SW6换热器校核源文件SW6强度校核源文件E102

过 程 设 备 强 度 计 算 书 SW6-2011固定管板换热器设计计算计算单位中航一集团航空动力控制系统研究所设 计 计 算 条 件 壳 程管 程设计压力 0.1MPa设计压力 0.3MPa设计温度 60设计温度 300壳程圆筒内径Di600 mm管箱圆筒内径Di600mm材料名称Q345R材料名称Q345R 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校核计算前端管箱筒体计算计算单位中航一集团航空动力控制系统研究所计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件筒体简图计算压力 pc 0.30MPa设计温度 t 300.00 C内径 Di 600.00mm材料 Q345R ( 板材 )试验温度许用应力 s 189.00MPa设计温度许用应力 st 153.00MPa试验温度下屈服点 ss 345.00MPa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 = = 0.59mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 8.70mm名义厚度 dn = 10.00mm重量 75.22Kg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 = 0.3750 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.80 ss = 276.00MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 13.12 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= = 4.37358MPa设计温度下计算应力 st = = 10.49MPastf 153.00MPa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6.00mm,合格前端管箱封头计算计算单位 中航一集团航空动力控制系统研究所计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件椭圆封头简图计算压力 pc 0.30MPa设计温度 t 300.00 C内径 Di 600.00mm曲面深度 hi 136.00mm材料 Q245R (板材)设计温度许用应力 st 108.00MPa试验温度许用应力 s 148.00MPa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气压试验试验压力值 pT = 1.10p= 0.3750 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力stsT 0.80 ss = 196.00MPa试验压力下封头的应力sT = = 40.32MPa校核条件sT sT校核结果合格厚度及重量计算形状系数 K = = 1.1443计算厚度 dh = = 0.95mm有效厚度 deh =dnh - C1- C2= 3.20mm最小厚度 dmin = 3.00mm名义厚度 dnh = 4.50mm结论 满足最小厚度要求重量 14.62 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 pw= = 1.00437MPa结论 合格后端管箱筒体计算计算单位中航一集团航空动力控制系统研究所计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件筒体简图计算压力 pc 0.30MPa设计温度 t 300.00 C内径 Di 600.00mm材料 Q345R ( 板材 )试验温度许用应力 s 189.00MPa设计温度许用应力 st 153.00MPa试验温度下屈服点 ss 345.00MPa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 = = 0.59mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 8.70mm名义厚度 dn = 10.00mm重量 75.22Kg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 = 0.3750 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.80 ss = 276.00MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 13.12 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= = 4.37358MPa设计温度下计算应力 st = = 10.49MPastf 153.00MPa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6.00mm,合格后端管箱封头计算计算单位 