E0107换热器校核结果

换热器机械强度校核结果运用SW6-2011对该换热器的筒体、管箱、封头、管板和管箱法兰进行校核，得到下述结果。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 0.3MPa设计压力 0.4MPa设计温度 250设计温度 280壳程圆筒内径Di600 mm管箱圆筒内径Di600mm材料名称16Mn材料名称16Mn 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 0.40MPa设计温度 t 280.00 C内径 Di 600.00mm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 145.20MPa试验温度下屈服点 ss 320.00MPa钢板负偏差 C1 0.70mm腐蚀裕量 C2 1.00mm焊接接头系数 f 0.85厚度及重量计算计算厚度 d = = 0.97mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 5.30mm名义厚度 dn = 7.00mm重量 471.53Kg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 = 0.5958 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.90 ss = 288.00MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 40.03 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= = 2.16133MPa设计温度下计算应力 st = = 22.84MPastf 123.42MPa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 0.40MPa设计温度 t 280.00 C内径 Di 600.00mm曲面深度 hi 150.00mm材料 Q345R (板材)设计温度许用应力 st 158.60MPa试验温度许用应力 s 189.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 1.00mm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= 0.5958 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力stsT 0.90 ss = 310.50MPa试验压力下封头的应力sT = = 44.92MPa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 = = 0.89mm有效厚度 deh =dnh - C1- C2= 4.70mm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 20.44 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 Pw= = 2.10378MPa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 0.40MPa设计温度 t 280.00 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 158.60MPa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 0.85厚度及重量计算计算厚度 d = = 0.89mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 5.70mm名义厚度 dn = 7.00mm重量 471.53Kg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 = 0.5958 (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 = = 37.24 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= = 2.53729MPa设计温度下计算应力 st = = 21.25MPastf 134.81MPa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 0.40MPa设计温度 t 280.00 C内径 Di 600.00mm曲面深度 hi 150.00mm材料 Q345R (板材)设计温度许用应力 st 158.60MPa试验温度许用应力 s 189.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 1.00mm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= 0.5958 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力stsT 0.90 ss = 310.50MPa试验压力下封头的应力sT = = 44.92MPa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 = = 0.89mm有效厚度 deh =dnh - C1- C2= 4.70mm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 20.44 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 Pw= = 2.10378MPa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 0.30MPa设计温度 t 250.00 C内径 Di 600.00mm材料 16Mn ( 锻材 )试验温度许用应力 s 178.00MPa设计温度许用应力 