校核结果换热器E0202

过 程 设 备 强 度 计 算 书 SW6-2011软件批准号：CSBTS/TC40/SC5-D01-1999DATA SHEET OF PROCESS EQUIPMENT DESIGN工程名：PROJECT设备位号：ITEM设备名称：EQUIPMENT图 号：DWG NO。设计单位：中航一集团航空动力控制系统研究所DESIGNER设 计Designed by日期Date校 核Checked by日期Date审 核Verified by日期Date批 准Approved by日期Date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 0.3MPa设计压力 0.3MPa设计温度 385设计温度 385壳程圆筒外径Do982 mm管箱圆筒外径Do982mm材料名称Q245R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)校核计算膨胀节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筒体法兰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 0.30MPa设计温度 t 385.00 C外径 Do 982.00mm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 130.40MPa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 = = 1.33mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 6.70mm名义厚度 dn = 9.00mm重量 647.86Kg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 = 0.5435 (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 = = 46.54 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= = 1.52287MPa设计温度下计算应力 st = = 21.84MPastf 110.84MPa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9.00mm,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 0.30MPa设计温度 t 385.00 C外径 Do 1000.00mm曲面深度 ho 220.00mm材料 Q345R (板材)设计温度许用应力 st 130.40MPa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 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= 0.5435 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力stsT 0.90 ss = 310.50MPa试验压力下封头的应力sT = = 58.34MPa校核条件sT sT校核结果合格厚度及重量计算形状系数 K = = 1.2358计算厚度 dh = = 1.67mm有效厚度 deh =dn - C1- C2= 6.70mm最小厚度 dmin = 3.00mm名义厚度 dnh = 9.00mm结论 满足最小厚度要求重量 72.33 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 Pw= = 1.21481MPa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 0.30MPa设计温度 t 385.00 C外径 Do 982.00mm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 130.40MPa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 = = 1.33mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 6.70mm名义厚度 dn = 9.00mm重量 647.86Kg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 = 0.5435 (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 = = 46.54 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= = 1.52287MPa设计温度下计算应力 st = = 21.84MPastf 110.84MPa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9.00mm,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 0.30MPa设计温度 t 385.00 C外径 Do 1000.00mm曲面深度 ho 220.00mm材料 Q245R (板材)设计温度许用应力 st 93.10MPa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= 0.5435 (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 = = 58.34MPa校核条件sT sT校核结果合格厚度及重量计算形状系数 K = = 1.2358计算厚度 dh = = 2.33mm有效厚度 deh =dn - C1- C2= 6.70mm最小厚度 dmin = 3.00mm名义厚度 dnh = 9.00mm结论 满足最小厚度要求重量 72.33 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 Pw= = 0.86732MPa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 0.30MPa设计温度 t 385.00 C外径 Do 982.00mm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 93.10MPa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 = = 1.86mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 6.70mm名义厚度 dn = 9.00mm重量 