中航一集团航空动力控制系统研究所计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件椭圆封头简图计算压力 pc 0.30MPa设计温度 t 300.00 C内径 Di 600.00mm曲面深度 hi 136.00mm材料 Q245R (板材)设计温度许用应力 st 108.00MPa试验温度许用应力 s 148.00MPa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气压试验试验压力值 pT = 1.10p= 0.3750 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力stsT 0.80 ss = 196.00MPa试验压力下封头的应力sT = = 40.32MPa校核条件sT sT校核结果合格厚度及重量计算形状系数 K = = 1.1443计算厚度 dh = = 0.95mm有效厚度 deh =dnh - C1- C2= 3.20mm最小厚度 dmin = 3.00mm名义厚度 dnh = 4.50mm结论 满足最小厚度要求重量 14.62 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 pw= = 1.00437MPa结论 合格壳程圆筒计算计算单位中航一集团航空动力控制系统研究所计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件筒体简图计算压力 pc 0.10MPa设计温度 t 60.00 C内径 Di 600.00mm材料 Q345R ( 板材 )试验温度许用应力 s 189.00MPa设计温度许用应力 st 189.00MPa试验温度下屈服点 ss 345.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 1.00mm焊接接头系数 f 0.90厚度及重量计算计算厚度 d = = 0.18mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 13.70mm名义厚度 dn = 15.00mm重量 454.99Kg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 = 0.1250 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.90 ss = 310.50MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 3.11 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= = 7.59449MPa设计温度下计算应力 st = = 2.24MPastf 170.10MPa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6.00mm,合格腐蚀后带法兰固定式管板计算设计单位 中航一集团航空动力控制系统研究所设 计 计 算 条 件 简 图设计压力 ps0.1MPa设计温度 Ts 60平均金属温度 ts50装配温度 t015壳材料名称Q345R设计温度下许用应力st189MPa程平均金属温度下弹性模量 Es 1.995e+05MPa平均金属温度下热膨胀系数as1.112e-05mm/mm圆壳程圆筒内径 Di600mm壳 程 圆 筒 名义厚 度(高颈法兰取法兰颈部大小端平均值)15mm壳 程 圆 筒 有效厚 度14mm筒壳体法兰设计温度下弹性模量 1.83e+05MPa壳程圆筒内直径横截面积 A=0.25 p Di22.827e+05mm2壳程圆筒金属横截面积 As=pds ( Di+ds )2.701e+04mm2管设计压力pt0.3MPa箱材料名称: Q345R设计温度Tt300圆设计温度下弹性模量 Eh1.83e+05MPa筒管箱圆筒名义厚度(高颈法兰取法兰颈部大小端平均值)dh10mm管箱圆筒有效厚度dhe9mm管箱法兰设计温度下弹性模量 1.83e+05MPa材料名称: 0Cr18Ni10Ti管子平均温度 tt40换设计温度下管子材料许用应力114MPa设计温度下管子材料屈服应力127MPa设计温度下管子材料弹性模量 1.76e+05MPa热平均金属温度下管子材料弹性模量 1.935e+05MPa平均金属温度下管子材料热膨胀系数1.649e-05mm/mm管子外径 d5mm管管子壁厚dt2mm管子根数 n370注：换热管中心距 S15mm一根管子金属横截面积18.85mm2换热管长度 L3000mm换管子有效长度(两管板内侧间距) L2920mm管子回转半径 1.275Mm管子受压失稳当量长度3mm热系数Cr =165.4比值 2.353管子稳定许用压应力 () = MPa管管子稳定许用压应力 () =63.05MPa材料名称: 16Mn设计温度 300管设计温度下许用应力123MPa设计温度下弹性模量1.83e+05MPa管板腐蚀裕量 C2 3mm管板输入厚度dn40mm管板计算厚度 d33mm隔板槽面积 (包括拉杆和假管区面积)Ad6000mm2板管板强度削弱系数 h0.4管板刚度削弱系数 m0.4管板和管子连接型式焊接管板和管子胀接(焊接)高度l4mm管板和管子焊接(胀接)许用拉脱应力 q57MPa管材料名称: Q345R法兰厚度 