8mm壳 程 圆 筒 有效厚 度4.2mm筒壳体法兰设计温度下弹性模量 2.038e+05MPa壳程圆筒内直径横截面积 A=0.25 p Di21.963e+05mm2壳程圆筒金属横截面积 As=pds ( Di+ds )6653mm2管设计压力pt0.15MPa箱设计温度Tt110圆材料名称Q235-A筒设计温度下弹性模量 Eh2.024e+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)dh34.5mm管箱圆筒有效厚度dhe31.5mm管箱法兰设计温度下弹性模量 2.024e+05MPa材料名称16Mn(正火)换管子平均温度 tt0设计温度下管子材料许用应力163MPa设计温度下管子材料屈服应力291MPa热设计温度下管子材料弹性模量 2.024e+05MPa平均金属温度下管子材料弹性模量 2.07e+05MPa平均金属温度下管子材料热膨胀系数1.076e-05mm/mm管管子外径 d19.05mm管子壁厚dt2mm注：管子根数 n176换热管中心距 S23.81mm换一根管子金属横截面积107.1mm2换热管长度 L3048mm管子有效长度(两管板内侧间距) L2946mm管束模数 =2650MPa管子回转半径 6.069mm热管子受压失稳当量长度2972mm系数Cr =117.2比值 489.6管子稳定许用压应力 () =4.166MPa管管子稳定许用压应力 () =MPa材料名称16MnR(正火)设计温度 110管设计温度下许用应力157MPa设计温度下弹性模量2.024e+05MPa管板腐蚀裕量 C26mm管板输入厚度dn51mm管板计算厚度 d45mm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 K2.947管板和管子连接型式胀接，开槽管板和管子胀接(焊接)高度l38.1mm胀接许用拉脱应力 q4MPa焊接许用拉脱应力 qMPa管材料名称16MnR(正火)管箱法兰厚度 40mm法兰外径 645mm箱基本法兰力矩 9.337e+06Nmm管程压力操作工况下法兰力1.408e+06Nmm法兰宽度 72.5mm法比值0.063比值0.08系数(按dh/Di ,df”/Di , 查图25)0.00兰系数w”(按dh/Di ,df”/Di ,查图 26)0.02782旋转刚度 486.7MPa材料名称16MnR(正火)壳壳体法兰厚度51mm法兰外径 645mm体法兰宽度 72.5mm比值 0.0084法比值0.102系数, 按dh/Di ,df”/Di , 查图250.00兰系数, 按dh/Di ,df”/Di , 查图260.0005239旋转刚度 44.94MPa法兰外径与内径之比 1.29壳体法兰应力系数Y ( 按K查表9-5)7.768旋转刚度无量纲参数 0.01332膨胀节总体轴向刚度 0N/mm管板第一弯矩系数(按,查图 27) 0.2172系系数 5.534系数(按查图 29) 1.891换热管束与不带膨胀节壳体刚度之比 3.04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)3.654系数（带膨胀节时代替Q） 0.007474计系数 (按K,Q或Qex 查图30) 0.03046法兰力矩折减系数 0.3042管板边缘力矩变化系数 2.522算法兰力矩变化系数 0.2328管管板开孔后面积 A - 0.25 npd 21.462e+05mm2板参管板布管区面积(三角形布管) (正方形布管 ) 8.641e+04mm2数管板布管区当量直径 331.7mm系数 0.7445系系数 0.129数系数 3.656计系数(带膨胀节时代替Q) 5.34算管板布管区当量直径与壳体内径之比 0.6634管板周边不布管区无量纲宽度 k = K 0.992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)0.00当量压力组合 0.150.15MPa有效压力组合 0.54830.5483MPa基本法兰力矩系数 0.2330.233管板边缘力矩系数0.25180.2518管板边缘剪力系数 1.3941.394管板总弯矩系数 2.2182.218系数仅用于 时0.90330.9033系数当 时,按K和m 查图31(a)实线当 时,按K和m 查图31（b）1.4881.488系数 0 ,=,0, =; 6.4mm b=2.53b0 