R04015-SW6强度校核源文件R0401

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宁波工程学院“C-Bond”设计团队设 计 计 算 条 件 壳 程管 程设计压力 0.16MPa设计压力 0.16MPa设计温度 300设计温度 300壳程圆筒内径Di1800 mm管箱圆筒内径Di1800mm材料名称S31608材料名称S31608试验压力MPa试验压力MPa 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宁波工程学院“C-Bond”设计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 0.16MPa设计温度 t 300.00 C内径 Di 1800.00mm材料 S31608 ( 板材 )试验温度许用应力 s 137.00MPa设计温度许用应力 st 118.00MPa试验温度下屈服点 ReL 205.00MPa负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 3.00mm焊接接头系数 f 1.00厚度及重量计算计算厚度 d = = 1.22mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 10.70mm名义厚度 dn = 14.00mm重量 313.14Kg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 = 0.2400 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.90 ReL = 184.50MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 20.31 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= = 1.39460MPa设计温度下计算应力 st = = 13.54MPastf 118.00MPa校核条件stf st结论 合格前端管箱封头计算计算单位 宁波工程学院“C-Bond”设计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 0.16MPa设计温度 t 300.00 C内径 Di 1800.00mm曲面深度 hi 450.00mm材料 S31608 (板材)设计温度许用应力 st 118.00MPa试验温度许用应力 s 137.00MPa负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 3.00mm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 = 1.25p= 0.2400 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力stsT 0.90 ReL = 184.50MPa试验压力下封头的应力sT = = 20.25MPa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 = = 1.22mm有效厚度 deh =dnh - C1- C2= 10.70mm最小厚度 dmin = 2.70mm名义厚度 dnh = 14.00mm结论 满足最小厚度要求重量 395.82 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 pw= = 1.39873MPa结论 合格后端管箱筒体计算计算单位宁波工程学院“C-Bond”设计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 0.16MPa设计温度 t 300.00 C内径 Di 1800.00mm材料 S31608 ( 板材 )试验温度许用应力 s 137.00MPa设计温度许用应力 st 118.00MPa试验温度下屈服点 ReL 205.00MPa负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 3.00mm焊接接头系数 f 1.00厚度及重量计算计算厚度 d = = 1.22mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 10.70mm名义厚度 dn = 14.00mm重量 313.14Kg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 = 0.2400 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.90 ReL = 184.50MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 20.31 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= = 1.39460MPa设计温度下计算应力 st = = 13.54MPastf 118.00MPa校核条件stf st结论 合格后端管箱封头计算计算单位 宁波工程学院“C-Bond”设计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 0.16MPa设计温度 t 300.00 C内径 Di 1800.00mm曲面深度 hi 450.00mm材料 