180mm箱法兰外径1200mm法基本法兰力矩 5.57e+07Nmm兰管程压力操作工况下法兰力 6.177e+06Nmm法兰宽度 300mm管箱圆筒抗弯刚度(管箱圆筒材料波桑比=0.3)1.222e+07Nmm管箱圆筒常数0.024741/mm材料名称: 16Mn法兰厚度 34mm法兰外径与内径之比 2壳体法兰应力系数Y (按K查表7-9)2.963壳程圆筒抗弯刚度(壳程圆筒材料波桑比=0.3)5.013e+07Nmm壳程圆筒常数0.019831/mm螺栓材料名称35螺栓材料弹性模量 Eb1.922e+05MPa螺栓长度lb220mm螺栓总横截面积Ab1.595e+04mm2螺栓中心至FD作用位置的径向距离SD-27.5mm螺栓中心至FG作用位置的径向距离SG117.9mm螺栓中心至FT作用位置的径向距离ST58.94mm垫片材料名称非金属软垫垫片材料回弹模量 EG8800MPa垫片厚度G3mm垫片有效受压面积AG4.295e+04mm2膨胀节总体轴向刚度 0N/mm计算系数换热管束与不带膨胀节壳体刚度之比 0.2505换热管束与带膨胀节壳体刚度之比 管板开孔后面积 A1 = A - 0.25 npd 27.083e+04mm2管板布管区面积 (三角形布管) (正方形布管) 7.81e+04mm2管板布管区当量直径 315.3mm管板开孔抗弯刚度 (管板材料波桑比=0.3)6.022e+08Nmm管子加强系数 , K =2.347管束弹性基础系数11.84N/mm3系数 0.907系数 0.09846系数 0.9378系数 1.377换热器各部件边沿内力方程组系数矩阵MhHhMsHsMRH3.314e-06-6.642e-050000-6.642e-050.0027580000001.756e-06-1.259e-05-7.508e-07000-1.259e-050.001568-1.276e-05-7.232e-0500-7.508e-07-1.276e-051.552e-06-0000-7.232e-05-00.00011750000-7.95e-0700003.222e-05-0.000109905.06e-094.554e-077.508e-071.276e-05-7.508e-070换热器各部件边沿内力方程组系数矩阵换热器各部件边沿内力方程组右端载荷项rtMtrtVtMfpsps +热 ptpt +热005.06e-090000004.554e-07000.01320.0132007.508e-07000003.222e-051.276e-050.0028690.002869-0.0004005-0.0004005-7.95e-07-0.0001099-7.508e-070.00053710.0005371-0.001611-0.0016110003.616e-063.616e-06001.917e-060.0001010-0.0005923-0.00059230.0017770.0017770.0001010.020770-0.07247-0.038890.20730.2409007.666e-07-0-0-7.748e-05-7.748e-05换热器各部件边沿内力psps +热ptpt +热pt+ pspt+ ps +热Mh206.2Hh10.12Ms221.4Hs6.895MR-1820H4.273rtMt39.16rtVt-3.34Mf-2223预紧法兰力矩+热+热+热5500预紧工况换热器各部件边沿内力热+热+热-51.42-2.146-1320-32.512956-20.01536.213.085500预紧和操作工况换热器各部件边沿总内力热+热+热154.77.97-1099-25.621135-15.73575.39.7423277换热器各部件最大应力(MPa)热+热+热管板径向应力许用值15.94184.5369184.5369184.5369管板剪切应力许用值1.40461.5184.561.5184.561.5184.5壳体法兰应力许用值-4.89184.5369184.5369184.5369中部换热管应力许用值压许用值-4.99611411411411411411463.0563.0563.0563.0563.0563.05周边换热管应力许用值压许用值-4.65511434211434211434263.0563.0563.0563.0563.0563.05换热管拉脱应力许用值1.536571715717157171壳体轴向应力许用值2.359170.1510.3170.1510.3170.1510.3壳体端部总应力许用值36184.5369184.5369184.5369管箱轴向应力许用值5153459153459153459管箱端部总应力许用值1.152229.5459229.5459229.5459结论管板名义厚度40mm管板应力满足要求管板与换热管形式: 