E0104换热器E0104校核说明书

过 程 设 备 强 度 计 算 书 SW6-2011U形管换热器设备计算 计算单位太原科技大学壳程设计压力 0.80 MPa管程设计压力 0.98 MPa壳程设计温度 165.00 管程设计温度 176.00 筒体公称直径1374.00mm筒换热器筒体最小壁厚13.00mm筒体名义厚度13.00mm体校核 合格筒体法兰厚度144.00校核 合格前端管箱筒体名义厚度13.00mm前校核 合格 端前端管箱封头名义厚度9.00mm管校核 合格箱前端管箱法兰厚度144.00mm校核 合格后端后端管箱封头名义厚度8.00mm管箱校核 合格管管板厚度115.00mm板校核 合格U形管式换热器筒体计算结果计算单位太原科技大学计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件筒体简图计算压力 Pc 0.80MPa设计温度 t 165.00 C外径 Do 1374.00mm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 137.30MPa试验温度下屈服点 ss 245.00MPa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 = = 4.69mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 10.70mm名义厚度 dn = 13.00mm重量 3926.91Kg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 = 0.9080 (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 = = 68.05 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= = 1.83194MPa设计温度下计算应力 st = = 50.90MPastf 116.71MPa校核条件stf st结论 合格前端管箱筒体计算结果计算单位太原科技大学计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件筒体简图计算压力 Pc 0.98MPa设计温度 t 176.00 C外径 Do 1374.00mm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 135.32MPa试验温度下屈服点 ss 245.00MPa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 = = 5.84mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 10.70mm名义厚度 dn = 13.00mm重量 366.51Kg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 = 1.1160 (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 = = 83.64 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= = 1.80552MPa设计温度下计算应力 st = = 62.56MPastf 115.02MPa校核条件stf st结论 合格前端管箱封头计算结果计算单位太原科技大学计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件椭圆封头简图计算压力 Pc 0.98MPa设计温度 t 176.00 C外径 Do 1400.00mm曲面深度 ho 350.00mm材料 Q245R (板材)设计温度许用应力 st 135.32MPa试验温度许用应力 s 148.00MPa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= 1.1160 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力stsT 0.90 ss = 220.50MPa试验压力下封头的应力sT = = 138.59MPa校核条件sT sT校核结果合格厚度及重量计算形状系数 K = = 1.0177计算厚度 dh = = 6.04mm有效厚度 deh =dn - C1- C2= 6.70mm最小厚度 dmin = 4.15mm名义厚度 dnh = 9.00mm结论 满足最小厚度要求重量 155.04 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 Pw= = 1.08963MPa结论 合格后端封头计算结果计算单位 太原科技大学计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件椭圆封头简图计算压力 Pc 0.81MPa设计温度 t 165.00 C内径 Di 1374.00mm曲面深度 hi 350.00mm材料 Q245R (板材)设计温度许用应力 st 137.30MPa试验温度许用应力 s 148.00MPa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= 0.9080 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力stsT 0.90 ss = 220.50MPa试验压力下封头的应力sT = = 125.86MPa校核条件sT sT校核结果合格厚度及重量计算形状系数 K = = 0.9755计算厚度 