S31608 (板材)设计温度许用应力 st 118.00MPa试验温度许用应力 s 137.00MPa负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 3.00mm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 = 1.25p= 0.2400 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力stsT 0.90 ReL = 184.50MPa试验压力下封头的应力sT = = 20.25MPa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 = = 1.22mm有效厚度 deh =dnh - C1- C2= 10.70mm最小厚度 dmin = 2.70mm名义厚度 dnh = 14.00mm结论 满足最小厚度要求重量 395.82 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 pw= = 1.39873MPa结论 合格内压圆筒校核计算单位宁波工程学院“C-Bond”设计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 0.16MPa设计温度 t 300.00 C内径 Di 1800.00mm材料 S31608 ( 板材 )试验温度许用应力 s 137.00MPa设计温度许用应力 st 118.00MPa试验温度下屈服点 ReL 205.00MPa负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 3.00mm焊接接头系数 f 1.00厚度及重量计算计算厚度 d = = 1.22mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 10.70mm名义厚度 dn = 14.00mm重量 1878.86Kg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 = 0.2400 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.90 ReL = 184.50MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 20.31 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= = 1.39460MPa设计温度下计算应力 st = = 13.54MPastf 118.00MPa校核条件stf st结论 合格开孔补强计算计算单位宁波工程学院“C-Bond”设计团队接 管: N1, 21910计算方法: GB/T 150.3-2011等面积补强法，单孔设 计 条 件简 图计算压力 pc0.16MPa设计温度300壳体型式圆形筒体壳体材料名称及类型S31608板材壳体开孔处焊接接头系数1壳体内直径 Di1800mm壳体开孔处名义厚度n14mm壳体厚度负偏差 C10.3mm壳体腐蚀裕量 C23mm壳体材料许用应力t118MPa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 100mm接管材料 S31608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 1mm补强圈厚度负偏差 C1r mm接管材料许用应力t 100MPa补强圈许用应力t MPa开 孔 补 强 计 算非圆形开孔长直径 207mm开孔长径与短径之比 1 壳体计算厚度 1.2212mm接管计算厚度t 0.1593 mm补强圈强度削弱系数 frr 0接管材料强度削弱系数 fr 0.8475开孔补强计算直径 d 207mm补强区有效宽度 B 414 mm接管有效外伸长度 h1 45.497mm接管有效内伸长度 h2 45.497 mm开孔削弱所需的补强面积A 255mm2壳体多余金属面积 A1 1945 mm2接管多余金属面积 A2 682mm2补强区内的焊缝面积 A3 54 mm2A1+A2+A3= 2681mm2 ，大于A，不需另加补强。补强圈面积 A4mm2A-(A1+A2+A3)mm2结论: 合格腐蚀后不带法兰固定式管板(b)计算设计单位 宁波工程学院“C-Bond”设计团队设 计 计 算 条 件简 图壳程圆筒设计压力Ps0.16MPa设计温度 t300平均金属温度 300装配温度 20材料名称S31608设计温度下许用应力118MPa平均金属温度下弹性模量1.8e+05MPa平均金属温度下热膨胀系数1.607e-05mm/mm壳程圆筒内径 (2R)1800mm壳 程 圆 筒 名 义 厚 度 14mm壳 程 圆 筒 有 效 厚 度 10.7mm壳程圆筒内直径横截面积 A=0.25 p Di22.545e+06mm 2壳程圆筒金属横截面积 As=pds ( Di+ds ) 6.087e+04mm 2管箱圆筒设计压力0.16MPa材料名称: S31608设计温度 300设计温度下许用应力118MPa设计温度下弹性模量1.8e+05MPa箱圆筒名义厚度14mm管箱圆筒有效厚度10.7mm换热管材料名称: S31608管子平均温度 t300管子外径 d32管子壁厚3.5mm管子根数 n1050换热管中心 S43.8mm设计温度下管子材料许用应力100MPa设计温度下管子材料屈服应力131MPa设计温度下管子材料弹性模量1.8e+05MPa平均金属温度下管子材料弹性模量1.8e+05MPa平均金属温度下管子材料热膨胀系数1.607e-05mm /mm一根管子金属横截面积313.4mm2换热管长度 L03000mm换热管有效长度(两管板内侧间距) L2924mm换热管管子回转半径 10.15Mm管子受压失稳当量长度 1000Mm系数 Cr =164.7比值 98.5管子稳定许用压应力 () MPa管子稳定许用压应力 () 61.22MPa管板和系数材料名称: 12Cr1MoVR设计温度 300设计温度下许用应力 117MPa设计温度下弹性模量 1.92e+05MPa管板腐蚀裕量 6Mm管板输入厚度 38Mm管板计算厚度 17.7Mm管板分程处面积 Ad25mm2管板布管面积(三角形),(正方形) 2.014e+06mm2管板布管区当量直径 1601mm管板开孔后面积- 0.25 n1.17e+06mm2管板强度削弱系数0.4管板刚度削弱系数0.4管板开孔抗弯刚度=(管板材料波桑比=0.3)9.75e+07Nmm管子加强系数 , K =21.46管束弹性基础系数20.11N/ mm3管板布管区当量直径与壳体内径之比 0.8897管板周边不布管区无量纲宽度 k=K 2.51系数 0.5808系数 0.2813管板和管子连接型式由程序确定、另一端内孔焊管板和管子胀接(焊接)高度 20mm胀接许用拉脱应力q4焊接许用拉脱应力qMPa膨胀节总体轴向刚度 2000N/mm注：管箱圆筒抗弯刚度(管箱圆筒材料波桑比=0.3)2.019e+07Nmm管箱圆筒常数0.01311/mm壳程圆筒抗弯刚度(壳程圆筒材料波桑比=0.3)2.019e+07Nmm壳程圆筒常数0.01311/mm换热管束与不带膨胀节壳体刚度之比5.406换热管束与带膨胀节壳体刚度之比1.013e+04系数 -4585系数 1.745e+04换热器各部件边沿内力方程组系数矩阵8.795e-050.0006005-8.416e-05-0.00074498.662e-050.0084630.00060050.01799-0.0007449-0.0062080.00076660.0749-8.416e-05-0.00074498.795e-050.0006005-8.662e-05-0.008463-0.0007449-0.0062080.00060050.01799-0.0007666-0.074768.662e-050.0007666-8.662e-05-0.00076669.179e-050.0087230.0084630.0749-0.008463-0.074760.0087232.271换热器各部件边沿内力方程组右端载荷项+热+热+热000.05720.0572-0-00.05720.057200-101.8-101.8换热器各部件边沿内力热+热+热26792679$18142.7742.77-1922-1922-22.94-22.9421332133-80.28-80.28换热器各部件最大应力(MPa)热+热+热管板径向应力许用值147.5147.5175.5351175.5351175.5351管板剪切应力许用值-11.34-11.3458.5175.558.5175.558.5175.5中部换热管应力许用值压许用值28.3628.3660606060606061.2273.4661.2273.4661.2273.46周边换热管应力许用值压许用值28.3628.3660180601806018061.2273.4661.2273.4661.2273.46换热管拉脱应力许用值2.7632.763444444壳体轴向应力许用值0.053720.05372118354118354118354壳体端部总应力许用值100.8100.8175.5351175.5351175.5351管箱轴向应力许用值6.7296.729118354118354118354管箱端部总应力许用值147.1147.1175.5351175.5351175.5351结论管板名义厚度38mm管板应力满足要求管板与换热管形式: 由程序确定管板与换热管连接拉脱应力满足要求焊或胀接高度l=20mm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管板径向弯曲应力(MPa)分布表半径(mm)热+热+热0.010.00035350.000353525.30.00042940.000429450.580.0006360.00063675.870.00090060.0009006101.20.001070.00107126.40.00087980.0008798151.7-5.777e-05-5.777e-05177-0.002198-0.002198202.3-0.005879-0.005879227.6-0.01095-0.01095252.9-0.01615-0.01615278.2-0.01834-0.01834303.4-0.01181-0.01181328.70.011680.011683540.061170.06117379.30.14160.1416404.60.24450.2445429.90.33340.3334455.20.32790.3279480.40.09140.0914491.1-0.1208-0.1208501.8-0.4209-0.4209512.4-0.8222-0.8222523.1-1.335-1.335533.7-1.962-1.962544.4-2.701-2.701555-3.532-3.532565.7-4.423-4.423576.4-5.317-5.317587-6.131-6.131597.7-6.75-6.75608.3-7.024-7.024