E0309换热器6-SW6-2011强度校核设计源文件T0309

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 0.11MPa设计压力 1.65MPa设计温度 200设计温度 200壳程圆筒内径Di700 mm管箱圆筒内径Di700mm材料名称Q245R材料名称Q245R 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 1.65MPa设计温度 t 200.00 C内径 Di 700.00mm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 131.00MPa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 = = 5.23mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 5.70mm名义厚度 dn = 8.00mm重量 64.67Kg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 = 1.8750 (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 = = 136.55 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= = 1.79877MPa设计温度下计算应力 st = = 102.14MPastf 111.35MPa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 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 1.65MPa设计温度 t 200.00 C内径 Di 700.00mm曲面深度 hi 175.00mm材料 Q245R (板材)设计温度许用应力 st 131.00MPa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= 1.8750 (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 = = 136.00MPa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 = = 5.21mm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 36.64 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 Pw= = 1.80606MPa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 1.65MPa设计温度 t 200.00 C内径 Di 700.00mm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 131.00MPa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 = = 5.23mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 5.70mm名义厚度 dn = 8.00mm重量 64.67Kg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 = 1.8750 (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 = = 136.55 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= = 1.79877MPa设计温度下计算应力 st = = 102.14MPastf 111.35MPa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 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 1.65MPa设计温度 t 200.00 C内径 Di 700.00mm曲面深度 hi 175.00mm材料 Q245R (板材)设计温度许用应力 st 131.00MPa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= 1.8750 (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 = = 136.00MPa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 = = 5.21mm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 36.64 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 Pw= = 1.80606MPa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 0.11MPa设计温度 t 200.00 C内径 Di 700.00mm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 131.00MPa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 = = 0.35mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 4.70mm名义厚度 dn = 7.00mm重量 366.14Kg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 = 0.1250 (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 = = 11.02 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= = 1.48530MPa设计温度下计算应力 st = = 8.25MPastf 111.35MPa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, 1948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 pc1.65MPa设计温度200壳体型式圆形筒体壳体材料名称及类型Q245R板材壳体开孔处焊接接头系数0.85壳体内直径 Di700mm壳体开孔处名义厚度n8mm壳体厚度负偏差 C10.3mm壳体腐蚀裕量 C22mm壳体材料许用应力t131MPa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(GB9948)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 Q245R凸形封头开孔中心至 封头轴线的距离 mm补强圈外径 350mm补强圈厚度 6mm接管厚度负偏差 C1t 0.8mm补强圈厚度负偏差 C1r 0.3mm接管材料许用应力t 131MPa补强圈许用应力t 131MPa开 孔 补 强 计 算非圆形开孔长直径 183.6mm开孔长径与短径之比 1 壳体计算厚度 5.2251mm接管计算厚度t 1.1281 mm补强圈强度削弱系数 frr 1接管材料强度削弱系数 fr 1开孔补强计算直径 d 183.6mm补强区有效宽度 B 367.2 mm接管有效外伸长度 h1 38.325mm接管有效内伸长度 h2 0 mm开孔削弱所需的补强面积A 959mm2壳体多余金属面积 A1 87 mm2接管多余金属面积 A2 312mm2补强区内的焊缝面积 A3 16 mm2A1+A2+A3= 415mm2 ，小于A，需另加补强。