E02042-再沸器冷凝器E0204

过 程 设 备 强 度 计 算 书 SW6-2011U形管换热器设备计算 计算单位广东工业大学 XZCT壳程设计压力 0.14 MPa管程设计压力 0.87 MPa壳程设计温度 125.00 管程设计温度 170.00 筒体公称直径400.00mm筒换热器筒体最小壁厚4.50mm筒体名义厚度8.00mm体校核 合格筒体法兰厚度校核 前端管箱筒体名义厚度6.00mm前校核 合格 端前端管箱封头名义厚度6.00mm管校核 合格箱前端管箱法兰厚度30.00mm校核 合格后端后端管箱封头名义厚度6.00mm管箱校核 合格管管板厚度40.00mm板校核 合格U形管式换热器筒体计算结果计算单位广东工业大学 XZCT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 125.00 C内径 Di 400.00mm材料 S30408 ( 板材 )试验温度许用应力 s 137.00MPa设计温度许用应力 st 137.00MPa试验温度下屈服点 ss 205.00MPa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 = = 0.21mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 6.70mm名义厚度 dn = 8.00mm重量 321.97Kg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 = 0.1787 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.90 ss = 184.50MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 5.42 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= = 4.51389MPa设计温度下计算应力 st = = 4.34MPastf 137.00MPa校核条件stf st结论 合格前端管箱筒体计算结果计算单位广东工业大学 XZCT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 0.87MPa设计温度 t 170.00 C内径 Di 400.00mm材料 S30408 ( 板材 )试验温度许用应力 s 137.00MPa设计温度许用应力 st 134.20MPa试验温度下屈服点 ss 205.00MPa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 = = 1.30mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 4.70mm名义厚度 dn = 6.00mm重量 24.03Kg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 = 1.0862 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.90 ss = 184.50MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 46.76 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= = 3.11707MPa设计温度下计算应力 st = = 37.41MPastf 134.20MPa校核条件stf st结论 合格前端管箱封头计算结果计算单位 广东工业大学 XZCT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 0.87MPa设计温度 t 170.00 C内径 Di 400.00mm曲面深度 hi 100.00mm材料 S30408 (板材)设计温度许用应力 st 134.20MPa试验温度许用应力 s 137.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 0.00mm焊接接头系数 f 1.00压力试验时应力校核压力试验类型液压试验试验压力值 PT = 1.25Pc= 1.0862 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力stsT 0.90 ss = 184.50MPa试验压力下封头的应力sT = = 38.38MPa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 = = 1.30mm有效厚度 deh =dnh - C1- C2= 5.70mm最小厚度 dmin = 2.00mm名义厚度 dnh = 6.00mm结论 满足最小厚度要求重量 9.69 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 Pw= = 3.79764MPa结论 合格后端封头计算结果计算单位 广东工业大学 XZCT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 125.00 C内径 Di 400.00mm曲面深度 hi 100.00mm材料 S30408 (板材)设计温度许用应力 st 137.00MPa试验温度许用应力 s 137.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 0.00mm焊接接头系数 f 1.00压力试验时应力校核压力试验类型液压试验试验压力值 PT = 1.25Pc= 0.1787 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力stsT 0.90 ss = 184.50MPa试验压力下封头的应力sT = = 6.31MPa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 = = 0.21mm有效厚度 deh =dnh - C1- C2= 5.70mm最小厚度 dmin = 2.00mm名义厚度 dnh = 6.00mm结论 满足最小厚度要求重量 9.69 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 Pw= = 3.87688MPa结论 合格前端管箱法兰计算结果计算单位广东工业大学 XZCT设 计 条 件简 图设计压力 p0.869MPa计算压力 pc0.869MPa设计温度 t170.0 C轴向外载荷 F0.0N外力矩 M0.0N.mm壳材料名称S30408许用137.0MPa体应力 134.2MPa法材料名称Q345R许用185.0MPa兰应力177.8MPa材料名称20螺许用91.0MPa应力76.0MPa栓公称直径 