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 = 364971.4N操作状态下需要的最小螺栓载荷WpWp = Fp + F = 50541.4 N所需螺栓总截面积 AmAm = max (Ap ,Aa ) = 1721.6mm2实际使用螺栓总截面积 AbAb = = 13403.3mm2力 矩 计 算操FD = 0.785pc= 29437.5NLD= L A+ 0.51= 27.0mmMD= FD LD= 794812.6N.mm作FG = Fp= 15047.5NLG= 0.5 ( Db - DG )= 25.6mmMG= FG LG= 384970.1N.mmMpFT = F-FD= 6030.8NLT=0.5(LA + d1 + LG )= 37.8mmMT= FT LT= 227915.8N.mm外压: Mp = FD (LD - LG )+FT(LT-LG ); 内压: Mp = MD+MG+MT Mp = 1407698.5N.mm预紧 MaW = 1603237.5NLG = 25.6mmMa=W LG = 41016812.0N.mm计算力矩 Mo= Mp 与Masft/sf中大者 Mo = 41016812.0N.mm螺 栓 间 距 校 核实际间距 = 94.2mm最小间距 80.0 (查GB150-98表9-3)mm最大间距 139.8mm形 状 常 数 确 定107.24h/ho = 0.9K = Do/DI = 1.290 2.0由K查表9-5得T=1.802Z =4.012Y =7.768U=8.536整体法兰查图9-3和图9-4FI=0.75946VI=0.165500.00708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 = 1.00000整体法兰= 2925979.5松式法兰 = 0.00.0=f e+1 =1.28g = y/T= 0.711.38 = 0.73剪应力校核计 算 值许 用 值结 论预紧状态 0.00MPa操作状态 0.00MPa输入法兰厚度f = 40.0 mm时, 法兰应力校核应力性质计 算 值许 用 值结 论轴向应力 48.36MPa =235.5 或 =282.5( 按整体法兰设计的任 意 式法兰, 取 )校核合格径向应力 96.21MPa = 157.0校核合格切向应力 12.30MPa = 157.0校核合格综合应力 = 72.29MPa = 157.0校核合格法兰校核结果校核合格筒体法兰计算设 计 条 件简 图设计压力 p0.150MPa计算压力 pc0.150MPa设计温度 t80.0 C轴向外载荷 F0.0N外力矩 M0.0N.mm壳材料名称Q235-A体许用应力 113.0MPa法材料名称16MnR(正火)许用sf157.0MPa兰应力stf157.0MPa材料名称40MnB螺许用sb196.0MPa应力stb181.0MPa栓公称直径 d B33.0mm螺栓根径 d 129.2mm数量 n20个Di500.0Do645.0垫结构尺寸Db600.0D外570.0D内500.0023.0mmLe22.5LA4.0h92.0146.0材料类型软垫片N35.0m2.75y(MPa)20.0压紧面形状1a,1bb10.58DG548.8片b06.4mm b= b0b06.4mm DG= ( D外+D内 )/2b0 6.4mm b=2.53b0 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 = 364971.4N操作状态下需要的最小螺栓载荷WpWp = Fp + F = 50541.4 N所需螺栓总截面积 AmAm = max (Ap ,Aa ) = 1862.1mm2实际使用螺栓总截面积 AbAb = = 13403.3mm2力 矩 计 算操FD = 0.785pc= 29437.5NLD= L A+ 0.51= 27.0mmMD= FD LD= 794812.6N.mm作FG = Fp= 15047.5NLG= 0.5 ( Db - DG )= 25.6mmMG= FG LG= 384970.1N.mmMpFT = F-FD= 6030.8NLT=0.5(LA + d1 + LG )= 37.8mmMT= FT LT= 227915.8N.mm外压: Mp = FD (LD - LG )+FT(LT-LG ); 内压: