SW6反应器校核SW6强度校核源文件R102

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 0.27MPa设计压力 0.27MPa设计温度 230设计温度 230壳程圆筒内径Di6600 mm管箱圆筒内径Di6600mm材料名称Q345R材料名称Q345R 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 0.27MPa设计温度 t 230.00 C内径 Di 6600.00mm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 162.20MPa试验温度下屈服点 ss 325.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 2.00mm焊接接头系数 f 1.00厚度及重量计算计算厚度 d = = 5.50mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 14.70mm名义厚度 dn = 17.00mm重量 2774.08Kg压力试验时应力校核压力试验类型 气压试验试验压力值pT = 1.10p = 0.2700 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.80 ss = 260.00MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 60.75 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= = 0.72092MPa设计温度下计算应力 st = = 60.75MPastf 162.20MPa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16.20mm,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 0.27MPa设计温度 t 230.00 C内径 Di 6600.00mm曲面深度 hi 1500.00mm材料 Q345R (板材)设计温度许用应力 st 162.20MPa试验温度许用应力 s 185.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 2.00mm焊接接头系数 f 1.00压力试验时应力校核压力试验类型气压试验试验压力值 pT = 1.10p= 0.2700 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力stsT 0.80 ss = 260.00MPa试验压力下封头的应力sT = = 49.14MPa校核条件sT sT校核结果合格厚度及重量计算形状系数 K = = 1.1400计算厚度 dh = = 6.26mm有效厚度 deh =dnh - C1- C2= 20.70mm最小厚度 dmin = 19.80mm名义厚度 dnh = 23.00mm结论 满足最小厚度要求重量 8082.26 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 pw= = 0.89126MPa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 0.27MPa设计温度 t 230.00 C内径 Di 6600.00mm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 162.20MPa试验温度下屈服点 ss 325.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 2.00mm焊接接头系数 f 1.00厚度及重量计算计算厚度 d = = 5.50mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 14.70mm名义厚度 dn = 17.00mm重量 2774.08Kg压力试验时应力校核压力试验类型 气压试验试验压力值pT = 1.10p = 0.2700 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.80 ss = 260.00MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 60.75 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= = 0.72092MPa设计温度下计算应力 st = = 60.75MPastf 162.20MPa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16.20mm,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 0.27MPa设计温度 t 230.00 C内径 Di 6600.00mm曲面深度 hi 1500.00mm材料 Q345R (板材)设计温度许用应力 st 162.20MPa试验温度许用应力 s 185.