R0201氧化反应器R0201反应器校核

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 0.9MPa设计压力 0.165MPa设计温度 195设计温度 380壳程圆筒内径Di4600 mm管箱圆筒内径Di4600mm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 0.17MPa设计温度 t 380.00 C内径 Di 4600.00mm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 128.20MPa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 = = 2.96mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 21.70mm名义厚度 dn = 24.00mm重量 24630.79Kg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 = 0.3000 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.90 ss = 292.50MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 31.95 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= = 1.20386MPa设计温度下计算应力 st = = 17.57MPastf 128.20MPa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15.00mm,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 0.17MPa设计温度 t 380.00 C内径 Di 4600.00mm曲面深度 hi 1150.00mm材料 Q345R (板材)设计温度许用应力 st 128.20MPa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液压试验试验压力值 PT = 1.25Pc= 0.3000 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力stsT 0.90 ss = 292.50MPa试验压力下封头的应力sT = = 31.87MPa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 = = 2.96mm有效厚度 deh =dnh - C1- C2= 21.70mm最小厚度 dmin = 6.90mm名义厚度 dnh = 24.00mm结论 满足最小厚度要求重量 4338.72 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 Pw= = 1.20669MPa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 0.17MPa设计温度 t 380.00 C内径 Di 4600.00mm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 128.20MPa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 = = 2.96mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 21.70mm名义厚度 dn = 24.00mm重量 24630.79Kg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 = 0.3000 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.90 ss = 292.50MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 31.95 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= = 1.20386MPa设计温度下计算应力 st = = 17.57MPastf 128.20MPa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15.00mm,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 0.17MPa设计温度 t 380.00 C内径 Di 4600.00mm曲面深度 hi 1150.00mm材料 Q345R (板材)设计温度许用应力 st 128.20MPa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液压试验试验压力值 PT = 1.25Pc= 0.3000 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力stsT 0.90 ss = 292.50MPa试验压力下封头的应力sT = = 31.87MPa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 = = 2.96mm有效厚度 deh =dnh - C1- C2= 21.70mm最小厚度 dmin = 6.90mm名义厚度 dnh = 24.00mm结论 满足最小厚度要求重量 4338.72 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 Pw= = 1.20669MPa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 0.90MPa设计温度 t 195.00 C内径 Di 4600.00mm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 171.30MPa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 = = 12.12mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 21.70mm名义厚度 dn = 24.00mm重量 30104.32Kg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 = 1.0000 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.90 