dB16.0mm螺栓根径 d d13.8mm数量 n20个Di412.0Do515.0垫 结构尺寸Db480.0D外425.0 mmD内400.0l5.0图(a)结构DG取法兰与翻边接触面中心处,与垫片 位置无关图(b)结构b06.4mm DG= ( D外+D内 )/2b0 6.4mm DG= D外 - 2bb06.4mm b= b0DG412.5片b0 6.4mm b=2.53 b6.25压紧面形状1a,1b材料类型 软垫片N 12.5m2.50y(MPa)20.0螺 栓 受 力 计 算预紧状态下需要的最小螺栓载荷WaWa= bDG y = 161988.2N操作状态下需要的最小螺栓载荷WpWp = Fp + F = 151325.4 N所需螺栓总截面积 AmAm = max (Ap ,Aa ) = 1991.1mm2实际使用螺栓总截面积 AbAb = = 3006.6mm2垫片最小宽度 NminNmin = 5.3mm弯 矩 计 算操作MpFD = 0.785pc = 115793.4NLD= 0.5(Db -Di) = 34.0mmMD= FD LD = 3936976.2N.mmFG = Fp = 35174.1NLG= 0.5 ( Db - DG ) = 33.8mmMG= FG LG = 1187127.0N.mmFT = F-FD = 281.2N图(a):LT= 0.5(Db - DG)图(b):LT=0.5 (LD+ LG ) LT= 33.9mmMT= FT LT = 9526.3N.mm外压: Mp = FD (LD - LG )+FT(LT-LG ); 内压: Mp = MD+MG+MT Mp = 5133629.5预紧 MaW=Wa= 227397.1NLG= 0.5 ( Db - DG ) = 33.8mmMa= W LG = 7674651.5N.mm计算弯矩 Mo= Mp 与 中大者 Mo=7375962.5N.mm螺 栓 间 距 校 核实际间距75.4mm最小间距38.0 (查GB150.3-2011表7-3)mm最大间距92.0mm 输入法兰厚度f = 30.0mm, 法兰应力校核K=Do/Di = 1.250Y=8.830 (查GB150.3-2011表7-9)计 算 值许 用 值结 论图a结构35.14MPa校核合格剪应力校核23.38MPa校核合格计 算 结 果 按环向应力确定的法兰厚度 29.8mm校核合格 U形管换热器管板计算计算单位广东工业大学 XZCT设 计 条 件壳程设计压力 ps 0.14MPa管程设计压力 pt0.87MPa壳程设计温度 ts125.00C管程设计温度 tt170.00C壳程筒体腐蚀裕量C21.00mm管程筒体腐蚀裕量C21.00mm换热器公称直径 Di400.00mm换热管使用场合严格场合管板与法兰或圆筒连接方式(a,b,c,d,e,f 型)e型换热管与管板连接方式 ( 胀接或焊接 )胀接，不开槽材料(名称及类型)S30408板材名义厚度dn40.00mm管强度削弱系数 m0.40刚度削弱系数 h0.40材料泊松比 n0.30隔板槽面积 Ad10000.00mm2换热管与管板胀接长度或焊脚高度 l37.00mm设计温度下管板材料弹性模量 Ep184800.00MPa设计温度下管板材料许用应力100.20MPa许用拉脱力 q2.00MPa壳程侧结构槽深 h15.00mm管程侧隔板槽深 h25.00mm板壳程腐蚀裕量Cs1.00mm管程腐蚀裕量Ct1.00mm设计温度下管板延伸法兰材料许用应力100.20MPa材料名称S30408换管子外径 d25.00mm热管子壁厚 dt2.50mm管U型管根数 n42根换热管中心距 S32.00mm设计温度下换热管材料许用应力 114.00MPa法兰有效厚度30.00mm法兰外径 Dfo515.00mm法法兰螺栓中心园直径 Db480.00mm兰螺栓公称直径 dB16.00mm螺螺栓材料20栓螺栓个数 n20.00根及垫片材料软垫片垫压紧面形式1a或1b片垫片外径 D外425.00mm垫片内径 D内400.00mm垫片系数 m2.50垫片比压力 y20.00垫片厚度 dgmm系数e型管板材料弹性模量184800.00MPaf型壳体法兰材料弹性模量f型管板材料弹性模量192800.00MPae型管箱法兰材料弹性模量f型管箱圆筒材料弹性模量184800.00MPa e型管箱法兰采用长颈对焊法兰为法兰材料弹性模量管箱法兰采用乙型平焊法兰为法兰短节材料弹性模量其他法兰为管箱圆筒材料弹性模量e型壳程圆筒材料弹性模量187500.00MPa f型壳体法兰采用长颈对焊法兰为法兰材料弹性模量壳体法兰采用乙型平焊法兰为法兰短节材料弹性模量其他法兰为壳体圆筒材料弹性模量 Y7.83 k = Df0 /Df1 按GB150-2011表7-9查得 管 板 延 长 部 分 结 构 尺 寸法兰的宽度56.50mm壳体法兰或凸缘厚度 35.00mm管箱法兰或凸缘厚度30.00mm dhe型管箱法兰采用长颈对焊法兰时取颈部大小端厚度平均值5.00mm管箱法兰采用乙型平焊法兰时取法兰短节厚度f型管箱园筒厚度 dsf型壳体法兰采用长颈对焊法兰时取颈部大小端厚度平均值7.00mm 壳体法兰采用乙型平焊法兰时取法兰短节厚度e型壳程圆筒厚度 dfe型35.00mm f型参数计算管板布管区面积 At三角形排列At=1.732nS2+Ad=84489.86mm2正方形排列At=2nS2+Ad=一根换热管管金属横截面积 a a=pdtn(d-dtn) = 176.71mm2管板开孔前抗弯刚度 443352032.00管板布管区当量直径 Dt327.99mm 半径 R 200.00mm系数 rt0.82系数 w按和 查图得 : w = 0.002193系数 w”按和查图得 : w”= 0.000900壳程圆筒与法兰或凸缘的旋转刚度参数 54.69管箱圆筒与法兰或凸缘的旋转刚度参数 27.29管板边缘旋转刚参数 81.98旋转刚度无量刚系数 1.21无量纲系数e 型0.81 f 型 系数 0.1570按和 ,查图分别得: -0.0522 0.0933管板应力计算 管板中心处径 = 0-61.86361.863MPa向应力 = 010.180-10.180MPa 同时作用MPa布管区周边处 = 0-20.58720.587MPa径向应力 = 03.388-3.388MPa 同时作用MPa边缘处径向应 = 022.060-22.060MPa 力 = 0-3.6303.630MPa 同时作用MPa布管边缘法兰力矩折减系数按 查图得= 0.3901布管区法兰力矩折减系数 按 查图得= 0.3550 法兰预紧力矩 基本法兰力矩 Mm = AmLGsb = 6115237.00式中 AmLGsb 按 GB150.3-2011 第7章规定N.mm 操作工况法兰力矩e 型 p = = 5133629.50 N.mm f 型 p = 按 GB150.3-2011 第7章确定壳程压力作用e 型 4866.340N.mmf 型管程压力作用e 型5164.727N.mm f 型 同时作用e 型N.mmf 型 法兰设计力