619-6.763-6.763管板径向弯曲应力(MPa)分布表续半径(mm)热+热+热629.6-5.737-5.737640.3-3.683-3.683651-0.304-0.304661.64.7064.706672.311.6511.65682.920.7820.78693.632.2832.28704.246.1846.18714.962.2962.29725.680.1480.14736.298.8498.84746.9117117757.5132.7132.7768.2143.2143.2778.8145145789.8133.2133.2800.7102.1102.1800.740.8440.84825.63.1873.187850.4-32.6-32.6875.2-66.7-66.7900-99.25-99.25管板径向膜应力(MPa)分布表半径(mm)热+热+热800.72.5242.524800.71.0091.009825.61.0411.041850.41.0691.069875.21.0961.096换热管束轴向应力(MPa)分布表半径(mm)热+热+热0.01-0.1601-0.160125.3-0.1601-0.160150.58-0.16-0.1675.87-0.16-0.16101.2-0.1599-0.1599126.4-0.1598-0.1598151.7-0.1597-0.1597177-0.1596-0.1596202.3-0.1595-0.1595227.6-0.1598-0.1598252.9-0.1604-0.1604278.2-0.1617-0.1617303.4-0.1638-0.1638328.7-0.1662-0.1662354-0.1679-0.1679379.3-0.167-0.167404.6-0.16-0.16429.9-0.1431-0.1431455.2-0.1128-0.1128480.4-0.07006-0.07006491.1-0.05043-0.05043501.8-0.03187-0.03187512.4-0.01664-0.01664523.1-0.007718-0.007718533.7-0.008885-0.008885544.4-0.02477-0.02477555-0.06078-0.06078565.7-0.123-0.123576.4-0.2179-0.2179587-0.352-0.352597.7-0.5309-0.5309608.3-0.7592-0.7592619-1.038-1.038换热管束轴向应力(MPa)分布表续半径(mm)热+热+热629.6-1.366-1.366640.3-1.734-1.734651-2.128-2.128661.6-2.52-2.52672.3-2.874-2.874682.9-3.138-3.138693.6-3.244-3.244704.2-3.107-3.107714.9-2.624-2.624725.6-1.677-1.677736.2-0.1343-0.1343746.92.142.14757.55.2785.278768.29.3919.391778.814.5514.55789.820.9520.95800.728.3628.36直管换热管内压计算计算单位宁波工程学院“C-Bond”设计团队计算条件换热管简图计算压力 Pc 0.16MPa设计温度 t 300.00 C外径 Do 32.00mm材料 S31608 ( 管材 )试验温度许用应力 s 116.00MPa设计温度许用应力 st 100.00MPa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= 3.50mm名义厚度 dn = 3.50mm重量 7.38Kg压力及应力计算最大允许工作压力 Pw= = 24.56140MPa设计温度下计算应力 st = = 0.65MPastf 100.00MPa校核条件stf st结论 直管换热管内压计算合格直管换热管外压计算计算单位宁波工程学院“C-Bond”设计团队计算条件换热管简图计算压力 Pc -0.16MPa设计温度 t 300.00 C外径 D0 32.00mm材料名称 S31608 (管材)试验温度许用应力 s 116.00MPa设计温度许用应力 st 100.00MPa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= 3.50mm名义厚度 dn = 3.50mm外压计算长度 L L= 3000.00mm外径 Do Do= 32.00mmL/Do 93.75Do/de 9.14A 值 A= 0.0150736B 值 B= 111.62MPa重量 7.38 kg压力计算许用外压力当时， = 20.49312MPa当时，=结论 换热管外压计算合格直管换热管壳程压力试验外压计算计算单位宁波工程学院“C-Bond”设计团队计算条件换热管简图计算压力 Pc -0.24MPa设计温度 t 20.00 C外径 D0 32.00mm材料名称 S31608 (管材)试验温度许用应力 s 116.00MPa设计温度许用应力 st 116.00MPa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 = 0.27mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 3.50mm名义厚度 dn = 3.50mm外压计算长度 L L= 3000.00mm外径 Do Do= 32.00mmL/Do 93.75Do/de 9.14A 值 A= 