E-0405换热器强度校核E0405

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燕山大学硫在我心团队设 计 计 算 条 件 壳 程管 程设计压力 0.25MPa设计压力 0.15MPa设计温度 80设计温度 190壳程圆筒内径Di1500 mm管箱圆筒内径Di550mm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管板校核计算前端管箱筒体计算计算单位燕山大学硫在我心团队计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件筒体简图计算压力 Pc 0.15MPa设计温度 t 190.00 C内径 Di 550.00mm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 184.20MPa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 1.00厚度及重量计算计算厚度 d = = 0.22mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 5.70mm名义厚度 dn = 8.00mm重量 132.10Kg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 = 0.1693 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.80 ss = 276.00MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 8.25 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= = 3.77880MPa设计温度下计算应力 st = = 7.31MPastf 184.20MPa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7.00mm,合格前端管箱封头计算计算单位 燕山大学硫在我心团队计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件椭圆封头简图计算压力 Pc 0.15MPa设计温度 t 190.00 C内径 Di 550.00mm曲面深度 hi 150.00mm材料 Q345R (板材)设计温度许用应力 st 184.20MPa试验温度许用应力 s 189.00MPa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 = 1.10Pc= 0.1693 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力stsT 0.80 ss = 276.00MPa试验压力下封头的应力sT = = 7.34MPa校核条件sT sT校核结果合格厚度及重量计算形状系数 K = = 0.8935计算厚度 dh = = 0.20mm有效厚度 deh =dnh - C1- C2= 5.70mm最小厚度 dmin = 3.00mm名义厚度 dnh = 8.00mm结论 满足最小厚度要求重量 24.84 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 Pw= = 4.24832MPa结论 合格后端管箱筒体计算计算单位燕山大学硫在我心团队计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件筒体简图计算压力 Pc 0.15MPa设计温度 t 190.00 C内径 Di 550.00mm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 184.20MPa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 1.00厚度及重量计算计算厚度 d = = 0.22mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 5.70mm名义厚度 dn = 8.00mm重量 132.10Kg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 = 0.1693 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.80 ss = 276.00MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 8.25 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= = 3.77880MPa设计温度下计算应力 st = = 7.31MPastf 184.20MPa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7.00mm,合格后端管箱封头计算计算单位 燕山大学硫在我心团队计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件椭圆封头简图计算压力 Pc 0.15MPa设计温度 t 190.00 C内径 Di 550.00mm曲面深度 hi 150.00mm材料 Q345R (板材)设计温度许用应力 st 184.20MPa试验温度许用应力 s 189.00MPa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 = 1.10Pc= 0.1693 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力stsT 0.80 ss = 276.00MPa试验压力下封头的应力sT = = 7.34MPa校核条件sT sT校核结果合格厚度及重量计算形状系数 K = = 0.8935计算厚度 dh = = 0.20mm有效厚度 deh =dnh - C1- C2= 5.70mm最小厚度 dmin = 3.00mm名义厚度 dnh = 8.00mm结论 满足最小厚度要求重量 24.84 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 Pw= = 4.24832MPa结论 合格壳程圆筒计算计算单位燕山大学硫在我心团队计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件筒体简图计算压力 Pc 0.25MPa设计温度 t 80.00 C内径 Di 1500.00mm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 0.90厚度及重量计算计算厚度 d = = 1.10mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 9.70mm名义厚度 dn = 12.00mm重量 536.93Kg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 = 0.3125 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.90 ss = 310.50MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 27.02 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= = 2.18582MPa设计温度下计算应力 st = = 19.45MPastf 170.10MPa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11.00mm,合格腐蚀后带法兰固定式管板计算设计单位 燕山大学硫在我心团队设 计 计 算 条 件 简 图设计压力 ps0.25MPa设计温度 Ts 80平均金属温度 ts77装配温度 t015壳材料名称Q345R设计温度下许用应力st189MPa程平均金属温度下弹性模量 Es 1.982e+05MPa平均金属温度下热膨胀系数as1.134e-05mm/mm圆壳程圆筒内径 Di1500mm壳 程 圆 筒 名义厚 度(高颈法兰取法兰颈部大小端平均值)12mm壳 程 圆 筒 有效厚 度10mm筒壳体法兰设计温度下弹性模量 1.916e+05MPa壳程圆筒内直径横截面积 A=0.25 p Di21.767e+06mm2壳程圆筒金属横截面积 As=pds ( Di+ds )4.744e+04mm2管设计压力pt0.15MPa箱材料名称: Q345R设计温度Tt190圆设计温度下弹性模量 Eh1.916e+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)dh18mm管箱圆筒有效厚度dhe16mm管箱法兰设计温度下弹性模量 1.916e+05MPa材料名称: 20(GB9948)管子平均温度 tt170换设计温度下管子材料许用应力132.8MPa设计温度下管子材料屈服应力198.8MPa设计温度下管子材料弹性模量 1.916e+05MPa热平均金属温度下管子材料弹性模量 1.928e+05MPa平均金属温度下管子材料热膨胀系数1.203e-05mm/mm管子外径 d30mm管管子壁厚dt3mm管子根数 n148注：换热管中心距 S37.5mm一根管子金属横截面积254.5mm2换热管长度 L1200mm换管子有效长度(两管板内侧间距) L1150mm管子回转半径 9.605Mm管子受压失稳当量长度500mm热系数Cr =137.9比值 52.06管子稳定许用压应力 () = MPa管管子稳定许用压应力 () =80.64MPa材料名称: Q345R设计温度 190管设计温度下许用应力172.6MPa设计温度下弹性模量1.916e+05MPa管板腐蚀裕量 C2 4mm管板输入厚度dn25mm管板计算厚度 d16.7mm隔板槽面积 (包括拉杆和假管区面积)Ad2400mm2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胀接，开槽管板和管子胀接(焊接)高度l22mm管板和管子焊接(胀接)许用拉脱应力 q4MPa管材料名称: Q345R法兰厚度 33mm箱法兰外径750mm法基本法兰力矩 1.009e+07Nmm兰管程压力操作工况下法兰力 1.742e+06Nmm法兰宽度 -375mm管箱圆筒抗弯刚度(管箱圆筒材料波桑比=0.3)7.187e+07Nmm管箱圆筒常数0.011731/mm材料名称: Q345R法兰厚度 24.7mm法兰外径与内径之比 0.5壳体法兰应力系数Y (按K查表7-9)-2.484壳程圆筒抗弯刚度(壳程圆筒材料波桑比=0.3)1.815e+07Nmm壳程圆筒常数0.014841/mm螺栓材料名称20螺栓材料弹性模量 Eb1.949e+05MPa螺栓长度lb64.7mm螺栓总横截面积Ab1.063e+04mm2螺栓中心至FD作用位置的径向距离SD38mm螺栓中心至FG作用位置的径向距离SG45mm螺栓中心至FT作用位置的径向距离ST47.5mm垫片材料名称非金属软垫垫片材料回弹模量 EG2.04e+04MPa垫片厚度G3mm垫片有效受压面积AG8796mm2膨胀节总体轴向刚度 1N/mm计算系数换热管束与不带膨胀节壳体刚度之比 0.7725换热管束与带膨胀节壳体刚度之比 6.314e+06管板开孔后面积 A1 = A - 0.25 npd 27.803e+04mm2管板布管区面积 (三角形布管) (正方形布管) 1.826e+05mm2管板布管区当量直径 482.2mm管板开孔抗弯刚度 (管板材料波桑比=0.3)8.172e+07Nmm管子加强系数 , K =9.195管束弹性基础系数69.14N/mm3系数 0.4272系数 0.4827系数 -1.282e+08系数 