SW6换热器校核源文件SW6强度校核源文件E202

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 0.1MPa设计温度 60设计温度 250壳程圆筒内径Di725 mm管箱圆筒内径Di725mm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 0.10MPa设计温度 t 250.00 C内径 Di 725.00mm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 167.00MPa试验温度下屈服点 ss 345.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 2.00mm焊接接头系数 f 1.00厚度及重量计算计算厚度 d = = 0.22mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 8.70mm名义厚度 dn = 11.00mm重量 99.83Kg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 = 0.1250 (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 = = 5.27 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= = 3.96047MPa设计温度下计算应力 st = = 4.22MPastf 167.00MPa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9.00mm,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 0.10MPa设计温度 t 250.00 C内径 Di 725.00mm曲面深度 hi 164.00mm材料 Q345R (板材)设计温度许用应力 st 157.00MPa试验温度许用应力 s 185.00MPa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= 0.1250 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力stsT 0.80 ss = 260.00MPa试验压力下封头的应力sT = = 2.81MPa校核条件sT sT校核结果合格厚度及重量计算形状系数 K = = 1.1476计算厚度 dh = = 0.27mm有效厚度 deh =dnh - C1- C2= 18.70mm最小厚度 dmin = 3.00mm名义厚度 dnh = 20.00mm结论 满足最小厚度要求重量 97.47 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 pw= = 6.97882MPa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 0.10MPa设计温度 t 250.00 C内径 Di 725.00mm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 111.00MPa试验温度下屈服点 ss 235.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 2.00mm焊接接头系数 f 1.00厚度及重量计算计算厚度 d = = 0.33mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 17.70mm名义厚度 dn = 20.00mm重量 183.72Kg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 = 0.1250 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.80 ss = 188.00MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 2.62 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= = 5.29070MPa设计温度下计算应力 st = = 2.10MPastf 111.00MPa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9.00mm,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 0.10MPa设计温度 t 250.00 C内径 Di 725.00mm曲面深度 hi 164.00mm材料 Q345R (板材)设计温度许用应力 st 157.00MPa试验温度许用应力 s 185.00MPa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= 0.1250 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力stsT 0.80 ss = 260.00MPa试验压力下封头的应力sT = = 2.81MPa校核条件sT sT校核结果合格厚度及重量计算形状系数 K = = 1.1476计算厚度 dh = = 0.27mm有效厚度 deh =dnh - C1- C2= 18.70mm最小厚度 dmin = 3.00mm名义厚度 dnh = 20.00mm结论 满足最小厚度要求重量 97.47 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 pw= = 6.97882MPa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 725.00mm材料 Q345R ( 板材 )试验温度许用应力 s 185.00MPa设计温度许用应力 st 185.00MPa试验温度下屈服点 ss 325.00MPa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 = = 0.20mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 18.70mm名义厚度 dn = 20.00mm重量 367.45Kg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 = 292.50MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 2.49 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= = 9.30348MPa设计温度下计算应力 st = = 1.99MPastf 185.00MPa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8.00mm,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 ts30装配温度 t015壳材料名称Q345R设计温度下许用应力st185MPa程平均金属温度下弹性模量 Es 2.005e+05MPa平均金属温度下热膨胀系数as1.098e-05mm/mm圆壳程圆筒内径 Di725mm壳 程 圆 筒 名义厚 度(高颈法兰取法兰颈部大小端平均值)20mm壳 