E0202换热器强度校核E0202

过 程 设 备 强 度 计 算 书 SW6-2011浮头式换热器设备计算计算单位 中航一集团航空动力控制系统研究所 壳程设计压力 0.80 MPa管程设计压力 1.20 MPa壳程设计温度 182.00 管程设计温度 220.00 筒体公称直径2600.00mm筒浮头式换热器筒体最小壁厚17.00mm筒体名义厚度18.00mm校核 合格筒体法兰厚度mm体校核 筒体后端法兰厚度mm校核 前端管箱筒体名义厚度14.00mm前校核 合格 端前端管箱封头名义厚度14.00mm管校核 合格箱前端管箱法兰厚度165.00mm校核 合格后端管箱筒体名义厚度12.00mm后校核 合格端后端管箱封头名义厚度12.00mm管校核 合格箱后端管箱法兰厚度500.00mm校核 合格带法兰凸形封头名义厚度13.00mm浮校核 合格头法兰设计厚度60.00mm盖校核 合格钩圈计算厚度209.00mm校核 合格管管板名义厚度108.00mm板校核 合格浮头式换热器筒体计算结果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 0.90MPa设计温度 t 182.00 C内径 Di 2600.00mm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 174.68MPa试验温度下屈服点 ReL 325.00MPa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 = = 7.90mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 15.70mm名义厚度 dn = 18.00mm重量 9296.93Kg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 = 1.0000 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.90 ReL = 292.50MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 98.00 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= = 1.78239MPa设计温度下计算应力 st = = 74.97MPastf 148.48MPa校核条件stf st结论 合格前端管箱筒体计算结果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 1.20MPa设计温度 t 220.00 C内径 Di 2600.00mm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 176.60MPa试验温度下屈服点 ReL 345.00MPa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 = = 10.43mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 11.70mm名义厚度 dn = 14.00mm重量 1804.97Kg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 = 1.5000 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.90 ReL = 310.50MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 196.96 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= = 1.34494MPa设计温度下计算应力 st = = 133.93MPastf 150.11MPa校核条件stf st结论 合格前端管箱封头计算结果计算单位 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 1.20MPa设计温度 t 220.00 C内径 Di 2600.00mm曲面深度 hi 650.00mm材料 Q345R (板材)设计温度许用应力 st 176.60MPa试验温度许用应力 s 189.00MPa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 = 1.25p= 1.5000 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力stsT 0.90 ReL = 310.50MPa试验压力下封头的应力sT = = 196.52MPa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 = = 10.41mm有效厚度 deh =dnh - C1- C2= 11.70mm最小厚度 dmin = 3.90mm名义厚度 dnh = 14.00mm结论 满足最小厚度要求重量 824.58 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 pw= = 1.34796MPa结论 合格后端管箱筒体计算结果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 0.80MPa设计温度 t 182.00 C内径 Di 2600.00mm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 185.16MPa试验温度下屈服点 ReL 345.00MPa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 = = 6.62mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 9.70mm名义厚度 dn = 12.00mm重量 1545.94Kg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 = 1.0000 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.90 ReL = 310.50MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 158.26 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= = 1.16998MPa设计温度下计算应力 st = = 107.62MPastf 157.39MPa校核条件stf st结论 合格后端管箱封头计算结果计算单位 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 0.80MPa设计温度 t 182.00 C内径 Di 2600.00mm曲面深度 hi 570.00mm材料 Q345R (板材)设计温度许用应力 st 185.16MPa试验温度许用应力 s 189.00MPa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 = 1.25p= 1.0000 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力stsT 0.90 ReL = 310.50MPa试验压力下封头的应力sT = = 189.54MPa校核条件sT sT校核结果合格厚度及重量计算形状系数 K = = 1.2003计算厚度 dh = = 7.94mm有效厚度 deh =dnh - C1- C2= 9.70mm最小厚度 dmin = 7.80mm名义厚度 dnh = 12.00mm结论 满足最小厚度要求重量 664.24 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 pw= = 0.97688MPa结论 合格浮头计算计算单位中航一集团航空动力控制系统研究所设 计 条 件简 图计算压力 pc1.200MPa结构 d:设计温度 t220.0 C封名义厚度13.0mm腐蚀裕量2.0mm头材料名称Q345R法法兰厚度 f60.0mm材料名称Q345R许用181.0MPa兰应力154.8MPa材料名称40Cr螺许用212.0MPa应力182.4MPa栓公称直径 db20.0mm数量 n40N7.5y(MPa)11.0m2.00外径860.0内径845.0垫材料类型软垫片压紧面形状1a,1b片b06.4mm b= b0b06.4mm DG= (垫片内径 + 垫片外径)/2mmb0 6.4mm b=2.53 b0 6.4mm DG= 垫片外径-2bb=3.75DG=852.5结构尺寸(mm)Db900.0Dfi1000.0Dfo1200.0Ri600.0l150.0封 头 壁 厚 计 算A 值B 值 (MPa)许用内压或外压 (MPa)3.212结 论封头计算合格螺 栓 受 力 计 算预紧状态下需要的最小螺栓载荷 Wa= 3.14bDG y =110476.0N操作状态下需要的最小螺栓载荷 Wp = Fp + F = 733158.8 N所需螺栓总截面积Am = Ap 和Aa中大者 Am = 4019.5mm2实际使用螺栓总截面积Ab = 9395.9mm2操作情况下法兰受力力 臂力 矩FD = 0.785pc = 942000.1NLD= 0.5 ( Db - Di ) = -50.0mmMD= FD LD = -47100004.0N.mmFG = Fp = 48183.3NLG= 0.5 ( Db - DG ) = 23.8mmMG= FG LG = 1144353.4N.mmFT = F-FD = -257395.6NLT= 0.5 ( LD + LG ) = -13.1mmMT= FT LT = 3378317.8N.mmFr = FDctg1 = 646742.6N = -131.5mmMr= Fr Lr = -85036304.0N.mm操作情况下法兰总力矩 = 42458972.0N.mm预紧情况下法兰受力力 臂力 矩FG = W = 1422038.2NLG= 0.5 ( Db - DG ) = 23.8mmMa= FG LG = 33773408.0N.mm计 算 结 果3.214mm预紧状态下2052.5mm2操作状态下3017.110mm2f =，和两倍封头名义厚度中大者 f = 58.2mm校核合格钩圈计算计算单位中航一集团航空动力控制系统研究所材料Q345R类型A型设计温度下的许用应力 st146.60MPa钩圈A法兰外径与内径之比 K=Dfo/Dfi=1.20查得系数 Y =10.75200.00mm284407648.00Nmm209.00mm钩圈Bmm钩圈颈部厚度 tmm预紧状态螺栓设计载荷 FzN剪切应力 MPa 许用值 0.8sMPa操作状态螺栓设计载荷 FzN剪切应力 MPa 许用值 0.8stMPa结论注：带号的材料数据是设计者给定的。浮头计算计算单位中航一集团航空动力控制系统研究所设 计 条 件简 图计算压力 pc-0.800MPa结构 d:设计温度 t220.0 C封名义厚度13.0mm腐蚀裕量2.0mm头材料名称Q345R法法兰厚度 f60.0mm材料名称Q345R许用181.0MPa兰应力154.8MPa材料名称40Cr螺许用212.0MPa应力182.4MPa栓公称直径 db20.0mm数量 n40N7.5y(MPa)11.0m2.00外径860.0内径845.0垫材料类型软垫片压紧面形状1a,1b片b06.4mm b= b0b06.4mm DG= (垫片内径 + 垫片外径)/2mmb0 6.4mm b=2.53 b0 6.4mm DG= 垫片外径-2bb=3.75DG=852.5结构尺寸(mm)Db900.0Dfi1000.0Dfo1200.0Ri600.0l150.0封 头 壁 厚 计 算A 值0.002182B 值 (MPa)132.4许用内压或外压 (MPa)2.310结 论封头计算合格螺 栓 受 力 计 算预紧状态下需要的最小螺栓载荷 Wa= 3.14bDG y =110476.0N操作状态下需要的最小螺栓载荷 Wp = Fp + F = 0.0 N所需螺栓总截面积Am = Ap 和Aa中大者 Am = 521.1mm2实际使用螺栓总截面积Ab = 9395.9mm2操作情况下法兰受力力 臂力 矩FD = 0.785pc = -628000.0NLD= 0.5 ( Db - Di ) = -50.0mmMD= FD LD = 31400000.0N.mmFG = Fp = -32122.2NLG= 0.5 ( Db - DG ) = 23.8mmMG= FG LG = -762902.2N.mmFT = F-FD = 171597.1NLT= 0.5 ( LD + LG ) = -13.1mmMT= FT LT = -2252211.5N.mmFr = FDctg1 = -431161.7N = -131.5mmMr= Fr Lr = 56690864.0N.mm操作情况下法兰总力矩 = 16703506.0N.mm预紧情况下法兰受力力 臂力 矩FG = W = 1051208.1NLG= 0.5 ( Db - DG ) = 23.8mmMa= FG LG = 24966192.0N.mm计 算 结 果2.143mm预紧状态下1517.3mm2操作状态下1186.942mm2f =，和两倍封头名义厚度中大者 f = 39.0mm校核合格钩圈计算计算单位中航一集团航空动力控制系统研究所材料Q345R类型A型设计温度下的许用应力 st146.60MPa钩圈A法兰外径与内径之比 K=Dfo/Dfi=1.20查得系数 Y =10.75200.00mm210241632.00Nmm180.00mm钩圈Bmm钩圈颈部厚度 tmm预紧状态螺栓设计载荷 FzN剪切应力 MPa 许用值 0.8sMPa操作状态螺栓设计载荷 FzN剪切应力 MPa 许用值 0.8stMPa结论注：带号的材料数据是设计者给定的。