E0209换热器E0209校核说明书

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 太原科技大学设 计 计 算 条 件 壳 程管 程设计压力 0.112MPa设计压力 0.142MPa设计温度 50设计温度 90壳程圆筒内径Di500 mm管箱圆筒内径Di500mm材料名称Q245R材料名称Q245R 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开孔补强设计计算管板校核计算前端管箱筒体计算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 0.14MPa设计温度 t 90.00 C内径 Di 500.00mm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 147.12MPa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 = = 0.28mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 4.70mm名义厚度 dn = 7.00mm重量 56.01Kg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 = 0.1590 (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 = = 10.04 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= = 2.32916MPa设计温度下计算应力 st = = 7.62MPastf 125.06MPa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7.00mm,合格前端管箱封头计算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 0.14MPa设计温度 t 90.00 C内径 Di 500.00mm曲面深度 hi 125.00mm材料 Q245R (板材)设计温度许用应力 st 147.12MPa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= 0.1590 (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 = = 12.69MPa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 = = 0.28mm有效厚度 deh =dnh - C1- C2= 3.70mm最小厚度 dmin = 3.00mm名义厚度 dnh = 6.00mm结论 满足最小厚度要求重量 14.58 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 Pw= = 1.84401MPa结论 合格后端管箱筒体计算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 0.14MPa设计温度 t 90.00 C内径 Di 500.00mm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 147.12MPa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 = = 0.28mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 4.70mm名义厚度 dn = 7.00mm重量 29.76Kg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 = 0.1590 (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 = = 10.04 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= = 2.32916MPa设计温度下计算应力 st = = 7.62MPastf 125.06MPa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7.00mm,合格后端管箱封头计算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 0.14MPa设计温度 t 90.00 C内径 Di 500.00mm曲面深度 hi 125.00mm材料 Q245R (板材)设计温度许用应力 st 147.12MPa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= 0.1590 (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 = = 12.69MPa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 = = 0.28mm有效厚度 deh =dnh - C1- C2= 3.70mm最小厚度 dmin = 3.00mm名义厚度 dnh = 6.00mm结论 满足最小厚度要求重量 14.58 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 Pw= = 1.84401MPa结论 合格壳程圆筒计算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 0.11MPa设计温度 t 50.00 C内径 Di 500.00mm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 147.62MPa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 = = 0.22mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 4.70mm名义厚度 