E101换热器sw6-2011E0501

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 3.34MPa设计压力 3.455MPa设计温度 12.73设计温度 -34.02壳程圆筒内径Di400 mm管箱圆筒内径Di400mm材料名称Q345R材料名称S30408 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 3.45MPa设计温度 t -34.02 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 2.00mm焊接接头系数 f 0.85厚度及重量计算计算厚度 d = = 6.02mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 9.70mm名义厚度 dn = 12.00mm重量 82.54Kg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 = 4.3125 (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 = = 107.15 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= = 5.51411MPa设计温度下计算应力 st = = 72.96MPastf 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5.50mm,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 3.45MPa设计温度 t -34.02 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 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= 4.3125 (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 = = 105.88MPa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 = = 5.98mm有效厚度 deh =dnh - C1- C2= 9.70mm最小厚度 dmin = 2.00mm名义厚度 dnh = 12.00mm结论 满足最小厚度要求重量 21.87 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 Pw= = 5.58017MPa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 3.45MPa设计温度 t -34.02 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 2.00mm焊接接头系数 f 0.85厚度及重量计算计算厚度 d = = 6.02mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 9.70mm名义厚度 dn = 12.00mm重量 94.98Kg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 = 4.3125 (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 = = 107.15 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= = 5.51411MPa设计温度下计算应力 st = = 72.96MPastf 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5.50mm,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 3.45MPa设计温度 t -34.02 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 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= 4.3125 (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 = = 105.88MPa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 = = 5.98mm有效厚度 deh =dnh - C1- C2= 9.70mm最小厚度 dmin = 2.00mm名义厚度 dnh = 12.00mm结论 满足最小厚度要求重量 21.87 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 Pw= = 5.58017MPa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 3.34MPa设计温度 t 12.73 C内径 Di 400.00mm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 189.00MPa试验温度下屈服点 ss 345.00MPa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 = = 4.20mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 9.70mm名义厚度 dn = 12.00mm重量 182.88Kg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 = 4.1750 (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 = = 103.73 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= = 7.60705MPa设计温度下计算应力 st = = 70.54MPastf 160.65MPa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Ps3.34MPa设计温度 t12.73平均金属温度 10.56装配温度 15材料名称Q345R设计温度下许用应力189MPa平均金属温度下弹性模量2.016e+05MPa平均金属温度下热膨胀系数1.084e-05mm/mm壳程圆筒内径 400mm壳 程 圆 筒 名 义 厚 度 12mm壳 程 圆 筒 有 效 厚 度 9.7mm壳程圆筒内直径横截面积 A=0.25 p Di21.257e+05mm2壳程圆筒金属横截面积 As=pds ( DI+dn ) 1.248e+04mm2管箱圆筒设计压力3.455MPa设计温度 -34.02材料名称S30408设计温度下弹性模量1.95e+05MPa管箱圆筒名义厚度12mm管箱圆筒有效厚度9.7mm换热管材料名称20(GB9948)管子平均温度 t-30.44设计温度下管子材料许用应力 152MPa设计温度下管子材料屈服应力 245MPa设计温度下管子材料弹性模量 2.015e+05MPa平均金属温度下管子材料弹性模量 2.015e+05MPa平均金属温度下管子材料热膨胀系数0mm/mm管子外径 d25mm管子壁厚2.5mm管子根数 n49换热管中心 S32mm一根管子金属横截面积176.7mm2换热管长度 L1 1500mm换热管有效长度(两管板内侧间距) L 1300mm换热管管束模数 =3355MPa管子回转半径 8.004mm管子受压失稳当量长度 1200mm系数 Cr =127.4比值 149.9管子稳定许用压应力 () = 44.23MPa管子稳定许用压应力 () =MPa管板材料名称Q345R设计温度 12.73设计温度下许用应力 181MPa设计温度下弹性模量 2.015e+05MPa管板腐蚀裕量 4mm管板输入厚度 100mm管板计算厚度 92.7mm隔板槽面积 (包括拉杆和假管区面积)Ad6000mm2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 =1.553管板和管子连接型式胀接，开槽管板和管子胀接(焊接)高度 l50mm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 0.02425比值 0系数 (查图25) 0.01468系数 (查图26) 0.001463旋转刚度 23.78MPa注：带号的材料数据是设计者给定的壳体法兰材料名称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 0.02425比值 0系数(按ds /Di ,df”/Di ) 查图25)0.01468系数 (查图26)w0.001463旋转刚度 24.59MPa系数计算旋转刚度( c型结构 0) 48.37MPa旋转刚度无量纲参数 0.01132膨胀节总体轴向刚度 1000N/mm管板第一弯矩系数m1,(按K,查图27) 0.01497系数 0.8827系数(按查图29) 1.135换热管束与不带膨胀节壳体刚度之 0.6931换热管束与带膨胀节壳体刚度之比 1343管板第二弯矩系数m2,按K,Q(或Qex)查图28(a)或(b)4377管板参数管板开孔后面积A- 0.25 n1.016e+05mm2管板布管区面积 (三角形布管) (正方形布管) 4.945e+04mm2管板布管区当量直径 250.9mm系数计算系数 0.8086系数 0.08522系数 1.656系数 (带膨胀节时代替Q) 1662管板布管区当量直径与壳体内径之比 0.6273管板周边不布管区无量纲宽度 k=K 0.5786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) 0.04.811e-05当量压力组合 3.343.34MPa有效压力组合 5.5326.358MPa边界效应压力组合 0.049020.04902MPa边界效应压力组合系数 0.010960.009535 管板边缘力矩系数 0.010960.009535管板边缘剪力系数 0.0096740.008417管板总弯矩系数 41.9536.55系数仅用于 时 33.629.27系数 当时,按 K 和 m 查图31(a)实线 当时,按 K 和 m 查图31(b)81.7771.16系数 0, =, 0, =; 0, =1.0211.021管板径向应力系数带膨胀节Q为Q =0.000190.00019管板布管区周边处径向应力系数 =2.13e-052.13e-05管板布管区周边处剪切应力系数 =0.0001860.000186计算值许用值 计算值许用值管板径向应力 41.061.5 =271.541.063 =543 MPa管板布管区周边处径向应力23.691.5 =271.523.693 =543 MPa管板布管区周边剪切应力 -5.8450.5 =90.5-5.8441.5 =271.5MPa换热管轴向应力 12.24=152=44.2312.233 =456=44.23MPa壳程圆筒轴向应力 0.004417=160.70.00942=482MPa换热管与管板连接拉脱应力 q =0.5506q=40.55023q焊接q胀接4MPa计算结果管板名义厚度100mm管板校核通过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条件换热管简图计算压力 Pc 3.45MPa设计温度 t 12.73 C内径 Di 20.00mm材料 20(GB9948) ( 管材 )试验温度许用应力 s 152.00MPa设计温度许用应力 st 152.00MPa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 = = 0.23mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 2.50mm名义厚度 dn = 2.50mm重量 2.08Kg压力及应力计算最大允许工作压力 Pw= = 33.77778MPa设计温度下计算应力 st = = 15.55MPastf 152.00MPa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中航一集团航空动力控制系统研究所计算条件换热管简图计算压力 Pc -3.34MPa设计温度 t 12.73 C内径 Di 20.00mm材料名称 20(GB9948) (管材)试验温度许用应力 s 152.00MPa设计