补强圈面积 A4889mm2A-(A1+A2+A3)544mm2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, 32512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 pc0.11MPa设计温度200壳体型式圆形筒体壳体材料名称及类型Q245R板材壳体开孔处焊接接头系数0.85壳体内直径 Di700mm壳体开孔处名义厚度n7mm壳体厚度负偏差 C10.3mm壳体腐蚀裕量 C22mm壳体材料许用应力t131MPa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 250mm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(GB9948)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 1.2mm补强圈厚度负偏差 C1r mm接管材料许用应力t 131MPa补强圈许用应力t MPa开 孔 补 强 计 算非圆形开孔长直径 307.4mm开孔长径与短径之比 1 壳体计算厚度 0.3459mm接管计算厚度t 0.1264 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 307.4mm补强区有效宽度 B 614.8 mm接管有效外伸长度 h1 60.735mm接管有效内伸长度 h2 0 mm开孔削弱所需的补强面积A 106mm2壳体多余金属面积 A1 1338 mm2接管多余金属面积 A2 1054mm2补强区内的焊缝面积 A3 21 mm2A1+A2+A3= 2413mm2 ，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, 32512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 pc0.11MPa设计温度200壳体型式圆形筒体壳体材料名称及类型Q245R板材壳体开孔处焊接接头系数0.85壳体内直径 Di700mm壳体开孔处名义厚度n7mm壳体厚度负偏差 C10.3mm壳体腐蚀裕量 C22mm壳体材料许用应力t131MPa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 250mm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(GB9948)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 1.2mm补强圈厚度负偏差 C1r mm接管材料许用应力t 131MPa补强圈许用应力t MPa开 孔 补 强 计 算非圆形开孔长直径 307.4mm开孔长径与短径之比 1 壳体计算厚度 0.3459mm接管计算厚度t 0.1264 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 307.4mm补强区有效宽度 B 614.8 mm接管有效外伸长度 h1 60.735mm接管有效内伸长度 h2 0 mm开孔削弱所需的补强面积A 106mm2壳体多余金属面积 A1 1338 mm2接管多余金属面积 A2 1054mm2补强区内的焊缝面积 A3 21 mm2A1+A2+A3= 2413mm2 ，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, 1948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 pc1.65MPa设计温度200壳体型式圆形筒体壳体材料名称及类型Q245R板材壳体开孔处焊接接头系数0.85壳体内直径 Di700mm壳体开孔处名义厚度n8mm壳体厚度负偏差 C10.3mm壳体腐蚀裕量 C22mm壳体材料许用应力t131MPa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(GB9948)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 Q245R凸形封头开孔中心至 封头轴线的距离 mm补强圈外径 350mm补强圈厚度 6mm接管厚度负偏差 C1t 0.8mm补强圈厚度负偏差 C1r 0.3mm接管材料许用应力t 131MPa补强圈许用应力t 131MPa开 孔 补 强 计 算非圆形开孔长直径 183.6mm开孔长径与短径之比 1 壳体计算厚度 5.2251mm接管计算厚度t 1.1281 mm补强圈强度削弱系数 frr 1接管材料强度削弱系数 fr 1开孔补强计算直径 d 183.6mm补强区有效宽度 B 367.2 mm接管有效外伸长度 h1 38.325mm接管有效内伸长度 h2 0 mm开孔削弱所需的补强面积A 959mm2壳体多余金属面积 A1 87 mm2接管多余金属面积 A2 312mm2补强区内的焊缝面积 A3 16 mm2A1+A2+A3= 415mm2 ，小于A，需另加补强。补强圈面积 A4889mm2A-(A1+A2+A3)544mm2结论: 合格U型膨胀节腐蚀后设计计算中航一集团航空动力控制系统研究所计 算 条 件简 图设计内压力0.11MPa设计外压力MPa设计温度 t200.00设 计 要 求 的 循 环 次 数0次波材料Q345R纹腐蚀裕量2.00Mm管许用应力183.00MPa直常温下弹性模量2.008e+05MPa边设计温度下弹性模量1.910e+05MPa段设计温度下屈服点275.00MPa下限操作温度下弹性模量Ebc MPa上限操作温度下弹性模量EbH MPa几 何 尺 寸直边段与波纹内径 Db = 700.00mm波长 W = 122.00mm直边段长度 L4 = 30.00mm波纹管层数 m = 1波高 h = 85.00mm波数 n = 1成型前一层名义厚度 =4.00mm成型前一层有效厚度=1.70mm波纹管直边段平均直径Db +mS =704.00mm加强圈有效厚度 =mm加强圈平均直径 DC =Db +2mS +SC = mm加强圈弹性模量 Ec =MPa加强圈材料加强圈长度LC = mm波纹管平均直径DmDm = Do +h =793.00mm成型后波纹管一层最小有效厚度SP3.20mm系 数 计 算系数 0.38（当时，取）疲劳寿命的温度修正系数Tf 室温条件下=1修正系数横坐标值0.72右端纵坐标曲线值1.06 系数按查图6-2得：0.48 系数按查图6-3得： 1.23 系数按查图6-4得：2.28注：刚 度 及 位 移 计 算一个波轴向钢度590.09N/mm总体轴向刚度590.09N/mm轴向力 FF = 1715.40一个波的轴向位移e=F/K=2.91mm应 力 计 算许 用 值内直边段周向薄膜应力8.61183.00 MPa压加强圈周向薄膜应力sc183.00MPa应力波纹管周向薄膜应力10.09183.00MPa波纹管经向薄膜应力3.90183.00MPa波纹管经向弯曲应力350.66MPa轴 向波纹管经向薄膜应力0.56MPa位移波纹管经向弯曲应力70.83MPa组计算354.56412.50 MPa合计算71.39MPa应力计算所有组合最大值 319.57550.00 MPa疲 劳 寿 命 校 核对于奥氏体不锈钢膨胀节, 当时, 需要进行疲劳校核疲 劳 破 坏 时 的 循 环 次 数 疲劳寿命安全系数( 按GB1511999，nf 15 )许 用 循 环 次 数 校核条件设 计 要 求 的 操 作 循 环 次 数 平面失稳应力= 0.12MPaP=Ps 平面失稳压力校核通过 U型膨胀节腐蚀前设计计算中航一集团航空动力控制系统研究所计 算 条 件简 图设计内压力0.11MPa设计外压力MPa设计温度 t200.00设 计 要 求 的 循 环 次 数0次波材料Q345R纹腐蚀裕量0.00Mm管许用应力183.00MPa直常温下弹性模量2.008e+05MPa边设计温度下弹性模量1.910e+05MPa段设计温度下屈服点275.00MPa下限操作温度下弹性模量Ebc MPa上限操作温度下弹性模量EbH MPa几 何 尺 寸直边段与波纹内径 Db = 700.00mm波长 W = 122.00mm直边段长度 L4 = 30.00mm波纹管层数 m = 1波高 h = 85.00mm波数 n = 1成型前一层名义厚度 =4.00mm成型前一层有效厚度=3.70mm波纹管直边段平均直径Db +mS =704.00mm加强圈有效厚度 =mm加强圈平均直径 DC =Db +2mS +SC = mm加强圈弹性模量 Ec =MPa加强圈材料加强圈长度LC = mm波纹管平均直径DmDm = Do +h =793.00mm成型后波纹管一层最小有效厚度SP3.20mm系 数 计 算系数 0.38（当时，取）疲劳寿命的温度修正系数Tf 室温条件下=1修正系数横坐标值0.72右端纵坐标曲线值1.06 系数按查图6-2得：0.48 系数按查图6-3得： 1.23 系数按查图6-4得：2.28注：刚 度 及 位 移 计 算一个波轴向钢度11189.94N/mm总体轴向刚度11189.94N/mm轴向力 FF = 1715.40一个波的轴向位移e=F/K=0.15mm应 力 计 算许 用 值内直边段周向薄膜应力3.96183.00 MPa压加强圈周向薄膜应力sc183.00MPa应力波纹管周向薄膜应力6.94183.00MPa波纹管经向薄膜应力1.46183.00MPa波纹管经向弯曲应力18.49MPa轴 向波纹管经向薄膜应力0.21MPa位移波纹管经向弯曲应力9.96MPa组计算19.95412.50 MPa合计算10.17MPa应力计算所有组合最大值 24.14550.00 MPa疲 劳 寿 命 校 核对于奥氏体不锈钢膨胀节, 当时, 需要进行疲劳校核疲 劳 破 坏 时 的 循 环 次 数 疲劳寿命安全系数( 按GB1511999，nf 15 )许 用 循 环 次 数 校核条件设 计 要 求 的 操 作 循 环 次 数 平面失稳应力= 0.86MPaP=Ps 平面失稳压力校核通过 延长部分兼作法兰固定式管板 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 ps0.11MPa设计温度 Ts 200平均金属温度 ts113装配温度 to15壳材料名称Q245R设计温度下许用应力st131Mpa程平均金属温度下弹性模量 Es 1.962e+05Mpa平均金属温度下热膨胀系数as1.162e-05mm/mm圆壳程圆筒内径 Di 700mm壳 程 圆 筒 名义厚 度 ds7mm壳 程 圆 筒 有效厚 度 dse4.7mm筒壳体法兰设计温度下弹性模量 Ef1.91e+05MPa壳程圆筒内直径横截面积 A=0.25 p Di23.848e+05mm2壳程圆筒金属横截面积 As=pds ( Di+ds )1.041e+04mm2管设计压力pt1.65MPa箱设计温度Tt200圆材料名称Q245R筒设计温度下弹性模量 Eh2.01e+05MPa管箱圆筒名义厚度(管箱为高颈法兰取法兰颈部大小端平均值)dh16mm管箱圆筒有效厚度dhe5.7mm管箱法兰设计温度下弹性模量 Et”1.91e+05MPa材料名称20(GB9948)换管子平均温度 tt139.3设计温度下管子材料许用应力 stt131MPa设计温度下管子材料屈服应力sst196MPa热设计温度下管子材料弹性模量 Ett1.91e+05MPa平均金属温度下管子材料弹性模量 Et1.946e+05MPa平均金属温度下管子材料热膨胀系数at1.18e-05mm/mm管管子外径 d19mm管子壁厚dt2mm注：管子根数 n601换热管中心距 S25mm换一根管子金属横截面积106.8mm2换热管长度 L6000mm管子有效长度(两管板内侧间距) L15910mm管束模数 Kt = Et na/LDi3020MPa管子回转半径 6.052mm热管子受压失稳当量长度 lcr900mm系数Cr =138.7比值 lcr /i148.7管子稳定许用压应力 () 42.62MPa管管子稳定许用压应力 () MPa材料名称Q245R设计温度 tp200管设计温度下许用应力119MPa设计温度下弹性模量 Ep1.91e+05MPa管板腐蚀裕量 C2 4mm管板输入厚度dn45mm管板计算厚度 d40.7mm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管子加强系数 K = 4.323管板和管子连接型式由程序确定管板和管子胀接(焊接)高度l27mm胀接许用拉脱应力 q4MPa焊接许用拉脱应力 qMPa管材料名称Q245R管箱法兰厚度 66mm法兰外径 860mm箱基本法兰力矩 4.996e+07Nmm管程压力操作工况下法兰力 3.644e+07Nmm法兰宽度 80mm法比值0.008143比值0.09429系数(按dh/Di ,df”/Di , 查图25)0.00兰系数w”(按dh/Di ,df”/Di ,查图 26) 0.0004497旋转刚度 29.43MPa材料名称Q245R壳壳体法兰厚度45mm法兰外径 860mm体法兰宽度 80mm比值 0.006714法比值0.06429系数, 按dh/Di ,df”/Di , 查图25 0.00兰系数, 按dh/Di ,df”/Di , 查图26 0.0002033旋转刚度 10.26MPa法兰外径与内径之比 1.229壳体法兰应力系数Y (