dn = 7.00mm重量 262.56Kg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 = 0.1270 (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 = = 8.02 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= = 2.33708MPa设计温度下计算应力 st = = 6.01MPastf 125.48MPa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7.00mm,合格开孔补强计算计算单位太原科技大学接管: N1, 2738计算方法: GB150.3-2011分析法设 计 条 件简 图计算压力 pc0.142MPa设计温度90筒体材料名称Q245R筒体材料类型板材筒体内直径 Di500mm筒体开孔处名义厚度n7mm筒体厚度负偏差 C10.3mm筒体腐蚀裕量 C22mm筒体材料许用应力t147.12MPa接管材料名称20(GB8163)接管材料类型管材接管实际外伸长度250mm接管厚度负偏差 C1t 1.2mm接管腐蚀裕量C2t2mm接管材料许用应力t147.62MPa开 孔 补 强 计 算筒体中面直径D=Di+e+2Cs 509.30mm接管中面直径d=do-et 268.20mm筒体有效厚度e=n- C1 -C2 4.70mm接管有效厚度et =nt-C1t -C2t 4.80mm筒体计算厚度 =pD 0.25mm接管计算厚度t=pd 0.13mm2t2t筒体厚度校核结论 合格接管厚度校核结论 合格筒体补强最小长度l 59.2mm接管补强最小长度lt 46.7mm开孔率=d/D 0.527接管补强长度校核结论 合格参数et /e 1.021参数 =d/(De)0.5 5.482等效薄膜应力集中系数Km 4.323等效总应力集中系数K 5.985等效薄膜应力S=KmpD 33.26MPa等效总应力S=KpD 46.04MPa2e2e等效薄膜应力许用值 323.67MPa等效总应力许用值 382.52MPa等效薄膜应力校核结论 合格等效总应力校核结论 合格结论: 合格开孔补强计算计算单位太原科技大学接 管: N2, 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 pc0.142MPa设计温度90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 Di500mm壳体开孔处名义厚度n7mm壳体厚度负偏差 C10.3mm壳体腐蚀裕量 C22mm壳体材料许用应力t147.12MPa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 147.62MPa补强圈许用应力t MPa开 孔 补 强 计 算非圆形开孔长直径 87.8mm开孔长径与短径之比 1 壳体计算厚度 0.284mm接管计算厚度t 0.0399 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 87.8mm补强区有效宽度 B 175.6 mm接管有效外伸长度 h1 16.23mm接管有效内伸长度 h2 0 mm开孔削弱所需的补强面积A 25mm2壳体多余金属面积 A1 388 mm2接管多余金属面积 A2 18mm2补强区内的焊缝面积 A3 5 mm2A1+A2+A3= 411mm2 ，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分析法设 计 条 件简 图计算压力 pc0.112MPa设计温度50筒体材料名称Q245R筒体材料类型板材筒体内直径 Di500mm筒体开孔处名义厚度n7mm筒体厚度负偏差 C10.3mm筒体腐蚀裕量 C22mm筒体材料许用应力t147.62MPa接管材料名称20(GB8163)接管材料类型管材接管实际外伸长度250mm接管厚度负偏差 C1t 1.2mm接管腐蚀裕量C2t2mm接管材料许用应力t150.12MPa开 孔 补 强 计 算筒体中面直径D=Di+e+2Cs 509.30mm接管中面直径d=do-et 319.20mm筒体有效厚度e=n- C1 -C2 4.70mm接管有效厚度et =nt-C1t -C2t 4.80mm筒体计算厚度 =pD 0.19mm接管计算厚度t=pd 0.12mm2t2t筒体厚度校核结论 合格接管厚度校核结论 合格筒体补强最小长度l 59.2mm接管补强最小长度lt 50.9mm开孔率=d/D 0.627接管补强长度校核结论 合格参数et /e 1.021参数 =d/(De)0.5 6.524等效薄膜应力集中系数Km 4.828等效总应力集中系数K 6.823等效薄膜应力S=KmpD 29.30MPa等效总应力S=KpD 41.40MPa2e2e等效薄膜应力许用值 324.77MPa等效总应力许用值 383.83MPa等效薄膜应力校核结论 合格等效总应力校核结论 合格结论: 合格开孔补强计算计算单位太原科技大学接管: N4, 3258计算方法: GB150.3-2011分析法设 计 条 件简 图计算压力 pc0.112MPa设计温度50筒体材料名称Q245R筒体材料类型板材筒体内直径 Di500mm筒体开孔处名义厚度n7mm筒体厚度负偏差 C10.3mm筒体腐蚀裕量 C22mm筒体材料许用应力t147.62MPa接管材料名称20(GB8163)接管材料类型管材接管实际外伸长度250mm接管厚度负偏差 C1t 1.2mm接管腐蚀裕量C2t2mm接管材料许用应力t150.12MPa开 孔 补 强 计 算筒体中面直径D=Di+e+2Cs 509.30mm接管中面直径d=do-et 320.20mm筒体有效厚度e=n- C1 -C2 4.70mm接管有效厚度et =nt-C1t -C2t 4.80mm筒体计算厚度 =pD 0.19mm接管计算厚度t=pd 0.12mm2t2t筒体厚度校核结论 合格接管厚度校核结论 合格筒体补强最小长度l 59.2mm接管补强最小长度lt 51.0mm开孔率=d/D 0.629接管补强长度校核结论 合格参数et /e 1.021参数 =d/(De)0.5 6.545等效薄膜应力集中系数Km 