0.0150736B 值 B= 133.05MPa重量 7.38 kg压力计算许用外压力当时， = 24.42779MPa当时，=结论 换热管壳程压力试验外压计算合格腐蚀前不带法兰固定式管板(b)计算设计单位 宁波工程学院“C-Bond”设计团队设 计 计 算 条 件简 图壳程圆筒设计压力Ps0.16MPa设计温度 t300平均金属温度 300装配温度 20材料名称S31608设计温度下许用应力118MPa平均金属温度下弹性模量1.8e+05MPa平均金属温度下热膨胀系数1.607e-05mm/mm壳程圆筒内径 (2R)1800mm壳 程 圆 筒 名 义 厚 度 14mm壳 程 圆 筒 有 效 厚 度 13.7mm壳程圆筒内直径横截面积 A=0.25 p Di22.545e+06mm 2壳程圆筒金属横截面积 As=pds ( Di+ds ) 7.806e+04mm 2管箱圆筒设计压力0.16MPa材料名称: S31608设计温度 300设计温度下许用应力118MPa设计温度下弹性模量1.8e+05MPa箱圆筒名义厚度14mm管箱圆筒有效厚度13.7mm换热管材料名称: S31608管子平均温度 t300管子外径 d32管子壁厚3.5mm管子根数 n1050换热管中心 S43.8mm设计温度下管子材料许用应力100MPa设计温度下管子材料屈服应力131MPa设计温度下管子材料弹性模量1.8e+05MPa平均金属温度下管子材料弹性模量1.8e+05MPa平均金属温度下管子材料热膨胀系数1.607e-05mm /mm一根管子金属横截面积313.4mm2换热管长度 L03000mm换热管有效长度(两管板内侧间距) L2924mm换热管管子回转半径 10.15Mm管子受压失稳当量长度 1000Mm系数 Cr =164.7比值 98.5管子稳定许用压应力 () MPa管子稳定许用压应力 () 61.22MPa管板和系数材料名称: 12Cr1MoVR设计温度 300设计温度下许用应力 117MPa设计温度下弹性模量 1.92e+05MPa管板腐蚀裕量 0Mm管板输入厚度 38Mm管板计算厚度 17.7Mm管板分程处面积 Ad25mm2管板布管面积(三角形),(正方形) 2.014e+06mm2管板布管区当量直径 1601mm管板开孔后面积- 0.25 n1.17e+06mm2管板强度削弱系数0.4管板刚度削弱系数0.4管板开孔抗弯刚度=(管板材料波桑比=0.3)9.75e+07Nmm管子加强系数 , K =21.46管束弹性基础系数20.11N/ mm3管板布管区当量直径与壳体内径之比 0.8897管板周边不布管区无量纲宽度 k=K 2.51系数 0.5808系数 0.2813管板和管子连接型式由程序确定、另一端内孔焊管板和管子胀接(焊接)高度 20mm胀接许用拉脱应力q4焊接许用拉脱应力qMPa膨胀节总体轴向刚度 2000N/mm注：管箱圆筒抗弯刚度(管箱圆筒材料波桑比=0.3)4.238e+07Nmm管箱圆筒常数0.011581/mm壳程圆筒抗弯刚度(壳程圆筒材料波桑比=0.3)4.238e+07Nmm壳程圆筒常数0.011581/mm换热管束与不带膨胀节壳体刚度之比4.215换热管束与带膨胀节壳体刚度之比1.013e+04系数 -4586系数 1.745e+04换热器各部件边沿内力方程组系数矩阵8.62e-050.0006568-8.416e-05-0.00074498.662e-050.0084630.00065680.01458-0.0007449-0.0062080.00076660.0749-8.416e-05-0.00074498.62e-050.0006568-8.662e-05-0.008463-0.0007449-0.0062080.00065680.01458-0.0007666-0.074798.662e-050.0007666-8.662e-05-0.00076669.179e-050.0087230.0084630.0749-0.008463-0.074790.0087232.271换热器各部件边沿内力方程组右端载荷项+热+热+热000.044670.04467-0-00.044670.0446700-101.8-101.8换热器各部件边沿内力热+热+热30743074$18143.2543.25-2156-2156-21.99-21.9914801480-80.4-80.4换热器各部件最大应力(MPa)热+热+热管板径向应力许用值121.9121.9175.5351175.5351175.5351管板剪切应力许用值-11.36-11.3658.5175.558.5175.558.5175.5中部换热管应力许用值压许用值25.4925.4960606060606061.2273.4661.2273.4661.2273.46周边换热管应力许用值压许用值25.4925.4960180601806018061.2273.4661.2273.4661.2273.46换热管拉脱应力许用值2.4832.483444444壳体轴向应力许用值0.034210.03421118354118354118354壳体端部总应力许用值68.9668.96175.5351175.5351175.5351管箱轴向应力许用值5.2555.255118354118354118354管箱端部总应力许用值103.5103.5175.5351175.5351175.5351结论管板名义厚度38mm管板应力满足要求管板与换热管形式: 由程序确定管板与换热管连接拉脱应力满足要求焊或胀接高度l=20mm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管板径向弯曲应力(MPa)