647.86Kg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 = 0.5961 (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 = = 51.05 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= = 1.08726MPa设计温度下计算应力 st = = 21.84MPastf 79.14MPa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9.00mm,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, 502.5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 pc0.3MPa设计温度385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0.85壳体内直径 Di982mm壳体开孔处名义厚度n9mm壳体厚度负偏差 C10.3mm壳体腐蚀裕量 C22mm壳体材料许用应力t130.4MPa椭圆形封头长短轴之比 2.2318凸形封头上接管轴线与封头轴线的夹角() 12.657 接管实际外伸长度 500mm接管连接型式 插入式接管接管实际内伸长度 50mm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 220mm补强圈外径 mm补强圈厚度 mm接管厚度负偏差 C1t 0.4mm补强圈厚度负偏差 C1r mm接管材料许用应力t 91MPa补强圈许用应力t MPa开 孔 补 强 计 算非圆形开孔长直径 49.8mm开孔长径与短径之比 1 壳体计算厚度 1.3329mm接管计算厚度t 0.0743 mm补强圈强度削弱系数 frr 0接管材料强度削弱系数 fr 0.6979开孔补强计算直径 d 49.8mm补强区有效宽度 B 99.6 mm接管有效外伸长度 h1 11.158mm接管有效内伸长度 h2 11.158 mm开孔削弱所需的补强面积A 66mm2壳体多余金属面积 A1 267 mm2接管多余金属面积 A2 0mm2补强区内的焊缝面积 A3 80 mm2A1+A2+A3= 347mm2 ，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, 502.5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 pc0.3MPa设计温度385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0.85壳体内直径 Di982mm壳体开孔处名义厚度n9mm壳体厚度负偏差 C10.3mm壳体腐蚀裕量 C22mm壳体材料许用应力t130.4MPa筒体周向斜接管偏心距离(mm) 220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 插入式接管接管实际内伸长度 50mm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 0.4mm补强圈厚度负偏差 C1r mm接管材料许用应力t 91MPa补强圈许用应力t MPa开 孔 补 强 计 算非圆形开孔长直径 55.568mm开孔长径与短径之比 1.1158 壳体计算厚度 1.3307mm接管计算厚度t 0.0743 mm补强圈强度削弱系数 frr 0接管材料强度削弱系数 fr 0.6979开孔补强计算直径 d 49.8mm补强区有效宽度 B 99.6 mm接管有效外伸长度 h1 11.158mm接管有效内伸长度 h2 11.158 mm开孔削弱所需的补强面积A 66mm2壳体多余金属面积 A1 267 mm2接管多余金属面积 A2 0mm2补强区内的焊缝面积 A3 80 mm2A1+A2+A3= 347mm2 ，大于A，不需另加补强。补强圈面积 A4mm2A-(A1+A2+A3)mm2结论: 合格 膨胀节计算和校核计算单位 中航一集团航空动力控制系统研究所计算条件膨胀节结构示意图设计压力 Pc0.3MPa设计温度 t385 C膨胀节结构与壳体搭接膨胀节管子外直径do20mm膨胀节管子名义厚度d 2.5mm膨胀节管子腐蚀裕量C2 2mm膨胀节短节名义厚度d2 20mm膨胀节短节腐蚀裕量C22 2mm壳体外直径 Do 1000mm壳体名义厚度 d1 9mm壳体腐蚀裕量 C21 2mm膨胀节开槽间距 L2 50mm壳体端部间距 L3 800mm1膨胀节与壳体搭接膨胀节开槽处高度 h 50mm膨胀节的半波数 Nd 3膨胀节材料 Q245R膨胀节材料在设计温度下许用应力 st120MPa膨胀节材料在设计温度下弹性模量 Et85000MPa膨胀节所受到的轴向力0.118608N膨胀节设计疲劳次数N3壳体材料Q245R壳体材料在设计温度下许用应力 st 93.1MPa膨胀节刚度 Kex 1N/mm膨胀节的轴向位移mm2膨胀节与壳体对接计算结果 壳体有效厚度 d10 6.7mm膨胀节短节有效厚度d20 17.7mm膨胀节管子平均直径 dm 17.5mm膨胀节管子有效厚度d0 0.2mm壳体有效长度 L1 = 90.0389 mm膨胀节管子径向薄膜应力 13.125 MPas1 st , 合格壳体、膨胀节短节和膨胀节管子组合截面上的环向薄膜应力：膨胀节与壳体搭接 = 19.8821 MPa膨胀节与壳体对接 = MPas2 stmin = 93.1 , 合格轴向位移产生的应力： = 31.5052MPa内压和轴向位移同时作用时的合成应力： = 44.6302MPa允许疲劳循坏次数： 奥氏体不锈钢 = 碳钢或低合金钢 = N N, 结论： 合格不带法兰固定式管板计算(c) 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Ps0.3MPa设计温度 t385平均金属温度 0装配温度 15材料名称Q245R设计温度下许用应力93.1MPa平均金属温度下弹性模量2.023e+05MPa平均金属温度下热膨胀系数1.076e-05mm/mm壳程圆筒内径 982mm壳 程 圆 筒 名 义 厚 度 9mm壳 程 圆 筒 有 效 厚 度 6.7mm壳程圆筒内直径横截面积 A=0.25 p Di27.574e+05mm2壳程圆筒金属横截面积 As=pds ( DI+dn ) 2.081e+04mm2管箱圆筒设计压力0.3MPa设计温度 385材料名称Q345R设计温度下弹性模量2.01e+05MPa管箱圆筒名义厚度9mm管箱圆筒有效厚度6.7mm换热管材料名称20(GB9948)管子平均温度 t0设计温度下管子材料许用应力 91MPa设计温度下管子材料屈服应力 136.5MPa设计温度下管子材料弹性模量 1.724e+05MPa平均金属温度下管子材料弹性模量 2.023e+05MPa平均金属温度下管子材料热膨胀系数1.076e-05mm/mm管子外径 d30mm管子壁厚3mm管子根数 