前端管箱法兰计算结果计算单位中航一集团航空动力控制系统研究所设 计 条 件简 图设计压力 p1.200MPa计算压力 pc1.200MPa设计温度 t220.0 C轴向外载荷 F0.0N外力矩 M0.0N.mm壳材料名称Q345R体许用应力 164.8MPa法材料名称20MnMo许用sf196.0MPa兰应力stf196.0MPa螺栓材料名称40Cr许用sb196.0MPa应力stb169.8MPa公称直径 d B18.0mm螺栓根径 d 115.3mm数量 n36个Di1000.0Do1140.0垫 结构尺寸Db1200.0D外860.0D内845.0014.0 mmLe-30.0LA83.0h260.0117.0材料类型软垫片N7.5m2.00y(MPa)11.0压紧面形状1a,1bb3.75DG852.5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 = 110476.0N操作状态下需要的最小螺栓载荷WpWp = Fp + F = 733158.8 N所需螺栓总截面积 AmAm = max (Ap ,Aa ) = 4317.8mm2实际使用螺栓总截面积 AbAb = = 6613.5mm2力 矩 计 算操FD = 0.785pc = 942000.1NLD= L A+ 0.51 = 91.5mmMD= FD LD = 86193008.0N.mm作FG = Fp = 48183.3NLG= 0.5 ( Db - DG ) = 173.8mmMG= FG LG = 8371848.5N.mmMpFT = F-FD = -257395.6NLT=0.5(LA + d1 + LG ) = 136.9mmMT= FT LT = -35231028.0N.mm外压: Mp = FD (LD - LG )+FT(LT-LG ); 内压: Mp = MD+MG+MT Mp = 59333824.0N.mm预紧 MaW = 1071269.5NLG = 173.8mmMa=W LG = 186133072.0N.mm计算力矩 Mo= Mp 与Masft/sf中大者 Mo = 186133072.0N.mm螺 栓 间 距 校 核实际间距 = 104.7mm最小间距 42.0 (查GB150-2011表7-3)mm最大间距 432.0mm 形 状 常 数 确 定118.32h/ho = 2.2 K = Do/DI = 1.140 1.2由K查表7-9得T=1.862Z =7.676Y =14.854U=16.323整体法兰查图7-3和图7-4FI=0.83527VI=0.352300.00706松式法兰查图7-5和图7-6FL=0.00000VL=0.000000.00000查图7-7由 d1/do 得f = 1.00000整体法兰 = 1074527.5松式法兰 = 0.04.2=f e+1 =2.16g = y/T = 1.162.55 = 5.34剪应力校核计 算 值许 用 值结 论预紧状态 0.00MPa操作状态 0.00MPa输入法兰厚度f = 165.0 mm时, 法兰应力校核应力性质计 算 值许 用 值结 论轴向应力 120.55MPa =294.0 或 =412.0( 按整体法兰设计的任 意 式法兰, 取 ) 校核合格径向应力 3.27MPa = 196.0校核合格切向应力 76.48MPa = 196.0校核合格综合应力 = 98.51MPa = 196.0校核合格刚度系数 0.487 校核合格法兰校核结果校核合格后端管箱法兰计算结果计算单位中航一集团航空动力控制系统研究所设 计 条 件简 图设计压力 p0.800MPa计算压力 pc0.800MPa设计温度 t182.0 C轴向外载荷 F0.0N外力矩 M0.0N.mm壳材料名称Q345R体许用应力 185.2MPa法材料名称20MnMo许用sf189.0MPa兰应力stf189.0MPa螺栓材料名称40Cr许用sb196.0MPa应力stb188.5MPa公称直径 d B42.0mm螺栓根径 d 137.1mm数量 n64个Di2600.0Do2875.0垫 结构尺寸Db2790.0D外860.0D内845.0028.0 mmLe42.5LA55.0h74.0140.0材料类型软垫片N7.5m2.75y(MPa)25.5压紧面形状1a,1bb3.75DG852.5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 = 256103.4N操作状态下需要的最小螺栓载荷WpWp = Fp + F = 500824.4 N所需螺栓总截面积 AmAm = max (Ap ,Aa ) = 2656.9mm2实际使用螺栓总截面积 AbAb = = 69294.1mm2力 矩 计 算操FD = 0.785pc = 4245280.0NLD= L A+ 0.51 = 75.0mmMD= FD LD = 318396000.0N.mm作FG = Fp = 44168.0NLG= 0.5 ( Db - DG ) = 968.8mmMG= FG LG = 42787776.0N.mmMpFT = F-FD = -3788877.0NLT=0.5(LA + d1 + LG ) = 531.9mmMT= FT LT = -2015208960.0N.mm外压: Mp = FD (LD - LG )+FT(LT-LG ); 内压: Mp = MD+MG+MT Mp = 