焊接管板与换热管连接拉脱应力满足要求焊或胀接高度l=4mm换热管中部换热管应力满足要求周边换热管应力满足要求壳程圆筒壳程圆筒轴向应力满足要求壳程圆筒端部壳程圆筒端部应力满足要求管箱圆筒管箱圆筒轴向应力满足要求管箱圆筒端部管箱圆筒端部应力满足要求壳体法兰壳程法兰应力满足要求管板径向弯曲应力(MPa)分布表半径(mm)热+热+热0.01-2.0754.988-2.0589.967-2.00714.95-1.92319.92-1.80624.9-1.65429.88-1.46934.86-1.2539.84-0.996344.82-0.708349.79-0.385754.77-0.0282659.750.364264.730.791969.711.25574.691.75379.672.28884.642.85789.623.46394.64.10496.584.3798.574.641100.64.917102.55.2104.55.487106.55.781108.56.08110.56.384112.56.694114.47.009116.47.329118.47.655120.47.986管板径向弯曲应力(MPa)分布表续半径(mm)热+热+热122.48.322124.48.664126.49.01128.39.362130.39.718132.310.08134.310.45136.310.82138.311.19140.211.57142.211.96144.212.34146.212.74148.213.13150.213.53153.914.3157.715.08157.76.031193.38.322228.88.86264.48.0933006.256管板径向膜应力(MPa)分布表半径(mm)热+热+热157.7-0.8637157.7-0.3455193.3-0.4061228.8-0.4407264.4-0.4623换热管束轴向应力(MPa)分布表半径(mm)热+热+热0.01-4.9964.988-4.9979.967-514.95-5.00419.92-5.00924.9-5.01529.88-5.02334.86-5.03239.84-5.04244.82-5.05249.79-5.06354.77-5.07459.75-5.08464.73-5.09469.71-5.10374.69-5.1179.67-5.11684.64-5.11989.62-5.11994.6-5.11696.58-5.11498.57-5.111100.6-5.107102.5-5.103104.5-5.098106.5-5.091108.5-5.085110.5-5.077112.5-5.068114.4-5.058116.4-5.047118.4-5.035120.4-5.022换热管束轴向应力(MPa)分布表续半径(mm)热+热+热122.4-5.008124.4-4.992126.4-4.976128.3-4.957130.3-4.938132.3-4.917134.3-4.895136.3-4.871138.3-4.845140.2-4.818142.2-4.789144.2-4.758146.2-4.726148.2-4.691150.2-4.655153.9-4.581157.7-4.499换热管内压计算计算单位中航一集团航空动力控制系统研究所计算条件换热管简图计算压力 Pc 0.30MPa设计温度 t 300.00 C外径 Do 5.00mm材料 0Cr18Ni10Ti ( 管材 )试验温度许用应力 s 137.00MPa设计温度许用应力 st 114.00MPa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 = = 0.01mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 2.00mm名义厚度 dn = 2.00mm重量 0.44Kg压力及应力计算最大允许工作压力 Pw= = 152.00000MPa设计温度下计算应力 st = = 0.23MPastf 114.00MPa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中航一集团航空动力控制系统研究所计算条件换热管简图计算压力 Pc -0.10MPa设计温度 t 300.00 C外径 D 5.00mm材料名称 0Cr18Ni10Ti (管材)试验温度许用应力 s 137.00MPa设计温度许用应力 st 114.00MPa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 = 0.03mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 2.00mm名义厚度 dn = 2.00mm外压计算长度 L L= 3000.00mm外径 Do Do= 5.00mmL/Do 600.00Do/de 2.50A 值 A= 0.1000000B 值 B= 124.49MPa重量 0.44 kg压力计算许用外压力当时， = 88.56000MPa当时，=结论 换热管外压计算合格腐蚀前带法兰固定式管板计算设计单位 中航一集团航空动力控制系统研究所设 计 计 算 条 件 简 图设计压力 ps0.1MPa设计温度 Ts 60平均金属温度 ts50装配温度 t015壳材料名称Q345R设计温度下许用应力st189MPa程平均金属温度下弹性模量 Es 1.995e+05MPa平均金属温度下热膨胀系数as1.112e-05mm/mm圆壳程圆筒内径 Di600mm壳 程 圆 筒 名义厚 度(高颈法兰取法兰颈部大小端平均值)15mm壳 程 圆 筒 有效厚 度15mm筒壳体法兰设计温度下弹性模量 1.83e+05MPa壳程圆筒内直径横截面积 A=0.25 p Di22.827e+05mm2壳程圆筒金属横截面积 As=pds ( Di+ds )2.898e+04mm2管设计压力pt0.3MPa箱材料名称: Q345R设计温度Tt300圆设计温度下弹性模量 Eh1.83e+05MPa筒管箱圆筒名义厚度(高颈法兰取法兰颈部大小端平均值)dh10mm管箱圆筒有效厚度dhe10mm管箱法兰设计温度下弹性模量 1.83e+05MPa材料名称: 0Cr18Ni10Ti管子平均温度 tt40换设计温度下管子材料许用应力114MPa设计温度下管子材料屈服应力127MPa设计温度下管子材料弹性模量 1.76e+05MPa热平均金属温度下管子材料弹性模量 1.935e+05MPa平均金属温度下管子材料热膨胀系数1.649e-05mm/mm管子外径 d5mm管管子壁厚dt2mm管子根数 n370注：换热管中心距 S15mm一根管子金属横截面积18.85mm2换热管长度 L3000mm换管子有效长度(两管板内侧间距) L2920mm管子回转半径 1.275Mm管子受压失稳当量长度3mm热系数Cr =165.4比值 2.353管子稳定许用压应力 () = MPa管管子稳定许用压应力 () =63.05MPa材料名称: 16Mn设计温度 300管设计温度下许用应力123MPa设计温度下弹性模量1.83e+05MPa管板腐蚀裕量 C2 0mm管板输入厚度dn40mm管板计算厚度 d33mm隔板槽面积 (包括拉杆和假管区面积)Ad6000mm2板管板强度削弱系数 h0.4管板刚度削弱系数 m0.4管板和管子连接型式焊接管板和管子胀接(焊接)高度l4mm管板和管子焊接(胀接)许用拉脱应力 q57MPa管材料名称: Q345R法兰厚度 180mm箱法兰外径1200mm法基本法兰力矩 5.57e+07Nmm兰管程压力操作工况下法兰力 6.177e+06Nmm法兰宽度 300mm管箱圆筒抗弯刚度(管箱圆筒材料波桑比=0.3)1.676e+07Nmm管箱圆筒常数0.023471/mm材料名称: 16Mn法兰厚度 34mm法兰外径与内径之比 2壳体法兰应力系数Y (按K查表7-9)2.963壳程圆筒抗弯刚度(壳程圆筒材料波桑比=0.3)6.166e+07Nmm壳程圆筒常数0.019161/mm螺栓材料名称35螺栓材料弹性模量 Eb1.922e+05MPa螺栓长度lb217mm螺栓总横截面积Ab1.595e+04mm2螺栓中心至FD作用位置的径向距离SD-27.5mm螺栓中心至FG作用位置的径向距离SG117.9mm螺栓中心至FT作用位置的径向距离ST58.94mm垫片材料名称非金属软垫垫片材料回弹模量 EG8800MPa垫片厚度G3mm垫片有效受压面积AG4.295e+04mm2膨胀节总体轴向刚度 0N/mm计算系数换热管束与不带膨胀节壳体刚度之比 0.2334换热管束与带膨胀节壳体刚度之比 管板开孔后面积 A1 = A - 0.25 npd 27.083e+04mm2管板布管区面积 (三角形布管) (正方形布管) 7.81e+04mm2管板布管区当量直径 315.3mm管板开孔抗弯刚度 (管板材料波桑比=0.3)6.022e+08Nmm管子加强系数 , K =2.347管束弹性基础系数11.84N/mm3系数 0.907系数 0.09846系数 0.9462系数 1.358换热器各部件边沿内力方程组系数矩阵MhHhMsHsMRH2.548e-06-5.372e-050000-5.372e-050.0023630000001.597e-06-9.322e-06-7.508e-07000-9.322e-060.001442-1.276e-05-7.232e-0500-7.508e-07-1.276e-051.552e-06-0000-7.232e-05-00.00011750000-7.95e-0700003.008e-05-0.000109905.06e-094.554e-077.508e-071.276e-05-7.508e-070换热器各部件边沿内力方程组系数矩阵换热器各部件边沿内力方程组右端载荷项rtMtrtVtMfpsps +热 ptpt +热005.06e-090000004.554e-07000.01180.0118007.508e-07000003.008e-051.276e-050.0026770.002677-0.0003738-0.0003738-7.95e-07-0.0001099-7.508e-070.00053710.0005371-0.001611-0.0016110003.616e-063.616e-06001.917e-060.0001010-0.0005923-0.00059230.0017770.0017770.0001010.020730-0.07241-0.038830.20770.2413007.665e-07-0-0-7.653e-05-7.653e-05换热器各部件边沿内力psps +热ptpt +热pt+ pspt+ ps +热Mh228.3Hh10.62Ms247.6Hs7.349MR-1807H4.552rtMt40.31rtVt-3.256Mf-2242预紧法兰力矩+热+热+热5519预紧工况换热器各部件边沿内力热+热+热-64.12-2.521-1472-34.752820-21.38509.812.515519预紧和操作工况换热器各部件边沿总内力热+热+热164.28.096-1224-27.41013-16.83550.19.2543277换热器各部件最大应力(MPa)热+热+热管板径向应力许