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 2.00mm焊接接头系数 f 1.00压力试验时应力校核压力试验类型气压试验试验压力值 pT = 1.10p= 0.2700 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力stsT 0.80 ss = 260.00MPa试验压力下封头的应力sT = = 49.14MPa校核条件sT sT校核结果合格厚度及重量计算形状系数 K = = 1.1400计算厚度 dh = = 6.26mm有效厚度 deh =dnh - C1- C2= 20.70mm最小厚度 dmin = 19.80mm名义厚度 dnh = 23.00mm结论 满足最小厚度要求重量 8082.26 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 pw= = 0.89126MPa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 0.27MPa设计温度 t 230.00 C内径 Di 6600.00mm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 162.20MPa试验温度下屈服点 ss 325.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 2.00mm焊接接头系数 f 1.00厚度及重量计算计算厚度 d = = 5.50mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 14.70mm名义厚度 dn = 17.00mm重量 11928.44Kg压力试验时应力校核压力试验类型 气压试验试验压力值pT = 1.10p = 0.2700 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.80 ss = 260.00MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 60.75 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= = 0.72092MPa设计温度下计算应力 st = = 60.75MPastf 162.20MPa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16.20mm,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: 进料管, 8505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 pc0.27MPa设计温度230壳体型式椭圆形封头壳体材料名称及类型Q345R板材壳体开孔处焊接接头系数1壳体内直径 Di6600mm壳体开孔处名义厚度n23mm壳体厚度负偏差 C10.3mm壳体腐蚀裕量 C22mm壳体材料许用应力t162.2MPa椭圆形封头长短轴之比 2.2凸形封头上接管轴线与封头轴线的夹角() -0 接管实际外伸长度 0mm接管连接型式 插入式接管接管实际内伸长度 0mm接管材料 Q345R接管焊接接头系数 1名称及类型 板材接管腐蚀裕量 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 0.3mm补强圈厚度负偏差 C1r mm接管材料许用应力t 173.4MPa补强圈许用应力t MPa开 孔 补 强 计 算非圆形开孔长直径 844.6mm开孔长径与短径之比 1 壳体计算厚度 5.4268mm接管计算厚度t 0.6545 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 844.6mm补强区有效宽度 B 1689.2 mm接管有效外伸长度 h1 0mm接管有效内伸长度 h2 0 mm开孔削弱所需的补强面积A 4583mm2壳体多余金属面积 A1 12900 mm2接管多余金属面积 A2 0mm2补强区内的焊缝面积 A3 29 mm2A1+A2+A3= 12928mm2 ，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: 出料管, 8705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 pc0.27MPa设计温度230壳体型式椭圆形封头壳体材料名称及类型Q345R板材壳体开孔处焊接接头系数1壳体内直径 Di6600mm壳体开孔处名义厚度n23mm壳体厚度负偏差 C10.3mm壳体腐蚀裕量 C22mm壳体材料许用应力t162.2MPa椭圆形封头长短轴之比 2.2凸形封头上接管轴线与封头轴线的夹角() -0 接管实际外伸长度 0mm接管连接型式 插入式接管接管实际内伸长度 0mm接管材料 Q345R接管焊接接头系数 1名称及类型 板材接管腐蚀裕量 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 0.3mm补强圈厚度负偏差 C1r mm接管材料许用应力t 173.4MPa补强圈许用应力t MPa开 孔 补 强 计 算非圆形开孔长直径 864.6mm开孔长径与短径之比 1 壳体计算厚度 5.4268mm接管计算厚度t 0.6701 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 864.6mm补强区有效宽度 B 1729.2 mm接管有效外伸长度 h1 0mm接管有效内伸长度 h2 0 mm开孔削弱所需的补强面积A 4692mm2壳体多余金属面积 A1 13205 mm2接管多余金属面积 A2 0mm2补强区内的焊缝面积 A3 29 mm2A1+A2+A3= 13234mm2 ，大于A，不需另加补强。