n330换热管中心 S48mm一根管子金属横截面积254.5mm2换热管长度 L1 3000mm换热管有效长度(两管板内侧间距) L 2700mm换热管管束模数 =6408MPa管子回转半径 9.605mm管子受压失稳当量长度 300mm系数 Cr =157.9比值 31.23管子稳定许用压应力 () = MPa管子稳定许用压应力 () =61.5MPa管板材料名称Q345R设计温度 385设计温度下许用应力 108.8MPa设计温度下弹性模量 1.724e+05MPa管板腐蚀裕量 4mm管板输入厚度 150mm管板计算厚度 124.7mm隔板槽面积 (包括拉杆和假管区面积)Ad500mm2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 =2.98管板和管子连接型式胀接，开槽管板和管子胀接(焊接)高度 l3.5mm胀接许用拉脱应力qMPa焊接许用拉脱应力q45.5MPa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Q345R壳体法兰厚度150mm管板延长部分凸缘外直径 Df 20mm管板延长部分凸缘宽度 -481mm比值 0.006823比值 0.1527系数(按ds /Di ,df”/Di ) 查图25)0.004129系数 (查图26)w0.0006152旋转刚度 -776.2MPa系数计算旋转刚度( c型结构 0) -776.2MPa旋转刚度无量纲参数 -0.09513膨胀节总体轴向刚度 1N/mm管板第一弯矩系数m1,(按K,查图27) 0.8636系数 -3.128系数(按查图29) 0.9511换热管束与不带膨胀节壳体刚度之 4.035换热管束与带膨胀节壳体刚度之比 6.293e+06管板第二弯矩系数m2,按K,Q(或Qex)查图28(a)或(b)4.488e+06管板参数管板开孔后面积A- 0.25 n5.241e+05mm2管板布管区面积 (三角形布管) (正方形布管) 6.59e+05mm2管板布管区当量直径 916mm系数计算系数 0.692系数 0.1602系数 4.766系数 (带膨胀节时代替Q) 9.094e+06管板布管区当量直径与壳体内径之比 0.9328管板周边不布管区无量纲宽度 k=K 0.2003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) 0.00当量压力组合 0.30.3MPa有效压力组合 1.431.43MPa边界效应压力组合 0.0012390.001239MPa边界效应压力组合系数 0.0012520.001252 管板边缘力矩系数 0.0012520.001252管板边缘剪力系数 -0.003916-0.003916管板总弯矩系数 -1.765e+04-1.765e+04系数仅用于 时 72957295系数 当时,按 K 和 m 查图31(a)实线 当时,按 K 和 m 查图31(b)1.824e+041.824e+04系数 0, =, 0, =; 6.4mm b=2.53 b0 6.4mm DG= D外 - 2b螺 栓 受 力 计 算预紧状态下需要的最小螺栓载荷WaWa= bDG y = 2552.5N操作状态下需要的最小螺栓载荷WpWp = Fp + F = 3105.0 N所需螺栓总截面积 AmAm = max (Ap ,Aa ) = 23.7mm2实际使用螺栓总截面积 AbAb = = 2405.3mm2力 矩 计 算操FD = 0.785pc = 813754.2NLD= L A+ 0.51 = -187.5mmMD= FD LD = -152578912.0N.mm作FG = Fp = 1349.3NLG= 0.5 ( Db - DG ) = 171.2mmMG= FG LG = 231074.0N.mmMpFT = F-FD = -812000.1NLT=0.5(LA + d1 + LG ) = 4.4mmMT= FT LT = -3552500.2N.mm外压: Mp = FD (LD - LG )+FT(LT-LG ); 内压: Mp = MD+MG+MT Mp = 155900336.0N.mm预紧 MaW = 238039.7NLG = 171.2mmMa=W LG = 40764300.0N.mm计算力矩 Mo= Mp 与Masft/sf中大者 Mo = 155900336.0N.mm螺 栓 间 距 校 核实际间距 = 73.6mm最小间距 38.0 (查GB150-2011表9-3)mm最大间距 332.0mm 形 状 常 数 确 定83.67h/ho = 0.4 K = Do/DI = 1.286 5.0由K查表9-5得T=1.803Z =4.062Y =7.868U=8.646整体法兰查图9-3和图9-4FI=0.82685VI=0.128610.00988松式法兰查图9-5和图9-6FL=0.00000VL=0.000000.00000查图9-7由 d1/do 得f = 10.26989整体法兰 = 562446.2松式法兰 = 0.06.0=f e+1 =2.48g = y/T = 1.382.98 = 7.38剪应力校核计 算 值许 用 值结 论预紧状态 2.11MPa校核合格操作状态 0.03MPa校核合格输入法兰厚度f = 150.0 mm时, 法兰应力校核应力性质计 算 值许 用 值结 论轴向应力 115.75MPa =163.2 或 =326.0( 按整体法兰设计的任 意 式法兰, 取 ) 校核合格径向应力 3.99MPa = 108.8校核合格切向应力 61.65MPa = 108.8校核合格综合应力 = 88.70MPa = 108.8校核合格刚度系数 0.327 校核合格法兰校核结果校核合格筒体法兰计算计算单位中航一集团航空动力控制系统研究所设 计 条 件简 图设计压力 p0.300MPa计算压力 pc0.488MPa设计温度 t385.0 C轴向外载荷 F150.0N外力矩 M50.0N.mm壳材料名称Q245R体许用应力 93.1MPa法材料名称Q345R许用sf178.0MPa兰应力stf108.8MPa材料名称40MnB螺许用sb196.0MPa应力stb131.1MPa栓公称直径 d B16.0mm螺栓根径 d 113.8mm数量 n16个Di700.0Do900.0垫 结构尺寸Db375.0D外35.0D内30.0010.0 mmLe262.5LA-212.5h35.0150.0材料类型软垫片N2.5m2.50y(MPa)20.0压紧面形状1a,1bb1.25DG32.5片b06.4mm b= b0b06.4mm DG= ( D外+D内 )/2b0 6.4mm b=2.53 b0 6.4mm DG= D外 - 2b螺 栓 受 力 计 算预紧状态下需要的最小螺栓载荷WaWa= bDG y = 2552.5N操作状态下需要的最小螺栓载荷WpWp = Fp + F = 716.6 N所需螺栓总截面积 AmAm = max (Ap ,Aa ) = 13.0mm2实际使用螺栓总截面积 AbAb = = 2405.3mm2力 矩