ss = 292.50MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 106.49 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= = 1.60859MPa设计温度下计算应力 st = = 95.84MPastf 171.30MPa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15.00mm,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: N1, 81320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 pc0.9MPa设计温度195壳体型式圆形筒体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 Di4600mm壳体开孔处名义厚度n24mm壳体厚度负偏差 C10.3mm壳体腐蚀裕量 C22mm壳体材料许用应力t171.3MPa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 500mm接管连接型式 安放式接管接管实际内伸长度 0mm接管材料 S30408接管焊接接头系数 1名称及类型 管材接管腐蚀裕量 3mm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 2mm补强圈厚度负偏差 C1r mm接管材料许用应力t 111.5MPa补强圈许用应力t MPa开 孔 补 强 计 算非圆形开孔长直径 783mm开孔长径与短径之比 1 壳体计算厚度 12.116mm接管计算厚度t 3.1324 mm补强圈强度削弱系数 frr 0接管材料强度削弱系数 fr 0.6509开孔补强计算直径 d 783mm补强区有效宽度 B 1566 mm接管有效外伸长度 h1 125.14mm接管有效内伸长度 h2 0 mm开孔削弱所需的补强面积A 9487mm2壳体多余金属面积 A1 7504 mm2接管多余金属面积 A2 1933mm2补强区内的焊缝面积 A3 120 mm2A1+A2+A3= 9558mm2 ，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: N2, 81320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 pc0.165MPa设计温度380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 Di4600mm壳体开孔处名义厚度n24mm壳体厚度负偏差 C10.3mm壳体腐蚀裕量 C22mm壳体材料许用应力t128.2MPa椭圆形封头长短轴之比 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 500mm接管连接型式 安放式接管接管实际内伸长度 0mm接管材料 S30408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 2mm补强圈厚度负偏差 C1r mm接管材料许用应力t 92.2MPa补强圈许用应力t MPa开 孔 补 强 计 算非圆形开孔长直径 781mm开孔长径与短径之比 1 壳体计算厚度 2.6651mm接管计算厚度t 0.6923 mm补强圈强度削弱系数 frr 0接管材料强度削弱系数 fr 0.7192开孔补强计算直径 d 781mm补强区有效宽度 B 1562 mm接管有效外伸长度 h1 124.98mm接管有效内伸长度 h2 0 mm开孔削弱所需的补强面积A 2081mm2壳体多余金属面积 A1 14866 mm2接管多余金属面积 A2 2752mm2补强区内的焊缝面积 A3 120 mm2A1+A2+A3= 17738mm2 ，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: N3, 686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 pc0.9MPa设计温度195壳体型式圆形筒体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 Di4600mm壳体开孔处名义厚度n24mm壳体厚度负偏差 C10.3mm壳体腐蚀裕量 C22mm壳体材料许用应力t171.3MPa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 S22053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 0.6mm补强圈厚度负偏差 C1r mm接管材料许用应力t 243MPa补强圈许用应力t MPa开 孔 补 强 计 算非圆形开孔长直径 61.2mm开孔长径与短径之比 1 壳体计算厚度 12.116mm接管计算厚度t 0.1039 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 61.2mm补强区有效宽度 B 122.4 mm接管有效外伸长度 h1 19.162mm接管有效内伸长度 h2 0 mm开孔削弱所需的补强面积A 741mm2壳体多余金属面积 A1 587 mm2接管多余金属面积 A2 126mm2补强区内的焊缝面积 A3 36 mm2A1+A2+A3= 749mm2 ，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: N4, 23213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 pc0.9MPa设计温度195壳体型式圆形筒体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 Di4600mm壳体开孔处名义厚度n24mm壳体厚度负偏差 C10.3mm壳体腐蚀裕量 C22mm壳体材料许用应力t171.3MPa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 200mm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(GB6479)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 1.3mm补强圈厚度负偏差 C1r mm接管材料许用应力t 131.9MPa补强圈许用应力t MPa开 孔 补 强 计 算非圆形开孔长直径 212.6mm开孔长径与短径之比 1 壳体计算厚度 12.116mm接管计算厚度t 