4.838等效总应力集中系数K 6.841等效薄膜应力S=KmpD 29.36MPa等效总应力S=KpD 41.51MPa2e2e等效薄膜应力许用值 324.77MPa等效总应力许用值 383.83MPa等效薄膜应力校核结论 合格等效总应力校核结论 合格结论: 合格腐蚀后带法兰固定式管板计算设计单位太原科技大学设 计 计 算 条 件 简 图设计压力 ps0.112MPa设计温度 Ts 50平均金属温度 ts23装配温度 t015壳材料名称Q245R设计温度下许用应力st147.6MPa程平均金属温度下弹性模量 Es 2.008e+05MPa平均金属温度下热膨胀系数as1.093e-05mm/mm圆壳程圆筒内径 Di500mm壳 程 圆 筒 名义厚 度(高颈法兰取法兰颈部大小端平均值)7mm壳 程 圆 筒 有效厚 度5mm筒壳体法兰设计温度下弹性模量 1.975e+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 )7933mm2管设计压力pt0.142MPa箱材料名称: Q245R设计温度Tt90圆设计温度下弹性模量 Eh2.01e+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)dh7mm管箱圆筒有效厚度dhe5mm管箱法兰设计温度下弹性模量 1.975e+05MPa材料名称: 16Mn管子平均温度 tt76.1换设计温度下管子材料许用应力181MPa设计温度下管子材料屈服应力293.8MPa设计温度下管子材料弹性模量 1.975e+05MPa热平均金属温度下管子材料弹性模量 1.982e+05MPa平均金属温度下管子材料热膨胀系数1.133e-05mm/mm管子外径 d19mm管管子壁厚dt2mm管子根数 n245注：换热管中心距 S25mm一根管子金属横截面积106.8mm2换热管长度 L3000mm换管子有效长度(两管板内侧间距) L2960mm管子回转半径 6.052Mm管子受压失稳当量长度590mm热系数Cr =115.2比值 97.49管子稳定许用压应力 () = MPa管管子稳定许用压应力 () =84.73MPa材料名称: Q245R设计温度 90管设计温度下许用应力141MPa设计温度下弹性模量1.975e+05MPa管板腐蚀裕量 C2 4mm管板输入厚度dn20mm管板计算厚度 d15.7mm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管板和管子连接型式焊接管板和管子胀接(焊接)高度l3mm管板和管子焊接(胀接)许用拉脱应力 q90.5MPa管材料名称: Q245R法兰厚度 32mm箱法兰外径615mm法基本法兰力矩 4.07e+06Nmm兰管程压力操作工况下法兰力 1.089e+06Nmm法兰宽度 57.5mm管箱圆筒抗弯刚度(管箱圆筒材料波桑比=0.3)2.301e+06Nmm管箱圆筒常数0.036361/mm材料名称: Q245R法兰厚度 19.7mm法兰外径与内径之比 1.23壳体法兰应力系数Y (按K查表7-9)9.498壳程圆筒抗弯刚度(壳程圆筒材料波桑比=0.3)2.299e+06Nmm壳程圆筒常数0.036361/mm螺栓材料名称20螺栓材料弹性模量 Eb1.985e+05MPa螺栓长度lb58.7mm螺栓总横截面积Ab3007mm2螺栓中心至FD作用位置的径向距离SD33mm螺栓中心至FG作用位置的径向距离SG36.5mm螺栓中心至FT作用位置的径向距离ST34.75mm垫片材料名称非金属软垫垫片材料回弹模量 EG1.6e+04MPa垫片厚度G3mm垫片有效受压面积AG5575mm2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 3.255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 26.315e+04mm2管板布管区面积 (三角形布管) (正方形布管) 1.326e+05mm2管板布管区当量直径 410.9mm管板开孔抗弯刚度 (管板材料波桑比=0.3)6.999e+07Nmm管子加强系数 , K =6.404管束弹性基础系数26.43N/mm3系数 0.4762系数 0.4144系数 4.448系数 8.662换热器各部件边沿内力方程组系数矩阵MhHhMsHsMRH1.42e-05-0.00012840000-0.00012840.0052890000002.16e-05-6.966e-05-9.632e-06000-6.966e-050.005771-9.487e-05-0.000311500-9.632e-06-9.487e-052.871e-05-0000-0.0003115-00.00041680000-1.987e-0500007.468e-05-0.000864302.247e-063.596e-059.632e-069.487e-05-9.632e-060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002.247e-060000003.596e-05000.0066350.006635009.632e-06000007.468e-059.487e-050.0065610.006561-0.0008953-0.0008953-1.987e-05-0.0008643-9.632e-060.0018870.001887-0.002392-0.0023920006.978e-056.978e-05002.348e-050.00087020-0.001988-0.0019880.002520.002520.00087020.043230-0.077220.81830.087120.9827001.203e-05003.016e-053.016e-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211.5423211.5423211.5423管板剪切应力许用值70.5211.570.5211.570.5211.5壳体法兰应力许用值211.5423211.5423211.5423中部换热管应力许用值压许用值18118118118118118184.7384.7384.7384.7384.7384.73周边换热管应力许用值压