校核结果换热器E0302

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 245设计温度 245壳程圆筒外径Do1000 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 245.00 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 168.60MPa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 = = 1.03mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 6.70mm名义厚度 dn = 9.00mm重量 863.82Kg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 = 0.4204 (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 = = 36.00 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= = 1.96899MPa设计温度下计算应力 st = = 21.84MPastf 143.31MPa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 245.00 C外径 Do 1000.00mm曲面深度 ho 230.00mm材料 20(GB9948) (管材)设计温度许用应力 st 118.40MPa试验温度许用应力 s 152.00MPa钢板负偏差 C1 0.90mm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= 0.4204 (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 = = 46.42MPa校核条件sT sT校核结果合格厚度及重量计算形状系数 K = = 1.1560计算厚度 dh = = 1.72mm有效厚度 deh =dn - C1- C2= 6.10mm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 73.80 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 Pw= = 1.07237MPa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 245.00 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 168.60MPa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 = = 1.03mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 6.70mm名义厚度 dn = 9.00mm重量 863.82Kg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 = 0.4204 (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 = = 36.00 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= = 1.96899MPa设计温度下计算应力 st = = 21.84MPastf 143.31MPa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 245.00 C外径 Do 1000.00mm曲面深度 ho 230.00mm材料 Q345R (板材)设计温度许用应力 st 168.60MPa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= 0.4204 (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 = = 42.22MPa校核条件sT sT校核结果合格厚度及重量计算形状系数 K = = 1.1560计算厚度 dh = = 1.21mm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 73.80 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 Pw= = 1.67883MPa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 245.00 C外径 Do 1000.00mm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 118.40MPa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 = = 1.49mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 6.70mm名义厚度 dn = 9.00mm重量 879.80Kg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 = 0.4688 (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 = = 40.88 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= = 1.35767MPa设计温度下计算应力 st = = 22.24MPastf 100.64MPa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 : N1,5009计算方法: HG/T20582-2011等面积补强法, 单孔设 计 条 件简 图计算压力 pc0.3MPa设计温度245壳体型式椭圆形封头壳体材料名称及类型20(GB9948)管材壳体开孔处焊缝系数 0.85壳体内直径 Di982mm壳体开孔处名义厚度n 9mm壳体厚度负偏差 C0.9mm壳体腐蚀裕量 C2mm壳体材料许用应力 t 118.4MPa椭圆形封头长短轴之比 2.1348开孔中心到壳体轴线的距离mm接管轴线与壳体表面法线的夹角15.489度接管实际外伸长度500mm接管材料名称及类型10(GB9948),管材接管实际内伸长度50mm接管焊缝系数1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250mm补强圈外径mm补强圈厚度mm接管厚度负偏差 C0.9mm补强圈厚度负偏差Cmm接管材料许用应力t99MPa补强圈许用应力tMPa开 孔 补 强 计 算壳体计算厚度 1.6008 mm接管计算厚度t0.7314 mm补强圈强度削弱系数 frr0接管材料强度削弱系数 fr 0.8361接管有效外伸长度 h166.259 mm接管有效内伸长度 h248 mm计 算 截 面图 示 截 面与 图 示 成 90 度 的 截 面应力校正系数 F11开孔直径 d(mm)536.67487.8补强区有效宽度 B(mm)1073.3975.6开孔削弱所需的补强面积 A (mm2)733666壳体多余金属面积 A1 (mm2)20451858接管多余金属面积 A2 (mm2)924924补强区内的焊缝面积 A3 (mm2)8080补强圈面积 A4 (mm2)00A1+A2+A3+A4 (mm2)30492862计算截面的校核结果合格合格结 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, 709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245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 C1mm壳体腐蚀裕量 C22mm壳体材料许用应力tMPa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 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 mm补强圈厚度负偏差 C1r mm接管材料许用应力t MPa补强圈许用应力t MPa开 孔 补 强 计 算非圆形开孔长直径 58.25mm开孔长径与短径之比 1 壳体计算厚度 mm接管计算厚度t mm补强圈强度削弱系数 frr 接管材料强度削弱系数 fr 开孔补强计算直径 d 58.25mm补强区有效宽度 B mm接管有效外伸长度 h1 mm接管有效内伸长度 h2 mm开孔削弱所需的补强面积A mm2壳体多余金属面积 A1 mm2接管多余金属面积 A2 mm2补强区内的焊缝面积 A3 mm2A1+A2+A3= mm2 补强圈面积 A4mm2A-(A1+A2+A3)mm2结论: 根据GB150第6.1.3节的规定,本开孔可不另行补强。 