0.7052 mm补强圈强度削弱系数 frr 0接管材料强度削弱系数 fr 0.77开孔补强计算直径 d 212.6mm补强区有效宽度 B 425.2 mm接管有效外伸长度 h1 52.572mm接管有效内伸长度 h2 0 mm开孔削弱所需的补强面积A 2630mm2壳体多余金属面积 A1 1995 mm2接管多余金属面积 A2 728mm2补强区内的焊缝面积 A3 78 mm2A1+A2+A3= 2801mm2 ，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 ps0.9MPa设计温度 Ts 195平均金属温度 ts157装配温度 t015壳材料名称Q345R设计温度下许用应力st171.3MPa程平均金属温度下弹性模量 Es 1.936e+05MPa平均金属温度下热膨胀系数as1.193e-05mm/mm圆壳程圆筒内径 Di4600mm壳 程 圆 筒 名义厚 度(高颈法兰取法兰颈部大小端平均值)24mm壳 程 圆 筒 有效厚 度22mm筒壳体法兰设计温度下弹性模量 1.732e+05MPa壳程圆筒内直径横截面积 A=0.25 p Di21.662e+07mm2壳程圆筒金属横截面积 As=pds ( Di+ds )3.194e+05mm2管设计压力pt0.165MPa箱材料名称: Q345R设计温度Tt380圆设计温度下弹性模量 Eh1.732e+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)dh71mm管箱圆筒有效厚度dhe69mm管箱法兰设计温度下弹性模量 1.732e+05MPa材料名称: 0Cr18Ni12Mo2Ti管子平均温度 tt290换设计温度下管子材料许用应力111.8MPa设计温度下管子材料屈服应力124.2MPa设计温度下管子材料弹性模量 1.702e+05MPa热平均金属温度下管子材料弹性模量 1.766e+05MPa平均金属温度下管子材料热膨胀系数1.757e-05mm/mm管子外径 d50mm管管子壁厚dt2mm管子根数 n4266注：换热管中心距 S62.5mm一根管子金属横截面积301.6mm2换热管长度 L9000mm换管子有效长度(两管板内侧间距) L8820mm管子回转半径 16.99Mm管子受压失稳当量长度900mm热系数Cr =164.5比值 52.99管子稳定许用压应力 () = MPa管管子稳定许用压应力 () =52.1MPa材料名称: Q345R设计温度 380管设计温度下许用应力112.8MPa设计温度下弹性模量1.732e+05MPa管板腐蚀裕量 C2 5mm管板输入厚度dn90mm管板计算厚度 d84.7mm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胀接，开槽管板和管子胀接(焊接)高度l4.5mm管板和管子焊接(胀接)许用拉脱应力 q55.9MPa管材料名称: Q345R法兰厚度 110mm箱法兰外径4750mm法基本法兰力矩 4.854e+08Nmm兰管程压力操作工况下法兰力 2.818e+08Nmm法兰宽度 75mm管箱圆筒抗弯刚度(管箱圆筒材料波桑比=0.3)5.21e+09Nmm管箱圆筒常数0.0032271/mm材料名称: Q345R法兰厚度 83.7mm法兰外径与内径之比 1.033壳体法兰应力系数Y (按K查表7-9)59.8壳程圆筒抗弯刚度(壳程圆筒材料波桑比=0.3)1.888e+08Nmm壳程圆筒常数0.0057141/mm螺栓材料名称S32168螺栓材料弹性模量 Eb1.768e+05MPa螺栓长度lb201.7mm螺栓总横截面积Ab8.094e+04mm2螺栓中心至FD作用位置的径向距离SD61mm螺栓中心至FG作用位置的径向距离SG62.65mm螺栓中心至FT作用位置的径向距离ST81.32mm垫片材料名称非金属软垫垫片材料回弹模量 EG1.656e+04MPa垫片厚度G3mm垫片有效受压面积AG1.858e+05mm2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 3.674换热管束与带膨胀节壳体刚度之比 2.576e+07管板开孔后面积 A1 = A - 0.25 npd 26.055e+06mm2管板布管区面积 (三角形布管) (正方形布管) 1.443e+07mm2管板布管区当量直径 4287mm管板开孔抗弯刚度 (管板材料波桑比=0.3)9.638e+09Nmm管子加强系数 , K =11.82管束弹性基础系数3.57N/mm3系数 0.4196系数 0.2125系数 -9.306e+06系数 6.14e+07换热器各部件边沿内力方程组系数矩阵MhHhMsHsMRH3.791e-060.00019600000.0001960.017910000009.397e-060.0002733-8.47e-060000.00027330.03398-0.0003545-0.00494500-8.47e-06-0.00035451.211e-05-0000-0.004945-00.0051880000-3.713e-0600000.000162-0.000576203.731e-060.00020528.47e-060.0003545-8.47e-060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003.731e-060000000.0002052-0-0-0.006217-0.006217008.47e-06000000.0001620.00035451.0981.098-0.0267-0.0267-3.713e-06-0.0005762-8.47e-060.038660.03866-0.007088-0.007088000-0.002225-0.002225-0-03.874e-060.00057910-0.03946-0.039460.0072340.0072340.000579172260-9.844e+05-9.844e+05-1.191e+06-1.191e+06001.226e-05006.575e-056.575e-05换热器各部件边沿内力psps +热ptpt +热pt+ pspt+ ps +热Mh3.15e+043.15e+04Hh54.3354.33Ms44994499Hs9393MR-2.686e+04-2.686e+04H88.2188.21rtMt1.093e+041.093e+04rtVt-301-301Mf-3.486e+04-3.486e+04预紧法兰力矩+热+热+热5.436e+045.436e+04预紧工况换热器各部件边沿内力热+热+热-4.906e+04-4.906e+04-85.98-85.98-9330-9330-62.77-62.774.198e+044.198e+04-59.83-59.834.024e+044.024e+040.00012370.00012375.436e+045.436e+04预紧和操作工况换热器各部件边沿总内力热+热+热-1.756e+04-1.756e+04-31.65-31.65-4830-483030.2330.231.512e+041.512e+0428.3828.385.117e+045.117e+04-301-3011.95e+041.95e+04换热器各部件最大应力(MPa)热+热+热管板径向应力许用值150.5150.5169.2338.4169.2338.4169.2338.4管板剪切应力许用值9.5349.53456.4169.256.4169.256.4169.2壳体法兰应力许用值-21.94-21.94169.2338.4169.2338.4169.2338.4中部换热管应力许用值压许用值3.2413.241111.8111.8111.8111.8111.8111.852.152.152.152.152.152.1周边换热管应力许用值压许用值51.7651.76111.8335.4111.8335.4111.8335.452.152.152.152.152.152.1换热管拉脱应力许用值1.5691.56955.9167.755.9167.755.9167.7壳体轴向应力许用值1.953e-050.0001069171.3513.9171.3513.9171.3513.9壳体端部总应力许用值59.8859.88169.2338.4169.2338.4169.2338.4管箱轴向应力许用值2.752.75128.2384.6128.2384.6128.2384.6管箱端部总应力许用值20.7420.74164.1328.2164.1328.2164.1328.2结论管板名义厚度90mm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=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0.010.36590.365967.690.37510.3751135.40.40090.4009203.10.43760.4376270.70.47560.4756338.40.50060.5006406.10.49310.4931473.80.42890.4288541.50.27840.2784609.20.008660.008661676.8-0.4143-0.4143744.5-1.021-1.021812.2-1.833-1.833879.9-2.852-2.852947.6-4.046-4.0461015-5.34-5.341083-6.592-6.5921151-7.579-7.5791218-7.979-7.9791286-7.36-7.361315-6.638-6.6381345-5.571-5.5711374-4.104-4.1041404-2.182-2.18214330.25050.250514633.2513.25114926.8756.875152211.1711.17155116.1916.19158121.9621.96161128.5128.51164035.8535.85167043.9743.97管板径向弯曲应力(MPa)分布表续半径(mm)热+热+热169952.8352.83172962.3762.37175872.572.5178883.0783.07181793.9193.911847104.8104.81876115.4115.41906125.4125.41935134.4134.41965141.8141.81994147.1147.12024149.7149.72053148.7148.72083143.4143.42112132.8132.82128124.8124.82143114.8114.8214345.9245.93218235.835.8222226.926.9226119.219.2230012.6412.64管板径向膜应力(MPa)分布表半径(mm)热+热+热21430.78360.783621430.31340.313421820.31930.319322220.32480.324822610.33010.3301换热管束轴向应力(MPa)分布表半径(mm)热+热+热0.013.2413.24167.693.2443.244135.43.2543.254203.13.2713.271270.73.2963.296338.43.3293.329406.13.3723.372473.83.4233.423541.53.4823.482609.23.5443.544676.83.6043.604744.53.6533.653812.23.6773.677879.93.6593.659947.63.5773.57710153.4053.40510833.1163.11611512.6842.68412182.092.0912861.3281.32813150.94610.946113450.53840.538413740.10950.10951404-0.3342-0.33421433-0.7843-0.78431463-1.23-1.231492-1.659-1.6591522-2.056-2.0561551-2.402-2.4021581-2.676-2.6761611-2.853-2.8531640-2.906-2.9061670-2.804-2.804换热管束轴向应力(MPa)分布表续半径(mm)热+热+热1699-2.513-2.5131729-1.995-1.9951758-1.21-1.211788-0.117-0.116918171.331.3318473.1743.17418765.4625.46219068.2378.237193511.5411.54196515.4115.41199419.8719.87202424.9424.94205330.6430.64208336.9536.95211243.8543.85212847.7347.73214351.7651.76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 0.17MPa设计温度 t 380.00 C内径 Di 46.00mm材料 0Cr18Ni12Mo2Ti ( 管材 )试验温度许用应力 s 137.00MPa设计温度许用应力 st 111.80MPa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 = = 0.03mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 2.00mm名义厚度 dn = 2.00mm重量 21.31Kg压力及应力计算最大允许工作压力 Pw= = 9.31667MPa设计温度下计算应力 st