许用值18154318154318154384.7384.7384.7384.7384.7384.73换热管拉脱应力许用值90.5271.590.5271.590.5271.5壳体轴向应力许用值125.5376.4125.5376.4125.5376.4壳体端部总应力许用值211.5423211.5423211.5423管箱轴向应力许用值147.1441.4147.1441.4147.1441.4管箱端部总应力许用值220.7441.4220.7441.4220.7441.4结论管板名义厚度20mm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=3mm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0.016.49712.9819.4725.9632.4538.9345.4251.9158.464.8871.3777.8684.3590.8397.32103.8110.3116.8123.3125.8128.2130.7133.2135.7138.2140.7143.2145.7148.2150.6153.1155.6管板径向弯曲应力(MPa)分布表续半径(mm)热+热+热158.1160.6163.1165.6168.1170.6173175.5178180.5183185.5188190.5193199.2205.5205.5216.6227.7238.9250管板径向膜应力(MPa)分布表半径(mm)热+热+热205.5205.5216.6227.7238.9换热管束轴向应力(MPa)分布表半径(mm)热+热+热0.016.49712.9819.4725.9632.4538.9345.4251.9158.464.8871.3777.8684.3590.8397.32103.8110.3116.8123.3125.8128.2130.7133.2135.7138.2140.7143.2145.7148.2150.6153.1155.6换热管束轴向应力(MPa)分布表续半径(mm)热+热+热158.1160.6163.1165.6168.1170.6173175.5178180.5183185.5188190.5193199.2205.5换热管内压计算计算单位太原科技大学计算条件换热管简图计算压力 Pc 0.14MPa设计温度 t 90.00 C内径 Di 15.00mm材料 16Mn ( 管材 )试验温度许用应力 s 181.00MPa设计温度许用应力 st 181.00MPa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 2.52Kg压力及应力计算最大允许工作压力 Pw= = 42.58823MPa设计温度下计算应力 st = = 0.60MPastf 181.00MPa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太原科技大学计算条件换热管简图计算压力 Pc -0.11MPa设计温度 t 90.00 C内径 Di 15.00mm材料名称 16Mn (管材)试验温度许用应力 s 181.00MPa设计温度许用应力 st 181.00MPa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 = 0.11mm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= Di+2dn = 19.00mmL/Do 3.85Do/de 9.50A 值 A= 0.0138925B 值 B= 168.55重量 2.52 kg压力计算许用外压力 P= = 29.38550MPa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太原科技大学设 计 计 算 条 件 简 图设计压力 ps0.112MPa设计温度 Ts 50平均金属温度 ts23装配温度 t015壳材料名称Q245R设计温度下许用应力st147.6MPa程平均金属温度下弹性模量 Es 2.008e+05MPa平均金属温度下热膨胀系数as1.093e-05mm/mm圆壳程圆筒内径 Di500mm壳 程 圆 筒 名义厚 度(高颈法兰取法兰颈部大小端平均值)7mm壳 程 圆 筒 有效厚 度7mm筒壳体法兰设计温度下弹性模量 1.975e+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 )1.115e+04mm2管设计压力pt0.142MPa箱材料名称: Q245R设计温度Tt90圆设计温度下弹性模量 Eh2.01e+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)dh7mm管箱圆筒有效厚度dhe7mm管箱法兰设计温度下弹性模量 1.975e+05MPa材料名称: 16Mn管子平均温度 tt76.1换设计温度下管子材料许用应力181MPa设计温度下管子材料屈服应力293.8MPa设计温度下管子材料弹性模量 1.975e+05MPa热平均金属温度下管子材料弹性模量 1.982e+05MPa平均金属温度下管子材料热膨胀系数1.133e-05mm/mm管子外径 d19mm管管子壁厚dt2mm管子根数 n245注：换热管中心距 S25mm一根管子金属横截面积106.8mm2换热管长度 L3000mm换管子有效长度(两管板内侧间距) L2960mm管子回转半径 6.052Mm管子受压失稳当量长度590mm热系数Cr =115.2比值 97.49管子稳定许用压应力 () = MPa管管子稳定许用压应力 () =84.73MPa材料名称: Q245R设计温度 90管设计温度下许用应力141MPa设计温度下弹性模量1.975e+05MPa管板腐蚀裕量 C2 0mm管板输入厚度dn20mm管板计算厚度 d19.7mm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管板和管子连接型式焊接管板和管子胀接(焊接)高度l3mm管板和管子焊接(胀接)许用拉脱应力 q90.5MPa管材料名称: Q245R法兰厚度 32mm箱法兰外径615mm法基本法兰力矩 4.07e+06Nmm兰管程压力操作工况