程 圆 筒 有效厚 度19mm筒壳体法兰设计温度下弹性模量 1.88e+05MPa壳程圆筒内直径横截面积 A=0.25 p Di24.128e+05mm2壳程圆筒金属横截面积 As=pds ( Di+ds )4.441e+04mm2管设计压力pt0.1MPa箱材料名称: Q345R设计温度Tt250圆设计温度下弹性模量 Eh1.88e+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)dh11mm管箱圆筒有效厚度dhe9mm管箱法兰设计温度下弹性模量 1.88e+05MPa材料名称: 0Cr18Ni10Ti管子平均温度 tt100换设计温度下管子材料许用应力122MPa设计温度下管子材料屈服应力135MPa设计温度下管子材料弹性模量 1.79e+05MPa热平均金属温度下管子材料弹性模量 1.89e+05MPa平均金属温度下管子材料热膨胀系数1.684e-05mm/mm管子外径 d9mm管管子壁厚dt2mm管子根数 n764注：换热管中心距 S10mm一根管子金属横截面积43.98mm2换热管长度 L1100mm换管子有效长度(两管板内侧间距) L880mm管子回转半径 2.574Mm管子受压失稳当量长度3mm热系数Cr =161.8比值 1.166管子稳定许用压应力 () = MPa管管子稳定许用压应力 () =67.26MPa材料名称: Q345R设计温度 250管设计温度下许用应力133MPa设计温度下弹性模量1.88e+05MPa管板腐蚀裕量 C2 3mm管板输入厚度dn110mm管板计算厚度 d100.7mm隔板槽面积 (包括拉杆和假管区面积)Ad2e+04mm2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胀接，开槽管板和管子胀接(焊接)高度l50mm管板和管子焊接(胀接)许用拉脱应力 q4MPa管材料名称: Q345R法兰厚度 120mm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 2.059e+06Nmm法兰宽度 237.5mm管箱圆筒抗弯刚度(管箱圆筒材料波桑比=0.3)1.255e+07Nmm管箱圆筒常数0.02251/mm材料名称: Q345R法兰厚度 99.7mm法兰外径与内径之比 1.655壳体法兰应力系数Y (按K查表7-9)4.028壳程圆筒抗弯刚度(壳程圆筒材料波桑比=0.3)1.259e+08Nmm壳程圆筒常数0.015491/mm螺栓材料名称35螺栓材料弹性模量 Eb1.937e+05MPa螺栓长度lb225.7mm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 0.7133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 23.756e+04mm2管板布管区面积 (三角形布管) (正方形布管) 8.616e+04mm2管板布管区当量直径 331.2mm管板开孔抗弯刚度 (管板材料波桑比=0.3)1.758e+10Nmm管子加强系数 , K =2.057管束弹性基础系数167.5N/mm3系数 0.4359系数 0.8946系数 0.2769系数 3.77换热器各部件边沿内力方程组系数矩阵MhHhMsHsMRH3.568e-06-7.704e-050000-7.704e-050.0036260000005.6e-07-1.419e-05-4.731e-08000-1.419e-050.001225-2.358e-06-3.919e-0500-4.731e-08-2.358e-067.513e-08-0000-3.919e-05-05.556e-050000-2.617e-0800002.855e-05-5.081e-0602.713e-081.628e-064.731e-082.358e-06-4.731e-080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002.713e-080000001.628e-06000.0062110.006211004.731e-08000002.855e-052.358e-060.0030420.003042-0.000108-0.000108-2.617e-08-5.081e-06-4.731e-083.247e-053.247e-05-3.247e-05-3.247e-05000-1.959e-06-1.959e-06-0-07.639e-084.757e-060-3.536e-05-3.536e-053.536e-053.536e-054.757e-060.0014270-0.006530.55080.0056210.563008.771e-08-0-0-3.12e-05-3.12e-05换热器各部件边沿内力psps +热ptpt +热pt+ pspt+ ps +热MhHhMsHsMRHrtMtrtVtMf预紧法兰力矩+热+热+热预紧工况换热器各部件边沿内力热+热+热预紧和操作工况换热器各部件边沿总内力热+热+热换热器各部件最大应力(MPa)热+热+热管板径向应力许用值199.5399199.5399199.5399管板剪切应力许用值66.5199.566.5199.566.5199.5壳体法兰应力许用值199.5399199.5399199.5399中部换热管应力许用值压许用值12212212212212212267.2667.2667.2667.2667.2667.26周边换热管应力许用值压许用值12236612236612236667.2667.2667.2667.2667.2667.26换热管拉脱应力许用值444444壳体轴向应力许用值185555185555185555壳体端部总应力许用值199.5399199.5399199.5399管箱轴向应力许用值167501167501167501管箱端部总应力许用值250.5501250.5501250.5501结论管板名义厚度110mm管板应力满足要求管板与换热管形式: 胀接，开槽管板与换热管连接拉脱应力满足要求焊或胀接高度l=50mm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0.015.23910.4715.720.9326.1631.3936.6241.8447.0752.357.5362.7667.9973.2278.4583.6888.9194.1499.37101.6103.7105.9108.1110.3112.5114.7116.9119.1121.2123.4125.6127.8管板径向弯曲应力(MPa)分布表续半径(mm)热+热+热130132.2134.4136.6138.7140.9143.1145.3147.5149.7151.9154156.2158.4160.6163.1165.6165.6214.8264.1313.3362.5管板径向膜应力(MPa)分布表半径(mm)热+热+热165.6165.6214.8264.1313.3换热管束轴向应力(MPa)分布表半径(mm)热+热+热0.015.23910.4715.720.9326.1631.3936.6241.8447.0752.357.5362.7667.9973.2278.4583.6888.9194.1499.37101.6103.7105.9108.1110.3112.5114.7116.9119.1121.2123.4125.6127.8换热管束轴向应力(MPa)分布表续半径(mm)热+热+热130132.2134.4136.6138.7140.9143.1145.3147.5149.7151.9154156.2158.4160.6163.1165.6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 