1654025216.0N.mm预紧 MaW = 7051193.5NLG = 968.8mmMa=W LG = 6830843904.0N.mm计算力矩 Mo= Mp 与Masft/sf中大者 Mo = 6830843904.0N.mm螺 栓 间 距 校 核实际间距 = 137.0mm最小间距 90.0 (查GB150-2011表7-3)mm最大间距 1007.1mm 形 状 常 数 确 定269.81h/ho = 0.3 K = Do/DI = 1.106 1.4由K查表7-9得T=1.875Z =9.980Y =19.276U=21.183整体法兰查图7-3和图7-4FI=0.88505VI=0.394830.00328松式法兰查图7-5和图7-6FL=0.00000VL=0.000000.00000查图7-7由 d1/do 得f = 1.11434整体法兰 = 11348961.0松式法兰 = 0.011.0=f e+1 =2.64g = y/T = 1.413.19 = 12.42剪应力校核计 算 值许 用 值结 论预紧状态 0.00MPa操作状态 0.00MPa输入法兰厚度f = 500.0 mm时, 法兰应力校核应力性质计 算 值许 用 值结 论轴向应力 147.30MPa =283.5 或 =462.9( 按整体法兰设计的任 意 式法兰, 取 ) 校核合格径向应力 2.70MPa = 189.0校核合格切向应力 175.67MPa = 189.0校核合格综合应力 = 161.49MPa = 189.0校核合格刚度系数 0.934 校核合格法兰校核结果校核合格浮头式换热器管板计算计算单位中航一集团航空动力控制系统研究所设 计 条 件壳程设计压力 Ps0.80MPa管程设计压力 Pt1.20MPa壳程设计温度 ts182.00C管程设计温度 tt220.00C换热器公称直径 Di2600.00mm壳程腐蚀裕量 Cs2.00mm管程腐蚀裕量 Ct2.00mm换热管使用场合严格场合换热管与管板连接方式 ( 胀接或焊接)焊接初始数据管板材料(名称及类型)Q345R板材输入管板名义厚度 dn108.00mm管板强度削弱系数 m0.40管板刚度削弱系数 h0.40管板分程处面积 Ad0.00mm2换热管与管板胀接长度或焊脚高度 l40.00mm内孔焊焊接接头系数设计温度下管板材料弹性模量 Ep189800.00MPa设计温度下管板材料许用应力 144.80MPa许用拉脱力 q62.70mm壳程侧结构槽深 h14.00mm管程侧隔板槽深 h25.00mm换热管材料名称20(GB9948)换热管外径 d25.00mm换热管壁厚 dt2.00mm换热管根数 n5154根换热管中心距 S32.00mm换热管长 Lt8000.00mm换热管受压失稳当量长度 lcr2500.00mm设计温度下换热管材料弹性模量 Et189800.00MPa设计温度下换热管材料屈服点188.00MPa设计温度下换热管材料许用应力 125.40MPa垫片垫片外径 Do2480.00mm垫片内径 Di2440.00mm垫片厚度 dgmm垫片接触面宽度 wmm垫片压紧力作用中心圆直径 DG2464.00mm垫片材料金属垫片压紧面形式1a或1b系数计算管 区单管程三角形排列= 0.866= 板 面正方形排列= 5277696.00 mm2布 积多管程三角形排列=管 正方形排列= = 管板开孔后面积 2747726.25mm2一根换热管管壁金属横截面积144.51mm2管板布管区当量直径 = 2592.25mm换热管有效长度L = Lt-2dn-2l2 = 7781.00mm管束模数 = 7008.70管束无量纲刚度 = 0.0923无量纲压力只有壳程设计压力,管程设计压力=0: 0.0092只有管程设计压力,壳程设计压力=0: 0.0138壳程设计压力和管程设计压力同时作用: 0.0046系数= 1.0520系数按和查图得:= 0.1784 系数( 按和查图得 )只有壳程设计压力,管程设 计压力=0: 只有管程设计压力,壳程设计压力=0: 壳程设计压力,管程设计压 力同时作用: 系数 0.2711系数 141.17换热管回转半径 8.16mm 换热管稳定许用压应力 时,取当时13.31MPa当时最小管板厚度计算确定管板设计压力异号1.20MPa 同号=管板最小厚度计算计算厚度=54.34mm设计厚度64.00mm管板厚度校核 合格 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许用值只有壳程设计压力,管程设 计压力=0: 时(焊接或胀接)（内孔焊）只有管程设计压力,壳程设计压力=0: 壳程设计压力,管程设计压 力同时作用:换热管与管板连接拉脱力计算及校核 拉脱力 q0.00MPa校核 合格管板重量 2356.32 Kg结论 合格注：带号的材料数据是设计者给定的。直管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