补强圈面积 A4mm2A-(A1+A2+A3)mm2结论: 合格腐蚀后带法兰固定式管板计算设计单位 中航一集团航空动力控制系统研究所设 计 计 算 条 件 简 图设计压力 ps0.27MPa设计温度 Ts 230平均金属温度 ts0装配温度 t015壳材料名称Q345R设计温度下许用应力st162.2MPa程平均金属温度下弹性模量 Es 2.023e+05MPa平均金属温度下热膨胀系数as1.076e-05mm/mm圆壳程圆筒内径 Di6600mm壳 程 圆 筒 名义厚 度(高颈法兰取法兰颈部大小端平均值)17mm壳 程 圆 筒 有效厚 度15mm筒壳体法兰设计温度下弹性模量 1.892e+05MPa壳程圆筒内直径横截面积 A=0.25 p Di23.421e+07mm2壳程圆筒金属横截面积 As=pds ( Di+ds )3.117e+05mm2管设计压力pt0.27MPa箱材料名称: Q345R设计温度Tt230圆设计温度下弹性模量 Eh1.892e+05MPa筒管箱圆筒名义厚度(高颈法兰取法兰颈部大小端平均值)dh17mm管箱圆筒有效厚度dhe15mm管箱法兰设计温度下弹性模量 1.892e+05MPa材料名称: S32168管子平均温度 tt0换设计温度下管子材料许用应力106.8MPa设计温度下管子材料屈服应力138.6MPa设计温度下管子材料弹性模量 1.806e+05MPa热平均金属温度下管子材料弹性模量 1.963e+05MPa平均金属温度下管子材料热膨胀系数1.628e-05mm/mm管子外径 d40mm管管子壁厚dt2.5mm管子根数 n7281注：换热管中心距 S44mm一根管子金属横截面积294.5mm2换热管长度 L4300mm换管子有效长度(两管板内侧间距) L4000mm管子回转半径 13.29Mm管子受压失稳当量长度3mm热系数Cr =160.4比值 0.2258管子稳定许用压应力 () = MPa管管子稳定许用压应力 () =69.25MPa材料名称: Q345R设计温度 230管设计温度下许用应力138.6MPa设计温度下弹性模量1.892e+05MPa管板腐蚀裕量 C2 4mm管板输入厚度dn150mm管板计算厚度 d145.7mm隔板槽面积 (包括拉杆和假管区面积)Ad0mm2板管板强度削弱系数 h0.4管板刚度削弱系数 m0.4管板和管子连接型式焊接管板和管子胀接(焊接)高度l4.5mm管板和管子焊接(胀接)许用拉脱应力 q53.4MPa管材料名称: Q345R法兰厚度 180mm箱法兰外径1000mm法基本法兰力矩 5.57e+07Nmm兰管程压力操作工况下法兰力 1.401e+07Nmm法兰宽度 -2800mm管箱圆筒抗弯刚度(管箱圆筒材料波桑比=0.3)5.848e+07Nmm管箱圆筒常数0.0057771/mm材料名称: Q345R法兰厚度 149.7mm法兰外径与内径之比 0.1515壳体法兰应力系数Y (按K查表7-9)-0.9176壳程圆筒抗弯刚度(壳程圆筒材料波桑比=0.3)6.253e+07Nmm壳程圆筒常数0.0057771/mm螺栓材料名称35螺栓材料弹性模量 Eb1.892e+05MPa螺栓长度lb336.7mm螺栓总横截面积Ab1.595e+04mm2螺栓中心至FD作用位置的径向距离SD72.5mm螺栓中心至FG作用位置的径向距离SG117.9mm螺栓中心至FT作用位置的径向距离ST108.9mm垫片材料名称非金属软垫垫片材料回弹模量 EG8800MPa垫片厚度G3mm垫片有效受压面积AG4.295e+04mm2膨胀节总体轴向刚度 0N/mm计算系数换热管束与不带膨胀节壳体刚度之比 6.675换热管束与带膨胀节壳体刚度之比 管板开孔后面积 A1 = A - 0.25 npd 23.058e+06mm2管板布管区面积 (三角形布管) (正方形布管) 1.221e+07mm2管板布管区当量直径 3942mm管板开孔抗弯刚度 (管板材料波桑比=0.3)5.359e+10Nmm管子加强系数 , K =10.5管束弹性基础系数17.24N/mm3系数 0.2505系数 0.7013系数 -0.4295系数 29.72换热器各部件边沿内力方程组系数矩阵MhHhMsHsMRH2.936e-06-0.00025840000-0.00025840.044080000002.726e-06-0.00024274.234e-08-000-0.00024270.041143.169e-067.906e-05004.234e-083.169e-068.012e-08000-07.906e-0503.826e-050000-1.257e-0700000.0003262-0.00016110-2.435e-08-2.192e-06-4.234e-08-3.169e-064.234e-08-0换热器各部件边沿内力方程组系数矩阵换热器各部件边沿内力方程组右端载荷项rtMtrtVtMfpsps +热 ptpt +热00-2.435e-08000000-2.192e-06000.88370.883700-4.234e-08000000.0003262-3.169e-060.87540.8754-0.05185-0.05185-1.257e-07-0.00016114.234e-080.021080.02108-0.02108-0.0210800-0-4.269e-05-4.269e-05-0-01.843e-070.00018280-0.02323-0.023230.023230.023230.00018280.230-29.25-29.4229.1328.97001.116e-07-0-0-0.002889-0.002889换热器各部件边沿内力psps +热ptpt +热pt+ pspt+ ps +热MhHhMsHsMRHrtMtrtVtMf预紧法兰力矩+热+热+热预紧工况换热器各部件边沿内力热+热+热预紧和操作工况换热器各部件边沿总内力热+热+热换热器各部件最大应力(MPa)热+热+热管板径向应力许用值207.9415.8207.9415.8207.9415.8管板剪切应力许用值69.3207.969.3207.969.3207.9壳体法兰应力许用值207.9415.8207.9415.8207.9415.8中部换热管应力许用值压许用值106.8106.8106.8106.8106.8106.869.2569.2569.2569.2569.2569.25周边换热管应力许用值压许用值106.8320.4106.8320.4106.8320.469.2569.2569.2569.2569.2569.25换热管拉脱应力许用值53.4160.253.4160.253.4160.2壳体轴向应力许用值162.2486.6162.2486.6162.2486.6壳体端部总应力许用值207.9415.8207.9415.8207.9415.8管箱轴向应力许用值162.2486.6162.2486.6162.2486.6管箱端部总应力许用值243.3486.6243.3486.6243.3486.6结论管板名义厚度150mm管板应力满足要求管板与换热管形式: 焊接管板与换热管连接拉脱应力满足要求焊或胀接高度l=4.5mm换热管中部换热管应力满足要求周边换热管应力满足要求壳程圆筒壳程圆筒轴向应力满足要求壳程圆筒端部壳程圆筒端部应力满足要求管箱圆筒管箱圆筒轴向应力满足要求管箱圆筒端部管箱圆筒端部应力满足要求壳体法兰壳程法兰应力满足要求管板径向弯曲应力(MPa)分布表半径(mm)热+热+热0.0162.26124.5186.8249311.3373.5435.8498560.3622.5684.7747809.2871.5933.79961058112011831210123712651292132013471374140214291456148415111539管板径向弯曲应力(MPa)分布表续半径(mm)热+热+热1566159316211648167517031730175817851812184018671894192219491960197119712303263629683300管板径向膜应力(MPa)分布表半径(mm)热+热+热19711971230326362968换热管束轴向应力(MPa)分布表半径(mm)热+热+热0.0162.26124.5186.8249311.3373.5435.8498560.3622.5684.7747809.2871.5933.79961058112011831210123712651292132013471374140214291456148415111539换热管束轴向应力(MPa)分布表续半径(mm)热+热+热15661593162116481675170317301758178518121840186718941922194919601971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 0.27MPa设计温度 t 230.00 C外径 Do 40.00mm材料 S32168 ( 管材 )试验温度许用应力 s 116.00MPa设计温度许用应力 st 106.80MPa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 = = 0.05mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 2.50mm名义厚度 dn = 2.50mm重量 9.94Kg压力及应力计算最大允许工作压力 Pw= = 14.24000MPa设计温度下计算应力 st = = 2.03MPastf 106.80MPa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 -0.27MPa设计温度 t 230.00 C外径 D 40.00mm材料名称 S32168 (管材)试验温度许用应力 