0.10MPa设计温度 t 250.00 C外径 Do 9.00mm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 122.00MPa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 = = 0.00mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 2.00mm名义厚度 dn = 2.00mm重量 0.38Kg压力及应力计算最大允许工作压力 Pw= = 69.71429MPa设计温度下计算应力 st = = 0.17MPastf 122.00MPa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 250.00 C外径 D 9.00mm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 122.00MPa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 = 0.04mm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= 1100.00mm外径 Do Do= 9.00mmL/Do 122.22Do/de 4.50A 值 A= 0.0691979B 值 B= 123.42MPa重量 0.38 kg压力计算许用外压力当时， = 53.99777MPa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 ts30装配温度 t015壳材料名称Q345R设计温度下许用应力st185MPa程平均金属温度下弹性模量 Es 2.005e+05MPa平均金属温度下热膨胀系数as1.098e-05mm/mm圆壳程圆筒内径 Di725mm壳 程 圆 筒 名义厚 度(高颈法兰取法兰颈部大小端平均值)20mm壳 程 圆 筒 有效厚 度20mm筒壳体法兰设计温度下弹性模量 1.88e+05MPa壳程圆筒内直径横截面积 A=0.25 p Di24.128e+05mm2壳程圆筒金属横截面积 As=pds ( Di+ds )4.681e+04mm2管设计压力pt0.1MPa箱材料名称: Q345R设计温度Tt250圆设计温度下弹性模量 Eh1.88e+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)dh11mm管箱圆筒有效厚度dhe11mm管箱法兰设计温度下弹性模量 1.88e+05MPa材料名称: 0Cr18Ni10Ti管子平均温度 tt100换设计温度下管子材料许用应力122MPa设计温度下管子材料屈服应力135MPa设计温度下管子材料弹性模量 1.79e+05MPa热平均金属温度下管子材料弹性模量 1.89e+05MPa平均金属温度下管子材料热膨胀系数1.684e-05mm/mm管子外径 d9mm管管子壁厚dt2mm管子根数 n764注：换热管中心距 S10mm一根管子金属横截面积43.98mm2换热管长度 L1100mm换管子有效长度(两管板内侧间距) L880mm管子回转半径 2.574Mm管子受压失稳当量长度3mm热系数Cr =161.8比值 1.166管子稳定许用压应力 () = MPa管管子稳定许用压应力 () =67.26MPa材料名称: Q345R设计温度 250管设计温度下许用应力133MPa设计温度下弹性模量1.88e+05MPa管板腐蚀裕量 C2 0mm管板输入厚度dn110mm管板计算厚度 d100.7mm隔板槽面积 (包括拉杆和假管区面积)Ad2e+04mm2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胀接，开槽管板和管子胀接(焊接)高度l50mm管板和管子焊接(胀接)许用拉脱应力 q4MPa管材料名称: Q345R法兰厚度 120mm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 2.059e+06Nmm法兰宽度 237.5mm管箱圆筒抗弯刚度(管箱圆筒材料波桑比=0.3)2.291e+07Nmm管箱圆筒常数0.020361/mm材料名称: Q345R法兰厚度 99.7mm法兰外径与内径之比 1.655壳体法兰应力系数Y (按K查表7-9)4.028壳程圆筒抗弯刚度(壳程圆筒材料波桑比=0.3)1.469e+08Nmm壳程圆筒常数0.01511/mm螺栓材料名称35螺栓材料弹性模量 Eb1.937e+05MPa螺栓长度lb222.7mm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 0.6767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 23.756e+04mm2管板布管区面积 (三角形布管) (正方形布管) 8.616e+04mm2管板布管区当量直径 331.2mm管板开孔抗弯刚度 (管板材料波桑比=0.3)1.758e+10Nmm管子加强系数 , K =2.057管束弹性基础系数167.5N/mm3系数 0.4359系数 0.8946系数 0.3538系数 3.687换热器各部件边沿内力方程组系数矩阵MhHhMsHsMRH2.171e-06-5.103e-050000-5.103e-050.0027170000004.983e-07-1.258e-05-4.731e-08000-1.258e-050.001146-2.358e-06-3.919e-0500-4.731e-08-2.358e-067.513e-08-0000-3.919e-05-05.556e-050000-2.617e-0800002.712e-05-5.081e-0602.713e-081.628e-064.731e-082.358e-06-4.731e-080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002.713e-080000001.628e-06000.005010.00501004.731e-08000002.712e-052.358e-060.002890.00289-0.0001026-0.0001026-2.617e-08-5.081e-06-4.731e-083.247e-053.247e-05-3.247e-05-3.247e-05000-1.959e-06-1.959e-06-0-07.639e-084.757e-060-3.536e-05-3.536e-053.536e-053.536e-054.757e-060.0014210-0.006510.55090.0056430.563008.756e-08-0-0-3.083e-05-3.083e-05换热器各部件边沿内力psps +热ptpt +热pt+ pspt+ ps +热MhHhMsHsMRHrtMtrtVtMf预紧法兰力矩+热+热+热预紧工况换热器各部件边沿内力热+热+热预紧和操作工况换热器各部件边沿总内力热+热+热换热器各部件最大应力(MPa)热+热+热管板径向应力许用值199.5399199.5399199.5399管板剪切应力许用值66.5199.566.5199.566.5199.5壳体法兰应力许用值199.5399199.5399199.5399中部换热管应力许用值压许用值