dh = = 4.67mm有效厚度 deh =dnh - C1- C2= 5.70mm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 138.05 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 Pw= = 0.99054MPa结论 合格筒体法兰计算结果计算单位太原科技大学设 计 条 件简 图设计压力 p0.982MPa计算压力 pc0.982MPa设计温度 t165.0 C轴向外载荷 F0.0N外力矩 M10.0N.mm壳材料名称Q245R体许用应力 137.3MPa法材料名称Q245R许用sf123.0MPa兰应力stf104.9MPa材料名称40MnVB螺许用sb228.0MPa应力stb198.1MPa栓公称直径 d B30.0mm螺栓根径 d 120.8mm数量 n46个Di1400.0Do1560.0垫 结构尺寸Db1515.0D外1440.0D内1400.0016.0 mmLe22.5LA31.5h10.0126.0材料类型软垫片N20.0m2.50y(MPa)20.0压紧面形状1a,1bb8.00DG1424.0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 = 715829.7N操作状态下需要的最小螺栓载荷WpWp = Fp + F = 1739677.0 N所需螺栓总截面积 AmAm = max (Ap ,Aa ) = 8781.8mm2实际使用螺栓总截面积 AbAb = = 15558.5mm2力 矩 计 算操FD = 0.785pc = 1510905.2NLD= L A+ 0.51 = 44.5mmMD= FD LD = 67235280.0N.mm作FG = Fp = 175647.2NLG= 0.5 ( Db - DG ) = 45.5mmMG= FG LG = 7992045.5N.mmMpFT = F-FD = 52244.0NLT=0.5(LA + d1 + LG ) = 51.5mmMT= FT LT = 2690581.0N.mm外压: Mp = FD (LD - LG )+FT(LT-LG ); 内压: Mp = MD+MG+MT Mp = 77917912.0N.mm预紧 MaW = 2774793.8NLG = 45.5mmMa=W LG = 126254640.0N.mm计算力矩 Mo= Mp 与Masft/sf中大者 Mo = 107675704.0N.mm螺 栓 间 距 校 核实际间距 = 103.5mm最小间距 70.0 (查GB150-2011表9-3)mm最大间距 348.0mm 形 状 常 数 确 定149.67h/ho = 0.1 K = Do/DI = 1.114 1.6由K查表9-5得T=1.872Z =9.277Y =17.929U=19.702整体法兰查图9-3和图9-4FI=0.90663VI=0.488260.00606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 = 2.32251整体法兰 = 1546068.5松式法兰 = 0.01.9=f e+1 =1.87g = y/T = 1.002.16 = 2.93剪应力校核计 算 值许 用 值结 论预紧状态 7.37MPa校核合格操作状态 4.62MPa校核合格输入法兰厚度f = 144.0 mm时, 法兰应力校核应力性质计 算 值许 用 值结 论轴向应力 90.14MPa =157.4 或 =343.2( 按整体法兰设计的任 意 式法兰, 取 ) 校核合格径向应力 2.74MPa = 104.9校核合格切向应力 41.11MPa = 104.9校核合格综合应力 = 65.63MPa = 104.9校核合格刚度系数 0.421 校核合格法兰校核结果校核合格前端管箱法兰计算结果计算单位太原科技大学设 计 条 件简 图设计压力 p0.982MPa计算压力 pc0.982MPa设计温度 t176.0 C轴向外载荷 F0.0N外力矩 M10.0N.mm壳材料名称Q245R体许用应力 135.3MPa法材料名称Q245R许用sf123.0MPa兰应力stf103.4MPa材料名称40MnVB螺许用sb228.0MPa应力stb197.4MPa栓公称直径 d B30.0mm螺栓根径 d 126.2mm数量 n46个Di1400.0Do1560.0垫 结构尺寸Db1515.0D外1440.0D内1400.0016.0 mmLe22.5LA31.5h10.0126.0材料类型软垫片N20.0m2.50y(MPa)20.0压紧面形状1a,1bb8.00DG1424.0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 = 715829.7N操作状态下需要的最小螺栓载荷WpWp = Fp + F = 1739677.0 N所需螺栓总截面积 AmAm = max (Ap ,Aa ) = 8811.2mm2实际使用螺栓总截面积 AbAb = = 24820.7mm2力 矩 计 算操FD = 0.785pc = 1510905.2NLD= L A+ 0.51 = 44.5mmMD= FD LD = 67235280.0N.mm作FG = Fp = 175647.2NLG= 0.5 ( Db - DG ) = 45.5mmMG= FG LG = 7992045.5N.mmMpFT = F-FD = 52244.0NLT=0.5(LA + d1 + LG ) = 51.5mmMT= FT LT = 2690581.0N.mm外压: Mp = FD (LD - LG )+FT(LT-LG ); 内压: Mp = MD+MG+MT Mp = 