st 137.00MPa试验温度下屈服点 ss 305.00MPa钢板负偏差 C1 0.00mm腐蚀裕量 C2 1.00mm焊接接头系数 f 0.85厚度及重量计算计算厚度 d = = 0.77mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 5.00mm名义厚度 dn = 6.00mm重量 403.50Kg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 = 0.4280 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.90 ss = 274.50MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 30.46 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= = 1.92479MPa设计温度下计算应力 st = = 18.15MPastf 116.45MPa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,合格开孔补强计算计算单位中航一集团航空动力控制系统研究所接 管: N1, 2196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 pc0.3MPa设计温度250壳体型式圆形筒体壳体材料名称及类型16Mn锻件壳体开孔处焊接接头系数0.85壳体内直径 Di600mm壳体开孔处名义厚度n6mm壳体厚度负偏差 C10mm壳体腐蚀裕量 C21mm壳体材料许用应力t137MPa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(GB9948)接管焊接接头系数 1名称及类型 管材接管腐蚀裕量 1mm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 0.6mm补强圈厚度负偏差 C1r mm接管材料许用应力t 117MPa补强圈许用应力t MPa开 孔 补 强 计 算非圆形开孔长直径 210.2mm开孔长径与短径之比 1 壳体计算厚度 0.7739mm接管计算厚度t 0.2657 mm补强圈强度削弱系数 frr 0接管材料强度削弱系数 fr 0.854开孔补强计算直径 d 210.2mm补强区有效宽度 B 420.4 mm接管有效外伸长度 h1 35.513mm接管有效内伸长度 h2 0 mm开孔削弱所需的补强面积A 164mm2壳体多余金属面积 A1 883 mm2接管多余金属面积 A2 251mm2补强区内的焊缝面积 A3 9 mm2A1+A2+A3= 1143mm2 ，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中航一集团航空动力控制系统研究所接 管: N2, 2737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 pc0.4MPa设计温度280壳体型式圆形筒体壳体材料名称及类型16Mn管材壳体开孔处焊接接头系数0.85壳体内直径 Di600mm壳体开孔处名义厚度n7mm壳体厚度负偏差 C10.7mm壳体腐蚀裕量 C21mm壳体材料许用应力t145.2MPa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 1mm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 1.05mm补强圈厚度负偏差 C1r mm接管材料许用应力t 111.6MPa补强圈许用应力t MPa开 孔 补 强 计 算非圆形开孔长直径 263.1mm开孔长径与短径之比 1 壳体计算厚度 0.9739mm接管计算厚度t 0.465 mm补强圈强度削弱系数 frr 0接管材料强度削弱系数 fr 0.7686开孔补强计算直径 d 263.1mm补强区有效宽度 B 526.2 mm接管有效外伸长度 h1 42.915mm接管有效内伸长度 h2 0 mm开孔削弱所需的补强面积A 258mm2壳体多余金属面积 A1 1128 mm2接管多余金属面积 A2 296mm2补强区内的焊缝面积 A3 12 mm2A1+A2+A3= 1436mm2 ，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中航一集团航空动力控制系统研究所接 管: N3, 2196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 pc0.4MPa设计温度280壳体型式圆形筒体壳体材料名称及类型Q345R板材壳体开孔处焊接接头系数0.85壳体内直径 Di600mm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 C21mm壳体材料许用应力t158.6MPa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 1mm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 0.9mm补强圈厚度负偏差 C1r mm接管材料许用应力t 111.6MPa补强圈许用应力t MPa开 孔 补 强 计 算非圆形开孔长直径 210.8mm开孔长径与短径之比 1 壳体计算厚度 0.8915mm接管计算厚度t 0.3716 mm补强圈强度削弱系数 frr 0接管材料强度削弱系数 fr 0.7037开孔补强计算直径 d 210.8mm补强区有效宽度 B 421.6 mm接管有效外伸长度 h1 35.564mm接管有效内伸长度 h2 0 mm开孔削弱所需的补强面积A 190mm2壳体多余金属面积 A1 1002 mm2接管多余金属面积 A2 187mm2补强区内的焊缝面积 A3 10 mm2A1+A2+A3= 1199mm2 ，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中航一集团航空动力控制系统研究所接 管: N4, 