1.478e+07换热器各部件边沿内力方程组系数矩阵MhHhMsHsMRH-7.748e-07-8.288e-050000-8.288e-050.003594000000-9.628e-07-0.00018284.676e-06-000-0.00018280.0074765.774e-050.0002377004.676e-065.774e-054.709e-06000-00.00023770-5.634e-050000-7.232e-0600000.0001136-0.0039340-1.961e-06-3.235e-05-4.676e-06-5.774e-054.676e-06-0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00-1.961e-06000000-3.235e-05000.024270.0242700-4.676e-06000000.0001136-5.774e-050.061660.06166-0.0006601-0.0006601-7.232e-06-0.0039344.676e-060.14640.1464-0.08787-0.0878700-0-0.0002377-0.0002377-0-01.906e-050.0047850-0.1452-0.14520.087120.087120.00478523580-1.981e+05-1.981e+05-1.365e+04-1.365e+0400-6.525e-06-0-0-3.727e-05-3.727e-05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258.9517.8258.9517.8258.9517.8管板剪切应力许用值86.3258.986.3258.986.3258.9壳体法兰应力许用值258.9517.8258.9517.8258.9517.8中部换热管应力许用值压许用值132.8132.8132.8132.8132.8132.880.6480.6480.6480.6480.6480.64周边换热管应力许用值压许用值132.8398.4132.8398.4132.8398.480.6480.6480.6480.6480.6480.64换热管拉脱应力许用值444444壳体轴向应力许用值170.1510.3170.1510.3170.1510.3壳体端部总应力许用值258.9517.8258.9517.8258.9517.8管箱轴向应力许用值184.2552.6184.2552.6184.2552.6管箱端部总应力许用值258.9517.8258.9517.8258.9517.8结论管板名义厚度25mm管板应力满足要求管板与换热管形式: 胀接，开槽管板与换热管连接拉脱应力满足要求焊或胀接高度l=22mm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0.017.62415.2422.8530.4638.0845.6953.3160.9268.5376.1583.7691.3798.99106.6114.2121.8129.4137.1144.7147.4150.2153155.8158.5161.3164.1166.9169.6172.4175.2178180.7管板径向弯曲应力(MPa)分布表续半径(mm)热+热+热183.5186.3189.1191.8194.6197.4200.2202.9205.7208.5211.3214216.8219.6222.4231.7241.1241.1368.3495.6622.8750管板径向膜应力(MPa)分布表半径(mm)热+热+热241.1241.1368.3495.6622.8换热管束轴向应力(MPa)分布表半径(mm)热+热+热0.017.62415.2422.8530.4638.0845.6953.3160.9268.5376.1583.7691.3798.99106.6114.2121.8129.4137.1144.7147.4150.2153155.8158.5161.3164.1166.9169.6172.4175.2178180.7换热管束轴向应力(MPa)分布表续半径(mm)热+热+热183.5186.3189.1191.8194.6197.4200.2202.9205.7208.5211.3214216.8219.6222.4231.7241.1换热管内压计算计算单位燕山大学硫在我心团队计算条件换热管简图计算压力 Pc 0.15MPa设计温度 t 190.00 C内径 Di 24.00mm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 132.80MPa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 = = 0.01mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 3.00mm名义厚度 dn = 3.00mm重量 2.40Kg压力及应力计算最大允许工作压力 Pw= = 29.51111MPa设计温度下计算应力 st = = 0.68MPastf 132.80MPa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燕山大学硫在我心团队计算条件换热管简图计算压力 Pc -0.25MPa设计温度 t 190.00 C内径 Di 24.00mm材料名称 20(GB9948) (管材)试验温度许用应力 s 152.00MPa设计温度许用应力 st 132.80MPa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 = 0.24mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 3.00mm名义厚度 dn = 3.00mm外压计算长度 L L= 1200.00mm外径 Do Do= Di+2dn = 30.00mmL/Do 3.95Do/de 10.00A 值 A= 0.0124446B 值 B= 152.98重量 2.40 kg压力计算许用外压力 P= = 