s 116.00MPa设计温度许用应力 st 106.80MPa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 = 0.38mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 2.50mm名义厚度 dn = 2.50mm外压计算长度 L L= 4300.00mm外径 Do Do= 40.00mmL/Do 107.50Do/de 16.00A 值 A= 0.0046915B 值 B= 108.29MPa重量 9.94 kg压力计算许用外压力当时， = 8.46043MPa当时，=结论 换热管外压计算合格腐蚀前带法兰固定式管板计算设计单位 中航一集团航空动力控制系统研究所设 计 计 算 条 件 简 图设计压力 ps0.27MPa设计温度 Ts 230平均金属温度 ts0装配温度 t015壳材料名称Q345R设计温度下许用应力st162.2MPa程平均金属温度下弹性模量 Es 2.023e+05MPa平均金属温度下热膨胀系数as1.076e-05mm/mm圆壳程圆筒内径 Di6600mm壳 程 圆 筒 名义厚 度(高颈法兰取法兰颈部大小端平均值)17mm壳 程 圆 筒 有效厚 度17mm筒壳体法兰设计温度下弹性模量 1.892e+05MPa壳程圆筒内直径横截面积 A=0.25 p Di23.421e+07mm2壳程圆筒金属横截面积 As=pds ( Di+ds )3.534e+05mm2管设计压力pt0.27MPa箱材料名称: Q345R设计温度Tt230圆设计温度下弹性模量 Eh1.892e+05MPa筒管箱圆筒名义厚度(高颈法兰取法兰颈部大小端平均值)dh17mm管箱圆筒有效厚度dhe17mm管箱法兰设计温度下弹性模量 1.892e+05MPa材料名称: S32168管子平均温度 tt0换设计温度下管子材料许用应力106.8MPa设计温度下管子材料屈服应力138.6MPa设计温度下管子材料弹性模量 1.806e+05MPa热平均金属温度下管子材料弹性模量 1.963e+05MPa平均金属温度下管子材料热膨胀系数1.628e-05mm/mm管子外径 d40mm管管子壁厚dt2.5mm管子根数 n7281注：换热管中心距 S44mm一根管子金属横截面积294.5mm2换热管长度 L4300mm换管子有效长度(两管板内侧间距) L4000mm管子回转半径 13.29Mm管子受压失稳当量长度3mm热系数Cr =160.4比值 0.2258管子稳定许用压应力 () = MPa管管子稳定许用压应力 () =69.25MPa材料名称: Q345R设计温度 230管设计温度下许用应力138.6MPa设计温度下弹性模量1.892e+05MPa管板腐蚀裕量 C2 0mm管板输入厚度dn150mm管板计算厚度 d149.7mm隔板槽面积 (包括拉杆和假管区面积)Ad0mm2板管板强度削弱系数 h0.4管板刚度削弱系数 m0.4管板和管子连接型式焊接管板和管子胀接(焊接)高度l4.5mm管板和管子焊接(胀接)许用拉脱应力 q53.4MPa管材料名称: Q345R法兰厚度 180mm箱法兰外径1000mm法基本法兰力矩 5.57e+07Nmm兰管程压力操作工况下法兰力 1.401e+07Nmm法兰宽度 -2800mm管箱圆筒抗弯刚度(管箱圆筒材料波桑比=0.3)8.512e+07Nmm管箱圆筒常数0.0054271/mm材料名称: Q345R法兰厚度 149.7mm法兰外径与内径之比 0.1515壳体法兰应力系数Y (按K查表7-9)-0.9176壳程圆筒抗弯刚度(壳程圆筒材料波桑比=0.3)9.103e+07Nmm壳程圆筒常数0.0054271/mm螺栓材料名称35螺栓材料弹性模量 Eb1.892e+05MPa螺栓长度lb332.7mm螺栓总横截面积Ab1.595e+04mm2螺栓中心至FD作用位置的径向距离SD72.5mm螺栓中心至FG作用位置的径向距离SG117.9mm螺栓中心至FT作用位置的径向距离ST108.9mm垫片材料名称非金属软垫垫片材料回弹模量 EG8800MPa垫片厚度G3mm垫片有效受压面积AG4.295e+04mm2膨胀节总体轴向刚度 0N/mm计算系数换热管束与不带膨胀节壳体刚度之比 5.888换热管束与带膨胀节壳体刚度之比 管板开孔后面积 A1 = A - 0.25 npd 23.058e+06mm2管板布管区面积 (三角形布管) (正方形布管) 1.221e+07mm2管板布管区当量直径 3942mm管板开孔抗弯刚度 (管板材料波桑比=0.3)5.813e+10Nmm管子加强系数 , K =10.29管束弹性基础系数17.24N/mm3系数 0.2505系数 0.7013系数 -0.04926系数 26.58换热器各部件边沿内力方程组系数矩阵MhHhMsHsMRH2.14e-06-0.00020160000-0.00020160.036490000001.982e-06-0.00018974.234e-08-000-0.00018970.034053.169e-067.906e-05004.234e-083.169e-067.056e-08000-07.906e-0503.513e-050000-1.159e-0700000.0002878-0.00014860-2.4