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 t245 C膨胀节结构与壳体搭接膨胀节管子外直径do50mm膨胀节管子名义厚度d 50mm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 1018mm壳体名义厚度 d1 9mm壳体腐蚀裕量 C21 2mm膨胀节开槽间距 L2 500mm壳体端部间距 L3 3800mm1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0.177038N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 118.4MPa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 0mm膨胀节管子有效厚度d0 47.7mm壳体有效长度 L1 = 90.8456 mm膨胀节管子径向薄膜应力 0 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 = -3.03246 MPa膨胀节与壳体对接 = MPas2 N, 合格结论： 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 t245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118.4MPa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 1000mm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 Di27.854e+05mm2壳程圆筒金属横截面积 As=pds ( DI+dn ) 2.119e+04mm2管箱圆筒设计压力0.3MPa设计温度 245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 118.4MPa设计温度下管子材料屈服应力 178MPa设计温度下管子材料弹性模量 1.883e+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 d38mm管子壁厚2.5mm管子根数 n240换热管中心 S48mm一根管子金属横截面积278.8mm2换热管长度 L1 4000mm换热管有效长度(两管板内侧间距) L 3700mm换热管管束模数 =3659MPa管子回转半径 12.58mm管子受压失稳当量长度 300mm系数 Cr =144.5比值 23.84管子稳定许用压应力 () = MPa管子稳定许用压应力 () =81.66MPa管板材料名称Q345R设计温度 245设计温度下许用应力 134.4MPa设计温度下弹性模量 1.883e+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 =2.568管板和管子连接型式胀接，开槽管板和管子胀接(焊接)高度 l50mm胀接许用拉脱应力q4MPa焊接许用拉脱应力qMPa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 0mm管板延长部分凸缘宽度 -500mm比值 0.0067比值 0.15系数(按ds /Di ,df”/Di ) 查图25)0.004055系数 (查图26)w0.0005802旋转刚度 -837.6MPa系数计算旋转刚度( c型结构 0) -837.6MPa旋转刚度无量纲参数 -0.1798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) 0.7446系数 -1.644系数(按查图29) 0.9928换热管束与不带膨胀节壳体刚度之 3.158换热管束与带膨胀节壳体刚度之比 3.659e+06管板第二弯矩系数m2,按K,Q(或Qex)查图28(a)或(b)3.336e+06管板参数管板开孔后面积A- 0.25 n5.132e+05mm2管板布管区面积 (三角形布管) (正方形布管) 4.794e+05mm2管板布管区当量直径 781.3mm系数计算系数 0.6534系数 0.1304系数 4.218系数 (带膨胀节时代替Q) 5.6e+06管板布管区当量直径与壳体内径之比 0.7813管板周边不布管区无量纲宽度 k=K 0.5618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 1.2651.265MPa边界效应压力组合 0.0012170.001217MPa边界效应压力组合系数 0.0014710.001471 管板边缘力矩系数 0.0014710.001471管板边缘剪力系数 -0.002419-0.002419管板总弯矩系数 -8088-8088系数仅用于 时 38533853系数 当时,按 K 和 m 查图31(a)实线 当时,按 K 和 m 查图31(b)96329632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 ) = 19.1mm2实际使用螺栓总截面积 AbAb = = 2405.3mm2力 矩 计 算操FD = 0.785pc = 1062862.6NLD= L A+ 0.51 = -237.5mmMD= FD LD = -252429872.0N.mm作FG = Fp = 1349.3NLG= 0.5 ( Db - DG ) = 171.2mmMG= FG LG = 231074.0N.mmMpFT = F-FD = -1061108.5NLT=0.5(LA + d1 + LG ) = -20.6mmMT= FT LT = 21885362.0N.mm外压: Mp = FD (LD - LG )+FT(LT-LG ); 内压: Mp = MD+MG+MT Mp = 230313440.0N.mm预紧 MaW = 237593.5NLG = 171.2mmMa=W LG = 40687888.0N.mm计算力矩 Mo= Mp 与Masft/sf中大者 Mo = 230313440.0N.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 372.0mm 形 状 常 数 确 定89.44h/ho = 0.4 K = Do/DI = 1.250 5.0由K查表9-5得T=1.818Z =4.556Y =8.830U=9.703整体法兰查图9-3和图9-4FI=0.83763VI=0.139490.00936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 = 10.89062整体法兰 = 622176.8松式法兰 = 0.07.9=f e+1 =2.59g = y/T = 1.433.12 = 9.32剪应力校核计 算 值许 用 值结 论预紧状态 1.85MPa校核合格操作状态 0.02MPa校核合格输入法兰厚度f = 170.0 mm时, 法兰应力校核应力性质计 算 值许 用 值结 论轴向应力 126.62MPa =197.0 或 =421.5( 按整体法兰设计的任 意 式法兰, 取 ) 校核合格径向应力 3.34MPa = 131.3校核合格切向应力 72.76MPa = 131.3校核合格综合应力 = 99.69MPa = 131.3校核合格刚度系数 0.356 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 pc2.130MPa设计温度 t245.0 C轴向外载荷 F1500.0N外力矩 M150.0N.mm壳材料名称Q245R体许用应力 118.4MPa法材料名称Q345R许用sf178.0MPa兰应力stf134.4MPa材料名称40MnB螺许用sb196.0MPa应力stb162.3MPa栓公称直径 d B16.0mm螺栓根径 d 113.8mm数量 n16个Di600.0Do800.0垫 结构尺寸Db375.0D外35.0D内30.0010.0 mmLe212.5LA-162.5h35.0150.0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 = 3126.8 N所需螺栓总截面积 AmAm = max (Ap ,Aa ) = 19.3mm2实际使用螺栓总截面积 AbAb = = 2405.3mm2力 矩 计 算操FD = 0.785pc = 6