24.85946MPa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 燕山大学硫在我心团队设 计 计 算 条 件 简 图设计压力 ps0.25MPa设计温度 Ts 80平均金属温度 ts77装配温度 t015壳材料名称Q345R设计温度下许用应力st189MPa程平均金属温度下弹性模量 Es 1.982e+05MPa平均金属温度下热膨胀系数as1.134e-05mm/mm圆壳程圆筒内径 Di1500mm壳 程 圆 筒 名义厚 度(高颈法兰取法兰颈部大小端平均值)12mm壳 程 圆 筒 有效厚 度12mm筒壳体法兰设计温度下弹性模量 1.916e+05MPa壳程圆筒内直径横截面积 A=0.25 p Di21.767e+06mm2壳程圆筒金属横截面积 As=pds ( Di+ds )5.7e+04mm2管设计压力pt0.15MPa箱材料名称: Q345R设计温度Tt190圆设计温度下弹性模量 Eh1.916e+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)dh18mm管箱圆筒有效厚度dhe18mm管箱法兰设计温度下弹性模量 1.916e+05MPa材料名称: 20(GB9948)管子平均温度 tt170换设计温度下管子材料许用应力132.8MPa设计温度下管子材料屈服应力198.8MPa设计温度下管子材料弹性模量 1.916e+05MPa热平均金属温度下管子材料弹性模量 1.928e+05MPa平均金属温度下管子材料热膨胀系数1.203e-05mm/mm管子外径 d30mm管管子壁厚dt3mm管子根数 n148注：换热管中心距 S37.5mm一根管子金属横截面积254.5mm2换热管长度 L1200mm换管子有效长度(两管板内侧间距) L1150mm管子回转半径 9.605Mm管子受压失稳当量长度500mm热系数Cr =137.9比值 52.06管子稳定许用压应力 () = MPa管管子稳定许用压应力 () =80.64MPa材料名称: Q345R设计温度 190管设计温度下许用应力172.6MPa设计温度下弹性模量1.916e+05MPa管板腐蚀裕量 C2 0mm管板输入厚度dn25mm管板计算厚度 d16.7mm隔板槽面积 (包括拉杆和假管区面积)Ad2400mm2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胀接，开槽管板和管子胀接(焊接)高度l22mm管板和管子焊接(胀接)许用拉脱应力 q4MPa管材料名称: Q345R法兰厚度 33mm箱法兰外径750mm法基本法兰力矩 1.009e+07Nmm兰管程压力操作工况下法兰力 1.742e+06Nmm法兰宽度 -375mm管箱圆筒抗弯刚度(管箱圆筒材料波桑比=0.3)1.023e+08Nmm管箱圆筒常数0.011061/mm材料名称: Q345R法兰厚度 24.7mm法兰外径与内径之比 0.5壳体法兰应力系数Y (按K查表7-9)-2.484壳程圆筒抗弯刚度(壳程圆筒材料波桑比=0.3)3.136e+07Nmm壳程圆筒常数0.013551/mm螺栓材料名称20螺栓材料弹性模量 Eb1.949e+05MPa螺栓长度lb60.7mm螺栓总横截面积Ab1.063e+04mm2螺栓中心至FD作用位置的径向距离SD38mm螺栓中心至FG作用位置的径向距离SG45mm螺栓中心至FT作用位置的径向距离ST47.5mm垫片材料名称非金属软垫垫片材料回弹模量 EG2.04e+04MPa垫片厚度G3mm垫片有效受压面积AG8796mm2膨胀节总体轴向刚度 1N/mm计算系数换热管束与不带膨胀节壳体刚度之比 0.6429换热管束与带膨胀节壳体刚度之比 6.314e+06管板开孔后面积 A1 = A - 0.25 npd 27.803e+04mm2管板布管区面积 (三角形布管) (正方形布管) 1.826e+05mm2管板布管区当量直径 482.2mm管板开孔抗弯刚度 (管板材料波桑比=0.3)8.172e+07Nmm管子加强系数 , K =9.195管束弹性基础系数69.14N/mm3系数 0.4272系数 0.4827系数 -1.282e+08系数 1.478e+07换热器各部件边沿内力方程组系数矩阵MhHhMsHsMRH-1.077e-06-7.227e-050000-7.227e-050.002897000000-2.322e-06-0.00014464.676e-06-000-0.00014460.005465.774e-050.0002377004.676e-065.774e-054.709e-06000-00.00023770-5.634e-050000-7.232e-0600009.463e-05-0.0039340-1.961e-06-3.235e-05-4.676e-06-5.774e-054.676e-06-0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00-1.961e-06000000-3.235e-05000.021680.0216800-4.676e-06000009.463e-05-5.774e-050.051420.05142-0.0005501-0.0005501-7.232e-06-0.0039344.676e-060.14640.1464-0.08787-0.0878700-0-0.0002377-0.0002377-0-01.906e-050.0047850-0.1452-0.14520.087120.087120.00478523580-1.981e+05-1.981e+05-1.365e+04-1.365e+0400-6.529e-06-0-0-3.577e-05-3.577e-05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258.9517.8258.9517.8258.9517.8管板剪切应力许用值86.3258.986.3258.986.3258.9壳体法兰应力许用值258.9517.8258.9517.8258.9517.8中部换热管应力许用值压许用值132.8132.8132.813