E0311换热器E0311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 0.12MPa设计压力 0.11MPa设计温度 143.28设计温度 25壳程圆筒内径Di159 mm管箱圆筒内径Di159mm材料名称20(GB8163)材料名称20(GB8163) 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 0.11MPa设计温度 t 25.00 C内径 Di 159.00mm材料 20(GB8163) ( 管材 )试验温度许用应力 s 152.00MPa设计温度许用应力 st 151.69MPa试验温度下屈服点 ss 245.00MPa钢板负偏差 C1 1.05mm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 = = 0.07mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 3.95mm名义厚度 dn = 7.00mm重量 7.11Kg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 = = 3.08 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= = 6.25088MPa设计温度下计算应力 st = = 2.27MPastf 128.93MPa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 0.11MPa设计温度 t 25.00 C内径 Di 159.00mm曲面深度 hi 40.00mm材料 Q245R (板材)设计温度许用应力 st 147.94MPa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= 0.1270 (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 = = 3.22MPa校核条件sT sT校核结果合格厚度及重量计算形状系数 K = = 0.9917计算厚度 dh = = 0.07mm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 1.98 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 Pw= = 5.83296MPa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 0.11MPa设计温度 t 25.00 C内径 Di 159.00mm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 147.94MPa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 = = 0.07mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 4.70mm名义厚度 dn = 7.00mm重量 4.30Kg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 = = 2.60 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= = 7.22065MPa设计温度下计算应力 st = = 1.92MPastf 125.75MPa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 0.11MPa设计温度 t 25.00 C内径 Di 159.00mm曲面深度 hi 40.00mm材料 Q245R (板材)设计温度许用应力 st 147.94MPa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= 0.1270 (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 = = 3.22MPa校核条件sT sT校核结果合格厚度及重量计算形状系数 K = = 0.9917计算厚度 dh = = 0.07mm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 1.98 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 Pw= = 5.83296MPa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 0.12MPa设计温度 t 143.28 C内径 Di 159.00mm材料 20(GB8163) ( 管材 )试验温度许用应力 s 152.00MPa设计温度许用应力 st 140.94MPa试验温度下屈服点 ss 245.00MPa钢板负偏差 C1 1.05mm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 = = 0.08mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 3.95mm名义厚度 dn = 7.00mm重量 42.98Kg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 = 0.1340 (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 = = 3.25 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= = 5.80802MPa设计温度下计算应力 st = = 2.48MPastf 119.80MPa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, 484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 pc0.11MPa设计温度25壳体型式圆形筒体壳体材料名称及类型20(GB8163)管材壳体开孔处焊接接头系数0.85壳体内直径 Di159mm壳体开孔处名义厚度n7mm壳体厚度负偏差 C11.05mm壳体腐蚀裕量 C22mm壳体材料许用应力t151.69MPa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 0.5mm补强圈厚度负偏差 C1r mm接管材料许用应力t 151.69MPa补强圈许用应力t MPa开 孔 补 强 计 算非圆形开孔长直径 45mm开孔长径与短径之比 1 壳体计算厚度 0.0679mm接管计算厚度t 0.0145 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 45mm补强区有效宽度 B 90 mm接管有效外伸长度 h1 13.416mm接管有效内伸长度 h2 0 mm开孔削弱所需的补强面积A 3mm2壳体多余金属面积 A1 175 mm2接管多余金属面积 A2 40mm2补强区内的焊缝面积 A3 7 mm2A1+A2+A3= 222mm2 ，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: N2, 424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 pc0.11MPa设计温度25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 Di159mm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t147.94MPa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 0.5mm补强圈厚度负偏差 