383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 pc0.3MPa设计温度250壳体型式圆形筒体壳体材料名称及类型16Mn锻件壳体开孔处焊接接头系数0.85壳体内直径 Di600mm壳体开孔处名义厚度n6mm壳体厚度负偏差 C10mm壳体腐蚀裕量 C21mm壳体材料许用应力t137MPa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 1mm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 117MPa补强圈许用应力t MPa开 孔 补 强 计 算非圆形开孔长直径 34.8mm开孔长径与短径之比 1 壳体计算厚度 0.7739mm接管计算厚度t 0.0411 mm补强圈强度削弱系数 frr 0接管材料强度削弱系数 fr 0.854开孔补强计算直径 d 34.8mm补强区有效宽度 B 69.6 mm接管有效外伸长度 h1 10.218mm接管有效内伸长度 h2 0 mm开孔削弱所需的补强面积A 27mm2壳体多余金属面积 A1 145 mm2接管多余金属面积 A2 27mm2补强区内的焊缝面积 A3 4 mm2A1+A2+A3= 177mm2 ，大于A，不需另加补强。补强圈面积 A4mm2A-(A1+A2+A3)mm2结论: 合格不带法兰固定式管板计算(b) 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 图壳程圆筒设计压力Ps0.3MPa设计温度 t250平均金属温度 141.3装配温度 15材料名称16Mn设计温度下许用应力137MPa平均金属温度下弹性模量1.945e+05MPa平均金属温度下热膨胀系数1.182e-05mm/mm壳程圆筒内径 600mm壳 程 圆 筒 名 义 厚 度 6mm壳 程 圆 筒 有 效 厚 度 5mm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+dn ) 9503mm2管箱圆筒设计压力0.4MPa设计温度 280材料名称16Mn设计温度下弹性模量2.01e+05MPa管箱圆筒名义厚度7mm管箱圆筒有效厚度5.3mm换热管材料名称20(GB9948)管子平均温度 t175.4设计温度下管子材料许用应力 111.6MPa设计温度下管子材料屈服应力 167.6MPa设计温度下管子材料弹性模量 1.85e+05MPa平均金属温度下管子材料弹性模量 1.925e+05MPa平均金属温度下管子材料热膨胀系数1.207e-05mm/mm管子外径 d19mm管子壁厚2mm管子根数 n430换热管中心 S25mm一根管子金属横截面积106.8mm2换热管长度 L1 4500mm换热管有效长度(两管板内侧间距) L 4428mm换热管管束模数 =3327MPa管子回转半径 6.052mm管子受压失稳当量长度 295mm系数 Cr =147.6比值 48.75管子稳定许用压应力 () = MPa管子稳定许用压应力 () =69.96MPa管板材料名称Q345R设计温度 280设计温度下许用应力 148.6MPa设计温度下弹性模量 1.85e+05MPa管板腐蚀裕量 2mm管板输入厚度 36mm管板计算厚度 31.7mm隔板槽面积 (包括拉杆和假管区面积)Ad0mm2管板强度削弱系数0.4管板刚度削弱系数0.4管子加强系数 , K =4.797管板和管子连接型式胀接，开槽管板和管子胀接(焊接)高度 l33mm胀接许用拉脱应力q4MPa焊接许用拉脱应力qMPa管箱法兰材料名称 管箱法兰厚度 0mm比值 0.008833比值 0系数 (查图25) 0.005346系数 (查图26) 0.0001172旋转刚度 1.963MPa壳体法兰材料名称Q345R壳体法兰厚度0mm管板延长部分凸缘外直径 Df 0mm管板延长部分凸缘宽度 0mm比值 0.008333比值 0系数(按ds /Di ,df”/Di ) 查图25)0.005044系数 (查图26)w0.0001013旋转刚度 1.642MPa系数计算旋转刚度( c型结构 0) 3.605MPa旋转刚度无量纲参数 0.000851膨胀节总体轴向刚度 N/mm管板第一弯矩系数m1,(按K,查图27) 0.0839系数 20.63系数(按查图29) 3.462换热管束与不带膨胀节壳体刚度之 4.782换热管束与带膨胀节壳体刚度之比 管板第二弯矩系数m2,按K,Q(或Qex)查图28(a)或(b)3.441管板参数管板开孔后面积A- 0.25 n1.608e+05mm2管板布管区面积 (三角形布管) (正方形布管) 2.327e+05mm2管板布管区当量直径 544.4mm系数计算系数 0.5688系数 0.2856系数 6.499系数 (带膨胀节时代替Q) 9.977管板布管区当量直径与壳体内径之比 0.9073管板周边不布管区无量纲宽度 k=K 0.4448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) 0.00.0004429当量压力组合 0.30.3MPa有效压力组合 1.9526.3MPa边界效应压力组合 0.0015130.001513MPa边界效应压力组合系数 0.0013640.0001012 管板边缘力矩系数 0.0013640.0001012管板边缘剪力系数 0.028150.002087管板总弯矩系数 0.17580.09089系数仅用于 时 0.044150.02283系数 当时,按 K 和 m 查图31(a)实线 当时,按 K 和 m 查图31(b)0.23480.267系数 0, =, 0, =; 0, =0.24680.2781管板径向应力系数带膨胀节Q为Q =0.0076270.008401管板布管区周边处径向应力系数 =0.002860.00135管板布管区周边处剪切应力系数 =0.030910.03021计算值许用值 计算值许用值管板径向应力 15.511.5 =222.987.133 =445.8 MPa管板布管区周边处径向应力6.7891.5 =222.9-47.363 =445.8 MPa管板布管区周边剪切应力 -3.0120.5 =74.315.021.5 =222.9