77917912.0N.mm预紧 MaW = 3834036.2NLG = 45.5mmMa=W LG = 174450752.0N.mm计算力矩 Mo= Mp 与Masft/sf中大者 Mo = 146595360.0N.mm螺 栓 间 距 校 核实际间距 = 103.5mm最小间距 70.0 (查GB150-2011表9-3)mm最大间距 348.0mm 形 状 常 数 确 定149.67h/ho = 0.1 K = Do/DI = 1.114 1.6由K查表9-5得T=1.872Z =9.277Y =17.929U=19.702整体法兰查图9-3和图9-4FI=0.90663VI=0.488260.00606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 = 2.32251整体法兰 = 1546068.5松式法兰 = 0.01.9=f e+1 =1.87g = y/T = 1.002.16 = 2.93剪应力校核计 算 值许 用 值结 论预紧状态 10.19MPa校核合格操作状态 4.62MPa校核合格输入法兰厚度f = 144.0 mm时, 法兰应力校核应力性质计 算 值许 用 值结 论轴向应力 122.72MPa =155.0 或 =338.3( 按整体法兰设计的任 意 式法兰, 取 ) 校核合格径向应力 3.73MPa = 103.4校核合格切向应力 55.97MPa = 103.4校核合格综合应力 = 89.35MPa = 103.4校核合格刚度系数 0.576 校核合格法兰校核结果校核合格 U形管换热器管板计算计算单位太原科技大学设 计 条 件壳程设计压力 0.80MPa管程设计压力0.98MPa壳程设计温度165.00C管程设计温度176.00C壳程筒体壁厚 13.00mm管程筒体壁厚13.00mm壳程筒体腐蚀裕量 C 2.00mm管程筒体腐蚀裕量 C2.00mm换热器公称直径1374.00mm换热管使用场合一般场合管板与法兰或圆筒连接方式 ( a b c d 型 )a型换热管与管板连接方式 ( 胀接或焊接 )焊接材料(名称及类型)Q245R板材名义厚度115.00mm管强度削弱系数 0.40刚度削弱系数 0.40材料泊松比 0.30隔板槽面积 56116.00mm2换热管与管板胀接长度或焊脚高度 l40.00mm设计温度下管板材料弹性模量192440.00MPa设计温度下管板材料许用应力103.36MPa许用拉脱力 86.62MPa壳程侧结构槽深 h114.00mm板管程侧隔板槽深 h20.00mm壳程腐蚀裕量2.00mm管程腐蚀裕量2.00mm材料名称16Mn换管子外径 d19.00mm热管子壁厚 2.00mm管U型管根数 n1281根换热管中心距 S25.00mm设计温度下换热管材料许用应力 173.24MPa垫片材料软垫片压紧面形式 1a或1b垫垫片外径 Do1440.00mm片垫片内径 Di1400.00mma型垫片厚度 dgmm垫片接触面宽度 Wmm垫片压紧力作用中心园直径 DG1424.00mm ( c 型 )管板材料弹性模量192440.00 MPa ( d 型 )管板材料弹性模量192440.00MPa( b d 型 ) 管箱圆筒材料弹性模量192440.00MPa ( b c 型 )壳程圆筒材料弹性模量193100.00MPa ( c d 型 )管板延长部分形成的凸缘宽度0.00mm ( c 型 ）壳体法兰或凸缘厚度 0.00mm ( d 型 )管箱法兰或凸缘厚度0.00mm参数计算管板布管区面积三角形排列1442798.50mm2 正方形排列一根换热管管壁金属横截面积 = 106.81mm2 管板开孔前抗弯刚度 b c d 型0.00Nmm管板布管区当量直径1355.37mm 半径 Ra 型712.00mm 其他系数 0.95系数 按和 查图得 : = 0.000000系数 按和 查图得 : = 0.000000壳程圆筒与法兰或凸缘的旋转刚度参数 a d 型= 0MPab c型0.00管箱圆筒与法兰或凸缘的旋转刚度参数 a ,c 型= 0MPab ,d 型0.00管板边缘旋转刚参数 a 型= 0MPa其他0.00旋转刚度无量刚系数 0.00 系数 0.2969按和 ,查图分别得: 0.0162 0.0000管板厚度或管板应力计算a管板计算厚度 取、大值98.056mm型管板名义厚度 115.000mm结 论 合格管板中心处径向应力 = 0MPa = 0MPabcd布管区周边处径向应力 = 0MPa型 = 0MPa边缘处径向应力 = 0MPa = 0MPa 管板应力校核 单位：MPa |sr|r=0 = b 工况|sr|r=Rt = c|sr|r=R = d |sr|r=0 = 型 工况|sr|r=Rt = |sr|r=R = 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校核只有壳程设计压力,管程设计压力=0 :|-2.12| 合格只有管程设计压力,壳程设计压力=0 : =|1.62| 合格壳程设计压力,管程设计压力同时作用:|-0.50| 合格 换热管与管板连接拉脱力校核 拉脱力 q0.09 q MPa 校核 合格 重量 682.78 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太原科技大学接 管: N1, 1688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 pc0.982MPa设计温度176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0.85壳体内直径 Di1374mm壳体开孔处名义厚度n13mm壳体厚度负偏差 C10.3mm壳体腐蚀裕量 