C1r mm接管材料许用应力t 151.69MPa补强圈许用应力t MPa开 孔 补 强 计 算非圆形开孔长直径 39mm开孔长径与短径之比 1 壳体计算厚度 0.0696mm接管计算厚度t 0.0123 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 39mm补强区有效宽度 B 78 mm接管有效外伸长度 h1 12.49mm接管有效内伸长度 h2 0 mm开孔削弱所需的补强面积A 3mm2壳体多余金属面积 A1 181 mm2接管多余金属面积 A2 37mm2补强区内的焊缝面积 A3 7 mm2A1+A2+A3= 225mm2 ，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, 606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 pc0.12MPa设计温度143.28壳体型式圆形筒体壳体材料名称及类型20(GB8163)管材壳体开孔处焊接接头系数0.85壳体内直径 Di159mm壳体开孔处名义厚度n7mm壳体厚度负偏差 C1mm壳体腐蚀裕量 C22mm壳体材料许用应力tMPa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 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 mm补强圈厚度负偏差 C1r mm接管材料许用应力t MPa补强圈许用应力t MPa开 孔 补 强 计 算非圆形开孔长直径 53.5mm开孔长径与短径之比 1 壳体计算厚度 mm接管计算厚度t mm补强圈强度削弱系数 frr 接管材料强度削弱系数 fr 开孔补强计算直径 d 53.5mm补强区有效宽度 B mm接管有效外伸长度 h1 mm接管有效内伸长度 h2 mm开孔削弱所需的补强面积A mm2壳体多余金属面积 A1 mm2接管多余金属面积 A2 mm2补强区内的焊缝面积 A3 mm2A1+A2+A3= mm2 补强圈面积 A4mm2A-(A1+A2+A3)mm2结论: 根据GB150第6.1.3节的规定,本开孔可不另行补强。开孔补强计算计算单位太原科技大学接 管: N4, 334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 pc0.12MPa设计温度143.28壳体型式圆形筒体壳体材料名称及类型20(GB8163)管材壳体开孔处焊接接头系数0.85壳体内直径 Di159mm壳体开孔处名义厚度n7mm壳体厚度负偏差 C11.05mm壳体腐蚀裕量 C22mm壳体材料许用应力t140.94MPa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 0.5mm补强圈厚度负偏差 C1r mm接管材料许用应力t 140.94MPa补强圈许用应力t MPa开 孔 补 强 计 算非圆形开孔长直径 30mm开孔长径与短径之比 1 壳体计算厚度 0.0797mm接管计算厚度t 0.0106 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 30mm补强区有效宽度 B 60 mm接管有效外伸长度 h1 10.954mm接管有效内伸长度 h2 0 mm开孔削弱所需的补强面积A 2mm2壳体多余金属面积 A1 116 mm2接管多余金属面积 A2 33mm2补强区内的焊缝面积 A3 7 mm2A1+A2+A3= 156mm2 ，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(c) 设 计 单 位太原科技大学设 计 计 算 条 件简 图壳程圆筒设计压力Ps0.12MPa设计温度 t143.3平均金属温度 124装配温度 15材料名称20(GB8163)设计温度下许用应力140.9MPa平均金属温度下弹性模量1.956e+05MPa平均金属温度下热膨胀系数1.17e-05mm/mm壳程圆筒内径 159mm壳 程 圆 筒 名 义 厚 度 7mm壳 程 圆 筒 有 效 厚 度 3.95mm壳程圆筒内直径横截面积 A=0.25 p Di21.986e+04mm2壳程圆筒金属横截面积 As=pds ( DI+dn ) 2022mm2管箱圆筒设计压力0.11MPa设计温度 25材料名称20(GB8163)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3.95mm换热管材料名称16Mn管子平均温度 t23设计温度下管子材料许用应力 180.1MPa设计温度下管子材料屈服应力 272.7MPa设计温度下管子材料弹性模量 1.944e+05MPa平均金属温度下管子材料弹性模量 2.008e+05MPa平均金属温度下管子材料热膨胀系数1.093e-05mm/mm管子外径 d19mm管子壁厚2mm管子根数 n23换热管中心 S25mm一根管子金属横截面积106.8mm2换热管长度 L1 1500mm换热管有效长度(两管板内侧间距) L 1454mm换热管管束模数 =2134MPa管子回转半径 6.052mm管子受压失稳当量长度 135mm系数 Cr =118.6比值 22.31管子稳定许用压应力 () = MPa管子稳定许用压应力 () =123.5MPa管板材料名称Q245R设计温度 143.3设计温度下许用应力 133.9MPa设计温度下弹性模量 1.944e+05MPa管板腐蚀裕量 4mm管板输入厚度 23mm管板计算厚度 18.7mm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 =2.327管板和管子连接型式焊接管板和管子胀接(焊接)高度 l3mm胀接许用拉脱应力qMPa焊接许用拉脱应力q90.07MPa管箱法兰材料名称 管箱法兰厚度 mm比值 比值 系数 (查图25) 系数 (查图26) 旋转刚度 MPa注：壳体法兰材料名称Q245R壳体法兰厚度23mm管板延长部分凸缘外直径 Df 0mm管板延长部分凸缘宽度 -79.5mm比值 0.02484比值 0.1447系数(按ds /Di ,df”/Di ) 查图25)0.01504系数 (查图26)w0.006312旋转刚度 -681.7MPa系数计算旋转刚度( c型结构 0) -681.7MPa旋转刚度无量纲参数 -0.2509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) 0.691系数 -1.193系数(按查图29) 0.9932换热管束与不带膨胀节壳体刚度之 1.248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)3.13管板参数管板开孔后面积A- 0.25 n1.333e+04mm2管板布管区面积 (三角形布管) (正方形布管) 1.245e+04mm2管板布管区当量直径 125.9mm系数计算系数 0.6716系数 0.1842系数 2.408系数 (带膨胀节时代替Q) 3.225管板布管区当量直径与壳体内径之比 0.7918管板周边不布管区无量纲宽度 k=K 0.4844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) 0.0-0.001188当量压力组合 0.120.12MPa有效压力组合 0.289-43.66MPa边界效应压力组合 0.0018040.001804MPa边界效应压力组合系数 0.009297-6.154e-05 管板边缘力矩系数 0.009297-6.154e-05管板边缘剪力系数 -0.011097.341e-05管板总弯矩系数 0.66370.6912系数仅用于 时 0.34490.3592系数 当时,按 K 和 m 查图31(a)实线 当时,按 K 和 m 查图31(b)0.31850.2943系数 0, =, 0, =; 6.4mm DG= D外 - 2bb06.4mm b= b0DG169.0片b0 6.4mm b=2.53 b5.00压紧面形状1a,1b材料类型