C22mm壳体材料许用应力t135.32MPa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 200mm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 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 1.2mm补强圈厚度负偏差 C1r mm接管材料许用应力t 135.32MPa补强圈许用应力t MPa开 孔 补 强 计 算非圆形开孔长直径 158.4mm开孔长径与短径之比 1 壳体计算厚度 5.8904mm接管计算厚度t 0.5535 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 158.4mm补强区有效宽度 B 316.8 mm接管有效外伸长度 h1 35.598mm接管有效内伸长度 h2 0 mm开孔削弱所需的补强面积A 933mm2壳体多余金属面积 A1 762 mm2接管多余金属面积 A2 302mm2补强区内的焊缝面积 A3 26 mm2A1+A2+A3= 1090mm2 ，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太原科技大学接 管: N2, 35610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 pc0.982MPa设计温度176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0.85壳体内直径 Di1374mm壳体开孔处名义厚度n13mm壳体厚度负偏差 C10.3mm壳体腐蚀裕量 C22mm壳体材料许用应力t135.32MPa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 250mm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 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 1.5mm补强圈厚度负偏差 C1r mm接管材料许用应力t 135.32MPa补强圈许用应力t MPa开 孔 补 强 计 算非圆形开孔长直径 343mm开孔长径与短径之比 1 壳体计算厚度 5.8904mm接管计算厚度t 1.2236 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 343mm补强区有效宽度 B 686 mm接管有效外伸长度 h1 58.566mm接管有效内伸长度 h2 0 mm开孔削弱所需的补强面积A 2020mm2壳体多余金属面积 A1 1650 mm2接管多余金属面积 A2 618mm2补强区内的焊缝面积 A3 32 mm2A1+A2+A3= 2300mm2 ，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太原科技大学接 管: N3, 3248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 pc0.799MPa设计温度165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0.85壳体内直径 Di1374mm壳体开孔处名义厚度n13mm壳体厚度负偏差 C10.3mm壳体腐蚀裕量 C22mm壳体材料许用应力t137.3MPa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 250mm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 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 1.2mm补强圈厚度负偏差 C1r mm接管材料许用应力t 137.3MPa补强圈许用应力t MPa开 孔 补 强 计 算非圆形开孔长直径 314.4mm开孔长径与短径之比 1 壳体计算厚度 4.7196mm接管计算厚度t 0.8988 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 314.4mm补强区有效宽度 B 628.8 mm接管有效外伸长度 h1 50.152mm接管有效内伸长度 h2 0 mm开孔削弱所需的补强面积A 1484mm2壳体多余金属面积 A1 1880 mm2接管多余金属面积 A2 391mm2补强区内的焊缝面积 A3 26 mm2A1+A2+A3= 2298mm2 ，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太原科技大学接 管: N4, 893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 pc0.799MPa设计温度165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0.85壳体内直径 Di1374mm壳体开孔处名义厚度n13mm壳体厚度负偏差 C10.3mm壳体腐蚀裕量 C22mm壳体材料许用应力t137.3MPa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 150mm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 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 0.4mm补强圈厚度负偏差 C1r mm接管材料许用应力t 137.3MPa补强圈许用应